高速公路斜坡路基施工技術(shù)要點(diǎn)

王琰

（中建路橋集團(tuán)有限公司，河北石家莊 050000）

0 引言

如今，高速公路建設(shè)正向我國(guó)西部地區(qū)發(fā)展，由于這些地區(qū)的地形地質(zhì)比較復(fù)雜，為滿足盡量減少高填深挖的要求，很多路段不得不在斜坡地段進(jìn)行路基施工。而斜坡路基與一般路基存在很大的差異，更容易發(fā)生失穩(wěn)和病害，對(duì)施工技術(shù)提出了更高要求。

1 斜坡路基主要特征

對(duì)于處在斜坡地段的高速公路路基，因其底部接觸面和水平方向之間有一定夾角，路基填土自重與外部荷載將在斜坡上沿向下的方向形成下滑力。當(dāng)路基填高達(dá)到20m以上時(shí)，其穩(wěn)定性、強(qiáng)度與承載力往往難以保證，在受到自重與車輛荷載持續(xù)作用后，將沿豎向出現(xiàn)變形，進(jìn)而導(dǎo)致路基沉陷，同時(shí)還會(huì)沿橫向出現(xiàn)一定程度的滑移，導(dǎo)致裂縫，在裂縫產(chǎn)生后，伴隨水體不斷滲入與荷載持續(xù)作用，裂縫不斷延伸，產(chǎn)生軟弱破裂面[1]。斜坡路基的主要弊病為很難對(duì)沉降量進(jìn)行有效的控制，而且施工還有很大的難度，路基穩(wěn)定性會(huì)受到水的極大影響。相較于挖方工程，路基填方存在較多不確定因素，前期地質(zhì)勘查僅可以為施工過(guò)程提供一定參考，單純依靠地質(zhì)勘查成果很難掌握路基所在段落的詳細(xì)地質(zhì)條件，導(dǎo)致斜坡填方在施工中和運(yùn)營(yíng)中都易產(chǎn)生如滑坡、裂縫及錯(cuò)落等病害。通過(guò)以上分析可知，斜坡路基具有的特點(diǎn)可總結(jié)為以下四點(diǎn)：①填土高度大，整體穩(wěn)定性差；②路基直接受到水的影響；③路基的沉降量、強(qiáng)度與承載力均難以保證；④容易產(chǎn)生病害，如滑坡、沉陷與滑移。

2 斜坡路基破壞機(jī)理

斜坡路基的常見(jiàn)破壞形式包括滑移、沉降與開(kāi)裂。路基穩(wěn)定性主要和高度有關(guān)，例如填高為2m的斜坡路基，基于瑞典法的路基安全系數(shù)為2.345，基于畢肖普法的路基安全系數(shù)為2.464；填高為4m的斜坡路基，基于瑞典法的路基安全系數(shù)為1.539，基于畢肖普法的路基安全系數(shù)為1.606；填高為6m的斜坡路基，基于瑞典法的路基安全系數(shù)為1.230，基于畢肖普法的路基安全系數(shù)為1.292；填高為8m的斜坡路基，基于瑞典法的路基安全系數(shù)為1.063，基于畢肖普法的路基安全系數(shù)為1.131；填高為10m的斜坡路基，基于瑞典法的路基安全系數(shù)為0.964，基于畢肖普法的路基安全系數(shù)為1.037。從以上結(jié)果可知，路基安全系數(shù)因路基填高的增大而減小，即填高較大的路基，其安全性能較難保證，需采取針對(duì)性措施予以加固[2]。

由于滑坡是斜坡路基最為常見(jiàn)也是影響和破壞最重要的破壞類型，因此將其作為主要研究對(duì)象，探究其產(chǎn)生機(jī)理：

（1）斜坡路基地表以處于松散狀態(tài)的巖土堆積物為主，且含大量雜質(zhì)，難以形成足夠的強(qiáng)度，填料無(wú)法和基底之間良好連接，加之邊坡高度大，對(duì)側(cè)向鎖定封閉提出了極高的要求，路基施工時(shí)容易出現(xiàn)部分欠壓，直接受到季節(jié)變化因素的影響，邊坡表面的雨水在滲透作用下不斷滲入到邊坡內(nèi)部。隨著水的不斷滲透，在形成軟弱面以后，就會(huì)導(dǎo)致路基產(chǎn)生滑移[3]。

（2）斜坡路基的部分段落可能處在半填半挖段，部分段落處在全填方段，在填高較大的全填方段中，由于不均勻沉降會(huì)使路面產(chǎn)生病害，而斜坡路基的巖層一般軟硬相間，使軟弱面不斷沿路基方向發(fā)生傾斜，此時(shí)受到地下水作用，會(huì)使路基與地基均向軟弱面方向發(fā)生滑移。

（3）當(dāng)斜坡段從地下水活動(dòng)區(qū)中穿過(guò)時(shí)，會(huì)使巖層的軟硬程度不均。在這種情況下完成路基填筑施工后，會(huì)在雨季降雨后出現(xiàn)一定程度的不均勻形變，使路基產(chǎn)生開(kāi)裂，水通過(guò)裂縫大量進(jìn)入路基，導(dǎo)致路基因飽水而發(fā)生滑移。另外，填土自重與車輛荷載的持續(xù)作用會(huì)使斜坡所處平衡狀態(tài)被打破，引起變形破壞，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展最終引發(fā)滑坡。

3 斜坡路基施工要點(diǎn)

根據(jù)斜坡路基病害產(chǎn)生機(jī)理，在斜坡路基施工過(guò)程中必須對(duì)路基加固引起足夠的重視，將其作為斜坡路基施工重點(diǎn)，路基加固重點(diǎn)包括填方與斜坡坡面之間的銜接加固、填方本體加固、覆蓋層加固與坡腳加固，通過(guò)有效的加固保證路基穩(wěn)定性。以某高速公路斜坡路基為例，結(jié)合其地質(zhì)勘查成果，提出以下加固措施：

（1）對(duì)坡面銜接處的加固。在斜坡路基中，其邊坡表面和路基填料之間必須良好銜接，因路基填料與原地面有很大差異，在施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在填筑開(kāi)始前，應(yīng)先將原地面上存在的所有雜物及淤泥都清理干凈，然后在邊坡表面與填料之間的交界處進(jìn)行臺(tái)階開(kāi)挖。為了使填料與邊坡表面之間良好結(jié)合，需在臺(tái)階開(kāi)挖過(guò)程中在臺(tái)階表面形成3%左右的斜坡，坡向內(nèi)側(cè)。臺(tái)階寬度一般按照1.0～2.0m控制，高度按照0.6～1.0m控制。采用開(kāi)挖臺(tái)階的方法，除了能加強(qiáng)填料和原地面結(jié)合力，還能提高路基底部抗滑性。結(jié)合工程的具體情況，該高速公路斜坡立即在臺(tái)階開(kāi)挖過(guò)程中設(shè)置了3%的反坡，將各級(jí)臺(tái)階的寬度確定為1.5m，將高度確定為0.8m[4]。在臺(tái)階開(kāi)挖過(guò)程中，需按照從上到下的順序逐級(jí)進(jìn)行，采用施工機(jī)械對(duì)上一級(jí)臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖時(shí)，多余的土體可利用機(jī)械翻挖至坡下，堆積的土體則可以在路基區(qū)域內(nèi)實(shí)施反壓，以此為路基穩(wěn)定性提供保證。另外，為了使填料和開(kāi)挖完成后的邊坡表面良好銜接，在臺(tái)階開(kāi)挖完成后，應(yīng)盡快開(kāi)始填土，避免開(kāi)挖完成后受到雨水浸濕導(dǎo)致軟化，對(duì)連接效果造成不利影響。

（2）對(duì)填方路基內(nèi)部進(jìn)行加固。該斜坡路基的最大填高超過(guò)20m，且所在地區(qū)為黃土地區(qū)，考慮到黃土有一定崩解性、濕陷性與滲透性，因此必須對(duì)路基內(nèi)部予以加強(qiáng)。因路基的填高相對(duì)較大，故該工程借助土工格柵開(kāi)展分層加筋，通過(guò)設(shè)置土工格柵，可以提高填方穩(wěn)定性，控制不均勻沉降。按照以往的經(jīng)驗(yàn)，格柵長(zhǎng)度需達(dá)到6～10m，在路床的頂、底部實(shí)施加鋪。但由于該斜坡路基性質(zhì)特殊，加之工程所在位置的實(shí)際情況比較復(fù)雜，因此選擇了長(zhǎng)度15m以上的格柵，并要求其延伸率不超過(guò)10%，抗拉強(qiáng)度達(dá)到40kN/m以上。格柵從與路基底部相接近的部分開(kāi)始設(shè)置，與常規(guī)方法的不同在于該斜坡路基所用格柵的長(zhǎng)度可以達(dá)到15m以上，需先將其1/3的長(zhǎng)度鋪在下層，再鋪筑0.8m的填土并將其壓實(shí)，將邊坡的坡度控制在1∶1，接著將格柵在邊坡表面上翻折到填土的表面，繼續(xù)填土和壓實(shí)，以使兩層土體變?yōu)橐粋€(gè)整體。此后對(duì)下一層格柵進(jìn)行鋪設(shè)，采用這種方法兩段格柵一共能對(duì)5層格柵進(jìn)行加固，格柵和地面之間也要形成3%左右的反坡，以此和開(kāi)挖的臺(tái)階達(dá)到平齊。在第5層填土處，待填土被碾壓密實(shí)后，對(duì)下一層格柵進(jìn)行鋪設(shè)，同時(shí)采用第一層土體所用方法開(kāi)始鋪設(shè)填筑，該層上部填土所設(shè)置的格柵，其長(zhǎng)度增加至18m，伴隨高度不斷增加，對(duì)格柵的長(zhǎng)度進(jìn)行適當(dāng)減短。采用格柵對(duì)填土路基進(jìn)行加固，使格柵與邊坡表面之間良好結(jié)合，能在較大程度上縮短坡長(zhǎng)，同時(shí)能有效避免對(duì)路基穩(wěn)定性造成影響[5]。

（3）對(duì)路基邊坡坡腳進(jìn)行加固。通過(guò)對(duì)坡腳的加固，能有效提高路基自身抗滑能力。常用的加固方法有以下兩種：第一種為設(shè)置鐵鏟型的溝槽；第二種為設(shè)置擋土墻。該斜坡路基對(duì)以上兩種方法進(jìn)行了結(jié)合。在坡腳處設(shè)置鐵鏟型的溝槽，可以提高邊坡的穩(wěn)定性，溝槽的底部寬度為5m，深2.5m，然后在溝內(nèi)填筑碎石，以增大摩擦。通過(guò)這樣的處理，因抗剪強(qiáng)度很大，能使應(yīng)力擴(kuò)散至路面下部。受路基自重與上部荷載持續(xù)作用后，填土沿豎向產(chǎn)生滑移的過(guò)程中，滑動(dòng)圓弧半徑顯著減小，邊坡坡腳處的抗滑能力增強(qiáng)，使穩(wěn)定系數(shù)明顯增大。另外，采用碎礫石進(jìn)行填筑還能為路基的排水創(chuàng)造良好條件，從而進(jìn)一步提高穩(wěn)定性。在設(shè)置鐵鏟型溝槽的同時(shí)，還在坡腳處增設(shè)擋土墻，使其基底處在溝槽的內(nèi)部，墻高按2m控制。在設(shè)置擋土墻的過(guò)程中，應(yīng)做好路基穩(wěn)定性檢驗(yàn)和計(jì)算。通過(guò)設(shè)置擋土墻，可起到收縮坡腳的作用，提高邊坡的整體穩(wěn)定性。

（4）在加固路基內(nèi)部的過(guò)程中，將格柵裸露在邊坡的表面，然后對(duì)路基邊坡表面進(jìn)行夯實(shí)處理，并在表面現(xiàn)澆混凝土格柵，在澆筑的混凝土實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到要求后，結(jié)合周圍環(huán)境情況，采用植草的方式防止坡面沖刷，提高土體穩(wěn)定性。此外，采用植草的方法還能增強(qiáng)公路與周圍自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性，使公路更好地融入自然環(huán)境中。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路因不斷向山區(qū)等地形地質(zhì)復(fù)雜的地區(qū)發(fā)展，出現(xiàn)了很多斜坡路基。本文對(duì)斜坡路基特征進(jìn)行了分析，提出了斜坡路基破壞產(chǎn)生機(jī)理。研究表明，在斜坡路基施工中需根據(jù)路基實(shí)際情況，采取有效的加固措施，如填料和坡面銜接處加固、路基本體加固、邊坡坡腳加固與坡面加固，以從根本上保證斜坡路基的穩(wěn)定性和安全性。