淺談蘭州市北環(huán)路東段黃土邊坡的防護與排水設計

杜 量

（蘭州市城市建設設計院，甘肅蘭州 730050）

1 概述

北環(huán)路是蘭州市規(guī)劃的“二環(huán)路”重要組成部分，是蘭州城市東西大通道之一。北環(huán)路工程西起安寧區(qū)沙井驛南坡坪，東至城關區(qū)白道坪，全長32.9 km。建設標準為城市主干路，路幅寬29～33m，雙向6車道，設計車速為60 km/h。北環(huán)線一期工程為安寧培黎廣場至109國道段，長8.7 km。二期工程路線總長24.2 km，分東、西兩段。其中西段自安寧區(qū)沙井驛南坡坪至培黎廣場，路線長14.4 km。東段自城關區(qū)大砂坪109國道至白道坪，路線長9.8 km。

北環(huán)路東段設計分為兩段，我院承擔的設計范圍為北環(huán)路東段109國道至白石頭溝段，本段工程西起九州蘭州北山林場煤場，起點里程K22+900接北環(huán)路一期工程道路里程K7+961.54，上跨109國道和大砂溝后，沿蘭州新興液化氣站西側(cè)的龍王溝展線，穿過三條嶺一處埡口，跨越柳忠高速公路后向東延伸線形基本與柳忠高速平行，設計終點里程為K26+713.75，位于白石頭溝西側(cè)山腳附近，109國道至白石頭溝段道路路線長度3 813.75 m。

2 工程地質(zhì)

該段道路沿線地層結構比較簡單，上部主要為第四系全新統(tǒng)（Q4）人工填土、上更新統(tǒng)（Q3）黃土狀粉土及中更新統(tǒng)（Q2）黃土狀粉土及下更新統(tǒng)（Q1）卵石，下部為第三系（E）砂巖。

道路里程 K25+380～K25+960、K26+250～K26+713.75段黃土狀粉土（Q3eol）具Ⅳ（很嚴重）自重濕陷性，素填土具Ⅲ（嚴重）自重濕陷性，對路基穩(wěn)定存在影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象,工程性質(zhì)較差。

3 工程設計概要

北環(huán)路東段（109國道～白石頭溝）道路西起九州蘭州北山林場煤場，上跨109國道和大砂溝后，沿蘭州新興液化氣站西側(cè)的龍王溝展線，穿過三條嶺一處埡口，跨越柳忠高速公路后的向東延伸線形基本與柳忠高速平行設置，設計終點位于白石頭溝西側(cè)山腳附近。K22+900～K23+980為大砂溝立交范圍。

沿線地形起伏較大，整體地面標高變化在1 582～1 727 m之間。北環(huán)路東段 K22+900～K26+713.75段設計標高變化在1 608.03 m～1 598.98 m～1633.43 m之間。道路經(jīng)過山麓地帶，路基修筑需開挖山體，一般挖深在20～40 m。

4 路基邊坡設計

路堤邊坡：全線黃土及碎石土均可用作路基填料。依據(jù)本地區(qū)路基填料的物理及力學性質(zhì)并借鑒類似地質(zhì)條件下其他項目設計經(jīng)驗，邊坡高度H≤8.0 m時，采用1∶1.5一坡到底的直線邊坡。邊坡高度8.0 m＜H≤16 m時，采用臺階形邊坡，其中0～8 m邊坡坡率采用1∶1.5，8～16 m邊坡坡率采用 1∶1.75；H＞16 m邊坡坡率采用 1∶2，均于 8 m高處設置2 m寬邊坡平臺。

路塹邊坡：根據(jù)塹體工程地質(zhì)特性和邊坡高度，依照《公路路基設計規(guī)范》JTG D30-2004規(guī)定，經(jīng)綜合分析后確定路塹邊坡型式及坡率。邊坡高度H≤8.0 m時，采用一坡到頂?shù)闹本€邊坡，坡率1∶0.5，對坡面設置護面墻防護。邊坡高度8.0 m＜H≤32 m時，考慮到區(qū)域內(nèi)大部分為黃土或砂礫巖邊坡，按每8 m分級，分級處設置3 m寬邊坡平臺。一級邊坡坡率 1∶0.5，二級邊坡坡率 1∶0.75，三、四級邊坡坡率 1∶1。五級以上邊坡坡率 1∶1.25，坡高按每10 m分級，分級處設置3 m寬邊坡平臺。

護坡道及碎落臺：填方邊坡坡腳外設路堤邊溝時，一般均設置護坡道，護坡道寬度為2 m。一般路段的路塹設1 m寬碎落臺。

5 路基邊坡防護工程設計

邊坡的工程防護主要有護面墻、擋墻、抗滑樁這三種。

為了覆蓋各種軟質(zhì)巖層和較破碎巖石的挖方邊坡免受大氣因素影響而修建的墻，稱為護面墻。護面墻有實體護面墻、窗孔式護面墻、拱式護面墻及肋式護面墻等。實體護面墻用于一般土質(zhì)及破碎巖石邊坡；窗孔式用于坡度緩于1:0.75的邊坡，孔窗內(nèi)可采用捶面或干砌片石；拱式護面墻用于邊坡下部巖層較完整而需要防護上部邊坡者或通過個別軟弱地段時；邊坡巖層較完整且邊坡較陡時可采用肋式護面墻。

擋土墻技術主要用于防止崩塌、小規(guī)?；录按笠?guī)?；虑熬壍脑俅位瑒?。擋土墻根據(jù)其構造可以分為重力式、半重力式、倒T形或L形、扶壁式、支跺式、棚架扶壁式和框架式等幾種類型。

抗滑樁是承受側(cè)向荷載用以整治滑坡的支撐結構物，是一種廣泛采用的抗滑技術。它穿過滑體在滑床的一定深度處錨固，抵抗滑坡推力的作用。

（1）填方路段

一般填方路段：當路堤邊坡高度小于3.0 m時，采用液壓噴播植草防護；當路堤邊坡高度大于等于3.0 m時采用拱式護面墻防護，骨架內(nèi)采用液壓噴播植草。

（2）挖方路段

挖方較低、坡率較緩路段的邊坡主要采用液壓噴播或三維植被網(wǎng)植草防護；高度較大的路塹高邊坡，對第一～二級邊坡采用實體護面墻,三～四級邊坡采用拱式護面墻防護（骨架內(nèi)采用有機基材綠化），其上一級邊坡采用液壓噴播或三維植被網(wǎng)植草防護。

（3）路基支擋防護工程

為保證陡坡路堤穩(wěn)定或?qū)Φ匦屋^陡無放坡條件的陡坡地段，根據(jù)地形條件及地質(zhì)條件設置漿砌護腳、衡重式及懸臂式擋墻等支擋結構。

為了保證邊坡穩(wěn)定，減少坡面水流沖刷，同時為便于邊坡綠化，美化路容，本項目主要采用了以綠化為主的坡面防護。路基右幅道路基本位于現(xiàn)狀山坡上，大部分路堤邊坡利用了現(xiàn)有的山坡地形，施工時盡量保留現(xiàn)有的山坡植被；部分較陡或填方地段采用了拱形骨架護面、內(nèi)植草皮的加固防護，對坡腳凌亂或填方占地較多的地段設置漿砌片石護腳墻，防止因坡腳沖蝕剝落引起邊坡失穩(wěn)。

6 路基排水工程設計

蘭州北環(huán)線東段地形高低起伏較大，為溝壑縱橫的山地。邊坡防護與排水首先要做好坡面和坡體的排水，在坡頂5 m以外設截水溝，防止地表徑流流入邊坡而沖刷坡面。坡面排水通過設置排水溝、邊溝平臺截水溝、急流槽，將水引入自然溝中，寬平臺采用10 cm的C20混凝土對其進行封閉，以保證其安全可靠。

（1）邊溝

所有挖方路段均設置邊溝。邊溝形式根據(jù)匯水面積大小而采用不同的類型，一般路段采用0.6 m×0.6 m的M7.5漿砌片石矩形蓋板邊溝，對于橋梁下和有景觀需求的路段采用暗埋式矩形蓋板邊溝（形式為0.6 m×0.6 m的M7.5漿砌片石邊溝），矩形蓋板上覆蓋耕植土植草，每個橋墩旁設置帶孔蓋板，收集的橋面匯水流入排水溝。邊溝出口與急流槽或排水溝應銜接順暢，將路面水引排離路基至天然洪溝或城市管道中。邊溝溝底縱坡一般與路線縱坡一致。

（2）截水溝

截水溝用于攔截挖方坡面上的流水，設置在分級坡面的平臺上。

混凝土梯形排水溝采用C25混凝土，深0.6m、底寬0.3 m、溝壁坡率1∶0.5，預制板接縫灌注水泥砂漿，排水溝下鋪設10 cm厚砂礫墊層。底部及兩側(cè)外壁全斷面鋪設一布一膜復合防水土工布。

（3）急流槽

當邊溝、排水溝、平臺截水溝出水口受地形限制，落差較大時設置急流槽，槽身采用M7.5漿砌片石砌筑。急流槽應結合地形、地質(zhì)情況設置，原則是將水送入沖溝溝底或引離路基范圍以外，在急流槽出口設置消力池，以防沖刷而影響路基穩(wěn)定。

7 結語

由于邊坡防護和排水設計具有預見性和風險性,設計者的經(jīng)驗和資料調(diào)查顯得尤為重要,保守設計會造成不必要的浪費,防護不當、排水不暢會導致早期病害的發(fā)生。隨著經(jīng)濟水平的提高,路塹邊坡的防護更需要綠色植物防護,但甘肅省地處黃土地區(qū),氣候干旱,邊坡植物防護的成活率普遍較低,環(huán)保、穩(wěn)固且具有較好視角效果的防護新技術需要進一步開發(fā)和推廣。