簡述沿河道路路基方案設(shè)計(jì)
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【摘要】受到河流因素、地質(zhì)與地形等客觀條件的限制，依山傍河的沿河道路設(shè)計(jì)難度較高，路基防護(hù)和支擋結(jié)構(gòu)的針對(duì)性設(shè)計(jì)往往會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)人員提出較高挑戰(zhàn)?；诖?，本文簡單分析沿河道路路基方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例，圍繞設(shè)計(jì)開展具體探討，希望研究內(nèi)容能夠給相關(guān)從業(yè)人員以啟發(fā)。
【關(guān)鍵詞】沿河道路；路基；樁板式擋土墻；高邊坡
1.沿河道路路基方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)
為順利開展沿河道路路基方案設(shè)計(jì)，需從三方面要點(diǎn)入手，包括考慮水對(duì)路基穩(wěn)定性的影響、沿河路基防護(hù)措施選擇、水的影響和失穩(wěn)因素。
1.1考慮水對(duì)路基穩(wěn)定性的影響
對(duì)于沿河道路來說，雨季來襲時(shí)的降雨及時(shí)排出極為關(guān)鍵，對(duì)于流經(jīng)路面的部分水需予以重視。在暴雨天氣下，急劇升高的地下水位可能導(dǎo)致路面被淹沒，浸泡在水中的整個(gè)路面不僅會(huì)影響正常行車，路基雨水膨脹、承載能力下降等問題也可能隨之出現(xiàn)，暴雨來臨時(shí)流水速度快、雨水沖刷能力強(qiáng)帶來的影響必須得到重視，具體設(shè)計(jì)必須規(guī)避路面沉陷、滑移等現(xiàn)象的出現(xiàn)。如沿河道路修建遇到急彎時(shí)會(huì)在彎道處發(fā)生激流，激流對(duì)河岸的沖刷必須得到重視，路基邊坡穩(wěn)定性將因此受到嚴(yán)重負(fù)面影響，坍塌和破壞等問題也可能出現(xiàn)，設(shè)計(jì)必須規(guī)避這類情況。還應(yīng)關(guān)注坡面防護(hù)的型式和設(shè)計(jì)，構(gòu)筑物或擋土墻設(shè)置不當(dāng)引發(fā)的防護(hù)能力不足問題需得到重點(diǎn)關(guān)注[1]。
1.2沿河路基防護(hù)措施選擇
考慮到沿河道路的特殊性，由于需要長期接觸水，必須處理好路基與水位問題，以此保證工程質(zhì)量和使用效果。在具體設(shè)計(jì)中，需關(guān)注水對(duì)路基的破壞類型，以此優(yōu)選防護(hù)措施?；诤恿髁鲃?dòng)特點(diǎn)、河床河岸在降雨后的受破壞規(guī)律，應(yīng)開展合理的整治和防護(hù)，防護(hù)構(gòu)筑物需根據(jù)不同特點(diǎn)設(shè)置。一直存在的自然界流水對(duì)路基的損傷相對(duì)較小，可采用設(shè)置植被于路基邊坡處實(shí)現(xiàn)防護(hù)，但需要考慮暴雨來襲可能出現(xiàn)的破壞[2]。
1.3具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)
在具體的沿河道路路基方案設(shè)計(jì)中，水的影響和失穩(wěn)因素需得到重點(diǎn)關(guān)注，同時(shí)需重點(diǎn)分析路基材料和路基斷面形式選用，路基穩(wěn)定性的保證、水的防滲控制均不容忽視，不被洪水浸泡的要求也需要得到重視。對(duì)于坡度較大的路基邊坡，為保證穩(wěn)定性，可針對(duì)性設(shè)置橫斷面形式擋墻，并在穩(wěn)定巖體中埋置擋墻基礎(chǔ)，但這種工程的施工造價(jià)較高、填土方量大、經(jīng)濟(jì)性差。還需要關(guān)注排水設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性，路基排水的過濾和滲透功能配置、排水設(shè)施埋置深度的科學(xué)選擇極為關(guān)鍵，抗腐蝕性和耐久性的保證同樣影響道路安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.實(shí)例分析
2.1工程概況
為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，本文以某地城市次干路標(biāo)準(zhǔn)的沿河道路工程作為研究對(duì)象，工程全長約3.1km，機(jī)動(dòng)車雙向4車道，規(guī)劃路幅寬22m，設(shè)計(jì)速度40km/h，線路左側(cè)臨水、右側(cè)為現(xiàn)狀裸露采石場高邊坡，高差分別為15m、70m，屬于典型的沿河高陡路基。在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員圍繞路線局部困難地段開展了針對(duì)性比較，綜合考慮維護(hù)、管理、工期、造價(jià)等因素后，最終選用了半填半挖方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于山體原有的自然形態(tài)因工程開挖山體而破壞，滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率大幅提升，如大型滑坡很容易導(dǎo)致交通阻斷、河流阻塞，為規(guī)避由此產(chǎn)生的較大危害，沿線的巖溶、斷裂帶、滑坡等地質(zhì)現(xiàn)象必須查明，同時(shí)需針對(duì)性選用處置措施，因此工程采用了邊坡防護(hù)、樁板式擋土墻等具體應(yīng)對(duì)措施，工程最終得以高質(zhì)量竣工，工程所具備的借鑒價(jià)值可見一斑。
2.2邊坡防護(hù)
工程路塹高邊坡位于路基右側(cè)，由削坡產(chǎn)生，全長、削坡最大高度分別為500m、70m。該段為挖方，坡面走向、巖石產(chǎn)狀分別為175°、335°∠16°，現(xiàn)地面以下地層包括中風(fēng)化條帶狀含泥白云質(zhì)灰?guī)r、強(qiáng)風(fēng)化條帶狀含泥白云質(zhì)灰?guī)r、粉質(zhì)黏土。存在貫通性結(jié)構(gòu)面的巖石層理面，能夠在一定程度上控制邊坡整體穩(wěn)定性，同時(shí)大角度直交于邊坡。結(jié)合地質(zhì)資料可以了解到，一處規(guī)模較大的斷裂帶存在于工程南段起點(diǎn)附近采石場處，傾角、擦痕面走向分別為67°~70°、30°~40°，明顯揉皺現(xiàn)象存在于擦痕面南側(cè)巖體，明顯糜棱巖化存在于斷裂帶內(nèi)巖石上。深入分析巖土體工程地質(zhì)特征可以發(fā)現(xiàn)，中風(fēng)化條帶狀含泥白云質(zhì)灰?guī)r主要礦物成分為白云石、方解石，呈青灰、灰黑色，泥鈣質(zhì)膠結(jié)為主，生物碎屑結(jié)構(gòu)，存在風(fēng)化明顯的部分礦物，見明顯的泥質(zhì)條帶，薄－中層狀構(gòu)造，屬于結(jié)合一般的硬性結(jié)構(gòu)面，RQD介于65~80，巖體較破碎－較完整。強(qiáng)風(fēng)化條帶狀含泥白云質(zhì)灰?guī)r存在大部分風(fēng)化變質(zhì)的礦物成分，呈青灰、灰黑色，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體極破碎，屬極軟巖。粉質(zhì)黏土切口稍有光澤，局部含少量碎石，呈褐黃色，呈硬塑狀態(tài)，搖振無反應(yīng)，局部呈可塑狀態(tài)?；趲r土體工程地質(zhì)特征等實(shí)際情況，工程采用分級(jí)開挖的方式應(yīng)對(duì)路塹高邊坡，10m/級(jí)，采用1:1的坡率用于典型高邊坡除坡頂一級(jí)邊坡，1:0.75坡率用于其他各級(jí)邊坡。級(jí)間平臺(tái)寬、排水溝寬、坡底碎落臺(tái)寬分別為2m、0.6m、1m，同時(shí)設(shè)置截水溝于坡頂。為避免邊坡的穩(wěn)定性受到斷裂影響，工程設(shè)置寬15m的平臺(tái)于邊坡中部，具體在與斷裂帶相接的邊坡平臺(tái)處設(shè)置寬平臺(tái)，斷層可能造成的影響可由此消除，需基于實(shí)際情況在施工過程中針對(duì)性調(diào)整寬平臺(tái)位置。工程采用鋼筋混凝土掛網(wǎng)錨噴防護(hù)進(jìn)行右側(cè)各級(jí)邊坡坡面施工，采用HRB400級(jí)熱軋鋼筋作為錨桿鋼筋，長錨桿、短錨桿長度分別為6m、3.5m直徑均為φ22mm，傾角、鉆孔直徑分別為20°、φ100mm，坡面噴射C20規(guī)格的混凝土，厚度為15cm。在安全系數(shù)計(jì)算中，需結(jié)合地勘報(bào)告所提供的相關(guān)資料及現(xiàn)場實(shí)際地形地貌情況，由此確定工程擁有出順層平面滑動(dòng)的邊坡失穩(wěn)破壞模式，具體計(jì)算應(yīng)圍繞邊坡沿巖層結(jié)構(gòu)面的滑動(dòng)展開。邊坡穩(wěn)定性計(jì)算采用極限平衡法，式（1）為平面滑裂面巖體邊坡穩(wěn)定性計(jì)算公式：分別為第i層滑面的安全系數(shù)、滑面i的內(nèi)摩擦角、滑面i的傾角、滑面i的長度、滑面i的黏結(jié)力、滑面以上巖體總重力。基于6.5PB2邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算開展路塹右側(cè)高邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計(jì)算，控制性斷面采用K0+480。結(jié)合《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）相關(guān)規(guī)定可以確定，工程路塹高邊坡存在6度的地震基本烈度，因此地震工況在計(jì)算時(shí)無需考慮。但由于存在70m的項(xiàng)目邊坡高度，設(shè)計(jì)需按照一級(jí)安全等級(jí)考慮。通過計(jì)算可以確定，正常工況下掛網(wǎng)噴錨支護(hù)的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算值為1.403，非正常工況則為1.300，城市道路的標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定安全系數(shù)在正常工況下應(yīng)處于1.15~1.25區(qū)間，在非正常工況下應(yīng)處于1.05~1.15區(qū)間，正常工況按照一級(jí)安全等級(jí)考慮（1.35），可見邊坡防護(hù)能夠較好滿足工程需要。
2.3樁板式擋土墻
由于工程右側(cè)坡面線高陡、左側(cè)臨河，且存在寬度不足的臺(tái)地，工程無法實(shí)施放坡，同時(shí)河床過水?dāng)嗝娌辉试S壓縮。在較大的高差影響下，穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)計(jì)算要求無法由普通重力式擋墻結(jié)構(gòu)滿足，由此開展針對(duì)性的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，工程采用由樁間擋土板和抗滑樁組成的樁板式擋土墻支擋結(jié)構(gòu)，抗滑樁樁長、錨固深度、懸高分別為27m、12m、15m，樁截面尺寸、間距分別為3m×2m、6m，嵌入中風(fēng)化巖層，鋼筋混凝土擋土板設(shè)置于樁間。采用C30強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋混凝土進(jìn)行樁身澆筑，采用C30強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋混凝土澆筑預(yù)制擋土板，單塊尺寸、厚度分別為4.8m×1.8m、0.4m，設(shè)置碎石反濾層于板后。圍繞抗滑樁進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，插入滑動(dòng)面以下的抗滑樁可穩(wěn)定土層對(duì)樁的抗力，平衡滑動(dòng)體的推力，穩(wěn)定性可由此提升。對(duì)于抗滑樁的阻抗下的滑坡體下滑，樁前滑體的穩(wěn)定狀態(tài)可由此形成，路堤的穩(wěn)定自然能夠得到保障。按K法與理正巖土計(jì)算程序進(jìn)行樁板式擋土墻計(jì)算，采用重力式擋土墻的土壓力計(jì)算方法?；碌囟斡?jì)算基于滑坡推力開展，錨固段地層抗力、樁前滑體抗力、滑坡推力均屬于作用于抗滑樁的外力，可不計(jì)算樁底反力、樁身重力、樁側(cè)摩阻力和黏聚力。對(duì)于不設(shè)錨桿的樁體，可將其視作基巖內(nèi)固結(jié)的懸臂梁開展針對(duì)性的內(nèi)力計(jì)算，具體設(shè)計(jì)可按照受彎構(gòu)件進(jìn)行。土壓力近似按線性分布，需考慮樁兩端各3m范圍存在的水平分力作用。具體采用理正巖土6.5PB2抗滑樁計(jì)算模塊開展抗滑樁結(jié)構(gòu)計(jì)算，控制性斷面及參數(shù)選擇K0+480，圍繞中風(fēng)化條帶狀含泥白云質(zhì)灰?guī)r開展具體計(jì)算。通過計(jì)算可以確定，存在滿足要求的地基橫向容許承載力，樁體裂縫寬度驗(yàn)算、斜截面受剪承載力計(jì)算、正截面受彎承載力計(jì)算均滿足相關(guān)規(guī)范要造詞求。
3.結(jié)論
綜上所述，沿河道路路基方案設(shè)計(jì)需關(guān)注多方面因素影響。在采用半填半挖路基方案時(shí)，必須圍繞可能的破壞模式進(jìn)行分析，裂帶或滑坡的查明、削坡及防護(hù)方案的優(yōu)選極為關(guān)鍵，樁板式擋土墻的科學(xué)應(yīng)用也需要得到重視，以此更好實(shí)現(xiàn)道路的安全使用。
參考文獻(xiàn)
[1]謝春媚.山區(qū)公路沿河路基設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析[J].黑龍江交通科技，2019，42（06）：90-91+93.
[2]陳洪凱，王圣娟，周福川.沿河公路角部懸空型混凝土路面板斷裂承載力計(jì)算方法[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2018，35（05）：1045-1049+1186.
作者：李煒 單位：衢州市交通設(shè)計(jì)有限公司