隧道邊坡與路基邊坡順接設(shè)計(jì)

許斯偉

(中交路橋華東工程有限公司，上?！?01203)

隧道邊坡與路基邊坡順接設(shè)計(jì)

許斯偉

(中交路橋華東工程有限公司，上海201203)

摘要:以具體工程為例，分析了該工程的施工難點(diǎn)，介紹了隧道邊坡與路基邊坡的平順對(duì)接方案，并確定了邊坡的最小坡度，指出采用邊坡漸變的方式，既實(shí)現(xiàn)了邊坡平順、美觀的銜接，又節(jié)約了施工成本。

關(guān)鍵詞:隧道邊坡，路基邊坡，挖方量

1　工程概況及難點(diǎn)

1.1工程概況

溫州繞城高速公路北線二期工程起于樂清北白象樞紐，終點(diǎn)位于黃華鎮(zhèn)北，與溫州繞城高速北線二期黃華樞紐相接，路線全長13.4 km。

溫州繞城高速公路北線二期工程全線有多處隧道，當(dāng)隧道終點(diǎn)邊坡與路基邊坡級(jí)數(shù)相差太多時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)隧道邊坡和路基邊坡美觀、平順的銜接，并保證邊坡的安全和穩(wěn)定。其中，南山隧道左洞終點(diǎn)樁號(hào)為ZK38 +695，隧道邊仰坡為二級(jí)邊坡，而與隧道連接的ZK38 +695路基挖方為9級(jí)邊坡，邊坡高約82 m，在施工圖紙中，路基和隧道邊坡之間未設(shè)置邊坡過渡段，為保證邊坡穩(wěn)定安全，隧道邊坡和路基邊坡之間需要實(shí)現(xiàn)順接，此外，為降低施工預(yù)算外的成本，需要盡量減少挖方量。

1.2地質(zhì)條件

坡表分布厚度不等的殘坡積含黏性土碎石層，雜色，稍密，厚度不大，一般為0.5 m～2.0 m，工程性質(zhì)一般，屬普通土(Ⅱ) ;下伏基巖為凝灰?guī)r、輝綠巖，強(qiáng)風(fēng)化巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈碎塊狀，錘擊易碎，屬軟石(Ⅳ) ;中風(fēng)化凝灰?guī)r被輝綠巖分為上下兩層，上一層巖體比較完整，巖質(zhì)堅(jiān)硬;下一層巖體較破碎，巖質(zhì)堅(jiān)硬;輝綠巖，發(fā)育規(guī)律性較差，巖體完整～較完整，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖性接觸面為硬質(zhì)結(jié)構(gòu)面，平直，較光滑，屬堅(jiān)石(Ⅵ)。

1.3氣候條件

工程區(qū)地處亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，全年溫暖濕潤，雨量充沛，四季分明。多年平均風(fēng)速2.0 m/s，臺(tái)風(fēng)期間臺(tái)風(fēng)頻繁，風(fēng)力一般為8級(jí)～12級(jí)，最大可達(dá)12級(jí)以上。臺(tái)風(fēng)侵襲期，臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來大量降水，其特點(diǎn)為水量集中、歷時(shí)短、強(qiáng)度大等。

1.4工程難點(diǎn)

1)若隧道明洞段ZK38 +675～ZK38 +695，按照9級(jí)邊坡開挖，多產(chǎn)生約80 000 m3土石方量，在設(shè)計(jì)院提供的施工圖紙和施工預(yù)算中均沒有涵蓋這部分土石方量，因此，將在施工預(yù)算外，額外增加施工成本和施工時(shí)間，并且容易造成過度浪費(fèi); 2)明洞開挖紅線附近有墓地，若按9級(jí)邊坡開挖，將波及周邊墓地，在實(shí)際施工中，需盡可能繞開墓地，以減少施工阻力和糾紛; 3)為降低施工預(yù)算外的成本，從經(jīng)濟(jì)和安全的角度，考慮了多種方案，如小坡率垂直開挖、短距離( 5 m～10 m)快速漸變等方法，經(jīng)計(jì)算，小坡率垂直開挖不符合邊坡安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，短距離( 5 m～10 m)快速漸變不符合美觀要求等。

2　南山隧道左洞邊坡與路基邊坡順接

2.1概況

南山隧道左洞終點(diǎn)樁號(hào)為ZK38 + 695，隧道邊仰坡為二級(jí)邊坡，其中ZK38 +675～ZK38 +695為隧道明洞段。南山隧道終點(diǎn)樁號(hào)ZK38 + 695之后，連接9級(jí)高挖邊坡路基，路基邊坡高約82 m，在施工圖紙中，路基和隧道邊坡之間未設(shè)置邊坡過渡段，為保證路基邊坡穩(wěn)定，需要確保隧道過渡段與路基邊坡平順銜接，同時(shí)，需要盡量減少挖方量，降低施工預(yù)算外的成本。根據(jù)施工圖紙，南山隧道左洞終點(diǎn)ZK38 + 695隧道邊坡與路基邊坡在ZK38 +695斷面9級(jí)～3級(jí)邊坡存在一個(gè)垂直開挖面，示意圖如圖1，圖2所示。

圖1　南山隧道左洞終點(diǎn)ZK38+695隧道邊坡與路基邊坡對(duì)比示意圖

圖2　ZK38+695～ZK38+675路隧交界邊坡設(shè)計(jì)三維圖

2.2基本思路

為實(shí)現(xiàn)南山隧道左洞終點(diǎn)邊坡與路基邊坡平順對(duì)接，考慮了以下4種方案:

1)以樁號(hào)ZK38 +695為扇心，以1∶0.25，1∶0.5等小坡率開挖，經(jīng)計(jì)算，不符合路基邊坡穩(wěn)定性要求，該方案被否決;

2)在ZK38 +690～ZK38 +695之間，設(shè)置5 m的快速漸變段，實(shí)現(xiàn)邊坡對(duì)接，經(jīng)計(jì)算，邊坡穩(wěn)定性和銜接的平順性均不夠好，該方案被否決;

3)在ZK38 +685～ZK38 +695之間，設(shè)置10 m的漸變段，實(shí)現(xiàn)邊坡對(duì)接，經(jīng)計(jì)算，邊坡安全穩(wěn)定性符合要求，挖方量較小，但是路基銜接不夠平順和美觀，該方案被否決;

4)在隧道明洞段ZK38 +675～ZK38 +695之間設(shè)置邊坡過渡段，將路基1∶1邊坡順接至隧道邊坡，經(jīng)計(jì)算，滿足邊坡穩(wěn)定性的要求，且邊坡銜接平順、美觀。

根據(jù)上述方案比較，采用第4種方案。

2.3邊坡最小坡度的確定

在計(jì)算邊坡穩(wěn)定性時(shí)，根據(jù)瑞典法(瑞典學(xué)者費(fèi)蘭紐斯提出)，找出各個(gè)挖方邊坡橫截面的最危險(xiǎn)圓弧滑動(dòng)面，并計(jì)算其穩(wěn)定性。

經(jīng)計(jì)算，當(dāng)6級(jí)邊坡以下采用1∶0.25的挖方邊坡，6級(jí)以上采用1∶0.75和1∶1的邊坡時(shí)，根據(jù)畢肖普算法，穩(wěn)定安全系數(shù)約為1.9，大于1.3，滿足安全穩(wěn)定要求。以ZK38 + 685為例，邊坡線如圖3所示。

圖3　建議過渡斷面（ZK38+685）穩(wěn)定性計(jì)算圖

2.4方案

在基于邊坡穩(wěn)定安全的基礎(chǔ)上，為減少挖方量，又能順接，滿足美觀，施工方便的要求，在ZK38 + 675～ZK38 + 695段之間的20 m隧道明洞范圍內(nèi)，以1 m為單位，逐米漸變邊坡的坡率和每級(jí)邊坡的坡長，實(shí)現(xiàn)ZK38 + 695路基邊坡轉(zhuǎn)化為圖4中ZK38 + 675的邊坡，即實(shí)現(xiàn)將9級(jí)邊坡逐漸降為2級(jí)邊坡。

在邊坡漸變中，第一級(jí)邊坡由ZK38 + 695處的4 m高，升至ZK38 +675隧道橫斷面的12 m高。二級(jí)邊坡由ZK38 +695橫斷面的10 m高，過渡到ZK38 +675斷面時(shí)，二級(jí)邊坡以1∶0.25的坡率，直接延伸至ZK38 + 675隧道橫斷面的山坡地面線(約12 m 高)。

從ZK38 +695的路基9級(jí)邊坡降至ZK38 + 675斷面的2級(jí)邊坡，三維視圖如圖4所示。

圖4　建議過渡斷面（ZK38+675～ZK38+695）三維設(shè)計(jì)圖

2.5結(jié)論

在實(shí)現(xiàn)路隧邊坡的平順銜接后，在保證邊坡安全穩(wěn)定的前提下，經(jīng)計(jì)算，得到邊坡挖方量如下:總挖方量: 31 872.482 m3，其中，ZK38 +675～ZK38 +695的挖方量為29 405.543 m3，暗洞邊仰坡增加挖方量為2 466.939 m3。大大小于80 000 m3( ZK38 +675～ZK38 + 695之間全部9級(jí)邊坡開挖，約產(chǎn)生的量)，有效的減少了挖方量，節(jié)約了施工成本。

3　總結(jié)

1)在路隧結(jié)合部的銜接設(shè)計(jì)中，針對(duì)隧道仰坡和路基邊坡的坡高差太大的問題，為了實(shí)現(xiàn)邊坡安全和降低成本的目標(biāo)，可善于利用隧道20 m明洞漸變段，在保證邊坡安全和穩(wěn)定的前提下，采用邊坡漸變的方式，通過改變不同層級(jí)邊坡的坡率和坡高，實(shí)現(xiàn)邊坡平順、美觀的銜接。2)在路基高邊坡設(shè)計(jì)施工中，可在1級(jí)邊坡采用錨桿擋土墻防護(hù)，2級(jí)～8級(jí)邊坡采用錨桿加主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，9級(jí)以上采用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，坡面采用厚層基材綠化。

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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

作者簡介:許斯偉(1982-)，女，碩士

收稿日期:2015-11-26

文章編號(hào):1009-6825( 2016) 04-0180-03

中圖分類號(hào):U452.2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A