西藏公路路基防护设计分析

次仁拉姆，尼玛旺拉，王辛岩

（1.西藏大学，西藏拉萨 850011；2.西藏自治区交通勘察设计研究院，西藏拉萨 850008）

0 引言

我国地域广阔，地质地形复杂多样，不同区域的地理环境各具特色。在交通基础设施建设和使用过程中，由于沿线区域地质构造、气候、环境等不同因素，不仅对公路的整体结构、使用寿命产生影响外，甚至对沿线生态环境造成不可恢复的破坏。公路路基作为公路工程的主体组成部分，其稳定性和防护设计是保证公路安全和环境保护的关键。因此，必须重视路基的设计和防护，确保行车安全和工程质量。

1 工程概况

某高等级公路位于西藏山南地区境内。路线起始于贡嘎机场，终止于泽当镇雅鲁藏布江北岸，主线全长90.1km。根据地形条件，路基形式采用整体式路基和分离式路基。整体路基宽23m，分离路基宽11。全线挖方边坡高度大于20m的路段共11处，湿软地基共计3段，砂土液化地基共计9段，风沙段落全长37.5km，为全线主要路基形式。

2 自然地理特征

2.1 地质特征

整个地区地势西高东低，沟壑纵横，植被稀疏。受雅鲁藏布江大断裂和念青唐古拉断陷山控制，地貌主要包括河谷平原、低高山区、山麓斜波堆积及风积沙地等四大类型。

2.2 水文特征

地表水主要为雅鲁藏布江的一级支流水，水资源丰富，均为常年流水，地表湖泊不发育。该区地下水可分为第四系松散岩孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩溶水三种类型。

2.3 气候特征

设计路段属高原温带季风性半湿润气候区，冬寒夏凉、无霜期短、空气相对湿度小、昼夜温差大、日照充足丰富、冬春两季干燥风沙大、多伴有雷击和闪电的局地对流性天气。年平均气温为7～8℃，平均最低气温为-4℃；平均最高气温17～19℃。历年极端最高气温为31℃、最低气温为17.6℃，年无霜期140d 左右，年日照时数为3 171h；干湿季节明显，年均降雨量390mm，7、8 月为降雨高峰期，雨季常有大雨、暴雨或雨、雪、冰雹交加，造成山洪、泥石流爆发。每年12月至翌年3月为冰冻期，冬季常有暴风雪天气，最大冻土深度30cm。风季为12 月至翌年5 月，最大风速可达30m/s，加之气候干燥，地表裸露，历年冬末至春季，多风沙天气。

3 路基设计方法选用

3.1 路基设计原则

路基防护以安全、环保、美观、节约的原则进行设计。路基主要为填方形式，开挖坡面应最大限度地减少对现有植被的破坏，采用动态设计方法。路基排水采用“拦截、截流、排水”等多级排水措施，按照“远接、远送”的排水方式进行设计，减少侵蚀。路基边坡防护采用植物防护为主、工程防护为辅的综合防护方式，植被防护选择适应当地生长的本土植被，借鉴当地边坡绿化的成功经验采用植草防护、草方格植草护坡、植生带防护。路基填料主要利用就近江河漫滩、支流冲沟沟道内的砾石土及路基挖余石方进行填筑。路基挖余土方运至弃土场进行造地，并设置完善的排水系统，减少因弃土引发的地质灾害和水土流失。

3.2 路基防护设计方案

3.2.1 深挖路基处理

全线挖方边坡高度大于20m 的路段共有11 处，高边坡路段全部为岩质高边坡，局部路段表层覆盖薄层碎石土、粉砂，考虑边坡的整体景观绿化效果和安全性，边坡设计时按照台阶型边坡进行设计，稳定性评价采用赤平投影法。对单级边坡分级高度为6～10m，平台宽度3m。同时结合不同的岩层产状、节理发育特点，采取不同的边坡坡率和坡面防护形式。本项目深挖路基主要采用主动柔性防护网、实体护面墙、锚杆框架梁、窗孔护面墙、拱形骨架护坡、被动柔性网防护。路基边坡坡率为1∶0.5，对节理裂隙发育整体稳定性较好的中风化岩石边坡，采用主动柔性防护网保护；对整体稳定较好的中微风化岩质边坡采用实体护面墙防护；对岩层倾向与坡向相同的中风化岩质坡面采用锚杆框架梁防护，节理不发育整体稳定性较好的坡面不采用防护措施；对挖方路基边坡坡率1∶0.75 的强风化岩质坡面采用穿孔护面墙防护。路基边坡坡率为1∶1，表层坡积碎石土、粉砂的坡面采用拱形骨架护坡。

3.2.2 湿软路基处理

湿软路基主要分布在雅鲁藏布江河漫滩低洼地段和支流沟道内，地表土体潮湿，稍密，地基承载力低，多呈软塑状态。该段路基多以填方形式通过，地基土上部为粉砂、粉土，下部为园砾土。K23+900—K24+150、K24+650—K24+732 路段地下水位以下采用碾压片石处理；超过地下水位时，对砂砾垫层进行置换处理。K88+541—K90+070路段，采用强夯处理。

3.2.3 砂土液化地基处理

砂土液化是强震区最重要的地震破坏形式之一。地震液化常常引起大面积的地面沉降变形、位移、地裂缝和水积砂，导致各种工程和道路的地基破坏，造成严重的经济损失。项目位于雅江河漫滩地段，底层岩性主要为第四系全新统冲击的砂土和卵砾石土等，地下水埋藏较浅，位于强震区，一旦发生强烈地震，有可能发生饱和砂土液化现象。因此，液化土层的底部深度小于7.5m 断面进行强夯处理，液化土层深度大于7.5m 的路段采用碎石桩进行处治防止发生砂土液化现象。

3.2.4 风沙路基处理

全线风沙路段路基主要以填方形式通过，挖方较少。路基填料采用碎石土和路基开挖的残石填筑。填方路基坡面防护采用植草防护（坡率1∶3）、拱形骨架护坡（坡率1∶1.5）、实体护坡（防止路基受洪水冲刷）。挖方路基采用草方格植草护坡（坡率1∶4）、拱形骨架护坡（坡率1∶2）、平台铺砌（防止风沙路段路基平台遭到风蚀）。沿线绿化应与高原自然环境相协调，设计时以乔灌木和草种相结合的方式，采用具有耐干冷气候，耐干旱、严寒、高温，耐贫瘠的乡土植物。主要采用植物有沙棘、混播草（披碱草、沙打旺、紫穗槐为1∶1∶1）圆柏、刺槐。同时防止公路发生风蚀、沙埋等破坏，对路基两侧采用植被防护林带防护，造林树种应选用乡土树种为主，主要采用北京杨、旱柳、榆树等。

3.2.5 半填半挖路基处理

陡坡上半填半挖路基稳定性较差，为降低填挖交界处的不均匀沉陷，对路基纵横向填挖交界处的地基需进行处理。对填挖之间整体稳定性不足的路基，需根据地形地质条件，设置浆砌片石护脚、挡土墙等支护工程改善基底地基条件，以提高半填半挖路基的稳定性。本项目对挖方路床部分进行开挖，采用砂砾回填碾压，同时在路床底部的填挖交界处铺设土工格栅，土工格栅以填挖界面为中心向两侧延伸5m进行铺设。

提高半填半挖路基稳定性，设置完善的地下排水系统非常关键。当路基地下排水系统不完善或排泄能力不足时，填挖交界部分路基产生积水，软化路基，引起路基路面的变形破坏。经研究发现，设置了完善的排水系统的路基几乎未发现病害。因此，半填半挖路基设置完善的地下排水系统是十分重要的。

4 路基边坡加固及防护措施

4.1 坡面防护

坡面防护是保证边坡稳定、改善路域环境、保护环境和防止水土流失的一种工程措施。本项目坡面防护充分调查和借鉴拉贡公路、地方公路及山南地区雅江一带风沙治理的经验，采用“草方格防护”新治沙方法和工程防护与植被防护相结合的生态防护。对于土质填挖坡面，边坡高度低于3m 路段采用植草防护；高于3m路段采用拱形骨架植草防护；超过8m的路段坡面修筑成台阶型，再对边坡进行生态防护。对于强风化岩石路堑边坡和顺层倾斜岩石路堑边坡，采用穿孔保护墙、锚架梁保护、穿孔、植被袋填充等措施。对于弱风化和中风化岩石路堑边坡，第一坡脚采用低挡墙保护，坡面采用主动柔性防护网保护。

4.2 支挡防护

对地面横坡陡峭或受结构限制的部分，采用挡土墙进行路肩收坡。挡土墙墙体材料采用M10 砂浆片石或C15 片石混凝土，为方便设施安装，墙顶设置企口。对于临河侧容易受洪水侵蚀路基，为防止路基边坡被河水冲刷坡面防护采用实体护坡，护坡墙后设置砂砾垫层。为减少靠近河道的路基被掏空和破坏，应在路基外侧设置护岸墙，护岸墙采用铅丝石笼码砌。

4.3 路基路面排水

水是影响路基稳定性的主要因素。全线两岸坡面地形陡，有高边坡路基和风沙路基等多处特殊路基，地表植被覆盖稀疏，抗冲能力差。若不采取合理的排水措施，降雨期会造成山洪、泥石流、滑坡、坡面径流等病害。因此，路基排水设计是保证路基稳定性的重要因素。

全线路基地面排水主要采用边沟、排水沟、截流沟、急流槽、纵向涵洞。由于山南地区风沙灾害，水土流失比较严重，防止边沟风沙掩埋全线边沟采用开口式梯形边沟。排水沟主要从侧沟、截流沟和射流槽收集水流入天然沟。为更好地排除坡面裂隙水，路基地下排水采用仰斜排水管，一般设于一级边坡坡脚。截水沟拦截挖方边坡上侧的坡面水，对多级边坡设置于每级边坡平台上，单级边坡设置于坡顶5m 以外的坡面上；对土质及全风化挖方边坡平台设置矩形截水沟，强风化和微风化岩质挖方平台设置“L”形截水沟，材料采用M10 浆砌石。急流槽将平台截水沟的水汇集至下一级边坡平台截水沟，最终引入自然沟。

整条线路的路面排水呈分散、漫流的形式。挖方路段的路面排水由路面水引入侧沟，并对填方进行硬化加固，以防止路面发生侧沟冲刷。由于项目区风沙灾害严重，超高排水采用纵向集水槽形式，既不利于排水，还会造成沙埋，为运营带来诸多不便，甚至影响行车安全，因此路面超高排水采用过水路面排水。

5 施工注意事项及设计启示

5.1 施工注意事项

施工前必须查实施工影响范围内建筑物结构类型、地下管线的位置、居民住所情况等，并采取有效的保护措施。避免在路基工程边坡开挖、爆破、强夯等施工过程中产生不利的影响和安全事故。

对岩质深挖路基边坡开挖宜采用光面爆破，自上而下逐级开挖分段整修，同时清除危石及松动石块。为防止风沙地区的沙害，应采用边施工边防护，尽量在风小、雨季分段施工一次建成的方法。在施工过程中加强临时防护，以免受到风蚀和沙埋。风沙路基施工时还应注意保护路侧原有沙地植被，不得随意破坏。当无法避免破坏时，应及时防护，以免沙化蔓延。对路基边坡防护施工，应严格按照边开挖边防护的要求执行，并设置临时排水措施，防止裸露边坡被暴雨冲蚀。在支挡工程基础施工时，应核查地基地质情况，与设计情况不符时，应采取动态设计酌情修改。对取弃土场应设置完善的排水系统，坡面防护，加强取弃土场的绿化，减少水土流失。

5.2 尊重自然，保护环境

项目路线经过雅江河谷周围，在施工过程中应加强保护水资源，避免因施工造成水质污染，为当地百姓带来不便和破坏雅江生态。西藏路基设计还应避免大填大挖，如需进行大量填挖工作则可由桥梁隧道代替。桥隧工程费用虽高，但能在一定程度上减少对自然环境的破坏和美化沿线景观。

5.3 新技术、新工艺、新材料的应用

西藏不同地市公路沿线自然环境景观差别较大。藏东南地区高山峻岭、错落起伏、江河浩荡、树木茂盛。藏西北地区地形宽阔、山体浑圆、水天相接。路基边坡防护在保证路基边坡稳定的前提下，优先采用植被防护为主，工程防护为辅，对特殊路段边坡采用客土喷播、三维植被网、土工合成材料等先进措施进行防护，使路基设计与自然地貌相协调。

5.4 设计专项课题研究

西藏地区海拔高，夏季炎热，冬季寒冷，太阳辐射强、早晚温差变化大，相比国内其他地区高等级公路建设较少，针对西藏地区路基路面结构的设计，特殊路基坡面防护和施工技术还不够成熟，尤其是夏季降雨期河水上涨、地下水位抬高、土中孔隙水压力加大，导致路基失稳现象；秋冬季风沙路基风蚀现象；冬季路面结冰、积雪现象严重影响行车安全和车辆通行。为此，建议加强针对相关地质环境的路基路面防护治理设计课题研究。

6 结语

综上所述，西藏地区自然环境特殊，环境极其脆弱，在公路建设的同时对路基边坡进行保护非常重要。如果防护设计不当会导致路基失稳、滑坡、沉降、冲刷、风蚀等病害。因此，公路路基设计应根据实际情况采取相应的设计方案。以“安全、环保、美观、实用、流畅”的原则，灵活设计、精心施工，达到以人为本、环境优美、施工安全有序进行的目的。