京承高速公路工程边坡防护设计新理念

R oa d & Tra ffic E ngine e ring

京承高速公路工程边坡防护设计新理念

赵莉莉，胡瑛瑾，王圣伟

（北京市市政工程设计研究总院， 北京    100082）

摘    要：介绍了京承高速公路三期工程（密云沙峪沟— 市界段）中采用的工程防护与植被防护相结合的路基防护设计方

法，对公路设计新理念在路基防护中的应用进行了总结。

关键词：高速公路；路基；边坡防护；绿化

中图分类号： U 416.14

文献标志码： B

文章编号：1009-7767（2010）05-0033-04

A New Idea and Designing of the Side Slope Defend and Preserve for

Jingcheng Freeway Construction

Zhao Lili，Hu Yingjin，Wang Shengwei

1    工程概况

京承高速公路密云沙峪沟—市界段 （以下简称京

承三期 ）位于北京市密 云县东北部 ， 起于密云县 穆家

峪镇东坝头 ，向东经巨各庄镇 、大城子 镇 、 北庄镇、 太

师屯镇、古北口镇，至终点市界长城分界线 （上窝铺村

北），与河北省隧道相接，长约 63 km，属于北京市域范

围内较典型的山区高速 公路 ，公路 边坡 （ 含路基 及路

堑边坡）总面积约 7.22 万 m2。

京承三期工程作为 “典型示范工程” 项目，在设计

阶段对路基边坡防护给予了足够的重视，并将公路设

计新理念运用于工程设计之中。    笔者参与了该工程的

设计工作，现对该工程中路基防护设计方法及新理念

运用做一简单总结。

2    路基防护新理念

以往工程中 ，为了稳定边坡，保证公路运营安全 ，

设计者往往过分追求强度功效 ，采用大规模的圬工防

护和喷射混凝土等灰色防护。    这些防护形式不仅一次

性投资大、工程量大，最主要的缺点是景观单调生硬 ，

与周围环境不协调 ， 造成视觉污 染， 在公路设 计中已

经被逐步抛弃。

公路设计新 理念主张路 基 防 护 以 边 坡 稳 定 为 前

提， 尽量采用绿化防护[1]。    绿色植物完 全覆盖岩土 边

坡， 不仅能防护浅层边 坡， 而且还 能恢复已破 坏的植

被，美化环境，保持水土。    这样工程防护和植被防护相

结合，发挥二者各自的优点 ，可达到加固和绿化兼顾、

刚柔并济的效果， 既保证 了边坡的稳 定， 又实现了 坡

面植被的快速恢复，有效解决了边坡工程防护与生态

环境破坏之间的矛盾，实现了人类活动与自然环境的

和谐共处。

3    填方路基边坡防护设计

填方路基边坡防护形式的选择应因地制宜。    一般

情况下，当线位位于平原区，由于交通方便 ，可采用六

棱花饰植草防护（ 混凝土 预制）；线位位 于山区 ， 交通

不方便但是沿线石材资源丰富，可采用拱形骨架植草

防护（浆砌片石 ）。 该工程 3 m 以下填方防护全线采用

六棱花饰；3 m 以上填方防护沙峪沟—邓家湾隧道段

采用六棱花饰形式，邓家湾隧道—终点采用拱形骨架

形式。    无论是六棱花饰防护还是拱形骨架防护都是在

工程中被广泛应用并取得良好效果的路基防护方法，

形式上没有必要刻意追求统一。    如遇到填方较高或离

村镇较近用地紧张的情况，则采用土工隔栅加筋土陡

边坡植草防护。

3. 1    六棱花饰植草防护

该方法使回填客土具有很强的稳定性，能抵抗雨水

的冲刷。 一般边坡坡率不超过 1∶1.0（该工程均为1∶1.5），

否则易引起空心砖的滑塌，造成植被防护失败。 六棱花

饰预制砖边长 20 cm，施工时将预制砖规则地排列于边

坡，施工后对坡面进行植草绿化处理 。坡顶设置路肩边

缘石（ 预制）， 坡 脚设置坡脚 基础 （现浇混 凝土 ），设计

图见图 1。    六棱花饰护坡虽然造价高于拱形骨架护坡，

2010 年第 5 期（9 月）第28卷    33

道路与交通工程

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但是该工程采用此方法的路段尚处平原，运输较便利，

采用六棱花饰植草防护既稳固美观又能保证施工速度。

图 1    六棱花饰护坡设计图 （cm）

3. 2    拱形骨架植草防护

浆砌片石骨架根据形状的不同，可以分为人字形、

拱形等。    此次工程中采用拱形骨架护坡， 该防护形式

应用范围广， 各类土质、 强风化 岩质、路堤 、 路 堑边坡

都可应用。

骨架植草防护常用坡率为 1∶1.0～1∶1.5，该工程填

方路基边坡一般情况下采用 1∶1.5 的自然坡率，边坡分

级高度为 8 m。 拱形骨架材料采用浆砌片石，拱圈不外

露。    路基边坡坡顶设置路肩边缘石（预制 ），坡脚设置

坡脚基础（浆砌片石）。 拱圈半径为 1.5 m，厚度为 30 cm，

上下拱顶之间间隔 2.5 m；每列拱圈之间设置 40 cm 骨

架；每隔 10.6 m 设置伸缩缝 1 道，缝宽 2 cm，用沥青麻

筋全断面填塞； 每隔 43.7 m 设 1 道人行踏步， 兼顾排

水和行人使用。    拱形骨架设计图见图 2、3。

34

2 0 10 No.5（S e p.） Vol.2 8

图 2    拱形骨架结构图

图 3    踏步大样图

拱圈施工完成后先换填 15 cm 厚的种植土 ，再采

4    挖方路基边坡防护设计

道路与交通工程

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用湿法喷播植草防护。

3. 3    土工格栅加筋土植草防护

加筋土是在 土中加入拉 筋 （或称筋带 ） 的 一 种 复

合土。    在土中加入拉筋可以提高土体的强度，增加土

体的稳定性，该技术被广泛的应用于土木工程中，其优

越性愈来愈明显。    加筋土可以做成很高的垂直填土边

坡，从而减少占地面积， 同时由于是柔性结构，能适应

较大的地基变形[2]。

该工程在填土较高 、离村镇较近用地紧张及放坡

困难的地区采用了土工格栅加筋土技术。    一般情况下

加筋土陡边坡坡度为 1 ∶0.5，采用土工格栅反包麻袋的

形式形成坡面，坡面做成小台阶状，台阶高度为 38 cm。

麻袋内装耕植土，以利于后期植被的生长 。    加筋土坡

面设计见图 4。

图 4    加筋土坡面设计图

该项目所做 的加筋土结 构 适 用 于 填 土 路 基 和 土

石路基，不适用于填石路基。    选择透水性较好的填料，

施工前进行现场土工试验， 要求综合摩擦角 覫≥35 °。

填土路基优选级配较好的砾类土 、砂类土等粗粒土做

填料，填料最大粒径应小于 150 mm。对于土石路基，为

确保加筋土结构中隔栅与填料之间良好的嵌固效果 ，

填料最大粒径不得大于 150 mm，粒径大于 100 mm 的

填料颗粒不得超过 30 %。

用 于 陡 边 坡 加 筋 的 土 工 格 栅 采 用 整 体 性 好 的

HDPE 塑料拉伸隔栅， 由于在坡面反包处格栅裸露在

外， 因此土工格栅必须具有 防紫外线 能力 ，其碳黑 含

量不小于 2 %。

排水层设置在边坡的底部，坡体外地面线以上，排

水层为 30 cm 厚的级配碎石。    在填挖交界处路面结构

层下设置 2 层双向土工格栅，防止不均匀沉降。

挖方边坡在开挖后首先考虑其稳定状况 ，较稳定

的挖方边坡采用客土喷播、厚层基材喷播等绿化防护

形式；较破碎或不稳定挖方边坡采用锚杆挂网或锚杆

格子梁等工程防护措施加固后，再采用喷播或植生袋

技术进行绿化。

4. 1    客土喷播绿化防护

对于开挖后 为强风化 （ 含 中强度风化 ） 及 边 坡 坡

度≥1∶ 1 的无工程防护的稳定路堑边坡，采用客土喷播

技术对坡面进行植被恢复，其中植生基质中基材与土壤

的体积比为 3∶ 7，喷附厚度为 5 cm。 在喷播时预留种植

穴栽植紫穗槐等乡土灌木以达到改善坡面的整体效果。

4. 2    厚层基材喷播绿化防护

对于开挖后为弱风化及边坡坡度＜1 ∶ 1 的无工程

防护的稳定路堑边坡，采用厚层基质喷附技术对坡面

进行植被恢复。

厚层基材喷 射植被边坡 防 护 是 采 用 混 凝 土 喷 射

机将包含植 被种子的 混合物按照 设计厚度均 匀喷射

到需要防护的工程坡面的绿色护坡技术， 通过在坡面

喷附一层 结构类似于 自然土壤 且能够贮存 水分和养

分的基层材料，使植物在边坡生长。    厚层基材喷射植

被护坡主要由锚钉、 镀 锌铁丝网、 基 材混合物 3 部分

组成。    锚钉将镀锌网固定在坡面上，起到稳定边坡的

作用。 基材混合物由绿化基材、种植土、纤维和植被种

子按一定比例混合而成[3]。    基层材料为双层喷附，即分

底层和上层两部分实施，底层喷附时基材与壤土的体

积比为 1 ∶ 1，喷附厚度不小于 7 cm；上层喷附时基材与

壤土的体积比为 7 ∶ 3，喷附厚度不小于 8 cm。厚层基质

总喷附厚度不小于 15 cm，并在喷附时预留种植穴栽植

紫穗槐等以改善坡面的整体效果。

该工程中弱风化土质边坡和挖方较低的岩石边坡

均采用此方法进行防护。    挖方边坡坡率一般采用地质

勘察报告所提供的建议值，该工程多为 1 ∶0.5～1∶ 0.75。

4. 3    锚杆钢筋网防护

锚杆钢筋网 防护以钢筋 网 作 为 网 幕 控 制 崩 落 岩

石，预防松散岩石从岩面上崩落进而危害高速公路的

运行安全，钢筋网以锚杆在岩面上锚固 。

京承三期施工期间，部分挖方边坡施工完成后存

在失稳的情况，通过岩体质量和边坡稳定性评价后 ，对

具备以下特征的边坡进行了锚杆钢筋网加固。

1）边坡岩体破碎，发育成多组解理并且分布无明

显规律性，相互交错切割岩体，形成不稳定块体 ，岩体

2010 年第 5 期（9 月）第28卷    35

道路与交通工程

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质量总体属于 IV 类岩体。

2）调查期间边坡已发生局部失稳破坏 ，破坏形式

为表层强风化破碎岩体松动溃落 、类土质区圆弧滑动

及中～强风化岩体区楔形体滑动。

3）边坡稳定性分析中，边坡总体稳定性属于 III～

IV 类边坡，稳定性储备低。 边坡分析中，边坡在天然状

况下处于基本稳定或不稳定状态， 暴雨工况下处于不

稳定状态。

4）其他不具备放缓边坡条件的情况。

锚杆加挂网需要与绿化设计相结合 ，锚杆做完之

后，需要先做绿化挂网并清除坡面松散体 、浮石、 碎石

等不稳定岩块 ， 其次 进行坡面 挂网工序， 最 后进行绿

化客土喷播工作。

4. 4    锚杆格子梁防护

锚杆格子梁 防护是在坡 面 制 成 框 架 并 用 锚 杆 将

框架固定在坡面上，以防止坡面滑塌的防护技术，主要

用于无土壤或土 壤不适合 植物生长的 不能自稳的 边

坡， 绿化时需要从别处 植入客土 ， 以创造植物 生长发

育所需的土壤环境。

该工程中格子框架梁为现浇 C20 混凝土， 横梁每

隔 12～15 m 设 1 道伸缩缝，缝宽 2 cm， 以沥青木板填

塞。 格子竖梁延伸至坡顶及碎落台，横梁延伸至挖方区

边界，延伸长度大于 2 m 时，梁上增设锚杆 。 坡体的稳

定分析采用简化 Bishop 法进行计算 ，锚杆为    覫32 mm

（上接第 28 页）

3. 3    施工检测情况

竣工后每隔    50 m 采用灌砂法进行实地测定压实

度，结果见表 7。

表 7    再生层实测指标表

含水量/    干密度/    最大干密度/    压实度/

路幅

%    （g/cm3）    （g/cm3）    %

第 1 幅    5.2    2.0    2.0    100.3

弟 2 幅    5.7    2.0    2.0    101.1

热轧螺纹钢筋，长度为 10 m。 施工顺序如下：1）先清除

松动的浮石，平整边坡坡面 ，若遇局部架空则采用 M10

浆砌片石嵌补；2）在平整好的边坡坡面上刻格子梁槽；

3）成孔、安放锚杆并注浆，注浆材料为 M30 水泥砂浆，

注浆压力不小于 0.3 MPa；4）当砂浆强度达到设计强度

的 70 ％后， 编制格子梁钢筋，并将锚杆与钢垫板进行

穿孔塞焊，然后浇筑格子梁混凝土。

锚杆格子梁施工完毕后， 采用在框架内垒砌植生

袋的方式进行绿化。 植生袋内填充混有一定数量植物

种子的种植土，植生袋的规格为 20 cm×40 cm×60 cm。

5    结语

京承三期工程已经全线通车，经检验，路基边坡稳

定，绿化效果好，工程防护与绿化防护结合充分 ，体现

了公路设计新理念。

参考文献：

[1]    交通部公路司. 新理念公路设计指南[M]. 北 京：人 民 交 通 出

版社，2005：82.

[2]    郑颖人，陈祖煜，王恭先，等. 边坡与滑坡工程治理[M]. 北京：

人民交通出版社，2007：349-350.

[3]    周德培，张俊云. 植被护坡工程技术[M]. 北京：人民交通出版

社 ，2003：215-216.

收稿日期： 2010-02-26

作者简介： 赵莉莉（1978-），女 ，北 京 市 人 ，工 程 师，学 士，主 要 从 事 道

路设计方面的工作。

3）由于室内试件击实成型的击实功和现场碾压的

压实功相比要小得多，现场的最佳含水率比试验室确

定的最佳含水率要低，所以实测数据压实度超 100 %，

属于正常现象；

4）加铺泡沫沥青冷再生基层后，实测弯沉值与加

铺砂砾前弯沉值相差不大，加铺 2 层沥青面层后，路面

结构的整体弯沉值降 低约 20（0.01 mm）， 与原 旧路实

测值相差不大。

延庆县大莲路作为试验段于 2009 年 10 月 1 日开

第 3 幅

第 4 幅

平均值

4    结语

4.5

5.8

5.3

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

100.9

101.1

100.8

工，10 月 30 日铺筑沥青面层，在实施中积累了大量的

试验、 检测数据和施工 经验 ，为以后 北京市道 路采用

泡沫沥青冷再生技术进行大修打下坚实的基础。

致谢：配合比设计数据由路桥建材集团提供，施工

检测数据由瑞通养护中心十处提供，在此表示感谢！

1） 厂拌泡沫沥 青冷再生的 应用 ，可以 节 约 资 源 ，

环保效果好；

2）施工后开放交通快，养生简洁；

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收稿日期： 2010-05-12

作者简介： 王凤平（1966-）， 男，北京市人，高级工程师，现任北京市政

路桥管理养护集团有限公司总工程师。