【文章內(nèi)容簡介】 鐵路 部門 路堤邊坡 路塹邊坡 一級邊坡 不平衡推力法 二級邊坡 三級邊坡 水利 部門 水工壩體邊坡 嚴格條分法與 Bishop 法 庫區(qū)自然邊坡 嚴格條分法與 Bishop 法 初步設(shè)想 綜合 上述情況，結(jié)合 我國公路部門已有邊坡工程實例的調(diào)查總結(jié)， 以及公路工程的特點，本規(guī)范給出了 表 路塹邊坡安全系數(shù) 。 邊坡安全系數(shù)因所采用的計算方法不同，計算結(jié)果存在一定差 別。大量算例試算結(jié)果表明，一般情況下，簡化 Bishop 法計算結(jié)果比不平衡推力法計算結(jié)果大 5%~10%； 數(shù)值分析法計算結(jié)果與簡化 Bishop法計算結(jié)果較接近，相互間的差值通常在 5%以內(nèi)；平面滑動面解析法計算結(jié)果比不平衡推力法計算結(jié)果大 8%~16%。 本 規(guī)范規(guī)定 依據(jù)計算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)評價邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)時，應(yīng)與計算方法相對應(yīng)。 挖方高邊坡設(shè)計應(yīng)在采用合理的穩(wěn)定性評價方法對邊坡進行穩(wěn)定性評價后進行。 邊坡分臺階設(shè)計有利于邊坡穩(wěn)定性， 但 堅硬巖石邊坡臺階修筑比較困難，在 雨水豐富地區(qū)的順層巖石邊坡的臺階 10 有時對邊 坡穩(wěn)定不利，故巖石邊坡 在某些時候可不設(shè) 臺階 。 水是影響 挖方高邊坡 穩(wěn)定性的重要 因素 之一 ， 應(yīng)加強地表和地下綜合排水系統(tǒng)的設(shè)計，尤其應(yīng)重視地下排水設(shè)計 。 動態(tài)設(shè)計是挖方高邊坡設(shè)計基本原則。 設(shè)計者應(yīng)掌握施工開挖中反映的真實地質(zhì)特征、邊坡變形量、應(yīng)力測定值等，對原設(shè)計作校核和補充、完善設(shè)計，確保工程安全和設(shè)計合理。 地質(zhì)資料是設(shè)計的基礎(chǔ)，但在 山區(qū)地質(zhì)情況復雜、多變，受多種因素制約，地質(zhì)勘察資料準確性的保證率較低，勘察主要結(jié)論失誤造成邊坡工程失敗的現(xiàn)象不乏其例。因此規(guī)定地質(zhì)情況復雜的高邊坡在施工開挖 中補充“施工勘察”，收集地質(zhì)資料，查對核實地質(zhì)勘察結(jié)論。這樣可有效避免勘察結(jié)論失誤而造成工程事故。 現(xiàn)場監(jiān)測是一項技術(shù)含量高的現(xiàn)場工作，它對工程設(shè)計的正確實施有著重要作用，也是保證施工進度或排危應(yīng)急搶險，確保工程安全施工的重要依據(jù)。因此，應(yīng)該作出詳細的設(shè)計，在設(shè)計文件中應(yīng)對整個監(jiān)測程序、內(nèi)容、技術(shù)要求等作明確規(guī)定。 填石路堤由于其填料性質(zhì)的特殊性，給設(shè)計、施工、檢測等方面都帶來一系列困難，嚴重影響了石質(zhì)填料在填筑路基中的應(yīng)用。填石路堤有大量成功的經(jīng)驗，也有很多失敗的工程實例。公路部門從90 年代 開始進行填石路堤的試驗和研究，并在設(shè)計、施工、質(zhì)量控制方面取得很多寶貴的經(jīng)驗。 對于膨脹性巖石、易溶性巖石、崩解性巖石和鹽化巖石，其后期穩(wěn)定性較差，其工程性質(zhì)很容易因為水氣環(huán)境以及時間推移發(fā)生變化。不宜用于路堤填筑。 在壓實機具功率較小時，填石料無填石料進行進一步破碎 ， 壓實效果不好。在推土機功率較小時，很難使大粒徑填石料移位和攤鋪表 法進一步破碎和壓實，試驗表明，靜重 12T 以下的振動壓路機，在碾壓中硬強度以上石料時，較難對 面平整，對壓實效果影響很大 。 因此， 本規(guī)范規(guī)定填石路堤應(yīng)采用大功率推土機與重型壓實機具施工 。 我國正在制定關(guān)于沖擊式壓路機碾壓的技術(shù)指南，對于強夯施工填石路堤，也有許多成熟的工程經(jīng)驗，在設(shè)計考慮采用強夯或沖擊式壓路機進行壓實施工時，可參照相應(yīng)的標準和施工經(jīng)驗確定其壓實層厚與質(zhì)量控制標準。 在公路部門的相應(yīng)規(guī)范中，沒有關(guān)于用作填料的巖石強度的分類。 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（ JTJ02485） 根據(jù)不同巖石性質(zhì)所反映的地基承載力，按巖石抗壓強度 分 為： 硬質(zhì)巖 （ 30MPa)、軟質(zhì)巖 （ 5～ 30MPa) 、極軟巖（ 5MPa)。 《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（ JTJ02690） 根據(jù)不同巖石性質(zhì)所反 映的圍巖穩(wěn)定性 ，將巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖 按 巖性、物理力學指標以及耐風化能力劃分為硬質(zhì)巖石、軟質(zhì)巖石兩級，又 按 飽和抗壓強度 Rb。 分為四種 ： 極硬巖（ 60 MPa）、（ 30MPa)、軟質(zhì)巖（ 5～ 30MPa) 、極軟巖（ 5MPa)。 這些分類尚不能反映填石料工程性質(zhì)。 《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中， 按單軸飽和抗壓強度 提出了巖石的分類標準， 即：硬質(zhì)巖石（ 60 MPa）、中硬巖石（ 30～ 60 MPa）、軟質(zhì)巖石（ 30 MPa） 。 實踐經(jīng)驗表明，填石料在抗壓強度 50～ 60Mpa 時，和堅硬巖石相比，填石料的巖石 破碎率有較大幅度的提高，其施工可塑性大大增加。有文獻指出：只要濕抗壓強度在 25～ 30 Mpa 以上的巖石可視為硬巖正常使用，低于此值的軟巖，只要放置在適當部位和專門設(shè)計，也可用于筑壩。而填石料在抗壓強度小 11 于 30Mpa 時，現(xiàn)有的攤鋪和壓實機械很容易就對其進行破碎。對于軟質(zhì)巖石，其壓實后的工程性質(zhì)更呈現(xiàn)土的特性，對于強度小于 5Mpa 的極軟巖石，在施工和壓實特性完全可以按土質(zhì)填料考慮。 填石路堤使用不同的巖石類型，其施工工藝、質(zhì)量控制方法有所差異，對壓實層厚、粒徑的要求也有所不同。 因此，從填 石 料的 工程性質(zhì)和施工工藝 要求的 角度出發(fā)， 本規(guī)范給出了表 巖石分類表 。 目前， 我國 尚未制訂 公路填石路堤 壓實質(zhì)量標準 。 在水利部門，對于類似于公路填石路堤的堆石壩工程的修筑，取得了較多的經(jīng)驗，表 1 中列出了國內(nèi)外一些堆石壩工程的碾壓參數(shù)。 從表 中可看出，對于主堆石區(qū)，堅硬巖石碾壓厚度一般 ～ ，最大的達到 。對于軟質(zhì)巖石，其碾壓厚度一般在 ～ 左右。國內(nèi)一些科研單位對不同強度填石料進行了試驗，試驗表明，在壓實機具和攤鋪機具滿足要求的情況下，填石路堤可以根據(jù)石料強度，填筑部位，采用較厚 的層厚進行施工。 表 1 若干土石壩碾壓堆石的填筑壓實實例 工程名稱 壩高 (m) 堆石性質(zhì) 碾壓參數(shù) 填筑平均干容重 (KN/m3) 填筑平均孔隙率（ %） 備注 層厚 (m) 碾重 （ T） 碾壓 遍數(shù) 佛土度愛利 160 堅硬玄武巖 10 4 主堆石區(qū) 西 北 口 95 白云質(zhì)灰?guī)r 10～ 8 23 主堆石區(qū) 碧 口 110 含少量千枚巖的凝灰?guī)r 6 22～ 26 主堆石區(qū) 拉 格 都 40 花崗巖 ,最大粒徑 100cm 8～ 10 25 主堆石區(qū) 關(guān) 門 山 花崗巖 ,最大粒徑 60cm 6～ 8 25 主堆石區(qū) 臘 馬 灰 巖 8～ 10 主堆石區(qū) 科特梅利 97 紫蘇花崗石 4 24 主堆石區(qū) 白 云 120 白云質(zhì)石灰?guī)r 4 主堆石 區(qū) 蓮 花 混合花崗巖 6 25 主堆石區(qū) 阿爾多安其卡亞 140 角 頁 巖 4 主堆石區(qū) 薩爾瓦興娜 148 軟弱砂巖，粉砂巖 4 下游堆石區(qū) 溫 尼 克 85 粉土巖，最大粒徑 400mm ～ 6 里 恩 拜 恩 90 泥巖 ,最大粒徑 200～ 600mm 4 株 樹 橋 78 風化板巖 6 下游壩體，加水碾壓 天生橋一級 178 含泥巖料 8 下游干燥區(qū) 從 表 1 中堆石壩的壓實控制標準 看， 盡管平均壓實干密度波動較大（主要因為巖石種類和級配不同等原因），但其孔隙率指標卻相對有規(guī)律。主堆石區(qū)平均填筑干密度大致為 20～ 23KN/m3，相應(yīng)的孔隙率大致在 24％左右（ 18％～ 28％） ， 主堆石區(qū)控制標準 ： 堅硬石料 的 壓實孔隙率 23～ 28 ％ ， 易風化石料 的 壓實孔隙率 19～ 24%。 對于填石料，采用孔隙率控制質(zhì)量質(zhì)量較為合適。采用孔隙率指標，可以 不進行填料的最大干密度試驗，對填石料的壓實質(zhì)量同樣可以進行較好的控制。 填料孔隙率計算公式如下： Gee d?? ???? 11 式中： ? 孔隙率 ； d? 土樣干密度 ； G 土樣視比重。 在碾壓堆石壩中，往往規(guī)定一個壓實孔隙率（一般 20％～ 28％），同時規(guī)定相應(yīng)的碾壓參數(shù)（如碾重、遍數(shù)、鋪料厚度）。 采用以上的壓實孔隙率和相應(yīng)的施工參數(shù)，并在施工中嚴加管理 ,可以滿足高 12 土石壩的變形和穩(wěn)定要求。 填石路堤填方高度遠遠低于堆石壩，但填石路堤和堆石壩具有大量的相似性，對于填石路堤，采用孔隙率作為質(zhì)量控制指標是可行的。 近年來， 福建福泉高速公路、廣東京珠高速公路、廣西柳桂高速公路修筑 填石路堤試驗路 ，研究了花崗巖、石灰?guī)r、紅砂巖等填石料 用孔隙率作為質(zhì)量控制指標 的壓實質(zhì)量標準及相應(yīng)施工工藝、質(zhì)量控制方法，通車運行幾年來，路基路面穩(wěn)定 。 根據(jù)上述研究成果和工程經(jīng)驗，本規(guī)范提出了 用孔隙率作為質(zhì)量控制指標 的壓實質(zhì)量標準 。 試驗表明，目前檢測壓實質(zhì)量常用的方法（干密度、承載 板、沉降差、面波）單一進行填石路堤的質(zhì)量控制均不能很好的控制質(zhì)量，填石路堤的施工參數(shù)（壓實功率、碾壓速度、壓實遍數(shù)、鋪筑層厚等）對壓實質(zhì)量的影響大，必須對其進行質(zhì)量監(jiān)控。填石路堤較為合適的質(zhì)量控制方法是施工參數(shù)與壓實質(zhì)量檢測同時控制的雙控方法 ， 填 石路堤壓實質(zhì)量檢測可以采用壓實沉降差或孔隙率標準。要檢測填料壓實干密度或孔隙率，就必須采用大坑（最大粒徑的 ～ 2 倍）和水袋法進行。 目前采用壓實沉降差進行檢測的較多。 壓實沉降差與碾壓遍數(shù)以及填石料的壓實干密度有很好的相關(guān)關(guān)系（據(jù) 福建和廣東試驗工程統(tǒng)計，相關(guān)系數(shù)在 95%以上），在壓實機具不變的情況下，可以較好的控制實際的壓實遍數(shù)。但壓實沉降差還應(yīng) 與 施工工藝參數(shù)進行聯(lián)合控制才能有效的控制填石路堤的壓實質(zhì)量。經(jīng)過國內(nèi)一些試驗工程的總結(jié)，建議對壓實沉降差檢測采用了如下標準： 壓實沉降差為采用施工碾壓時的重型振動壓路機 (建議 14T 以上 )按規(guī)定碾壓參數(shù)（強振， 4km/h 以下速度）碾壓兩遍后各測點的高程差。壓實沉降差平均值應(yīng)不大于 5mm,標準差不大于 3mm。 填石路堤的邊坡部位常常是攤鋪、壓實的薄弱環(huán)節(jié)，且用常規(guī)方法，很難使邊坡密實和平整 。因此，對于中等強度以上石料 應(yīng)進行邊坡碼砌。邊坡碼砌石料應(yīng)整齊、不易風化 ， 邊坡碼砌一般采用干砌的型式。 對于風化巖石和軟質(zhì)巖石，由于施工機具的作用，填料在攤鋪、碾壓過程中破碎現(xiàn)象較為嚴重，在強度指標也有較大的變化，而且，風化巖石和軟質(zhì)巖石填筑路堤在浸水后，其強度指標降低較多，在沉降、穩(wěn)定性計算時，應(yīng)該考慮到路堤后期可能遇到的不利情況。 目前公路粉煤灰路堤所用的粉煤灰主要是濕排灰（池灰），調(diào)濕灰次之，均屬硅鋁型的低鈣粉煤灰，干灰、爐底灰渣和硫鈣型的高鈣均缺乏工程實際經(jīng)驗和應(yīng)用實例。所以，本規(guī)范只針對硅鋁型的低鈣粉 煤灰。 粉煤灰路堤應(yīng)注意基底和邊坡的穩(wěn)定性，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)防護措施。其中以加強排水為主，嚴禁長期積水浸泡路堤基底。 對軟土地基上的粉煤灰路堤，其設(shè)計結(jié)構(gòu)形式，主要應(yīng)考慮軟基的固結(jié)沉降量，從而設(shè)計土質(zhì)路拱或隔離層的厚度。為了防止因沉降量過大而產(chǎn)生倒拱，應(yīng)與軟基處治設(shè)計同步進行。 本規(guī)范所述的粉煤灰屬硅鋁型低鈣粉煤灰，相當于美國標準（ ASTM C61887）中的 F 級粉煤灰。該標準是針對用作普通水泥混凝土添加料的粉煤灰技術(shù)要求而制定的。規(guī)定最大燒失量為 6%，若有試驗資料作依據(jù)，可允 許使用最大燒失量 12%的 F 級粉煤灰，但對路堤填料未作明確規(guī)定 ?！豆仿访婊鶎邮┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》 JTJ0342020 規(guī)定粉煤灰燒失量不應(yīng)超過 20%， 作為路堤填料，采用與基層材料相同的規(guī)定是可行的。 13 粉煤灰的粒度成分是直接影響粉煤灰最大干密度和最佳含水量的主要因素之一。它與燃煤性質(zhì)、煤粉細度、燃燒條件、收塵和輸送方式等因素有關(guān)。同一灰池不同部位的試樣，差異較大，所以選擇有代表性的試樣進行測定甚為重要。 標準密度值是衡量現(xiàn)場壓實度的尺度，要求具有足夠精度。由于平行試驗誤差，一組試驗求得的標準 值難以如實反映試樣的實際情況。為此，規(guī)定標準密度試驗一般應(yīng)進行三組，以平均最大干密度作為標準密度值。 粉煤灰的粘結(jié)強度 C 和內(nèi)摩擦角 ? 是路堤穩(wěn)定驗算的重要指標， C、 ? 值隨粉煤灰種類，粒組成分、密實程度的不同而有較大變化。飽水后的 C、 ? 值均有降低趨勢 ，應(yīng) 重視飽水后粉煤灰 C、 ? 值的測定和穩(wěn)定性驗算。 隔離層起隔斷毛細水的作用，應(yīng)根據(jù)當?shù)氐?地質(zhì)、水文條件，地表積水情況，決定是否需要設(shè)置隔離層。據(jù)室內(nèi)粘質(zhì)土毛細水上升高度試驗結(jié)果，一般在 ～ 范圍，故規(guī)定粉煤灰路堤底部距地下水位或地表長期積水水位 以上，否則應(yīng)設(shè)置隔離層。 為防止排水盲溝的淤塞，宜采用 200～400g/m2的無紡土工織物作濾層，也可采用排水板作為橫向排水通道。 對于一般地基上的粉煤灰路堤，經(jīng)幾個試點工程的設(shè)計與施工實踐經(jīng)驗表明，其抗滑穩(wěn)定性驗算均能滿足規(guī)范要求，施工中也未出現(xiàn)過任何不良征兆。因此，條文規(guī)定 5m 以下的粉煤灰路堤可以不作穩(wěn)定性驗算和沉 降計算。 粉煤灰的各項物理力學指標采用重型壓實標準比輕型壓實標準均有明顯的提高，有利于提高路基強度。一般情況下，粉煤灰路堤壓實度應(yīng)執(zhí)行第 條和第 條規(guī)定，但鑒于其材料的特殊性，從一些已修筑的粉煤灰路堤實體工程看，粉煤灰路堤采用 90%～ 93%壓實標準時，路堤沒有出現(xiàn)由于壓實不足產(chǎn)生的工程病害。因此，粉煤灰路堤 壓實度可根據(jù)試驗路研究成果，適當降低 1～ 3%。