山区路基工程病害的原因分析及对策

2018-05-04陈雄贤

城市道桥与防洪 2018年4期

陈雄贤

（海南省公路管理局白沙公路分局，海南白沙 572800）

0 引言

山区公路路基病害直接影响公路的使用寿命，给车辆的正常运行和公路的维修带来诸多不便。路基的稳定性对公路的安全至关重要。为提高山区公路的质量和服务水平，进行经常性的保养和维修作业，积极探索公路路基病害的规律，做好事前预防及事后防治，提高山区公路抗病害的能力，是一项长期而艰巨的任务。

1 山区路基工程病害特点及类型

在一条公路中，如果一处或多处路基发生破坏，就会导致最大可通行交通量减少，运输能力下降，行车危险性增加，严重时会导致人员伤亡和交通中断。海南省公路管理局白沙公路分局通过对山区多个公路路段破坏状况调查和相关资料分析，路基工程病害可以分为以下三种主要类型：路基主体病害、山体滑坡断道和支挡结构病害。

1.1 路基主体病害

路基主体病害主要有两种。

1.1.1 路基开裂

此类破坏一般发生在填挖交界处或原地面较陡段。这是因为填方路基和原地面存在一个不同刚度和压实度的潜在滑裂面，在车辆荷载、强降雨、河流冲刷、地震力或其他不利因素作用下，土体沿这个潜在的破坏面开裂，路基表面出现许多大小不一的裂缝并向两侧发生或多或少侧移，土体出现滑移开裂现象（见图1）。

图1 路基开裂之实景

1.1.2 路基垮塌和沉陷

此类病害主要发生在一侧临空的路基，如山腰线、临河路基等，在强降雨、车辆荷载、河流冲刷等不利因素作用下使路基的稳定性受到影响而发生路基整体沉陷垮塌（见图2）[1]。

图2 路基垮塌之实景

1.2 山体滑坡断道

路基边坡病害主要表现为碎落和山体滑坡断道。碎落是边坡上的松动岩体在外力轻微扰动下发生脱落的现象；山体滑坡断道是边坡上滑落下来的碎土（石）掩埋路基。边坡碎落和滑坡断道是山区公路边坡病害的主要表现形式。边坡病害主要破坏机理为：在强降雨等不利因素作用下，边坡上岩土内部的原有结构面发生松弛、张裂，以致边坡抗剪切能力下降，进而形成边坡岩土碎落病害，严重时变成滑坡断道（见图3）。

图3 山体滑坡断道之实景

1.3 支挡结构破坏

支挡结构是路基工程的重要组成部分，是防护路基稳定的主要技术措施。支挡结构的主要病害有：垮塌、开裂、错台、沉降、转动等。破坏机理为：在不利作用力下，支挡结构背后土体主动土压力增加，坡体稳定性变差，坡脚应力增大，边坡垮塌物冲击支挡结构，导致其结构损毁（见图4）。

图4 挡墙垮塌之实景

2 山区路基工程病害的修复治理对策

路基作为公路工程的基本结构物，应当为路面提供一个耐久、稳定且具有一定承载力的基础。山区公路路基由于所处自然环境复杂，水文地质条件比较差，更容易发生沉陷、滑移开裂、排水设施失效、土体松散等多种破坏，从而使其承载能力、稳定性、耐久性降低，服务能力变差。因此，有必要对病害路基进行修复加固，以满足车辆通行的需要。

2.1 路基主体病害的修复治理

根据路基主体病害特点，对其修复治理，具体可以采用以下几种措施。

2.1.1 注浆加固

注浆加固（压力灌浆）是路基修复的重要手段之一。它利用钻孔压送的手段，通过注浆管把具有一定稠度的浆液注入到松散土层或岩石裂缝中，浆液将原来松散的土粒或裂隙结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好、化学稳定性好的“结石体”，从而使土体强度增加。

2.1.2 小直径钢管桩加固

小直径钢管桩是一种将小直径桩与注浆技术联合使用的方法。在开裂变形严重的高填路基段，可以利用地质钻机成孔快速形成小直径钢管桩，对路基进行修复加固，同时辅以疏排地表水、地下水的工程措施。

2.1.3 便道绕避

对于路基垮塌、被埋等严重损毁，短时间内难以修复或加固的路段，在条件许可的情况下，可以考虑开挖便道或填筑土体形成临时路基供车辆行驶，以保证交通的通畅。对路基反挖，重新填筑夯实，必要时加铺高强土工格栅，形成新路基。对于外侧临空或临河路基的沉陷、开裂、滑塌的破坏，可采取图5所示的两种修复技术措施：图5（a）是路基外侧存在一定宽度的地基土，可采取开挖部分路肩后重新碾压回填；图5（b）是临河路基，可采取设置抗冲刷的重力式挡土墙或桩基础挡土墙进行支挡。

图5 路基病害处治示意图

2.2 山体滑坡断道处治

对于山体破坏掩埋路基的处治，归根结底要做好路基上边坡的处治工作，特别是对一些易滑坡路段应进行重点治理。处治措施应根据边坡类型、破坏特征，以及与路基的相对关系等进行多方案比选。对于边坡防护治理可以采用以下修复措施。

2.2.1 清方

对于路基上的堆积崩滑土体及上边坡松动基岩岩体可进行清方。清方时，若上部滚落的大量碎石土、石块需堆积在原公路上且不能保证施工和行车安全，可考虑在其外围用安全网加以围护，以防止滚落的石块飞溅击伤过往行人及车辆。

2.2.2 支挡防护

对于不稳定的边坡岩土体，支挡防护是边坡处治的基本措施，即：使用支挡防护结构对不稳定边坡进行处治是一种较为可靠、环保的手段。它的优点是可以从根本上解决边坡的稳定性问题，对环境破坏小，且能达到根治的目的。当路基上边坡发生大面积滑塌，边坡坡面仍堆积有大量的松散碎石或有危岩突露时，可考虑设置SNS柔性网进行被动或主动防护[2]。

2.2.3 削坡减载

对于那些不良地质发育或水文地质条件不良的易失稳高陡边坡，可通过进一步的工程措施进行削坡。即：削掉一部分边坡不稳定岩土体，使得边坡坡度放缓，耐久性提高。

2.2.4 防排水及边坡防护

水文地质不良是造成边坡滑塌的一个主要因素，为此设置较为完善的排水设施可有效地防止易失稳边坡的滑塌。

2.3 支档结构病害处治

2.3.1 锚固法

锚固法是采用高强度钢筋作锚杆，穿入预先钻好的孔内，用水泥砂浆将锚杆插入岩体的部分与岩体浇筑在一起，固定锚杆，待砂浆达到一定设计强度后对锚杆进行张拉，然后固紧锚头，从而达到分担墙后土压力的目的。

2.3.2 套墙与支撑墙加固法

2.3.2.1 套墙加固法

套墙加固法是在原挡土墙外侧加厚墙身、加宽基础。施工时，应根据需要先挖除墙后一部分填土，以防止施工过程中，挡土墙在土压力作用下发生滑塌。同时，应加强新旧基础和墙身的结合。方法是先凿毛旧墙身和旧基础，必要时应设置钢筋锚栓或锚杆，以增强新旧墙体的联结，墙后回填土必须分层填筑并夯实。图6为套墙加固法示意图。

图6 套墙加固法示意图

图7 支撑墙加固法示意图

2.3.2.2 支撑墙加固法

该方法是每隔一定的间距，在挡墙外侧增建支撑墙。具体应通过计算确定支撑墙的基础埋深、尺寸和间距。图7为支撑墙加固法示意图。

2.3.3 重砌处理

原挡土墙若损坏严重，采用以上加固方法都不能达到设计强度要求或不经济时，则可考虑将墙体损坏部分拆除重建。为防止不均匀沉降，新旧挡墙之间应设置沉降缝，并应注意新旧挡墙接头处协调。

2.3.4 砌石或石笼处理

对滑动、下沉破坏的挡墙，如地基处理工程复杂，为防止危及未损坏部分，可采用砌石或堆码石笼的方法进行加固。

3 山区公路路基病害的预防措施

3.1 重视地质勘察，加强山区公路设计

地质勘察工作的准确合理性是决定设计质量的关键因素，在每一个设计阶段中都起着重要的作用。地质的勘查工作重点、深度在前期工作的各个阶段各不相同，且后一阶段的勘察工作是以前一阶段的工作为基础，因此应加强地质勘察工作。在公路路基设计时，除应严格按照勘察调查依据和相关规范进行设计外，当在施工过程中，发现现场地质条件和路基设计不一样时，应进行路基设计的变更修改，以避免路基病害的发生。

3.2 加强施工质量控制

在施工过程中，因高填方路堤处理、路堑技术处理和软土路基处理不当，是引起公路路基病害的主要原因。因此，在施工过程中，除应严格按照施工工艺、施工工序和相关规范要求进行施工，严格控制施工质量外，还应加强高填方路堤及路堑技术处理、软土路基处理等易引起路基病害的地方。在路基填筑前，应做好各种预防病害措施。在路基填筑前，应彻底清除基底的杂草、草根、树根，以及基底表面的杂物。对不符合设计要求的基底应进行压实，以达到设计要求，确保路基的安全可靠。

3.3 加强养护，积极防止病害，及时发现并处理病害

为防止和减少公路路基病害的发生，及时发现并处理公路路基病害，应从以下几点对公路进行加强养护：（1）对公路路基病害常发路段和可能发生病害的路段，应经常进行检查和观察，以便及时发现病害，找出病害原因，拟定解决或防治措施，使病害危害性降到最小。（2）对路基病害开始时现象不明显，或病害较难发现等情况，在雨季应加强对常发生病害路段的检查工作；尤其应加强新建公路(前两、三年)的检查和观察工作。（3）经常检查路基的边沟和截水沟等，发现问题，应及时处理，保持排水良好。（4）加强路基的保护和及时维修，发现勾缝脱落、砌体松动剥落等问题时，应立即修理。（5）对碎落到路基上的土石要随时清除，以免阻碍边沟排水和妨碍交通[3]。

3.4 加强植物防护的措施

利用植被对路基边坡的覆盖作用、植物根系对路基土体的加固作用，保护路基边坡免受降水与地表径流的冲刷。采用植物防护，增加植被面积，减少地表径流，可从根本上减少路基的水土流失，极大地降低地表水对路基的冲刷。枝叶繁茂的树冠能够截留一部分降水量，庞大的根系能直接吸收和涵蓄一部分水分，还可稳定地表土层。植被的根系能与土层密切地结合，根系与根系的盘根错节，使地表层土壤形成牢固的稳定层，有效地增强了地表土的稳定性，同时还能起到固定沟坡，阻挡冲刷和塌陷的作用。

3.5 提高相关人员的业务水平

公路建设涉及到多学科、多专业的配合协调，要求相关人员要具备广泛的知识，相关人员应不断地学习业务知识，提高自己的业务水平。同时，各有关单位应加强员工的培训，让他们尽快掌握相关的新知识、新技术、新工艺等。此外，还应不断地完善对员工的考核机制，使相关人员的作用得到充分发挥，提高设计人员的设计水平，增强施工人员的质量意识。