山区高速公路弃土场排水防护设计论文

时间:2021-06-22 20:19:03 论文范文 我要投稿

山区高速公路弃土场排水防护设计论文范文

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山区高速公路弃土场排水防护设计论文范文

  【摘要】山区高速公路地形起伏大,桥隧比高、大挖方段落多,沿线土石弃方量大。在目前新形势下,弃土场的设置已成为前期外业调查以及内业设计中的重点和难点。论文结合四川在建的某高速公路一处典型弃土场设计,总结分析了沟谷型弃土场排水、防护设计要点,以供参考。

  【关键词】山区高速公路;弃土场;排水;防护

  1引言

  西部山区地形地质条件复杂、地质灾害突出,弃土场已不再单纯作为高速公路的附属工程简单设计,在新形势下,俨然已成为外业调查以及内业设计中的重点和难点。不管是已建的雅西高速、映汶高速;还是在建的峨汉高速、久马高速;以及即将开工的宜攀高速、西昭高速,都具有相同的特点:沿线地形起伏大、地质条件差、河谷切割深、桥隧占比高、大挖方段落多、土石弃方量大等,受地形地质条件限制,难以寻找条件较好的弃土场位置,通常需要沿沟谷设置,弃土场的防护与排水设计就显得尤为重要[1]。

  2弃土场设计原则

  2.1安全第一原则

  工程设计与建设中安全始终是第一位。过去弃土场作为高速公路附属工程,设计重视力度不够,弃土场还未堆载至设计高程,往往就已产生滑移病害,对弃土场下游的构筑物或居民构成严重的安全隐患。目前,已建山区高速公路就存在弃土场堆载后产生滑坡病害的案例,通常需要采取设计变更增加抗滑移措施,如抗滑挡土墙、抗滑桩等,不得不加大投资,且处治过程中,施工存在安全风险。综合比较前期弃土场精细化设计与弃土堆载病害发生后的'加固设计,前期的精细化设计往往会大幅度节省工程造价,且安全有保证,也不至于造成后期的不良社会影响。因此,弃土场设计安全是第一原则,应避免人为因素造成的工程地质灾害[2]。

  2.2环保并重原则

  在当前新形势新政策下,环境保护显得尤为重要。GB50433—2008《开发建设项目水土保持技术规范》[3]中相关条文就对弃土处理进行了明确规定,弃土场地必须设置必要的防护、排水设施,不能利用的弃渣应集中堆放于专门场地,且需按照“先拦后弃”的原则采取主动防护,弃渣不得污染水源,积极采取水土保持措施,避免造成水土流失。因此,弃土场的设置需要综合考虑场地区域气候、地形地貌等自然地理和地质条件,根据弃渣填筑形态做好水土保持设计。

  2.3经济节约原则

  任何工程建设项目都要考虑其经济性,在保证安全的前提下,应追求经济效益最大化。首先,弃土场设计的经济性主要体现在弃方运距的合理性,合理的运距有助于节省运输费用;其次,弃土场设计的经济性体现在防护结构的合理性,一般挡土墙、抗滑桩板墙等防护功能相差较大的结构措施应合理选择,不要片面追求安全而不考虑经济成本,造成社会资源浪费;最后,弃土场设计的经济性体现在选址的合理性,场地选择应充分征求地方政府意见,避免与地方规划等冲突,造成后期场地变更,增加工程造价。

  3典型弃土场设计分析

  3.1弃土场设计方案

  四川山区某高速公路K63+000弃土场位于隧道斜井出口处,为一典型沟谷型弃土场。场地位于峨边县四坪村附近冲沟内,自然坡降约15%~25%,该处为V形冲沟,两侧自然坡度约30°~45°,地形条件较差,植被发育较好。场地主要用于堆弃金口河隧道主线(1.0km)及斜井弃渣,占地约28000m2,平均堆高20m,最大堆高约37m,设计容纳弃渣方量为500000m3。弃土场设计如图1所示。

  3.2排水工程设计

  该沟谷汇水量大,为了保证渣场上方坡面洪水及沟道洪水的排出,避免水流冲刷造成水土流失并危及渣场安全,弃渣前需在场地周边布设截排水沟或排洪渠,排水沟沟底纵坡根据渣场地形确定(应≥1%),以保证排水沟水流顺畅。排水沟或排洪渠可承受的最大径流量可以按式(1)计算:式中,n为地面糙率系数;A为排水沟或排洪渠断面面积,m2;i为排水沟或排洪渠底坡,按最不利情况考虑,取设计最小坡度0.01;R为排水沟或排洪渠水力半径。根据本弃土场坡面洪水流量计算及场地形地质条件,改移沟渠截面尺寸设计如下:改渠Ⅰ(南侧支沟):底宽×净深为3.4m×2.0m;改渠Ⅱ(北侧主沟):底宽×净深为6.0m×3.0m,均采用梯形截面,两侧坡率1∶0.5,采用C20片石混凝土浇筑,厚度0.50m。同时于弃渣填筑体底部沟心(纵向)及沟心北侧平缓地段(横向)设置地下片石排水沟;弃渣填筑体顶部设置矩形排水沟,呈树枝状布设。

  3.3防护工程设计

  本弃土场堆渣量约500000m3,最大堆渣高度约37m,根据SL575—2012《水利水电工程水土保持技术规范》相关规定,本弃土场工程挡防及排水设施为次要建筑物,其工程等级按4级建筑物设计。渣场边坡稳定安全系数正常工况(指施工完毕后渣料固结一段时间后的工况)≥1.15;非正常工况(暴雨或连续降雨工况)≥1.05。根据工程地质勘察结论,弃土场场地存在次生泥石流及古滑坡复活的风险,但受沿线地形条件限制,难于寻找综合条件更好的弃土场地,故本次拟对该弃土场防护进行特殊设计。具体方案如下:(1)于场地前缘设置桩板式挡土墙防护,桩中心间距5.0m,桩身截面为圆形,桩径2.2m,桩板式挡土墙两侧接仰斜式挡土墙;(2)桩板墙及挡墙墙顶后填筑边坡坡率1∶1.75~1∶2.25,桩前采用隧道弃渣中大块石进行回填反压。加固后弃土场边坡稳定分析计算结果如表1所示。

  3.4环保工程设计

  本弃土场设计过程中积极采取了水土保持措施,避免造成水土流失。弃土填筑坡面采用菱形网格固土,网格间绿化植草或种植灌木;为最大限度地除去沟内上游汇水中的砂粒或其他比重较大的颗粒,在冲沟下游设置了五级沉砂池。

  4结语

  受地形条件限制,山区高速公路弃土场多为沟谷型弃土场,沟谷通常汇水面积较大,处理不当极易造成工程滑坡或泥石流。因此,在外业过程中要对弃土场场址选择进行详细调查,设计过程中要遵循安全第一、环保并重、经济节约的原则。本文以四川在建的某高速公路典型弃土场为例,总结分析了弃土场排水、防护及环保等方面的技术和经验,可供后续类似地形地质条件下弃土场设计参考。

  【参考文献】

  【1】杨朝竹.山区沟谷弃土场设计实例[J].西南公路,2013(1):27-29.

  【2】王明利.山西某高速公路弃土场设计实例分析[J].西部交通科技,2011(11):31-33.

  【3】GB50433—2018生产建设项目水土保持技术标准[S].

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