摘要 為研究高速公路半填半挖高路堤的具體病害情況及處置舉措，該文基于海西高速公路網(wǎng)沈海復線福鼎貫嶺至柘榮段A3標段（K12+900～K21+950）中ZK16+005～ZK16+040段的半填半挖高路堤病害情況展開分析，并為該路段病害的處治，提出針對性方案。研究結果表明：在雙福高速半填半挖高路堤“墻裂縫”病害的防治過程中，需重點關注填方路基加固、擋土墻加固、穩(wěn)定性計算、坡體排水設計等方面，并需做好這幾方面的合理設計，這樣才能夠確保該工程病害處治效果。同時，還需做好處治施工、運營的實時監(jiān)控，以便為該路段后期穩(wěn)定運營提供支持。綜上可得出結論：在高速半填半挖高路堤病害處治中，需結合具體工程地質情況、病害實況做出具體分析，以保證所設計處治方案的針對性、可行性。

關鍵詞 半填半挖高路堤；擋土墻開裂；預應力錨索

中圖分類號 U491.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）23-0088-03

0 引言

隨著我國社會發(fā)展水平的提升，在我國高速公路建設事業(yè)的發(fā)展中，因水文氣候、工程地質地形等多種因素導致的路基塌陷、變形、沉陷等病害，一直困擾著相關建設單位及工作人員。該文以海西高速公路網(wǎng)沈海復線福鼎貫嶺至柘榮段A3標段（K12+900～K21+950）中的ZK16+005～ZK16+040段半填半挖高路堤病害分析為例，基于這一工程病害出現(xiàn)的具體情況及形成原因，提出針對性處治措施，以期為同類型工程病害的有效防治提供支持。

1 工程概況

海西高速公路網(wǎng)沈海復線福鼎貫嶺至柘榮段A3標段（K12+900～K21+950）中的ZK16+005～ZK16+040段，該段路堤主要是主線段分離式路基。單側路基寬度在12.25 m，最大填方邊坡高度31.2 m，第一級邊坡坡率1∶1.50；第二級邊坡坡率1∶1.75，坡面采用拱形骨架防護。其中（ZK16+005～ZK16+015）段路基左側設置仰斜式重力擋土墻，墻背填土高度16 m，擋墻最大高度18.0 m。（ZK16+015～ZK16+040）段路基左側設置仰斜式重力擋土墻，墻背填土高度8.0 m，擋墻最大高度17.0 m。ZK16+015處設置橫向端墻連接兩端擋土墻。墻身材料均采用C20片石混凝土澆筑。其路基類型主要為“半填半挖路基”，其原理見圖1。

ZK16+005～ZK16+040段錨固工程量見表1。

該路段地質概況主要表現(xiàn)為：場地地段上覆為第四系殘坡積粉質黏土，下伏為侏羅系南園組凝灰熔巖及其風化層[1]，根據(jù)探槽揭示，巖土層工程地質特征自上而下分述見表2。

2 工程病害情況及成因

2.1 病害情況

ZK16+005～ZK16+015段擋墻裂縫由墻頂向墻底發(fā)展，裂縫走向向小樁號方向傾斜，發(fā)展至距地表1.0 m處。ZK16+015～ZK16+040段擋墻裂縫由墻頂向墻底發(fā)展，裂縫走向向小樁號方向傾斜，發(fā)展至距地表2.0 m處，并發(fā)展至ZK16+015處端墻范圍，裂縫小樁號側的墻體向外挫動約3～6 mm。

2.2 成因分析

地表ZK16+005處為沖溝，根據(jù)裂縫分布情況分析，擋土墻開裂主要受填土推力以及基底下挫影響。受地表匯水影響，地下水滲流量加大，導致填土壓力增加，地基承載力下降，墻身變形應力超過材料強度，導致墻身開裂[2]?；谶@種現(xiàn)狀進行反演，邊坡反演穩(wěn)定性系數(shù)正常工況為1.05，非正常工況I（暴雨工況）為1.00。填料重度正常工況19.0 kN/m3，暴雨工況21.0 kN/m3。其中，穩(wěn)定參數(shù)反演結果見表3。在對該工程的具體情況有充分了解后，需針對該工程半填半挖高路堤病害做出針對性處治。

3 雙福高速半填半挖高路堤病害處治方案設計及實施

3.1 處治方案設計

3.1.1 設計原則

雙福高速半填半挖高路堤病害處治方案的設計，需遵循以下原則：（1）提高擋土墻（包括橫向端墻）支擋抗力；（2）增強排水設計，減小地下水滲透壓力，抑制地下水對填料及地基土的滲流破壞；（3）增加路堤填料自身抗滑力，避免路堤出現(xiàn)塌方滑坡；（4）加固ZK16+005沖溝處基底強度，抑制擋墻繼續(xù)下挫。

3.1.2 方案比選

根據(jù)路段病害成因，進行多種不同處治方案進行對比，以下為常規(guī)半填半挖高路堤病害處治方案：

（1）換土復填法

原理：對病害路基土體進行挖除，并重新回填。優(yōu)點：施工簡單，直接針對病害部位進行處理[3]。缺點：工程耗費較大，又由于此項目地下水流量大，此加固方法無法從根源上解決問題。

（2）粉噴樁

原理：利用機械法將粉體固化劑注入土體內(nèi)，固化劑與土體進行反應，形成一定強度的“樁體”。優(yōu)點：成形樁體質量較好，能有效地加強土體承載力。缺點：施工流程復雜，造價相對較高。

（3）灌漿法

原理：通過壓力將漿液注入病害路段的土體裂隙或空隙中，漿液凝固后形成新的固結體，提高土體的強度和穩(wěn)定性。優(yōu)點：施工工藝便捷，對環(huán)境無太大影響，并且施工技術較為成熟，施工過程可控性強。缺點：該項目水流量較大，注漿效果無法保證。

該項目地下水滲流量大，地基承載力下降，以上常規(guī)方案在加固效果上不太符合現(xiàn)場實際要求。根據(jù)該項目特點，該文提出的加固設計方案為“填方路基加固+擋土墻加固”相互結合，從病害形成根源上進行加固，對整體安全性能有較大改善且有較強的經(jīng)濟適用性。

3.1.3 具體設計內(nèi)容

（1）填方路基加固：對填方路堤進行加固，在一級填方坡面設置錨索框格梁，采用4×15.2 mm預應力錨索，錨索長度46 m，錨固段長度10.0 m，設計抗力450 kN。

（2）擋土墻加固：主要以預應力錨索加固為主。預應力錨索是指通過特殊的材料和施工方法，將鋼繩或鋼筋固定于建筑物或結構物中，起到增強固定作用的一種技術方法[4]。錨索廣泛應用于橋梁、高層建筑、水壩、塔式結構物等工程領域。其具體施工工藝流程為：① 鉆孔：通過吊機，保證地質鉆機在第一排錨索操作平臺位置就位，并做好鉆機傾斜角度、鉆孔位置的優(yōu)化調(diào)整，同時，在操作平臺及巖面上用緊固件將其固定[5]。具體鉆孔過程中，需要保持從下到上，伴隨鉆孔進度，需及時為操作人員構建好上一層操作平臺。其中，還需重點關注的是，錨索孔徑一般是130 mm，在利用機械設備進行鉆進的過程中，鉆孔深度必須與標準要求相符合。而如果遭遇因地層松散破碎造成的易坍塌孔，操作人員就需要以跟管鉆進的方式來進行鉆進。當然，如果在鉆進過程中，遭遇了坍孔的問題，就需要馬上停止鉆進，而后操作人員需重新以灌漿固壁，這一操作需控制壓力在0.2 MPa，在其初凝后，可以重新清掃并繼續(xù)鉆進。而在鉆孔完成后，需要清孔，采用高壓風，以保證孔內(nèi)積水、巖粉的充分清除。② 制作錨索：一般情況下，標準鋼絞線是制作錨索的關鍵，需控制標準強度在1 860 MPa。在整個制作的過程中，鋼絞線下料長度的構成，主要包含自由段、錨固段、外露張拉段（1.5 m）等，并且需要以無齒鋸完成其切割。而在錨索擴張環(huán)、導向尖錐等，需要使用鋼筋（φ8 mm）、鋼管（φ45 mm）完成焊制。在成孔同一時間，錨索能夠在現(xiàn)場完成編制，其中需對其張拉段編制、內(nèi)錨固段編制做出區(qū)分，前者以直線形狀為主，后者以波紋形狀為主。而錨索自由段的構成，首先需注重強力防腐涂料的涂抹，并用細鐵絲完成綁扎。隨后需給其套好波紋管，并于其內(nèi)部進行黃油加注，并注重封閉，可以利用工程膠布完成。③ 安裝錨索：在正式開展錨索安裝作業(yè)的前期，錨索編號、孔號要保持一致性，作業(yè)人員需及時檢查。而后需展開清孔作業(yè)并安裝錨索。當然，在這一環(huán)節(jié)中，還需注意以下幾點：需做好限漿環(huán)、定位止水環(huán)的位置檢測；在定位止?jié){已經(jīng)達到送孔口時，需及時停止推送，并做好單向閥門、注漿管的安裝作業(yè)；做好排氣管是否暢通及其具體位置的檢查。該工程中，關于應用6 mm×15.2 mm預應力錨索加固擋土墻的具體參數(shù)信息見表4。

此外，為抑制ZK16+005～ZK16+015段擋墻基底下挫，ZK16+005～ZK16+015段擋墻外設置鋼管樁注漿基礎，注漿深度8.0 m，樁頂設置冠梁與擋墻間空隙采用混凝土填充密實。

3.1.4 穩(wěn)定性計算

在這一設計方案的穩(wěn)定性計算中，需重點關注以下三點：（1）穩(wěn)定性分析：基于地形條件、路堤建筑形狀，海西高速公路網(wǎng)沈海復線福鼎貫嶺至柘榮段A3標段（K12+900～K21+950）中的ZK16+005～ZK16+040段路堤的穩(wěn)定性計算，主要依據(jù)折線形破壞進行計算。其中，穩(wěn)定性破壞示意圖見圖2。（2）錨索框格梁：重點考量預應力衰減情況，錨索對滑面壓力形成摩擦力按50%計，鋼管樁基礎僅為地基補強，不參與穩(wěn)定計算；（3）重力式擋土墻：考慮現(xiàn)有擋土墻已出現(xiàn)裂縫，故按堆砌塊石考慮，重度取24 kN/m3，抗剪強度500 kPa。

隨后，還需進行坡體排水設計，一級邊坡、ZK16+005～ ZK16+015段重力擋土墻及ZK16+015 ～ZK16+040段樁板式擋土墻墻面，均應設置傾斜式排水孔，間距需控制5 m、深度需控制在25 m。

3.2 施工順序

在已經(jīng)確定實施上述方案后，需對該工程具體處治施工順序，做出更進一步的明確，具體見圖3。

3.3 施工監(jiān)測

在該工程半填半挖高路堤病害處治施工方案的實際落實中，除了對具體參數(shù)及順序的關注外，整個施工過程還需關注到該工程在處治施工及運營過程中的實時監(jiān)測，以ZK16+010段作為實時監(jiān)測斷面，主要監(jiān)測內(nèi)容為局部降雨量、邊坡表面位移量、土體深部位移形變量、錨桿錨索應力變化量等參數(shù)，能夠實現(xiàn)邊坡地質災害的安全監(jiān)測和危險情況預警。具體可采用的方式包含：（1）雨量站監(jiān)測：在坡頂安裝雨量監(jiān)測站，通過自動化雨量桶采集瞬時雨量和累計雨量值，對邊坡局部降雨情況進行監(jiān)測；（2）一體化監(jiān)測數(shù)據(jù)采集站：將現(xiàn)場的錨索應力計、錨桿應力計以及其他類型的傳感器的監(jiān)測數(shù)值，通過多通道數(shù)據(jù)采集器傳輸?shù)皆贫耍诒O(jiān)控中心直接進行記錄和分析，這對保證該工程半填半挖高路堤病害處治質量十分有益，在應用后該工程半填半挖高路堤病害發(fā)生率也明顯降低。

4 結論

綜上所述，雙福高速半填半挖高路堤病害的分析及處治，直接關系到整個高速公路的平穩(wěn)、安全運行。該文海西高速公路網(wǎng)沈海復線福鼎貫嶺至柘榮段A3標段（K12+900～K21+950）中的ZK16+005～ZK16+040段路堤的病害主要為“擋土墻開裂”，針對這一病害的處治手段為應用預應力錨索，工程中需做好擋土墻加固、填方路基加固?；诂F(xiàn)實訴求，該文確定預應力錨索的長度為46 m、設計抗力為600 kN，并在確定施工順序后，引入雨量站監(jiān)測、一體化監(jiān)測數(shù)據(jù)采集站等手段，為該工程半填半挖高路堤病害處治質量提高、發(fā)生率降低等，提供了強而有力的保障。

參考文獻

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