山區公路填方路基擋土墻傾倒原因分析及對策

宋軍

摘 要：目前，公路已與人們的日常生活密不可分，山區公路質量成為人們關注的問題。擋墻傾倒是山區公路填方路基中比較常見的公路危害。本文針對某工程該路段的變形特點，對山區公路填方路基擋土墻傾倒原因進行分析并提出相應對策，希望可以借此提高山區公路工程施工技術水平。

關鍵詞：山區公路；擋土墻傾倒；原因；對策

當前，我國非常重視公路工程建設，并將公路建設列為國家建設的重要組成部分，但是山區公路工程存在巨大的質量安全隱患。研究表明，擋墻傾倒和路面沉陷的主要原因是墻后土壓力的長期作用和車載動壓力，因此越高的擋土墻，越容易發生破壞。大多數山區公路根據當地實際情況會修筑相應的防護工程，來提高路基邊坡的抗沖刷能力；同時，為了保證防護工程的基礎穩定、牢固，常常會在路基附近修筑擋土墻、護坦等防護工程。然而當這些防護工程發生失穩坍塌現象，失去部分或者全部的防護功能時，就會導致路面、路基毀壞。

最常見的防護工程毀壞有：1）坡面防護工程（如擋土墻）的基礎被水流淘空，防護工程發生變形、開裂，但未坍塌，如圖 1所示；2）坡面防護工程（如擋土墻）傾倒，失去防護作用，使路基邊坡受到水流直接沖擊和沖刷，從而造成路基路面的毀壞，如圖 2所示；3）坡腳防護（如丁壩）發生損壞，失去了防護作用，從而威脅邊坡、擋土墻以及沿河路基的穩定性，如圖3所示。

本文以某工程為例，分析該路段路基擋土墻傾倒的原因，以及對此做出的措施。

1 浸水擋土墻的適用條件

1）在有溪流通過的有懸崖的地方，不適合采用全挖路基，因為其工程量很大還會擠壓河床，使得溪流的流向發生改變，還會對農作物和建筑物造成傷害，但是如果路段至在短時間內首席劉沖刷，采用浸水擋土墻是比較合適的；2）河灣長時間受到水流的沖刷時，如果采用的是浸水擋土墻，就可以使河灣的穩定性增強；3）在水流湍急而且深度大、沖刷力強、水流的流向不確定且有較多的漂浮物、河岸危險的位置變化比較時，可以在沿河路基被水流沖擊的地方設置浸水擋土墻；4）河流容許的流速不得小于5m/s但不能超過8m/s。

以下條件也可以設置擋土墻：1）山坡上容易發生塌陷的土體；2）沿河路基受到水流長期沖刷的地方；3）需要對坡腳進行約束時；4）盡量不占用或者少占用農田的時候等。

2 擋土墻傾倒原因

2.1 原有路基狀況分析

2.1.1工程地質條件

本項目調查段路基寬度為8.5米，K81-K86路段采用碎石土填筑，K86-K104采用巖石填筑，K104-K115路段采用礫石填筑。沿線路基路面使用狀況良好，部分路段路基存在路側積水現象，山區路段山體陡峭，對于巖石松散地段存在落石危險，防護工程設施不足。

2.1.2填方路基結構

原有路基在臨溪段一般采用擋土墻支擋，局部采用了格賓石籠網防護，對高邊坡處基本保存了巖石的天然機理，爆破開挖后不做防護，只是后期養護中對個別邊坡陡且有落石段采用主動防護網防護。

2.1.3填方路基毀壞情況

既有防護形式使用良好，僅局部路段擋墻擠裂并出現位移現象，原路基排水措施較為缺乏，局部路段既有排水設施堵塞、損壞情況較為嚴重。

2.2 破壞特征及原因分析

2.2.1擋土墻變形破壞特征

擋土墻傾倒是指當墻頂的水平位移大于墻底時，墻身發生了以轉動為主的變形，同時墻身產生了一些開裂現象。在強烈的變形區間內，公路內側路面的裂縫發育主要是鋸齒狀和圈弧狀張拉下錯裂縫，而這些裂縫主要沿著填方路基和原來路基結合的地方向外延伸，從而引造成了路面的不均勻沉降。

2.2.2擋土墻傾倒原因分析

調查表明，擋土墻傾倒的主要原因是受到路面長期的車輛荷載和墻后的土壓力作用，擋土墻的高度有一定的影響。

1）本工程的該路段主要是半挖半填式路基，邊坡的路堤含有碎石塊的土體在擋土墻后產生的主應力作用在擋墻之上，通過推擠下邊坡擋土墻使它產生相應的變形。在對填方路基進行施工時，當擋土墻施工到一定高度后，很容易導致邊緣土體的壓實度達不到要求。在填方路基比較高的地方，如果土體的壓實度不能滿足施工要求，使土體前期的固結壓力小于自重應力與各種附加應力的總和，在自重力的作用，會產生沉降變形。當土體的壓實度達不到要求時很可能使得填方路基發生側向偏移。本工程在原來的擋土墻設計中，因為沒有準確的估算出側向偏移量，從而造成了擋土墻的傾倒和破裂。

2）車輛荷載是一種長期的循環動荷載，填方路基在長期的車輛荷載作用下，周圍的土顆粒的結構會發生一些顯著變化。由于長期的壓縮作用，土顆粒的變形逐漸向路基兩邊擴散，還會不斷的補充壓實填方路基，從而使得擋土墻發生了沉陷的現象。

3）擋土墻的傾倒會使路基沉陷更加嚴重，甚至會導致路基的直接塌陷。當路基發生直接塌陷以后，在車輛荷載的作用下，填筑土經過不斷的壓實側向偏移量也逐漸增大，同時會使擋土墻傾倒進一步發展。

3 工程治理措施及對策

3.1 填方路基的設計原則

按照相關技術規范以及規程，對公路沿線的各種自然條件進行全面的調查，如水文狀況、地質情況、氣象災害等，還要收集好詳細的設計資料。要嚴格的遵循防治結合，經濟，安全，可持續發展的設計原則，并結合路基填土的開挖和填筑情況以及施工過程中需要注意的各種事項，綜合考慮路基，給排水條件和需要采取的防護措施。施工過程采用機械方法，并采用一些新的施工技術和施工工藝，使用新型材料，對路基水毀危害采取一些防護和治理的有效措施，以確保路基的穩定性。對于路基、路面以及排水的設計原則主要考慮了以下幾個方面：1）堅持不破壞原則，因為最好的保護就是可以不受到破壞，還要和周圍的環境協調一致；2）路基的截面設計要靈活的使用斷面型式，為了盡量少的占用土地的面積，可以降低路基的填挖高度；3）加強老路的調查，使擴建公路充分利用原有道路的一些有用資源；4）施工過程采用機械方法，并采用一些新的施工技術和施工工藝，使用新型材料，還要加強對周圍環境的保護；5）為了保證排水的通暢要綜合考慮路基和涵洞設計的實際情況。

3.2 對策與措施

為了降低山區公路雨季帶來的水毀損失，可針對不同的地質條件和地形，修建適合的防護設施，對容易發生水毀的路段采取不同的工程措施，或者對現有的防護設施進行完善和加固，使山區公路減輕水毀帶來的損失，并保證公路和沿線設施均達到強度和穩定性等標準要求，確保公路可以正常使用。1）作為路基直接組成部分的邊坡植物和擋土墻的防護等，應該從增強坡面的抗沖刷能力入手，要根據不同的實際情況，選擇最優的防護措施組合方式，從而達到減小路基下邊坡沖刷破壞的目的。2）沿河路基的擋土墻傾倒，一般是在洪水的沖刷作用下造成的，因此其護腳工程在于提高坡腳的抗沖刷能力，減輕對它造成的不利沖刷。主要的防護措施有沿水流方向布置的浸水擋土墻、防水林、護坦、拋石或堆石、石籠、排樁等。這些防護措施的使用條件與水流速度、河床質條件、及河流與路基的位置有關。本項目根據具體實際情況對填方路基的毀壞制定出以下對策。

3.2.1填土高度

本項目新建路基填高應結合地形情況、構造物分布情況和分布密度、不良地質特殊性土分布情況以及老路的填土高度等具體情況確定。1）路基標高首先要求滿足洪水位控制要求，根據施工過程的各項規范規定，路基設計洪水頻率為百分之一。沿河及受水浸淹的路基邊緣標高不得小于路基設計水位的0.5m。2）交叉、通道凈高的限制。本項目全線縣鄉道、機耕道路、牧業通道分布較多，分布密度較大，由于地物及地形受限，多處采用主線上跨，增加了路基填土高度。橋臺臺后填土高度一般控制在5.0米以內，最大填土高度一般不大于10m。3）項目所在區鹽漬土分布較廣，多以弱、中硫酸鹽和亞硫酸鹽漬土為主。為防止硫酸鹽鹽漬土產生鹽脹、溶陷等地質病害，路基內應設置隔斷層，以防止毛細水上升，隔斷層置于路床之下，并高出地表長期積水位或地面20cm以上。因此，路基填土高度宜控制在1.66m（路面厚度0.66m+路床厚度0.8m+土工布隔斷層0.2m）以上。本項目為改擴建工程，應結合老路路基高度，一般路段新建路基填土高度宜控制在1.46m以上；鹽漬土路段新建路基填土高度宜控制在1.66m以上；沿河段路基填土高度控制在設計水位0.5m以上；對于橋涵構造物分布密度較大的段落，應以老橋涵的標高作為控制，盡量降低路基高度，以減少路基土石方，并節省占地。

3.2.2地基表層處理

填方路堤基底視地形、土質、地下水位、填方邊坡高度等不同進行相應處理。1）填方路基設計時，路基填筑前應對原地表進行清理。地表耕植土層清除換填厚度按0.3m計算，清表后進行填前夯實（按0.1m計算壓實下沉量），清表后地面壓實度應≥90%，達到壓實要求后再填筑路基。如原地面潮濕，應采取工程措施，保證壓實度。2）為保證路基邊緣部分的壓實度，路堤兩側填筑寬度各增加30cm，碾壓完畢進行削坡處理。3）當地面橫坡或沿路線縱向坡度陡于1∶5時，填路基前應將原地面挖成寬度不小于2m，向內傾斜4%的臺階；當地面橫坡陡于1∶2.5時，根據設計要求進行支擋或加筋處理。4）路基施工過程中，如果路堤的基底范圍內地下水或者地表水影響路基穩定，應采取攔截、引排等措施，或者在路堤的底部填上不易風化的砂礫、片石或塊石碎石等透水性材料。

3.2.3填方路基邊坡

一般填方路堤當填方邊坡高度H≤8m時，邊坡率采用1∶1.5；當填方邊坡高度84 結語

1）擋土墻傾倒這類公路危害在山區公路中都有發生。一般在半挖半填的路基中容易發生擋墻傾倒，主要是由于墻后土壓力和車輛荷載的共同作用下所造成的。假如車輛荷載一定，那么擋土墻越高，墻后土體的力學性質就會產生越大的差異，就越有可能發生擋土墻的傾倒。2）在雨季應該特別注意發生變形擋土墻，即使它并沒有影響到公路的行車安全，因為當雨水滲入到路面裂縫以及擋土墻和路基接觸部分的裂縫時，會改變填方路基中的土體容重以及飽和度，從而使土體得有效應力發生改變，導致擋墻傾倒以及路面不均勻沉降進一步發展。3）在進行擋土墻的設計時要考慮填方路基產生的側向偏移量，在對路面填筑進行施工時要按照所需要的土體的壓實度進行嚴格的填埋和夯實，在施工后還應該加強巡查工作，避免變形破壞得到進一步的發展。4）對于治理擋土墻傾倒，主要的方法應對其進行加固封填，這需要依據變形的實際情況可采取注漿加固、錨桿、抗滑樁等措施。本項目采用路面封填的方法進行控制，有效減輕了交通荷載對擋土墻的破壞。

參考文獻：

[1] 彭昌翠，沈軍輝，劉毅.山區公路填方路基外擋墻傾倒成因分析及治理措施[J].中外公路，2011（1）：17-19.

[2] 李俊.山區公路水毀路基穩定性分析及防治措施[J].長安大學，2013（4）：14-15.

[3] 馬保成.沿河公路路基水毀災害評價及防治措施研究[J].長安大學，2008（4）：88-89.