浅谈兰州市北环路东段黄土边坡的防护与排水设计

杜 量

（兰州市城市建设设计院，甘肃兰州 730050）

1 概述

北环路是兰州市规划的“二环路”重要组成部分，是兰州城市东西大通道之一。北环路工程西起安宁区沙井驿南坡坪，东至城关区白道坪，全长32.9 km。建设标准为城市主干路，路幅宽29～33m，双向6车道，设计车速为60 km/h。北环线一期工程为安宁培黎广场至109国道段，长8.7 km。二期工程路线总长24.2 km，分东、西两段。其中西段自安宁区沙井驿南坡坪至培黎广场，路线长14.4 km。东段自城关区大砂坪109国道至白道坪，路线长9.8 km。

北环路东段设计分为两段，我院承担的设计范围为北环路东段109国道至白石头沟段，本段工程西起九州兰州北山林场煤场，起点里程K22+900接北环路一期工程道路里程K7+961.54，上跨109国道和大砂沟后，沿兰州新兴液化气站西侧的龙王沟展线，穿过三条岭一处垭口，跨越柳忠高速公路后向东延伸线形基本与柳忠高速平行，设计终点里程为K26+713.75，位于白石头沟西侧山脚附近，109国道至白石头沟段道路路线长度3 813.75 m。

2 工程地质

该段道路沿线地层结构比较简单，上部主要为第四系全新统（Q4）人工填土、上更新统（Q3）黄土状粉土及中更新统（Q2）黄土状粉土及下更新统（Q1）卵石，下部为第三系（E）砂岩。

道路里程 K25+380～K25+960、K26+250～K26+713.75段黄土状粉土（Q3eol）具Ⅳ（很严重）自重湿陷性，素填土具Ⅲ（严重）自重湿陷性，对路基稳定存在影响的不良地质现象,工程性质较差。

3 工程设计概要

北环路东段（109国道～白石头沟）道路西起九州兰州北山林场煤场，上跨109国道和大砂沟后，沿兰州新兴液化气站西侧的龙王沟展线，穿过三条岭一处垭口，跨越柳忠高速公路后的向东延伸线形基本与柳忠高速平行设置，设计终点位于白石头沟西侧山脚附近。K22+900～K23+980为大砂沟立交范围。

沿线地形起伏较大，整体地面标高变化在1 582～1 727 m之间。北环路东段 K22+900～K26+713.75段设计标高变化在1 608.03 m～1 598.98 m～1633.43 m之间。道路经过山麓地带，路基修筑需开挖山体，一般挖深在20～40 m。

4 路基边坡设计

路堤边坡：全线黄土及碎石土均可用作路基填料。依据本地区路基填料的物理及力学性质并借鉴类似地质条件下其他项目设计经验，边坡高度H≤8.0 m时，采用1∶1.5一坡到底的直线边坡。边坡高度8.0 m＜H≤16 m时，采用台阶形边坡，其中0～8 m边坡坡率采用1∶1.5，8～16 m边坡坡率采用 1∶1.75；H＞16 m边坡坡率采用 1∶2，均于 8 m高处设置2 m宽边坡平台。

路堑边坡：根据堑体工程地质特性和边坡高度，依照《公路路基设计规范》JTG D30-2004规定，经综合分析后确定路堑边坡型式及坡率。边坡高度H≤8.0 m时，采用一坡到顶的直线边坡，坡率1∶0.5，对坡面设置护面墙防护。边坡高度8.0 m＜H≤32 m时，考虑到区域内大部分为黄土或砂砾岩边坡，按每8 m分级，分级处设置3 m宽边坡平台。一级边坡坡率 1∶0.5，二级边坡坡率 1∶0.75，三、四级边坡坡率 1∶1。五级以上边坡坡率 1∶1.25，坡高按每10 m分级，分级处设置3 m宽边坡平台。

护坡道及碎落台：填方边坡坡脚外设路堤边沟时，一般均设置护坡道，护坡道宽度为2 m。一般路段的路堑设1 m宽碎落台。

5 路基边坡防护工程设计

边坡的工程防护主要有护面墙、挡墙、抗滑桩这三种。

为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡免受大气因素影响而修建的墙，称为护面墙。护面墙有实体护面墙、窗孔式护面墙、拱式护面墙及肋式护面墙等。实体护面墙用于一般土质及破碎岩石边坡；窗孔式用于坡度缓于1:0.75的边坡，孔窗内可采用捶面或干砌片石；拱式护面墙用于边坡下部岩层较完整而需要防护上部边坡者或通过个别软弱地段时；边坡岩层较完整且边坡较陡时可采用肋式护面墙。

挡土墙技术主要用于防止崩塌、小规模滑坡及大规模滑坡前缘的再次滑动。挡土墙根据其构造可以分为重力式、半重力式、倒T形或L形、扶壁式、支跺式、棚架扶壁式和框架式等几种类型。

抗滑桩是承受侧向荷载用以整治滑坡的支撑结构物，是一种广泛采用的抗滑技术。它穿过滑体在滑床的一定深度处锚固，抵抗滑坡推力的作用。

（1）填方路段

一般填方路段：当路堤边坡高度小于3.0 m时，采用液压喷播植草防护；当路堤边坡高度大于等于3.0 m时采用拱式护面墙防护，骨架内采用液压喷播植草。

（2）挖方路段

挖方较低、坡率较缓路段的边坡主要采用液压喷播或三维植被网植草防护；高度较大的路堑高边坡，对第一～二级边坡采用实体护面墙,三～四级边坡采用拱式护面墙防护（骨架内采用有机基材绿化），其上一级边坡采用液压喷播或三维植被网植草防护。

（3）路基支挡防护工程

为保证陡坡路堤稳定或对地形较陡无放坡条件的陡坡地段，根据地形条件及地质条件设置浆砌护脚、衡重式及悬臂式挡墙等支挡结构。

为了保证边坡稳定，减少坡面水流冲刷，同时为便于边坡绿化，美化路容，本项目主要采用了以绿化为主的坡面防护。路基右幅道路基本位于现状山坡上，大部分路堤边坡利用了现有的山坡地形，施工时尽量保留现有的山坡植被；部分较陡或填方地段采用了拱形骨架护面、内植草皮的加固防护，对坡脚凌乱或填方占地较多的地段设置浆砌片石护脚墙，防止因坡脚冲蚀剥落引起边坡失稳。

6 路基排水工程设计

兰州北环线东段地形高低起伏较大，为沟壑纵横的山地。边坡防护与排水首先要做好坡面和坡体的排水，在坡顶5 m以外设截水沟，防止地表径流流入边坡而冲刷坡面。坡面排水通过设置排水沟、边沟平台截水沟、急流槽，将水引入自然沟中，宽平台采用10 cm的C20混凝土对其进行封闭，以保证其安全可靠。

（1）边沟

所有挖方路段均设置边沟。边沟形式根据汇水面积大小而采用不同的类型，一般路段采用0.6 m×0.6 m的M7.5浆砌片石矩形盖板边沟，对于桥梁下和有景观需求的路段采用暗埋式矩形盖板边沟（形式为0.6 m×0.6 m的M7.5浆砌片石边沟），矩形盖板上覆盖耕植土植草，每个桥墩旁设置带孔盖板，收集的桥面汇水流入排水沟。边沟出口与急流槽或排水沟应衔接顺畅，将路面水引排离路基至天然洪沟或城市管道中。边沟沟底纵坡一般与路线纵坡一致。

（2）截水沟

截水沟用于拦截挖方坡面上的流水，设置在分级坡面的平台上。

混凝土梯形排水沟采用C25混凝土，深0.6m、底宽0.3 m、沟壁坡率1∶0.5，预制板接缝灌注水泥砂浆，排水沟下铺设10 cm厚砂砾垫层。底部及两侧外壁全断面铺设一布一膜复合防水土工布。

（3）急流槽

当边沟、排水沟、平台截水沟出水口受地形限制，落差较大时设置急流槽，槽身采用M7.5浆砌片石砌筑。急流槽应结合地形、地质情况设置，原则是将水送入冲沟沟底或引离路基范围以外，在急流槽出口设置消力池，以防冲刷而影响路基稳定。

7 结语

由于边坡防护和排水设计具有预见性和风险性,设计者的经验和资料调查显得尤为重要,保守设计会造成不必要的浪费,防护不当、排水不畅会导致早期病害的发生。随着经济水平的提高,路堑边坡的防护更需要绿色植物防护,但甘肃省地处黄土地区,气候干旱,边坡植物防护的成活率普遍较低,环保、稳固且具有较好视角效果的防护新技术需要进一步开发和推广。