城市道路高路塹邊坡設計探討

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海 200092

伴隨著不斷加快的城市化進程，新建城區(qū)需要利用低丘型山地進行建設，形成較高的道路挖方邊坡。微丘山地的城市道路設計與平坦地區(qū)相比有較大區(qū)別，采用的防護與加固形式考慮因素與公路相比也有較大差異。

1 城市道路高路塹邊坡設計要點

1.1 高路塹邊坡的判別

《城市道路路基設計規(guī)范》（CJJ194-2013）規(guī)定，邊坡高度超過20m 的土質(zhì)路塹，以及邊坡高度超過30m 無外傾軟弱結(jié)構(gòu)面巖質(zhì)路塹均屬于深路塹，應進行專項勘察設計［1］。

1.2 一般設計流程

城市道路路塹邊坡設計一般流程如下：①優(yōu)化路線平縱設計方案，結(jié)合鄰近地塊豎向規(guī)劃，盡可能降低邊坡高度；②判斷路塹邊坡性質(zhì)，進行有針對性的地質(zhì)勘察；③進行邊坡穩(wěn)定性分析；綜合地質(zhì)條件、施工方式、沿線地塊開發(fā)、景觀要求等因素，擬定邊坡處治方案；針對不同工況定量計算，進行穩(wěn)定性評價；④結(jié)合道路用地條件，確定支擋加固措施，進行專項設計；⑤完善坡面防護設計。

1.3 邊坡穩(wěn)定主要影響因素

邊坡穩(wěn)定受內(nèi)因（地質(zhì)構(gòu)造、巖土特性、物理結(jié)構(gòu)、水作用、地質(zhì)應力等）和外因（分布形態(tài)、氣候條件、風化及生物作用、工程荷載等）共同影響。主要因素包括［2］：氣象、水文與地質(zhì)條件、地形及發(fā)育條件、土質(zhì)條件、巖體性質(zhì)、地下水、震動等。

1.4 常見邊坡加固技術(shù)

目前國內(nèi)道路建設中較常使用的高邊坡加固技術(shù)包括以下幾類［3］：

（1）削方減載及堆載反壓：對場地要求較高；

（2）錨固加固：施工簡便，對坡體擾動較小，強度和穩(wěn)定性改善明顯；

（3）抗滑樁加固：樁體穿越滑動體在一定深度錨固，存在潛在滑動面時效果較好；

（4）擋墻及支擋：采用擋墻等構(gòu)筑物抵抗土體側(cè)向壓力，可有效約束放坡范圍，節(jié)約道路用地。

1.5 城市道路常見坡面防護措施

坡面防護的核心是減少水流沖刷，疏干坡面和坡體內(nèi)部排水。常見措施包括植被防護、生態(tài)護坡、骨架植物防護、封面/捶面護坡、石砌護坡、噴漿防護和護面墻等。

2 設計實例

2.1 項目概況及場地條件

設計道路位于福建漳州臺商投資區(qū)，規(guī)劃城市主干路，紅線寬度40m。沿線地貌為沖洪積階地及殘丘剝蝕臺地。根據(jù)片區(qū)控規(guī)，道路有約300m 通過現(xiàn)狀山體。道路南側(cè)規(guī)劃為工業(yè)用地，擬在地塊開發(fā)時進行平整；道路以北部分自然山體規(guī)劃保留，形成了最高達30m 的路塹邊坡。

2.2 地質(zhì)情況

擬建路塹段長約300m，穿越一處海拔約40m的小型山體，南側(cè)最大坡度25°，坡表植被密集。山體上層為殘積土、下層為風化花崗巖層?？辈煳窗l(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流等災害地質(zhì)。擬建邊坡巖土體自上而下由粉質(zhì)粘土、殘積砂質(zhì)粘土、全風化花崗巖、強風化花崗巖和中風化花崗巖等構(gòu)成。上述巖體土層的工程性能一般～好，承載力可滿足設計要求，作為設計邊坡基礎(chǔ)的持力層。

2.3 坡率設計及穩(wěn)定性驗算

路塹高邊坡位于規(guī)劃工業(yè)園區(qū)邊緣，遠期為規(guī)劃保留山體綠地，因此對該邊坡優(yōu)先考慮采用分級放坡處理，不大面積設置擋墻等支擋結(jié)構(gòu)物，以節(jié)約造價。結(jié)合規(guī)劃用地和巖層分布情況，中風化花崗巖巖層揭露坡面設計坡率1：0.75；以上其他各層揭露坡面設計坡率1：1。采用分級放坡，每級邊坡高8m，最高為4 級，各級邊坡之間設寬2m 的平臺。對此條件下的邊坡穩(wěn)定性進行分析和驗算。

圖1 邊坡立面及橫斷面設計及穩(wěn)定性計算條件

利用理正巖土計算軟件，采用簡化Bishop 法進行邊坡穩(wěn)定計算，考慮正常工況（天然狀態(tài)）、非正常工況1（暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)）和非正常工況2（地震等荷載狀態(tài)作用狀態(tài)）［4］。經(jīng)計算設計坡率可滿足三種工況條件的規(guī)范系數(shù)要求，邊坡按設計開挖后處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4 坡面防護設計

工程位于城市新區(qū)邊緣，坡面防護在滿足安全和使用功能前提下，考慮未來進行美化和景觀提升的要求，成為整個園區(qū)的視覺背景和天際輪廓。

對第一級邊坡及第二級中風化巖層揭露的部分采用漿砌片石護面墻進行表層防護。砌筑采用M10水泥砂漿。每10～20m左右設一道沉降伸縮縫，沿護面墻墻身長度、高度每隔2～3m 設置一處泄水孔，上下交錯布置。

護面墻以上各級邊坡均采用混凝土錨桿框架結(jié)合植草防護。施工順序：鉆孔→施工錨桿→現(xiàn)澆封閉錨頭→施工豎梁框架→施工橫梁框架。錨桿與坡面垂直，傾角為45°。錨桿長度為4m?？蚣軆?nèi)植被施工順序：整平坡面→楔形溝開挖→坡面錨桿鉆孔→楔形溝回填→掛網(wǎng)固定→植草→覆膜養(yǎng)護。

遠期景觀提升：框架內(nèi)近期掛三維網(wǎng)植草，遠期在坡面穩(wěn)定后，可結(jié)合片區(qū)開發(fā)，合理利用地形條件，通過不同花色的植被搭配種植并進行適當人工修剪，形成具有區(qū)域特色的景觀標志，與自然融為一體，具有較好的綠化視覺效果［5］。

2.5 排水設計

（1）表面排水。在路塹頂距離坡口不小于5m 處設梯形截水溝攔截坡頂?shù)乇韽搅?；分級坡段之間結(jié)合平臺設置梯形截水溝，采用預制結(jié)構(gòu)加快施工；坡腳設矩形邊溝防止落水直接沖入路基。

（2）內(nèi)部排水。護面墻設置貫穿墻體的外傾排水斜孔。在澆筑漿砌片石時以Φ50PVC 管預留，按間距3m 梅花形布置，墻體內(nèi)部設置土工布及碎石反濾層。

（3）坡面泄水槽。坡面橫向間隔50m 左右設一道泄水槽，豎向排放平臺積水。泄水槽內(nèi)布置階梯，減緩沖刷并可作為檢修道。

2.6 施工及監(jiān)測要點

路塹施工宜避開雨季，做好坡面排水及防護。路塹開挖采用全斷面逆作法，施工時自上而下、分段跳槽、及時采取支護措施，按設計逐層進行，開挖后及時實施坡面防護施工或采取封閉措施，做好施工期間排水，防止邊坡失穩(wěn)坍塌。推薦采用光面爆破或預裂爆破，最后預留部分巖層進行人工或機械修整。棄土堆一般不應堆積在邊坡坡頂，臨時堆積時不得超過3m，堆土距邊坡坡頂不小于5m。道路下方需同步實施市政管線，路塹開挖和爆破應結(jié)合各類管線的埋設要求一次完成，以縮短工期。

本工程為安全性一級的永久性邊坡。邊坡工程監(jiān)測應嚴格按相關(guān)規(guī)范要求，對邊坡及支護結(jié)構(gòu)頂部的垂直和水平位移、地面裂縫、坡頂構(gòu)筑物變型、降水與時間的關(guān)系、錨桿拉力、支護結(jié)構(gòu)變形和應力、地下水等項目進行監(jiān)測。工后持續(xù)監(jiān)測不宜少于2 年。

3 結(jié)束語

高路塹邊坡設計首先應確定邊坡穩(wěn)定。在保證安全的基礎(chǔ)上，充分考慮市政道路的特點，因地制宜地選用合理的坡面防護方案。與公路相比，城市道路施工的邊界條件更加復雜，高邊坡處治的施工方法與流程的論證應更加嚴謹，在控制工程風險的同時減少對鄰近區(qū)域的干擾。低丘山地特殊的地形條件增加了道路建設難度，但另一方面起伏變化的地形也為城市景觀提供了新的視角。將邊坡防護設計與景觀構(gòu)建合理融合，實現(xiàn)生態(tài)與安全協(xié)調(diào)發(fā)展，將成為本類市政道路建設的發(fā)展方向。