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摘 要:高寒地区由于海拔高、气温低,冻融循环频繁,导致此类地区泉眼处治具有一定的特殊性。本文采用理论分析的方法,论述了高寒地区泉眼特点,提出了一种排水沟与级配碎石组合的处治方法,并通过工程实例对处治方案进行论证,为今后类似项目的施工提供一种可供借鉴的处治方案。
关键词:高寒地区;泉眼;处治方案;地下水通道;冻融循环
中图分类号:U416.12 文献标识码:A
在公路工程路基填方施工中,经常会遇到泉眼出露的问题,目前常见的处治方案不外乎“堵”、“截”、“导”等。[1]而对于高寒地区,由于海拔较高,常年气温较低,地下水受温度影响存在不同的形态,从而导致出露的泉眼具有其独特的规律和特点。在进行此类地区填方路基泉眼处治时,应根据泉眼出露特点,有针对性的进行处治方案设计。同时应密切关注处治效果,根据实际情况进行调整优化,消除全部泉水隐患。
1 形成机理及处治方案研究
1.1 高寒地区泉眼出露特点
不同于常规地区泉眼特点,高寒地区泉眼出露具有如下特点:[2]①受季节性影响明显:当环境温度上升,地下水在薄弱处以泉眼的形式出现;而当温度减低,地下水固化成冰,泉眼也随之消失。泉眼的出露受季节性影响明显。②受扰动出水点易变化:高寒地区地基土结构易受外部干扰,形成新的地下水流通通道,外在表现就是一旦受扰动,泉眼出露点易变化。③对路基稳定性危害大:反复的体积变化将造成路基的不均匀沉降,进而造成路基失稳、路面翻浆等。④常规处治方案不适用:由于地下水反复的冻融,造成采用“导”的处治方法时,对处治方案及施工水平要求较高,且后期运营中仍然存在一定的风险性,常规处治方案不适用。
1.2 处治方案比选
常规对泉眼处治方案主要有“堵”、“截”、“导”等形式,[3,4]但是在处治高寒地区填方路基泉眼问题时,又都存在一定的不足之处,具体分析如下:①“堵”的处治方案:采用堵的方案,往往是堵住一个泉眼,周边又出现新的泉眼,无法处治。②“截”的处治方案:对于高寒地区,由于反复的冻融循环,导致地基土联通空隙较多,且发育较深,采用截的处治措施,不仅工程规模大、处治深度深,而且处治效果难以保证。③“导”的处治方案:采用此类方案时,多采用设置盲沟、渗井等工程措施,但在高寒地区使用时,需注意反复的冻融循环对导水构筑物造成的损伤和破坏。对比泉眼处治方案,采用“导”的方案在高寒地区适用性相对要强,但是需要采用一定的改进措施,以使其适应高寒地区特点,充分发挥效能。
2 工程实例
2.1 工程简介
某公路项目位于祁连山脉的山脚坡地,为旧路改建项目,新建道路采用二级公路标准,设计速度80km/h。新建道路沿现有道路布设,路线利用旧路加宽改造,考虑到现有水渠及有利于行道树采光,加宽方式多采用单侧加宽。路基外侧存在地表径流,流向为大桩号至小桩号方向。路线在K14+930~K15+330段左侧,现有水渠与现状道路之间有泉水出露,出露点约有四五处,除冬季外,其余季节均存在常流水,水流于K14+930处汇入现有河流。新建道路本段为左侧加宽,泉水出露点将全部埋入路基范围,考虑到路基的正常运行,需对此段泉眼进行处治。
2.2 工程区工程地质、水文条件
工程区位于祁连山北缘山前倾斜平原区,地面自南向北倾斜,地形坡度5°~10°,地势平缓,现状为大片农田。右岸岸坡陡立,左岸岸坡较平缓。本区属大陆性荒漠草原气候,降雨量小蒸发量大是本区气候特征。夏秋两季地下水位埋深较浅,冬春两季埋深较深。工程区位于焉支山以西,工程区地震动峰值加速度0.15g,抗震设防烈度7度。
2.3 设计方案
根据本项目工程特点,提出如下三种解决方案:
方案一:在泉水出露点的路基外侧从上游起挖沟渠导水,梯形断面,渠开口宽2m,底宽1m。优点是不影响现有路基,造价低、施工方便;缺点是无法保证地下水汇入渠中,处治效果值得怀疑。
方案二:新建路基底部泉水范围内设置盲沟,盲沟净宽50cm×50cm,壁厚30cm。优点是有完善的导水系统,能有效降低地下水位;缺点是施工较复杂,造价高,同时由于冻融循环,导水盲沟易损坏。
方案三:挖除全部原有路基土,出露点中部下挖。优点是地下水排水通道顺畅,不易受冻融循环影响。
从上述分析可以看出,方案一不适用本项目,采用方案二、方案三能夠顺畅的将地下水排走。但方案二需要专门修建排水盲沟,施工较复杂,造价较高,同时反复的冻融循环,对盲沟质量提出了较高的要求,运行期盲沟易冻胀破坏。相比较而言,方案三不仅能够有效的将地下水导走,同时施工方便,造价低廉,导水效果好。
设计方案:挖除泉眼附近全部浸湿的地基土后超挖30cm,在泉眼出露处中部沿路线方向下挖一条排水沟,沟宽80cm,深50cm,采用直径不小于20cm的大块石回填至清表后地基高程;回填40cm厚粒径较大的碎石,同时上部回填30cm厚小粒径碎石;顶部铺一层防水土工膜;上部回填路基土至设计高程。
2.4 工程验证
本段路基于2017年4月施工,2017年5月底施工完成,为保证路基施工质量,路面工程暂未施工。截至目前,处治路段路基范围内无新增泉眼,同时下游范围内有明流水汇入河道,说明处治路段排水通道顺畅。处治路段路基无翻浆、渗水现象,路基基本稳定。
3 结语
本文采用理论分析配合方案比选的方法,对高寒地区填方路基泉眼处治进行讨论,提出了一种较为简易的处治方案,并以工程实际加以验证,得出如下结论:
1)高寒地区泉眼自有的特点,导致采用常规的泉眼处治方案进行处治时,处治效果较差,需采用相应的改进措施;
2)采用下部设置大块石排水沟,上部级配碎石的组合方法,能够有效处治高寒地区泉眼出露问题,保证填方路基的稳定性。
参考文献:
[1]赵志国,张峰.高速公路路基和边坡泉眼的一种处治方法[J].北方交通,2013,26:2628.
[2]李文煜.多年冻土地区路基冻害成因及防治的探讨[D].东北大学,2008.
[3]孔小玲.浅谈山区公路路基的地下水害防治[J].湖南交通科技,2005,3:910,40.
[4]张洪举,凌天清,杨慧丽.山区填方路基的地下水渗流防治[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2006,25 (1):6164.
关键词:高寒地区;泉眼;处治方案;地下水通道;冻融循环
中图分类号:U416.12 文献标识码:A
在公路工程路基填方施工中,经常会遇到泉眼出露的问题,目前常见的处治方案不外乎“堵”、“截”、“导”等。[1]而对于高寒地区,由于海拔较高,常年气温较低,地下水受温度影响存在不同的形态,从而导致出露的泉眼具有其独特的规律和特点。在进行此类地区填方路基泉眼处治时,应根据泉眼出露特点,有针对性的进行处治方案设计。同时应密切关注处治效果,根据实际情况进行调整优化,消除全部泉水隐患。
1 形成机理及处治方案研究
1.1 高寒地区泉眼出露特点
不同于常规地区泉眼特点,高寒地区泉眼出露具有如下特点:[2]①受季节性影响明显:当环境温度上升,地下水在薄弱处以泉眼的形式出现;而当温度减低,地下水固化成冰,泉眼也随之消失。泉眼的出露受季节性影响明显。②受扰动出水点易变化:高寒地区地基土结构易受外部干扰,形成新的地下水流通通道,外在表现就是一旦受扰动,泉眼出露点易变化。③对路基稳定性危害大:反复的体积变化将造成路基的不均匀沉降,进而造成路基失稳、路面翻浆等。④常规处治方案不适用:由于地下水反复的冻融,造成采用“导”的处治方法时,对处治方案及施工水平要求较高,且后期运营中仍然存在一定的风险性,常规处治方案不适用。
1.2 处治方案比选
常规对泉眼处治方案主要有“堵”、“截”、“导”等形式,[3,4]但是在处治高寒地区填方路基泉眼问题时,又都存在一定的不足之处,具体分析如下:①“堵”的处治方案:采用堵的方案,往往是堵住一个泉眼,周边又出现新的泉眼,无法处治。②“截”的处治方案:对于高寒地区,由于反复的冻融循环,导致地基土联通空隙较多,且发育较深,采用截的处治措施,不仅工程规模大、处治深度深,而且处治效果难以保证。③“导”的处治方案:采用此类方案时,多采用设置盲沟、渗井等工程措施,但在高寒地区使用时,需注意反复的冻融循环对导水构筑物造成的损伤和破坏。对比泉眼处治方案,采用“导”的方案在高寒地区适用性相对要强,但是需要采用一定的改进措施,以使其适应高寒地区特点,充分发挥效能。
2 工程实例
2.1 工程简介
某公路项目位于祁连山脉的山脚坡地,为旧路改建项目,新建道路采用二级公路标准,设计速度80km/h。新建道路沿现有道路布设,路线利用旧路加宽改造,考虑到现有水渠及有利于行道树采光,加宽方式多采用单侧加宽。路基外侧存在地表径流,流向为大桩号至小桩号方向。路线在K14+930~K15+330段左侧,现有水渠与现状道路之间有泉水出露,出露点约有四五处,除冬季外,其余季节均存在常流水,水流于K14+930处汇入现有河流。新建道路本段为左侧加宽,泉水出露点将全部埋入路基范围,考虑到路基的正常运行,需对此段泉眼进行处治。
2.2 工程区工程地质、水文条件
工程区位于祁连山北缘山前倾斜平原区,地面自南向北倾斜,地形坡度5°~10°,地势平缓,现状为大片农田。右岸岸坡陡立,左岸岸坡较平缓。本区属大陆性荒漠草原气候,降雨量小蒸发量大是本区气候特征。夏秋两季地下水位埋深较浅,冬春两季埋深较深。工程区位于焉支山以西,工程区地震动峰值加速度0.15g,抗震设防烈度7度。
2.3 设计方案
根据本项目工程特点,提出如下三种解决方案:
方案一:在泉水出露点的路基外侧从上游起挖沟渠导水,梯形断面,渠开口宽2m,底宽1m。优点是不影响现有路基,造价低、施工方便;缺点是无法保证地下水汇入渠中,处治效果值得怀疑。
方案二:新建路基底部泉水范围内设置盲沟,盲沟净宽50cm×50cm,壁厚30cm。优点是有完善的导水系统,能有效降低地下水位;缺点是施工较复杂,造价高,同时由于冻融循环,导水盲沟易损坏。
方案三:挖除全部原有路基土,出露点中部下挖。优点是地下水排水通道顺畅,不易受冻融循环影响。
从上述分析可以看出,方案一不适用本项目,采用方案二、方案三能夠顺畅的将地下水排走。但方案二需要专门修建排水盲沟,施工较复杂,造价较高,同时反复的冻融循环,对盲沟质量提出了较高的要求,运行期盲沟易冻胀破坏。相比较而言,方案三不仅能够有效的将地下水导走,同时施工方便,造价低廉,导水效果好。
设计方案:挖除泉眼附近全部浸湿的地基土后超挖30cm,在泉眼出露处中部沿路线方向下挖一条排水沟,沟宽80cm,深50cm,采用直径不小于20cm的大块石回填至清表后地基高程;回填40cm厚粒径较大的碎石,同时上部回填30cm厚小粒径碎石;顶部铺一层防水土工膜;上部回填路基土至设计高程。
2.4 工程验证
本段路基于2017年4月施工,2017年5月底施工完成,为保证路基施工质量,路面工程暂未施工。截至目前,处治路段路基范围内无新增泉眼,同时下游范围内有明流水汇入河道,说明处治路段排水通道顺畅。处治路段路基无翻浆、渗水现象,路基基本稳定。
3 结语
本文采用理论分析配合方案比选的方法,对高寒地区填方路基泉眼处治进行讨论,提出了一种较为简易的处治方案,并以工程实际加以验证,得出如下结论:
1)高寒地区泉眼自有的特点,导致采用常规的泉眼处治方案进行处治时,处治效果较差,需采用相应的改进措施;
2)采用下部设置大块石排水沟,上部级配碎石的组合方法,能够有效处治高寒地区泉眼出露问题,保证填方路基的稳定性。
参考文献:
[1]赵志国,张峰.高速公路路基和边坡泉眼的一种处治方法[J].北方交通,2013,26:2628.
[2]李文煜.多年冻土地区路基冻害成因及防治的探讨[D].东北大学,2008.
[3]孔小玲.浅谈山区公路路基的地下水害防治[J].湖南交通科技,2005,3:910,40.
[4]张洪举,凌天清,杨慧丽.山区填方路基的地下水渗流防治[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2006,25 (1):6164.