山區(qū)市政道路路基邊坡設(shè)計(jì)研究

趙興平

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，成都 610000）

1 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，山區(qū)高速公路得到了快速發(fā)展，同時(shí)，也帶動(dòng)了山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和區(qū)域交流。如果技術(shù)人員在勘察設(shè)計(jì)中對(duì)邊坡破壞理論、邊坡破壞形式以及邊坡存在的問(wèn)題沒有足夠的了解，就不能針對(duì)邊坡的失穩(wěn)破壞提出相應(yīng)的解決方案和技術(shù)指導(dǎo)，最終造成設(shè)計(jì)失誤，項(xiàng)目建設(shè)滯后，工程造價(jià)提高，甚至發(fā)生安全事故，導(dǎo)致人員傷亡[1]。針對(duì)邊坡失穩(wěn)破壞導(dǎo)致的問(wèn)題，我國(guó)相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了一系列的分析研究。勞艷峰[2]結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)提出了山區(qū)公路工程勘察期間可能存在的地質(zhì)問(wèn)題，并針對(duì)不良地質(zhì)路段的邊坡勘察重點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)；王哲[3]以某山區(qū)高速公路為研究對(duì)象，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和理論計(jì)算，分析了邊坡巖土體強(qiáng)度隨降雨的軟化規(guī)律，并提出抗滑樁加固邊坡的處治措施，以降低邊坡發(fā)生破壞的可能性。因此，研究山區(qū)高速公路邊坡勘察設(shè)計(jì)的常見問(wèn)題及解決措施具有十分重要的工程意義。

2 案例分析

2.1 工程概況

本文依托工程為某新區(qū)的主干路，道路紅線寬度為36 m，道路總長(zhǎng)為946 m。該地區(qū)的主要地形為山地和丘陵，降水主要集中于6～9 月，年平均降水量約為1 000 mm，最大值可達(dá)1 500 mm。道路地基自上而下分別為素填土、耕植土、淤泥、黏土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖等。通過(guò)勘測(cè)可知，該地區(qū)的道路建設(shè)條件良好。該場(chǎng)地內(nèi)的最低位置高程為1 530.62 m，最高點(diǎn)高程為1 554.23 m，場(chǎng)地內(nèi)地形起伏較大，因此，路基設(shè)計(jì)較為困難，在進(jìn)行邊坡設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)坡高進(jìn)行有效控制，同時(shí)，做好排水系統(tǒng)的布置，對(duì)臨水邊坡進(jìn)行有效處理，保證邊坡的穩(wěn)定性和安全性[4]。

2.2 路基邊坡設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)道路的縱斷面進(jìn)行分析可知，本項(xiàng)目縱斷面設(shè)計(jì)標(biāo)高的控制因素主要有被交路的設(shè)計(jì)標(biāo)高和周圍地塊的設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)，縱斷面還應(yīng)滿足涵洞與管線的覆土深度。通過(guò)以上因素分析，對(duì)縱斷面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將縱坡控制在1.4%～6%[5]。挖方最大深度為13 m，填方最大高度為4.9 m。道路路線主要位于強(qiáng)風(fēng)化泥巖，巖土的性質(zhì)較好，通過(guò)對(duì)地勘資料進(jìn)行分析，設(shè)定填方邊坡為1∶1.5，挖方邊坡為1∶1。每級(jí)邊坡高度為8 m。

通過(guò)對(duì)道路橫斷面和縱斷面進(jìn)行分析可知，道路大多數(shù)為填方邊坡，高度小于8 m。局部為挖方邊坡，主要集中路段的樁號(hào)范圍見表1。

表1 挖方邊坡范圍表

K0+600～K0+620 段的右側(cè)挖方邊坡高度大于8 m。

填挖方邊坡均以厚3 cm，尺寸為30 cm×30 cm 的草皮進(jìn)行護(hù)坡，坡面通過(guò)小木樁進(jìn)行固定，鋪設(shè)完成后，通過(guò)澆水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。通過(guò)植草皮護(hù)坡來(lái)提高邊坡的穩(wěn)定性。

3 路基排水設(shè)計(jì)

道路在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，對(duì)穩(wěn)定性和安全性造成影響的主要因素是雨水和地下水。水會(huì)加快路基的損壞程度，降低道路的使用年限。通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目的地質(zhì)勘察資料進(jìn)行分析可知，該地區(qū)的地下水水位較低，但降水較多。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)排水設(shè)計(jì)進(jìn)行著重考慮。

本項(xiàng)目為城市主干道，道路兩側(cè)將建成商業(yè)區(qū)和居民區(qū)，同時(shí)配備相應(yīng)的管道設(shè)施。目前，道路紅線范圍外是農(nóng)田、林地、荒地等。為減少路面水對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，將坡面水引出道路外的天然水系中。

3.1 填方邊坡排水設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目?jī)蓚?cè)地塊存在天然水系，由于填方邊坡的高度較小，因此，填方路段的坡面水可進(jìn)行散排，最終引入天然水系。為保證邊坡的坡腳不受雨水侵害，應(yīng)在坡腳位置采用M7.5 漿砌片石進(jìn)行護(hù)坡，厚度為0.3 m。高度為1 m。填方邊坡排水設(shè)計(jì)示意圖如圖1 所示。

圖1 填方邊坡排水設(shè)計(jì)示意圖

3.2 挖方邊坡排水設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目挖方邊坡排水系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)有：邊溝、截水溝、平臺(tái)排水溝、跌水、急流槽等。

3.2.1 邊溝

挖方邊溝設(shè)置于邊坡坡腳位置，邊溝的走向與道路縱斷面保持相同。在挖方與填方交接位置設(shè)置急流槽，將邊溝內(nèi)的水排到道路外的天然水系中。邊溝采用的截面形式為矩形，尺寸為60 cm×60 cm，邊溝材料為M7.5 漿砌片石、C25 混凝土壓頂，厚度分別為30 cm 和10 cm。為防止邊坡坡體有碎石滾落，邊溝外設(shè)置碎落臺(tái)，寬度為0.7 m，并向內(nèi)設(shè)置2%的橫坡。結(jié)構(gòu)形式如圖2 所示。

圖2 邊溝示意圖（單位：cm）

3.2.2 截水溝

挖方地段的截水溝設(shè)置于坡頂以外5 m 位置，主要用于排除山坡上的積水，截水溝前應(yīng)設(shè)置擋水捻，防止水流沖刷截水溝。本項(xiàng)目中截水溝尺寸為60 cm×60 cm，溝底為10 cm 的碎石墊層，溝體為M7.5 漿砌片石，厚度為30 cm，上部為C25混凝土壓頂，厚度為10 cm。截水溝形式如圖3 所示。

圖3 截水溝形式圖（單位：cm）

3.2.3 平臺(tái)排水溝

通過(guò)上文的分析可知，較高邊坡地段存在兩級(jí)邊坡，因此，應(yīng)在相鄰邊坡間設(shè)置平臺(tái)排水溝，用來(lái)收集上一級(jí)邊坡的排水，同時(shí)減少對(duì)下一級(jí)邊坡的沖刷。本項(xiàng)目中采用的平臺(tái)排水溝寬度為2 m，斷面結(jié)構(gòu)為梯形。截面尺寸為：下底寬為0.3 m，上底寬為0.6 m，高為0.3 m，材料與截水溝相同。平臺(tái)排水溝如圖4 所示。

圖4 平臺(tái)排水溝示意圖（單位：cm）

截水溝和平臺(tái)排水溝與道路縱坡變化規(guī)律一致，但該坡的坡度范圍保持在0.3%～3%，可以保證溝內(nèi)水流暢通，不會(huì)產(chǎn)生淤泥堆積，且不會(huì)出現(xiàn)溝底沖刷的現(xiàn)象。

3.2.4 跌水

跌水應(yīng)設(shè)置于挖方陡坡段，通過(guò)跌水可以將邊溝的水引入自然水系中。本項(xiàng)目中，跌水應(yīng)進(jìn)行分級(jí)澆筑，每級(jí)長(zhǎng)度為2.5 m，高為5 m，材料與截水溝使用材料一致。

3.2.5 急流槽

急流槽主要由以下部分組成：進(jìn)水槽、主槽和出水槽。主槽主要為消力池。急流槽的斷面尺寸、砌筑材料與截水溝相同。主槽消力池長(zhǎng)1.4 m，寬0.9 m，高0.6 m。砌筑材料為碎石和M7.5 漿砌片石。碎石墊層厚度為10 cm。

3.3 臨水邊坡設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目路線穿越河塘共計(jì)5 個(gè)，其中2 個(gè)河塘地基處理方法為換填。3 個(gè)河塘只有部分區(qū)域侵占路基，因此，應(yīng)進(jìn)行臨水邊坡設(shè)計(jì)保證路基邊坡的穩(wěn)定性。在對(duì)臨水邊坡設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)河塘進(jìn)行換填。

填方邊坡坡率為1∶1.5，坡度較緩，為保證邊坡的穩(wěn)定性，對(duì)臨水面的邊坡進(jìn)行M7.5 漿砌片石護(hù)坡，同時(shí)，采用1∶2 的水泥砂漿進(jìn)行勾縫。片石抗壓強(qiáng)度大于30 MPa。漿砌片石進(jìn)行邊坡防護(hù)時(shí)，應(yīng)每隔10～15 m 設(shè)置1 道伸縮縫，寬度大約控制在2 cm，伸縮縫應(yīng)以瀝青填充。

挖方邊坡外側(cè)設(shè)置1 道梯形圍堤，堤頂寬為1 m，兩側(cè)邊坡坡度為1∶1.5。臨水邊坡采用防護(hù)形式與填方保持一致。不同之處為增加黏土包邊處理。臨水邊坡設(shè)計(jì)如圖5 所示。

圖5 臨水邊坡設(shè)計(jì)圖（單位：cm）

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)市政道路的邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終得出以下結(jié)論：

1）依托實(shí)際工程對(duì)市政道路的邊坡進(jìn)行了設(shè)計(jì)，填方邊坡設(shè)置坡率為1∶1.5，挖方邊坡設(shè)置坡率為1∶1，同時(shí)，采用植草皮進(jìn)行防護(hù)。

2）為防止地面水以及山坡水流對(duì)道路產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷，填方路段設(shè)置1 m 高的漿砌片石護(hù)坡，挖方設(shè)置邊溝、截水溝、平臺(tái)排水溝、跌水和急流槽等結(jié)構(gòu)設(shè)施。

3）對(duì)于臨水面的填方邊坡進(jìn)行了漿砌片石護(hù)坡，挖方地段增加了黏土包邊，保證了路基的穩(wěn)定性和道路的安全性。