弃方段路基处治的原则与方案探讨

最近有朋友多次咨询到既有弃方段在采用挖方路基时的相关问题,在此笔者以朋友曾经询问的两处、笔者咨询后成功处治典型案例,对挖方路基经过既有弃方段的处治方案进行探讨,希望对大家有帮助。
一、弃方段挖方路基处治主要原则
挖方路基经过既有弃方段时的处治方案确定,需要考虑以下几个主要方面的问题:
1、既有弃方的性质:要明确既有弃方是建筑弃渣、还是生活垃圾,抑或是性质较好的素土弃方还是碎石土弃方等。
在这些不同类似的弃方之中,除了生活垃圾需要挖除处理外,其余形式的弃方都可以作为不同等级的填料进行适当处治后利用,而不一定要挖除换填。
2、既有弃方的时间:弃置时间的长短对弃方的工程性质有重要影响。弃方的时间跨度较大,即使原来性质较差的土体也可能逐渐改善。
如软土弃方如果弃置时间长达数十年,甚至上百年,就可能在自重应力作用下出现不同程度的固结,其工程性质则大为改善。譬如北京的景山公园的煤山据说是北海公园挖出的泥土堆积而成的。时至今日已有几百年,其工程性质应该不是一般的松散的软土所能比拟的。
3、既有弃方下伏地层的性质:弃方下部若为性质较好的地层,则工程问题主要针对上部弃方,否则应考虑到下伏地层的性质而针对性的处治或进行必要的考虑,防止工程恶化下伏地层力学性质而引起不必要的额外隐患。
如弃方下伏软弱地层,一则要考虑路基通过时的软弱地基附加应力问题,防止路基在后期出现过量沉降;二则要考虑挖方时对下伏软弱地基的扰动,或进行上部弃方处治时对下伏软弱地基的扰动造成的强度下降幅度。
4、既有弃方下伏的地形地貌:弃方下伏若为较陡的斜坡段,则应核查弃方路基通过段挖方是否存在抗滑段破坏,防止挖方形成的临空面造成后部弃方出现变形,甚至是滑坡。
5、既有弃方段的土地使用范围:既有弃方往往性质相对较差,故有条件时多采用稳定坡率放坡进行处理。但有时由于受到多种因素的限制不能采用满足弃方休止角的缓坡率设置时,可能需采用较陡坡率进行开挖,这时就需针对性的设置满足现场要求的工程进行加固、防护。
6、既有弃方段的周边环境影响:弃方周边没有条件限制时,弃方处治的工程措施基本上可以不受约束的选用。但如果弃方周边存在民居、工厂、铁路等结构物时就需要考虑如挖方边坡的安全等级、弃方的强夯、冲击碾压震动等因素对路基通过弃方时的处治措施限制。
7、既有弃方段挖方边坡区排水条件:对于所有路基工程,排水工程的设置永远是第一要务。作为特殊路基的弃方段路基,由于土颗粒相对松散,水敏性较强,故更要做好截排水工程。
如可以采用挖边坡外的截水沟、路基段的排水盲沟、坡面上的骨架护坡排水、平台截水沟、路基边沟等针对性的排水工程。
二、案例
1、某弃方以松散建筑弃渣为主,厚约11.8~13.5m,其含石量约为22%,承载力约为100KPa,弃置时间约8个月。其下为厚约4m左右的软弱地基,承载力约为120KPa,原自然地形较为平缓。现路基以挖方形式通过,挖方边坡最大高度约5m。
1)路堑边坡:由于弃方以松散建筑弃渣为主,故结合既有弃渣坡面线采用1:1.5的坡率进行边坡开挖,并在采用捶面的基础上设置骨架护坡结合绿化防护(捶面的作用是防止松散体变形造成骨架破损)。
2、建筑弃渣是较好的路基填料,不宜采用全部挖除挖填。加之路基标高距下伏软弱地基约有7.5m的厚度,故采用翻挖2.0m弃渣后,采用影响深度为3.5m的冲击碾压补强工艺对弃渣进行补强。这样做的好处是有效处治了车辆荷载影响范围内下伏弃渣压实度,也避免了采用强夯等影响深度较大的工艺造成下伏软弱地基由于震动产生触变效应而导致强度衰减。
3、在路床部位设置级配良好的碎石进行找平后,铺设二层高强土工格栅进一步增强可能的不均匀沉降协调能力。
图1 处治工程地质断面图

该段路基经处治后监测一年多来稳定性良好,显示处治是安全、经济的。

2、某弃方以碎石含量约35%左右的碎石土弃渣为主,最大厚度约10.5m,弃置时间约12年。除路基部位下伏厚约3.0m左右的软弱地基而地形较为平缓外,其余地段下伏的地形坡度较陡的粉砂质泥岩。现路基以挖方形式通过,挖方边坡最大高度约6.5m,且路基外侧约18m的部位存在大量民居。其主要处治方案如下:
1)弃渣以工程性质较好的碎石土为主,且弃置时间较长,故可作为路基材料进行应用,而不宜挖除弃置或处治深度过大。
2)下伏软弱地基经过了上部弃渣经过12年“预压”,且路基开挖存在一定的卸荷作用,软弱地基的性质可有效满足公路路基的修建,故可不对下伏软弱地基进行额外的工程处治。
3)路基的开挖造成弃方下伏的地面几近揭穿,故弃方存在沿开挖临空面而发生病害的可能。但考虑到路基外侧18m外有大量民居分布,故不能采用设置稳定坡率进行放坡处治。
而支挡工程若设置挡墙,则考虑到边坡开挖后方能进行挡墙的施做,这易造成弃方变形而危及后部民居。由此,采用直径为2.0m、间距5.0m的旋挖桩进行预加固处治方案。这样做的好处是旋挖桩预加固后,桩前路基的开挖不会影响后部弃渣的稳定。其中抗滑桩锚固段设置以土岩界面和路基开挖影响深度为界,而不宜路基标高为界。
4)碎石土弃渣是较好的路基填料,故采用翻挖2.0m对基底采用液压机进行处治后,利用原碎石土填筑至路基标高,并铺设二层高强土工格栅进一步增强可能的不均匀沉降协调能力。
图2 处治工程地质断面图
总之,挖方路基经过弃方区的处治方案是多种多样,这需要依据具体的工程地质条件进行针对性的确定,切不可对弃方全部进行挖除或处治。
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