山区公路沿河路基防护结构设计研究

石长城

摘 要：文章介绍抛石护坡、护坦、丁坝等三种路基防护形式，阐述在路基防护时的技术要领与设计方法，并提出重要参数及相关计算公式，使山区公路路基防护更为合理有效。

关键词：道路工程；山区公路路基；防护设计

我国境内山区沿河公路路基现阶段情况不容乐观，一些沿河公路路段尚有安全隐患。一些防护与支挡结构方案在设计沿河公路路基中不能满足要求而做出较大的调整，造成浪费。沿河路基形成了一个力学状态明显不同于原始的经过人为开挖、加固支挡后的新的天然边坡。

1 直接防护

1.1 抛石护坡

1.1.1 技术关键。这种方式是边坡防护手段在河流护岸工程和沿河路基保护中的中最常用的，抛石护坡结构形式的关键几个技术要领在进行抛石护坡时必须需要掌握精通：为保持平缓度，应该小于抛石水下休止角对边坡的抛石边坡坡度，采取防护措施要充分的考虑在水流冲刷基础的力度，防止水流逐渐将抛石被地冲走；如厚度较大的软弱土体，已明显不经济，不允许开挖换土，其他处理需要进行，因此解的土质情况必须考虑到不同的处理方法需要。

1.1.2 计算沿河抛石落距。被抛下的石子受到沿河螺旋流使得其在沉降时，沿水流方向不但做做纵向运动，向河心方向还做横向运动。其中，环流强度大横向运动的距离就大。石子横向运动距离和环流强度有正相关的关系；反之，越小。路基容许承载力在真空预压加固后可高达130kPa，碎石桩采取，可使得路基容许承载力大约提高到200kPa，从而承载力较高的超高路堤填方地段设计要求可得满足。有时在处理的路基内先打设塑料排水带，可以减少软土路基内孔隙水压力，排水的历程得到加快，这样效果会更好。所以，沿河抛石落距的计算方式受到环流强度的影响应该不仅仅依照直段抛石落距计算形式，可以采用如下经验公式（1）进行：

式中：s代表所计算的抛石落距，h代表垂线水深，m；u代表垂线平均流速，m/s；？棕是在静水中石子沉降速度度，m/s。在抛石防护过程中，要求通过缝隙选择的反滤层物质为级配良好的砂烁料以及透水性好的土工织物支撑面是否被侵蚀决定操作成败的关键因素。这就保证技术操作的顺利完成。

1.2 护坦护坡

在公路工程中，护坦护坡是一种在单独用挡墙、护坡等对路基进行保护浅基防护手段，通常基础埋深基脚都被侵蚀出很大的深度很难满足设计施工要求，就可以对基脚起利用护坦护坡的方式来降低水流冲刷力度从而达到保护的作用。有时在处理的路基内先打设塑料排水带，可以减少软土路基内孔隙水压力，排水的历程得到加快，这样效果会更好。

2 路基防护设计

2.1 防护结构类型

2.1.1 浸水挡土墙。浸水挡土墙具有两大功效，使用广泛，其一，他可以支挡墙体，其二，土体可以受到墙面的保护，这样可以起到避免被洪水水流冲淘岸坡的作用。因此，采用浸水挡土墙要根据水流冲刷的大小和不同的地段的环境因素，这样最为有效。河水冲刷不太严重的地段一般普通的挡土墙就可以适用。一般情况，采用M7.5浆砌片石制作墙身和墙基，勾缝用M10水泥砂浆。对于比较严重的受河水冲的刷路段环境，采用M7.5浆砌片石制作墙身，勾缝用M10水泥砂浆，采用C15片石混凝土制作墙基。对于路段沿岸，受水流顶冲的处于河道凹地方由于受河水主流冲刷比较严重。此时采用C15片石混凝上制作墙基和常水位以下部分墙身，采用M7.5浆砌片石制作其余部分，M10水泥砂浆勾缝；制作基础时，要求为砂砾石的基础埋置深度不小于2.0m，为了保持基础的坚固，规定要求嵌入岩石深度，位于巨大、坚硬、完整且稳定的石块上的基础不小于0.5m。

2.1.2 护坡和护面墙采用浆砌片石。公路受水流冲刷较轻，位于河床断面较宽阔河流流速小且河道顺直段，采用护坡厚度不小于40cm，厚度为10cm的浆砌片石护坡加墙式基础的形式。护坡和基础均采用M7.5浆砌片石，护坡与边坡间设砂砾垫层，墙或基础的埋深应在冲刷线以下不小于1.0m。对山体为风化严重的软质岩层或节理发育较破碎临山一侧部分水毁路段的岩石地段，为了使挖方边坡不再受雨水浸湿产生破碎的冲刷崩塌，采用边坡坡率采用1∶1.5的浆砌片石护面墙防护，高度每阶高度控制在10.0m左右时，需要设置在8.0m以上的二道耳墙。

2.1.3 护肩、护裙和拦水墙。对于公路沿河一侧路堤高差较小的路肩部分受到洪水的破坏，但边坡伸出较远的浆砌片石护肩的肩顶顶宽视护肩的高度而有所不同，采用浆砌片石护肩加固路肩不易填筑时。护肩采用M7.5浆砌片石高度在1.0m以下时，顶宽为0.8m，护肩高度在1.0～2.0m时，顶宽为1.0m。处理设计路基时，相关技术要求如路基强度、沉降、变形、抗液化等应满足，地基处理范围也应得到确定。通常向外放大若干尺寸要按路基底部宽度尺寸，应处理路基轴线方向到软基边缘，使应力在土体中扩散要求得以满足。

3 受力分析与尺寸

在计算浸水挡土墙中应当考虑到土的自重受到水的浮力而减小的效应，计算土压力必须考虑土体受到浸水的影响，浸水挡土墙土压力Eb（图1）可按下面公式式计算：

式中：Ea为挡土墙不浸水时的土压力；？驻Eb为由于浮国影响而减少的土压力；？酌、？酌'分别为填料的未浸水容重和浮容重；Hb为计算水位以下的墙高；K为土压力系数。

干砌片石或水泥混凝土板是主要路基边坡的直接防护形式。在施工过程中，要首先核对地质情况，然后开挖基坑完成到设计标高基础，做好原始数据的记录并及时用稳定性较好的材料回填保证开挖基坑的安全。边坡坡面应保持密实平整，自下而上进行铺砌工作，要交错嵌紧严禁浮塞砌块应，所用石料在砌体内的砂浆必须饱满密实，这样砌体的强度应才符合要求。坡岸砌体两端和顶部与岸坡应衔接牢固密贴，这样砂浆混凝土符合设计配合比。设一伸缩缝每隔10～15m防止水进入坡岸背面，设置沉降缝在基底土质变化处匝并且不得大面平铺片石砌筑时，应交错搭接无松动布置石块；为保证横行栽砌牢固必须使铺砌的河卵石的长度方向垂直于坡面；使用时，为提高就地浇筑混凝土早期强度宜加入速凝剂在混凝土中，并为了做到平整光滑在表面收浆时抹堤。

4 结束语

根据获得的防护工程构筑物的设计尺寸，受力分析应具有足够的强度，抗滑动和抗倾覆的安全储备，才可以保证在受到洪水侵袭下该构筑物具有一定的安全保证；进行简化了挡墙沿河路基的结构，就完全实效三种情况：路基排水系统沿墙土界面布置、沿填土底面布置和路基排水系统，并针对不同情况下的静止土压力、主动土压力和被动土压力的计算方法，计算结果表明：对路基挡墙而言，确保路基排水系统的有效性的对于其稳定性是很重要的，置比沿墙土界面在路基排水系统有效性得到保障的前提下，有利于路基挡墙的稳定的一种有效方法。

参考文献

[1]陆中鼎.路基路面工程[M].上海：同济大学出版社，1992.

[2]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册《路基》（第二版）[M].北京：人民交通出版社，1996.

[3]陈忠.公路挡土墙设计[M].北京：人民交通出版社，1999.