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前言:在公路工程设计时,路基防护工程方案比选的合理性,直接影响路基的稳定性,工程造价的合理性。选择防护工程方案还应与生态环境相协调,尽量采用生态防护,项目建设成后应尽量恢复原来的生态环境,最大限度减少对自然环境的破坏。
本文主要从路基支挡、加固工程设计情况、挡墙设计、填方边坡防护、挖方边坡防护等方面论述公路路基设计防护工程方案比选论证
1路基支挡、加固工程设计情况
(1)设计依据
《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)。
(2)设计参数(主要以公路设计等级为依据本文以高速公路为例)
①汽车荷载等级:公路—Ⅰ级。
②挡墙基底摩擦系数f=0.4,基底土摩擦系数为0.5。
③墙背填土计算内摩擦角φ=35°,填土容重γ=19kN/m³。
④墙身圬工容重γ=23kN/m³。
⑤挡墙稳定系数:抗滑稳定系数Kc≥1.3;抗倾覆稳定系数Ko≥1.5。
⑥根据项目所处地震带确定,设计荷载组合为主力+特殊力(地震力),材料容许应力的提高系数参照抗震设计规范规定采用。
(3)支挡工程设置地段及类型
挖方地段:主要在高边坡或存在不良地质段等地段根据地质情况采取设置挡土墙、重力式抗滑挡土墙、锚固桩间墙或锚杆框架护坡等支挡防护确保边坡稳定。
填方地段:在填方路基横坡较陡段、受地形限制节约用地段、不能放坡地段设置挡土墙,一般采用路肩式(重力式或衡重式,必要时设桩基托梁)。如当地面横坡较为平缓,不受地形限制时,可设置路堤墙,尽可能降低挡墙高度。部分地势平缓段也可设置干砌片石护脚墙。
(4)方案比选
挡土墙的类型及材料选择应根据项目所在地的石料厂储存料的力学、化学等性质、及路基安全相关因素综合考虑,选择最为经济适用的挡土墙类型。
圬工挡墙应用广泛、可就地取材、造价较低、施工经验丰富,但抗震性能较差;
项目所在地缺乏石料情况下,可选择钢筋混凝土挡墙,如:钢筋混凝土扶壁式挡土墙、钢筋混凝土悬臂式、加筋挡土墙等,再根据各类挡墙的优缺点,如:工艺、对环境影响、对地基地基承载力要求、造价高低,适应情况等综合因素考虑,选择经济、安全的挡墙类型。
(5)支挡结构物高度
支挡构造物高度根据路堑或路堤受力状况、横坡坡度、边坡高度、边坡地质条件、及土石方调配平衡等条件确定。一般路肩挡土墙、路堑挡土墙高度控制在8m以内,特殊困难时尽量不超过12m,8m以下挡土墙采用重力式挡土墙,超过8m的挡土墙采用衡重式挡土墙。路堤挡土墙最大高度不超过12m。特殊支挡构造物高度应结合地质资料通过计算确定。
(6)材料
应根据公路等级使用年限等情况,尽量就地取材,支挡构造物一般用C20片石混凝土,桩基挡墙墙身用C25素混凝土,承台用C30钢筋混凝土,桩基用C30钢筋混凝土。
2挡墙设计
公路挡土墙形式应根据沿线地形、地质条件、填方高度及挡土墙高度等情况确定,填方地段多设置了路堤墙或路肩墙,其形式有重力式、衡重式等。一般墙高小于8m时采用重力式挡墙,地形陡峻路段墙高大于8m,地基承载力较高的段落采用衡重式挡墙,地基地基承载力较低时可采用桩基挡墙或桩板墙以保证路基的稳定性。
3填方边坡防护
填方路基边坡防护:采用生态防护技术全防护,并针对不同的边坡坡率、边坡高度、边坡长度,综合考虑在每个段落内的最大降雨量、所能汇集的最大汇水量、及采取的排水方式以及各种边坡防护能力进行测算,结合边坡防护形式选择安全、经济的防护措施。填方路段,当路堤填高小于2m时,采用三维网植草或植草灌混播防护;当路堤填高度为2~8m时,采用浆砌片或混凝土石拱形骨架护坡,骨架内根据土质及边坡坡率采用植草或三维网植草,使边坡绿化、美观与自然融为一体。当路堤高度大于8m时,设置2m的分台,将边坡分割成几个高度在8m内的小边坡进行防护。
4挖方边坡防护
挖方路基边坡:坡比按岩土力学性质、所处的风化带、节理发育情况、不利结构面与路线方向关系、地下水发育的影响等具体情况确定。为减少公路工程对自然生态系统的破坏,维持、恢复原有的生态系统,边坡防护的类型应从生态的角度出发,挖方边坡坡面防护应尽量采用生态防护技术。结合不同的坡面岩土性质、地形地貌特征,形成与自然合为一体的景观工程,体现自然和谐的美感。以科学性、艺术性、可行性为目标,大胆采用新技术、新工艺、新成果,进行技术经济比较,在确保边坡稳定安全的前提下,采用生态防护既能满足护坡固坡、防止冲刷的工程要求,又能因地制宜,与周围生态景观有机地相结合,保证了生态防护的效果。
对于高度≤4m的全强风化灰岩、板岩、砂岩、砾岩、泥岩、页岩、卵(砾)石土以及普通土质边坡路段挖方边坡,一般均采用放缓边坡至原地面,自然边坡植草防护的方法对坡面进行生态防护。
对于高度为4~30m的全强风化灰岩、板岩、砂岩、砾岩泥岩、页岩等路段挖方边坡,一般设置1~2级锚杆(索)框架梁植草防护、现浇拱形骨架植草护坡或浆砌片石拱形骨架护坡。每级边坡间设置2m宽的边坡平台。
对于超过30m的挖方边坡,视地质、水文情况,经过计算,主要采用锚杆(索)框架梁防护或钢筋混凝土拱形骨架护坡,或者与其他形式配合防护。
对于弱风化灰岩、板岩、砂岩等挖方边坡,视地质、水文情况,主要采用SNS主动、被动防护系统或锚杆框架梁防护或钢筋混凝土拱形骨架护坡,或者与其他形式配合防护。
挖方大于填方;为减少对自然环境的破坏,节约用地,路堤填方尽量利用挖方材料填筑,不设置取土坑。弃土堆选用山间洼地集中堆放,并与当地农田水利建设相结合,为防止水土流失,对弃土堆做好防护、排水、土地复耕及绿化工程。
结束语:路基防护是防止路基病害、保障路基稳定、美化环境的重要设施。设计时应根据项目所在地的地形、地貌、地质、水文条件及材料情况,结合路基型式及高度,在确保边坡稳定的前提下选择经济合理的路基防护形式。整体稳定性好的边坡,以植物防护为主;整体稳定性较差边坡,以支挡工程为主结合坡面绿化。边坡绿化用土壤应充分利用清表耕植土和挖淤土,利用老路路段边坡尽可能维持原貌。
参考文献:
[1]交通运输部2010 年4 月颁发的《公路建设项目可行性研究报告编制办法》;
[2]《公路工程技术标准》(JTG B01-2014);
[3]《公路路线设计规范》(JTG D20-2017);
[4]《公路路基设计规范》(JTG D30-2015);
[5]云南省地方行业标准《农村公路工程技术标准》(DB 53/T 2002-2014);
[6]《公路交通安全设施设计规范》JTG D81-2017;
[7]国家规定的可行性研究阶段应执行的相关法律、法规、补充文件和技术规范。