公路工程路基邊坡病害治理思路與方案分析

張宏偉,申鐵軍

（1.山西路橋第三工程有限公司,山西 忻州 034000; 2.山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

2021年入汛以來，山西省晉城市陽城縣降雨持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)降雨量大、強(qiáng)降雨范圍廣、降雨時(shí)段集中，從而引發(fā)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，致使道路中斷，客貨運(yùn)停運(yùn)等，交通系統(tǒng)受到嚴(yán)重影響，嚴(yán)重影響沿線居民基本出行，更無法滿足舒適、快捷的服務(wù)體驗(yàn)。在路基邊坡病害治理過程中，針對(duì)不同邊坡病害類型補(bǔ)充了每個(gè)水毀路段的病害缺陷類型、相應(yīng)調(diào)查和檢測(cè)內(nèi)容、病害原因分析及相應(yīng)的處置方案，且每段病害應(yīng)附平面圖或照片和至少一個(gè)橫斷面圖[1-3]。

1 路基邊坡病害治理設(shè)計(jì)思路

1.1 路堤邊坡病害治理思路分析

填方路基邊坡虧坡、填方路基掏空、路基沖垮均屬于邊坡病害中的局部坍塌，病害原因分析與修復(fù)思路如下：

虧坡路段多為半填半挖路基，由于填挖交界處雨水下滲而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，失穩(wěn)原因分析僅考慮地面水的影響不妥，還應(yīng)對(duì)挖方側(cè)坡體地下水影響進(jìn)行分析。應(yīng)進(jìn)一步核查填挖交界段原始地面橫坡是否陡峻，對(duì)于碎落臺(tái)低于邊溝的路段，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，調(diào)整碎落臺(tái)或邊溝高度，確保挖方邊坡水流進(jìn)入邊溝，并應(yīng)將邊溝水引至填方段排水溝或自然溝渠，避免沖刷路基。沿河路基邊坡坡腳受水流沖刷而導(dǎo)致邊坡坍塌的路段，應(yīng)分析受沖刷的原因，進(jìn)而確定再次恢復(fù)路堤還是需要增設(shè)相應(yīng)的防護(hù)工程。應(yīng)明確路面結(jié)構(gòu)層無明顯變形的標(biāo)準(zhǔn)，通常情況，填方路基掏空路段很難保證路面結(jié)構(gòu)層無變形。因此，應(yīng)結(jié)合路基脫空的位置(僅路肩部分脫空、路基脫空及橋涵臺(tái)后脫空等)、范圍及原因等合理確定填補(bǔ)、挖除路面重新填筑或注漿處理等恢復(fù)方案。無法采用機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)的路段，設(shè)計(jì)采用片石墻或石籠的方案，只能解決邊坡防護(hù)問題，用于路基填筑不盡合理，應(yīng)采用小型人工夯實(shí)的方法確保路基的壓實(shí)質(zhì)量[4-6]。

1.2 路塹邊坡病害治理思路分析

挖方路塹巖性以土質(zhì)及泥巖為主，邊坡出現(xiàn)坍塌、防護(hù)工程開裂破壞等病害，設(shè)計(jì)以清除坍塌物，恢復(fù)原路塹墻為主要設(shè)計(jì)思路，但應(yīng)注意土+泥巖二元結(jié)構(gòu)邊坡的穩(wěn)定性問題。由于泥巖是相對(duì)隔水層，下滲水極易在土巖界面處滯留而導(dǎo)致土體軟化，進(jìn)而引起邊坡失穩(wěn)。要對(duì)該類邊坡加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察，進(jìn)行穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算，必要時(shí)，應(yīng)按滑坡進(jìn)行防護(hù)及支擋。降水導(dǎo)致邊坡土體富水只是邊坡破壞的原因之一，應(yīng)結(jié)合邊坡地質(zhì)、水文條件、巖土體特性、原有邊坡設(shè)計(jì)方案及防護(hù)工程措施等進(jìn)行綜合分析，合理確定邊坡破壞類型及處置方案。對(duì)于滑坡路段，應(yīng)進(jìn)行獨(dú)立工點(diǎn)設(shè)計(jì)，通過地質(zhì)調(diào)繪及工程地質(zhì)勘察手段，查明滑坡范圍、滑面位置、滑坡類型、規(guī)模，分析其產(chǎn)生滑動(dòng)的原因，通過不同工況下滑坡穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算，確定滑坡處置方案。設(shè)計(jì)采用設(shè)置攔渣墻、護(hù)面墻、路塹墻及掛網(wǎng)等方案對(duì)邊坡坍塌進(jìn)行處置方案較合理，但規(guī)模較大，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，通過卸載、放緩邊坡、綜合排水設(shè)計(jì)等細(xì)化處置方案，節(jié)約造價(jià)[7-9]。見圖1、圖2。

圖1 砂巖、泥質(zhì)砂巖路塹邊坡治理

圖2 粉質(zhì)黏土路塹邊坡治理

2 路基邊坡病害治理方案分析

（1）K64+185-265段邊坡。該段邊坡采用樁板墻進(jìn)行邊坡支擋，坡腳下清理河道，增設(shè)擋墻的處置方案。設(shè)計(jì)說明中，該段破壞原因?yàn)樗畾В膩碓匆约叭绻绊懧坊姆€(wěn)定性并沒有分析清楚，進(jìn)一步補(bǔ)充完善。補(bǔ)充原上邊坡設(shè)計(jì)方案、路堤填筑方案及相關(guān)的支擋防護(hù)措施，并對(duì)原設(shè)計(jì)方案存在的不足進(jìn)行分析，以便合理確定水毀后的路基設(shè)計(jì)、防護(hù)支擋措施。在設(shè)計(jì)說明及橫斷面圖中補(bǔ)充巖土體工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，由于沒有相關(guān)的地勘基礎(chǔ)資料，現(xiàn)有樁板墻位置、長(zhǎng)度、錨桿等設(shè)置合理性無法判斷。僅從橫斷面看，樁板墻設(shè)置位置不盡合理，現(xiàn)有位置既不能降低樁長(zhǎng)，也不能減少填方，還可能由于樁頂土體較陡而產(chǎn)生越頂破壞。因此，要在路肩位置設(shè)樁板墻，減少陡坡上填筑路基及填方路堤下滑越頂?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可以減小工程規(guī)模，降低造價(jià)[10]。

（2）K91+160-+245段邊坡。該段邊坡采用衡重式路肩墻設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)說明，對(duì)該段邊坡進(jìn)行了測(cè)繪及詳細(xì)的地質(zhì)鉆探，補(bǔ)充地質(zhì)勘察內(nèi)容及相關(guān)評(píng)價(jià)結(jié)論。補(bǔ)充了原路堤填筑方案及相關(guān)的支擋防護(hù)措施，并對(duì)原設(shè)計(jì)方案存在的不足進(jìn)行了分析，合理確定水毀后的路基設(shè)計(jì)、防護(hù)支擋措施。原設(shè)計(jì)說明中，該段破壞原因?yàn)樗畾В膩碓匆约叭绻绊懧坊姆€(wěn)定性并沒有分析清楚，且從照片及橫斷面看，該段路基為半填半挖，原始地面橫坡較陡，應(yīng)加強(qiáng)路堤破壞原因的分析論證，并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。擋墻底采用微型樁，說明微型樁是用來改善基底地質(zhì)條件還是抵抗坡體下滑的作用，并根據(jù)穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算確定微型樁是否能滿足設(shè)計(jì)要求[11]。

（3）K95+330-+410段邊坡。該滑坡為小型土質(zhì)滑坡，設(shè)計(jì)采用微型樁+擋墻+排水的滑坡治理方案。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最遠(yuǎn)處裂縫標(biāo)高為918.2 m，距離路基中線約22 m，根據(jù)橫斷面圖，T9501鉆孔標(biāo)高為915.28 m，滑坡后緣高于T9501，由此推斷，現(xiàn)橫斷面上滑坡范圍有誤，初步推測(cè)滑坡范圍大于目前確定的范圍。第四系土層與下伏安山巖界面陡傾于路基，進(jìn)一步核查土石界面以上土體的穩(wěn)定性，是否存在土石界面深層滑動(dòng)的可能。現(xiàn)有微型樁+擋墻的方案可以保障滑坡上部土體的穩(wěn)定性，但下部滑體一旦失穩(wěn)，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有防護(hù)工程失效而引起路基坍塌。從橫斷面看，上部卸載+下部反壓的方案更有利于滑坡的穩(wěn)定，要與現(xiàn)有方案進(jìn)行比選論證。現(xiàn)有滲溝+截水溝的方案難以解決地下水位高的問題，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查[12]。

（4）K0+500-K0+757段邊坡。該段存在上邊坡坍塌及下邊坡水毀問題，設(shè)計(jì)采用增設(shè)下?lián)鯄Α⑶謇砩线吰绿锏脑O(shè)計(jì)方案基本合理，補(bǔ)充上邊坡巖土體特性、原邊坡設(shè)計(jì)及支護(hù)方案，分析上邊坡坍塌原因，以便確定清理方案是否能滿足邊坡穩(wěn)定性要求。

（5）K3+738-K3+758段邊坡。該段采用衡重式路肩墻+片石混凝土護(hù)墻+強(qiáng)夯碎石墩地基處理方案，設(shè)計(jì)方案較為復(fù)雜，規(guī)模較大，補(bǔ)充該段病害類型及原因、基底地質(zhì)條件、河流沖刷深度等內(nèi)容。高夯擊能壓填碎石形成強(qiáng)夯碎石墩的方案會(huì)影響舊路的穩(wěn)定。地基采用碎石樁處理后，仍設(shè)置了鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，地基處理規(guī)模大，明確設(shè)計(jì)原因。設(shè)置支撐墻的路段，新舊擋墻之間設(shè)置錨桿連接，以保證其整體性。

（6）K48+560-+650段滑坡。補(bǔ)充滑坡工點(diǎn)設(shè)計(jì)說明，內(nèi)容包括工程地質(zhì)勘察情況、滑坡范圍、規(guī)模、類型、滑面位置、滑動(dòng)方向、滑坡失穩(wěn)原因分析及不同工況下滑坡的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)。補(bǔ)充原邊坡設(shè)計(jì)方案及防護(hù)支擋工程，并分析其有效性。橫斷面圖中示出滑面位置。從現(xiàn)有資料看，該滑坡有兩種滑動(dòng)可能，一是表層碎石土沿陡峻的土巖界面下滑，二是層狀灰?guī)r的順層滑動(dòng)。設(shè)計(jì)采用卸載方案較合理，但由于卸載范圍有限，卸載后上部碎石土臨空后仍會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，全部卸載，若全部清除有難度，放緩最上一級(jí)邊坡，并在全坡面采用錨索框架梁的方案。

（7）K49+880-980段、K51+090-110段、K51+170-190段均為二次坍塌，K59+168平交出現(xiàn)4次坍塌。設(shè)計(jì)采用清理松散坍塌體的方案，由于邊坡出現(xiàn)多次破壞，要加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察工作，查明邊坡巖土體特性及多次失穩(wěn)的原因，并采取相應(yīng)的防護(hù)支擋措施，避免再次出現(xiàn)破壞。

3 病害治理設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)多為新建公路設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)于災(zāi)后恢復(fù)工程并不完全適用，要補(bǔ)充技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并按補(bǔ)充后的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行文件編制與設(shè)計(jì)。按原設(shè)計(jì)恢復(fù)支擋防護(hù)工程時(shí)，結(jié)合破壞原因，分析原設(shè)計(jì)方案是否合理有效，若原設(shè)計(jì)方案欠合理，簡(jiǎn)單的恢復(fù)可能導(dǎo)致邊坡再次失穩(wěn)。路基沉降段工程數(shù)量表，路基開挖部分均為石渣，核查補(bǔ)充原路基填料是否均為石渣。回填石渣路段若鋪設(shè)土工格柵，明確土工格柵上下10 cm范圍內(nèi)采用砂礫填筑，避免石渣刺破格柵而導(dǎo)致其失效。為保證路床壓實(shí)度，對(duì)路床石渣的最大粒徑、壓實(shí)度進(jìn)行明確。明確路側(cè)填平區(qū)(棄渣場(chǎng))發(fā)生水毀的原因，如果土層松散，需進(jìn)行壓實(shí)補(bǔ)強(qiáng)后恢復(fù)防護(hù)、排水設(shè)施。若填平路段原始地面橫坡較陡而發(fā)生滑移變形，需進(jìn)行穩(wěn)定性分析與驗(yàn)算，并加強(qiáng)防護(hù)支擋。路基沉降路段均采用翻挖路面下一定厚度的土層，采用石渣回填壓實(shí)的方案，明確翻挖深度的確定依據(jù)[13]。

4 結(jié)束語

此次災(zāi)后恢復(fù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究和分析論證工作，擬定的設(shè)計(jì)思路與方案基本符合有關(guān)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求，內(nèi)容構(gòu)成基本完整，提交的設(shè)計(jì)文件內(nèi)容全面。該項(xiàng)目為水毀工程，要補(bǔ)充原有過程采用的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)模、設(shè)計(jì)原則、布設(shè)位置等相關(guān)說明、現(xiàn)場(chǎng)交通安全設(shè)施損毀的照片等資料，修復(fù)工程實(shí)施后達(dá)到了原設(shè)計(jì)功能。