簡述沿河道路路基方案設計
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【摘要】受到河流因素、地質與地形等客觀條件的限制，依山傍河的沿河道路設計難度較高，路基防護和支擋結構的針對性設計往往會對設計人員提出較高挑戰(zhàn)。基于此，本文簡單分析沿河道路路基方案設計要點，并結合實例，圍繞設計開展具體探討，希望研究內容能夠給相關從業(yè)人員以啟發(fā)。
【關鍵詞】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計要點
為順利開展沿河道路路基方案設計，需從三方面要點入手，包括考慮水對路基穩(wěn)定性的影響、沿河路基防護措施選擇、水的影響和失穩(wěn)因素。
1.1考慮水對路基穩(wěn)定性的影響
對于沿河道路來說，雨季來襲時的降雨及時排出極為關鍵，對于流經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致路面被淹沒，浸泡在水中的整個路面不僅會影響正常行車，路基雨水膨脹、承載能力下降等問題也可能隨之出現(xiàn)，暴雨來臨時流水速度快、雨水沖刷能力強帶來的影響必須得到重視，具體設計必須規(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會在彎道處發(fā)生激流，激流對河岸的沖刷必須得到重視，路基邊坡穩(wěn)定性將因此受到嚴重負面影響，坍塌和破壞等問題也可能出現(xiàn)，設計必須規(guī)避這類情況。還應關注坡面防護的型式和設計，構筑物或擋土墻設置不當引發(fā)的防護能力不足問題需得到重點關注[1]。
1.2沿河路基防護措施選擇
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，以此保證工程質量和使用效果。在具體設計中，需關注水對路基的破壞類型，以此優(yōu)選防護措施。基于河流流動特點、河床河岸在降雨后的受破壞規(guī)律，應開展合理的整治和防護，防護構筑物需根據(jù)不同特點設置。一直存在的自然界流水對路基的損傷相對較小，可采用設置植被于路基邊坡處實現(xiàn)防護，但需要考慮暴雨來襲可能出現(xiàn)的破壞[2]。
1.3具體設計要點
在具體的沿河道路路基方案設計中，水的影響和失穩(wěn)因素需得到重點關注，同時需重點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。對于坡度較大的路基邊坡，為保證穩(wěn)定性，可針對性設置橫斷面形式擋墻，并在穩(wěn)定巖體中埋置擋墻基礎，但這種工程的施工造價較高、填土方量大、經濟性差。還需要關注排水設計的科學性與合理性，路基排水的過濾和滲透功能配置、排水設施埋置深度的科學選擇極為關鍵，抗腐蝕性和耐久性的保證同樣影響道路安全穩(wěn)定運行。
2.實例分析
2.1工程概況
為提升研究的實踐價值，本文以某地城市次干路標準的沿河道路工程作為研究對象，工程全長約3.1km，機動車雙向4車道，規(guī)劃路幅寬22m，設計速度40km/h，線路左側臨水、右側為現(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。在方案設計階段，設計人員圍繞路線局部困難地段開展了針對性比較，綜合考慮維護、管理、工期、造價等因素后，最終選用了半填半挖方案進行設計。由于山體原有的自然形態(tài)因工程開挖山體而破壞，滑坡等地質災害的發(fā)生概率大幅提升，如大型滑坡很容易導致交通阻斷、河流阻塞，為規(guī)避由此產生的較大危害，沿線的巖溶、斷裂帶、滑坡等地質現(xiàn)象必須查明，同時需針對性選用處置措施，因此工程采用了邊坡防護、樁板式擋土墻等具體應對措施，工程最終得以高質量竣工，工程所具備的借鑒價值可見一斑。
2.2邊坡防護
工程路塹高邊坡位于路基右側，由削坡產生，全長、削坡最大高度分別為500m、70m。該段為挖方，坡面走向、巖石產狀分別為175°、335°∠16°，現(xiàn)地面以下地層包括中風化條帶狀含泥白云質灰?guī)r、強風化條帶狀含泥白云質灰?guī)r、粉質黏土。存在貫通性結構面的巖石層理面，能夠在一定程度上控制邊坡整體穩(wěn)定性，同時大角度直交于邊坡。結合地質資料可以了解到，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巖體，明顯糜棱巖化存在于斷裂帶內巖石上。深入分析巖土體工程地質特征可以發(fā)現(xiàn)，中風化條帶狀含泥白云質灰?guī)r主要礦物成分為白云石、方解石，呈青灰、灰黑色，泥鈣質膠結為主，生物碎屑結構，存在風化明顯的部分礦物，見明顯的泥質條帶，薄－中層狀構造，屬于結合一般的硬性結構面，RQD介于65~80，巖體較破碎－較完整。強風化條帶狀含泥白云質灰?guī)r存在大部分風化變質的礦物成分，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，局部呈可塑狀態(tài)。基于巖土體工程地質特征等實際情況，工程采用分級開挖的方式應對路塹高邊坡，10m/級，采用1:1的坡率用于典型高邊坡除坡頂一級邊坡，1:0.75坡率用于其他各級邊坡。級間平臺寬、排水溝寬、坡底碎落臺寬分別為2m、0.6m、1m，同時設置截水溝于坡頂。為避免邊坡的穩(wěn)定性受到斷裂影響，工程設置寬15m的平臺于邊坡中部，具體在與斷裂帶相接的邊坡平臺處設置寬平臺，斷層可能造成的影響可由此消除，需基于實際情況在施工過程中針對性調整寬平臺位置。工程采用鋼筋混凝土掛網錨噴防護進行右側各級邊坡坡面施工，采用HRB400級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)計算中，需結合地勘報告所提供的相關資料及現(xiàn)場實際地形地貌情況，由此確定工程擁有出順層平面滑動的邊坡失穩(wěn)破壞模式，具體計算應圍繞邊坡沿巖層結構面的滑動展開。邊坡穩(wěn)定性計算采用極限平衡法，式（1）為平面滑裂面巖體邊坡穩(wěn)定性計算公式：分別為第i層滑面的安全系數(shù)、滑面i的內摩擦角、滑面i的傾角、滑面i的長度、滑面i的黏結力、滑面以上巖體總重力。基于6.5PB2邊坡穩(wěn)定性分析計算開展路塹右側高邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)計算，控制性斷面采用K0+480。結合《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2013）相關規(guī)定可以確定，工程路塹高邊坡存在6度的地震基本烈度，因此地震工況在計算時無需考慮。但由于存在70m的項目邊坡高度，設計需按照一級安全等級考慮。通過計算可以確定，正常工況下掛網噴錨支護的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)計算值為1.403，非正常工況則為1.300，城市道路的標準穩(wěn)定安全系數(shù)在正常工況下應處于1.15~1.25區(qū)間，在非正常工況下應處于1.05~1.15區(qū)間，正常工況按照一級安全等級考慮（1.35），可見邊坡防護能夠較好滿足工程需要。
2.3樁板式擋土墻
由于工程右側坡面線高陡、左側臨河，且存在寬度不足的臺地，工程無法實施放坡，同時河床過水斷面不允許壓縮。在較大的高差影響下，穩(wěn)定及結構計算要求無法由普通重力式擋墻結構滿足，由此開展針對性的經濟技術比較，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構，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，嵌入中風化巖層，鋼筋混凝土擋土板設置于樁間。采用C30強度等級的鋼筋混凝土進行樁身澆筑，采用C30強度等級的鋼筋混凝土澆筑預制擋土板，單塊尺寸、厚度分別為4.8m×1.8m、0.4m，設置碎石反濾層于板后。圍繞抗滑樁進行分析可以發(fā)現(xiàn)，插入滑動面以下的抗滑樁可穩(wěn)定土層對樁的抗力，平衡滑動體的推力，穩(wěn)定性可由此提升。對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法與理正巖土計算程序進行樁板式擋土墻計算，采用重力式擋土墻的土壓力計算方法。滑坡地段計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，可不計算樁底反力、樁身重力、樁側摩阻力和黏聚力。對于不設錨桿的樁體，可將其視作基巖內固結的懸臂梁開展針對性的內力計算，具體設計可按照受彎構件進行。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抗滑樁計算模塊開展抗滑樁結構計算，控制性斷面及參數(shù)選擇K0+480，圍繞中風化條帶狀含泥白云質灰?guī)r開展具體計算。通過計算可以確定，存在滿足要求的地基橫向容許承載力，樁體裂縫寬度驗算、斜截面受剪承載力計算、正截面受彎承載力計算均滿足相關規(guī)范要造詞求。
3.結論
綜上所述，沿河道路路基方案設計需關注多方面因素影響。在采用半填半挖路基方案時，必須圍繞可能的破壞模式進行分析，裂帶或滑坡的查明、削坡及防護方案的優(yōu)選極為關鍵，樁板式擋土墻的科學應用也需要得到重視，以此更好實現(xiàn)道路的安全使用。
參考文獻
[1]謝春媚.山區(qū)公路沿河路基設計及穩(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算方法[J].應用力學學報，2018，35（05）：1045-1049+1186.
作者：李煒 單位：衢州市交通設計有限公司