沿河道路路基方案设计研究
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【摘要】受到河流因素、地质与地形等客观条件的限制，依山傍河的沿河道路设计难度较高，路基防护和支挡结构的针对性设计往往会对设计人员提出较高挑战。基于此，本文简单分析沿河道路路基方案设计要点，并结合实例，围绕设计开展具体探讨，希望研究内容能够给相关从业人员以启发。
【关键词】沿河道路;路基;桩板式挡土墙;高边坡
【中图分类号】U416
【文献标识码】A
【文章编号】1671-3362（2020）08-0020-02
1.沿河道路路基方案设计要点
为顺利开展沿河道路路基方案设计，需从三方面要点入手，包括考虑水对路基稳定性的影响、沿河路基防护措施选择、水的影响和失稳因素。
1.1考虑水对路基稳定性的影响
对于沿河道路来说，雨季来袭时的降雨及时排出极为关键，对于流经路面的部分水需予以重视。在暴雨天气下，急剧升高的地下水位可能导致路面被淹没，浸泡在水中的整个路面不仅会影响正常行车，路基雨水膨胀、承载能力下降等问题也可能随之出现，暴雨来临时流水速度快、雨水冲刷能力强带来的影响必须得到重视，具体设计必须规避路面沉陷、滑移等现象的出现。如沿河道路修建遇到急弯时会在弯道处发生激流，激流对河岸的冲刷必须得到重视，路基边坡稳定性将因此受到严重负面影响，坍塌和破坏等问题也可能出现，设计必须规避这类情况。还应关注坡面防护的型式和设计，构筑物或挡土墙设置不当引发的防护能力不足问题需得到重点关注[1]。
1.2沿河路基防护措施选择
考虑到沿河道路的特殊性，由于需要长期接触水，必须处理好路基与水位问题，以此保证工程质量和使用效果。在具体设计中，需关注水对路基的破坏类型，以此优选防护措施。基于河流流动特点、河床河岸在降雨后的受破坏规律，应开展合理的整治和防护，防护构筑物需根据不同特点设置。一直存在的自然界流水对路基的损伤相对较小，可采用设置植被于路基边坡处实现防护，但需要考虑暴雨来袭可能出现的破坏[2]。
1.3具体设计要点
在具体的沿河道路路基方案设计中，水的影响和失稳因素需得到重点关注，同时需重点分析路基材料和路基断面形式选用，路基稳定性的保证、水的防渗控制均不容忽视，不被洪水浸泡的要求也需要得到重视。对于坡度较大的路基边坡，为保证稳定性，可针对性设置横断面形式挡墙，并在稳定岩体中埋置挡墙基础，但这种工程的施工造价较高、填土方量大、经济性差。还需要关注排水设计的科学性与合理性，路基排水的过滤和渗透功能配置、排水设施埋置深度的科学选择极为关键，抗腐蚀性和耐久性的保证同样影响道路安全稳定运行。
2.实例分析
2.1工程概况
为提升研究的实践价值，本文以某地城市次干路标准的沿河道路工程作为研究对象，工程全长约3.1km，机动车双向4车道，规划路幅宽22m，设计速度40km/h，线路左侧临水、右侧为现状裸露采石场高边坡，高差分别为15m、70m，属于典型的沿河高陡路基。在方案设计阶段，设计人员围绕路线局部困难地段开展了针对性比较，综合考虑维护、管理、工期、造价等因素后，最终选用了半填半挖方案进行设计。由于山体原有的自然形态因工程开挖山体而破坏，滑坡等地质灾害的发生概率大幅提升，如大型滑坡很容易导致交通阻断、河流阻塞，为规避由此产生的较大危害，沿线的岩溶、断裂带、滑坡等地质现象必须查明，同时需针对性选用处置措施，因此工程采用了边坡防护、桩板式挡土墙等具体应对措施，工程最终得以高质量竣工，工程所具备的借鉴价值可见一斑。
2.2边坡防护
工程路堑高边坡位于路基右侧，由削坡产生，全长、削坡最大高度分别为500m、70m。该段为挖方，坡面走向、岩石产状分别为175°、335°∠16°，现地面以下地层包括中风化条带状含泥白云质灰岩、强风化条带状含泥白云質灰岩、粉质黏土。存在贯通性结构面的岩石层理面，能够在一定程度上控制边坡整体稳定性，同时大角度直交于边坡。结合地质资料可以了解到，一处规模较大的断裂带存在于工程南段起点附近采石场处，倾角、擦痕面走向分别为67°～70°、30°～40°，明显揉皱现象存在于擦痕面南侧岩体，明显糜棱岩化存在于断裂带内岩石上。深入分析岩土体工程地质特征可以发现，中风化条带状含泥白云质灰岩主要矿物成分为白云石、方解石，呈青灰、灰黑色，泥钙质胶结为主，生物碎屑结构，存在风化明显的部分矿物，见明显的泥质条带，薄-中层状构造，属于结合一般的硬性结构面，RQD介于65～80，岩体较破碎-较完整。强风化条带状含泥白云质灰岩存在大部分风化变质的矿物成分，呈青灰、灰黑色，节理裂隙极发育，岩体极破碎，属极软岩。粉质黏土切口稍有光泽，局部含少量碎石，呈褐黄色，呈硬塑状态，摇振无反应，局部呈可塑状态。
基于岩土体工程地质特征等实际情况，工程采用分级开挖的方式应对路堑高边坡，10m/级，采用1：1的坡率用于典型高边坡除坡顶一级边坡，1：0.75坡率用于其他各级边坡。级间平台宽、排水沟宽、坡底碎落台宽分别为2m、0.6m、1m，同时设置截水沟于坡顶。为避免边坡的稳定性受到断裂影响，工程设置宽15m的平台于边坡中部，具体在与断裂带相接的边坡平台处设置宽平台，断层可能造成的影响可由此消除，需基于实际情况在施工过程中针对性调整宽平台位置。工程采用钢筋混凝土挂网锚喷防护进行右侧各级边坡坡面施工，采用HRB400级热轧钢筋作为锚杆钢筋，长锚杆、短锚杆长度分别为6m、3.5m直径均为φ22mm，倾角、钻孔直径分别为20°、φ100mm，坡面喷射C20规格的混凝土，厚度为15cm。
在安全系数计算中，需结合地勘报告所提供的相关资料及现场实际地形地貌情况，由此确定工程拥有出顺层平面滑动的边坡失稳破坏模式，具体计算应围绕边坡沿岩层结构面的滑动展开。边坡稳定性计算采用极限平衡法，式（1）为平面滑裂面岩体边坡稳定性计算公式： 式中的Fsi、φi、θi、li、ci、分别为第i层滑面的安全系数、滑面i的内摩擦角、滑面i的倾角、滑面i的长度、滑面i的黏结力、滑面以上岩体总重力。基于6.5PB2边坡稳定性分析计算开展路堑右侧高边坡稳定性安全系数计算，控制性断面采用K0+480。结合《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）相关规定可以确定，工程路堑高边坡存在6度的地震基本烈度，因此地震工况在计算时无需考虑。但由于存在70m的项目边坡高度，设计需按照一级安全等级考虑。通过计算可以确定，正常工况下挂网喷锚支护的边坡稳定安全系数计算值为1.403，非正常工况则为1.300，城市道路的标准稳定安全系数在正常工况下应处于1.15～1.25区间，在非正常工况下应处于1.05～1.15区间，正常工况按照一级安全等级考虑（1.35），可见边坡防护能够较好满足工程需要。
2.3桩板式挡土墙
由于工程右侧坡面线高陡、左侧临河，且存在宽度不足的台地，工程无法实施放坡，同时河床过水断面不允许压缩。在较大的高差影响下，稳定及结构计算要求无法由普通重力式挡墙结构满足，由此开展针对性的经济技术比较，工程采用由桩间挡土板和抗滑桩组成的桩板式挡土墙支挡结构，抗滑桩桩长、锚固深度、悬高分别为27m、12m、15m，桩截面尺寸、间距分别为3m×2m、6m，嵌入中风化岩层，钢筋混凝土挡土板设置于桩间。采用C30强度等级的钢筋混凝土进行桩身浇筑，采用C30强度等级的钢筋混凝土浇筑预制挡土板，单块尺寸、厚度分别为4.8m×1.8m、0.4m，设置碎石反滤层于板后。
围绕抗滑桩进行分析可以发现，插入滑动面以下的抗滑桩可稳定土层对桩的抗力，平衡滑动体的推力，稳定性可由此提升。对于抗滑桩的阻抗下的滑坡体下滑，桩前滑体的稳定状态可由此形成，路堤的稳定自然能够得到保障。按K法与理正岩土计算程序进行桩板式挡土墙计算，采用重力式挡土墙的土压力计算方法。滑坡地段计算基于滑坡推力开展，锚固段地层抗力、桩前滑体抗力、滑坡推力均属于作用于抗滑桩的外力，可不计算桩底反力、桩身重力、桩侧摩阻力和黏聚力。对于不设锚杆的桩体，可将其视作基岩内固结的悬臂梁开展针对性的内力计算，具体设计可按照受弯构件进行。土压力近似按线性分布，需考虑桩两端各3m范围存在的水平分力作用。具体采用理正岩土6.5PB2抗滑桩计算模块开展抗滑桩结构计算，控制性断面及参数选择K0+480，围绕中风化条带状含泥白云质灰岩开展具体计算。通过计算可以确定，存在满足要求的地基横向容许承载力，桩体裂缝宽度验算、斜截面受剪承载力计算、正截面受弯承载力计算均满足相关规范要造词求。
3.结论
综上所述，沿河道路路基方案设计需关注多方面因素影响。在采用半填半挖路基方案时，必须围绕可能的破坏模式进行分析，裂带或滑坡的查明、削坡及防护方案的优选极为关键，桩板式挡土墙的科学应用也需要得到重视，以此更好实现道路的安全使用。
参考文献
[1]谢春媚.山区公路沿河路基设计及稳定性分析[J].黑龙江交通科技，2019，42（06）：90-91+93.
[2]陈洪凯，王圣娟，周福川.沿河公路角部悬空型混凝土路面板斷裂承载力计算方法[J].应用力学学报，2018，35（05）：1045-1049+1186.
（作者单位：衢州市交通设计有限公司）
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