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经验分享之陡坡路基施工
一、陡坡路基常见的破坏形式
所谓陡坡路堤是指路堤修筑在陡坡(地面横坡超过1:2.5)上或是不稳定的山坡上的路堤。由于地面横坡较陡、基底地质地形条件变化不均,在荷载、水等作用下,陡坡路堤极易产生下滑等破坏,设计、施工时,必须验算陡坡路堤沿基底或软弱层带的滑动稳定性,当抗滑稳定系数小于规范规定值时,应当采取改善基底条件保证路基稳定。常见破坏形式有路堤堤身及路堤和地基的整体失稳破坏,路堤沿斜坡或软弱层带滑动破坏。
1.路堤堤身及路堤和地基的整体失稳破坏
同普通路堤一样,滑塌也是陡坡路堤常见的破坏现象之一,主要原因是由于水流冲刷、路基填料土质较差、地基承载力过低、施工质量差等,导致路堤堤身、路堤和地基的整体失稳滑塌破坏。由于填土与原地面之间抗滑措施不力,加之降雨入渗导致路基土体强度降低,造成路基边坡蠕动变形,路堤出现整体失稳迹象,如果路段多为半填半挖,部分地带存在填土压实质量问题,造成路基的不均匀沉降,同样对边坡稳定性造成隐患。
2.路堤沿斜坡或软弱层带滑动
陡坡路堤滑动的可能有:
(1)由于基底接触面较陡或强度较弱,致使路堤整体沿基底接触面产生滑动。
(2)由于基底修筑在较软弱的土层上,例如山前坡积土,致使路堤连同其下软弱土层沿某一滑动面滑动。
(3)由于基底岩层强度不均匀,例如砂岩中泥质页岩夹层,致使路堤沿某一最弱的层面滑动。
二、陡坡路基技术处治研究
为了使陡坡路堤稳定性得到保证,必须针对陡坡路段的岩土性质、水文条件、缓陡程度、填方高度等具体情况,采取有效的防治措施进行处理。
1.坡面残积土的处理
根据地形特点,陡坡坡腰至坡脚,常常被坡面残积土覆盖,这些残积物大多由强风化的砂岩、页岩与腐植物组成,其CBR值极低,一般具有遇水软化、膨胀、失水开裂的特征。如果在其上直接修筑路堤,其稳定性必然得不到保证,应根据地表覆盖土层厚度、物理力学性能、地下水等情况,采取不同的处理措施。
(1)当覆盖土层厚度H<3.0m时,应全部清除,并在基岩上开挖反向台阶,从下至上分层填筑,确保路基稳定。
(2)当覆盖土层厚度3.0m≤H<10.0m,据经验路堤稳定度不够时,应采用强夯、碎石桩置换、支撑渗沟等措施,对基底进行补强。
(3)当覆盖土层厚度H≥10.0m,经验算路堤稳定度不够时,原则上不宜采用路堤形式通过。应将桥梁方案与路堤方案进行综合比较,择优选用。
2.陡坡错台处理
在陡坡地段修筑填方路堤,经验算,其稳定性满足设计要求后,根据岩土性质,一般采取开挖错台的措施处理基底。
(1)当陡坡为土体时,先清除表土、腐殖物,然后沿纵向用推土机形成宽度2.0～3.0m、高度0.5～2.0m(根据横坡的陡缓程度决定)的反向台阶,内倾2%左右,台阶面必须用压路机碾压密实。台阶必须在填筑路堤前形成,台阶侧面浮土应清除,与新填路堤必须紧密结合。
(2)当陡坡为岩石时,应采用静态爆破或小炮方式开挖反向台阶,台阶宽度不小于3.0m,内倾2%～4%,台阶高度根据陡坡坡度决定,一般控制在2.0～3.0m以内。不能采用大型松动爆破,将台阶阶身与母岩分裂,使台阶变得破碎,影响路堤稳定性。一般情况下,可先填筑路堤至台阶底面高度,再开挖错台。
3.排水措施
滑坡的发生和发展都与水的作用有关,排水是防治各类滑坡之本。但应根据具体情况,采用切合实际的排水方式。
(1)地下排水支撑渗沟应符合下列要求
①浅层滑坡可于滑坡前缘设置支撑渗沟,必要时与抗滑支挡建筑物结合设置,排除或疏干滑坡体地下水或浅层滞水,兼起支撑滑坡体的作用。
②支撑渗沟沟底应置于滑动面以下不小于0.5m。
(2)渗沟应符合下列要求
①有地下水进入滑坡体时,可设置截水渗沟,截水渗沟宜垂直于地下水流方向。
②滑坡体浅层地下水或土体浅层滞水,可设置渗沟引出滑体外。
③渗沟沟底应置于含水层下的不透水层或基岩内,其排水纵坡不应小于2%。
(3)仰斜排水孔应符合下列要求
①滑坡深层地下水,宜设置仰斜排水孔排水,长度应穿过滑动面。
②仰斜排水坡度不应小于5%,内置软石透水管或塑料渗水管,必要时可向管内充填中粗砂或砂砾石。
(4)泄水洞应符合下列要求
①泄水洞宜埋入稳定地层内,洞底排水纵坡不应小于1%,
②泄水洞断面净空高应为2~2.5m,宽应为1.0-1.5m,其集水段的衬砌可采用花边墙。
③在泄水洞顶部可设置竖向或放射状集水孔。
4.支挡措施
(1)抗滑挡墙。它是广泛应用的一种防治滑坡措施。它施工方便,稳定滑坡收效快,(如:护肩、护脚、路肩或路堤式挡土墙等),防止路堤下滑。
(2)抗滑桩。它是利用桩在稳定岩土中的嵌固力支挡滑体的建筑物。它具有对滑体扰动少,操作简便,工期短,收效快,对行车干扰小,安全可靠等优点。抗滑桩多为挖孔或钻孔放入钢筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑桩在滑动面以下的锚固深度,应根据滑体作用在桩上的主动土压力、桩前的被动土压力、岩土性质等来确定。
(3)锚杆挡墙。是一种新型支挡结构,由锚杆、肋柱和挡板三部分组成,用于薄层块状滑坡或基岩埋深较浅、滑体横长滑面较陡的滑坡。
(4)抗滑明洞。若滑动面的下缘处在边坡上的较高位置,可视地基情况设置坑滑明洞,洞顶回填土石支撑滑体,或滑体越过洞顶落在线路之外。但这一措施对行车干扰大,施工困难,造价昂贵,只有在其他措施难以奏效时采用。
陡坡路堤处治的关键在于:应结合不同地形地质条件,采取相应的有效处治措施。设计时,应贯彻综合设计和动态设计的原则,充分掌握场地水文地质条件、填料来源及其性质,综合进行路堤断面、排水设施、边坡防护、地基及堤身处治等设计;施工时,应根据实际情况的变化,及时对设计进行调整,确保路堤稳定。
所谓陡坡路堤是指路堤修筑在陡坡(地面横坡超过1:2.5)上或是不稳定的山坡上的路堤。由于地面横坡较陡、基底地质地形条件变化不均,在荷载、水等作用下,陡坡路堤极易产生下滑等破坏,设计、施工时,必须验算陡坡路堤沿基底或软弱层带的滑动稳定性,当抗滑稳定系数小于规范规定值时,应当采取改善基底条件保证路基稳定。常见破坏形式有路堤堤身及路堤和地基的整体失稳破坏,路堤沿斜坡或软弱层带滑动破坏。
1.路堤堤身及路堤和地基的整体失稳破坏
同普通路堤一样,滑塌也是陡坡路堤常见的破坏现象之一,主要原因是由于水流冲刷、路基填料土质较差、地基承载力过低、施工质量差等,导致路堤堤身、路堤和地基的整体失稳滑塌破坏。由于填土与原地面之间抗滑措施不力,加之降雨入渗导致路基土体强度降低,造成路基边坡蠕动变形,路堤出现整体失稳迹象,如果路段多为半填半挖,部分地带存在填土压实质量问题,造成路基的不均匀沉降,同样对边坡稳定性造成隐患。
2.路堤沿斜坡或软弱层带滑动
陡坡路堤滑动的可能有:
(1)由于基底接触面较陡或强度较弱,致使路堤整体沿基底接触面产生滑动。
(2)由于基底修筑在较软弱的土层上,例如山前坡积土,致使路堤连同其下软弱土层沿某一滑动面滑动。
(3)由于基底岩层强度不均匀,例如砂岩中泥质页岩夹层,致使路堤沿某一最弱的层面滑动。
二、陡坡路基技术处治研究
为了使陡坡路堤稳定性得到保证,必须针对陡坡路段的岩土性质、水文条件、缓陡程度、填方高度等具体情况,采取有效的防治措施进行处理。
1.坡面残积土的处理
根据地形特点,陡坡坡腰至坡脚,常常被坡面残积土覆盖,这些残积物大多由强风化的砂岩、页岩与腐植物组成,其CBR值极低,一般具有遇水软化、膨胀、失水开裂的特征。如果在其上直接修筑路堤,其稳定性必然得不到保证,应根据地表覆盖土层厚度、物理力学性能、地下水等情况,采取不同的处理措施。
(1)当覆盖土层厚度H<3.0m时,应全部清除,并在基岩上开挖反向台阶,从下至上分层填筑,确保路基稳定。
(2)当覆盖土层厚度3.0m≤H<10.0m,据经验路堤稳定度不够时,应采用强夯、碎石桩置换、支撑渗沟等措施,对基底进行补强。
(3)当覆盖土层厚度H≥10.0m,经验算路堤稳定度不够时,原则上不宜采用路堤形式通过。应将桥梁方案与路堤方案进行综合比较,择优选用。
2.陡坡错台处理
在陡坡地段修筑填方路堤,经验算,其稳定性满足设计要求后,根据岩土性质,一般采取开挖错台的措施处理基底。
(1)当陡坡为土体时,先清除表土、腐殖物,然后沿纵向用推土机形成宽度2.0～3.0m、高度0.5～2.0m(根据横坡的陡缓程度决定)的反向台阶,内倾2%左右,台阶面必须用压路机碾压密实。台阶必须在填筑路堤前形成,台阶侧面浮土应清除,与新填路堤必须紧密结合。
(2)当陡坡为岩石时,应采用静态爆破或小炮方式开挖反向台阶,台阶宽度不小于3.0m,内倾2%～4%,台阶高度根据陡坡坡度决定,一般控制在2.0～3.0m以内。不能采用大型松动爆破,将台阶阶身与母岩分裂,使台阶变得破碎,影响路堤稳定性。一般情况下,可先填筑路堤至台阶底面高度,再开挖错台。
3.排水措施
滑坡的发生和发展都与水的作用有关,排水是防治各类滑坡之本。但应根据具体情况,采用切合实际的排水方式。
(1)地下排水支撑渗沟应符合下列要求
①浅层滑坡可于滑坡前缘设置支撑渗沟,必要时与抗滑支挡建筑物结合设置,排除或疏干滑坡体地下水或浅层滞水,兼起支撑滑坡体的作用。
②支撑渗沟沟底应置于滑动面以下不小于0.5m。
(2)渗沟应符合下列要求
①有地下水进入滑坡体时,可设置截水渗沟,截水渗沟宜垂直于地下水流方向。
②滑坡体浅层地下水或土体浅层滞水,可设置渗沟引出滑体外。
③渗沟沟底应置于含水层下的不透水层或基岩内,其排水纵坡不应小于2%。
(3)仰斜排水孔应符合下列要求
①滑坡深层地下水,宜设置仰斜排水孔排水,长度应穿过滑动面。
②仰斜排水坡度不应小于5%,内置软石透水管或塑料渗水管,必要时可向管内充填中粗砂或砂砾石。
(4)泄水洞应符合下列要求
①泄水洞宜埋入稳定地层内,洞底排水纵坡不应小于1%,
②泄水洞断面净空高应为2~2.5m,宽应为1.0-1.5m,其集水段的衬砌可采用花边墙。
③在泄水洞顶部可设置竖向或放射状集水孔。
4.支挡措施
(1)抗滑挡墙。它是广泛应用的一种防治滑坡措施。它施工方便,稳定滑坡收效快,(如:护肩、护脚、路肩或路堤式挡土墙等),防止路堤下滑。
(2)抗滑桩。它是利用桩在稳定岩土中的嵌固力支挡滑体的建筑物。它具有对滑体扰动少,操作简便,工期短,收效快,对行车干扰小,安全可靠等优点。抗滑桩多为挖孔或钻孔放入钢筋骨架灌筑混凝土而成。抗滑桩在滑动面以下的锚固深度,应根据滑体作用在桩上的主动土压力、桩前的被动土压力、岩土性质等来确定。
(3)锚杆挡墙。是一种新型支挡结构,由锚杆、肋柱和挡板三部分组成,用于薄层块状滑坡或基岩埋深较浅、滑体横长滑面较陡的滑坡。
(4)抗滑明洞。若滑动面的下缘处在边坡上的较高位置,可视地基情况设置坑滑明洞,洞顶回填土石支撑滑体,或滑体越过洞顶落在线路之外。但这一措施对行车干扰大,施工困难,造价昂贵,只有在其他措施难以奏效时采用。
陡坡路堤处治的关键在于:应结合不同地形地质条件,采取相应的有效处治措施。设计时,应贯彻综合设计和动态设计的原则,充分掌握场地水文地质条件、填料来源及其性质,综合进行路堤断面、排水设施、边坡防护、地基及堤身处治等设计;施工时,应根据实际情况的变化,及时对设计进行调整,确保路堤稳定。
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