不良地質(zhì)地區(qū)路基混凝土擋土墻防護技術(shù)分析

劉 榮 國

(山西遠大公路橋梁建設(shè)養(yǎng)護有限公司，山西 忻州 034000)

在省內(nèi)山區(qū)高速公路建設(shè)實踐中，由于地質(zhì)環(huán)境相對復雜，山區(qū)高速公路經(jīng)常出現(xiàn)滑坡、塌方等災(zāi)害，由于地質(zhì)災(zāi)害的影響，嚴重破壞了山區(qū)高速公路的通行能力和通行安全性。此外，由于山區(qū)高速公路經(jīng)常出現(xiàn)臨河問題，由于河水長期侵蝕作用，導致臨河一側(cè)的公路路基穩(wěn)定性被破壞，部分路段出現(xiàn)嚴重的路基不均勻沉降，嚴重影響路面路基結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。為了確保山區(qū)高速公路通行質(zhì)量和安全，必須提出針對性的處治措施，以提升省內(nèi)山區(qū)高速公路建設(shè)的綜合質(zhì)量及路基抗水毀能力。

1 省內(nèi)山區(qū)高速公路路基穩(wěn)定性破壞類型及影響因素

1.1 山區(qū)高速公路沿河路段路基穩(wěn)定性破壞類型

在山區(qū)高速公路路基破壞類型中，路基滑坡及坍塌是典型的路基病害類型。其中，路基滑坡是常見的路基損壞類型之一，是路基穩(wěn)定性的潛在病害，嚴重破壞了路基的整體性。路基滑坡病害主要是由于沿河路基在河水長期侵蝕作用下，路基土層顆粒之間的粘附力降低，路基出現(xiàn)松散和內(nèi)部空洞，路基混合料級配出現(xiàn)變化，在上部荷載長期作用下，路基超過臨界承載范圍，出現(xiàn)整體滑移。此外，在雨季水量較大的情況下，河流速度加快，水壓增強，路基沖擊力增加，加重了河水對路基整體性的破壞程度。路基塌方也是常見的路基災(zāi)害之一，在路基施工實踐中，為了滿足路基承載能力，一般會在路基內(nèi)部提前布設(shè)支護裝置，在后續(xù)服役過程中，由于河水侵蝕作用，支護設(shè)備附近泥沙集聚，沿河路基出現(xiàn)失穩(wěn)，荷載超過極限承載范圍后，出現(xiàn)整體塌方，且路基塌方具有連帶效應(yīng)，屬于典型的山區(qū)沿河公路路基病害類型。

1.2 山區(qū)公路沿河路基穩(wěn)定性影響因素分析

通過分析省內(nèi)山區(qū)高速公路施工實踐，分析出影響山區(qū)高速公路路基穩(wěn)定性的因素較多，具體有以下幾大類：

1)山區(qū)路基填筑料影響。對于山區(qū)沿河高速公路路基穩(wěn)定性而言，路基填筑料性能直接決定了路基的穩(wěn)定性；由于填筑材料的粒徑差距懸殊，在沿河河水長期侵蝕作用下，路基顆粒級配出現(xiàn)變化，在荷載及河流沖擊的耦合作用下，將導致路基承載能力失效。此外，山區(qū)高速公路在路基建設(shè)中，為了減少填挖方量，一般會以原有的巖土為路基材料，天然路基填筑料軟化能力較強，在河水侵蝕下，穩(wěn)定性急劇下降。

2)山區(qū)路基巖土顆粒及性質(zhì)差異較大。由于部分巖土處于天然狀態(tài)，巖土內(nèi)部性質(zhì)差別較大，部分巖土屬于網(wǎng)狀破碎狀。在路基上部荷載長期作用下，對路基穩(wěn)定性和承載能力影響較大，且?guī)r土顆粒軟弱面的影響下，巖土結(jié)構(gòu)隨時面臨整體滑移的危險。

3)山區(qū)河流影響。省內(nèi)部分山區(qū)高速公路部分路段位于河流湍急位置，在河水沖擊力及湍流因素的綜合作用下，路基整體穩(wěn)定性快速下降，此外，一旦在雨季出現(xiàn)洪水問題，河流水位快速上漲，導致山區(qū)坡面出現(xiàn)泥石流，對路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生潛在威脅。圖1顯示了常見的山區(qū)高速公路路基塌方及整體滑移病害。

2 山區(qū)高速公路沿河路基混凝土擋土墻設(shè)計

2.1 山區(qū)高速公路沿河路基基礎(chǔ)防護方式分析

山區(qū)高速公路沿河路基在上部荷載及河水沖擊侵蝕耦合作用下，容易出現(xiàn)嚴重的塌方病害，病害方式主要表現(xiàn)在以下兩方面：

1)沿河河流直接作用于路基邊坡外表面，將坡面表面的巖石顆粒沖刷，帶入河中，在長期沖刷作用下，容易沖刷坡面。

2)由于河道急彎等問題，導致河水產(chǎn)生漩渦、湍流，加劇了對坡面的沖刷作用，導致坡面角度不斷擴大，頂部荷載作用越發(fā)顯著，在自身重力作用下，出現(xiàn)整體塌方，因此，在沿河路基防護實踐中，可以選用直接防護和間接防護兩種基本模式。其中，直接防護施工應(yīng)用于河流深度較大的路基位置，間接方式應(yīng)用于路基擋土墻埋深較大的位置，本文以省內(nèi)某高速公路路基施工為研究對象，擬采用混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)防護。

2.2 工程案例分析

山西省內(nèi)某山區(qū)沿河高速公路建設(shè)項目地處季節(jié)性河道區(qū)域，河道類型屬于典型的夏秋季季節(jié)性河流，經(jīng)統(tǒng)計歷年水文資料可知，在汛期階段的洪水流量介于250 m2/s～650 m2/s之間，且

高速公路路基大部分位于河流長期沖刷位置，且堤岸整體坡度較大，在河流沖刷和坡度的耦合作用下，導致路基整體穩(wěn)定性急劇下降。所以，在具體的高速公路路基施工中，為了保證路基穩(wěn)定性和承載能力，可以采用直接防護法中的混凝土重力式擋土墻防護方法。

2.3 高速公路路基重力式混凝土擋土墻施工技術(shù)分析

對于重力式擋土墻路基防護技術(shù)而言，主要的高速公路路基重力式擋土墻施工技術(shù)可以分為以下幾個流程。即：基礎(chǔ)開挖、混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)砌筑、擋土墻結(jié)構(gòu)回填等環(huán)節(jié)。

1)路基擋土墻基礎(chǔ)開挖。擋土墻施工采用人工與機械配合的方式，對施工路基進行分段開挖。在設(shè)計基礎(chǔ)上將擋土墻基礎(chǔ)橫向加寬50 mm，基礎(chǔ)放坡坡度為0.5?；A(chǔ)開挖至設(shè)計標高位置，回填土不應(yīng)摻加粘土和軟土，應(yīng)檢查基礎(chǔ)基本承載能力，若承載力不滿足設(shè)計要求，必須先處理地基土層，地基承載能力滿足設(shè)計要求后再繼續(xù)施工。若發(fā)現(xiàn)地基基巖位置有橫向裂縫，應(yīng)先采用密集配混凝土灌縫，并及時排盡基坑位置的多余積水；混凝土擋土墻應(yīng)始終位于路基斜坡位置，斜坡坡度不應(yīng)超過3%，擋土墻結(jié)構(gòu)選用臺階型。

2)混凝土擋土墻砌筑施工。首先，混凝土基礎(chǔ)砌筑材料必須選用強度達標的填筑料，且石材表面不應(yīng)存在明顯風化現(xiàn)象，砌筑有效厚度必須大于150 mm。此外，在混凝土擋土墻基底及頂部及外層區(qū)域必須施工規(guī)格達標的機制片石。砌筑砂漿級配應(yīng)進行優(yōu)化，確保片石縫隙完全被密集配砂漿填滿、密實，且單層片石厚度必須控制在合理范圍，砌筑寬度應(yīng)控制在30 mm以內(nèi)。在混凝土砌體地表上必須設(shè)置相應(yīng)的排水孔，排水孔距離應(yīng)控制在20 mm左右，且上下分布，每間隔20 m設(shè)置相應(yīng)的施工沉降縫。

3)在路基混凝土擋土墻主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，為了保證重力式路基擋土墻的穩(wěn)定性和抗壓能力，必須及時對混凝土重力式擋土墻的基礎(chǔ)進行回填。基礎(chǔ)回填必須從擋土墻基礎(chǔ)底部開始，填筑材料必須保證夯實度和填筑料密實性，以最大程度防止外部滲水進入基底，影響擋土墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體性。除了處置好擋土墻結(jié)構(gòu)埋深位置外，對于上部外露部分的混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)，也應(yīng)進行必要的基坑回填，并保證回填夯實度滿足設(shè)計要求，且回填坡度應(yīng)設(shè)置成坡度大于5%的向外放坡，防止雨水、積水下滲影響基礎(chǔ)底部質(zhì)量。此外，對于路基擋土墻墻背的填筑材料選取而言，可以采用顆粒直徑較大的鵝卵石或者砂礫石進行填筑，填筑方式選用分層夯實方法，確保壓實度滿足設(shè)計要求，保證重力式擋土墻結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮路基支撐作用。