城市道路挡护设计研究

郭翔宇

（太原市市政工程设计研究院，山西太原 030000）

1 工程背景

太原市境东、西、北三面群山合抱，中南部为汾河河谷平原，整个地势北高南低，呈簸箕形。东部山地包括系舟山及其向西南延伸的余脉；西部山地为吕梁山东翼，统称西山，包括云中山南端、太原西山和关帝山东段；北部山地是太行山、吕梁山延伸的交接地带，为太原、忻州的界山。中南部河谷平原属于晋中盆地（亦称太原盆地）北端，由冲积平原和冲洪积倾斜平原组成，海拔高度800m 左右，太原市城区就坐落其间。之前太原市的建设工程所在区域大多地势平坦，道路修筑时也少见有大填大挖的情况，挡护工程基本也没有必要，随着城市的发展扩张，道路逐渐延伸至周边丘陵山脉之中，挡护工程越来越多地出现在了工程建设中。下面就简要介绍一下在近年工程实践中设计过的挡护工程。

2 挡墙

2.1 小矮墙

道路高差较小位置，例如高差较小的小区院落，或者高坡、深谷的起终点段落，常采用这种设计。小矮墙一般为钢筋混凝土结构，高约1m，宽约0.5m，需要时小矮墙顶部可安装防撞或人行护栏，以保证安全，小矮墙通常可消化0.5m 以内的高差。

随着国家产能的提高，同时出于环保的要求，以前常用的砖砌挡墙已经逐渐被淘汰，小矮墙可以完美的替代以前较为矮小的砖砌挡墙，同时有设计简单、施工方便、材料易得的优点，是很实用的一种结构形式。

2.2 悬臂式挡墙

在高差较大的地形条件下，小矮墙就难以再满足需求，需要更为可靠的挡墙形式，悬臂式挡墙是其中一种应用非常广泛的挡墙形式。

悬臂式挡墙墙身及基础均为钢筋混凝土结构，按照《国家建筑标准设计图集》（17J008），总高可以达到8m，从而挡护高约6m的高差，但总高在6~8m 挡墙需要在墙后设置埋置于墙后填土中的拉带，而城市中道路周边土地通常已开发或是有大量管线，难以设置拉带，故而悬臂式挡墙的总高度通常都控制在6m 以内。

悬臂式挡墙墙身两侧坡度不同，直立一侧为外露面，采用混凝土材料制成，可以形成较为美观的立面效果，不需要额外的装饰。另一侧为1:0.1 的斜坡，还设置有粗粒料反滤层，可以将墙背部分土壤中的水通过挡墙上的排水孔排出。

悬臂式挡墙由墙背及基础构成，墙身及基础中均配有骨架筋及构造筋以保证挡墙的强度。挡墙基础包括踵板及趾板两部分，踵板上方填土的重量即为挡墙维持平衡的关键。趾板上方为需要铺筑的道路路面结构，覆土厚度通常高50cm。在设计挡墙时，需要确定的尺寸及工程量包括墙高、基础长度、高度、具体钢筋种类及尺寸等。目前，悬臂式挡墙有较为成熟的设计表格，只需要将现状地面标高及道路路边设计标高输入，即可自动生成所需工程量，但是在输入数据时需要注意将墙顶台帽的标高、路拱横坡的标高变化等情况都考虑在内，以保证设计的准确性。

2.3 重力式挡墙（仰斜式）

在挡墙设计手册中，重力式挡墙共包含仰斜式挡墙、衡重式挡墙、折背式挡墙等形式，每种挡墙样式不一样，适用的工程情况也不尽相同，受篇幅限制，本文仅以仰斜式挡墙做说明。

相对于悬臂式挡墙，重力式挡墙有其自己的优点：挡墙总高最高可以达到10m，挡墙的稳定性靠其自身的重量维持，无须额外的拉带等构造等。有了以上优点，有些工程情况就适合做仰斜式挡墙，而不适合做悬臂式挡墙，例如：有一道路红线边与路面建筑物间距为2m，高差为4m。我们可以先按照悬臂式挡墙来考虑，在设计时便可以发现：悬臂式挡墙施工中需向建筑物方向开挖，以实施挡墙的踵板，但此时即使使用了钢板桩作为施工措施，依然无法保证建筑物的安全。此时就需要我们将设计思路转至仰斜式挡墙。仰斜式挡墙面坡及背坡均为1:0.25，且均倾斜向较低的一侧，刚好适合我们的工程情况：墙背处扰动小，只需要向道路位置开挖，可以很好地保护坡顶的建筑物。

相对于悬臂式挡墙来说，仰斜式挡墙也有其缺点。在设计方面，没有合适的表格来快速设计，需要我们参照挡墙设计手册来一段段设计。设计时需要采用以下步骤：①熟悉挡墙具体尺寸构成，包括墙高、顶宽、基顶覆土厚度、基础宽度等多个数值；②根据勘察报告，地区抗震要求等基础数据在挡墙设计手册中找到对应的数值表；③在大致核对挡墙顶宽，需放坡宽度，确定工程情况可以使用本挡墙后，开始具体数值的拟定：根据挡墙外露高度（实际情况中即为挡墙要消化的高差），假定一个挡墙总高，再拿挡墙总高算出挡墙基础的各项尺寸，再反算出能剩余多少外露高度，看是否合适，直至各项尺寸都符合要求为止；④在将每段挡墙尺寸都拟定后，按照各细部尺寸画出挡墙图形，以量取各部分工程量，最后汇总。

2.4 坡面防护

在道路两侧有充足空间时，道路可以采用放坡处理，填方路段一般采用1:1.5 坡度，挖方路段常采用1:1 坡度。在填方、挖方高度较小时（3m 以内），可仅做坡面的冲刷防护即可，但随着边坡高度的升高，汇水面积进一步增大，坡面也更可能出现稳定性问题，所需的结构形式就变得更加复杂，这时对边坡设计的要求就会变得更高。我们在设计时通常以每8m 作为一个防护单元，最上面单元的坡度采用1:1.5，第二个单元采用1:1.75，第三单元采用1:2，同时在每8m 的单元间设置宽2m 的平台（平台内设置截水沟），这样一来就足以防护高约24m 的道路边坡，在城市道路中已足够满足使用要求。

三维植被防护网及拱形骨架两种设计较为常用，技术成熟，施工也方便，可以满足很多工程的需要。

2.5 坡面防护与挡墙设计的结合

上面说到，在道路两侧空间充足时可以采用自然放坡的设计，但遇到如下情况时，这种设计显然就难以满足需求了：道路设计标高在现状地坪基础上抬高了15m，而离道路红线20m 的地方有重要建筑物存在。此时我们计算就可以发现，20m 的距离不足以实现由道路红线边自然放坡（计算可得距离需达到26.5m），而高达15m 的高差又是任何一种挡墙难以单独防护的。在我们设计卧虎山路时就遇到了这种情况，经过查找资料，对照《国家建筑标准设计图集》（17J008），我们采用了挡墙加护坡的设计方案。具体设计：挡墙采用重力式挡墙中的折背式挡墙，用挡墙消除一部分高差后，再在挡墙顶设计三维植被防护网，用1:1.5的坡率消除剩余高差，如图1 所示。

图1 挡墙加护坡的设计方案

这样的设计结合了坡面防护和挡墙设计各自的特点，在保证安全的前提下使得工程得以顺利实施，在实际应用中得到了良好的效果，同时在采取此类设计时也应注意：

（1）挡墙高度与墙顶放坡高度有要求：挡墙高度需大于墙顶放坡高度，这也就决定了此类设计也有其最大高度限制。

（2）设计时应考虑景观效果，与相接的前后路段要接顺，具体建议是在高差较小时就由自然放坡过渡至挡墙加放坡的设计，挡墙总高由低到高慢慢过渡，这样就不会产生视觉上的突变，景观效果更好。

（3）由于结构总高高，道路边缘必须设置护栏（人行护栏或者是防撞护栏）来保护道路使用者。

（4）坡面面积较大，汇水面积大，较低位置如有建筑会因聚水而又不好的影响，故而通常会在坡地设置边沟，将水引至不会造成影响的地方。

2.6 护面墙

三维植被防护网及拱形骨架可以利用在路堤及路堑边坡，护面墙作为另外一种边坡防护形式，只可以使用在挖方路段原状土坡的坡面防护。看似不实用，但护面墙有其自身的优点：

（1）坡度可适当更陡，通常面坡采用1:0.75，背坡采用1:0.7，根据路基手册，每一节总高可做到10m，坡度也可适当的更陡一点（1:0.6），这样一来在空间不足的情况下就会变得很适用。

（2）施工较为方便，仅需在开挖时保留原有土坡，并削坡至适当坡度，之后沿着处理好的土坡砌筑片石混凝土即可，不需对墙后进行处理。

（3）高度灵活，护面墙可由低至高通常实施，一体性较好，片石混凝土砌筑完成后可对其表面进行砂浆抹面，景观效果较好。

2.7 其他结构形式

以上介绍了六种较为常用的边坡防护形式，但实际中很多其他的形式也有广泛的应用，比如还有很多种重力式挡墙（直立式、俯斜式、衡重式等）、锚索结构、锚杆结构等，各自都有其特点及适用的工程情况，在实际设计中应先根据得到的勘察、测量资料，按照安全、实用、经济、美观的原则，结合项目自身特点选定要用的结构形式，核实无误后再进一步深化设计。