截排水工程在路基工程中的应用

路基工程永远也绕不开水的问题,只要地表水和地下水能有效治理,则无论是低填浅挖、普通边坡,还是高边坡,抑或是滑坡,其工程治理规模将大幅下降,工程的长期稳定性也将大幅提高。因此,作为人类工程,应该顺应自然,应势利导的加强水的治理,切不可一味强求的进行工程支挡。正如大禹治水,重在引排,而非像鲧一样进行截堵。
一、低填浅挖路基,目前国内的主流设计是当下伏土体的CBR值和含水量不能满足规范要求,则依据交通荷载等采用换填0.8~1.2m的砂砾石、碎石等透水性材料进行处治。此类处治方案虽能有效的提高路基的稳定性,但对于长大的公路来说,换填规模是相当巨大的,造成工程造价快速攀升。尤其是由于环保等方面要求以来,砂砾石、碎石等粗颗粒材料是弥足珍贵的,甚至是不可求的情况,采用此种工艺无疑是相当的奢侈的。
图1 采用大规模砂砾石换填的低填浅挖或浅层软弱地基换填示意图
而如果能在路基边沟下部增设截水盲沟,有效截断了路基外侧的地下水对路基的渗流,就可取消换填砂砾石、碎石等粗颗粒材料而采用合格的普通填料对砂砾石进行替换,从而大幅度降低工程造价。
同样,在浅层软弱地基换填处治时,若能在路基边沟下部增设截水盲沟,有效截断了路基外侧的地下水对路基的渗流,也可大幅减小或取消换填砂砾石、碎石等粗颗粒材料而采用合格的普通填料对砂砾石进行替换,从而大幅降低工程造价。
图2 采用截水盲沟处治后的低填浅挖或浅层软弱地基优化换填示意图
该处治方案在多年前的某长220km的高速公路应用后,节省工程造价亿元,多年来高速公路使用正常,显示取得了良好的应用效果。在此基础上,并逐渐向其它公路进行推广,也取得了良好的应用效果。
二、对于富水边坡,若能及时有效的设置边坡渗沟或支撑渗沟,疏排坡体地下水和降低坡体的含水量,就可有效提高坡体的稳定性,且工程的耐久性效果更好。
如某公路边坡原地表为水田,坡体主要由可塑状粉质粘土构成,下伏粉砂质泥岩。原设计采用1:1坡率开挖后边坡坡面发生了大规模的溜滑,在距坡口线约11m的位置出现开裂。
工程处治时技术人员采用放缓边坡坡率至1:1.5,在坡口线处设置三排长15m的Φ108钢管桩(桩顶设置面板)进行处治。工程处治后,由于1:1.5的坡率不能满足可塑状粉质粘土的休止角,造成边坡持续发生滑塌,导致钢管桩外露。加之钢管桩注浆效果差和桩体的锚固力有限,最终造成微型桩发生变形和坡体变形持续增加。
图3 技术人员采用的工程地质断面图

其实,该坡体的病害是由于可塑状粉质粘土物理力学性质较差,造成坡体开挖后休止角过小而发生边坡病害。因此,工程处治时若能在坡面上按一定间距设置边坡渗沟疏排坡体地下水或降低坡体含水量,并利用边坡渗沟底部的圬工对滑坡进行破坏,就可有效对边坡病害进行处治。且该方案造价为原方案的0.6倍左右,工程的安全性和经济性均可有效得到保障。

图4 建议优化采用的工程地质断面图
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