福建某山區(qū)高速公路四段路堤病害的整治

■葉晨峰

(福建省交通規(guī)劃設計院，福州 350004)

1 概述

福建某山區(qū)高速公路通車后，四段路堤出現(xiàn)路面開裂、路堤塌陷、路堤坡面開裂等病害跡象，嚴重威脅著公路的通行安全，通過研究分析四段路堤的原設計方案、病害特征、填料性質(zhì)、外界環(huán)境等影響因素，找出路堤病害的成因，提出有針對性的治理措施，以消除四段路堤病害，保證路堤的穩(wěn)定性。

2 ZK49+670～ZK49+800段左側(cè)路堤

ZK49+670～ZK49+800段路堤左側(cè)邊坡原設計最高6級，每級高8m，中心最大填土高度為21.8m，坡腳最大高度為42.3m，原設計為填石路堤，路堤右側(cè)為填平區(qū)，為加水區(qū)場地。

2.1 病害特征

ZK49+670～+740 段及 ZK49+770～+800段路面行車道中間出現(xiàn)兩端縱向裂縫，裂縫寬約0.2～0.5cm，裂縫形狀呈L形(圖1)，路堤坡面未見明顯變形跡象。

圖1 路面L形裂縫

2.2 病害成因分析

2016年9月底受臺風鲇魚帶來的強降雨影響，場區(qū)瞬時降雨量巨大，暴雨導致大量地表水通過填方體坡面及沖毀的排水溝下滲，路堤填料主體為碎石土，碎石土中細顆粒被下滲地表水帶走，引起路堤沉降變形加大，導致路堤填挖交界處出現(xiàn)變形，ZK49+670～+740段路面出現(xiàn)縱向裂縫，路堤基底無軟弱層，整體穩(wěn)定性較好，該段路堤病害成因主要系由于路堤不均勻沉降過大而引起路堤沿地表蠕動變形。

2.3 病害治理措施

根據(jù)路堤病害跡象及病害成因，病害治理分為兩部分內(nèi)容：完善排水系統(tǒng)和對路堤穩(wěn)定性加固。

(1)完善排水系統(tǒng)：路堤邊溝及富溪加水區(qū)場區(qū)排水溝淤堵及破損嚴重，清通水溝后采用水泥砂漿重新修復溝壁；路堤第二、四級10m寬平臺底部鋪設防水板后澆筑C20砼硬化。

(2)路堤穩(wěn)定性加固：采用預應力錨索主動加固路堤，限制路堤側(cè)向變形，采用鋼花管注漿提高路堤填料的物理性質(zhì)，控制路堤的不均勻沉降。

圖2 ZK49+470斷面設計圖

3 YK69+120～YK69+280段右側(cè)路堤

本段填方路堤右側(cè)邊坡原設計最高為4級，原設計第一二級為填土路堤，第三四級為填石路堤，路堤左側(cè)為填平區(qū)。

3.1 病害特征

YK69+150處右側(cè)路堤在擋墻邊溝處出現(xiàn)塌陷，擋墻外側(cè)土體下陷，塌陷處擋墻上的防撞護欄沉降縫發(fā)生擠壓變形破壞，其余段落路面及路基坡面未見變形跡象。

圖3 YK69+150處右側(cè)路堤塌陷

3.2 病害成因分析

該段路基病害主要為路基空洞引起的塌陷，路基空洞系由于擋墻墻腳排水溝溝底破損嚴重，排水溝常年流水，地表水長期從溝底破損處下滲，路堤填料為碎石素填土，地下水帶走碎石素填土中的細顆粒，路堤出現(xiàn)大量空隙，進而發(fā)展而成的，最終失穩(wěn)塌陷。

3.3 病害治理措施

根據(jù)排水溝破損位置及工程物探探測的空洞及沉降區(qū)域，擋墻墻腳排水溝附近區(qū)域采用鋼花管注漿填充路基空洞及不密實區(qū)；鑿除擋墻坡腳破損邊溝，重新澆筑邊溝。

圖4 ZK69+160斷面設計圖

4 福安北互通JK0+000～+040段路堤

JK0+000～+040段為半填半挖路基，右側(cè)路堤邊坡最高為三級，每級高8m，富春三期道路位于該段路堤坡腳，修筑富春三期道路左側(cè)人行道需開挖該段路堤，開挖后路堤采用擋墻支擋，上部為一級路堤，最高8m。

4.1 病害特征

該段應急行車道路面出現(xiàn)了多道縱向裂縫，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該段路基裂縫分布長度約25m，裂縫位置樁號大概為JK0+010～+035段，裂縫寬最大約3cm，裂縫深度超過20cm；填方坡面上仍有鼓出跡象，坡面局部存在裂縫，坡腳擋墻未見明顯變形。

圖5 JK0+010～+035段路面裂縫

4.2 病害成因分析

福安北互通通車后開始施工富春三期道路路基，坡腳開挖施工擋墻基槽期間，該段路面出現(xiàn)了縱向裂縫，路堤因坡腳受擋墻基槽開挖形成臨空面，且未及時進行擋墻澆筑施工，從而引起路堤失穩(wěn)。

4.3 病害治理措施

該段路堤，填方量及填土厚度較小，且原狀地層有較好的錨固地層，采用預應力錨索框架主動加固路堤，保證路堤穩(wěn)定性。

圖6 JK0+010斷面設計圖

5 福安北互通JK0+165～JK0+205段路堤

JK0+165～+205段為半填半挖路基，右側(cè)路堤邊坡最高為二級，每級高8m，JK0+200斷面為薄填路堤，填寬最小約2m。

5.1 病害特征

JK0+165～+205段右側(cè)防撞護欄外傾，路面離防撞護欄1m處發(fā)現(xiàn)縱向裂縫，裂縫寬約2mm，長約20m，尚未完全貫穿，右側(cè)路堤第一級坡頂拱形骨架拱頂砌體開裂下錯，下錯高度約20cm。

圖7 JK0+165～+205段右側(cè)路堤坡頂拱形骨架砌體開裂下錯

5.2 病害成因分析

該段路堤為陡坡薄填路堤，施工過程中路基碾壓施工困難，往往容易導致壓實度不足，若地表未嚴格按規(guī)范要求開挖臺階，極易使路堤沿原狀地表失穩(wěn)，形成淺層溜塌，與該段路堤的病害特征吻合。

5.3 病害治理措施

針對陡坡薄填路堤失穩(wěn)病害，采用錨桿框架梁加固路堤，保證路堤穩(wěn)定性。

圖8 JK0+200斷面設計圖

6 路堤病害成因及治理措施歸納分析

對四段路堤的病害特征、成因及治理措施進行歸納，結(jié)果見表1。

從表1可知，路堤病害的主要成因有：

(1)路堤填筑過程中往往系隨挖隨填，填料性質(zhì)不滿足設計要求。

(2)填方段落的排水系統(tǒng)不完善或破損，導致地表水下滲。

(3)路堤坡腳被開挖破壞導致路堤失穩(wěn)。

(4)路堤壓實度不足，特別是陡坡薄填段路堤，壓實度往往較難保證，且易沿原裝地表失穩(wěn)。

(5)極端暴雨天氣系路堤病害的外在誘因。

針對不同路堤病害主要可采用下列治理措施：

表1 四段路堤病害特征歸納表

(1)路堤失穩(wěn)，尤其是陡坡路堤失穩(wěn)，且原狀地層有較好的錨固地層，宜采用預應力錨索(桿)框架加固。

(2)路堤沉降較大，可對路堤填料進行注漿，以改善填料的性質(zhì)，注漿過程需控制注漿速率，防止施工期間漿體未達到初凝強度前路堤失穩(wěn)。

(3)路堤空洞，可采用引管注漿填充空洞，注漿同樣要控制注漿速率，漿液根據(jù)實際情況可添加有效的外加劑。

(4)完善地表排水系統(tǒng)，防止地表水滲入路堤系路堤病害治理必要措施。

7 結(jié)語

經(jīng)過半年的巡查觀測及監(jiān)控量測工作，四段路堤經(jīng)過治理后，病害已經(jīng)消除，路堤變形得到了控制，穩(wěn)定性得到了保證，說明基于四段路堤病害的成因分析而提出的有針對性的治理措施是有效的。本文通過研究表明路堤病害的成因多樣，只有“對癥下藥”才能提出有效的治理方案，同時分析病害成因幫助我們更好的預防路堤病害，有針對性的治理措施為類似山區(qū)公路路堤病害的治理提供了參考。