隧道边坡与路基边坡顺接设计

许斯伟

(中交路桥华东工程有限公司，上海　201203)

隧道边坡与路基边坡顺接设计

许斯伟

(中交路桥华东工程有限公司，上海201203)

摘要:以具体工程为例，分析了该工程的施工难点，介绍了隧道边坡与路基边坡的平顺对接方案，并确定了边坡的最小坡度，指出采用边坡渐变的方式，既实现了边坡平顺、美观的衔接，又节约了施工成本。

关键词:隧道边坡，路基边坡，挖方量

1　工程概况及难点

1.1工程概况

温州绕城高速公路北线二期工程起于乐清北白象枢纽，终点位于黄华镇北，与温州绕城高速北线二期黄华枢纽相接，路线全长13.4 km。

温州绕城高速公路北线二期工程全线有多处隧道，当隧道终点边坡与路基边坡级数相差太多时，需要实现隧道边坡和路基边坡美观、平顺的衔接，并保证边坡的安全和稳定。其中，南山隧道左洞终点桩号为ZK38 +695，隧道边仰坡为二级边坡，而与隧道连接的ZK38 +695路基挖方为9级边坡，边坡高约82 m，在施工图纸中，路基和隧道边坡之间未设置边坡过渡段，为保证边坡稳定安全，隧道边坡和路基边坡之间需要实现顺接，此外，为降低施工预算外的成本，需要尽量减少挖方量。

1.2地质条件

坡表分布厚度不等的残坡积含黏性土碎石层，杂色，稍密，厚度不大，一般为0.5 m～2.0 m，工程性质一般，属普通土(Ⅱ) ;下伏基岩为凝灰岩、辉绿岩，强风化岩，节理裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈碎块状，锤击易碎，属软石(Ⅳ) ;中风化凝灰岩被辉绿岩分为上下两层，上一层岩体比较完整，岩质坚硬;下一层岩体较破碎，岩质坚硬;辉绿岩，发育规律性较差，岩体完整～较完整，岩质坚硬，岩性接触面为硬质结构面，平直，较光滑，属坚石(Ⅵ)。

1.3气候条件

工程区地处亚热带海洋性季风气候区，全年温暖湿润，雨量充沛，四季分明。多年平均风速2.0 m/s，台风期间台风频繁，风力一般为8级～12级，最大可达12级以上。台风侵袭期，台风会带来大量降水，其特点为水量集中、历时短、强度大等。

1.4工程难点

1)若隧道明洞段ZK38 +675～ZK38 +695，按照9级边坡开挖，多产生约80 000 m3土石方量，在设计院提供的施工图纸和施工预算中均没有涵盖这部分土石方量，因此，将在施工预算外，额外增加施工成本和施工时间，并且容易造成过度浪费; 2)明洞开挖红线附近有墓地，若按9级边坡开挖，将波及周边墓地，在实际施工中，需尽可能绕开墓地，以减少施工阻力和纠纷; 3)为降低施工预算外的成本，从经济和安全的角度，考虑了多种方案，如小坡率垂直开挖、短距离( 5 m～10 m)快速渐变等方法，经计算，小坡率垂直开挖不符合边坡安全稳定标准，短距离( 5 m～10 m)快速渐变不符合美观要求等。

2　南山隧道左洞边坡与路基边坡顺接

2.1概况

南山隧道左洞终点桩号为ZK38 + 695，隧道边仰坡为二级边坡，其中ZK38 +675～ZK38 +695为隧道明洞段。南山隧道终点桩号ZK38 + 695之后，连接9级高挖边坡路基，路基边坡高约82 m，在施工图纸中，路基和隧道边坡之间未设置边坡过渡段，为保证路基边坡稳定，需要确保隧道过渡段与路基边坡平顺衔接，同时，需要尽量减少挖方量，降低施工预算外的成本。根据施工图纸，南山隧道左洞终点ZK38 + 695隧道边坡与路基边坡在ZK38 +695断面9级～3级边坡存在一个垂直开挖面，示意图如图1，图2所示。

图1　南山隧道左洞终点ZK38+695隧道边坡与路基边坡对比示意图

图2　ZK38+695～ZK38+675路隧交界边坡设计三维图

2.2基本思路

为实现南山隧道左洞终点边坡与路基边坡平顺对接，考虑了以下4种方案:

1)以桩号ZK38 +695为扇心，以1∶0.25，1∶0.5等小坡率开挖，经计算，不符合路基边坡稳定性要求，该方案被否决;

2)在ZK38 +690～ZK38 +695之间，设置5 m的快速渐变段，实现边坡对接，经计算，边坡稳定性和衔接的平顺性均不够好，该方案被否决;

3)在ZK38 +685～ZK38 +695之间，设置10 m的渐变段，实现边坡对接，经计算，边坡安全稳定性符合要求，挖方量较小，但是路基衔接不够平顺和美观，该方案被否决;

4)在隧道明洞段ZK38 +675～ZK38 +695之间设置边坡过渡段，将路基1∶1边坡顺接至隧道边坡，经计算，满足边坡稳定性的要求，且边坡衔接平顺、美观。

根据上述方案比较，采用第4种方案。

2.3边坡最小坡度的确定

在计算边坡稳定性时，根据瑞典法(瑞典学者费兰纽斯提出)，找出各个挖方边坡横截面的最危险圆弧滑动面，并计算其稳定性。

经计算，当6级边坡以下采用1∶0.25的挖方边坡，6级以上采用1∶0.75和1∶1的边坡时，根据毕肖普算法，稳定安全系数约为1.9，大于1.3，满足安全稳定要求。以ZK38 + 685为例，边坡线如图3所示。

图3　建议过渡断面（ZK38+685）稳定性计算图

2.4方案

在基于边坡稳定安全的基础上，为减少挖方量，又能顺接，满足美观，施工方便的要求，在ZK38 + 675～ZK38 + 695段之间的20 m隧道明洞范围内，以1 m为单位，逐米渐变边坡的坡率和每级边坡的坡长，实现ZK38 + 695路基边坡转化为图4中ZK38 + 675的边坡，即实现将9级边坡逐渐降为2级边坡。

在边坡渐变中，第一级边坡由ZK38 + 695处的4 m高，升至ZK38 +675隧道横断面的12 m高。二级边坡由ZK38 +695横断面的10 m高，过渡到ZK38 +675断面时，二级边坡以1∶0.25的坡率，直接延伸至ZK38 + 675隧道横断面的山坡地面线(约12 m 高)。

从ZK38 +695的路基9级边坡降至ZK38 + 675断面的2级边坡，三维视图如图4所示。

图4　建议过渡断面（ZK38+675～ZK38+695）三维设计图

2.5结论

在实现路隧边坡的平顺衔接后，在保证边坡安全稳定的前提下，经计算，得到边坡挖方量如下:总挖方量: 31 872.482 m3，其中，ZK38 +675～ZK38 +695的挖方量为29 405.543 m3，暗洞边仰坡增加挖方量为2 466.939 m3。大大小于80 000 m3( ZK38 +675～ZK38 + 695之间全部9级边坡开挖，约产生的量)，有效的减少了挖方量，节约了施工成本。

3　总结

1)在路隧结合部的衔接设计中，针对隧道仰坡和路基边坡的坡高差太大的问题，为了实现边坡安全和降低成本的目标，可善于利用隧道20 m明洞渐变段，在保证边坡安全和稳定的前提下，采用边坡渐变的方式，通过改变不同层级边坡的坡率和坡高，实现边坡平顺、美观的衔接。2)在路基高边坡设计施工中，可在1级边坡采用锚杆挡土墙防护，2级～8级边坡采用锚杆加主动防护网，9级以上采用主动防护网，为保护生态环境，坡面采用厚层基材绿化。

参考文献:

［1］JTG D30—2015，公路路基设计规范［S］.

［2］［日］本松冈元.土力学［M］.罗汀，姚仰平，译.北京:中国水利水电出版社，2001.

［3］姜德义，朱合华，杜云贵.边坡稳定性分析与滑坡防治［M］.重庆:重庆大学出版社，2005.

［4］GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［5］JTG F10—2006，公路路基施工技术规范［S］.

Parallel connection design of tunnel slope and subgrade slope

Xu Siwei
( China Communication Highway＆Bridge Huadong Engineering Co.，Ltd，Shanghai 201203，China)

Abstract:Taking specific engineering as an example，the paper analyzes the engineering construction difficulties，introduces parallel connection scheme of tunnel slope and subgrade slope，determines minimum slope gradient，and finally points out that: applying slope gradient method not only realizes smooth and beautiful slope connection，but also saves construction cost.

Key words:tunnel slope，subgrade slope，excavation volume

作者简介:许斯伟(1982-)，女，硕士

收稿日期:2015-11-26

文章编号:1009-6825( 2016) 04-0180-03

中图分类号:U452.2

文献标识码:A