高速公路桥头路基纵向滑移处治措施研究

李鹏志,唐雨舟,何 欢

（四川交投设计咨询研究院有限责任公司,四川 成都 610041）

0 引言

西南地区高速公路陡斜坡软弱地基为常见工况，运营过程中在软基处治不彻底、路堤填料质量欠佳、地表水下渗软化或地震液化、岩溶、采空区塌陷其他外因作用下，常发生路基沉陷或路基滑移等病害，尤其是在填挖交界、桥路相接等部位，若处治不及时或措施不当，路堤常由变形病害向失稳病害演变发展。该文以西南地区某高速公路桥头路基纵向滑移的典型病害为例，对病害成因和处治方案进行了探讨，并最终采用了结构安全、施工便利、造价节约的处治措施，有效保证了高速公路结构及运营安全。

1 工程概况

某高速公路全长135 km，于2012 年12 月建成通车。0#桥台采用肋板式结构，未设置锥坡，路基两侧设置路肩墙与桥台台背横向挡墙相接，如图1 所示。桥头路基原地表上覆人工填土，下为残坡积黏土，最大埋深16.40 m；0~2#桥墩处原地表为坡洪积碎石质粉质黏土，下伏基岩为炭质泥岩夹炭质砂岩。施工过程中台背挡墙基底采用2 m厚砂砾石换填，未进行深层处治，如图2 所示。

图1 桥台横向台背挡墙

图2 台背挡墙

2 病害识别

2023 年4 月桥检过程中，养护人员发现台背挡墙出现病害，墙面见大面积渗水，出现大面积勾缝脱落，墙身出现横向、竖向裂缝，裂缝错台宽度最大达到7 cm，如图4 所示。挡墙中部呈明显鼓胀变形状，台后挡墙与桥台之前的空隙明显变小，如图3 所示。

图3 台后挡墙鼓胀变形

图4 错缝宽度

2022 年6 月，桥头路基及0#~2#墩台土体存在纵向滑移的迹象。路基段路面出现横向贯通裂缝，1#桥墩附近发现土体数条纵向剪切裂缝，0#桥台肋板出现数条横向、斜向裂缝，1#、2#墩底出现数条水平裂缝。

3 病害成因分析

3.1 路基滑移病害成因分析

一是具备滑动的倾斜地形条件，线路方向地面斜坡坡度约20°，且2#桥墩前缘为临空面，自然汇水形成的冲沟横穿而过。

二是不利的地质条件，上覆深厚软、可塑状黏土，力学性质较差，施工阶段未进行深层处理，下伏煤系地层，抗剪强度低，基覆界线易形成软弱滑动面[1]。

三是诱发滑动的外因，首先是后缘路基填土及挡墙等构筑物加载；其次是线路左侧为高山斜坡汇水区较大，如图5 所示，原地表水排泄不畅发生漫流，并下渗至地基及潜在滑动面，对岩土体产生潜蚀、溶解、软化等物理化学作用，进一步降低滑动面岩土的力学强度，最终形成推移式的浅层滑动[2]，探坑渗水如图6 所示。

图5 桥头路基地形

图6 探坑渗水

土层滑坡尚处于弱变形（蠕动）阶段，需及时进行加固防护，防止滑坡进一步发展，对桥梁结构造成破坏。

3.2 挡墙病害成因分析

一是水的作用：调查过程中发现中分带附近墙面大面积渗水，中分带汇水排泄不畅汇流至于挡墙处，并沿挡墙和桥台间缝隙下渗至墙背填土中，降低填土抗剪强度指标，导致土压力增大。二是挡墙石料较差，砂浆风化脱落较严重，导致挡墙自身强度较低。三是挡墙基础置于软弱地基，地基饱水后模量降低，不均匀沉降导致挡墙病害加剧。

在上述各种不利因素组合作用下，如遭遇持续降雨等不良工况，病害存在进一步恶化或扩大风险。

4 加固方案研究比选

4.1 纵向滑移推力检算

浅层滑动目前处于弱变形（蠕动）阶段，欠稳定，采用1.0 安全系数反算，拟合滑动面抗剪强度反算结果：C=10 kPa，φ=8°。

采用1.25 安全系数，进行滑坡推力计算，计算结果如下：

4.2 方案一：路堤桩板墙+反压护坡

0#台前设置反压体及桩板墙，增强路堤纵向整体稳定性，避免土地蠕变滑动对墩柱形成偏压，同时避免两侧补征用地，方案示意见图7~8。

图7 方案一断面示意图

4.3 方案二：钢花管锚杆+钻孔桩

台背挡墙设置钢花管锚杆框架梁加固。为提高锚索抗拔力，减小后期锚固段土层蠕变产生的抗拔力损失，采用二次劈裂注浆提高土体有效锚固力。台后设置6 根钻孔桩加固，桩径2.0 m。施工过程中需要封闭半幅交通，施工后需恢复路面等设施，方案示意见图9~10。

图9 方案二断面示意图

图10 方案三立面示意图

4.4 方案三：预应力锚索+钻孔桩加固

台背挡墙设置锚索框架梁加固。为减小后期因黏土蠕变引起的预应力损失，采用二次劈裂注浆[3]。锚索施工完成后，台后设置6 根钻孔桩加固，桩径2.0 m。方案示意见图11~12。

图11 方案三断面示意图

图12 方案三平面示意图

4.5 排水附属工程

（1）优化路面排水系统，中分带增加土工膜等防渗措施，并新建排水管，顺接中央分隔带水沟至桥下。

（2）挡墙下部设置一排仰斜泄水孔。

（3）路基左侧土边沟及自然沟渠采用混凝土铺砌渠化。

（4）施工过程中加强挡墙变形监测，并结合降雨天气提前预警，进行必要的交通管制。

4.6 方案比选

各方案优缺点对比如表1 所示：

表1 方案优缺点综合对比表

结合交通组织、造价、工期及现场施工条件，最终选用方案二钢花管锚杆+钻孔桩加固为推荐方案。

5 结语

该项目竣工超过一年，经历过雨季监测评估，挡墙及土体变形趋于稳定，病害得到有效加固处治，确保了高速公路结构和运营安全，竣工效果如图13。主要总结如下：

图13 钢花管锚杆框架竣工

（1）病害发生后，应进行全面调查，并收集竣工图、原地勘、病害养护历史、气象记录、监测数据等资料，然后进行病害识别和成因分析。

（2）病害处治措施结合成因分析，对症下药，处治措施除了需要满足结构安全、耐久性、相关规范要求外，同时综合考虑施工便利、交通组织干扰小、工期可控及造价节约等因素。

（3）确保施工过程的运营安全，采用“永临结合，先保通后永久加固”的原则，尽量利用既有工程强度，施工过程加强监测，防止对既有工程造成二次破坏。

（4）该文所述案例在西南红层地区较为典型，该次病害整治措施的成功应用，可以为挡墙及路堤滑移病害提供一种思路。