山区市政道路路基边坡设计与应用

2020-05-14陈永刚

福建交通科技 2020年2期

陈永刚

（上海城建市政工程（集团）有限公司，上海 200065）

1 概述

安徽黄山经济开发区地处黄山市中心城区（屯溪区）和休宁县、徽州区等区县构成的黄山市南部城镇群中心位置，该区域主要承担科技研发、行政办公、商业金融、居住及旅游休闲、文化体育等功能。随着经济开发区的建设发展，市政道路及配套工程也在积极推进中。经济开发区地形地貌以中、低山地和丘陵为主，城镇主要位于山区，该区域内地形起伏较大。区域降水集中在5～8 月，年平均降水量1600mm，最高达2700mm 以上。

百川路位于安徽省黄山市经济开发区内，是黄山经济开发区2017 年新建道路项目中的一条主干路，道路总长946.98m，红线宽度40m。路段微地貌为剥蚀残丘及山间洼地，沿线穿越5 个河塘，附近无大的山脉。据勘察资料显示，本工程路基岩土层自上而下主要为素填土、淤泥、粉土、细砂、混砾粉土、强风化泥岩及中风化泥岩，道路建设地质状况良好。

根据测量资料，场地内最高点高程170.03m，最低点高程147.91m，最大高差22.1m，场地内地形起伏较大，因此道路路基边坡设计是本工程的重难点之一。边坡设计需要对边坡高度进行有效控制；对路基边坡排水系统进行合理布局；对临水边坡的渗透作用进行有效处理，以保证路基边坡的稳定性和安全性。

2 路基边坡设计

路基边坡是在道路纵断面的基础上进行设计，本工程中纵断面设计标高的主要控制因素包含相交道路的现状标高、设计标高以及周围地块的规划标高，同时需要满足管线及涵洞上覆土的深度要求。综合以上因素，通过纵断面的优化设计，尽可能降低沿线边坡高度。

经设计优化，百川路的纵坡在1.4%～3.0%，填方边坡最大高度为4.88m，挖方边坡最大高度为13.01m。设计道路主要位于强风化泥岩和中风化泥岩土层，岩土性质良好。根据地质勘察资料，同时结合当地的工程建设情况，填方边坡坡度设为1∶1.5，挖方边坡坡度设为1∶1，填挖方边坡均以8m 分级。

本工程中绝大多数路段为填方边坡，高度均在8m以内，设为一级边坡。局部存在挖方边坡，主要分布在K0+020～K0+080 左侧路基、K0+540～K0+660 右侧路基、K0+800～K0+820 左侧路基、K0+860～K0+920 左侧路基，其中K0+600～K0+620 右侧边坡高度超过8m，设为两级挖方边坡，其余挖方路段均为一级边坡。

填方边坡和挖方边坡均采用铺设草皮护坡，草皮切成30×30cm，厚2～3cm，密铺，铺面时采用小木桩钉牢，铺好后压实，浇水养护，保证草皮的成活率，从而提高路基边坡稳定性。

3 路基排水设计

水是道路建设运营的不利因素之一，水一般会加剧路基路面的损坏，缩短道路的使用寿命。沥青路面的龟裂、松散以及路基的翻浆、沉陷等问题，在不同程度上均与水的侵蚀有关。

根据勘察资料，本工程所处区域地下水位相对较低，对道路路基影响很小，可以忽略不计。然而本工程所处区域内降水较多，因此地面水的排水设计是本工程的重点之一，是保证道路使用性能和寿命最重要的因素。

百川路道路等级为城市主干路，远期规划中，百川路两侧地块将开发建设为商业区和居民区，规划配套管道、雨水口、连接管等排水设施，为避免日后二次施工，本次道路建设中对管道、雨水口等同步进行实施。但是，目前百川路两侧均属农田、林地以及荒地，而且在未来数年内未列入开发计划之内；为减少边坡水流对排水管道的影响以及保证路基边坡的稳定性，结合道路所处地形，对百川路路基边坡进行排水设计，将坡面水引排至路界之外的天然水系中。

3.1 填方边坡排水设计

规划百川路两侧地块存在较为丰富的现状天然水系，由于填方边坡高度相对较小，填方路段坡面水可以进行散排，直接排至天然水系之中；为避免路堤边坡坡脚被水侵蚀，在路堤边坡坡脚处设置厚度为0.3m M7.5 浆砌片石护坡，高度为1.0m，其中0.5m 埋筑在地面线以下，如

图1 填方边坡排水设计示意图

3.2 挖方边坡排水设计

本工程挖方路段边坡排水系统主要包括边沟、截水沟、平台排水沟、跌水、急流槽等，为了不影响道路管道排水系统，且鉴于远期地块开发，边坡很可能被整平，路基边坡水均排至道路路界之外的天然水系之中，不引入道路管道排水系统。

（1）边沟

挖方边沟设置在挖方边坡坡脚处，走向和纵断面与道路保持一致，并在填挖交界处通过急流槽将边沟内的水排至天然水系。本工程中边沟断面尺寸为60cm×60cm，采用30cm 厚M7.5 浆砌片石以及10cm 厚C25 砼压顶。为防止边坡碎落物撒落在边沟之内，边沟外设置0.7m 宽的碎落台，2.0%的坡度坡向边沟，如图2 所示。

（2）截水沟

图2 边沟尺寸及砌筑结构（单位：cm）

截水沟设置于挖方坡顶5m 以外，主要用于排除挖方上侧山坡积水，在截水沟前设置挡水埝，防止山顶及截水沟内的积水排至边坡，减少水流对边坡的冲刷。本工程中截水沟断面尺寸为60cm×60cm，采用10cm 厚碎石垫层、30cm 厚M7.5 浆砌片石以及10cm 厚C25 砼压顶，如

图3 截水沟尺寸及砌筑结构（单位：cm）

（3）平台排水沟

平台排水沟设置在两级边坡交界的平台上，用于收集从上一级边坡汇集的水并排除，减少水流对下一级边坡的冲刷。本工程中平台（包括排水沟）宽度2.0m，2.0%的坡度坡向排水沟，排水沟采用梯形断面，上底宽60cm，下底宽30cm，高30cm，砌筑材料和截水沟一致，如图4所示。

图4 平台排水沟尺寸及砌筑结构（单位：cm）

截水沟与平台排水沟的纵坡可以随着坡面地形而变化，但不应小于0.3%且不大于3.0%，以保证沟内水流畅通，不产生水流淤积同时避免水流对沟底的冲刷；在平、纵转角处，截水沟与排水沟以曲线进行连接，减少水流对排水结构的侵蚀。

（4）跌水

跌水和急流槽设置在挖方陡坡上，用于将边沟、截水沟和平台排水沟的水流引至天然水系。本工程跌水分级修筑，每级长度2.50m，高度0.5m，2.0%的坡向坡脚。跌水断面尺寸与砌筑材料与截水沟一致，如图5 所示。

图5 跌水剖面示意图

（5）急流槽

急流槽构造分为进水槽、主槽和出水槽，其中主槽包括消力池。急流槽断面尺寸和砌筑材料与截水沟一致。主槽中消力池长1.4m，宽0.9m，高0.6m，采用10cm 碎石垫层和M7.5 浆砌片石进行砌筑，如图6 和图7 所示。

图6 消力池剖面图（单位：cm）

图7 消力池平面图（单位：cm）

由于急流槽所在纵坡较陡，急流槽底部应做成糙面以便对水流进行消力，并在急流槽槽底每隔2.5m 设置一道耳墙，耳墙深入地面0.4m，如图8 和图9 所示。

图8 急流槽剖面示意图（单位：cm）

图9 急流槽平面示意图

（6）挖方边坡排水系统设计

根据黄山当地工程建设经验，当挖方边坡不高于5.0m 时，坡面水量较小，均可以通过边沟收集排除。本工程K0+020～K0+080 左侧路基、K0+540～K0+580 右侧路基、K0+640～K0+660 右侧路基、K0+800～K0+820 左侧路基、K0+860～K0+920 左侧路基挖方边坡高度均在5.0m 以内，为一级边坡，均设置边沟，不设置截水沟和平台排水沟。

本工程K0+580～K0+640 右侧挖方边坡高度在5.0m以上，其中K0+600～K0+620 右侧挖方边坡高度在8.0m以上。因此，在K0+600～K0+620 右侧路基设为两级边坡，设置截水沟和平台排水沟；K0+580～K0+600 右侧路基和K0+620～K0+640 均设为一级边坡，设置截水沟。

根据地形标高，在K0+620 处，截水沟和平台排水沟的高程均达到最大，因此截水沟排水方向从K0+620 分别至K0+580 和K0+640 两个方向，通过设置跌水分别将水流排至K0+540 和K0+660 两处填挖交界处并进一步排至天然水系；平台排水沟的排水方向从K0+620 至K0+600，通过跌水将水排至K00+540 处填挖交界处。分别在K0+540 和K0+660 填挖交界处通过急流槽将边沟、截水沟和平台排水沟处的水流引至天然水系中，具体如图10所示。