摘要 文章通過(guò)對(duì)某公路項(xiàng)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(duì)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(jià)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(hào) U418 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 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(lái)的巨大荷載，路堤在施工過(guò)程中及后續(xù)的運(yùn)營(yíng)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(dòng)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(duì)行車安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，還可能對(duì)沿線居民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成潛在風(fēng)險(xiǎn)[4]。

該文以某公路高填軟基路面開裂病害為研究對(duì)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(gè)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(tái)，以臺(tái)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(tái)階狀耕地為主，地形平均坡度約為5°。場(chǎng)區(qū)地形地貌詳見圖1所示：

1.2 原設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(chǎng)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(zhǎng)約160 m的連續(xù)裂縫，路堤坡腳發(fā)現(xiàn)邊溝錯(cuò)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(guò)程中征地困難，左側(cè)反壓體未實(shí)施。（2）路基填筑過(guò)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(bào)告，場(chǎng)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(jì)方案檢算時(shí)采用黏聚力5 kPa、內(nèi)摩擦角35°進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T D31—02—2013）計(jì)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(dòng)面上的抗剪強(qiáng)度采用抗剪強(qiáng)度τps，可按照式（1）計(jì)算[6]。復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度計(jì)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(shí)，對(duì)該路堤邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性檢算，詳見圖4所示。通過(guò)計(jì)算：路堤的穩(wěn)定性系數(shù)為1.375，坡腳下緣軟基剪出時(shí)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(shí)，路堤外側(cè)及中部位置的樁的彎矩較大，將會(huì)發(fā)生相應(yīng)的彎曲破壞，其穩(wěn)定性將會(huì)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(duì)施工完成的水泥攪拌樁存在破壞。為提高工程的安全儲(chǔ)備，降低風(fēng)險(xiǎn)，后續(xù)計(jì)算分析時(shí)將不考慮原地基的水泥攪拌樁對(duì)既有軟弱路基的加固作用。

3 穩(wěn)定性驗(yàn)算

3.1 滑動(dòng)面確定

將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)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(jì)算參數(shù)擬定

利用既有地勘資料，滑面參數(shù)反算時(shí)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(jì)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(gè)方面：

（1）在坡腳增加抗滑樁，最大斷面處樁徑為2.5 m，樁長(zhǎng)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(duì)坡面進(jìn)行長(zhǎng)期深部位移監(jiān)測(cè)，對(duì)邊坡后續(xù)變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.2 處治方案設(shè)計(jì)圖

根據(jù)主要處治措施，施工圖處治設(shè)計(jì)見圖7所示：

5 病害監(jiān)測(cè)分析

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

收集二級(jí)平臺(tái)（CXS-2）的深部測(cè)斜管6個(gè)月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如圖9所示：

根據(jù)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，在不同深度下側(cè)斜管監(jiān)測(cè)到坡體的水平位移均達(dá)到收斂。其中，一級(jí)邊坡深部測(cè)斜（最大深度25 m）的最大變化測(cè)點(diǎn)（?8 m位置）累計(jì)位移值小于8 mm，月新增變化量小于2 mm；二級(jí)邊坡深部測(cè)斜（最大深度35 m）的最大變化測(cè)點(diǎn)（?15 m位置）累計(jì)位移值為10 mm，月新增變化量小于2 mm；抗滑樁的設(shè)計(jì)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(yǔ)

通過(guò)對(duì)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(jì)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(guò)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(cè)監(jiān)控措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患。

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