路基穩(wěn)定及防護(hù)設(shè)計(jì)分析
——以惠東快速通道向東延伸段工程為例

鄧珍旺

（福建省交設(shè)工程咨詢(xún)有限公司,福建 福州 350004）

0 引言

道路交通的建設(shè)水平反映著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平，建設(shè)四通八達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò)對(duì)城鎮(zhèn)的發(fā)展起到了很好的促進(jìn)作用，因此作為城市發(fā)展的載體，每一條道路都具有其獨(dú)特的功能定位，建好每一條道路都是建設(shè)者們的責(zé)任與榮譽(yù)[1]。作為道路主要組成部分的路基，其復(fù)雜性導(dǎo)致了其質(zhì)量的多樣性，因此要將路基的穩(wěn)定性和安全性放在核心位置，確保其形變始終保持在允許的范圍之內(nèi)。在路基穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)各種影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析，采用切實(shí)可行的措施來(lái)確保道路安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)[2]。

1 項(xiàng)目概況

惠東快速通道向東延伸段是惠安縣路網(wǎng)的主骨架，是打通324國(guó)道、泉南高速南惠支線并連接斗尾港的疏港大道、通往惠安動(dòng)車(chē)站的便捷通道，項(xiàng)目的建設(shè)將增強(qiáng)惠安城關(guān)的輻射力，帶動(dòng)惠安沿線村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。項(xiàng)目全長(zhǎng)14.823 km，采用二級(jí)公路兼城市道路功能設(shè)計(jì)，主車(chē)道設(shè)計(jì)速度80 km/h，輔道設(shè)計(jì)速度40 km/h，路基寬度60 m，主車(chē)道雙向六車(chē)道，兩側(cè)各設(shè)置兩車(chē)道輔道以及人非車(chē)道。

項(xiàng)目沿線地形總體上為西北高、東南低，場(chǎng)地起伏不平，沿線現(xiàn)有地面標(biāo)高約3.00～31.00 m，西北部以丘陵地貌為主，東南部毗鄰惠安大港灣，以海岸平原地貌及濱海灘涂地貌為主，局部為濱海地貌，而且養(yǎng)殖水塘、水渠分布較多，水系發(fā)達(dá)。

2 影響路基穩(wěn)定的因素

2.1 區(qū)域地質(zhì)情況

該項(xiàng)目位于福建東部沿海區(qū)域，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地及其附近無(wú)活動(dòng)性的斷裂帶通過(guò)，未見(jiàn)明顯的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，不存在巖溶作用等，未發(fā)現(xiàn)有地下洞穴、暗濱等對(duì)工程施工不利的地下埋藏物，總體上適宜道路建設(shè)，因此區(qū)域地質(zhì)條件總體上對(duì)路基穩(wěn)定是較為有利的[3]。

2.2 區(qū)域降水及地下水文情況

惠安累年最大降水量達(dá)到2 088.5 mm，全年日降水量≥25 mm的天數(shù)為13天。而且7—9月份為臺(tái)風(fēng)盛行期，伴有較多的降水天氣，同時(shí)項(xiàng)目區(qū)多年平均相對(duì)濕度較大，達(dá)到了78%。

項(xiàng)目場(chǎng)地地下水主要為砂層孔隙水和巖石風(fēng)化帶孔隙裂隙水（承壓水）[4]。西北部丘陵地貌地下水位一般埋深2～8 m，變化幅度1～4 m，地下水位跟地勢(shì)有關(guān)，差異較大；東南部濱海平原地貌地下水位埋深1～3 m，變化幅度較??；濱海灘涂地貌地下水位埋深0～2 m，變化幅度較小[5]。

因此，項(xiàng)目路基土體受濕化的程度相對(duì)較大，對(duì)路基穩(wěn)定是較為不利的，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意加強(qiáng)防沖刷及路基排水等措施的設(shè)置。

2.3 巖土體情況

巖土類(lèi)別也是影響路基邊坡穩(wěn)定的重要因素。根據(jù)地勘報(bào)告，該項(xiàng)目場(chǎng)地地基土由素填土、雜填土、淤泥、淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、中細(xì)砂、中粗砂、殘積砂質(zhì)黏性土（輝綠巖殘積土）、全風(fēng)化巖（全風(fēng)化輝綠巖）、強(qiáng)風(fēng)化巖（強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖）和中風(fēng)化巖（中風(fēng)化輝綠巖）等組成。素填土和雜填土、淤泥和淤泥質(zhì)黏土等力學(xué)強(qiáng)度低，工程地質(zhì)性能較差；中細(xì)砂和中粗砂力學(xué)強(qiáng)度一般，工程地質(zhì)性能一般；粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏性土力學(xué)強(qiáng)度較高，工程地質(zhì)性能一般。

因此，針對(duì)不同地基巖土體類(lèi)別，設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意區(qū)別，根據(jù)不同參數(shù)進(jìn)行路基穩(wěn)定性驗(yàn)算分析并采取有效的防護(hù)措施，對(duì)于軟弱土層應(yīng)有針對(duì)性地提高承載力，對(duì)于不同形式的支擋結(jié)構(gòu)則應(yīng)進(jìn)行地基承載力、整體穩(wěn)定性等多方面考慮。

2.4 其他影響因素

海洋潮汐情況也是影響路基的重要因素。項(xiàng)目毗鄰大港灣，灣口外為開(kāi)敞海域。根據(jù)當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計(jì)資料，灣內(nèi)最大潮差達(dá)6.67 m，最小潮差1.22 m，總體變化較大，平均漲潮歷時(shí)6.4 h，外海潮流為明顯的旋轉(zhuǎn)流，漲急流速為0.86 m/s，落急流速為0.83 m/s，受地形的影響灣內(nèi)呈現(xiàn)明顯的往復(fù)流特性，漲潮流由南向北，落潮流由北向南。由于潮水的沖刷作用對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性的影響大，因此設(shè)計(jì)時(shí)在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)防洪水位的情況下，還應(yīng)注意考慮防沖刷及防浪要求。

3 路基穩(wěn)定及邊坡防護(hù)

3.1 設(shè)計(jì)思路

在設(shè)計(jì)路基邊坡防護(hù)方案時(shí)，結(jié)合穩(wěn)定性、景觀綠化和排水設(shè)施等因素，對(duì)該項(xiàng)目路基防護(hù)提出以下建議：首先是滿(mǎn)足現(xiàn)行工程規(guī)范要求；其次是尊重客觀條件，因地制宜地選擇合適的填料，惠安石材業(yè)較發(fā)達(dá)，儲(chǔ)量可滿(mǎn)足項(xiàng)目需要，而且運(yùn)輸距離較近；再則結(jié)合各路段地形地質(zhì)條件，選擇安全、經(jīng)濟(jì)、有效的防護(hù)方案；最后還應(yīng)滿(mǎn)足方便施工、便于養(yǎng)護(hù)的防護(hù)方案。

受地形條件、沿線村莊及規(guī)劃地塊、路線平縱面指標(biāo)要求、寺廟、海岸線等因素影響，該項(xiàng)目路基邊坡防護(hù)形式復(fù)雜多樣，該文針對(duì)幾種主要的邊坡防護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)與處理分析。

3.2 路基支擋

以K10+675～K10+755路段右側(cè)填方邊坡為例，該路段分布有多棟民房，房腳距離道路人行道邊線約6.8 m，邊坡高度7.12 m，自然放坡時(shí)需拆遷民房。考慮節(jié)省投資，設(shè)計(jì)中采用擋土墻收坡。該路段地層參數(shù)情況如表1。

表1 路段地層參數(shù)情況表

考慮道路與民房距離較近，且擋土墻基坑開(kāi)挖時(shí)也需要臨時(shí)多占用空間，因此考慮按路肩墻設(shè)置。適用于該路段路和房屋平面關(guān)系的擋墻形式主要有重力式、懸臂式、扶壁式以及板樁式等，懸臂式墻高一般不超過(guò)5 m，樁板式墻多用于滑坡等特殊路段治理而且造價(jià)較高，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中選取了衡重式和扶壁式兩種類(lèi)型擋土墻作為比選，同時(shí)墻底主要位于粉質(zhì)黏土層。詳見(jiàn)表2。

表2 兩種不同類(lèi)型擋土墻比選

通過(guò)驗(yàn)算，扶壁式擋土墻整體穩(wěn)定性可以滿(mǎn)足要求，同時(shí)對(duì)地基承載力的要求也較小；通過(guò)路基整體沉降及穩(wěn)定分析，持力層下的軟弱下臥層對(duì)路基整體影響不大，持力層通過(guò)簡(jiǎn)單的平整以及碎石墊層鋪筑后即可施工墻體。而衡重式擋土墻由于墻身較高，對(duì)地基承載力的要求也較大，由于持力層承載力特征值僅為150 kPa，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)設(shè)置擋土墻后的路基整體穩(wěn)定性不滿(mǎn)足要求，因此推薦采用扶壁式擋土墻，詳見(jiàn)圖1扶壁式擋土墻驗(yàn)算結(jié)果示意圖。

圖1 扶壁式擋土墻驗(yàn)算結(jié)果示意圖

3.3 護(hù)岸

以K13+760～K14+380路段右側(cè)填方邊坡為例，該路段路基位于大港灣淺灘處，為減緩路基受到的海浪沖擊，設(shè)計(jì)中采用了漿砌塊石弧形擋浪墻護(hù)岸。

施工護(hù)岸前應(yīng)對(duì)淺灘表層泥沙進(jìn)行清挖，再拋填10～100 kg塊石作為基床。護(hù)岸擋浪墻下部采用漿砌塊石小墻，小墻中間現(xiàn)澆混凝土塊，其上為漿砌塊石墻體，臨水（海側(cè)）面采用條石鑲面，臨水面為3∶2斜面，頂部為C30現(xiàn)澆混凝土壓頂，海洋側(cè)面做成弧形以防潮浪上岸。護(hù)岸后方設(shè)置拋石棱體，拋石棱體上部及后部設(shè)置由二片石、混合倒濾層和土工布組成的倒濾結(jié)構(gòu)，其后為回填中粗砂，并在護(hù)岸前設(shè)置400～500 kg的護(hù)肩和護(hù)底塊石，防止波浪淘刷基床和地基，詳見(jiàn)圖2防浪墻設(shè)計(jì)方案示意圖。

圖2 防浪墻設(shè)計(jì)方案示意圖

3.4 TBS植被防護(hù)

以K13+570～K13+720路段挖方邊坡為例，該路段路槽以上主要為中風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖以及素填土層，邊坡地質(zhì)條件總體較好?？紤]邊坡高度總體較小，均未超過(guò)20 m，且路線經(jīng)過(guò)該山體最高處，因此在滿(mǎn)足自然穩(wěn)定的情況下坡率采用1.0+1.25；同時(shí)采用TBS基材混合物+掛網(wǎng)+錨釘+植被的形式進(jìn)行防護(hù)，以增加綠化景觀舒適性以及防沖刷能力。

3.5 路基排水

水害是路基最常見(jiàn)的破壞形式，因此在路基排水設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)氣候（降水）、水文和地形等因素進(jìn)行綜合考慮。以匯水量測(cè)算為依據(jù)，將路基排水設(shè)施與現(xiàn)狀水系良好銜接，保證路基排水功能發(fā)揮出最佳的作用。

邊坡面匯水、坡頂山體匯水以及部分坡體藏水是路塹邊坡水的主要來(lái)源，在邊坡設(shè)計(jì)時(shí)，要從具體情況出發(fā)，分析匯水面積、排水方向等因素，合理設(shè)置坡頂截水溝、急流槽的位置，以及設(shè)置平臺(tái)截水溝、坡腳邊溝等，完善排水系統(tǒng)，使其能夠發(fā)揮作用，防止雨水大量地滲入到路塹坡體中，導(dǎo)致土體抗剪力強(qiáng)度破壞，進(jìn)而引發(fā)山體滑坡等自然災(zāi)害，給道路的運(yùn)營(yíng)造成影響。

而作為城市道路的路基排水設(shè)施，由于受地形、地塊開(kāi)發(fā)等條件制約，為構(gòu)筑完善的排水系統(tǒng)，有時(shí)還需將路基排水接入市政雨水管道，通過(guò)雨水管網(wǎng)系統(tǒng)排走路基水。需要與相關(guān)部門(mén)做好溝通銜接，充分考慮匯水量、管徑尺寸、沉泥設(shè)施以及其他防淤堵措施等，使降水能及時(shí)排走，同時(shí)避免后期維護(hù)困難。

3.6 邊坡綠化

城市的發(fā)展繞不開(kāi)環(huán)境保護(hù)，道路的建設(shè)帶來(lái)的一大問(wèn)題就是植被破壞、水土流失等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，使得道路綠化的要求隨之升高。做好路基邊坡綠化設(shè)計(jì)，使之成為城市整體景觀的點(diǎn)綴。在邊坡綠化以后，邊坡的抗滑能力和穩(wěn)定性會(huì)有不同程度的改善，同時(shí)也使水土流失等問(wèn)題得到有效的處理，為城市生態(tài)文明建設(shè)提供有力的支撐。因此，在進(jìn)行邊坡防護(hù)綠化時(shí)應(yīng)統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，并從適宜性、協(xié)調(diào)性等方面合理選擇植物，同時(shí)還應(yīng)做好運(yùn)營(yíng)期間植被養(yǎng)護(hù)，以使其發(fā)揮出最佳的邊坡防護(hù)作用，從而使路基邊坡的穩(wěn)定性得到保證。

4 結(jié)束語(yǔ)

在道路路基設(shè)計(jì)過(guò)程中，要綜合分析項(xiàng)目區(qū)域氣候地理?xiàng)l件、各路段地質(zhì)及水文情況，因地制宜地選擇有效可行的處理措施。該文以惠東快速通道向東延伸段工程為例進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)分析，針對(duì)不同路段邊坡防護(hù)的具體要求提出不同的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)謹(jǐn)以此文與同行交流學(xué)習(xí)，共同努力，推動(dòng)道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。