某公路高填軟弱路堤病害特征及其處治技術(shù)分析

摘要 文章通過對某公路項目中高填軟弱路堤病害的實(shí)地調(diào)查與診斷分析，深入研究了該路段由于地質(zhì)條件復(fù)雜、連續(xù)強(qiáng)降雨等因素導(dǎo)致的路堤病害，在此基礎(chǔ)上提出了一系列有效的治理措施，包括防護(hù)支擋、土體反壓、排水改善等方面的技術(shù)手段。結(jié)果顯示，施工后該邊坡狀態(tài)良好，研究結(jié)果不僅為類似工程提供了有益的參考，也對提升公路基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量和耐久性具有重要的理論指導(dǎo)意義與實(shí)踐價值。

關(guān)鍵詞 公路工程；高填路堤；軟弱路基；病害特征；處治技術(shù)；地基加固；排水改善

中圖分類號 U418 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）17-0000-04

0 引言

高填軟弱路堤作為公路工程中路基病害易發(fā)的關(guān)鍵部位，一直是工程實(shí)踐中需要重點(diǎn)關(guān)注和處理的控制性環(huán)節(jié)[1]。由于地基基底的軟弱特性及高填方所帶來的巨大荷載，路堤在施工過程中及后續(xù)的運(yùn)營階段極易出現(xiàn)各類病害[2]，主要表現(xiàn)為整體下沉或局部沉降、路基不均勻沉降引發(fā)的縱橫向開裂，以及路基滑動或邊坡坍塌等[3]。這些病害一旦發(fā)生，不僅嚴(yán)重干擾公路的正常運(yùn)行，對行車安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，還可能對沿線居民的生命財產(chǎn)安全造成潛在風(fēng)險[4]。

該文以某公路高填軟基路面開裂病害為研究對象，深入探討了該病害的成因，并提出了相應(yīng)的預(yù)防和處理措施。

1 工程概況

1.1 地形地貌

該工點(diǎn)地處四川盆地東北部，屬于構(gòu)造剝蝕寬谷平頂圓頂淺丘地貌區(qū)，區(qū)域涉及多個丘包斜坡及丘間低洼溝槽段，區(qū)內(nèi)海拔高程約465～545 m，最大高差約80 m。其中，丘包斜坡地段整體地形較緩，平均坡度約15°，以陡緩相間的斜坡地形為主，其中砂巖出露處多形成基巖陡坎，黏土巖出露處則多為緩坡平臺，以臺階狀耕地為主，局部分布有少量水塘。丘包斜坡區(qū)植被較為發(fā)育，多為喬木、灌木等。丘間低洼溝槽段則較為平坦、開闊，溝槽寬度約100～260 m，以臺階狀耕地為主，地形平均坡度約為5°。場區(qū)地形地貌詳見圖1所示：

1.2 原設(shè)計情況

K22+920～K23+110高填路堤為跨越溝谷設(shè)置，該段填方路堤全長240 m，最大填方高度約30 m。該段填方區(qū)大部分位于U形溝槽內(nèi)，局部位于溝槽兩側(cè)斜坡區(qū)，其中溝槽內(nèi)地形較為寬緩，主要為季節(jié)性水田種植區(qū)和水塘區(qū)。

軟弱地基厚度約1.5～8.9 m，其處治采用水泥攪拌：樁徑0.50 m，間距1.2 m。路基采用沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)壓實(shí)處理，典型斷面如圖2所示：

2 病害診斷分析

2.1 邊坡病害情況

該段路基于2022年12月底完成路基填筑，2023年4月中旬完成路面基層鋪筑，2023年5月完成瀝青面層鋪筑。經(jīng)2023年7、8月多次連續(xù)強(qiáng)降雨，路面、菱形網(wǎng)格護(hù)坡及坡腳邊溝出現(xiàn)縱向裂縫等病害，路基病害平面詳見圖3所示：

2.2 病害特征及成因分析

該段路基最大填高約30 m，路線在山間溝谷展布，為填方路基，橫坡平緩，下為1.5～8.9 m的粉質(zhì)黏土，呈軟塑～可塑狀；下伏七曲寺組砂巖、泥巖。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查資料，該段路基頂面左半幅第三道行車道上出現(xiàn)長約160 m的連續(xù)裂縫，路堤坡腳發(fā)現(xiàn)邊溝錯位裂縫，菱形網(wǎng)格護(hù)坡腳出現(xiàn)縱向裂縫等。

該處路基主要變形特征為整體變形伴隨坡體局部開裂，主要原因包括：（1）施工過程中征地困難，左側(cè)反壓體未實(shí)施。（2）路基填筑過快、自然沉降期較短。（3）左側(cè)路基坡腳外5 m處為當(dāng)?shù)佤~塘，2023年3月將魚塘開挖加深3 m，導(dǎo)致阻滑段減少。（4）2023年7月連續(xù)強(qiáng)降雨。

2.3 既有路基檢算分析

2.3.1 地基土參數(shù)取值

根據(jù)原工程地勘報告，場地各層地基巖土體的物理、力學(xué)指標(biāo)建議值，詳見表1所示。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范[5]，路堤填料在原設(shè)計方案檢算時采用黏聚力5 kPa、內(nèi)摩擦角35°進(jìn)行計算。

根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T D31—02—2013）計算軟土路基加固后的復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度。

復(fù)合地基內(nèi)滑動面上的抗剪強(qiáng)度采用抗剪強(qiáng)度τps，可按照式（1）計算[6]。復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度計算詳見表2所示。其中τp、τs分別為樁體、地基土抗剪強(qiáng)度。

τps =mτp+（1?m）τs （1）

2.3.2 穩(wěn)定性驗(yàn)算

在不考慮右側(cè)反壓護(hù)道時，對該路堤邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性檢算，詳見圖4所示。通過計算：路堤的穩(wěn)定性系數(shù)為1.375，坡腳下緣軟基剪出時的安全系數(shù)為K=1.565，滿足規(guī)范要求。

2.3.3 穩(wěn)定性分析結(jié)論

由式（1）可以看出，復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度將隨樁體置換率、樁體強(qiáng)度的增加而線性增加。然而，當(dāng)填土較高或上部荷載較大時，路堤外側(cè)及中部位置的樁的彎矩較大，將會發(fā)生相應(yīng)的彎曲破壞，其穩(wěn)定性將會顯著高估[7]?？紤]路面鋪筑完成后，下方魚塘進(jìn)行了擴(kuò)挖，將可能對施工完成的水泥攪拌樁存在破壞。為提高工程的安全儲備，降低風(fēng)險，后續(xù)計算分析時將不考慮原地基的水泥攪拌樁對既有軟弱路基的加固作用。

3 穩(wěn)定性驗(yàn)算

3.1 滑動面確定

將現(xiàn)場實(shí)測的路面開裂位置作為滑面剪入口，坡腳魚塘軟基作為滑面剪出口，進(jìn)行滑面擬合。結(jié)合圓弧搜索法，綜合選取滑面，作為參數(shù)反算的最不利滑面。

3.2 計算參數(shù)擬定

利用既有地勘資料，滑面參數(shù)反算時各土層參數(shù)取值如表3所示：

3.3 滑面參數(shù)反算

取穩(wěn)定系數(shù)為1.025，采用的滑面如圖5所示，反算潛在滑面的綜合Φ為18°。

3.4 下滑力計算

安全系數(shù)取1.15，擬設(shè)樁位置處的剩余下滑力=1 503

kN，下滑力角度=?10.43°，詳見圖6所示：

4 邊坡治理措施方案

4.1 治理方案

處治主要內(nèi)容包括以下幾個方面：

（1）在坡腳增加抗滑樁，最大斷面處樁徑為2.5 m，樁長23 m，中心間距為5 m，抗滑樁設(shè)樁頂系梁。

（2）樁頂反壓土體高度約3.5 m，進(jìn)一步增加坡體的整體穩(wěn)定性。

（3）恢復(fù)反壓土體處的邊溝，疏通排水。

（4）對坡面進(jìn)行長期深部位移監(jiān)測，對邊坡后續(xù)變形進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

4.2 處治方案設(shè)計圖

根據(jù)主要處治措施，施工圖處治設(shè)計見圖7所示：

5 病害監(jiān)測分析

在坡腳抗滑樁施工過程中，為監(jiān)測邊坡的穩(wěn)定性以及抗滑樁的工作性能，在填方邊坡一級平臺、二級平臺埋設(shè)測斜管，布置如圖8所示：

收集二級平臺（CXS-2）的深部測斜管6個月監(jiān)測數(shù)據(jù)，如圖9所示：

根據(jù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，在不同深度下側(cè)斜管監(jiān)測到坡體的水平位移均達(dá)到收斂。其中，一級邊坡深部測斜（最大深度25 m）的最大變化測點(diǎn)（?8 m位置）累計位移值小于8 mm，月新增變化量小于2 mm；二級邊坡深部測斜（最大深度35 m）的最大變化測點(diǎn)（?15 m位置）累計位移值為10 mm，月新增變化量小于2 mm；抗滑樁的設(shè)計和施工達(dá)到了預(yù)期的支護(hù)效果，有效限制了邊坡的位移。

6 結(jié)語

通過對路堤病害特征及其處治技術(shù)效果的分析，可以得到以下結(jié)論：

（1）設(shè)計階段，應(yīng)選用科學(xué)合理的地基處治方式，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行充分論證。

（2）在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，合理選用填料，確保路堤的密實(shí)度和穩(wěn)定性。

（3）實(shí)施有效的監(jiān)測監(jiān)控措施，及時發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患。

參考文獻(xiàn)

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