富水区高填坡体方案优化

合理有效的截排水工程是填方边坡长治久安的基本保证。
填方区的截排水工程既包括地表水的截、引、排,又包括地下水的截、疏、排。尤其是在斜坡区进行填筑后,必然会改变自然坡体的地表水和地下水排泄系统,造成地表排水路径的不畅或地下水位的上升,一旦工程截排水措施设置欠佳,将可能造成填方的失稳。
某公路服务区场采用大填方形成,填方区位于陡缓交界的自然斜坡,斜坡体主要由表层厚约2.0m的富水粉质粘土和下伏的强~中风化砂质构成,其中强风化层厚约5~7m。由于后部山体汇水面积较大,造成自然斜坡地下水位在雨季期间距地面约1.0m,且在坡脚低凹部位以泉水的形成渗流。
由于服务区场坪建设面积要求和坡脚外侧用地红线限制,故技术人员拟在清除地表富水粉质粘土后,采用1:2的坡率分两级填筑场坪,且为有效提高场坪填方体的整体稳定性,特将一级平台加宽至30m。并在场坪内侧靠山侧和边坡一级平台设置截排水沟,在填方体坡脚原泉水部门出露部位设置排水盲沟引排地下水进行处治。

图1 原设计拟采用填方工程地质断面图

从地质资料分析,原方案填方工程存在如下缺点:
1、由于地表粉质粘土富水,故为确保填方安全对其进行清除并设置台阶状开挖是合理的。但却没有对造成坡体富水的原因进一步探究,虽然在坡脚原泉水出露的低凹部位设置了排水盲沟,在场坪内侧靠山侧设置了地表截水沟,但由于没有有效截断区内陆下下水的供给路径,造成填方的截排水工程存在较大安全隐患。
2、为有效提高场坪填方体的整体稳定性,设置宽大平台的反压体是合理的。但宽大平台的设置没有兼顾高填方边坡的局部稳定性,将可能造成上部一级填方沿较陡的自然坡而从一级平台部位剪出,也就是说,该填方体的局部稳定性存在较大的安全隐患。
基于此,依据坡体的地形地貌、水文地质、建设边界线和用地红线进行方案优化。即
1、治坡先治水。在服务区场内侧靠山侧设置截水沟有效截排山后地表汇水的基础上,在边沟下部设置深度3.0m的截水盲沟,从而结合原坡脚低凹部位设置的排水盲沟,有效将地下水位降低至填方区的影响范围外。
2、在服务区场坪边界不变的情况下,将上部一级边坡的坡率放缓至1:3.5,并将一级平台宽度减小至20m,从而通过有效加大填方厚度而防止出现坡体半坡剪出的可能,即有效确保高填方边坡的局部稳定性能满足填方场地的安全要求。
3、在用地红线不变的情况的情况下,将下部二级边坡的坡率放缓至1:3.5,从而有效加大下部填方体规模,提高高填方边坡的整体稳定性,并可减小下部支挡工程的规模。故此,在坡脚设置8m高的衡重式挡墙,与下部二级边坡一起有效确保了高填边坡的整体稳定性。
图2 优化后的填方工程地质断面图
后记:1、治坡先治水。填方工程应首先查明地表水和地下水的来源,通过有效截排工程措施,使之成为“无源之水”,从而达到填方体的“长治久安”。
2、高填方边坡作为高边坡的一种形式,也应贯彻“固脚强腰,确保整体与局部稳定”的处治原则。即高填边坡的设计与处治应作为一个完整的体系。只有确保这个完整体系的整体稳定和构成这个体系的各子系统稳定,才能确保高填方边坡的安全。
3、填方边坡的坡率应根据地质条件和工程需要灵活设置,不应教条的照搬规范中所建议的标准坡率。活学活用,方为岩土工程问题的解决之道。
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