懷集縣站前大道高路塹處理設(shè)計(jì)

范 勝

(中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000)

?

懷集縣站前大道高路塹處理設(shè)計(jì)

范 勝

(中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000)

結(jié)合懷集縣站前大道的水文地質(zhì)概況，從TBS植草防護(hù)、植草防護(hù)、擋土墻防護(hù)三方面，介紹了該道路路塹邊坡的處理方法，著重闡述了擋土墻的計(jì)算過(guò)程，為類(lèi)似路塹邊坡處理工程提供參考。

路塹，邊坡，植草防護(hù)，擋土墻

懷集縣站前大道位于懷集縣懷集鎮(zhèn)，道路總長(zhǎng)2.32 km，城市主干路，設(shè)計(jì)車(chē)速60 km/h，雙向六車(chē)道。項(xiàng)目位于丘陵區(qū)，山體主要為巖層。道路設(shè)計(jì)沿線主要為挖方路塹。

1 水文地質(zhì)概況

項(xiàng)目經(jīng)鉆探揭露地層主要為土質(zhì)表層，素填土(層號(hào)①1)：鉆孔ZT0-2，ZT0-5，ZT0-7有揭露，集中在站前大道終點(diǎn)區(qū)域。層厚3.70 m～7.50 m，平均厚度為5.77 m，層頂標(biāo)高72.06 m～81.83 m，層底標(biāo)高64.59 m～77.67 m。白堊系上統(tǒng)泥質(zhì)粉砂巖地層，場(chǎng)地內(nèi)鉆孔均有揭露。層厚1.00 m～33.20 m，平均厚度15.64 m，層頂標(biāo)高52.41 m～108.08 m。紫紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要成分由石英、云母及粘土礦物等組成，巖石風(fēng)化程度為弱風(fēng)化巖，巖芯主要呈塊狀、少量短柱狀，巖質(zhì)硬，易擊碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

地下水劃分為：松散堆積層孔隙含水區(qū)和基巖裂隙水含水區(qū)?；鶐r裂隙水含水層區(qū)的補(bǔ)給來(lái)源與大氣降水有關(guān)，其含水量與降水大小、裂隙發(fā)育程度及風(fēng)化厚度有關(guān)。地下水對(duì)混凝土不具侵蝕性。

2 路塹邊坡處理方法

本項(xiàng)目綜合未來(lái)周邊地塊開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境保護(hù)及經(jīng)濟(jì)成本考慮，主要采用了以下幾種邊坡處理方法：1)本項(xiàng)目主要為白堊系上統(tǒng)泥質(zhì)粉砂巖地層，為巖體地質(zhì)。在道路設(shè)計(jì)范圍內(nèi)地形高差較大，根據(jù)道路規(guī)劃標(biāo)高全線挖方路段較多，挖方邊坡較高，且為多階級(jí)邊坡最高處達(dá)4級(jí)邊坡，采用TBS植草防護(hù)。2)接終點(diǎn)路段挖方較低，僅挖除部分土質(zhì)淺表層，且放坡較低緩，采用植草防護(hù)。3)靠近起點(diǎn)部分路段受到征地紅線約束，采用擋土墻防護(hù)。

2.1 TBS植草防護(hù)

2.1.1 方法及設(shè)計(jì)思路

該方法適用于年降雨量不小于600 mm，亞熱帶雨水較充足地區(qū)的巖石邊坡，其方法是利用植物與土木工程材料結(jié)合，用特定的混凝土噴射機(jī)來(lái)攪拌草籽原料混合物按設(shè)計(jì)厚度噴射到巖石坡面，待一段時(shí)間后植被根系長(zhǎng)出，穩(wěn)固地上生物量來(lái)形成護(hù)坡和改善生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)。

2.1.2 TBS植草防護(hù)設(shè)計(jì)指標(biāo)

水穩(wěn)性指數(shù)不小于60.0%；吸水倍率(m/m)不小于6.0%；pH值為5.5～7.0；細(xì)度(<5 mm)不小于75.0%；有機(jī)質(zhì)不小于20%。

2.1.3 施工步驟及注意事項(xiàng)

1)清理平整坡面。巖石坡面爆破后，先平整坡面，坡面的不平整度不大于20 cm，對(duì)于穩(wěn)定整塊硬質(zhì)巖凸起孤石可不清理。

2)鉆孔安裝錨桿?？籽蹜?yīng)垂直坡面，孔徑不小于25 mm，并用水泥固定錨桿，填滿鉆孔并搗實(shí)。

3)掛網(wǎng)。掛網(wǎng)應(yīng)在錨桿可受力后進(jìn)行，網(wǎng)必須張拉緊，網(wǎng)間搭接寬度不小于25 cm，并間隔30 cm，用18號(hào)鐵絲綁扎牢固。

5)基材混合物噴射?；幕旌衔飮娚淝靶枰瘸浞譂駶?rùn)坡面；嚴(yán)格控制噴槍槍口風(fēng)壓在4 500 Pa～5 500 Pa的范圍內(nèi)，均勻噴射。

6)植被種植。將基材混合物和冷暖型草籽(中間夾帶些部分小花植物的草籽)按照比例均勻混合，噴射在已噴射基材混合物的邊坡上，其厚度為10 mm～20 mm。

7)最后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理、病蟲(chóng)害防治和交工、竣工驗(yàn)收。

2.2 植草防護(hù)

2.2.1 方法及設(shè)計(jì)思路

植草防護(hù)適用于較低緩的土質(zhì)邊坡，又名生態(tài)防護(hù)，可分為三類(lèi)：條播法、噴播植草法、密鋪法。

本次道路路塹土質(zhì)較好，放坡較緩，考慮工期及經(jīng)濟(jì)性，采用噴播植草法。

2.2.2 施工步驟及注意事項(xiàng)

首先在進(jìn)行大面積噴播植草噴播前，應(yīng)先進(jìn)行小面積的噴播試驗(yàn)，以確定各材料成分的配合比和穩(wěn)定性。再將草籽、肥料、農(nóng)藥、保水劑和營(yíng)養(yǎng)土按試驗(yàn)得出的比例加水?dāng)嚢栊纬删鶆虻牟葑严{，由噴射機(jī)噴于坡面上。在草籽稀漿噴射前，應(yīng)對(duì)坡面采取一定的水分養(yǎng)護(hù)。且在草籽稀漿噴射后再?lài)姙⒁粚臃狼治g劑來(lái)保護(hù)草籽不被雨水沖蝕。

2.3 擋土墻防護(hù)

2.3.1 方法及設(shè)計(jì)思路

為防止路基填土或山坡土體坍塌而修筑的承受土體側(cè)壓力的墻式構(gòu)造物，稱(chēng)為擋土墻。

在本次道路工程路基設(shè)計(jì)時(shí)，道路樁號(hào)K0+110～K0+275路段由于受征地線限制，無(wú)法按照正常坡度放坡，故采用擋土墻防護(hù)。

設(shè)計(jì)采用重力式擋土墻?；驹硎且揽繅ι碜灾氐挚雇馏w側(cè)壓力的擋土墻。就地取材，施工方便，經(jīng)濟(jì)效果好。在本次項(xiàng)目中的重力式擋土墻采用漿砌片石，擋墻高度約3.5 m。

2.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容

1)根據(jù)所給設(shè)計(jì)資料分析確定的擋土墻位置和類(lèi)型；2)進(jìn)行擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3)進(jìn)行擋土墻穩(wěn)定性分析；4)擋土墻排水設(shè)計(jì)；5)對(duì)擋土墻的圬工材料及施工提出要求。

2.3.3 擋土墻計(jì)算

查閱相關(guān)資料可知:漿砌石重度γ=22 kN/m3，墻后土重度γ土=12 kN/m3～18 kN/m3，取15 kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=33°,地基與墻底的摩擦系數(shù)μ=0.4，墻背與填土間的摩擦角為：δ=0.67°，φ=22.11°。

2)土壓力計(jì)算。計(jì)算擋土墻主動(dòng)土壓力Ea，首先要確定擋土墻主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka，計(jì)算公式如下：

(1)

Ea=1/2×γ土H2Ea

(2)

其中，Ea為作用在擋土墻上的主動(dòng)土壓力，kN/m,其作用點(diǎn)距基底h′(土壓力圖形的形心距基底的距離)；H為擋土墻墻身高，m；γ土為墻后土重度，kN/m3；β為擋土墻墻后填土表面坡角，(°)；ε為擋土墻墻背面與鉛直面的夾角，(°)；φ為擋土墻墻后填土間的內(nèi)摩擦角，(°)；δ為擋土墻墻后填土對(duì)墻背的摩擦角，(°)。

將已知相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(1)，式(2)中，可得：

Ka=0.991 4。

Ea=91.08 kN/m。

則土壓力的水平和垂直分力分別為：

水平分力Eax=Eacos(ε+δ)=91.08×cos(26.565 1°+22.11°)=60.142 7 kN/m。

垂直分力Eay=Easin(ε+δ)=91.08×sin(26.565 1°+22.11°)=68.401 8 kN/m。

主動(dòng)土壓力的作用點(diǎn)距基底距離為：h′=1/3H+h=2.17 m。

則：水平分力Ex距基底左下部豎直距離為2.17 m；垂直分力Ey距基底左下部水平距離為2.87 m。

擋土墻的自重：G=γ(b1+b2)×H×1/2×L=219.725 kN/m。

重力力矩的計(jì)算：

MGⅠ=1/2×0.2H2Lγ×0.97=1/2×0.2×3.52×1×22×0.97=26.051 7 kN·m。

MGⅡ=b1×H×γ×1.45=0.5×3.5×22×1.45=55.825 kN·m。

MGⅢ=1/2×0.5H2γ×2.28=1/2×0.5×3.52×22×2.28=153.840 kN·m。

MGⅣ=Bhγ×1.975=3.95×1×22×1.975=171.63 kN·m。

MG=MGⅠ+MGⅡ+MGⅢ+MGⅣ=26.051 7+55.825+153.840+171.63=407.343 7 kN·m。

MEx=2.17×Ex=2.17×60.142 7=130.509 6 kN·m。

MEy=2.87×Ey=2.87×68.401 8=196.313 2 kN·m。

則抗傾覆力矩∑My=MG+MEy=407.343 7+196.313 2=603.656 9 kN·m。

傾覆力矩∑Mx=MEx=130.509 6 kN·m。

當(dāng)|e|≤B/6時(shí)：

Pmax=(Ey+G)(1+6e/B)/(BL)

(3)

Pmin=(Ey+G)(1-6e/B)/(BL)

(4)

根據(jù)資料得e=B/2-Zn。

其中，Zn=(∑My-∑Mx)/(G+Eay)=(603.656 9-130.509 6)/(219.725+68.401 8)=1.642。

則e=0.333

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(3)與式(4)中可求得：

Pmax=109.842 4 kPa。

Pmin=36.047 8 kPa。

Pmax/Pmin≈3，符合擋土墻基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值。

3)穩(wěn)定性驗(yàn)算——抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。

a.抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算。

基底抗滑力與滑動(dòng)力之比稱(chēng)為抗滑安全系數(shù)Ks，Ks應(yīng)滿足下式：

Ks=(G+Eay)μ/Eax≥1.3。

代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得Ks=2.2>1.3，可知擋土墻滿足抗滑穩(wěn)定性要求。

b.抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。

抗傾覆力矩與傾覆力矩之比稱(chēng)為抗傾覆安全系數(shù)Kt，Kt應(yīng)滿足下式：

Kt=∑My/∑Mx≥1.6。

代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得Kt=4.6>1.3，可知擋土墻滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。

2.3.4 擋土墻排水及伸縮縫設(shè)置

在擋土墻距地面0.3 m高處設(shè)置一排排水孔，間距為3 m，將地表水排入排水溝來(lái)保護(hù)墻背填料和地基。為防止地基不均勻沉陷開(kāi)裂，根據(jù)墻身斷面的變化情況按一定距離設(shè)置沉降縫。為降低擋土墻因硬化或溫度變化而產(chǎn)生的開(kāi)裂，須設(shè)置伸縮縫。

3 結(jié)語(yǔ)

路塹邊坡在選擇防護(hù)方法時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，路塹高度和生態(tài)保護(hù)，特別考慮項(xiàng)目的特殊情況，以確定達(dá)到防護(hù)目的效果的處理措施。

[1] SL 379—2007，水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] CJJ 194—2013，城市道路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 王 元.巖石邊坡TBS植被護(hù)坡設(shè)計(jì)與施工[J].公路交通技術(shù)，2004(5)：127-129.

On high-cutting treatment design of avenues before stations in Huaiji County

Fan Sheng

(GuangzhouBranch,ChinaHuaxiEngineeringDesignandConstructionCo.,Ltd,Guangzhou510000,China)

Combining with the hydrological and geological survey of the avenue before stations in Huaiji County, the paper introduces the treatment methods for the cutting slopes of the road from TBS grass protection, grass protection, and retaining walls protection, and illustrates the calculation process of the retaining walls, so as to provide some reference for the projects in dealing with the cutting slopes.

cutting, slope, grass protection, retaining wall

1009-6825(2016)26-0149-02

2016-07-08

范 勝(1988- )，男，工程師

U416.13

A