東南沿海地區(qū)某填方路堤水毀病害綜合治理方法

■郭定國

（福建第一公路工程集團(tuán)有限公司，泉州 362000）

0 引言

我國東南沿海地區(qū)氣候滋潤，雨量充沛，臺風(fēng)多發(fā)，極端降雨條件下容易造成公路填方路堤失穩(wěn)， 引發(fā)滑坡等自然災(zāi)害，不僅影響交通的正常運(yùn)營，還可能造成人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失。東南沿海地區(qū)公路災(zāi)害具有隨機(jī)性大、突發(fā)性強(qiáng)、條件復(fù)雜、類型多樣等特點(diǎn)。 這些特點(diǎn)決定了東南沿海地區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害的防治任重而道遠(yuǎn)， 關(guān)系到群眾生存環(huán)境的好壞和生命財(cái)產(chǎn)的安全。因此，對于降雨誘發(fā)填方路堤滑坡機(jī)理， 以及基于氣象條件的路堤水毀病害預(yù)警與防治方法的研究具有重要意義。 滑坡后一次性處理到位， 不造成二次滑坡對交通影響和生命財(cái)產(chǎn)損失具有重要意義。

國內(nèi)公路路基水毀病害的防治措施， 常將邊坡的深層加固和柔性防護(hù)有機(jī)地結(jié)合一起，如三維網(wǎng)覆土植草、框架六棱磚覆土植草（土工格室、植生袋）、客土噴播、噴混植生、 厚層基材等。 還包括采用多種輕型支擋防治技術(shù)，如將預(yù)應(yīng)力錨索框架應(yīng)用在高陡邊坡的加固中，成功地應(yīng)用了豎向多次鋼花管注漿技術(shù)、 斜向鋼錨管框架技術(shù)、壓漿錨柱技術(shù)等輕型支擋結(jié)構(gòu)。

本文以超強(qiáng)降雨過后泉州某匝道填方路堤水毀病害治理為例， 對災(zāi)區(qū)路堤水毀病害防治和恢復(fù)建設(shè)工作提出指導(dǎo)性建議， 為福建及東南沿海公路地質(zhì)災(zāi)害防治和管理提供參考作用。

1 A匝道左側(cè)填方路堤水毀病害概況

互通A匝道總寬度15.5m，為雙向雙車道匝道路基，A匝道AK0+365～AK0+619 段高填方中心最大填土高度24m，邊坡最大高度為40m。 A匝道與E匝道及主線間三角區(qū)內(nèi)填土比A匝道高約2～3m，E匝道上緣棄土場頂面比E匝道高約13m～18m；A匝道、E匝道、三角區(qū)及棄土場總填方量約70萬方。 平面相對位置如圖1。

（1）2016上半年受連續(xù)降雨影響，A匝道高填路堤出現(xiàn)以下病害：

①路面近100m內(nèi)出現(xiàn)多條縱向裂縫，分布在內(nèi)、中、外側(cè)，裂縫寬度1到5mm不等；

②路外側(cè)混凝土護(hù)欄基礎(chǔ)外移較大，頂部外移較小，出現(xiàn)內(nèi)傾現(xiàn)象，并出現(xiàn)幾條豎向裂縫；

③AK0+370～AK0+560段一階坡頂2m以下坡面出現(xiàn)下滑，錯位約0.3～0.5m；

④一階護(hù)腳中部長約10m拱出30～50cm；

⑤坡面土質(zhì)松散，含水量高，局部擠壓，拱形骨架滑塌破壞。

（2）2016下半年，當(dāng)?shù)匕l(fā)生持續(xù)強(qiáng)降雨，尤其是7月份的“尼伯特”超強(qiáng)臺風(fēng)、9月的“莫蘭蒂”及“鲇魚”超強(qiáng)臺風(fēng)均在現(xiàn)場造成連續(xù)強(qiáng)暴雨，受其影響，該段路堤又出現(xiàn)新的變形跡象，主要出現(xiàn)以下工程病害：

①二階平臺長約30m開裂3～5cm，錯臺5～20cm，局部平臺滑塌缺失；

②二階坡腳長約30m鼓脹40cm；

③三階坡腳長約35m鼓脹50cm；

④三階平臺灌溉溝渠淤堵過半。

2 路段應(yīng)急處理措施

圖1 平面位置圖

針對A匝道高填路堤已發(fā)生路面縱向開裂、 坡面溜塌、鼓包、坡面滲水等病害，存在極大安全隱患，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況采取了如下應(yīng)急處理措施：

(1）交通布控：封閉A匝道左側(cè)下行道，進(jìn)行交通布控。

(2）監(jiān)測：①路面裂縫的觀測；②深層位移監(jiān)測：在A匝道高路堤、A匝道與E匝道三角區(qū)、E匝道上緣棄土場坡腳及棄土場頂共布設(shè)7條監(jiān)測斷面，共16個孔。根據(jù)2個月的監(jiān)測可得，在ZK1處（AK0+420一階平臺處）滑動面明顯，滑面以下存在蠕動變形。 根據(jù)監(jiān)測結(jié)果顯示：A匝道高填路堤邊坡還未穩(wěn)定，應(yīng)采取應(yīng)急處置措施，并盡快實(shí)施永久加固方案，并繼續(xù)動態(tài)監(jiān)測邊坡的變形趨勢。

(3）A匝道路面及坡面的處理： ①路面縱向裂縫及中央波形護(hù)欄立柱錯開處進(jìn)行熱瀝青灌縫， 路面與混凝土護(hù)欄基礎(chǔ)裂縫用水泥漿填充， 同時增加混凝土護(hù)欄的排水孔； ②高路堤坡體現(xiàn)有裂縫及下挫張開部分采用粘土夯填， 邊坡上的空洞及水溝側(cè)沖刷的空洞及時粘土夯填或水泥漿填充封閉；③松散、垮掉的拱骨防護(hù)和毀壞的急流槽及時修復(fù)；④坡面上彩條布封蓋。

(4）A匝道與E匝道三角區(qū)：①三角填平區(qū)水溝端部封閉；②水溝與A匝道路面范圍和三角區(qū)域進(jìn)行夯實(shí)處理，空洞采用粘土封堵；③為了減小邊坡土體滑動力，前期采用快速、直接、簡單的卸載法卸除三角填平區(qū)高出A匝道路面的棄方；④對三角填平區(qū)進(jìn)行彩條布封蓋，防止雨水下滲，后期表層夯實(shí)、粘土封閉。

(5）平孔排水：①在A匝道高路堤第二階邊坡平臺上施打排水平孔，先每隔20m布設(shè)一個，施工過程中出水量大的位置加密施打， 排水平孔深度以打入A、E匝道三角區(qū)域內(nèi)控制（約50m）；②巡查中坡面出水處也需施打排水平孔。 ③排水平孔鉆孔孔徑Φ110mm，PVC排水管直徑Φ75mm，仰角8～15°，間距5m。

(6）井點(diǎn)降水：在A匝道與E匝道三角區(qū)范圍內(nèi)布設(shè)5個井點(diǎn)降水孔，E匝道與棄土場之間范圍段布設(shè)4個井點(diǎn)降水孔， 后期根據(jù)情況在A匝道第三階平臺上布設(shè)井點(diǎn)降水，井點(diǎn)降水孔的深度以進(jìn)入原地面3m控制。

(7）截水滲溝：在A匝道三角區(qū)內(nèi)設(shè)置管式截水滲溝，埋置深度約3～4m。

(8）土釘加固：根據(jù)現(xiàn)有的A匝道路面裂縫、坡體開裂位置及推測的滑動面，對第一階坡面施打土釘加固。

3 該路堤水毀病害發(fā)生的原因分析

(1）2016年3月，泉州地區(qū)進(jìn)入雨季及臺風(fēng)多發(fā)季節(jié)，連續(xù)強(qiáng)降雨引起地表水下滲補(bǔ)給地下水， 松散的棄方受水侵蝕、飽水后強(qiáng)度降低，強(qiáng)降雨后，地下水位上升，而較密實(shí)的高填方路基像水壩一樣將水堵在上方， 路基側(cè)壓力加大，影響路堤穩(wěn)定，引起路基下沉，路面開裂，坡面下滑及外鼓。2016年7月以來，降雨更加頻繁，加之受數(shù)個超強(qiáng)臺風(fēng)影響，當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)嚴(yán)重暴雨災(zāi)害，降雨量暴增，地下水位快速提高，甚至于高至A匝道路基以上，大量雨水入滲路堤，強(qiáng)度大大降低，故持續(xù)的強(qiáng)降雨系路堤病害再次發(fā)生的主要外因之一。

(2）該路段地形地貌、地下水位情況復(fù)雜，匯水面積雖然不大，但松散的棄方空隙率大，儲水量大，地表排水設(shè)施較弱，坡面排水系統(tǒng)不完善。

(3）坡面防護(hù)效果不佳，在強(qiáng)降雨影響下，掏蝕造成較多空洞，地表水容易下滲，進(jìn)一步誘發(fā)邊坡變形。 為了掌握邊坡變形信息，對邊坡位移進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)布置在坡腳、二階平臺、坡頂、填平區(qū)、棄方坡腳等處，橫向間距25m，共5個斷面。

(4）路堤填料物理力學(xué)指標(biāo)較差，飽水后極易軟化、抗剪強(qiáng)度急劇降低， 且上部土層及場地地形有利于降雨入滲，表層松散地質(zhì)結(jié)構(gòu)是滑塌的地質(zhì)基礎(chǔ)，在雨水作用下坡體容易變形。

4 治理措施

4.1 邊坡監(jiān)測

邊坡施工期監(jiān)測主要采取地表位移監(jiān)測及深孔位移監(jiān)測，以坡體變形數(shù)據(jù)來修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工，以確保施工安全，并且檢驗(yàn)工程效果。

對于重要、復(fù)雜、特殊且穩(wěn)定性差的邊坡，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力監(jiān)測。根據(jù)預(yù)應(yīng)力損失情況進(jìn)行二次張拉。地表位移監(jiān)測可在地表設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)， 也可結(jié)合深孔位移孔口監(jiān)測進(jìn)行；地下位移監(jiān)測及地下水位移監(jiān)測應(yīng)設(shè)置監(jiān)測鉆孔；錨桿（索）應(yīng)力監(jiān)測可選取關(guān)鍵、易測部位進(jìn)行長期監(jiān)測[1]。

由于2016年7～9月，受臺風(fēng)降雨影響，填方路堤新發(fā)生側(cè)滑，威脅作用在3、4級平臺上的橋梁。 故對橋梁運(yùn)營過程中的變形同時開展了監(jiān)控量測工作。監(jiān)測結(jié)果表明，監(jiān)測階段內(nèi)梁體水平位移量、墩頂水平位移量、橋墩沉降量和橋墩傾斜值都較大，累計(jì)變化值也較大，綜合分析整個結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)測點(diǎn)有明顯沉降、位移和傾斜的發(fā)展趨勢。綜合分析此階段的監(jiān)測變形主要由邊坡塌方導(dǎo)致， 互通D匝道橋梁結(jié)構(gòu)有變形，受路堤邊坡的影響較大。

綜合現(xiàn)場踏勘情況和位移監(jiān)測結(jié)果，可以認(rèn)為，在連續(xù)強(qiáng)降雨的影響下，使得填土性質(zhì)變差，滑面向下改造，并從三階坡腳剪出。

4.2 治理措施

針對以上情況考慮到坡體變形已有向深部變形發(fā)展的趨勢，采用卸載、排水和邊坡加固的綜合治理措施，坡體采用抗滑樁+預(yù)應(yīng)力錨索加固方案， 抗滑樁剛度大，抵抗力強(qiáng)，安全儲備較大，作為永久防護(hù)工程可靠性高。 同時，采用抗滑樁施工工藝一致，更有利于現(xiàn)場的施工組織與管理。 此外，除應(yīng)急處理措施外，還采取了以下措施：

(1）路基路面處治：除應(yīng)急處理預(yù)案中的路段外，對其余路段進(jìn)行土釘加固；對路面開裂處采用小導(dǎo)管注漿，挖除路面瀝青層、碎石層后，小導(dǎo)管注漿填塞裂縫、完畢后進(jìn)行路面改造。

(2）棄土場整治：對E匝道上緣棄土場按設(shè)計(jì)高程、設(shè)計(jì)坡度挖除棄土、棄土場整平、碾壓壓實(shí)，橫向形成不小于10%的坡度，鋪設(shè)防水復(fù)合土工膜，再回填土并綠化，并在山體交界處設(shè)置環(huán)向截水溝。

(3）排水設(shè)施完善：對A、E匝道三角區(qū)內(nèi)滲溝端部設(shè)置排水管引排水，邊坡上排水管出口處設(shè)置流水槽；拆除開裂處灌溉渠， 重新用C20砼澆筑灌溉渠 （加設(shè)構(gòu)造鋼筋）； 對A匝道圓管涵洞進(jìn)口排水不暢引起邊溝涌堵，對涵洞進(jìn)口進(jìn)行改造，重新用C20澆筑涵洞端墻及加大進(jìn)口窨井尺寸。

(4）壓力注漿：一階松散邊坡坡體空隙多，采用壓力注漿加固。灌漿液在壓力的作用下，通過鉆孔壁周圍切割的節(jié)理裂隙向四周滲透，對邊坡土體起到膠結(jié)作用，形成整體；此外，砂漿柱對松散邊坡土體起到螺栓連接作用，達(dá)到提高坡體整體性及穩(wěn)定性的目的[2]。

（5） 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁加固： 抗滑樁設(shè)于二階坡腳處，樁長24～34m，間距600cm，截面160cm×240cm，抗滑樁穿過滑坡體深入到原地層。 樁頂設(shè)3束預(yù)應(yīng)力錨索，索長40～54m， 每束12根鋼絞線， 采用正三角形布置， 間距80cm。 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁用以支擋滑體的滑動力，起穩(wěn)定滑動邊坡體的作用， 是本項(xiàng)目的主要抗滑處理措施之一。

5 治理效果

本項(xiàng)目處理后， 根據(jù)幾期降雨后邊坡動態(tài)變形監(jiān)測結(jié)果，原先有明顯變形的一、二級平臺及未見明顯變形的其余位置監(jiān)測孔，邊坡均未見變形。 梁體水平位移量、墩頂水平位移量、橋墩沉降量和橋墩傾斜值都未變化，綜合現(xiàn)場踏勘情況和位移監(jiān)測結(jié)果，可以認(rèn)為，通過幾期降雨后的觀測，ZK4、ZK7、ZK8及ZK11較之前的監(jiān)測結(jié)果沒有明顯的發(fā)展跡象。其中，ZK4、ZK7及ZK11三點(diǎn)位于路基內(nèi)側(cè)的A匝道與E匝道三角區(qū)內(nèi)，由該三個監(jiān)測孔反映顯示坡體無變化。

6 結(jié)語

本文依據(jù)泉州某填方路堤水毀病害案例， 通過現(xiàn)場踏勘和監(jiān)測， 分析該病害原因主要由于以下幾方面：（1）進(jìn)入雨季及臺風(fēng)多發(fā)季節(jié)， 連續(xù)強(qiáng)降雨引起地表水下滲補(bǔ)給地下水，棄方和高填方受水侵蝕、飽水后強(qiáng)度降低，對路基側(cè)壓力加大，影響路堤穩(wěn)定，引起路基下沉，路面開裂。 （2）地表排水設(shè)施較弱，坡面排水系統(tǒng)不完善。 （3）該路段匯水面積雖然不大，但填方空隙大，特別是棄方和三角填平區(qū)填方密實(shí)小，空隙更大，極端降雨后，空隙水飽和，迅速增加了土體的重量。填方較密實(shí)的高填方路堤像水壩一樣將水擋在上坡向。 （4）坡面防護(hù)效果不佳，掏蝕造成較多空洞， 造成地表水下滲， 進(jìn)一步誘發(fā)邊坡變形。（5）路堤填料物理力學(xué)指標(biāo)較差，飽水后極易軟化、抗剪強(qiáng)度急劇降低。

針對該填方路堤水毀病害案例的加固處理表明，采用卸載、排水、注漿加固和預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁等措施相結(jié)合的綜合加固方案，能有效治理該類填方路堤水毀病害，綜合加固技術(shù)取得了良好的工程效益和社會效益。