城市道路高路塹邊坡設(shè)計探討

上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海 200092

伴隨著不斷加快的城市化進(jìn)程，新建城區(qū)需要利用低丘型山地進(jìn)行建設(shè)，形成較高的道路挖方邊坡。微丘山地的城市道路設(shè)計與平坦地區(qū)相比有較大區(qū)別，采用的防護(hù)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(shè)計要點(diǎn)

1.1 高路塹邊坡的判別

《城市道路路基設(shè)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(yīng)進(jìn)行專項勘察設(shè)計［1］。

1.2 一般設(shè)計流程

城市道路路塹邊坡設(shè)計一般流程如下：①優(yōu)化路線平縱設(shè)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(jìn)行有針對性的地質(zhì)勘察；③進(jìn)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(jìn)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(jìn)行專項設(shè)計；⑤完善坡面防護(hù)設(shè)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(yīng)力等）和外因（分布形態(tài)、氣候條件、風(fēng)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(shè)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(qiáng)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(hù)措施

坡面防護(hù)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(hù)、生態(tài)護(hù)坡、骨架植物防護(hù)、封面/捶面護(hù)坡、石砌護(hù)坡、噴漿防護(hù)和護(hù)面墻等。

2 設(shè)計實例

2.1 項目概況及場地條件

設(shè)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(jìn)行平整；道路以北部分自然山體規(guī)劃保留，形成了最高達(dá)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(fēng)化花崗巖層。勘察未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)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(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)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(shè)計要求，作為設(shè)計邊坡基礎(chǔ)的持力層。

2.3 坡率設(shè)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(yuǎn)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(shè)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(fēng)化花崗巖巖層揭露坡面設(shè)計坡率1：0.75；以上其他各層揭露坡面設(shè)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(shè)寬2m 的平臺。對此條件下的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析和驗算。

圖1 邊坡立面及橫斷面設(shè)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(jìn)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(shè)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(shè)計開挖后處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4 坡面防護(hù)設(shè)計

工程位于城市新區(qū)邊緣，坡面防護(hù)在滿足安全和使用功能前提下，考慮未來進(jìn)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(fēng)化巖層揭露的部分采用漿砌片石護(hù)面墻進(jìn)行表層防護(hù)。砌筑采用M10水泥砂漿。每10～20m左右設(shè)一道沉降伸縮縫，沿護(hù)面墻墻身長度、高度每隔2～3m 設(shè)置一處泄水孔，上下交錯布置。

護(hù)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(hù)。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。框架內(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(hù)。

遠(yuǎn)期景觀提升：框架內(nèi)近期掛三維網(wǎng)植草，遠(yuǎn)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(jìn)行適當(dāng)人工修剪，形成具有區(qū)域特色的景觀標(biāo)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(shè)計

（1）表面排水。在路塹頂距離坡口不小于5m 處設(shè)梯形截水溝攔截坡頂?shù)乇韽搅鳎环旨壠露沃g結(jié)合平臺設(shè)置梯形截水溝，采用預(yù)制結(jié)構(gòu)加快施工；坡腳設(shè)矩形邊溝防止落水直接沖入路基。

（2）內(nèi)部排水。護(hù)面墻設(shè)置貫穿墻體的外傾排水斜孔。在澆筑漿砌片石時以Φ50PVC 管預(yù)留，按間距3m 梅花形布置，墻體內(nèi)部設(shè)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(shè)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(diǎn)

路塹施工宜避開雨季，做好坡面排水及防護(hù)。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(hù)措施，按設(shè)計逐層進(jìn)行，開挖后及時實施坡面防護(hù)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(yù)裂爆破，最后預(yù)留部分巖層進(jìn)行人工或機(jī)械修整。棄土堆一般不應(yīng)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(yīng)結(jié)合各類管線的埋設(shè)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(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)范要求，對邊坡及支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力、地下水等項目進(jìn)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(shè)計首先應(yīng)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(diǎn)，因地制宜地選用合理的坡面防護(hù)方案。與公路相比，城市道路施工的邊界條件更加復(fù)雜，高邊坡處治的施工方法與流程的論證應(yīng)更加嚴(yán)謹(jǐn)，在控制工程風(fēng)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(shè)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(hù)設(shè)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(shè)的發(fā)展方向。