山區(qū)公路沿河路基防護結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

石長城

摘 要：文章介紹拋石護坡、護坦、丁壩等三種路基防護形式，闡述在路基防護時的技術(shù)要領(lǐng)與設(shè)計方法，并提出重要參數(shù)及相關(guān)計算公式，使山區(qū)公路路基防護更為合理有效。

關(guān)鍵詞：道路工程；山區(qū)公路路基；防護設(shè)計

我國境內(nèi)山區(qū)沿河公路路基現(xiàn)階段情況不容樂觀，一些沿河公路路段尚有安全隱患。一些防護與支擋結(jié)構(gòu)方案在設(shè)計沿河公路路基中不能滿足要求而做出較大的調(diào)整，造成浪費。沿河路基形成了一個力學(xué)狀態(tài)明顯不同于原始的經(jīng)過人為開挖、加固支擋后的新的天然邊坡。

1 直接防護

1.1 拋石護坡

1.1.1 技術(shù)關(guān)鍵。這種方式是邊坡防護手段在河流護岸工程和沿河路基保護中的中最常用的，拋石護坡結(jié)構(gòu)形式的關(guān)鍵幾個技術(shù)要領(lǐng)在進行拋石護坡時必須需要掌握精通：為保持平緩度，應(yīng)該小于拋石水下休止角對邊坡的拋石邊坡坡度，采取防護措施要充分的考慮在水流沖刷基礎(chǔ)的力度，防止水流逐漸將拋石被地沖走；如厚度較大的軟弱土體，已明顯不經(jīng)濟，不允許開挖換土，其他處理需要進行，因此解的土質(zhì)情況必須考慮到不同的處理方法需要。

1.1.2 計算沿河拋石落距。被拋下的石子受到沿河螺旋流使得其在沉降時，沿水流方向不但做做縱向運動，向河心方向還做橫向運動。其中，環(huán)流強度大橫向運動的距離就大。石子橫向運動距離和環(huán)流強度有正相關(guān)的關(guān)系；反之，越小。路基容許承載力在真空預(yù)壓加固后可高達130kPa，碎石樁采取，可使得路基容許承載力大約提高到200kPa，從而承載力較高的超高路堤填方地段設(shè)計要求可得滿足。有時在處理的路基內(nèi)先打設(shè)塑料排水帶，可以減少軟土路基內(nèi)孔隙水壓力，排水的歷程得到加快，這樣效果會更好。所以，沿河拋石落距的計算方式受到環(huán)流強度的影響應(yīng)該不僅僅依照直段拋石落距計算形式，可以采用如下經(jīng)驗公式（1）進行：

式中：s代表所計算的拋石落距，h代表垂線水深，m；u代表垂線平均流速，m/s；？棕是在靜水中石子沉降速度度，m/s。在拋石防護過程中，要求通過縫隙選擇的反濾層物質(zhì)為級配良好的砂爍料以及透水性好的土工織物支撐面是否被侵蝕決定操作成敗的關(guān)鍵因素。這就保證技術(shù)操作的順利完成。

1.2 護坦護坡

在公路工程中，護坦護坡是一種在單獨用擋墻、護坡等對路基進行保護淺基防護手段，通常基礎(chǔ)埋深基腳都被侵蝕出很大的深度很難滿足設(shè)計施工要求，就可以對基腳起利用護坦護坡的方式來降低水流沖刷力度從而達到保護的作用。有時在處理的路基內(nèi)先打設(shè)塑料排水帶，可以減少軟土路基內(nèi)孔隙水壓力，排水的歷程得到加快，這樣效果會更好。

2 路基防護設(shè)計

2.1 防護結(jié)構(gòu)類型

2.1.1 浸水擋土墻。浸水擋土墻具有兩大功效，使用廣泛，其一，他可以支擋墻體，其二，土體可以受到墻面的保護，這樣可以起到避免被洪水水流沖淘岸坡的作用。因此，采用浸水擋土墻要根據(jù)水流沖刷的大小和不同的地段的環(huán)境因素，這樣最為有效。河水沖刷不太嚴重的地段一般普通的擋土墻就可以適用。一般情況，采用M7.5漿砌片石制作墻身和墻基，勾縫用M10水泥砂漿。對于比較嚴重的受河水沖的刷路段環(huán)境，采用M7.5漿砌片石制作墻身，勾縫用M10水泥砂漿，采用C15片石混凝土制作墻基。對于路段沿岸，受水流頂沖的處于河道凹地方由于受河水主流沖刷比較嚴重。此時采用C15片石混凝上制作墻基和常水位以下部分墻身，采用M7.5漿砌片石制作其余部分，M10水泥砂漿勾縫；制作基礎(chǔ)時，要求為砂礫石的基礎(chǔ)埋置深度不小于2.0m，為了保持基礎(chǔ)的堅固，規(guī)定要求嵌入巖石深度，位于巨大、堅硬、完整且穩(wěn)定的石塊上的基礎(chǔ)不小于0.5m。

2.1.2 護坡和護面墻采用漿砌片石。公路受水流沖刷較輕，位于河床斷面較寬闊河流流速小且河道順直段，采用護坡厚度不小于40cm，厚度為10cm的漿砌片石護坡加墻式基礎(chǔ)的形式。護坡和基礎(chǔ)均采用M7.5漿砌片石，護坡與邊坡間設(shè)砂礫墊層，墻或基礎(chǔ)的埋深應(yīng)在沖刷線以下不小于1.0m。對山體為風化嚴重的軟質(zhì)巖層或節(jié)理發(fā)育較破碎臨山一側(cè)部分水毀路段的巖石地段，為了使挖方邊坡不再受雨水浸濕產(chǎn)生破碎的沖刷崩塌，采用邊坡坡率采用1∶1.5的漿砌片石護面墻防護，高度每階高度控制在10.0m左右時，需要設(shè)置在8.0m以上的二道耳墻。

2.1.3 護肩、護裙和攔水墻。對于公路沿河一側(cè)路堤高差較小的路肩部分受到洪水的破壞，但邊坡伸出較遠的漿砌片石護肩的肩頂頂寬視護肩的高度而有所不同，采用漿砌片石護肩加固路肩不易填筑時。護肩采用M7.5漿砌片石高度在1.0m以下時，頂寬為0.8m，護肩高度在1.0～2.0m時，頂寬為1.0m。處理設(shè)計路基時，相關(guān)技術(shù)要求如路基強度、沉降、變形、抗液化等應(yīng)滿足，地基處理范圍也應(yīng)得到確定。通常向外放大若干尺寸要按路基底部寬度尺寸，應(yīng)處理路基軸線方向到軟基邊緣，使應(yīng)力在土體中擴散要求得以滿足。

3 受力分析與尺寸

在計算浸水擋土墻中應(yīng)當考慮到土的自重受到水的浮力而減小的效應(yīng)，計算土壓力必須考慮土體受到浸水的影響，浸水擋土墻土壓力Eb（圖1）可按下面公式式計算：

式中：Ea為擋土墻不浸水時的土壓力；？駐Eb為由于浮國影響而減少的土壓力；？酌、？酌'分別為填料的未浸水容重和浮容重；Hb為計算水位以下的墻高；K為土壓力系數(shù)。

干砌片石或水泥混凝土板是主要路基邊坡的直接防護形式。在施工過程中，要首先核對地質(zhì)情況，然后開挖基坑完成到設(shè)計標高基礎(chǔ)，做好原始數(shù)據(jù)的記錄并及時用穩(wěn)定性較好的材料回填保證開挖基坑的安全。邊坡坡面應(yīng)保持密實平整，自下而上進行鋪砌工作，要交錯嵌緊嚴禁浮塞砌塊應(yīng)，所用石料在砌體內(nèi)的砂漿必須飽滿密實，這樣砌體的強度應(yīng)才符合要求。坡岸砌體兩端和頂部與岸坡應(yīng)銜接牢固密貼，這樣砂漿混凝土符合設(shè)計配合比。設(shè)一伸縮縫每隔10～15m防止水進入坡岸背面，設(shè)置沉降縫在基底土質(zhì)變化處匝并且不得大面平鋪片石砌筑時，應(yīng)交錯搭接無松動布置石塊；為保證橫行栽砌牢固必須使鋪砌的河卵石的長度方向垂直于坡面；使用時，為提高就地澆筑混凝土早期強度宜加入速凝劑在混凝土中，并為了做到平整光滑在表面收漿時抹堤。

4 結(jié)束語

根據(jù)獲得的防護工程構(gòu)筑物的設(shè)計尺寸，受力分析應(yīng)具有足夠的強度，抗滑動和抗傾覆的安全儲備，才可以保證在受到洪水侵襲下該構(gòu)筑物具有一定的安全保證；進行簡化了擋墻沿河路基的結(jié)構(gòu)，就完全實效三種情況：路基排水系統(tǒng)沿墻土界面布置、沿填土底面布置和路基排水系統(tǒng)，并針對不同情況下的靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力的計算方法，計算結(jié)果表明：對路基擋墻而言，確保路基排水系統(tǒng)的有效性的對于其穩(wěn)定性是很重要的，置比沿墻土界面在路基排水系統(tǒng)有效性得到保障的前提下，有利于路基擋墻的穩(wěn)定的一種有效方法。

參考文獻

[1]陸中鼎.路基路面工程[M].上海：同濟大學(xué)出版社，1992.

[2]交通部第二公路勘察設(shè)計院.公路設(shè)計手冊《路基》（第二版）[M].北京：人民交通出版社，1996.

[3]陳忠.公路擋土墻設(shè)計[M].北京：人民交通出版社，1999.