黃土地區(qū)平山造地巖土工程設(shè)計(jì)方法研究

柏江源

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南 衡陽(yáng) 421001)

1 地基的處理與設(shè)計(jì)

1.1 地基處理原則

要明確在該類型巖土工程中，地基處理工作的相應(yīng)原則。筆者認(rèn)為在地基的處理與設(shè)計(jì)過(guò)程中要遵從以下原則：第一，要最大限度避免原有地基的沉降；第二，要最大限度克服黃土地基的濕陷特性；第三，要采用合理的防水、排水設(shè)計(jì)方法，保持原有地基的穩(wěn)定。

1.2 表層地基的分類

一般情況下，可以對(duì)黃土地區(qū)的表層地基進(jìn)行如下分類：其一是高度變化大、分布面積大的濕陷性黃土，在該類地基的處理過(guò)程中，要著重解決濕陷性問(wèn)題。其二，是在溝谷地形區(qū)域存在的沖積積物，在處理過(guò)程中要注重壓縮性的控制。其三，是因人造堤壩而形成的淤泥和沉積物，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中要進(jìn)行降低壓縮率處理，在施工后期要關(guān)注地基承載力變化并盡可能提高地基承載力。

1.3 不良地基的處理

在黃土地區(qū)，主要存在崩塌、滑坡、土洞、懸?guī)r等不良地基區(qū)域。在地基處理過(guò)程中，要對(duì)上述四類不良地基體進(jìn)行分類處理。在對(duì)崩塌地質(zhì)區(qū)域進(jìn)行處理的過(guò)程中，要通過(guò)挖掘的方式將影響施工的堆積物進(jìn)行取出，將堆積物取出后不需要進(jìn)行運(yùn)輸，采用就地解決的方式一方面可以節(jié)約施工成本，另一方面也可以減少設(shè)計(jì)和施工難度。具體可以在土方填筑工程中進(jìn)行合理處理。在對(duì)滑坡進(jìn)行處理的過(guò)程中，整體穩(wěn)定性無(wú)需進(jìn)行過(guò)多考量，當(dāng)滑坡影響范圍不大時(shí)可以進(jìn)行碾壓處理，在處理較大規(guī)模的滑坡堆積物時(shí)，可以采用強(qiáng)夯的方式進(jìn)行施工。在挖方區(qū)的滑坡處理方面，要在開挖過(guò)程中確?；碌恼w結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的情況下，最大限度避免產(chǎn)生滑坡風(fēng)險(xiǎn)。在土洞的處理過(guò)程中，采用追蹤的方式繼續(xù)挖掘，分層進(jìn)行回填工作。在處理隱藏土洞的過(guò)程中，要根據(jù)隱藏深度的不同進(jìn)行不同能級(jí)強(qiáng)夯處理。在懸?guī)r的處理方面，原則上要對(duì)懸?guī)r進(jìn)行削除。

2 土方填筑工程的設(shè)計(jì)與施工

整個(gè)工程設(shè)計(jì)與施工的主體環(huán)節(jié)在于土方填筑。進(jìn)行該項(xiàng)施工的目的一方面是要使填筑工程產(chǎn)生均勻、穩(wěn)定、密實(shí)的效果，最大程度避免后期地質(zhì)整體沉降或不均勻沉降。另一方面是為了解決利用黃土進(jìn)行填料時(shí)的濕陷性問(wèn)題，避免后期建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的高壓增濕變形情況。

2.1 填筑體處理

要處理好填筑體控制環(huán)節(jié)相關(guān)問(wèn)題。在填筑體控制環(huán)節(jié)，要對(duì)施工工藝和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，具體施工實(shí)踐中，要根據(jù)地質(zhì)密度要求、土壤性狀、含水量情況以及場(chǎng)地特殊條件對(duì)設(shè)計(jì)與施工方法進(jìn)行優(yōu)化。一般情況下，處理方法為震動(dòng)碾壓法、沖擊碾壓法以及填筑強(qiáng)夯法等。三種方法各有利弊，要根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇。具體而言，當(dāng)原有地基呈現(xiàn)出厚度較大的松散情形時(shí)，可采用強(qiáng)夯的施工方法。在填方區(qū)靠下部分，如果適宜的工作面沒(méi)有形成，可采用振動(dòng)碾壓法進(jìn)行施工。在填方區(qū)靠上部分的大范圍施工中，可采用沖擊碾壓法進(jìn)行施工。

2.2 交接面處理

要處理好交接面控制的相關(guān)問(wèn)題。該區(qū)域一般分為原有山體與填筑體之間的連接面、工作搭建面以及填挖方過(guò)渡區(qū)域等部分。在對(duì)原有山體與填筑體之間的連接面處理的過(guò)程中，其目的主要是為了使在斜坡區(qū)域二者能夠?qū)崿F(xiàn)有效結(jié)合；解決施工過(guò)程中濕陷性黃土不利于施工的問(wèn)題，利用土方填筑工作面為施工營(yíng)造便利的施工平面和條件；在接坡位置的填筑體一般情況下會(huì)受到地形的影響無(wú)法做到真正壓實(shí)，在處理接坡的過(guò)程中可以對(duì)該區(qū)域結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效補(bǔ)強(qiáng)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，見圖1。

在工作搭建面的處理過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)各施工主體之間在起始填筑標(biāo)高方向、施工進(jìn)度等方面存在差異的情況，這些差異會(huì)直接導(dǎo)致在填筑體結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)多個(gè)工作面。因此，在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中應(yīng)當(dāng)考慮到工作面之間的進(jìn)度差異，避免人為工作面差異出現(xiàn)，見圖2。

在處理填挖過(guò)渡區(qū)的過(guò)程中，相較于填方區(qū)，挖方區(qū)可能出現(xiàn)無(wú)顯著沉降的情況，在部分情況下還會(huì)出現(xiàn)一定程度的卸載回彈，如果在處理該區(qū)域時(shí)缺乏重視，會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡連接區(qū)沉降程度差異較大，影響整個(gè)地面的施工質(zhì)量，如圖3所示。

3 邊坡的設(shè)計(jì)與處理

3.1 坡形與坡腳設(shè)計(jì)

在坡形設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行穩(wěn)定性設(shè)計(jì)優(yōu)化。穩(wěn)定性計(jì)算環(huán)節(jié)中，需要采用天然含水率和塑限含水率的抗剪程度進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。在規(guī)模較大的施工項(xiàng)目中，一般情況下排水設(shè)施鋪設(shè)較為完善，因此不需要考慮飽和狀態(tài)。在坡形設(shè)計(jì)中，如果其安全性能不能夠達(dá)到設(shè)計(jì)文本的要求，需要采取一定措施予以應(yīng)用。具體而言，處置方案有兩種：其一，可以采用降低下滑力或加強(qiáng)下部支撐力的方式平衡下滑力。其二，增加內(nèi)在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，達(dá)到剪應(yīng)力不超過(guò)抗剪強(qiáng)度的效果，增加穩(wěn)定性。在坡腳設(shè)計(jì)與處理的過(guò)程中，要關(guān)注原有地基變形和沉降的抵消。除此之外，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注坡腳區(qū)域的側(cè)方形變。因此，在坡腳內(nèi)側(cè)區(qū)域以及地基外側(cè)區(qū)域需要進(jìn)行特殊地基處理。

3.2 坡面的處理與防護(hù)

水流侵蝕可以導(dǎo)致坡面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。因此，在該類型地貌特征的施工過(guò)程中，需要對(duì)水流侵蝕進(jìn)行一定程度的預(yù)防和保護(hù)。在黃土地區(qū)進(jìn)行坡面防護(hù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)植被進(jìn)行多維綜合防護(hù)。在植被多維綜合防護(hù)下，可以確保坡面不受風(fēng)、雨等自然環(huán)境變化的影響。在該種防護(hù)體系下，主要利用和增強(qiáng)了植被根系的水土保持功能，以此保護(hù)坡面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。