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    探究山区高速公路弃土场设计原则与思路

    资料分类:土木工程设计资料 - 土木工程毕业论文范文参考资料 | 发布形式:资料共享 | 更新时间:2017-09-18 显示全部楼层

      摘 要:弃土场作为高速公路的附属工程,在设计和施工中往往得不到足够重视,存在产生次生灾害的风险,给自 然环境及人民群众的生产生活等带来破坏,因此亟需加强对弃土场的设计与施工。结合重庆奉溪高速公路的弃土场 设计,对弃土场场址选择、支挡措施、排水措施及绿化措施等设计要素进行探讨,供山区高速公路弃土场设计参 考。
      关键词:奉溪高速公路;弃土场;设计

      山区高速公路隧道和路基深挖方比例大,弃土 石方量多,且沿线山高坡陡,弃土场不是位于水量 较大的冲沟中,就是位于斜坡体上,存在产生次生 灾害的风险。同时,弃土场是公路建设的附属工 程,设计单位往往对其重视程度不够,选址及结构 设计简单,施工单位为方便施工、减小运距,存在 随意弃渣的现象。因此,加强弃土场的设计与施 工,对避免产生次生灾害有重要意义。本文结合重 庆奉节—巫溪高速公路(简称奉溪高速公路)的弃土 场设计,对弃土场的场址选择、支挡措施、排水措 施及绿化措施等设计要素进行探讨,供类似高速公 路的弃土场设计参考。
      1工程概况
      重庆奉溪高速公路,起于奉节东互通立交,止 于巫溪县城墨斗城,通过预留的巫溪立交匝道接省 道 102。奉溪高速公路路线全长 46.366 km,其中 桥隧比例达 75%,总弃方 780 万 m3,共设置 26 个 弃土场。
      2   弃土场设计原则
      弃土场主要设计原则如下: 第一,安全。弃土场设计最主要的目的就是解
      决现在部分弃土场施工完毕后存在的全部或部分滑 塌,保证弃土场下游的建筑物或人民生命财产的安 全。在以往的弃土场设计中,设计单位往往不够重 视,致使弃土场施工完毕后,在雨季地表水的冲刷 和地下水的侵蚀作用下,弃土场存在产生滑坡及泥 石流等问题,不得不采取变更设计,花费较大投资 采取如抗滑桩、抗滑挡墙等加固处治措施,经过处 治后,弃土场的稳定性才得到保障。但综合比较弃 土前的细化设计与弃土后的加固处治,可明显看 出,在弃土前就进行细化设计会节省工程量及费 用,且对社会造成的影响小。因此,弃土场设计的 首要任务就是保证弃土场的安全,不产生次生灾 害,避免人民群众生命财产遭受损失。
      第二,环保。GB 50433—2008《开发建设项目 水土保持技术规范》中必须严格执行的强制性条文
      收稿日期:2010- 05- 25
      作者简介:许有飞(1976-),男,重庆市人,硕士,工程师.
      第 3.1.1 条专门对弃土作了如下规定:“开挖、排 弃、堆垫的场地必须采取拦挡、护坡、截排水以及 其他整治措施;弃土应综合利用,不能利用的应集 中堆放在专门的存放地,并按“先拦后弃”的原则 采取拦挡措施,不得在江河、湖泊、建成水库及河 道管理范围内布设弃土(石、渣)场;弃土场施工迹 地应及时进行土地整治,采取水土保持措施,恢复 其利用功能。”因此,弃土场设计应考虑在弃土完 毕后的坡面绿化及水保措施。
      第三,减少弃土运距,便利施工。弃土场的位 置及容量最终都将由施工单位来检验,施工单位从 自身利益出发会尽量减小弃渣的运距,随挖随弃, 以便能节省运输费用,因此弃土场的位置及容量设 计时一定要考虑施工单位可接受的运距。同时,地 方政府对弃土场地块的利用规划可能会随着时间的 推移而发生变更,这也会影响到设计弃土场的可实 施性。因此,设计单位在选择弃土场时应充分吸纳 施工单位及地方政府的意见,避免施工时弃土场位 置及容量发生变更。
      3   弃土场设计方法
      3.1   弃土场场址选择
      根据各合同段控制性工程如隧道、不能跨越运 输的大桥等的布置、施工方式及弃渣的分布,尽量 将弃渣运距控制在经济运距内。弃土场场地的选择 还应考虑以下因素:1) 地质稳定,且堆渣后不产 生次生灾害;2) 尽量选择在各主要弃渣点附近, 运距控制在经济运距内,并在弃渣点及桥隧的下
      节省工程量。除此之外,还应充分考虑施工便道的 便利性、地方政府的意见及环境水保要求。
      对于奉溪高速公路,由于大部分弃渣来源于隧 道洞渣,且桥隧相连比例较高,故弃土场主要选择 在隧道进出口的冲沟内。图 1 为典型弃土场场址设 计。
      3.2支挡措施选择
      按照公路路基规范要求的 1.25 安全系数,对 各个弃土场进行稳定计算分析,并根据计算结果对 各个渣场进行加固处治。奉溪高速公路大部分弃土 场基础覆盖层厚度约 0.6~2.3 m,在清除覆盖层后 再弃石渣,弃渣体的整体稳定性系数达到 1.6~2.3, 满足规范要求,故仅需对弃土场进行局部加固防 护。考虑到弃土场为线外工程,施工建设条件差, 且随着主线工程的大面积开工,其实施时间也极为 紧迫,因此设计原则上尽量考虑采用施工简单、施 工周期短、工程造价较低的工程处治措施,如挡 墙。支挡结构一般设置于弃土场的下游,也可根据 纵断面分级设置,平面布置上宜根据冲沟两侧地形 按弧形布置。材料选择则宜因地制宜,灵活应用地 方建材。根据 GB 50433—2008 规范要求,设计的 挡渣墙须对抗滑、抗倾覆及地基承载力采用下列公 式进行稳定性分析,其安全系数应分别达到 1.3、 1.5、1.2。
      1) 抗滑稳定安全系数。 抗滑稳定安全系数 Ks 采用下式计算:
      Ks=(W+Py)μ /px≥1.3
        3) 应避免布置于斜坡体上,尽量少占或不占 用耕地,选择在水量较小或无水的荒沟或滩地上; 4) 选择在肚大口小的有利地形位置弃渣,充分利 用原有地形的支挡能力,尽量不设或少设拦渣墙,
      式中,Ks 为抗滑稳定安全系数;W 为挡渣墙自重,
      按单位长度计算,kN/m;Py、Px 为作用于挡渣墙 上的库伦主动土压力 P 在 y 方向和 x 方向的分力, 按单位长度计算,kN/m;μ 为挡渣墙墙底与地基
    土木工程毕业论文-探究山区高速公路弃土场设计原则与思路(1)
    图 1  典型弃土场选址设计
      间的摩擦系数。
      2) 抗倾覆稳定安全系数 Kt。 抗倾覆稳定安全系数 Kt 采用下式计算: Kt= W?a+Py?b    ≥1.5 。
      Px?H
      3
      式中,Kt 为抗倾覆稳定安全系数;a 为挡渣墙重力 作用点距墙底外侧点的水平距离,m;b 为作用于 挡渣墙上的库伦主动土压力 P 在 y 方向的分力作 用点距离墙底外侧点的水平距离,m;H 为挡渣墙 的高度,m。
      3) 地基承载力。
      作用于挡渣墙的基底应力在 e≤ B 时采用下式
      6
      计算:
      δmax, min= W+Py (1± 6e )≤[δ] 。
      式中,B 为挡渣墙基础宽度;e 为挡墙作用力距墙 底外侧点的水平距离,m。
      挡墙的典型布置如图 2 所示。
      3.3防排水措施选择
      由于水是影响弃土场稳定的一个重要因素,因 此,各弃土场除进行防护加固外,还需进行防排水 设计(图 3)。为此,设计除在弃土场周围设置截水 沟、排水沟,底部设置盲沟进行内外排水外,还应 考虑将弃土场坡顶面用沟底清方粘土封闭,由此做 到弃土场的上封下排立体排水。
      排水设计工程中布置的截(排)水沟,主要用于 拦截流向弃渣场地的地面径流,保护弃渣场不受水 流冲刷,并将水流引向保护区以外的天然河道或沟 渠。排水工程的尺寸设计应根据集水面积、径流系 数及降雨强度等通过计算确定,坡面洪水计算可采
      BB用《公路排水设计手册》中的径流量公式,排水沟排
      单位:cm
    土木工程毕业论文-探究山区高速公路弃土场设计原则与思路(2)
    图 2  拦渣墙设计
    土木工程毕业论文-探究山区高速公路弃土场设计原则与思路(3)
    图 3  典型排水设计示意
      2010 年第 5 期许有飞,等:山区高速公路弃土场设计原则与思路探讨23
      水量则可按明渠均匀流公式计算。对于本项目,参 照水土保持的相关规范及四川省暴雨洪水计算手 册,设计洪水标准取 20 年一遇 30 min 的最大暴雨
      强度,校核洪水标准则可按 30 年一遇 30 min 的最 大暴雨强度计算。
      截排水沟砌筑材料可采用 M7.5 浆砌片石,沟 断面为矩形,沟身尺寸通过水文计算得到。
      3.4   环境保护措施
      本项目设计弃土方案时,充分考虑了节约用地 原则,弃土场原则上不占良田、池塘等农用设施, 选择设置在不宜耕作的冲沟中。施工单位施工时尽 量避免对周围环境的破坏,以保护生态环境。弃土 场施工前应清除表土临时堆放,待弃土场形成后, 回填至顶面恢复植被或植树造林,并增进弃土场的 稳定性。弃土场成型后,弃土场的坡面、平台及顶 面等位置,采用草、灌、乔等搭配布置绿化,以尽 快恢复生态环境。弃土场绿化设计见图 4。
    土木工程毕业论文-探究山区高速公路弃土场设计原则与思路(4)
    (a) 绿化平面示意
    土木工程毕业论文-探究山区高速公路弃土场设计原则与思路(5)
    (b) 绿化断面示意
    图 4  弃土场绿化设计
      绿化防护以喷播植草为主,间植乔木和灌木为 辅,其中乔木主要栽植在弃土场填方平台和坡顶等 平面上,灌木则栽种在弃土场填方边坡上,其种植 间距横竖均为 5 m。
      4施工注意事项
      弃土场施工应严格按照排水沟→清底布设盲 沟→挡墙→弃土→表层绿化及周边截水沟的施工顺 序进行。但在实际施工过程中,施工单位为了方便 起见,多是先弃渣,待弃渣完毕再来修筑支挡及排 水措施,这已经致使相当多的渣场失稳,最后不得 不采用抗滑挡墙或桩板墙等措施加固。因此,为了 达到用最小的投资使弃土场稳定的目的,应严格按 照科学合理的施工顺序施工。
      5结语
      弃土场是山区高速公路建设中经常出现的具有 破坏性的线外附属工程。在多年的高速公路建设 中,因弃土场破坏而致使主体工程停工和增加投资 的案例已较多。本文结合最新的公路设计理念,详 细介绍了奉溪高速公路的弃土场设计,对大型弃土 场设计中的场址选择、挡墙布置等作了详细的阐 述,可作为其它高速公路弃土场设计的参考资料。

      参 考 文 献
      [1]韩  信,张敏静.  弃土场位置选择和设计原则方法探讨[J].  公路,2008(9):282- 285.
      [2]陈中月,王志峰,李  勇.  高速公路弃土场综合设计内容 与方法[J].  工程与建设,2006(5):450- 452.
      [3]孟云伟,杨  伟,雍黎明.  谈公路弃土场的综合设计[J]. 交通标准化,2009(7):175- 177.
      [4]交通部公路司,中国工程建设标准化协会公路工程委员 会.  JTG  B01—2003    公路工程技术标准[S].  北京:人民 交通出版社,2003.
      [5]交通部第二公路勘察设计院. JTG D30—2004 公路路 基设计规范[S].  北京:人民交通出版社,2004.
      [6]中交第一公路工程局有限公司. JTG F10—2006 公路 路基施工技术规范[S].  北京:人民交通出版社,2006.
      [7]中华人民共和国水利部. GB 50433—2008 开发建设项 目水土保持技术规范[S].  北京:中国计划出版社,2008.
      [8]中华人民共和国水利部. GB 50434—2008 开发建设项 目水土流失防治标准[S].  北京:中国计划出版社,2008.
      [9]中华人民共和国建设部. GB 50330—2002 建筑边坡 工程技术规范[S].  北京:中国建筑工业出版社,2002.
      [10]中交第二公路勘察设计研究院有限公司. 公路挡土墙设 计及施工技术细则[Z].  北京:人民交通出版社,2008.

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