粘土心墻在飽和高填方路基中的應用

吳振 張春麗

摘 要：設計飽和高填方路基時，應充分考慮滲透、水位升降、波浪浸襲、水流沖刷和地下水雍升引起的濕陷影響。本文通過工程實例，分析飽和路基病害的原因，探討了飽和新建路基的形式和構(gòu)造，詳細闡述了飽和路基防滲和不均勻沉降的控制方法。

關(guān)鍵詞：粘土心墻;飽和路基;高填方路基

中圖分類號：U416.1? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）07-0110-02

粘土心墻是以粘性土料做成的土石壩中央防滲體。常用粘土、壤土等材料筑成，要求其滲透系數(shù)只相當于壩殼材料滲透系數(shù)的1/1000以下，且不大于10-5cm/s，其厚度取決于士壤的允許滲透坡降，約為作用水頭的1/8～1/4，且不小于3m，過厚對穩(wěn)定與施工不利，過薄不利于防裂與抗震。

1 工程概況

畢節(jié)市雙山新區(qū)內(nèi)某道路延伸段K0+440m～K0+800m段，左側(cè)為松林河，右側(cè)為火燒寨。該路段中部地勢較底，地面高程在1355m～1364m，兩端地勢較高，地面高程在1390m～1410m，為松林河右岸較大的沖溝，布置需橫跨此沖溝，路基采用高填方方案。由于松林河下游擬建一個中型水庫，水庫回水位在該段為1379.5m左右，道路右側(cè)火燒寨存在大量的村莊和農(nóng)田，地面高程在1368m～1380m。因此該段路基高填方須結(jié)合擬建水庫綜合考慮，路基高填方須具有擋水功能，對火燒寨村鎮(zhèn)及農(nóng)田進行防護。該段高填方路堤內(nèi)設粘土心墻，最大填高34.11m，段落長360m。

2 工程方案探討

針對于水庫地段路基防滲目前存在幾種治理方式;①防滲膜處理;②鋼筋混凝土面板表面處理;③帷幕灌漿;④粘土心墻填筑。 ①和②處理方式適用于表層防滲，易于破壞，防滲膜使用年限較低;③處理方式適用于挖方路基防滲;針對于高填方路基建議采用方案④，防滲體位于路堤鄰水側(cè)內(nèi)，既不容易破壞，又能滿足路堤填筑施工方便。針對地基防滲建議采用帷幕灌漿處理，粘土心墻放置于強風化基巖上，采用固結(jié)灌漿加固。為減少路基不均勻沉降，采用土工格柵方式進行加強設計。

3 粘土心墻方案設計

3.1 地質(zhì)條件

場地內(nèi)揭示的覆蓋層地層由新到老有殘坡積層（Qel+dl）粉質(zhì)粘土、粘土，下伏基巖三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組（T2g2），薄至中厚層泥質(zhì)石灰?guī)r。

3.2 路基整體布置

（1）庫水位。根據(jù)收集到的資料，擬建的該段特殊路基的回水最高水位為1379.54m。

（2）路面高程?？紤]各工況下波浪爬高、安全超高以及地震工況下的庫水涌浪和地震沉陷要求，路面高程計算值為1389.603m～1394.334m。粘土心墻頂高程取1382.00m，高出庫區(qū)在該段處的最高回水水位2.5m。

（3）路面寬度。路面總寬度為40m～46m。粘土心墻頂部寬度考慮機械化施工要求，取3m寬。

（4）路基邊坡坡率。本段路基最大填高34.11m，結(jié)合本段路基填料，左右兩側(cè)坡率進行設計。左側(cè)1386.00m高程設寬2m的平臺，平臺高程以坡率為1：1.5，以下坡率為1：1.5～1：1.75。右側(cè)游1386.00m高程和1374.00m高程均設寬2m的平臺，1386.00m高程以坡率為1：1.5，1386.00m以下坡率為1：1.75。

3.3 路基斷面分區(qū)設計

根據(jù)填料巖性特點和工程經(jīng)驗，填方路堤主要填筑分區(qū)為粘土心墻防滲區(qū)、反濾土工布、砂礫保護層、堆石區(qū)、土石混填區(qū)及土工格柵。

3.3.1粘土心墻防滲區(qū)

由于庫水位較低，路線左側(cè)側(cè)兩岸地形較壩軸線位置略緩，地面線略高，便于布置兩岸心墻底部的混凝土基座，開挖量和心墻填筑量相對較少，所以粘土心墻防滲區(qū)布置于路基中心線左側(cè)。沼澤土、膨潤土、散性粘土和地表土不能用作心墻料。防滲土料水溶鹽含量不大于3%，有機質(zhì)含量不大于2%，具有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性，碾壓后應滿足滲透系數(shù)不大于10～5cm/s。粘土心墻的壓實度應不小于96%，最大干密度和最優(yōu)含水率根據(jù)現(xiàn)場碾壓試驗確定。

3.3.2反濾土工布

用做反濾土工布的無紡土工織物單位面積質(zhì)量為500g/m2，拉伸強度應能承受施工應力。

3.3.3砂礫保護層

砂礫保護層位于粘土心墻兩側(cè)及頂部，主要對粘土心墻料起反濾保護左右。砂礫保護層厚度1m。

3.3.4堆石區(qū)

主堆石區(qū)布置于砂礫保護層外側(cè)，料源為附近灰?guī)r料場爆破開采的連續(xù)級配石料，粒徑小于0.075mm的含量P0.075≤5%，最大粒徑Dmax≤400mm。壓實后的干密度2.09t/m3，孔隙率n≤23%。每鋪層厚度不超過0.5m，壓實后滲透系數(shù)1～10-2cm/s。

3.3.5土石混填區(qū)

土石混填區(qū)位于主堆石區(qū)頂部，土石比例為3：7，料源為附近道路開挖石渣料或料場爆破石料，粒徑小于0.075mm的含量P0.075≤8%，最大粒徑Dmax=800mm。每鋪層厚度不超過0.4m，壓實后的干密度不小于2.05t/m3，孔隙率n≤25%。

3.3.6土工格柵

由于本段地基基礎(chǔ)不均勻較強，填方體內(nèi)共設置6層土工格柵，其中兩層設置于路床內(nèi)，兩層設置于黏土心墻頂部，另外兩層設置于右側(cè)新老路基搭接處。土工格柵采用雙向塑料聚合土工格柵，其縱、橫向極限抗拉強度均≥100kN/m，縱、橫向極限伸長率均≤10%，5%伸長率時縱、橫向的拉伸力均≥55kN/m，焊點剝離力≥500N/m（如圖1）。

3.4 地基處理

3.4.1 固結(jié)灌漿

固結(jié)灌漿采用梅花形布孔方式，孔距為4m，排距為2m。固結(jié)灌漿深度按基巖強風化層厚度確定，確保固結(jié)灌漿伸入強風層底界，本工程固結(jié)灌漿深度為5～10m。固結(jié)灌漿深度較淺，工程量不大，為防止基巖拉裂應先進行固結(jié)灌漿施工，再進行防滲帷幕灌漿施工。

3.4.2 帷幕灌漿

基底防滲方式主要采取帷幕灌漿形式。帷幕沿心墻中心線布置，防滲帷幕深度為0.5倍水頭即15m，兩岸防滲帷幕分別伸入弱風化帶底部。帷幕灌漿為單排孔，孔距2.0m。由于本工程水頭小于30m，帷幕灌漿深度較淺，工程量不大，考慮帷幕在粘土心墻填筑前施工。

4 結(jié)語

（1）對于水庫段飽和高填方路堤，應充分考慮其滲透、水位升降、波浪浸襲、水流沖刷和地下水雍升引起的濕陷影響，在水庫水位以下采用防滲體進行處理，高填方路堤內(nèi)設粘土心墻，為消除不均勻沉降，采用土工格柵處理。

（2）對于路堤邊坡坡面采用干砌石護坡，盡量采用附近灰?guī)r料場爆破開采的連續(xù)級配石料，同時設置反濾層，防止土體沖刷掏空。

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