路基論文水文地質(zhì)病害工程治理方案

　　滲降水井施工和投入使用后，路基論文由于滲降水過程中會隨水流帶出部分細微土粒，再加上降水后土體的含水量降低，上部土體內(nèi)靜水壓力逐漸消失，會使上部濕軟土體逐漸產(chǎn)生壓密固結(jié)效應(yīng)，可能會引起滲降水周圍的路基和分隔帶發(fā)生沉降，施工期間和施工結(jié)束后必須隨時進行觀測，如沉降較大，應(yīng)及時進行養(yǎng)護管理，以防影響交通安全。

　　《路基工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于1983年，由中國鐵道工程建設(shè)協(xié)會;中鐵二局集團有限公司;西南交通大學主辦。是國內(nèi)唯一的以研究路基工程為主要對象的專業(yè)學術(shù)期刊，在專業(yè)學術(shù)領(lǐng)域有著諸多的建樹。內(nèi)容覆蓋鐵路、公路、水利、水電、礦山、港口、機場等眾多行業(yè)，聘請了全國鐵路、公路等行業(yè)的著名專家、學者、管理干部擔任編委，眾多企業(yè)和機構(gòu)參與協(xié)辦。

　　分析了某公路路基病害形成的原因，針對該段路基水文地質(zhì)條件，提出采用井點滲透降水的方案，清除路基水文地質(zhì)病害，并對其施工工藝及技術(shù)要求進行了闡述，總結(jié)了相應(yīng)的質(zhì)量保證和預(yù)防措施，從而提高公路路基的整體穩(wěn)定性。

　　關(guān)鍵詞:

　　高速公路，路基，滲降水，水文地質(zhì)，滲水井

　　1工程概況及現(xiàn)狀

　　某高速K1003+560處位于半溝隧道與松卜嶺隧道之間，設(shè)計為分離式路基，單幅路基寬度12.25m，分離式路基中央分隔帶寬度27.05m。該段原屬滑坡路段，2014年初右幅路基K1003+532～K1003+590段的行車道與硬路肩出現(xiàn)縱向環(huán)狀裂縫，路基局部向右側(cè)發(fā)生了輕微位移和沉降。目前，經(jīng)過注漿處治后，路基處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，但在先后施工過程中，仍發(fā)現(xiàn)右幅路基與分離式路基中央分隔帶內(nèi)下伏地基內(nèi)存在范圍較大的地下水，致使路基地基土濕軟嚴重，對路基和右側(cè)路堤邊坡穩(wěn)定性影響嚴重，為排除地下水工程隱患，高速公路管理部門擬在本路段布設(shè)滲降水井，用以疏干路基范圍內(nèi)地下水，改善地基濕軟條件，從而提高路基穩(wěn)定性。

　　2滲降水施工設(shè)計目的與總體思路

　　2.1滲降水設(shè)計目的通過路基范圍滲降水井施工，能夠使路基范圍內(nèi)的地下水在最有利的區(qū)域內(nèi)通過布設(shè)的多個滲降水井通道，使影響路基穩(wěn)定的下伏的淺部地下水全部滲入地下較深部的透水性巖層中，并能夠快速流出該地下水系統(tǒng)，促使地基內(nèi)的原滑體、滑動帶等飽和濕軟土體逐漸硬化固結(jié)，并不再長期浸水，從而防止和控制右幅路基與路堤邊坡側(cè)向變形及沉降，提高本段路基整體穩(wěn)定性。

　　2.2滲降水設(shè)計總體思路由于本段線路在分離式路基中央分隔帶及右幅路基范圍內(nèi)均存在淺層地下水，因此徹底疏干大范圍地基濕軟土內(nèi)的地下水分是施工設(shè)計的最佳目的。但是，由于右幅路基超、行車道及硬路肩并不允許和適合滲降水施工，僅有分離式路基中央分隔帶具有永久滲降水施工的場地條件，因此，本次施工選擇將滲水井布設(shè)于分離式路基中央分隔帶內(nèi)，其目的一是保持滲水井長久存在，并有效發(fā)揮滲降水功能;二是疏干路基中央分隔帶范圍內(nèi)存在的淺部地下水;三是有效降低左側(cè)路基內(nèi)存在的淺層地下水;四是徹底切斷地下水向右幅路基范圍的淺部地基內(nèi)徑流排泄�；�于本段路基內(nèi)地下含水層、隔水層和地下深部的透水層產(chǎn)出狀態(tài)均為中緩傾斜狀，因此滲水井的布設(shè)排列、深度均結(jié)合產(chǎn)出狀態(tài)總體上按兩排滲水井以近似“梅花形”布局，并依據(jù)水文地質(zhì)資料與水文計算確定其深度和間距，做到滲水井疏密得當，深淺適宜，能效優(yōu)良，經(jīng)濟可靠。滲水井布置如圖1所示。

　　3工程水文地質(zhì)條件

　　3.1地層與巖性1)第四系松散堆積物。第四系松散堆積物分布于右幅路基和中央分隔帶地表上部，分別由人工回填土(Qfal4)和第四系上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土(Qdl+pl3)組成，分布厚度及狀態(tài)在路基范圍內(nèi)變化較大，其中人工回填土(Qfal4)在中央分隔帶范圍的厚度為4m～7m，在右幅路基范圍的厚度約7m～13m。巖土組成為粉質(zhì)粘土和碎塊石，由二者分層碾壓或混合碾壓組成，以粘性土為主，均一性較差，孔隙較大，下部土層因含水濕軟嚴重，呈飽和軟流塑狀態(tài);第四系上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土(Qdl+pl3)下伏于人工回填土(Qfal4)之下，厚度變化總體不大，中央分隔帶范圍的厚度約1m～3m，右幅路基范圍的厚度約3m，為下伏基巖表層殘留的第四系前期堆積物。巖性為粉質(zhì)粘土，局部含不均勻碎塊石薄層(底礫層)，總體呈中密狀態(tài)，但因含水濕軟嚴重亦呈軟流塑狀態(tài)，造成路基失穩(wěn)變形和滑移最不利巖土層(水文地質(zhì)見下述)。2)石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)。本套巖層為煤系地層，巖性為強～中風化泥頁巖夾砂巖、灰?guī)r等，根據(jù)前期勘察鉆探資料，自分隔帶左側(cè)起至右幅路基邊緣，石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)埋深為6m～14.0m，其中分隔帶范圍內(nèi)基巖埋深為6m～11.1m，由上而下分為7個巖性段，如表1所示(以分隔帶右側(cè)緣計)。

　　3.2水文地質(zhì)根據(jù)施工期的部分勘探資料和前期注漿施工掌握的水文情況，右幅路基與分隔帶內(nèi)均存在地下水，現(xiàn)分述如下:地下水類型及含水層:右幅路基與分隔帶地基地下水類型為第四系松散堆積物孔隙水，含水層巖性為人工回填(Qfal4)的粉質(zhì)粘土、碎塊石、自然狀態(tài)堆積的上更新統(tǒng)(Qdl+pl3)粉質(zhì)粘土及碎塊石，含水層厚度平均約為5.0m。地下水水位:分隔帶范圍地下水靜止水位埋深均約3.5m(豐水期)，右幅路基范圍地下水靜止水位埋深均約4.5m(路基與分隔帶高差約0.8m)。地下水隔水層:隔水層為石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)強～中風化泥頁巖。地下水補給、徑流與排泄:路基與隔離帶范圍地下水補給源自本范圍大氣降水和左幅路基左側(cè)邊坡在雨季集中排泄的地表水入滲形成的地下水側(cè)向補給，徑流方向為由左向右，地下水在右側(cè)路基回填土孔隙內(nèi)蓄積;在一定層位孔隙或裂隙內(nèi)溢流滲出及土體內(nèi)自然蒸發(fā)為主要的排泄方式。因此，本滲水井工程的目的即就是改善本段路基內(nèi)地下水的排泄方式，由自然蒸發(fā)、被動溢流排泄改為人工滲降水井主動排泄。

　　3.3地質(zhì)構(gòu)造右幅路基及分隔帶范圍地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)較為簡單，人工路基回填土與第四系上更新統(tǒng)地層與下伏地層之間的構(gòu)造關(guān)系整體上屬于披蓋接觸關(guān)系，下伏石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)砂泥巖地層在區(qū)域范圍內(nèi)為單斜構(gòu)造，北西320°方向傾斜，傾角約27°;其中人工路基回填土一般屬于分層水平回填碾壓，與下伏的第四系上更新統(tǒng)地層間也為臺階接觸的披蓋接觸。地基深部巖性層間分布與變化受地質(zhì)構(gòu)造總體上控制。

　　4滲降水井設(shè)計與計算

　　4.1降水方法選擇與比較根據(jù)本段路基工程的水文地質(zhì)條件，目前引起路基變形和失穩(wěn)的主要因素為路基和地基范圍內(nèi)存在地下水，且不能自然而且安全地向路基外排泄，造成地下水在路基回填土內(nèi)孔隙中大量蓄積，從而引起路基填土反復濕軟，在某些蒸發(fā)不大的季節(jié)，最終引起路基變形和失穩(wěn);因此降低地下水水位，改善排泄方式是本段路基工程必須而且更緊迫的選擇。由于路基范圍地下水主要存在于回填土和下伏的第四系粉質(zhì)粘土、碎塊石土中，水平方向因路基右側(cè)填土多為粉質(zhì)粘土而排泄受阻，垂向下滲排泄受下伏的泥頁巖隔水邊界受阻。針對路基范圍的地下水存在形式，可供選擇的降水方式主要有:1)輕型淺井抽排降水;2)重型深井滲排降水;3)路基邊坡橫向近水平斜孔降水。各方案比較如下:1)輕型淺井抽排降水:主要依靠水泵抽排，該方法優(yōu)點為:降水井較淺，隨積隨抽隨排;缺點為抽排水持續(xù)不斷，時間不固定，后期管理維護費用較大。2)重型深井滲排降水:主要依靠自然入滲至地下深部透水性較好的巖層，該方法優(yōu)點為:降水井較深，隨積隨滲隨排，疏干排水效果好，后期無額外費用;缺點為井深需要根據(jù)地下深部的透水性巖層進行選擇，一般滲井較深，前期投入費用相對較大。3)路基邊坡橫向近水平斜孔降水:主要依靠橫向近水平斜孔將回填土內(nèi)飽和地下水引出。該方法優(yōu)點為:斜孔深度一般較淺，初期費用相對。缺點為只有當路基右側(cè)可排泄位置處富含飽和地下水時才可有效排泄，被動性太強，往往當該排泄孔內(nèi)有水排泄時，說明路基穩(wěn)定性已存在較大的隱患，而且水平斜孔易于淤塞，降水效果總體最差。通過以上比較，本工程采用深井滲排降水，即滲降水井進行降水。

　　4.2滲降水井的滲水目的巖層與滲井深的選擇根據(jù)前述水文地質(zhì)條件，隔離帶地基范圍內(nèi)有較好入滲條件(裂隙發(fā)育，厚度較大)的巖層僅可能為地基內(nèi)的中風化砂巖，頂板平均埋深27.5m，即隔離帶右側(cè)邊緣30m，左側(cè)邊緣25m，要求滲水井底端入巖5m以上，即要求分隔帶左側(cè)滲水井深必須超過30m，右側(cè)滲水井深超過35m。

　　4.3井徑與井管根據(jù)工程范圍地質(zhì)和水文條件及施工經(jīng)驗，為擴大滲降水井含水層的滲水部位有效面積，本次滲降水井井徑按500mm成孔，滲降水井管徑為273mm(內(nèi)徑)鋼質(zhì)濾水管(也可選擇無砂混凝土管，由業(yè)主最終確定)。

　　4.4降水井設(shè)計計算擬設(shè)降水范圍橫向?qū)挾葹?7.5m(隔離帶27.5m，各向兩側(cè)路基范圍擴大5m)，路線走向長度為70m(各向兩端路基邊界擴大5m)，降水范圍按矩形進行計算，面積為70×37.5=2625m2。若折合為降水基坑。

　　5施工工藝流程及技術(shù)要求

　　1)施工前期技術(shù)準備。在設(shè)計的滲降水范圍應(yīng)安排取芯孔1個(必要時選2個)，觀測和確定孔內(nèi)含水層特征、透水層埋深、透水性大小及確定或調(diào)整滲水井的深度(由于本范圍缺少近期水文鉆孔的具體資料，需現(xiàn)場掌握并動態(tài)調(diào)整)。2)設(shè)備材料進場→施工前準備及試驗→微調(diào)并確定方案→放點定位→滲水井鉆探成孔(驗收)→井點管安裝(驗收)→外管壁填充→洗井→水文觀測→內(nèi)管填充→總驗收。3)松散層采用無芯鉆進，基巖層采用稀泥漿鉆進，鉆進結(jié)束后采用清水充分洗孔，特別針對透水層，保證裂隙的通透性，必要時對透水層進行炮震，擴大巖體裂隙，提高滲透性。4)防止孔斜，及時糾偏并保證井管投放順暢。5)鉆進過程中應(yīng)及時觀測巖性變化、泥漿漏失變化。6)井管結(jié)構(gòu)。井管自上而下采用鋼質(zhì)管，其中濾水管采用橋式濾水管，地表0m～2.0m間為非花管，2.0m～10.5m安裝橋式濾水管，10.5m～35m為鋼質(zhì)花管�；ü芩闹馨纯讖�15mm“米字形”相間布設(shè)，間距為10cm�；ü芗皹蚴綖V水管外壁用80目尼龍紗網(wǎng)包裹2層。7)井管連接與投放。井管采用焊接方式進行連接，井管投放要自然順暢，嚴禁壓入。井管上端口高出地面0.3m。8)孔壁及孔內(nèi)充填。下管完成后，井管外壁與井壁間采用3mm～10mm砂礫填充，觀測滲水情況，滲降水效果正常后，向管內(nèi)投入5mm～13mm砂礫填充，如未達到滲水效果或效果較差，應(yīng)查找原因，必要時進行前一工序的返工;如滲水效果觀測正常，即可對井口段0m～1m范圍采用粘性土搗實封閉，經(jīng)驗收后進行下一滲水井點施工。

　　6工程質(zhì)量保證措施

　　1)組建強有力的施工團隊，選用精良設(shè)備投入施工。開工前施工技術(shù)人員應(yīng)充分領(lǐng)會施工意圖，編制方案，工程參建人員對工程總體施工質(zhì)量、技術(shù)要求均要做到心中有數(shù)，深刻領(lǐng)會。2)充分運用理論與實踐相結(jié)合的方針，精心組織，精心施工，精心管理。3)嚴格遵循施工組織設(shè)計及相關(guān)規(guī)范、規(guī)定進行施工。4)具體保證項目。a.鉆孔孔徑保證符合要求。b.井管加工保證:特別是花管小孔間距、孔徑保證及管壁外包裹符合設(shè)計要求。c.井管投放保證:特別強調(diào)井管投放順暢、管壁與井壁間隙保證。d.應(yīng)對滲水井逐一巡視檢查滲降水情況，進行水位觀測和數(shù)據(jù)記錄。井點降水出水應(yīng)先大后小，先混后清，若發(fā)現(xiàn)異常情況核查原因。5)井壁及管內(nèi)回填必須以充分觀測為前提，如未達到滲降水目的，應(yīng)停止回填，查清原因，進行補救，保證滲降水目的落實到位。

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