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經(jīng)驗(yàn)分享之陡坡路基施工
一、陡坡路基常見的破壞形式
所謂陡坡路堤是指路堤修筑在陡坡(地面橫坡超過1:2.5)上或是不穩(wěn)定的山坡上的路堤。由于地面橫坡較陡、基底地質(zhì)地形條件變化不均,在荷載、水等作用下,陡坡路堤極易產(chǎn)生下滑等破壞,設(shè)計(jì)、施工時(shí),必須驗(yàn)算陡坡路堤沿基底或軟弱層帶的滑動(dòng)穩(wěn)定性,當(dāng)抗滑穩(wěn)定系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定值時(shí),應(yīng)當(dāng)采取改善基底條件保證路基穩(wěn)定。常見破壞形式有路堤堤身及路堤和地基的整體失穩(wěn)破壞,路堤沿斜坡或軟弱層帶滑動(dòng)破壞。
1.路堤堤身及路堤和地基的整體失穩(wěn)破壞
同普通路堤一樣,滑塌也是陡坡路堤常見的破壞現(xiàn)象之一,主要原因是由于水流沖刷、路基填料土質(zhì)較差、地基承載力過低、施工質(zhì)量差等,導(dǎo)致路堤堤身、路堤和地基的整體失穩(wěn)滑塌破壞。由于填土與原地面之間抗滑措施不力,加之降雨入滲導(dǎo)致路基土體強(qiáng)度降低,造成路基邊坡蠕動(dòng)變形,路堤出現(xiàn)整體失穩(wěn)跡象,如果路段多為半填半挖,部分地帶存在填土壓實(shí)質(zhì)量問題,造成路基的不均勻沉降,同樣對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成隱患。
2.路堤沿斜坡或軟弱層帶滑動(dòng)
陡坡路堤滑動(dòng)的可能有:
(1)由于基底接觸面較陡或強(qiáng)度較弱,致使路堤整體沿基底接觸面產(chǎn)生滑動(dòng)。
(2)由于基底修筑在較軟弱的土層上,例如山前坡積土,致使路堤連同其下軟弱土層沿某一滑動(dòng)面滑動(dòng)。
(3)由于基底巖層強(qiáng)度不均勻,例如砂巖中泥質(zhì)頁巖夾層,致使路堤沿某一最弱的層面滑動(dòng)。
二、陡坡路基技術(shù)處治研究
為了使陡坡路堤穩(wěn)定性得到保證,必須針對(duì)陡坡路段的巖土性質(zhì)、水文條件、緩陡程度、填方高度等具體情況,采取有效的防治措施進(jìn)行處理。
1.坡面殘積土的處理
根據(jù)地形特點(diǎn),陡坡坡腰至坡腳,常常被坡面殘積土覆蓋,這些殘積物大多由強(qiáng)風(fēng)化的砂巖、頁巖與腐植物組成,其CBR值極低,一般具有遇水軟化、膨脹、失水開裂的特征。如果在其上直接修筑路堤,其穩(wěn)定性必然得不到保證,應(yīng)根據(jù)地表覆蓋土層厚度、物理力學(xué)性能、地下水等情況,采取不同的處理措施。
(1)當(dāng)覆蓋土層厚度H<3.0m時(shí),應(yīng)全部清除,并在基巖上開挖反向臺(tái)階,從下至上分層填筑,確保路基穩(wěn)定。
(2)當(dāng)覆蓋土層厚度3.0m≤H<10.0m,據(jù)經(jīng)驗(yàn)路堤穩(wěn)定度不夠時(shí),應(yīng)采用強(qiáng)夯、碎石樁置換、支撐滲溝等措施,對(duì)基底進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。
(3)當(dāng)覆蓋土層厚度H≥10.0m,經(jīng)驗(yàn)算路堤穩(wěn)定度不夠時(shí),原則上不宜采用路堤形式通過。應(yīng)將橋梁方案與路堤方案進(jìn)行綜合比較,擇優(yōu)選用。
2.陡坡錯(cuò)臺(tái)處理
在陡坡地段修筑填方路堤,經(jīng)驗(yàn)算,其穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求后,根據(jù)巖土性質(zhì),一般采取開挖錯(cuò)臺(tái)的措施處理基底。
(1)當(dāng)陡坡為土體時(shí),先清除表土、腐殖物,然后沿縱向用推土機(jī)形成寬度2.0～3.0m、高度0.5～2.0m(根據(jù)橫坡的陡緩程度決定)的反向臺(tái)階,內(nèi)傾2%左右,臺(tái)階面必須用壓路機(jī)碾壓密實(shí)。臺(tái)階必須在填筑路堤前形成,臺(tái)階側(cè)面浮土應(yīng)清除,與新填路堤必須緊密結(jié)合。
(2)當(dāng)陡坡為巖石時(shí),應(yīng)采用靜態(tài)爆破或小炮方式開挖反向臺(tái)階,臺(tái)階寬度不小于3.0m,內(nèi)傾2%～4%,臺(tái)階高度根據(jù)陡坡坡度決定,一般控制在2.0～3.0m以內(nèi)。不能采用大型松動(dòng)爆破,將臺(tái)階階身與母巖分裂,使臺(tái)階變得破碎,影響路堤穩(wěn)定性。一般情況下,可先填筑路堤至臺(tái)階底面高度,再開挖錯(cuò)臺(tái)。
3.排水措施
滑坡的發(fā)生和發(fā)展都與水的作用有關(guān),排水是防治各類滑坡之本。但應(yīng)根據(jù)具體情況,采用切合實(shí)際的排水方式。
(1)地下排水支撐滲溝應(yīng)符合下列要求
①淺層滑坡可于滑坡前緣設(shè)置支撐滲溝,必要時(shí)與抗滑支擋建筑物結(jié)合設(shè)置,排除或疏干滑坡體地下水或淺層滯水,兼起支撐滑坡體的作用。
②支撐滲溝溝底應(yīng)置于滑動(dòng)面以下不小于0.5m。
(2)滲溝應(yīng)符合下列要求
①有地下水進(jìn)入滑坡體時(shí),可設(shè)置截水滲溝,截水滲溝宜垂直于地下水流方向。
②滑坡體淺層地下水或土體淺層滯水,可設(shè)置滲溝引出滑體外。
③滲溝溝底應(yīng)置于含水層下的不透水層或基巖內(nèi),其排水縱坡不應(yīng)小于2%。
(3)仰斜排水孔應(yīng)符合下列要求
①滑坡深層地下水,宜設(shè)置仰斜排水孔排水,長度應(yīng)穿過滑動(dòng)面。
②仰斜排水坡度不應(yīng)小于5%,內(nèi)置軟石透水管或塑料滲水管,必要時(shí)可向管內(nèi)充填中粗砂或砂礫石。
(4)泄水洞應(yīng)符合下列要求
①泄水洞宜埋入穩(wěn)定地層內(nèi),洞底排水縱坡不應(yīng)小于1%,
②泄水洞斷面凈空高應(yīng)為2~2.5m,寬應(yīng)為1.0-1.5m,其集水段的襯砌可采用花邊墻。
③在泄水洞頂部可設(shè)置豎向或放射狀集水孔。
4.支擋措施
(1)抗滑擋墻。它是廣泛應(yīng)用的一種防治滑坡措施。它施工方便,穩(wěn)定滑坡收效快,(如:護(hù)肩、護(hù)腳、路肩或路堤式擋土墻等),防止路堤下滑。
(2)抗滑樁。它是利用樁在穩(wěn)定巖土中的嵌固力支擋滑體的建筑物。它具有對(duì)滑體擾動(dòng)少,操作簡(jiǎn)便,工期短,收效快,對(duì)行車干擾小,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。抗滑樁多為挖孔或鉆孔放入鋼筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑樁在滑動(dòng)面以下的錨固深度,應(yīng)根據(jù)滑體作用在樁上的主動(dòng)土壓力、樁前的被動(dòng)土壓力、巖土性質(zhì)等來確定。
(3)錨桿擋墻。是一種新型支擋結(jié)構(gòu),由錨桿、肋柱和擋板三部分組成,用于薄層塊狀滑坡或基巖埋深較淺、滑體橫長滑面較陡的滑坡。
(4)抗滑明洞。若滑動(dòng)面的下緣處在邊坡上的較高位置,可視地基情況設(shè)置坑滑明洞,洞頂回填土石支撐滑體,或滑體越過洞頂落在線路之外。但這一措施對(duì)行車干擾大,施工困難,造價(jià)昂貴,只有在其他措施難以奏效時(shí)采用。
陡坡路堤處治的關(guān)鍵在于:應(yīng)結(jié)合不同地形地質(zhì)條件,采取相應(yīng)的有效處治措施。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)貫徹綜合設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的原則,充分掌握?qǐng)龅厮牡刭|(zhì)條件、填料來源及其性質(zhì),綜合進(jìn)行路堤斷面、排水設(shè)施、邊坡防護(hù)、地基及堤身處治等設(shè)計(jì);施工時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的變化,及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整,確保路堤穩(wěn)定。
所謂陡坡路堤是指路堤修筑在陡坡(地面橫坡超過1:2.5)上或是不穩(wěn)定的山坡上的路堤。由于地面橫坡較陡、基底地質(zhì)地形條件變化不均,在荷載、水等作用下,陡坡路堤極易產(chǎn)生下滑等破壞,設(shè)計(jì)、施工時(shí),必須驗(yàn)算陡坡路堤沿基底或軟弱層帶的滑動(dòng)穩(wěn)定性,當(dāng)抗滑穩(wěn)定系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定值時(shí),應(yīng)當(dāng)采取改善基底條件保證路基穩(wěn)定。常見破壞形式有路堤堤身及路堤和地基的整體失穩(wěn)破壞,路堤沿斜坡或軟弱層帶滑動(dòng)破壞。
1.路堤堤身及路堤和地基的整體失穩(wěn)破壞
同普通路堤一樣,滑塌也是陡坡路堤常見的破壞現(xiàn)象之一,主要原因是由于水流沖刷、路基填料土質(zhì)較差、地基承載力過低、施工質(zhì)量差等,導(dǎo)致路堤堤身、路堤和地基的整體失穩(wěn)滑塌破壞。由于填土與原地面之間抗滑措施不力,加之降雨入滲導(dǎo)致路基土體強(qiáng)度降低,造成路基邊坡蠕動(dòng)變形,路堤出現(xiàn)整體失穩(wěn)跡象,如果路段多為半填半挖,部分地帶存在填土壓實(shí)質(zhì)量問題,造成路基的不均勻沉降,同樣對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成隱患。
2.路堤沿斜坡或軟弱層帶滑動(dòng)
陡坡路堤滑動(dòng)的可能有:
(1)由于基底接觸面較陡或強(qiáng)度較弱,致使路堤整體沿基底接觸面產(chǎn)生滑動(dòng)。
(2)由于基底修筑在較軟弱的土層上,例如山前坡積土,致使路堤連同其下軟弱土層沿某一滑動(dòng)面滑動(dòng)。
(3)由于基底巖層強(qiáng)度不均勻,例如砂巖中泥質(zhì)頁巖夾層,致使路堤沿某一最弱的層面滑動(dòng)。
二、陡坡路基技術(shù)處治研究
為了使陡坡路堤穩(wěn)定性得到保證,必須針對(duì)陡坡路段的巖土性質(zhì)、水文條件、緩陡程度、填方高度等具體情況,采取有效的防治措施進(jìn)行處理。
1.坡面殘積土的處理
根據(jù)地形特點(diǎn),陡坡坡腰至坡腳,常常被坡面殘積土覆蓋,這些殘積物大多由強(qiáng)風(fēng)化的砂巖、頁巖與腐植物組成,其CBR值極低,一般具有遇水軟化、膨脹、失水開裂的特征。如果在其上直接修筑路堤,其穩(wěn)定性必然得不到保證,應(yīng)根據(jù)地表覆蓋土層厚度、物理力學(xué)性能、地下水等情況,采取不同的處理措施。
(1)當(dāng)覆蓋土層厚度H<3.0m時(shí),應(yīng)全部清除,并在基巖上開挖反向臺(tái)階,從下至上分層填筑,確保路基穩(wěn)定。
(2)當(dāng)覆蓋土層厚度3.0m≤H<10.0m,據(jù)經(jīng)驗(yàn)路堤穩(wěn)定度不夠時(shí),應(yīng)采用強(qiáng)夯、碎石樁置換、支撐滲溝等措施,對(duì)基底進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。
(3)當(dāng)覆蓋土層厚度H≥10.0m,經(jīng)驗(yàn)算路堤穩(wěn)定度不夠時(shí),原則上不宜采用路堤形式通過。應(yīng)將橋梁方案與路堤方案進(jìn)行綜合比較,擇優(yōu)選用。
2.陡坡錯(cuò)臺(tái)處理
在陡坡地段修筑填方路堤,經(jīng)驗(yàn)算,其穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求后,根據(jù)巖土性質(zhì),一般采取開挖錯(cuò)臺(tái)的措施處理基底。
(1)當(dāng)陡坡為土體時(shí),先清除表土、腐殖物,然后沿縱向用推土機(jī)形成寬度2.0～3.0m、高度0.5～2.0m(根據(jù)橫坡的陡緩程度決定)的反向臺(tái)階,內(nèi)傾2%左右,臺(tái)階面必須用壓路機(jī)碾壓密實(shí)。臺(tái)階必須在填筑路堤前形成,臺(tái)階側(cè)面浮土應(yīng)清除,與新填路堤必須緊密結(jié)合。
(2)當(dāng)陡坡為巖石時(shí),應(yīng)采用靜態(tài)爆破或小炮方式開挖反向臺(tái)階,臺(tái)階寬度不小于3.0m,內(nèi)傾2%～4%,臺(tái)階高度根據(jù)陡坡坡度決定,一般控制在2.0～3.0m以內(nèi)。不能采用大型松動(dòng)爆破,將臺(tái)階階身與母巖分裂,使臺(tái)階變得破碎,影響路堤穩(wěn)定性。一般情況下,可先填筑路堤至臺(tái)階底面高度,再開挖錯(cuò)臺(tái)。
3.排水措施
滑坡的發(fā)生和發(fā)展都與水的作用有關(guān),排水是防治各類滑坡之本。但應(yīng)根據(jù)具體情況,采用切合實(shí)際的排水方式。
(1)地下排水支撐滲溝應(yīng)符合下列要求
①淺層滑坡可于滑坡前緣設(shè)置支撐滲溝,必要時(shí)與抗滑支擋建筑物結(jié)合設(shè)置,排除或疏干滑坡體地下水或淺層滯水,兼起支撐滑坡體的作用。
②支撐滲溝溝底應(yīng)置于滑動(dòng)面以下不小于0.5m。
(2)滲溝應(yīng)符合下列要求
①有地下水進(jìn)入滑坡體時(shí),可設(shè)置截水滲溝,截水滲溝宜垂直于地下水流方向。
②滑坡體淺層地下水或土體淺層滯水,可設(shè)置滲溝引出滑體外。
③滲溝溝底應(yīng)置于含水層下的不透水層或基巖內(nèi),其排水縱坡不應(yīng)小于2%。
(3)仰斜排水孔應(yīng)符合下列要求
①滑坡深層地下水,宜設(shè)置仰斜排水孔排水,長度應(yīng)穿過滑動(dòng)面。
②仰斜排水坡度不應(yīng)小于5%,內(nèi)置軟石透水管或塑料滲水管,必要時(shí)可向管內(nèi)充填中粗砂或砂礫石。
(4)泄水洞應(yīng)符合下列要求
①泄水洞宜埋入穩(wěn)定地層內(nèi),洞底排水縱坡不應(yīng)小于1%,
②泄水洞斷面凈空高應(yīng)為2~2.5m,寬應(yīng)為1.0-1.5m,其集水段的襯砌可采用花邊墻。
③在泄水洞頂部可設(shè)置豎向或放射狀集水孔。
4.支擋措施
(1)抗滑擋墻。它是廣泛應(yīng)用的一種防治滑坡措施。它施工方便,穩(wěn)定滑坡收效快,(如:護(hù)肩、護(hù)腳、路肩或路堤式擋土墻等),防止路堤下滑。
(2)抗滑樁。它是利用樁在穩(wěn)定巖土中的嵌固力支擋滑體的建筑物。它具有對(duì)滑體擾動(dòng)少,操作簡(jiǎn)便,工期短,收效快,對(duì)行車干擾小,安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。抗滑樁多為挖孔或鉆孔放入鋼筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑樁在滑動(dòng)面以下的錨固深度,應(yīng)根據(jù)滑體作用在樁上的主動(dòng)土壓力、樁前的被動(dòng)土壓力、巖土性質(zhì)等來確定。
(3)錨桿擋墻。是一種新型支擋結(jié)構(gòu),由錨桿、肋柱和擋板三部分組成,用于薄層塊狀滑坡或基巖埋深較淺、滑體橫長滑面較陡的滑坡。
(4)抗滑明洞。若滑動(dòng)面的下緣處在邊坡上的較高位置,可視地基情況設(shè)置坑滑明洞,洞頂回填土石支撐滑體,或滑體越過洞頂落在線路之外。但這一措施對(duì)行車干擾大,施工困難,造價(jià)昂貴,只有在其他措施難以奏效時(shí)采用。
陡坡路堤處治的關(guān)鍵在于:應(yīng)結(jié)合不同地形地質(zhì)條件,采取相應(yīng)的有效處治措施。設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)貫徹綜合設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的原則,充分掌握?qǐng)龅厮牡刭|(zhì)條件、填料來源及其性質(zhì),綜合進(jìn)行路堤斷面、排水設(shè)施、邊坡防護(hù)、地基及堤身處治等設(shè)計(jì);施工時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的變化,及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整,確保路堤穩(wěn)定。
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