濕陷性黃土挖方路基的綜合設(shè)計(jì)

施敏捷

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司)

1 濕陷性黃土及常用處理方法

濕陷性黃土是指在覆蓋土層的自重應(yīng)力或自重壓應(yīng)力和建筑物附加應(yīng)力作用下,受水浸濕后,土的結(jié)構(gòu)迅速破壞,并發(fā)生顯著的附加沉降,其強(qiáng)度也迅速降低的黃土。它的這種特性,會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物帶來(lái)不同程度的危害,使路基及結(jié)構(gòu)物大幅度沉降、折裂、傾斜,嚴(yán)重影響其安全的使用。

濕陷性黃土按其濕陷機(jī)理可分為高可溶鹽的濕陷性黃土和高孔隙率的濕陷性黃土,由于這兩類(lèi)濕陷性黃土的濕陷性機(jī)理不同,因此應(yīng)對(duì)濕陷性黃土地基有可靠的鑒定和正確的認(rèn)識(shí),并采取必要的工程措施來(lái)防止或消除它的濕陷性。

濕陷性黃土地基處理的方法很多,在不同的地區(qū),根據(jù)不同的地基土質(zhì)和不同的結(jié)構(gòu)物,地基處理應(yīng)選用不同的處理方法。較為常用的處理方法有:灰土或素土墊層法、強(qiáng)夯法、深層攪拌樁法、沖擊壓實(shí)法等。

2 工程概況及地質(zhì)條件

本工程位于濕陷性黃土分布較為廣泛的山西省,且擬建道路現(xiàn)地形高差變化較大,填挖方過(guò)渡頻繁。勘察深度范圍內(nèi)地基土沉積時(shí)代成因類(lèi)型自上而下依次為:第四系全新統(tǒng)新近堆積層(Q42ml)、第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)及石炭系上統(tǒng)強(qiáng)風(fēng)化砂巖(C3t)。第①層人工填土承載力較低,結(jié)構(gòu)較松散,為I類(lèi)土;第②層濕陷性低液限粘土及第③層低液限粘土具中等壓縮性,為II類(lèi)土;第④層強(qiáng)風(fēng)化砂巖為III類(lèi)土。

挖方段路基基本處于第②和第③層土層深度范圍內(nèi)。

表1 地基土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)建議值表

全線勘察完成了 14個(gè)探井,根據(jù)探井土室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果及《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004)計(jì)算各探井濕陷性,挖方段集中在 8號(hào)、10號(hào)及 14號(hào)孔附近,詳見(jiàn)濕陷性結(jié)果表 2。

表2 濕陷性結(jié)果

由表可見(jiàn)擬建道路場(chǎng)地為非自重濕陷性黃土場(chǎng)地,地基濕陷等級(jí)為I～I(xiàn)I級(jí)。

3 設(shè)計(jì)原則及方案確定

地勘報(bào)告表明挖方段存在非自重濕陷性黃土,且路基土含水量較大,根據(jù)報(bào)告內(nèi)容基本可確定挖方段路基的設(shè)計(jì)原則:(1)保持兩側(cè)高邊坡的穩(wěn)定;(2)采取措施消除路床以下一定深度范圍內(nèi)土的濕陷性;(3)保證路基處于干燥或中濕狀態(tài)。

為保證兩側(cè)高邊坡的穩(wěn)定性,挖方段在填高大于 4m的路段均設(shè)置有仰斜式路塹擋土墻,并在墻后設(shè)置反濾層和泄水孔,以排除墻后土體滲流的水。在擋土墻基地應(yīng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)值的路段采用基礎(chǔ)換填方案,換填材料為當(dāng)?shù)囟喈a(chǎn)的炮渣石,炮渣石經(jīng)粉碎達(dá)到粒徑要求后進(jìn)行回填。

為消除挖方路段存在的濕陷性,路基處理可選擇換填或強(qiáng)夯法,考慮到挖方路段已挖除大部分濕陷性土且剩余部分埋置深度不深的特點(diǎn),本項(xiàng)目采用分段處理挖方路基,具體處理方法為:開(kāi)挖至路床設(shè)計(jì)標(biāo)高后仍出現(xiàn)第②層濕陷性土的路段對(duì)路床底面以下 1.2m范圍內(nèi)進(jìn)行挖除并換填碎石土和灰土;開(kāi)挖至路床已基本挖除第②層濕陷性土的路段對(duì)路床底面以下 0.8m范圍內(nèi)進(jìn)行挖除并換填碎石土和灰土。通過(guò)上述處理,路基工作區(qū)深度范圍內(nèi)基本不存在濕陷性土和承載力較低的第③層低液限土。

為保證路基處于干燥或中濕狀態(tài),在人行道外側(cè)設(shè)置排水暗溝及滲溝,并在平臺(tái)區(qū)種植灌木綠化。滲溝底標(biāo)高低于路面標(biāo)高 1.8m,并在溝周?chē)褂脻B水土工布包裹。在路塹段現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)土層內(nèi)含水量較大,且在路基設(shè)計(jì)標(biāo)高以上約 3m處存在一層較薄的含水砂土層。

該路段地下水埋置深度較深,含水砂土層非地下潛水。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,開(kāi)挖段兩側(cè)目前為居民區(qū)、荒地和工廠,大面積地面為土質(zhì)地面并未硬化。分析認(rèn)為路基兩側(cè)土層含水量較大及砂土層有大量流水是兩側(cè)地面雨水下滲和居民、廠礦用水下滲導(dǎo)致,因此在施工階段對(duì)兩側(cè)路塹擋墻進(jìn)行了設(shè)計(jì)變更:將擋土墻的泄水孔變更成通長(zhǎng)的反濾層結(jié)合打孔PVC集水管,用以排除墻后土體和含水砂土層的大量流水。

在采取以上幾種處理方法后,路基水被分成三個(gè)部分分別排除,Ⅰ部分由暗溝排除;Ⅱ部分由擋墻背的PVC管排除至填挖交界處明溝;Ⅲ部分由設(shè)置于暗溝下的滲溝收集并排除至填挖交界處的明溝。

本項(xiàng)目目前已竣工,在通車(chē)一年多的時(shí)間里該段挖方路基運(yùn)行良好,并未出現(xiàn)任何路基破壞及邊坡失穩(wěn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

濕陷性黃土地區(qū)的路基設(shè)計(jì)以消除濕陷性并保持路基干燥為基本設(shè)計(jì)原則。消除濕陷性的路基處理方法較多,但因結(jié)合實(shí)際工程情況采用經(jīng)濟(jì)適用的方案。在保持路基干燥方面,本市政項(xiàng)目借鑒了公路工程路基設(shè)計(jì)的思想,并采用多措施的綜合設(shè)計(jì),保證了地表水、下滲水的順暢排除。

[1] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2] 常示驃,張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[3] 公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD30-2004)[M].北京:人民交通出版社.

[4] 鄭穎人,王恭先.邊坡與滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社.