山区高速公路高填斜坡路堤工后稳定性评估的实例分析

张　华，游　宏，黄晚清

(1.成都大学 建筑与土木工程学院，四川 成都　610106；2.四川省交通运输厅 交通勘察设计研究院，四川 成都　610017)

0　引　言

作为条带状构筑物，山区高速公路受坡度与线型的制约，需穿越不同的地形地貌单元，且沿线各段落地质载体的形成条件、机理及稳定性等个体特征具明显差异，导致其路基工程的处治较难获得标准框架下的统一性.此外，山区高速公路在正常营运期间，其特殊路基工程的工作状况，还受环境条件等众多不确定因素的影响，而需相应地给予重点关注[1-2].相关研究表明，对高速公路“疑似病例”进行第三方工后评估，可为后续处治设计提供相对独立的咨询建议，对公路的畅通与安全具有重要的指导意义和实用价值[3-4].本研究以攀西地区某高速公路一处“桥改路”的高填斜坡路堤为研究对象，通过现场调查，并结合建设期设计文件、专家咨询意见等相关技术资料，对该工点稳定性做了较详细的分析与评估，所得成果可为类似工程提供可类比的技术资料与参考.

1　高填斜坡路堤工后概况

1.1　工程概况

攀西地区某高速公路于2011年5月建成通车，其KX+634～KX+690段高填斜坡路堤位于TSG2#隧道出口的填方地段，原施工图设计以2～25 m简支梁桥跨越冲沟，施工过程中施工方为处理隧道洞渣及预制梁场平整之便，堆置弃土而形成高填路堤，迫使将原设计“2～25 m简支梁桥跨越冲沟”方案改为“高填斜坡路堤”方案，并对冲沟做改移.高填斜坡路堤的设计内容包括：右幅右侧的冲沟做改沟处理并引入大里程端的GQH1#大桥桥下，填平右侧洼地，主线不设涵洞；左幅左侧弃渣边坡高约50 m，根据现场实测横坡坡比为1∶1.2，路肩下约28 m处设护脚墙，纵长约30 m，地面以上墙高3.5 m，墙基置于填筑体中，墙顶边坡设两级平台，坡面采用骨架植草防护措施.

1.2　2012年洪灾及其后处治

2012年5月该区域出现强降雨，最大降雨量达208 mm/d，路面排水及右侧山坡冲沟水流对填方路堤冲刷、掏蚀，并在KX+682处形成宽约12 m、深约4 m的流水凹沟，溜坡量约200 m3，路面沉降50 mm，严重威胁行车安全.根据2013年3月15日评审会专家组意见，同意设计单位的处治措施，即，在填方路堤水毁病害范围底部设置格宾(铅丝石笼)护脚，护脚以上分层进行填筑并设置多层土工格栅，路肩处设路肩挡墙，对水毁路堤做恢复，并于路堤周边设地表排水系统.同时强调，对该高填斜坡路堤的稳定性需作专题评价.

1.3　高填斜坡路堤稳定性现场调查

2016年3月17～19日，本课题组对该工点进行了现场调查，相关情况如下：

1.3.1右侧地表排水系统.

1)排洪沟情况.TSG2#隧道右侧冲沟，主线无涵洞，做改沟处理，具体为，排洪沟长约90 m，为梯形截面，沟底宽3～5 m，沟深约2 m，其两侧及沟底均做浆砌防护，排入GQH1#大桥桥下，排水顺畅，无堆积物，修复后的排洪沟完好无损.

2)右侧边沟.其为小截面的浆砌矩形边沟，与排洪沟相接，引入GQH1#大桥桥下，完好无损.

3)排洪沟与边沟之间填平洼地表水下渗.洼地已填平，其高程与路肩持平，未做封闭处理，绿化效果不好，汇水面积约1 200 m2，强降雨时地表水下渗严重，对高填斜坡路堤稳定性不利，须做补强措施.

1.3.2路面排水与受损情况.

右幅路面排水基本良好，无积水现象，路面未见裂缝.左幅路面排水不良，降雨时有积水现象，并在紧急行车道积有泥沙，路面多处有不规则微型裂缝，且偶有微量下沉，须做修补处理.

1.3.3左侧高填斜坡稳定性.

1)高填斜坡路堤的压实度不够.本段高填斜坡路堤的填料，系采用TSG2#隧道弃渣，由于该隧道处于断层破碎带附近，其山岩岩体破碎，裂隙发育，风化较强，级配不良，路堤填筑时未进行充分碾压，其压实度达不到设计要求，特别是护脚墙以外的堆积体呈松散状，若护脚墙以外的弃渣堆积体失稳，将危及高填斜坡路堤的稳定.

2)高填斜坡路堤左侧的实际坡比偏陡.左侧边坡填筑体的最大高度达50 m，护脚墙顶的边坡高度为28 m，设有两级平台，但每级边坡的实际坡比仅为1∶1.2，未能满足设计规范要求.现场调查发现已实施的骨架护坡有开裂现象，局部边坡有外鼓病害.

3)高填斜坡路堤左侧地表排水不良.左侧路堤边坡的外形不平整，陡缓不一，骨架内绿化植草现场效果较差，骨架部分有裂缝失效，故坡面地表排水未归槽，地表水渗入路堤填筑体，对高填斜坡路堤整体稳定不利.

1.3.4现场调查结论.

通过现场实际调查，本课题组认为该高填斜坡路堤的稳定性存在如下问题，须做补强处理：右侧填平洼地表水下渗严重，须有对应措施；左幅路面有微量下沉且积水，须做处理；左侧路堤高边坡的稳定性较差，包括50 m高填方的整体稳定性较差，须做抗滑支挡，以及护脚墙顶可能会出现浅层滑面，须做浅层加固；左侧路堤边坡地表排水不良，须有对应措施.

2　高填斜坡路堤的稳定性验算

2.1　潜在深层滑面的反演

本研究通过工程地质类比，将滑体的天然重度概化为20 KN/m3，饱和重度为21 KN/m3，路面行车荷载取50 KPa，按公路双向均匀布置，以基覆界面作为潜在深层滑面，选取填方最高断面进行分析.参数反算中，假定天然工况下稳定系数K=1.05，计算模型见图1，结果见表1.其中，暴雨工况下相关材料参数系结合现场调查及经验，对天然工况参数进行适当折减而给出.

图1潜在深层滑面计算模型

表1　滑带参数反算情况

2.2　潜在深层滑面的正演

本研究参考文献[5-6]相关方法，并结合现场调查情况，分别按天然工况、暴雨工况、地震工况对工点的潜在深层滑面进行正演得出各工况下的剩余下滑力，计算结果见表2.

表2　滑坡推力计算结果

由表2可见，暴雨工况为最不利工况，支挡位置处剩余下滑力为762.248 KN/m，其安全储备不足，须对路堤相应部位进行加固.

2.3　潜在浅层滑面的搜索情况

对于高填路堤填筑体内部的潜在浅层滑面，本研究采用圆弧搜索[5-6]的方法进行分析，计算模型见图2，结果见表3.

图2填筑体内部潜在浅层滑面计算模型

表3　填筑体内部潜在浅层滑面的稳定性分析

由图2、表3可知，天然工况下，斜坡路堤填筑体内部的浅层潜在滑体处于稳定状态；暴雨工况下，填筑体内部浅层潜在滑体稳定性较差，局部甚至处于不稳定状态；地震工况下，填筑体内部浅层潜在滑体处于基本稳定，局部安全储备呈现较低的状态.

3　结论与建议

本研究以攀西地区某高速公路一处高填斜坡路堤为研究实例，详细讨论了工后稳定性评估的关键流程，同时，针对该高填斜坡路堤“填方压实度不足、路堤横坡陡于规范要求、斜坡体内部排水不良”等不利因素，为确保高速公路的运营安全，特作如下建议：为克服右侧填平洼地和左侧边坡地表水下渗对高填斜坡路堤稳定性的不利影响，建议增设仰斜式排水孔，拟设于路肩下第2、3级边坡坡脚，沿公路纵向40 m共设两排，纵向间距8 m，孔深15～20 m；对左幅路面做下沉、积水的专项处治；对左侧路肩下第1、2级边坡采用竖梁锚杆加固，加固范围为纵长35 m，锚杆纵横间距为4×3 m、直径32 mm、长9 m，竖梁间采用植草防护；为确保高填斜坡路堤的整体稳定性，于既有护脚墙内侧增设单排全埋式矩形抗滑桩，沿公路纵向35 m长布置，桩间距5 m，截面尺寸与剩余下滑力匹配，桩长约20 m，共设桩8根.