一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法技术

本发明专利技术公开了一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法，该方法包括：弃渣场场地快速优化选址、弃渣场初步几何尺寸设计、弃渣场主体结构空间布局以及弃渣场快速设计复核。本发明专利技术利用最短运距、最小临空面积、最大堆高、最小平面占地面积和主体结构空间布局标准化等多指标的量化和优化下，实现山区公路弃渣场的快速设计，改变传统设计的粗线条化，减小和控制了弃渣场的变更风险，且每一步都是有相关控制指标和优选指标，整个工作过程体现了安全和经济性。和经济性。和经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程
，特别是一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法。

技术介绍

[0002]山区公路建设面临极大的土石方平衡挑战，在新的环保技术标准和要求下，尤其是突出工程建设各参加单位的主体责任和管理责任，谁建设谁负责，工程质量管理终身负责制。弃渣工程由于其固体废弃特点，各方的重视程度不够，工作深度不够，在实际弃渣时经常频繁更换弃渣场，即弃渣场的初步设计或者初始选址存在不规范的问题；而且弃渣场的拦渣墙和渠道体系等主体结构的空间合理布局对于保障弃渣工程的中长期环境安全至关重要，但实际工程中经常存在坡脚局部稳定问题，或者拦渣空间很快淤平等问题，这些问题的出现会极大地影响弃渣过程的中长期环境安全。因此，急需重视山区公路弃渣场空间布局的设计安全。
[0003]近期密集出现问题的山区公路弃渣安全事件，一部分是场地问题导致的，另一部分是施工组织造成的。这些弃渣工程问题反映了山区公路弃渣场建设的标准化工作不够，需要重视弃渣场的专题勘察、专项设计。严格设计方法的标准化和规范化，从根本上控制弃渣工程建设安全风险。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法，以解决上述技术背景中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现：
[0006]一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法，包括以下步骤：
[0007]S1、弃渣场场地快速优化选址：针对同一存在弃渣需求路段圈定所有的弃渣场潜在可用场地，根据最短运距和最小潜在临空面积原则，选定最优场地；
[0008]S2、弃渣场初步几何尺寸设计，包含弃渣场整形纵断面初步设计图和弃渣场平面图的初步设计；
[0009]S3、弃渣场主体结构空间布局：在步骤S2完成的弃渣场初步几何尺寸设计的基础上，布置主体结构；
[0010]S4、弃渣场快速设计复核：对步骤S1选定的弃渣场最优场地、步骤S2设计的弃渣场几何尺寸和步骤S3的主体结构空间布局进行复核，复核后，最终完成弃渣场空间几何布局的快速设计。
[0011]上述技术方案中，步骤S2中，弃渣场整形纵断面初步设计图的初步设计方法具体如下：
[0012]先在步骤S1所选定最优场地的基础上进行清表，并测绘得到清表后地形纵断面和地形平面图，然后在纵断面上，确定坡脚位置，最后利用最大弃渣规划堆积高度h
max
，并结合
坡率、台阶宽度、单级坡高确定弃渣场整形纵断面初步设计图；其中，清表原则上清除表层耕植土层或者根系影响层，清表地面整理成小台阶，增加阻滑性能，具体台阶尺寸不做具体控制，一般清除厚度为0.3
‑
0.5m(植物根系影响清除厚度范围)，可就近临时堆放，以作后续恢复植被使用；清表目的是防止弃渣边坡沿弃渣与初始地形接触面滑移破坏；
[0013]步骤S2中，弃渣场平面图的初步设计方法具体如下：
[0014]先在测绘得到的地形平面图上，依据弃渣场整形纵断面初步设计图确定坡脚位置、坡顶位置、坡尾位置，然后利用坡顶高程结合弃渣场整形纵断面初步设计图圈定弃渣场平面占地范围，并测定平面占地面积，并判断该测得面积是否不小于估算得到的最小占地面面积S
min
，若是，则满足要求，即完成弃渣场平面初步设计图；若否，则不满足要求。
[0015]上述技术方案中，步骤S2中，所述最大弃渣规划堆积高度h
max
是利用勘察提供的表层地基土的容许承载力[σ]除以弃渣容重γ估算得到的；其计算公式为：
[0016][σ]＞γh
max
ꢀꢀꢀ
(1)
[0017][0018]式(1)～(2)中：[σ]为表层地基土的容许承载力，单位kPa，一般有勘察单位提供，或者施工单位现场通过触探等原位测试手段测定；γ为弃渣容重，单位kN/m3，一般按19kN/m3取值；h
max
为最大弃渣规划堆积高度，单位m。
[0019]上述技术方案中，步骤S2中，利用最大弃渣规划堆积高度h
max
确定弃渣场整形纵断面初步设计图具体方法为：
[0020]先在清表后测绘得到的地形纵断面的基础上，确定出坡脚位置，然后按照1:1.50坡率、台阶宽度2m、单级坡高10m，一直放坡直到边坡高度达到h
max
值，即算完成坡高设计和弃渣场整形纵断面初步设计。
[0021]上述技术方案中，步骤S2中，假设弃渣都是按任意形状锥形堆放，所述弃渣最小占地面积S
min
是利用锥形体积公式、代入拟弃渣方量V和h
max
估算得到的；其计算公式为：
[0022][0023]式(3)中：V为拟弃渣方量，单位m3，一般由设计单位依据开挖量乘以不同土类的松胀系数估算确定，该参数对本专利技术而言是已知值，先有该值才能进行设计，即预知方量再找地方堆放；h
max
为最大弃渣规划堆积高度，单位m；S
min
为弃渣最小占地面积，单位m2。
[0024]上述技术方案中，步骤S3中，主体结构包含戗台、拦渣墙、边沟和坡面横向截排水沟；
[0025]其中，在弃渣场边坡的坡脚设置戗台，戗台顶宽不小于4.0m，高度不小于拦渣墙顶部高程，坡率与弃渣场边整形坡率一致；
[0026]在戗台外侧20m以外设置拦渣墙；
[0027]沿弃渣周边与自然坡结合部设置边沟，用于拦截上部和周边来水；
[0028]在每级坡平台位置间隔设置坡面横向截排水沟，并接入边沟，用于拦截坡面汇水。
[0029]上述技术方案中，步骤S4中，对步骤S1的最优场地复核具体为：复核运距和临空面积，依据运距最短和潜在临空面积最小两个标准，复核选定的场地是否是最优场地；
[0030]对步骤S2的几何尺寸设计复核具体为：根据最大弃渣规划堆积高度h
max
乘以弃渣
容重γ是否小于为表层地基土的容许承载力[σ]的标准，复核地基承载安全；复核弃渣最小占地面积S
min
上的实际最大堆高是否小于最大弃渣规划堆积高度h
max
；复核实际占地面积是否大于计算得到的弃渣最小占地面积，保证空间充足，满足弃渣堆积要求；
[0031]对步骤S3的主体结构空间布局复核具体为：复核戗台、拦渣墙、边沟和坡面横向截排水沟的空间布局是否满足要求。
[0032]本专利技术在完成山区公路弃渣场空间几何布局快速设计之后，还需要说明具体施工顺序，其施工顺序具体包含如下内容：
[0033](1)在弃渣前进行严格清表，表土就近堆放，以供最终复耕使用，清表场地整理成小台阶；(2)完后进行拦渣墙施作，记录清槽情况，保存清槽照片；(3)边沟拦截上部来水，边沟坐落在自然地基；(4)弃渣过程，尽可能满排，坡面尽可能顺直，采取金包银方式，即严禁比较差本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、弃渣场场地快速优化选址：针对同一存在弃渣需求路段圈定所有的弃渣场潜在可用场地，根据最短运距和最小潜在临空面积原则，选定最优场地；S2、弃渣场初步几何尺寸设计，包含弃渣场整形纵断面初步设计图和弃渣场平面图的初步设计；S3、弃渣场主体结构空间布局：在步骤S2完成的弃渣场初步几何尺寸设计的基础上，布置主体结构；S4、弃渣场快速设计复核：对步骤S1选定的弃渣场最优场地、步骤S2设计的弃渣场几何尺寸和步骤S3的主体结构空间布局进行复核，复核后，最终完成弃渣场空间几何布局的快速设计。2.根据权利要求1所述的一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法，其特征在于，步骤S2中，弃渣场整形纵断面初步设计图的初步设计方法具体如下：先在步骤S1所选定最优场地的基础上进行清表，并测绘得到清表后地形纵断面和地形平面图，然后在纵断面上，确定坡脚位置，最后利用最大弃渣规划堆积高度h
max
，并结合坡率、台阶宽度、单级坡高确定弃渣场整形纵断面初步设计图；步骤S2中，弃渣场平面图的初步设计方法具体如下：先在测绘得到的地形平面图上，依据弃渣场整形纵断面初步设计图确定坡脚位置、坡顶位置、坡尾位置，然后利用坡顶高程结合弃渣场整形纵断面初步设计图圈定弃渣场平面占地范围，并测定平面占地面积，并判断该测定面积是否不小于估算得到的弃渣最小占地面面积S
min
，若是，则满足要求，即完成弃渣场平面初步设计图；若否，则不满足要求。3.根据权利要求2所述的一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法，其特征在于，步骤S2中，所述最大弃渣规划堆积高度h
max
是利用勘察提供的表层地基土的容许承载力[σ]除以弃渣容重γ估算得到的；其计算公式为：[σ]＞γh
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)～(2)中：[σ]为表层地基土的容许承载力，单位kPa；γ为弃渣容重，单位kN/m3，一般按19kN/m3取值；h
max
为最大弃渣规划堆积高度，单位m。4.根据权利要求2所述的一种山区公路弃渣场空间几何布局快速设计方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田明，但路昭，吴斌，陈伟，徐伟然，肖羚，邹云丽，唐红波，蒋文鹏，邢尔文，陆特，张斌，段文娅，李艳梅，卢云，张金蕾，尹小涛，汤华，宋罡，袁晖，吴振君，邓琴，张勇慧，袁从华，管国荥，张文杰，杨国威，李海云，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：