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[摘 要]随着经济社会的快速发展，道路工程建设项目逐渐增多，附件是多山的丘陵地带，市政道路经常穿越起伏的山地，道路两侧边坡设计就显得较为重要。本文以某市政道路两侧高填方边坡设计为例，研究边坡形式与坡比、挡土墙形式与施工工艺等问题。
[关键词]市政道路 高填方 边坡 挡土墙
中图分类号：C663.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-160-01
一、道路边坡设计
边坡是市政道路土方填挖的防护重点，其稳定性与地质、水文条件，地貌、气候等关系密切。在高填方道路挡土墙设计中，确定边坡的形式和坡度较为重要。
1、边坡的形式
边坡的形式分为直线式、折线式、阶梯式、平台式四种。直线式边坡自坡顶至坡底倾斜角一致，土壤达到自然稳态，适用于高度小于20米，土壤密度较均匀的土体，局部土壤松散的部位应进行加固。折线式是将边坡上部削缓，下部保持陡峭的线形，适用于高度在12米以上，土质结构较为松散的土坡，尤其是上松下紧的土壤结构。阶梯式土坡是根据土质松紧，在土层分界处设置1.5-2米的平台，平台设置2%～4%的排水坡度，平台高差一般在8-12米，根据干旱或湿润气候环境略有不同。大平台式适用于边坡高度在30米以上，土质均匀度差的土壤条件，平台一般设置在土坡中部，宽度约4米。
2、边坡的坡度
边坡坡度结合已有稳定边坡的坡度及土质类型按经验确定。当在土质均匀且地下水缺少时，若坡高小于5米，碎石土坡比为10.35～11.05，粘性土坡比10.75～11.25；若坡高5-10米，碎石土坡比为10.5～11.25，粘性土坡比为11.05～11.50。当土质较为松软且五外倾结构时，若坡高小于8米，坡度为10.05～11.00，坡高在8-15米时，坡度为10.06～11.03，当坡高在15-25米时，坡度为10.08～11.08。
二、挡土墙设计
1、挡土墙的类型与性能
在边坡维护中，挡土墙是较为经济适用的固坡形式，按建筑材料可分为：木制墙、毛石墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙。木质挡墙造价低廉，但承载力低，需要消耗大量森林资源；石砌挡墙具有造价低、施工简便、土方量少的特点；钢筋混凝土挡土墙具有强度高、耐久性好、结构尺寸小等优点，其具体形式有重力式和扶壁式。在高填方边坡设计中，通常采用混凝土、石砌挡墙，承桩、锚固相结合的形式，以增强边坡的稳定性。
2、扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙是在垂直挡土墙的背面每隔一定距离设置一道扶壁，扶壁设置在墙踵板上，形成墙面板、墙踵板、扶壁的整体，利用扶壁和土体重力对墙面板形成支撑。早高填料边坡维护中，扶壁式挡土墙能够减少工程土石方量，有效节约用地并稳定边坡，同时具有墙体断面尺寸小、自重轻、稳定性好、经济适用等特点。扶壁式挡土墙宜采用钢筋混凝土结构，由墙面板、墙趾板、墙踵板扶壁组成。墙面的重点是支撑土体，扶壁能够支撑墙面板，增强挡土墙对土壤的支撑能力，同时，每到扶壁与墙踵板连接，形成刚性整体，进一步加强了挡土墙的稳定性，并控制墙面板因受土壤挤压而导致的变形。
3、重力式挡土墙
重力式挡土墙可以分为倾斜式、仰斜式、垂直式三种形式，其设计的关键是确定平面布局、立面和截面尺寸，其基本原理是依靠墙体自身重力支撑侧向土压力对挡土墙的作用。地址和水文条件是挡土墙选型和设计的基础，对于边坡基础相对稳定、土质粘合度较高、挡土墙顶滑坡可能性较小的路段，可以采用重力式挡土墙。重力式挡土墙立面尺寸需确定挡土墙的起止点及墙体长度；正确选择挡土墙与路基的衔接方式； 分段设置沉降缝和伸缩缝，防止因不均匀沉降导致的挡土墙不均匀开裂；；考察挡土墙各段基础承载力，如果承载力不足，可以设置地下桩；；确定排水口的位置、数量和尺寸，防止因土壤含水量过高而导致土壤侧压力增加。断面设计的核心是确定不同高程的挡土墙宽度基础埋深、压顶设置、排水设施位置。
三、工程案例
1、项目概况
项目为某市市政道路，道路宽度约40米，现状沿路场地尚未平整，具有较大的竖向高差，坡脚为高速铁路，道路中心线离铁路最小距离约50米。本项目为填方边坡，最大填筑高度约36米，项目所在区段为地震不利区段，抗震强度要求6级，边坡安全等级为一级。
2、平面设计
根据道路两侧土质条件，该市政道路大致可分为四段：第一段为K0 + 980～K1 + 120，采用阶梯式边坡，平台宽度约4米，与公路衔接，边坡坡比为1∶2，坡底采用承桩支护；第二段为K1 + 120～K1 + 240，采用重力式挡土墙支护，该路段山体土质均匀，起伏较为平缓，只进行简单的边坡处理，较多保留原等高线形态；第三段为K1 + 240～K1 + 300，该路段山体等高线较舒缓，但土质紧密度不高，采用承桩式重力挡土墙；第四段为K1 + 300～K1 + 400，该路段土质条件与第一段相似，故采用阶梯式护坡，其中K1 + 300～K1 + 320处，地质条件较为复杂，坡底采用承台支护。
3、断面设计
高填方边坡断面设计，既要考虑边坡土质，又要考虑工程投资及可行性。在项目设计阶段，需要综合考虑三个问题。首先项目占地面积应尽可能小，根据土质情况，采用不同坡腳，在确保安全的基础上，增大倾斜角；二是确保公路施工期间，铁路的正常运行，为此需要在靠铁路一侧，尽量增加施工作业边界与现状铁路的距离；三是在土质条件较好的区域，采用自然放坡，减少投资成本。
本方案市政道路东侧为现状铁路，距离市政道路仅50米，用地较为紧张；西侧为现状山地，用地较为舒缓。因此，东侧为了减少放坡对用地的占用，保持与现状铁路的安全距离，在30米的高差上，采用“扶壁式挡土墙+拱形骨架护坡+片石混凝土挡土墙”的护坡形式，并且收缩坡角，这种竖向分段充分考虑了路基的土质，路基上部和底部土质较为密实，可采用坡度较为陡的扶壁式挡土墙和片石混凝土挡土墙，中部较为疏松的部位，采用放坡形式，但也设置了钢筋锚杆。
扶壁式挡土墙高度约8米，墙肋间距约12米，挡土墙的分段设置变形缝，间距15米。每段挡墙后设置扶壁5个，间距约8米。扶壁间距一般为1 /3-1 /2倍墙高，其厚度是1 /8-1 /6的扶壁间距且不小于0. 3m。扶壁的截面是变截面，立板的厚度不小于0. 2m，与扶壁间距成正比关系。拱形骨架护坡外部为沙袋反包，内部为土工格栅。砂袋选用普通编织袋，便于坡面平整，防止细粒流失。土工格栅以高密度聚乙烯为原材料，为原始粒状材料，未用粉状材料替代。土工格栅为单项拉伸格栅，拉伸强度大的方向垂直于线路敷设方向。格栅沿卷长方向上的横肋间距不大于350毫米。
片石混凝土挡土墙采用毛石、混凝土、水泥，在混合料中，石材掺量控制在25%以内。挡土墙设置泄水口，间距为2米，斜度5%，孔眼尺寸大于等于100毫米，呈现梅花桩布置，最下面一层泄水口距排水沟0. 3米，挡土墙变形缝间距小于等于15米宽度约20-30毫米，埋入深度不小于200毫米。施工完毕既是回填土，夯实厚度不大于2000毫米，毛石上下层之间不应叠置。基础埋深不小于1米，当挡土墙位于斜坡上时，墙趾外襟宽度不小于1. 5米，基槽开挖后，待勘察设计单位确认后，方可回填。
四、结语
高填方市政道路两侧边坡及挡土墙设计是市政道路护坡设计的难点和重点。边坡的形式分为直线式折线式阶梯式平台式四种；设计采用扶壁式挡土墙、重力式挡土墙、土工格栅、承台桩基、阶梯式边坡等形式，加强高填方市政道路两侧边坡稳定性，给市政道路边坡设计提供了参考。
参考文献
[1] 张世文，李玉龙.加筋土挡土墙在城区高填方路基挡墙中的应用[J].河南水利与南水北调，2012.
[2] 周华杰.浅议公路重力式挡土墙的设计与施工[J].中国城市经济.2011.
[关键词]市政道路 高填方 边坡 挡土墙
中图分类号：C663.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-160-01
一、道路边坡设计
边坡是市政道路土方填挖的防护重点，其稳定性与地质、水文条件，地貌、气候等关系密切。在高填方道路挡土墙设计中，确定边坡的形式和坡度较为重要。
1、边坡的形式
边坡的形式分为直线式、折线式、阶梯式、平台式四种。直线式边坡自坡顶至坡底倾斜角一致，土壤达到自然稳态，适用于高度小于20米，土壤密度较均匀的土体，局部土壤松散的部位应进行加固。折线式是将边坡上部削缓，下部保持陡峭的线形，适用于高度在12米以上，土质结构较为松散的土坡，尤其是上松下紧的土壤结构。阶梯式土坡是根据土质松紧，在土层分界处设置1.5-2米的平台，平台设置2%～4%的排水坡度，平台高差一般在8-12米，根据干旱或湿润气候环境略有不同。大平台式适用于边坡高度在30米以上，土质均匀度差的土壤条件，平台一般设置在土坡中部，宽度约4米。
2、边坡的坡度
边坡坡度结合已有稳定边坡的坡度及土质类型按经验确定。当在土质均匀且地下水缺少时，若坡高小于5米，碎石土坡比为10.35～11.05，粘性土坡比10.75～11.25；若坡高5-10米，碎石土坡比为10.5～11.25，粘性土坡比为11.05～11.50。当土质较为松软且五外倾结构时，若坡高小于8米，坡度为10.05～11.00，坡高在8-15米时，坡度为10.06～11.03，当坡高在15-25米时，坡度为10.08～11.08。
二、挡土墙设计
1、挡土墙的类型与性能
在边坡维护中，挡土墙是较为经济适用的固坡形式，按建筑材料可分为：木制墙、毛石墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙。木质挡墙造价低廉，但承载力低，需要消耗大量森林资源；石砌挡墙具有造价低、施工简便、土方量少的特点；钢筋混凝土挡土墙具有强度高、耐久性好、结构尺寸小等优点，其具体形式有重力式和扶壁式。在高填方边坡设计中，通常采用混凝土、石砌挡墙，承桩、锚固相结合的形式，以增强边坡的稳定性。
2、扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙是在垂直挡土墙的背面每隔一定距离设置一道扶壁，扶壁设置在墙踵板上，形成墙面板、墙踵板、扶壁的整体，利用扶壁和土体重力对墙面板形成支撑。早高填料边坡维护中，扶壁式挡土墙能够减少工程土石方量，有效节约用地并稳定边坡，同时具有墙体断面尺寸小、自重轻、稳定性好、经济适用等特点。扶壁式挡土墙宜采用钢筋混凝土结构，由墙面板、墙趾板、墙踵板扶壁组成。墙面的重点是支撑土体，扶壁能够支撑墙面板，增强挡土墙对土壤的支撑能力，同时，每到扶壁与墙踵板连接，形成刚性整体，进一步加强了挡土墙的稳定性，并控制墙面板因受土壤挤压而导致的变形。
3、重力式挡土墙
重力式挡土墙可以分为倾斜式、仰斜式、垂直式三种形式，其设计的关键是确定平面布局、立面和截面尺寸，其基本原理是依靠墙体自身重力支撑侧向土压力对挡土墙的作用。地址和水文条件是挡土墙选型和设计的基础，对于边坡基础相对稳定、土质粘合度较高、挡土墙顶滑坡可能性较小的路段，可以采用重力式挡土墙。重力式挡土墙立面尺寸需确定挡土墙的起止点及墙体长度；正确选择挡土墙与路基的衔接方式； 分段设置沉降缝和伸缩缝，防止因不均匀沉降导致的挡土墙不均匀开裂；；考察挡土墙各段基础承载力，如果承载力不足，可以设置地下桩；；确定排水口的位置、数量和尺寸，防止因土壤含水量过高而导致土壤侧压力增加。断面设计的核心是确定不同高程的挡土墙宽度基础埋深、压顶设置、排水设施位置。
三、工程案例
1、项目概况
项目为某市市政道路，道路宽度约40米，现状沿路场地尚未平整，具有较大的竖向高差，坡脚为高速铁路，道路中心线离铁路最小距离约50米。本项目为填方边坡，最大填筑高度约36米，项目所在区段为地震不利区段，抗震强度要求6级，边坡安全等级为一级。
2、平面设计
根据道路两侧土质条件，该市政道路大致可分为四段：第一段为K0 + 980～K1 + 120，采用阶梯式边坡，平台宽度约4米，与公路衔接，边坡坡比为1∶2，坡底采用承桩支护；第二段为K1 + 120～K1 + 240，采用重力式挡土墙支护，该路段山体土质均匀，起伏较为平缓，只进行简单的边坡处理，较多保留原等高线形态；第三段为K1 + 240～K1 + 300，该路段山体等高线较舒缓，但土质紧密度不高，采用承桩式重力挡土墙；第四段为K1 + 300～K1 + 400，该路段土质条件与第一段相似，故采用阶梯式护坡，其中K1 + 300～K1 + 320处，地质条件较为复杂，坡底采用承台支护。
3、断面设计
高填方边坡断面设计，既要考虑边坡土质，又要考虑工程投资及可行性。在项目设计阶段，需要综合考虑三个问题。首先项目占地面积应尽可能小，根据土质情况，采用不同坡腳，在确保安全的基础上，增大倾斜角；二是确保公路施工期间，铁路的正常运行，为此需要在靠铁路一侧，尽量增加施工作业边界与现状铁路的距离；三是在土质条件较好的区域，采用自然放坡，减少投资成本。
本方案市政道路东侧为现状铁路，距离市政道路仅50米，用地较为紧张；西侧为现状山地，用地较为舒缓。因此，东侧为了减少放坡对用地的占用，保持与现状铁路的安全距离，在30米的高差上，采用“扶壁式挡土墙+拱形骨架护坡+片石混凝土挡土墙”的护坡形式，并且收缩坡角，这种竖向分段充分考虑了路基的土质，路基上部和底部土质较为密实，可采用坡度较为陡的扶壁式挡土墙和片石混凝土挡土墙，中部较为疏松的部位，采用放坡形式，但也设置了钢筋锚杆。
扶壁式挡土墙高度约8米，墙肋间距约12米，挡土墙的分段设置变形缝，间距15米。每段挡墙后设置扶壁5个，间距约8米。扶壁间距一般为1 /3-1 /2倍墙高，其厚度是1 /8-1 /6的扶壁间距且不小于0. 3m。扶壁的截面是变截面，立板的厚度不小于0. 2m，与扶壁间距成正比关系。拱形骨架护坡外部为沙袋反包，内部为土工格栅。砂袋选用普通编织袋，便于坡面平整，防止细粒流失。土工格栅以高密度聚乙烯为原材料，为原始粒状材料，未用粉状材料替代。土工格栅为单项拉伸格栅，拉伸强度大的方向垂直于线路敷设方向。格栅沿卷长方向上的横肋间距不大于350毫米。
片石混凝土挡土墙采用毛石、混凝土、水泥，在混合料中，石材掺量控制在25%以内。挡土墙设置泄水口，间距为2米，斜度5%，孔眼尺寸大于等于100毫米，呈现梅花桩布置，最下面一层泄水口距排水沟0. 3米，挡土墙变形缝间距小于等于15米宽度约20-30毫米，埋入深度不小于200毫米。施工完毕既是回填土，夯实厚度不大于2000毫米，毛石上下层之间不应叠置。基础埋深不小于1米，当挡土墙位于斜坡上时，墙趾外襟宽度不小于1. 5米，基槽开挖后，待勘察设计单位确认后，方可回填。
四、结语
高填方市政道路两侧边坡及挡土墙设计是市政道路护坡设计的难点和重点。边坡的形式分为直线式折线式阶梯式平台式四种；设计采用扶壁式挡土墙、重力式挡土墙、土工格栅、承台桩基、阶梯式边坡等形式，加强高填方市政道路两侧边坡稳定性，给市政道路边坡设计提供了参考。
参考文献
[1] 张世文，李玉龙.加筋土挡土墙在城区高填方路基挡墙中的应用[J].河南水利与南水北调，2012.
[2] 周华杰.浅议公路重力式挡土墙的设计与施工[J].中国城市经济.2011.