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關鍵詞:秤砣型基礎 格柵壩 泥石流
1、概述
為了減少排土場滑坡誘發泥石流的破壞效應,其中最有效方法之一是設置攔截泥沙工程。泥石流攔沙壩是防治泥石流最重要、最有效的工程建筑物,攔沙壩具有攔截泥沙和漂浮物,排泄水體,分離水與碎石土作用,削減泥石流洪峰流量,調節溝道的水沙關系、以及對溝道侵蝕作用,是泥石流治理工程中的骨干工程。
水壩的功能是攔蓄水體,而攔沙壩要求有一定的攔淤庫容。一般在攔沙壩體上設置了不同尺寸的排水孔,從而具有泄水攔沙功能。
按壩體結構形式,攔沙壩可分為重力壩、拱壩、格柵壩和鋼索壩等多種形式。按照其減能方式可分為剛性壩和柔性壩。①剛性壩是重力壩的一種主要類型。一般采用垂直于流體主流線方向的直線型布置。為了抵抗泥石流對壩體產生的作用力,并依靠自身重力來滿足結構整體穩定及抗滑、抗傾覆等要求。重力式攔沙壩是泥石流防治中使用最多、設計方法較為成熟的壩型。其優點是結構簡單,施工方便,可就地取材,壩體的穩定性隨著壩后的淤積逐年增高,壩體的耐久性好;缺點是壩體體積大、重量大,對地基有一定的選擇性,攔截泥沙無分選性,一般用石料砌筑或混凝土澆筑。格柵壩是泥石流攔沙壩又一種重要的壩型,近年發展很快,格柵壩有良好的透水性,可以有選擇性地攔截泥沙,還具有壩下沖刷小、壩后易于清淤等優點。格柵壩的缺點是壩體的整體強度和剛度較重力壩小,格柵易被高速流動的泥石流龍頭和大礫石擊壞,需要的鋼材較多,要求有較好的施工條件和熟練的技工。
②柔性壩是柔性防護技術在泥石流防護上的應用。泥石流柔性防護系統是在用于落石攔截的被動防護系統(常稱攔石網) 基礎上改進發展起來的, 泥石流柔性防護系統在防護功能上類似于格柵壩,所不同的是它具有了高抗沖擊能力的柔性特征。
2、格柵壩的設計方法
2.1壩高的確定
一般來說,壩體越高庫容越大,對下部地區工程設施的保護作用越明顯,但是所需工程量和造價亦隨壩高的增加而急劇的加大。因此壩的高度需根據壩基、壩肩的工程地質條件如坡降等,以及攔擋壩后松散固體物質的體積而確定,淤積體簡化如圖1所示。經過計算由表1知,當壩高為6m時,淤積量V=3151 m3,安全系數為1.10,因此,壩高確定為6 m。三維立體示意如圖2。
2.2秤砣型斷面結構形式
根據《泥石流災害防治工程設計規范》確定壩體斷面形式。泥石流災害防治工程中,攔砂壩主要是攔截泥石流中攜帶的大量泥沙,減緩泥石流的沖擊力,以減少對下游環境的破壞作用,所以要求攔砂壩有很強的抗沖擊性能,這種性能在整體上表現為抗傾覆和抗滑移能力。然而要使壩體有足夠的抗傾覆和抗滑移能力,可以用錨索加固或增大壩體自身重力來解決,但是本工程位于河道下游,兩岸為松散體,幾乎無表土層,基底直接為灰巖,考慮到錨索造價比較高,所以本工程選用重力式壩基來保證整體穩定(如圖3)。
圖3 格柵壩基礎簡圖
與傳統攔砂壩相比,本格柵壩的優勢主要體現在基礎上,為了保證壩體抗傾覆能力,采用“秤”狀基礎如圖3所示,重力集中的“砣”部B2區和伸長力臂B1區,以此增大壩體抗傾覆支撐點的力臂,從而增大抗傾覆彎矩;而對抗傾覆作用只起到重力作用的B3區,由于基巖強度較大,直接利用該區域的被動土壓力替代底面摩檫力,且被動土壓力遠大于底面摩檫力,從經濟角度來看不僅節省材料和工程造價,而且保證基礎底面抗滑移的安全性,并由此體現了基礎設計的優化效果。然后通過基礎承載力等各項驗算,滿足相關規范三維設計要求。
2.3結構確定
(1)荷載傳遞
【關鍵詞】地質災害;治理工程;設計;施工
前言:近幾年來,地質災害在我國時有發生,特別是滑坡、泥石流、地震等地質災害的發生,給人民群眾的生命財產安全造成了巨大的損失。據統計計算,我國每年因地質災害造成的損失大約為數百億元。因此,政府高度重視,加大投資力度并且加強了對地質災害的預防與治理力度,并且在地質災害防治過程中起到了重要作用,最大限度地減少災害對國家財產和人民生
1、地質災害的含義
地質災害通常是指,在自然或者人為因素的作用下,對人類的、生命財產以及生存環境造成破壞和損失的地質作用或現象。一般的,地質災害的形成是地質災害作用與于受災對象,其中包含人、物、設施。而如果沒有地質災害的作用,災害將無法發生,也就造不成損失,同時也不能稱為災害。
2、我國地質災害的特征
目前,常見的主要類型有:滑坡、崩塌、地震、泥石流以及地面塌陷等。據統計,我國的地質災害具有以下幾點特征:
(1)由于我國地域遼闊,地質、地理條件十分復雜,氣象條件在時間、空間上差異很大,各種災害類型在不同地區而有所不同。我國的地質災害主要表現形式為地震、崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫等。
(2)我國的地質災害中,崩塌、滑坡以及泥石流的分布范圍約占我國國土面積的百分之五十,其中主要以西南、西北地區最為嚴重。
(3)引起地質災害發生的原因有許多,既包括自然因素,也包括人為原因。
(4)人為原因起著更大的作用。尤其是隨著我國經濟社會的不斷發展,人們對自然資源的需求越來越大,濫采亂伐現象時有發生,像這樣破壞自然的人為行為直接加劇或加速地質災害的發生,并且其所帶來的危害性遠遠超過了正常狀態下產生的地質災害所帶來的損失。
3、地質災害治理工程設計的特殊性
地災治理工程是一項專業性強、涉及的專業面廣的綜合性治理工程。因而地質災害治理工程的設計不同于其它一般的建筑工程設計,其具有鮮明的特殊性,其主要表現在以下幾個方面:
(1)地質災害治理工程設計不僅經常用到工業與民用建筑、道橋、水利、礦山、園林綠化等相關行業的專業設計知識,而且需要工程設計人員具備較高的工程地質專業的知識,因此,作為一名地質災害治理工程的設計人員,首先必須要了解治理工程所涉及的相關行業的設計規范,才能夠作出符合相關行業規范要求的工程設計。
(2)地災治理工程的設計其本身存在著很多的不可預見性,特別是對于山地工程來說。
(3)地災治理工程的實施過程是一個再認識的過程,因此,在施工過程中,難免需要根據施工的實際情況,對原先的設計作出相應的變更與調整,因而要求工程設計人員應當具備客觀分析以及用發展的眼光去看待問題的能力,能夠根據施工現場的實際情況,因地制宜的對設計做出及時的調整。
(4)地質災害治理工程的設計需要通過監測對比方能反映出效果。工程監測不僅是地質災害治理工程設計的重要內容,而且是判斷治理的效果如何的依據,也是地質災害出現險情變化時的最為有效的措施。因此地質災害治理工程的設計需要貫徹于地質災害治理工程的自始至終,而監測工作也需要在以經濟實用為準則的前提下,因地質災害和工程措施的不同,而采用相應的監測方案,并且按預定期限進行監測,及時分析監測資料,從而做出施工效果評價。
(5)地質災害治理工程的設計通常采用定額設計方法,即采用相對固定的項目的投資,因此,在工程設計過程中,必須考慮資金這一重要因素,盡可能充分利用好項目的資金,在不突破投資的限額的前提條件下,分清主次以及輕重緩急,做到有所為而有所不為,在治理災害的眾多設計方案中,選擇切實可行的設計方案,確保資金得到落實,堅決杜絕設計方案中工程費用偏高以及超出投資額現象的發生。
(6)地質災害治理工程是一項針對性和時效性很強的工作,而工程設計人員的知識水平與素質高低參差不齊,這就要求工程設計人員必須廣泛聽取各方的意見,并且加強對工程相關各方之間的交流與溝通,在對前期的情況具有一定程度的了解之后,再對癥下藥,力求達到相關各方的滿意。絕不能在治理災害過程中盲目施工,因為盲目施工可能會人為的產生新的次生災害。
4、地質災害治理工程設計的步驟
地災治理工程的設計一般可以分為三個階段,分別為可行性方案設計、初步設計以及施工圖設計。地質災害治理工程設計步驟如下:
(1)進行可行性方案設計
可行性方案設計就是根據防治目標,在工程地質調查或勘查報告的基礎上,從經濟、技術、社會以及環境效益的角度進行論證,并作出相應的工程估算。
(2)進行初步設計
這一過程要求人員對可行性推薦方案進行充分論證與試驗,進行結構設計,并且提出其具體工程實現步驟以及有關工程參數,編制相應的報告及圖件,進行工程概算。
(3)進行施工圖設計
施工圖設計就是對初步設計進行細部設計,編制工程施工圖件及說明,并且進行工程預算提出施工組織、施工技術、安全措施要求,以達到滿足工程施工和工程招標要求的目的。
5、地質災害治理工程實施應注意的事項
(1)加強地質災害治理工程施工工作的管理和監督
在做好建筑施工工作的基礎之上,我們還應當加強施工的管理和監督工作,讓每個施工人員都知道施工質量的的重要性,把質量與管理放在施工的首位,從而提高工程的質量。此外,一旦發現的問題,要及時的認真考察,并組織進行研究與驗證,作出正確而合理的判斷,并且及時制定一個可行有效的解決方案。
(2)嚴格按照施工要求實施
在進行施工操作時,應當根據每一個施工環節的性質和程序進行施工,絕對杜絕施工人員僅憑經驗來盲目操作。在施工之前,施工人員應當熟悉施工圖紙的設計要求,嚴格控制建筑工程的各工序質量,并且嚴格按照施工要求實施。
(3)嚴格執行質量檢查驗收制度
工程的項目部應當組織有關部門進行施工質量的驗收工作,驗收合格后,簽字許可作業。對于需要拆除以及變動的施工設計必須經項目負責人審批簽字與驗收合格后,才能實施,從而保證工程的質量。
(4)嚴格把好建筑材料質量關
在選購建筑材料時,要特別注意材料的產地、類型、規格以及質量,尤其是采購對其級別要有嚴格的要求的材料,并且嚴格按照國家建筑行業的標準要求,來進行選購,以保證材料的穩定性與功能性。
6、結束語
綜上所述,地質災害治理工程設計以及實施是一項系統的綜合性工作。這就要求我們必須根據根據災害體的不同特征和危害對象的不同,而采取切實可行的方案,做到一切從實際出發,落實具體問題具體分析的原則,才能設計出既經濟實用,又切實可行的方案,實現真正意義上的抗災。
參考文獻
[1]謝懷建,沈平.長江三峽地質災害治理中的景觀保護與建設方法探索[J].重慶建筑大學學報,2007.
[2]黃龍華.控制爆破技術在地質災害治理中的應用[J].爆破,2010.
[3]朱清,余振國.地質災害治理的產業化分析[J].中國地質災害與防治學報,2011.
關鍵詞:地質災害危險性評估 現狀評估 預測評估 綜合評估
中圖分類號:P5 文獻標識碼:A 文章編號:1008-925X(2012)O8-0110-02
一、評估區地質概況
(一)地形地貌。評估區位于溫榆河沖積扇上,原為土溝村,場地目前已進行過拆遷和場地整平工作,天然地面標高約為28.5~35.5m,地形平坦開闊,其局部地形地貌如圖1~2所示。
(二)地質構造。研究區位于中朝準地臺燕山臺褶帶的密(云)懷(來)中隆斷中的昌(平)懷(柔)中穹斷構造單元中。在區域構造上處于北北東-北東、北西向兩組斷裂的交匯部位。附近的主要斷裂有小湯山-東北旺斷裂、八寶山斷裂、黃莊-高麗營斷裂、南口-孫河斷裂,第四紀以來這些斷裂均有不同程度的活動。研究區穩定性主要受到黃莊-高麗營斷裂的影響。
(三)地層巖性。研究區附近上部地層為第四系松散堆積層,沉積物成因類型較簡單,以河流相沖積物為主體,主要成因于研究區南部的溫榆河沖積作用。淺部地層主要為上更新統馬蘭組(Qp3m)、全新統上部劉斌屯組(Qh3l)和全新統中部尹各莊組(Qh2y)地層。
(四)水文地質條件。研究區地貌單元主要屬溫榆河沖洪積平原區,第四系沉積物厚度500m左右,地下水由淺部潛水層及深部多層承壓水層組成,并以深部多層承壓水層為主。區內地形平坦,第四系厚度大,水力坡度小,地下水徑流條件較差。該區地下水補給較差,隨著近些年對地下水的過度開采,地下水位在波動中持續下降。
二、地質災害危險性現狀評估
研究區位于山前傾斜平原上,是由平原向山區的過渡地段。研究區地形平緩開闊,區內崩塌、滑坡、泥石流地質災害不發育。根據現場調查以及區域資料綜合分析,區內發育的主要地質災害類型為活動斷裂、地裂縫、地面沉降。
(一)活動斷裂的危險是潛在性的,現狀條件下,斷裂的活動活動速率很小,未發現斷裂的錯動對場地造成影響,因此,現狀評估活動斷裂危險性小。
(二)場地內地裂縫目前已經產生了建筑物開裂、道路開裂等較嚴重的后果,評估內東部區域地裂縫地質災害現狀評估地質災害危險性大。
(三)地面沉降一般屬于區域性的緩變型地質災害,表現為區域性的地面均勻下沉,只在沉降盆地的邊緣或沉降差異較大的地段(如斷層線附近)會有較大的不均勻沉降,因此很少會造成建筑物的毀損。現場調查也發現,附近的建筑和民房也沒有因地面沉降而遭到破壞。地面沉降地質災害現狀評估危險性為小。
三、地質災害危害性預測評估
(一)工程建設引發或加劇地質災害危險性的預測。
擬建工程對周邊地質環境影響很小,工程建設本身不會對區域內發育的活動斷裂、地裂縫。工程中的降水以及建筑物本身引起的地面沉降數值一般很小,對區域的地面沉降影響甚微。因此,工程建設不會引發或者加劇地質災害。
(二)工程建設可能遭受地質災害危險性的預測評估。工程建設可能遭受的地質災害有活動斷裂、地裂縫和地面沉降
(1)活動斷裂。穿過場地的黃莊-高麗營斷裂為全新活動斷裂,屬于發震斷裂。評估區抗震設防烈度為8度。黃莊-高麗營斷裂北段發育于早白堊世,在工程場地附近為隱伏斷裂,區域地質資料顯示,土層覆蓋層厚度500m左右。因此,可忽略其錯動對地面建筑物的影響。預測評估認為場地活動斷裂地質災害危險性小。
(2)地裂縫。場地內發育的地裂縫和黃莊-高麗營斷裂的活動有直接聯系。從80年代至今,地裂縫的發展有逐漸嚴重的趨勢。隨著斷裂的持續活動,在今后一段時間內,預測地裂縫也仍將持續發展。對于地裂縫,目前一般的工程措施不能從根本上解決問題,在處理上基本都采取避讓。本工程位于地裂縫的下盤。場地內主要建筑物重要性級別屬于一類建筑。參照西安、大同等地裂縫災害多發區經驗,預測評估認為,地裂縫現狀發育區外延25m為地質災害危險性大區。現狀發育區外延25m至外延40m所包括的區域為地質災害危險性中等區。其他區域為地質災害危險性小區。
(3)地面沉降。過量開采地下水是導致地面沉降的主要原因。在抽取地下水時,地下水位下降,使得土顆粒間的有效應力增大,導致土體壓密,地面下沉。本工程為普通民用建筑,區域性的地面沉降數值的大小、區域性的高程損失大小對本工程建設來說不敏感,因此,預測評估地面沉降地質災害危險性小。
四、地質災害危害性綜合評估
(一)綜合評估
從地質災害危險性評估角度來看,通過對該評估區環境地質條件、地形地貌特征、地質災害發育現狀及發展趨勢的分析,評估區現狀評估活動斷裂地質災害危險性小,東部區域地裂縫地質災害危險性大,地面沉降地質災害危險性小。
根據現狀評估、預測評估的結果,將場地分為A、B、C三個區。
(二)場地適宜性評估
根據綜合評估結果,工程征地范圍內東部區域地質災害危險性大,場地適宜差,進行工程建設之前應采取適當的防治措施,否則,將會帶來較大的安全隱患。場地西部區域地質災害危險性小,適宜進行工程建設。
五、地災災害防治措施
(一)活動斷裂
依據相關規范的規定:場地活動斷裂地質災害危險性小,場地內的建筑物嚴格按照地震安全性評價報告進行抗震設計后,可不考慮活動斷裂的影響。
(二)地裂縫
場地的地裂縫屬構造與地面差異沉降的復合成因,變形量較大,當代建筑水平還不能有效抵抗它的變形。因此各類建筑物不能跨越其上,必須避開地裂縫一定的距離,不致受它的活動變形的影響。
參照西安市以及大同市對于地裂縫發育區域的工程建設經驗,對于地裂縫地質災害危險性級別為大的區域,建議可建設簡易建筑或露天場地,如公園、停車場等。對于地裂縫地質災害危險性級別為中等的區域,建議可建設三層以下的民用建筑或單層廠房,并采取一定的基礎、結構措施,加強建筑物的整體性。主要建筑物均應建設在地裂縫地質災害危險性級別為小的區域。
(三)地面沉降
地面沉降一般是區域性的地面均勻下沉,主要是會帶來高程損失,很少會造成建筑物破壞。因此,一般建筑物可忽略其影響,不采取工程防治措施。
參考文獻:
[1]《地質災害防治條例》(2003年11月24日國務院第394號令);
[關鍵詞] 山區公路 路線設計 注意事項
一、前言
清遠市山區地形復雜,多高山峽谷,地質、水文條件復雜,構造作用活動頻繁,工程地質條件脆弱,受其影響,坍塌、滑坡、泥石流等地質災害類型多,規模大,分布范圍廣。這些特點不僅給公路勘察設計工作帶來許多不便,而且由于工程數量多,施工難度大,決定了山區公路路線設計技術性強,涉及面廣,路線設計人員不但要精通路線設計,還要具有其他相關專業的知識。因此,如何結合現場的實際情況靈活應用設計規范和技術標準,最大限度地完善設計,有效地控制成本,認真總結山區改建公路路線設計的經驗及教訓,對于合理、快速、高效地完成公路勘測設計任務,提高設計質量、降低工程造價都具有積極的意義。下面本人就結合多年山區公路勘察設計工作實踐,對山區公路路線設計工作提出一些看法,供廣大同行參考指正。
二、堅持以人為本,樹立安全至上的設計理念
2004年9月,全國公路勘察設計工作會議提出了“六個堅持,六個樹立”的公路勘察設計新理念。第一個就是“堅持以人為本,樹立安全至上的理念”。因此,必須將“安全意識”引入到道路的設計中,通過完善的道路設計,來有效地控制交通安全,減少山區交通事故,從而減少經濟損失。
安全是公路設計和建設需考慮的首要因素,它包括工程實體安全和運營安全2個方面。從公路設計角度,則應重點消除公路本身引起的使用安全問題,盡可能采取“主動”的預防和容錯措施,必要時輔以“被動”的防護措施。 在“主動”預防措施中,改進線形設計對于提高行車安全最為有效,優良的線形是保證行車安全的根本,可直接消除事故誘因。在山區公路路線設計中應重點考慮以下幾個問題:
1.注重指標的連續與均衡。
山區公路由于地形、地質等條件的限制,無法采用很高的技術指標,路線總體設計時要考慮各種條件限制,將路線分為若干設計單元,分別采用不同的技術指標,并注意不同設計單元之間連接路段技術指標的均衡與連續,做到高低指標的合理過渡。直線是平面設計中最常用的線形,設計簡單,方向明確,距離短捷,但過長的直線易使駕駛員感到單調、疲倦,難以準確目測車間距離,增加夜間行車車燈眩目的危險,還會造成超速行使,而導致交通事故的發生,因此直線不宜過長,應控制在20(V+V)范圍內,其中V為設計行車速度,V為直線段的實際行駛速度與設計行車速度的差值,一般取V=15~20km/h。
2.縱面設計時,注意避免長陡坡的出現。
山區公路設計應“先縱后平”。由于山區公路地形起伏較大,特別在越嶺路段路線布設時,應著重考慮坡長限制、平均縱坡,盡量避免長陡坡的出現。具體做法是:首先規劃縱面升、降坡方案,找出控制因素,然后再敷設平面線位,即所謂“先縱后平”。當單方向連續縱坡較長時,應首先考慮繞行或設置隧道方案,盡量避免出現“長陡坡”;當“長陡坡”不可避免時,應考慮設置避險車道。
3.盡量降低施工難度,保證施工安全性。
山區公路地形、地質條件復雜,橋隧、高邊坡眾多,施工環境惡劣,稍有不慎便會引發塌方等安全事故,影響施工質量和進度,我們應把施工難度作為方案控制因素,力爭在選線時盡量降低施工難度。
4.采用人性化的交通標志、標線,進一步提高行車主動安全性。
三、堅持環保選線,最大限度保護生態環境
雖然建設公路是經濟發展的需要,但山區公路因其要求的線形指標較高而所處環境復雜,平縱面線形不可能與地形完全吻合,對環境破壞較大。故其路線設計應從環境保護的角度出發,本著“不破壞就是最大的保護”的原則,將公路自身的平縱面線形、路基寬度、構造物及沿線設施等與沿線自然特性及人文景觀融為一個有機的整體,盡可能在設計前期階段將公路建設對環境的破壞降至最小,以滿足社會可持續發展的需要。主要措施有:
1.堅持地質選線的原則,避繞工程地質不良區域。
由于山區地質構造復雜,有些災害具有極強的隱蔽性,處理不當會對公路施工和運營帶來不可估量的影響,還將直接影響區域的自然環境。因此,在設計過程中,應加強地質調查和勘察工作,在選線時盡可能避開具有潛在流失源的不良地質路段,如易滑坡山體、流沙地段等,堅持地質條件決定路線走向,減少山區水土流失,避免造成新的地質災害。
2.堅持地形選線的原則,路線布設與地形相協調。
路線走向盡量與河流、山川相吻合,不強拉直線,硬性切割地形,要順勢而行,且注意對生態敏感地區的影響。公路運輸線路長,其間會穿越各種生態系統,如:各類自然保護區、野生動植物保護及棲息地、水土流失重點防治區、森林公園、成片林地與草原、水源區、濕地等。公路在穿越或接近這些地區時,有可能影響到這些地區的生態平衡,破壞自然資源。因此山區公路建設應盡可能保證原有生態系統的連續性,注意避讓環境敏感區。
3.節約用地的原則。土地,尤其是耕地,是偏僻山區極其寶貴的自然資源。公路建設不可避免地占用土地,會加速減少本已不多的耕地,加劇對剩余耕地的壓力,因此在路線方案布設時應時刻考慮盡量減少對耕地的占用。
四、科學掌握標準,靈活運用指標
1.地形較好路段,采用較高設計指標。
如果地形、地質條件許可,在增加工程量數量不大的情況下,線形指標可按標準提高一級設計速度來掌握。例如設計時速40km/h的山區二級公路,可按60km/h的設計速度掌握平、縱面線形指標。這樣,即使將來由于交通量增長而需要提高道路等級,也可以將其用作高級公路的半幅而不需要重建路基及各種構造物,避免了重復修建的費用及改造的困難。
2.困難路段,適當降低設計車速
在以往的工程設計實踐中,對于地形、地質條件極為復雜的地段,如仍采用較高設計車速,將對周邊環境造成巨大的破壞并可能誘發新的地質災害,為更好地保護生態環境,減少工程投資,這些地段我們往往按30km/h來掌握。
3.工程艱巨路段,靈活運用次要技術指標
標準規范中的指標有主次之分,主要指標,是指對安全、功能有重大影響的指標,如最小圓曲線半徑、最大縱坡、視距等;次要指標,是指在滿足安全的前提下,主要影響美學或舒適性的指標,如曲線間直線長度等。
山區公路的線形設計要比平原微丘區復雜困難得多,尤其是線形的立體組合,除滿足汽車正常行駛速度外,還必須考慮行車速度對安全方面的要求,刻意追求高標準的線形體系勢必將會增大工程量,增加投資,提高破壞生態環境的機率。為此,在工程艱巨地段,在設計中原則應予保證主要指標,對于次要指標,當對環境不構成影響時,可采用較高值,當對環境存在影響時,應采用較低值。如省道1960線連山小三江至福堂段,原有公路線形指標低,改建時設計如嚴格按標準規范執行,勢必造成大量浪費和對環境的較大破壞。因此,設計中對曲線間直線長度、回旋線長度及超高漸變率等適當進行了降低。當對環境和生態影響巨大時,為了保護環境,可突破使用。如在S348線英德金豐至清新五一段段,結合實際地形、地質條件在保證平面線形連續,縱坡均衡的條件下,為協調配合地形,對線形標準做了靈活修正。對緩和曲線在滿足《標準》規定的最小長度時,采用了起出規定的超長緩和曲線; 省道1953線連州市大水邊至南風坳段,對同向、反向曲線間直線長度的控制比《規范》建議值有所減短(減至同向2.5v、反向1v),S型緩和曲線參數A值比一般情況要小,這些措施都收到了較好的成效。
4.在冰害路段,適當加寬路基。
清遠地處粵北山區,局部路段冬季結冰嚴重,影響行車安全,車輛碰撞、追尾和側滑等事故時有發生。為保證行駛安全,結合地形條件,在X388線連州清水至湖南交界段設計中將部分路基加寬至10m,并適當調整了縱坡,減少了安全事故的發生,確保了每年春運的順利進行。
標準和規范是多年經驗的總結,是搞好技術工作的行為準則。我們提倡靈活掌握運用標準指標,總的原則是,強制性指標要嚴格執行,一般性指標靈活運用,超限指標論證采用。在具體設計工作中要防止兩種傾向:
第一種傾向是,認為標準越高越好越安全。當前,一些地方在理解標準規范的本質上,認為標準和技術指標是越高越好越安全;在適用標準規范上,往往是生搬硬套,不考慮實際需要。我們作為設計者應當消除這種傾向,防止不顧環境承受力,不計造價盲目追求高標準高指標的現象。
第二種傾向是,隨意突破標準,特別是強制性指標。特殊情況下,經過充分論證,可以在個別技術指標上有所突破,但要保證安全,絕不能亂突破,隨意突破。
五、山區公路的邊坡治理也是不容忽視的重要問題
隨著公路等級的不斷提高,邊坡防護也越來越受到重視。山區公路,高填深挖較多,邊坡加固和防護措施如果不得力,極易引發各種邊坡病害。因此, 在山區公路勘察設計時,對路基設計,尤其是在高路堤、陡坡路段和深路塹處,要不同于一般路基,應精心設計,使邊坡處于安全穩定的狀態,對山區公路邊坡防護更應給予積極關注。注意事項有:
1.設計單位要重視前期勘察工作,盡量將地質、氣候、水文等情況掌握詳細些,為搞好設計提供準確的第一手資料;
2.盡量減少高填深挖,而用橋梁和隧道代替,這樣既可以減少對自然環境的破壞,也可消除或減輕為搞好邊坡防護與加固帶來的問題,從而減少山區公路的隱患。
3.目前治理邊坡的技術較多,主要有抗滑樁和錨索加固、預應力錨索+地梁、SNS柔性防護系統、三維植被網植草防護、土工隔柵和土工布、土工模袋混凝土、夯(沖)擊式壓路機等方法,具體處理措施可根據具體情況選用。
六、結語
山區公路路線設計是公路設計中的關鍵環節,路線設計的好壞,直接影響到公路路網結構的合理、汽車運營的安全舒適、線形指標的合理、工程造價的控制、地形景觀的協調。因此設計中應把握好最佳線形選擇的科學指標,合理采用路線標準,綜合考慮各主要影響因素,才能設計出一條經濟上合理、技術上實用的路線。總之,發展山區公路是解決山區經濟滯后、提高山區人民生活水平的一件大事,而我們作為公路建設者,應該擔負起精心設計、精心施工的責任, 為促進我國山區公路事業快速、健康和可持續發展貢獻出自己的一份力量。
參考文獻:
[1]交通部公路司 《新理念公路設計指南》人民出版社 2005.10
[2]唐喜平. 山區公路設計中地質勘察工作要點分析[J]. 北方交通 , 2006,(11):115-118.
關鍵詞:道路排水;地下水;地表水
Abstract:Transportation science and technology, demands that we more and more emphasis on road drainage, to further address the surface water and groundwater on the issue of road damage.
Key words:road drainage;groundwater;surface water
隨著交通事業的不斷發展和交通科學技術的迅猛發展,公路的數量和質量都在提高,同時,對于道路排水設計越來越重視,對它的要求也越來越高,我國公路排水工程的發展經歷了從無到有到逐步完善的過程。建國初期及其后20年,由于我國經濟比較落后,建成的公路技術等級低,使用品質差,且由于缺乏必要的排水設施,公路抵御自然災害的能力很弱。進入20世紀80年代,公路排水問題逐步被人們所認識。在該時期出版的路基路面設計手冊中,對公路排水設計進行了一些分析與計算,提出了路基路面排水設計的要求與規定;在施工手冊中,對路基路面的排水施工提出了具體的要求和規定,闡明了各項排水設施施工時應注意的事項。這些手冊在相當長的一段時間內作為指導公路排水工程設計與施工的工具,在公路設計與施工中起到了十分重要的作用。20世紀90年代后,隨著高速公路的飛速發展,排水工程的設計、施工和養護愈來愈引起人們的重視,排水工程被提到了一個相當重要的高度。1998年我國制定并了《公路排水設計規范(JTJ018—97)》,它不僅全面系統地介紹了各種排水設施的設計要領,而且在路基路面排水的基礎上,增加了路面結構內部排水及公路構造物及下穿道路排水的內容,使公路排水工程更趨完善和合理。這里筆者就水對道路的作用及危害、道路排水的目的和要求、道路排水設計的前景進行詳述。
1 水對道路的作用及危害
路基和路面結構外露在地表,直接感受自然因素的影響。水是道路上常見的自然物質,由于它的存在,會直接或間接影響到道路的濕度從而會影響到道路的使用質量與行車安全,主要體現在地面水對地表的侵蝕與地下水對地基的破壞。
(1)雨雪形成的大氣降水輕微會導致地面積水影響正常交通,嚴重會造成地面的重病害——可以直接沖毀路肩、邊坡和路基;滲入路基內部的水會使土基濕軟從而引起路基凍脹、翻漿或邊坡塌方、泥石流,甚至整個路基沿傾斜基底滑動;進入結構層內的水分可浸濕無機結合料處治的粒料層,導致基層強度下降,使瀝青面層出現剝落和松散;水泥混凝土路面由于接縫多,從接縫中滲入的水分聚集在路面結構中,在重載的反復作用下,產生很大的動水壓力,導致接縫附近的細顆粒集料軟化,形成唧泥,產生錯臺、斷裂等病害。
(2)海、河、湖、水渠及水庫水會影響離這些水源較近的道路的使用,長時間作用就會造成臨近道路路面的嚴重積水,降低路面材料的強度,形成各種各樣影響交通的病害;如果地上排水不充分會使水流進入封閉性不好的道路內部形成松軟土層,造成路基沉陷;遇到易發洪水季節甚至會沖毀路基及周邊的附屬工程構造物。
(3)位于地下上層相對不透水層一帶的滯水,會軟化路基,使路基潮濕,降低路基的強度。
(4)在地面以下第一個隔水層以上的含水層的潛水,距地面較近,在重力作用下可沿土層以薄膜形式從含水量高的位置向含水量低的地方流動,從溫度高的地方向溫度低的凍結中心周圍流動,會形成水分集中,造成路基局部損壞,影響路基的整體強度和水溫穩定性,重者會引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍,甚至整個路基沿傾斜基底滑動,水還可能造成摻有膨脹土的路基工程毀滅性的破壞。
(5)在地面以下任何兩個隔水層之間含水層中的層間地下水,當水源高于地面時,可以通過巖層裂縫冒出地面而成泉水,上升到路基,導致路基濕軟,強度降低,重者也會引起路基的整體破壞。
總之,路基、路面的強度與穩定性同水的關系十分密切。路基、路面的病害有多種,形成病害的原因也有很多,但水的作用是主要因素,無不都與地面水和地下水的浸濕和沖刷破壞有關。水的作用加劇了路基路面結構的損壞,加快了路面使用性能的變壞,縮短了路面的使用壽命。據新聞網上有關報道:“近幾年由于我國連續發生了幾次歷史上罕見的特大洪水,公路水毀損失十分嚴重,據不完全統計,僅在1991年-1998年間,公路水毀損失達2 000多億元,某些省份平均每年水毀損失都達億元。”這固然有洪水兇猛人力不可抗拒的因素,但公路本身抗災能力差,排水設施不齊全,排水系統不配套也是造成水毀損失的一個重要原因。因此充分認識水對公路的破壞性,認真做好公路排水系統的設計、施工和養護已是一項十分嚴峻而緊迫的任務。
2 道路排水的目的和要求
(1)道路排水設計的目的。就是要考慮道路等級、地形、地質、氣候、年降雨量、地下水等條件,考慮不同的水源,設置相應的排水設施,使路基、路面形成良好的排水系統。把影響路基強度和穩定性的水排到路基范圍以外適當的地點,并防止地面水漫流、滯積或下滲,對影響路基穩定性的地下水,則應予以隔斷、疏干、降低,并引到路基范圍以外適當的地點,將土基濕度降低到一定范圍內,保持路基常年處于干燥狀態,確保路基、路面的強度和穩定性不受地下水和地表積水的影響。還必須將路面排水和路基排水結合起來綜合考慮,將地上排水和地下排水結合考慮,將臨時性排水設施與永久性排水設施結合考慮,將道路排水與農田灌溉、周圍環境保護綜合考慮,將道路排水工程與防護加固工程綜合考慮。
一般把道路排水分為地面排水和地下排水。路界地面排水包括路面(含路肩、中央分隔帶)排水、路基邊坡排水、溝渠排水等。地下排水包括路基地下排水、中央分隔帶地下排水和縱向填、挖方交界處地下排水等。
(2)道路排水設施施工的目的。首先應校核全線排水系統的設計是否完備和妥善,必要時予以補充或修改,應重視排水工程的質量和使用效果。此外,應根據實際情況,設置施工現場的臨時性排水措施,保證路基土石方及附屬結構在正常條件下進行施工作業,消除路基基底和土體內與水有關的隱患,保證路基工程質量。
(3)道路排水設施養護的目的。應該對排水設施進行日常性、經常性、季節性的養護,若發現有排水不暢,淤積,堵塞現象,一定要及時對排水設施予以補充或修改,保持排水設施的正常使用,水流暢通,并根據實際情況不斷改善路基排水條件。
(4)道路排水設計的要求。①排水設計要因地制宜、全面規劃、因勢利導、綜合整治、講究實效、注意經濟,充分利用有利地形和自然水系。一般情況下,地面和地下設置的排水溝渠宜短不宜長,以使水流不致過于匯集,做到及時疏散、就近分流。②各種路基排水溝渠的設置,應注意與農田水利相配合,必要時要適當增設涵管或加大涵管孔徑,以防農業用水影響路基的穩定性,并做到路基排水有利于農田灌溉。路基邊溝一般不用作農田灌溉渠道,兩者必須合并使用時,邊溝的斷面應加大,以防止水流危害路基。③設計前必須進行調查研究,查明水源與地質條件,重點路段要進行排水系統的全面規劃,考慮路基排水與橋涵布置相配合、地面排水與地下排水相配合、各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合,做到綜合整治,分期修建。對于排水困難和地質不良的路段,還應和路基防護與加固工程相配合,并進行特殊設計。④路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,盡量不破壞天然水系,不輕易合并自然溝溪和改變水流性質,盡量選擇有利地質條件布設人工溝渠,減少排水溝渠的防護與加固工程。對于重點路段的重要排水設施,以及土質松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠,應進行必要的防護與加固。⑤路基排水要結合當地水文條件和道路等級等具體情況,注意就地取材,以防為主,既要穩固適用,又必須講究經濟效益。⑥為了減少水對路面的破壞作用,應盡量阻止水進入路面結構,并提供良好的排水設施,以便迅速排除路面結構內的水,亦可修筑具有能夠承載荷載和雨水共同作用的路面結構。
3 道路排水設計的前景
(1)根據道路上水源的多樣化即水源的性質、方位、對道路的影響的不同,導致了我們要擴大道路排水設計的范圍,由地表到地下,由地面邊緣到地面中心,由地面交界線到道路交叉線上,由跨越溝渠的道路到橫穿海、河、湖的橋梁,由道路排水到農田灌溉、廢水排放、城市用水排水,環境保護、防治水土流失都要結合起來,聯系起來,達到多渠道、多方位排水設計。