1 高路堤的形成原因、概念和特点

　　近年来，我国高速公路建设蓬勃发展，已经从平原发展到山区。由于山区地形起伏变化复杂，路线纵坡受到构造物及地形制约，一些狭窄的“V型”沟谷和傍山的地段不可避免的出现高填方路堤，也称作高路堤。我国现行公路规范中对高路堤没有明确、严格的定义，一般情况认为水稻田或长年积水地带，用细粒土填筑的路堤高度在6m以上，其他路堤填筑高度超过12m(碎石、粗砂、中砂为路堤填料)或20m(其他材料)可视为高填路堤[1]。与一般路堤比较而言，高填路堤具有以下几个特点[2]：(1)填筑高度大，需要对路堤边坡进行验证，要求路堤本身具有足够的整体强度和边坡稳定性;(2)由于高路堤填筑断面面积很大，填筑工程量巨大，路堤的填筑缺陷相对较多，填筑质量保证较为困难;(3)路堤本身累积沉降大，对路堤单位填筑高度的工后沉降量要求更严格;(4)由于荷载相对较大，需对地基强度进行验算，要求地基承载力高、稳定性好;(5)地基沉降大，填筑过程中需对地基进行监测，控制总沉降量和沉降速率，确保高路堤地基的稳定。

　　2 高路堤设计内容

　　正因为高路堤有上述特点，室内设计需要针对其特点考虑全面和设计合理，对每处高路堤作为工点进行单独设计。任何一方面的设计错误或欠妥就会造成高路堤的边坡填土开裂、路基滑塌、路基不均匀沉降以及伴生的路面结构层破坏等变形破坏，影响高速公路的行车安全。一般而言，高路堤主要设计内容为：(1)、填料的确定与压实标准(2)、确定路基横断面的边坡形式与边坡坡率(3)、稳定性验算(4)、路堤基底的处理(5)、高路堤稳定与沉降的监测设计。下面本文以杭州至瑞丽高速公路湖北省阳新至通城段(通山至通城段，以下简称“杭瑞高速”)为实例，论述山区高速公路的高路堤设计。

　　3 高路堤实例设计

　　3.1 项目区地形地貌与地质概况

　　本项目地貌单元属鄂南低山丘陵区，由一系列褶皱山地构成，地形地貌骨架主要受东西向及部分北东向构造所控制，山脉走向、地形地貌单元总体呈近东西向展布。线位区地势从东往西总体呈现高低相间的串珠状展布，即四个山地串联三个呈东西向展布的盆地。微地貌类型以碳酸盐岩、碎屑岩分布区的低山丘陵地貌和以松散岩、侵入岩为主的丘陵垄岗地貌交互出现，呈现低山、丘陵、垄岗、洼地相间组合。沿线出露地层岩性主要为：震旦系硅质灰岩，寒武系白云质灰岩、炭质灰岩，奥陶系灰岩，白云质灰岩，志留系粉砂岩、粉砂质页岩、页岩，白垩及第三系砾岩、含砾砂岩，砂砾岩，花岗岩、花岗闪长岩等中生代侵入岩。

　　3.2 高路堤划分原则

　　本项目以路堤边坡高度或中心填高是否大于等于20m来作为主要判定高路堤的原则，局部高度在15~20m间的路堤，由于地基土的性质比较差，为设计安全考虑，也作为了高路堤来设计。本项目单独作为工点设计的高路堤共有17处。

　　3.3 填料的确定与压实标准

　　项目区碎石土以及中硬质岩、软质岩的开山石渣为路基的优质填料，来源丰富。因此，因地制宜，对高路堤填料设计中指明为碎石土。填料级配要求应满足部颁规范要求。路基压实采用重型压实标准，路基填料最小CBR值、填料最大粒径及压实度指标应符合下表1规定的要求。为提高路堤的强度与均匀性，避免路面的早期损坏，提高路面的服务水平，高路堤在施工至地面以上每4m高时及上路堤顶面时，分别采用25KJ三边形冲击式压路机进行补压，碾压遍数为20遍。路堤的压实度标准相应在规范要求的基础上提高1%。为保证路基边缘部分的压实度，路堤两侧填筑宽各增加30cm，最后削坡。

　　表1 高路堤填料最小CBR值、最大粒径及压实度标准 填挖类型 路面底面计起

　　深度范围(cm) 最小CBR值

　　(%) 压实度

　　(%) 填料最大粒径

　　(cm) 填方路基 上路床 0～30 8 ≥97 10 下路床 30～80 5 ≥97 10 上路堤 80～150 4 ≥95 15 下路堤 150以下 3 ≥94 15 3.4 确定路基横断面的边坡形式与边坡坡率

　　高路堤的横断面不能套用典型横断面图设计，需单独根据路基规范进行设计，其流程为：先要拟定一个初步断面尺寸，然后对该断面尺寸进行边坡稳定性分析，看其是否稳定和合理，如果不满足规范要求，则需要重新调整断面尺寸，然后重新验算，直至满足规范要求。目前在工程中，高路堤的横断面有两种形式：折线型和平台型。采用何种形式，需根据项目实际特点决定。本项目高路堤边坡高度高，为增加路堤的稳定性，故采用有平台折线型形式，即初步拟定在边坡高度为8、20m处设置2m宽平台，边坡坡率上部第一级为1：1.5，中间第二级为1：1.75，下部第三级为1：2。

　　3.5 高路堤稳定性验算

　　3.5.1 高路堤稳定性分析内容及方法

　　高路堤破坏时的滑动面，一般通过坡脚，但有时也通过变坡点。因此，除了对整个路堤边坡进行验算外，在路堤上层边坡较陡时，还应对上层边坡进行稳定性验算(滑动面通过变坡点)。当基底软弱时，滑动面将通过坡脚外，应按基底滑动进行验算。因此，高路堤稳定性分析一般包括路堤堤身的稳定性、路堤和地基的整体稳定性[3]。用带有粘性的土填筑的路堤，坍塌时的破裂滑动面形状为一曲面，为简化计算，通常近似为一圆柱面(圆弧)，实践证明与实际情况差异不大。因此，对于高路堤堤身的稳定性、堤身和地基的稳定性验算，路基规范采用了圆弧滑动法进行计算，推荐了计算精度较高、工程中最常用的简化毕肖甫法。

　　3.5.2 高路堤稳定性结果分析

　　根据地基承载力情况，本项目高路堤工点基底类型可分为以下三类：(1)软土地基(2)软弱地基(地基承载力介于100~150kPa间的软~可塑状土层，下同)(3)非软土或非软弱地基。对于地基为软土或软弱地基的工点，其地基将会经过处理，对工点处理前后均应做稳定性分析。依据理正岩土软件(5.1版)为计算工具，填料及地基的强度指标根据地勘试验结果或相关规范、手册来选取，对高路堤的稳定性进行了验算。对计算结果分析表明：(1)堤身稳定性均大于规范规定的稳定安全系数取值，表明拟定的横断面尺寸是合理的。(2)路堤和地基的整体稳定性除软土或软弱地基工点外，一般大于规范规定的稳定安全系数取值。(3)对软土或软弱地基经过相关处理后，路堤和地基的整体稳定性也满足了规范要求，表明处理措施是合理的。

　　3.5.3 加强高路堤稳定性的措施

　　由于受施工质量难以控制以及雨水等其它不可确定性因素的影响，虽然高路堤稳定性满足规范要求，但还需要采取一些措施对高路堤稳定性做了安全储备。在工程中较常用的一种方法是采用加筋技术。加筋土技术是一种在土中加入筋材料复合而成的复合土。在土中加入筋材料可以提高土的强度，增强土体的稳定性。加筋土近几年来由于它的造价低廉，施工容易而得到广泛的应用。因此，本项目为了增加路堤堤身的稳定性，在每处路堤堤身中下部布置了3层土工格栅，垂直间距2m，最底下一排距离地表不小于1m。土工格栅幅宽4m，其极限抗拉强度要求纵、横向均不小于50kN/m，极限伸长率不大于3%;采用凸结点加筋格网，以减少网格间脱落现象，结点剥离力应大于400N。施工时格栅铺设与路基土填筑交替进行;路基填料应严格分层压实，其压实顺序应先从格栅靠近锚钉的一端开始，逐步碾压至格栅尾部。土工格栅铺设时，端部应反折2m，同时沿路线纵向结合部应重叠0.5m。

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