甘肃省黄土地区特殊路基设计要点

摘要:黄土是第四纪的一种特殊堆积物。由于黄土具有易溶蚀、易冲刷、湿陷性、各向异性等工程特性,使得黄土地区的路基容易产生多种特有的问题和病害。黄土路堑边坡容易出现剥落、冲刷、滑坍、泥流等变形破坏;黄土路堤工坡面易遭雨水冲刷,形成沟槽,路肩和坡面容易发生滑坍。本文介绍了甘肃地区的黄土特性,论述了特殊路基的设计要点。

Abstract: Loess is a kind of special sediment in Quaternary. Due to the engineering features of loess, such as easily dissolved, easily washed, collapsible and anisotropy, loess roadbed can easily produce a variety of specific problems and diseases. Loess slope prone to falling off, erosion, collapse and slide, mud flows and other deformation; loess embankment slope prone to water erosion, the formation of grooves, hard and slippery slope prone to collapse. This thesis describes the characteristics of loess in Gansu praince and discusses the design points of the special roadbed.

关键词:湿陷性黄土;特殊路基;黄土陷穴

Key words: collapsible loess;special roadbed;loess collapsible hole

中图分类号:U416 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0057-01

1甘肃省湿陷性黄土的特性

陇西地区:低阶地黄土湿陷系数平均为0.027～0.090,自重湿陷系数平均为0.005~0.052;高阶地黄土湿陷系数平均为0.039~0.110,自重湿陷系数平均为0.007~0.059,属中强至极强(Ⅱ～Ⅳ级)湿陷性黄土和自重湿陷性黄土;河西走廊地区,分布有少量的非自重湿陷性黄土,湿陷土层厚度小,呈轻微或中等(Ⅰ～Ⅱ级)湿陷性,分布不连续。

2黄土地区路基设计的原则

①黄土地区路基设计,应查明黄土分布范围、厚度及其变化规律;沿线黄土的成因类型和地层特征;路线所处的地貌单元及地表水、地下水等情况,各种不同地层黄土的物理、力学性质、湿陷性类型和温陷等级。②路基应避开有滑坡、崩塌、陷穴群、冲沟发育、地下水出露的晾梁边缘和斜坡地段。如必须通过,应有充分依据和切实可行的工程措施。③位于冲沟沟头和陷穴附近的路基,应分析评价其发展趋势及对路基的危害程度,并在设计中考虑冲沟和陷穴对路基稳定性的影响。④位于湿陷性黄土地段的路基,宜设在温陷等级轻微、温陷土层较薄、排水条件较好的地段。⑤黄土地区路基设计应特别注意加强排水,采取拦截、分散的处理原则,设置防冲刷、防渗漏和有利于水土保持的综合排水设施及防护工程,并妥善处理农田水利设施与路基的相互干扰。

3黄土地区特殊路基设计要点

3.1 黄土路段的路基基底处理根据规范要求,处于湿陷性黄土路段的路基,需要根据填土高度及黄土湿陷等级,对黄土地基处理一定的深度;与桥台相邻路基(含浅基础地基)、高挡土墙路基(墙高大于6.0m),应消除地基的全部湿陷量或穿透全部湿陷性土层。针对湿陷等级、填方高度等影响因素对黄土路段的路基基底确定处理方案,并应根据路基所在路床位置提出压实度控制要求。应根据不同路段的黄土特性,选用适合的处理方式:路基基底为不湿陷的黄土地段,基底采用正常清表碾压,不进行其他处理;路基基底为Ⅰ级非自重性湿陷的黄土地段,路基基底清表后采用冲击碾压的处理方式;路基底为Ⅱ级非自重性湿陷或自重性湿陷的黄土地段,根据基底黄土层厚度不同采用冲击碾压、强夯、灰土桩等处理方式。

3.2 黄土路基挖方段边坡坡率挖方边坡形式设计,要考虑边坡的稳定性、耐久性和挖方断面的经济性,并兼顾施工和养护需要。边坡形式应根据黄土的时代成因、所处地貌单元、构造节理、边坡高度、地面水和地下水条件以及自然稳定边坡的形状等综合确定。高速公路、一级公路黄土路整边坡宜采用台阶形。边坡小平台宽度为2.0~2.5m,边坡大平台宽度应根据稳定计算确定,宜为4~6m。年平均降水量大于250mm的地区,平台上应设截水沟,并应予以防护。

黄土路段挖方边坡应一次开挖成型,避免原状土的扰动,严禁超挖后采用回填方式修整边坡。同一挖方段土质均为黄土时边坡坡率1:0.75,每6.0m高设置平台,平台宽度3.0m。

3.3 路基跨越黄土段冲沟的处理黄土路段冲沟发育,多见几米至十几米深的冲沟,平时干涸,遇水易崩坍。可以采用土桥跨越冲沟,土桥位置的选择应综合考虑当地的地形、地质及水文地质等情况,并须与路线布设彼此配合。在跨越深而宽的冲沟及出要明时,路线应服从桥位;而跨越较小的冲沟时,则以桥位配合路线。在有滑坡、流泥等不良地质现象及陷穴、溶洞较多处,一般不宜设置土桥。

土桥的边坡设计应考虑:①低土桥边坡可陡些;高土桥边坡应缓些。②用老黄土填筑的土桥边坡可陡些;用新黄土填筑的边坡应缓些。③塬上的土桥边坡可陡于梁、峁区的土桥边坡;④高等级公路的边坡应适当放缓。

3.4 黄土段路基排水水是黄土地区路基产生边沟冲刷、坡面冲蚀、边坡滑坍、基底陷穴、地基湿陷等病害的主要原因,良好的排水工程是保证黄土路基稳定的首要措施,应遵循迅速引离、分散径流、降低流速,加固沟渠等原则进行设计。

由边沟、截水沟、泄水槽、急流槽、渗(盲)沟及桥涵结构物等组成路基排水系统,边沟、截水沟等排水系统均采用浆砌石或混凝土预制砌护。路堑边沟底部设纵向碎石渗沟。路堤边沟、截水沟、泄水槽、急流槽等用于排水构造物底部设置15cm厚灰土垫层隔水。路基排水系统与自然地表排水系统必须通畅连接;边沟必须设置到冲沟底部排水沟内,禁止边沟于桥头或冲沟坡顶截止;挖方段要保证截水沟、平台流水槽、边坡急流槽的设置数量、长度及与边沟的顺畅连接,保证顺利排水。

3.5 黄土路基边坡防护黄土边坡的防护与加固,应根据当地降雨量及边坡的具体情况,采取不同的措施。常用的防护加固措施有:边坡坡面拍实、坡面绿化、浆砌和干砌片石护坡、三合土护面、土钉墙等。

3.6 黄土陷穴的处理黄土经水的冲蚀与溶蚀,形成的暗沟、暗洞、暗穴等统称陷穴。黄土陷穴的处理宽度应考虑陷穴的发展,不能单从路基的应力范围着眼,对发展方向指向路基基底的陷穴应及早处理,对路堤或路壁边坡上侧30~50m,下侧10~20m以内的陷穴均需处理。处理方法应根据陷穴埋藏深度及大小确定,可采用开挖回填穷实及灌砂、灌浆等方法处理,处理宽度视公路等级而定。对流向陷穴的地面水,应采取拦截引排措施;对堑顶的裂缝和积水洼地,应填平夯实。

4总结

黄土地区的特殊路基设计,应针对黄土特有的结构、水理和力学特性和病害成因,总结以往该地区公路设计的成功经验,控制路基填料和施工方法,准确地计算高路堤工后下沉量;选择合适的排水方式,避免和减少水害,做到经济合理、安全有效。