城市道路高路堑边坡设计探讨

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海 200092

伴随着不断加快的城市化进程，新建城区需要利用低丘型山地进行建设，形成较高的道路挖方边坡。微丘山地的城市道路设计与平坦地区相比有较大区别，采用的防护与加固形式考虑因素与公路相比也有较大差异。

1 城市道路高路堑边坡设计要点

1.1 高路堑边坡的判别

《城市道路路基设计规范》（CJJ194-2013）规定，边坡高度超过20m 的土质路堑，以及边坡高度超过30m 无外倾软弱结构面岩质路堑均属于深路堑，应进行专项勘察设计［1］。

1.2 一般设计流程

城市道路路堑边坡设计一般流程如下：①优化路线平纵设计方案，结合邻近地块竖向规划，尽可能降低边坡高度；②判断路堑边坡性质，进行有针对性的地质勘察；③进行边坡稳定性分析；综合地质条件、施工方式、沿线地块开发、景观要求等因素，拟定边坡处治方案；针对不同工况定量计算，进行稳定性评价；④结合道路用地条件，确定支挡加固措施，进行专项设计；⑤完善坡面防护设计。

1.3 边坡稳定主要影响因素

边坡稳定受内因（地质构造、岩土特性、物理结构、水作用、地质应力等）和外因（分布形态、气候条件、风化及生物作用、工程荷载等）共同影响。主要因素包括［2］：气象、水文与地质条件、地形及发育条件、土质条件、岩体性质、地下水、震动等。

1.4 常见边坡加固技术

目前国内道路建设中较常使用的高边坡加固技术包括以下几类［3］：

（1）削方减载及堆载反压：对场地要求较高；

（2）锚固加固：施工简便，对坡体扰动较小，强度和稳定性改善明显；

（3）抗滑桩加固：桩体穿越滑动体在一定深度锚固，存在潜在滑动面时效果较好；

（4）挡墙及支挡：采用挡墙等构筑物抵抗土体侧向压力，可有效约束放坡范围，节约道路用地。

1.5 城市道路常见坡面防护措施

坡面防护的核心是减少水流冲刷，疏干坡面和坡体内部排水。常见措施包括植被防护、生态护坡、骨架植物防护、封面/捶面护坡、石砌护坡、喷浆防护和护面墙等。

2 设计实例

2.1 项目概况及场地条件

设计道路位于福建漳州台商投资区，规划城市主干路，红线宽度40m。沿线地貌为冲洪积阶地及残丘剥蚀台地。根据片区控规，道路有约300m 通过现状山体。道路南侧规划为工业用地，拟在地块开发时进行平整；道路以北部分自然山体规划保留，形成了最高达30m 的路堑边坡。

2.2 地质情况

拟建路堑段长约300m，穿越一处海拔约40m的小型山体，南侧最大坡度25°，坡表植被密集。山体上层为残积土、下层为风化花岗岩层。勘察未发现崩塌、滑坡、泥石流等灾害地质。拟建边坡岩土体自上而下由粉质粘土、残积砂质粘土、全风化花岗岩、强风化花岗岩和中风化花岗岩等构成。上述岩体土层的工程性能一般～好，承载力可满足设计要求，作为设计边坡基础的持力层。

2.3 坡率设计及稳定性验算

路堑高边坡位于规划工业园区边缘，远期为规划保留山体绿地，因此对该边坡优先考虑采用分级放坡处理，不大面积设置挡墙等支挡结构物，以节约造价。结合规划用地和岩层分布情况，中风化花岗岩岩层揭露坡面设计坡率1：0.75；以上其他各层揭露坡面设计坡率1：1。采用分级放坡，每级边坡高8m，最高为4 级，各级边坡之间设宽2m 的平台。对此条件下的边坡稳定性进行分析和验算。

图1 边坡立面及横断面设计及稳定性计算条件

利用理正岩土计算软件，采用简化Bishop 法进行边坡稳定计算，考虑正常工况（天然状态）、非正常工况1（暴雨或连续降雨状态）和非正常工况2（地震等荷载状态作用状态）［4］。经计算设计坡率可满足三种工况条件的规范系数要求，边坡按设计开挖后处于稳定状态。

2.4 坡面防护设计

工程位于城市新区边缘，坡面防护在满足安全和使用功能前提下，考虑未来进行美化和景观提升的要求，成为整个园区的视觉背景和天际轮廓。

对第一级边坡及第二级中风化岩层揭露的部分采用浆砌片石护面墙进行表层防护。砌筑采用M10水泥砂浆。每10～20m左右设一道沉降伸缩缝，沿护面墙墙身长度、高度每隔2～3m 设置一处泄水孔，上下交错布置。

护面墙以上各级边坡均采用混凝土锚杆框架结合植草防护。施工顺序：钻孔→施工锚杆→现浇封闭锚头→施工竖梁框架→施工横梁框架。锚杆与坡面垂直，倾角为45°。锚杆长度为4m。框架内植被施工顺序：整平坡面→楔形沟开挖→坡面锚杆钻孔→楔形沟回填→挂网固定→植草→覆膜养护。

远期景观提升：框架内近期挂三维网植草，远期在坡面稳定后，可结合片区开发，合理利用地形条件，通过不同花色的植被搭配种植并进行适当人工修剪，形成具有区域特色的景观标志，与自然融为一体，具有较好的绿化视觉效果［5］。

2.5 排水设计

（1）表面排水。在路堑顶距离坡口不小于5m 处设梯形截水沟拦截坡顶地表径流；分级坡段之间结合平台设置梯形截水沟，采用预制结构加快施工；坡脚设矩形边沟防止落水直接冲入路基。

（2）内部排水。护面墙设置贯穿墙体的外倾排水斜孔。在浇筑浆砌片石时以Φ50PVC 管预留，按间距3m 梅花形布置，墙体内部设置土工布及碎石反滤层。

（3）坡面泄水槽。坡面横向间隔50m 左右设一道泄水槽，竖向排放平台积水。泄水槽内布置阶梯，减缓冲刷并可作为检修道。

2.6 施工及监测要点

路堑施工宜避开雨季，做好坡面排水及防护。路堑开挖采用全断面逆作法，施工时自上而下、分段跳槽、及时采取支护措施，按设计逐层进行，开挖后及时实施坡面防护施工或采取封闭措施，做好施工期间排水，防止边坡失稳坍塌。推荐采用光面爆破或预裂爆破，最后预留部分岩层进行人工或机械修整。弃土堆一般不应堆积在边坡坡顶，临时堆积时不得超过3m，堆土距边坡坡顶不小于5m。道路下方需同步实施市政管线，路堑开挖和爆破应结合各类管线的埋设要求一次完成，以缩短工期。

本工程为安全性一级的永久性边坡。边坡工程监测应严格按相关规范要求，对边坡及支护结构顶部的垂直和水平位移、地面裂缝、坡顶构筑物变型、降水与时间的关系、锚杆拉力、支护结构变形和应力、地下水等项目进行监测。工后持续监测不宜少于2 年。

3 结束语

高路堑边坡设计首先应确定边坡稳定。在保证安全的基础上，充分考虑市政道路的特点，因地制宜地选用合理的坡面防护方案。与公路相比，城市道路施工的边界条件更加复杂，高边坡处治的施工方法与流程的论证应更加严谨，在控制工程风险的同时减少对邻近区域的干扰。低丘山地特殊的地形条件增加了道路建设难度，但另一方面起伏变化的地形也为城市景观提供了新的视角。将边坡防护设计与景观构建合理融合，实现生态与安全协调发展，将成为本类市政道路建设的发展方向。