懷集縣站前大道高路塹處理設計

范 勝

(中國華西工程設計建設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計

范 勝

(中國華西工程設計建設有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510000)

結合懷集縣站前大道的水文地質概況，從TBS植草防護、植草防護、擋土墻防護三方面，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算過程，為類似路塹邊坡處理工程提供參考。

路塹，邊坡，植草防護，擋土墻

懷集縣站前大道位于懷集縣懷集鎮，道路總長2.32 km，城市主干路，設計車速60 km/h，雙向六車道。項目位于丘陵區，山體主要為巖層。道路設計沿線主要為挖方路塹。

1 水文地質概況

項目經鉆探揭露地層主要為土質表層，素填土(層號①1)：鉆孔ZT0-2，ZT0-5，ZT0-7有揭露，集中在站前大道終點區域。層厚3.70 m～7.50 m，平均厚度為5.77 m，層頂標高72.06 m～81.83 m，層底標高64.59 m～77.67 m。白堊系上統泥質粉砂巖地層，場地內鉆孔均有揭露。層厚1.00 m～33.20 m，平均厚度15.64 m，層頂標高52.41 m～108.08 m。紫紅色，泥質膠結，粉砂質結構，層狀構造，主要成分由石英、云母及粘土礦物等組成，巖石風化程度為弱風化巖，巖芯主要呈塊狀、少量短柱狀，巖質硬，易擊碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

地下水劃分為：松散堆積層孔隙含水區和基巖裂隙水含水區。基巖裂隙水含水層區的補給來源與大氣降水有關，其含水量與降水大小、裂隙發育程度及風化厚度有關。地下水對混凝土不具侵蝕性。

2 路塹邊坡處理方法

本項目綜合未來周邊地塊開發生態環境保護及經濟成本考慮，主要采用了以下幾種邊坡處理方法：1)本項目主要為白堊系上統泥質粉砂巖地層，為巖體地質。在道路設計范圍內地形高差較大，根據道路規劃標高全線挖方路段較多，挖方邊坡較高，且為多階級邊坡最高處達4級邊坡，采用TBS植草防護。2)接終點路段挖方較低，僅挖除部分土質淺表層，且放坡較低緩，采用植草防護。3)靠近起點部分路段受到征地紅線約束，采用擋土墻防護。

2.1 TBS植草防護

2.1.1 方法及設計思路

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的巖石邊坡，其方法是利用植物與土木工程材料結合，用特定的混凝土噴射機來攪拌草籽原料混合物按設計厚度噴射到巖石坡面，待一段時間后植被根系長出，穩固地上生物量來形成護坡和改善生態環境的效應。

2.1.2 TBS植草防護設計指標

水穩性指數不小于60.0%；吸水倍率(m/m)不小于6.0%；pH值為5.5～7.0；細度(<5 mm)不小于75.0%；有機質不小于20%。

2.1.3 施工步驟及注意事項

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，對于穩定整塊硬質巖凸起孤石可不清理。

2)鉆孔安裝錨桿。孔眼應垂直坡面，孔徑不小于25 mm，并用水泥固定錨桿，填滿鉆孔并搗實。

3)掛網。掛網應在錨桿可受力后進行，網必須張拉緊，網間搭接寬度不小于25 cm，并間隔30 cm，用18號鐵絲綁扎牢固。

5)基材混合物噴射?；幕旌衔飮娚淝靶枰瘸浞譂駶櫰旅妫粐栏窨刂茋姌寴尶陲L壓在4 500 Pa～5 500 Pa的范圍內，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)最后進行養護管理、病蟲害防治和交工、竣工驗收。

2.2 植草防護

2.2.1 方法及設計思路

植草防護適用于較低緩的土質邊坡，又名生態防護，可分為三類：條播法、噴播植草法、密鋪法。

本次道路路塹土質較好，放坡較緩，考慮工期及經濟性，采用噴播植草法。

2.2.2 施工步驟及注意事項

首先在進行大面積噴播植草噴播前，應先進行小面積的噴播試驗，以確定各材料成分的配合比和穩定性。再將草籽、肥料、農藥、保水劑和營養土按試驗得出的比例加水攪拌形成均勻的草籽稀漿，由噴射機噴于坡面上。在草籽稀漿噴射前，應對坡面采取一定的水分養護。且在草籽稀漿噴射后再噴灑一層防侵蝕劑來保護草籽不被雨水沖蝕。

2.3 擋土墻防護

2.3.1 方法及設計思路

為防止路基填土或山坡土體坍塌而修筑的承受土體側壓力的墻式構造物，稱為擋土墻。

在本次道路工程路基設計時，道路樁號K0+110～K0+275路段由于受征地線限制，無法按照正常坡度放坡，故采用擋土墻防護。

設計采用重力式擋土墻。基本原理是依靠墻身自重抵抗土體側壓力的擋土墻。就地取材，施工方便，經濟效果好。在本次項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 設計內容

1)根據所給設計資料分析確定的擋土墻位置和類型；2)進行擋土墻結構設計；3)進行擋土墻穩定性分析；4)擋土墻排水設計；5)對擋土墻的圬工材料及施工提出要求。

2.3.3 擋土墻計算

查閱相關資料可知: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，內摩擦角φ=33°,地基與墻底的摩擦系數μ=0.4，墻背與填土間的摩擦角為：δ=0.67°，φ=22.11°。

2)土壓力計算。計算擋土墻主動土壓力Ea，首先要確定擋土墻主動土壓力系數Ka，計算公式如下：

(1)

Ea=1/2×γ土H2Ea

(2)

其中，Ea為作用在擋土墻上的主動土壓力，kN/m,其作用點距基底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摩擦角，(°)；δ為擋土墻墻后填土對墻背的摩擦角，(°)。

將已知相關數據代入式(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。

主動土壓力的作用點距基底距離為：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|e|≤B/6時：

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

(3)

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

(4)

根據資料得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

將相關數據代入式(3)與式(4)中可求得：

Pmax=109.842 4 kPa。

Pmin=36.047 8 kPa。

Pmax/Pmin≈3，符合擋土墻基底應力最大值與最小值之比的允許值。

3)穩定性驗算——抗滑穩定性和抗傾覆穩定性驗算。

a.抗滑穩定性驗算。

基底抗滑力與滑動力之比稱為抗滑安全系數Ks，Ks應滿足下式：

Ks=(G+Eay)μ/Eax≥1.3。

代入相關數據可得Ks=2.2>1.3，可知擋土墻滿足抗滑穩定性要求。

b.抗傾覆穩定性驗算。

抗傾覆力矩與傾覆力矩之比稱為抗傾覆安全系數Kt，Kt應滿足下式：

Kt=∑My/∑Mx≥1.6。

代入相關數據可得Kt=4.6>1.3，可知擋土墻滿足抗傾覆穩定性要求。

2.3.4 擋土墻排水及伸縮縫設置

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

3 結語

路塹邊坡在選擇防護方法時，應根據地質條件，路塹高度和生態保護，特別考慮項目的特殊情況，以確定達到防護目的效果的處理措施。

[1] SL 379—2007，水工擋土墻設計規范[S].

[2] CJJ 194—2013，城市道路路基設計規范[S].

[3] 王 元.巖石邊坡TBS植被護坡設計與施工[J].公路交通技術，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