山區(qū)路基工程病害的原因分析及對策

陳雄賢

（海南省公路管理局白沙公路分局，海南 白沙 572800）

0 引言

山區(qū)公路路基病害直接影響公路的使用壽命，給車輛的正常運行和公路的維修帶來諸多不便。路基的穩(wěn)定性對公路的安全至關(guān)重要。為提高山區(qū)公路的質(zhì)量和服務(wù)水平，進(jìn)行經(jīng)常性的保養(yǎng)和維修作業(yè)，積極探索公路路基病害的規(guī)律，做好事前預(yù)防及事后防治，提高山區(qū)公路抗病害的能力，是一項長期而艱巨的任務(wù)。

1 山區(qū)路基工程病害特點及類型

在一條公路中，如果一處或多處路基發(fā)生破壞，就會導(dǎo)致最大可通行交通量減少，運輸能力下降，行車危險性增加，嚴(yán)重時會導(dǎo)致人員傷亡和交通中斷。海南省公路管理局白沙公路分局通過對山區(qū)多個公路路段破壞狀況調(diào)查和相關(guān)資料分析，路基工程病害可以分為以下三種主要類型：路基主體病害、山體滑坡斷道和支擋結(jié)構(gòu)病害。

1.1 路基主體病害

路基主體病害主要有兩種。

1.1.1 路基開裂

此類破壞一般發(fā)生在填挖交界處或原地面較陡段。這是因為填方路基和原地面存在一個不同剛度和壓實度的潛在滑裂面，在車輛荷載、強(qiáng)降雨、河流沖刷、地震力或其他不利因素作用下，土體沿這個潛在的破壞面開裂，路基表面出現(xiàn)許多大小不一的裂縫并向兩側(cè)發(fā)生或多或少側(cè)移，土體出現(xiàn)滑移開裂現(xiàn)象（見圖1）。

圖1 路基開裂之實景

1.1.2 路基垮塌和沉陷

此類病害主要發(fā)生在一側(cè)臨空的路基，如山腰線、臨河路基等，在強(qiáng)降雨、車輛荷載、河流沖刷等不利因素作用下使路基的穩(wěn)定性受到影響而發(fā)生路基整體沉陷垮塌（見圖2）[1]。

圖2 路基垮塌之實景

1.2 山體滑坡斷道

路基邊坡病害主要表現(xiàn)為碎落和山體滑坡斷道。碎落是邊坡上的松動巖體在外力輕微擾動下發(fā)生脫落的現(xiàn)象；山體滑坡斷道是邊坡上滑落下來的碎土（石）掩埋路基。邊坡碎落和滑坡斷道是山區(qū)公路邊坡病害的主要表現(xiàn)形式。邊坡病害主要破壞機(jī)理為：在強(qiáng)降雨等不利因素作用下，邊坡上巖土內(nèi)部的原有結(jié)構(gòu)面發(fā)生松弛、張裂，以致邊坡抗剪切能力下降，進(jìn)而形成邊坡巖土碎落病害，嚴(yán)重時變成滑坡斷道（見圖3）。

圖3 山體滑坡斷道之實景

1.3 支擋結(jié)構(gòu)破壞

支擋結(jié)構(gòu)是路基工程的重要組成部分，是防護(hù)路基穩(wěn)定的主要技術(shù)措施。支擋結(jié)構(gòu)的主要病害有：垮塌、開裂、錯臺、沉降、轉(zhuǎn)動等。破壞機(jī)理為：在不利作用力下，支擋結(jié)構(gòu)背后土體主動土壓力增加，坡體穩(wěn)定性變差，坡腳應(yīng)力增大，邊坡垮塌物沖擊支擋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)損毀（見圖4）。

圖4 擋墻垮塌之實景

2 山區(qū)路基工程病害的修復(fù)治理對策

路基作為公路工程的基本結(jié)構(gòu)物，應(yīng)當(dāng)為路面提供一個耐久、穩(wěn)定且具有一定承載力的基礎(chǔ)。山區(qū)公路路基由于所處自然環(huán)境復(fù)雜，水文地質(zhì)條件比較差，更容易發(fā)生沉陷、滑移開裂、排水設(shè)施失效、土體松散等多種破壞，從而使其承載能力、穩(wěn)定性、耐久性降低，服務(wù)能力變差。因此，有必要對病害路基進(jìn)行修復(fù)加固，以滿足車輛通行的需要。

2.1 路基主體病害的修復(fù)治理

根據(jù)路基主體病害特點，對其修復(fù)治理，具體可以采用以下幾種措施。

2.1.1 注漿加固

注漿加固（壓力灌漿）是路基修復(fù)的重要手段之一。它利用鉆孔壓送的手段，通過注漿管把具有一定稠度的漿液注入到松散土層或巖石裂縫中，漿液將原來松散的土粒或裂隙結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好的“結(jié)石體”，從而使土體強(qiáng)度增加。

2.1.2 小直徑鋼管樁加固

小直徑鋼管樁是一種將小直徑樁與注漿技術(shù)聯(lián)合使用的方法。在開裂變形嚴(yán)重的高填路基段，可以利用地質(zhì)鉆機(jī)成孔快速形成小直徑鋼管樁，對路基進(jìn)行修復(fù)加固，同時輔以疏排地表水、地下水的工程措施。

2.1.3 便道繞避

對于路基垮塌、被埋等嚴(yán)重?fù)p毀，短時間內(nèi)難以修復(fù)或加固的路段，在條件許可的情況下，可以考慮開挖便道或填筑土體形成臨時路基供車輛行駛，以保證交通的通暢。對路基反挖，重新填筑夯實，必要時加鋪高強(qiáng)土工格柵，形成新路基。對于外側(cè)臨空或臨河路基的沉陷、開裂、滑塌的破壞，可采取圖5所示的兩種修復(fù)技術(shù)措施：圖5（a）是路基外側(cè)存在一定寬度的地基土，可采取開挖部分路肩后重新碾壓回填；圖5（b）是臨河路基，可采取設(shè)置抗沖刷的重力式擋土墻或樁基礎(chǔ)擋土墻進(jìn)行支擋。

圖5 路基病害處治示意圖

2.2 山體滑坡斷道處治

對于山體破壞掩埋路基的處治，歸根結(jié)底要做好路基上邊坡的處治工作，特別是對一些易滑坡路段應(yīng)進(jìn)行重點治理。處治措施應(yīng)根據(jù)邊坡類型、破壞特征，以及與路基的相對關(guān)系等進(jìn)行多方案比選。對于邊坡防護(hù)治理可以采用以下修復(fù)措施。

2.2.1 清方

對于路基上的堆積崩滑土體及上邊坡松動基巖巖體可進(jìn)行清方。清方時，若上部滾落的大量碎石土、石塊需堆積在原公路上且不能保證施工和行車安全，可考慮在其外圍用安全網(wǎng)加以圍護(hù)，以防止?jié)L落的石塊飛濺擊傷過往行人及車輛。

2.2.2 支擋防護(hù)

對于不穩(wěn)定的邊坡巖土體，支擋防護(hù)是邊坡處治的基本措施，即：使用支擋防護(hù)結(jié)構(gòu)對不穩(wěn)定邊坡進(jìn)行處治是一種較為可靠、環(huán)保的手段。它的優(yōu)點是可以從根本上解決邊坡的穩(wěn)定性問題，對環(huán)境破壞小，且能達(dá)到根治的目的。當(dāng)路基上邊坡發(fā)生大面積滑塌，邊坡坡面仍堆積有大量的松散碎石或有危巖突露時，可考慮設(shè)置SNS柔性網(wǎng)進(jìn)行被動或主動防護(hù)[2]。

2.2.3 削坡減載

對于那些不良地質(zhì)發(fā)育或水文地質(zhì)條件不良的易失穩(wěn)高陡邊坡，可通過進(jìn)一步的工程措施進(jìn)行削坡。即：削掉一部分邊坡不穩(wěn)定巖土體，使得邊坡坡度放緩，耐久性提高。

2.2.4 防排水及邊坡防護(hù)

水文地質(zhì)不良是造成邊坡滑塌的一個主要因素，為此設(shè)置較為完善的排水設(shè)施可有效地防止易失穩(wěn)邊坡的滑塌。

2.3 支檔結(jié)構(gòu)病害處治

2.3.1 錨固法

錨固法是采用高強(qiáng)度鋼筋作錨桿，穿入預(yù)先鉆好的孔內(nèi)，用水泥砂漿將錨桿插入巖體的部分與巖體澆筑在一起，固定錨桿，待砂漿達(dá)到一定設(shè)計強(qiáng)度后對錨桿進(jìn)行張拉，然后固緊錨頭，從而達(dá)到分擔(dān)墻后土壓力的目的。

2.3.2 套墻與支撐墻加固法

2.3.2.1 套墻加固法

套墻加固法是在原擋土墻外側(cè)加厚墻身、加寬基礎(chǔ)。施工時，應(yīng)根據(jù)需要先挖除墻后一部分填土，以防止施工過程中，擋土墻在土壓力作用下發(fā)生滑塌。同時，應(yīng)加強(qiáng)新舊基礎(chǔ)和墻身的結(jié)合。方法是先鑿毛舊墻身和舊基礎(chǔ)，必要時應(yīng)設(shè)置鋼筋錨栓或錨桿，以增強(qiáng)新舊墻體的聯(lián)結(jié)，墻后回填土必須分層填筑并夯實。圖6為套墻加固法示意圖。

圖6 套墻加固法示意圖

圖7 支撐墻加固法示意圖

2.3.2.2 支撐墻加固法

該方法是每隔一定的間距，在擋墻外側(cè)增建支撐墻。具體應(yīng)通過計算確定支撐墻的基礎(chǔ)埋深、尺寸和間距。圖7為支撐墻加固法示意圖。

2.3.3 重砌處理

原擋土墻若損壞嚴(yán)重，采用以上加固方法都不能達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度要求或不經(jīng)濟(jì)時，則可考慮將墻體損壞部分拆除重建。為防止不均勻沉降，新舊擋墻之間應(yīng)設(shè)置沉降縫，并應(yīng)注意新舊擋墻接頭處協(xié)調(diào)。

2.3.4 砌石或石籠處理

對滑動、下沉破壞的擋墻，如地基處理工程復(fù)雜，為防止危及未損壞部分，可采用砌石或堆碼石籠的方法進(jìn)行加固。

3 山區(qū)公路路基病害的預(yù)防措施

3.1 重視地質(zhì)勘察，加強(qiáng)山區(qū)公路設(shè)計

地質(zhì)勘察工作的準(zhǔn)確合理性是決定設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在每一個設(shè)計階段中都起著重要的作用。地質(zhì)的勘查工作重點、深度在前期工作的各個階段各不相同，且后一階段的勘察工作是以前一階段的工作為基礎(chǔ)，因此應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作。在公路路基設(shè)計時，除應(yīng)嚴(yán)格按照勘察調(diào)查依據(jù)和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計外，當(dāng)在施工過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場地質(zhì)條件和路基設(shè)計不一樣時，應(yīng)進(jìn)行路基設(shè)計的變更修改，以避免路基病害的發(fā)生。

3.2 加強(qiáng)施工質(zhì)量控制

在施工過程中，因高填方路堤處理、路塹技術(shù)處理和軟土路基處理不當(dāng)，是引起公路路基病害的主要原因。因此，在施工過程中，除應(yīng)嚴(yán)格按照施工工藝、施工工序和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行施工，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量外，還應(yīng)加強(qiáng)高填方路堤及路塹技術(shù)處理、軟土路基處理等易引起路基病害的地方。在路基填筑前，應(yīng)做好各種預(yù)防病害措施。在路基填筑前，應(yīng)徹底清除基底的雜草、草根、樹根，以及基底表面的雜物。對不符合設(shè)計要求的基底應(yīng)進(jìn)行壓實，以達(dá)到設(shè)計要求，確保路基的安全可靠。

3.3 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，積極防止病害，及時發(fā)現(xiàn)并處理病害

為防止和減少公路路基病害的發(fā)生，及時發(fā)現(xiàn)并處理公路路基病害，應(yīng)從以下幾點對公路進(jìn)行加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)：（1）對公路路基病害常發(fā)路段和可能發(fā)生病害的路段，應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行檢查和觀察，以便及時發(fā)現(xiàn)病害，找出病害原因，擬定解決或防治措施，使病害危害性降到最小。（2）對路基病害開始時現(xiàn)象不明顯，或病害較難發(fā)現(xiàn)等情況，在雨季應(yīng)加強(qiáng)對常發(fā)生病害路段的檢查工作；尤其應(yīng)加強(qiáng)新建公路(前兩、三年)的檢查和觀察工作。（3）經(jīng)常檢查路基的邊溝和截水溝等，發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時處理，保持排水良好。（4）加強(qiáng)路基的保護(hù)和及時維修，發(fā)現(xiàn)勾縫脫落、砌體松動剝落等問題時，應(yīng)立即修理。（5）對碎落到路基上的土石要隨時清除，以免阻礙邊溝排水和妨礙交通[3]。

3.4 加強(qiáng)植物防護(hù)的措施

利用植被對路基邊坡的覆蓋作用、植物根系對路基土體的加固作用，保護(hù)路基邊坡免受降水與地表徑流的沖刷。采用植物防護(hù)，增加植被面積，減少地表徑流，可從根本上減少路基的水土流失，極大地降低地表水對路基的沖刷。枝葉繁茂的樹冠能夠截留一部分降水量，龐大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，還可穩(wěn)定地表土層。植被的根系能與土層密切地結(jié)合，根系與根系的盤根錯節(jié)，使地表層土壤形成牢固的穩(wěn)定層，有效地增強(qiáng)了地表土的穩(wěn)定性，同時還能起到固定溝坡，阻擋沖刷和塌陷的作用。

3.5 提高相關(guān)人員的業(yè)務(wù)水平

公路建設(shè)涉及到多學(xué)科、多專業(yè)的配合協(xié)調(diào)，要求相關(guān)人員要具備廣泛的知識，相關(guān)人員應(yīng)不斷地學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識，提高自己的業(yè)務(wù)水平。同時，各有關(guān)單位應(yīng)加強(qiáng)員工的培訓(xùn)，讓他們盡快掌握相關(guān)的新知識、新技術(shù)、新工藝等。此外，還應(yīng)不斷地完善對員工的考核機(jī)制，使相關(guān)人員的作用得到充分發(fā)揮，提高設(shè)計人員的設(shè)計水平，增強(qiáng)施工人員的質(zhì)量意識。

4 結(jié)語

山區(qū)公路路基病害發(fā)生后，將會對行人與車輛的通行造成較大的安全隱患，影響公路建設(shè)施工的安全進(jìn)行，甚至阻斷交通。因此，需要對山區(qū)公路路基病害防治引起高度的重視，采取科學(xué)有效的措施對路基病害進(jìn)行預(yù)防和治理，從而有效地消除病害，盡快恢復(fù)交通。

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