王 斌

(聞垣高速公路建設管理處，山西 運城 044300)

?

山區(qū)高速公路邊坡水毀綜合治理措施分析

王 斌

(聞垣高速公路建設管理處，山西 運城 044300)

介紹了公路水毀的概念，探討了聞垣高速公路邊坡水毀病害的產(chǎn)生原因，并分析了該公路某段坡體的穩(wěn)定性，提出了抗滑樁加固土體方案，同時闡述了墊層設計方法，達到了良好的治理效果。

高速公路，水毀病害，邊坡，抗滑樁

1 概述

公路水毀是指公路沿線路基橋涵等工程設施由于水的作用而發(fā)生垮塌、沉陷、滑移等損壞的現(xiàn)象和過程，是各地共同存在的一個普遍問題，屬于一種常見的自然災害。尤其是山區(qū)公路水毀現(xiàn)象更是時常發(fā)生，輕者路基路面損壞、影響公路通行能力，重者橋梁沖毀、中斷交通，造成極大的經(jīng)濟損失。因此，了解公路水毀的成因，加強公路水毀的預防，對徹底根治公路水毀具有重要的意義，是保障公路暢通的一個必備前提。本文依托山西聞喜到垣曲高速公路水毀病害治理項目，簡要闡述膨脹土路基水毀的原因與防治。

2 邊坡水毀病害分析

雨季路況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，聞垣高速公路水毀較為嚴重路段發(fā)生在山區(qū)路段，邊坡比較陡峭，路基大多都半填半挖，由于沿線土質(zhì)多為膨脹性土且含大量礫石，本身穩(wěn)定性較差，一旦受到強降雨影響，雨水進入坡內(nèi)就會軟化土體最終造成邊坡坡面沖刷侵蝕、水土流失、溜塌、滑坡等水損病害。

邊坡水毀造成部分路段土體沿松動面下墜散開發(fā)生滑塌、擋土墻推移現(xiàn)象(見圖1)。在強降雨影響下，邊坡中石屑、土壤、小塊石被沖走后，造成路基出現(xiàn)缺口、下部掏空沉陷。

由于該路段沿線水毀處土質(zhì)多為膨脹土，遇水后力學性質(zhì)都會發(fā)生變化，水穩(wěn)性變差。公路切坡過多，原有的植被及其力學平衡破壞，加之多為高陡邊坡，使水動力強度增大，是造成坡面沖刷侵蝕、水土流失、坍塌、滑坡的重要原因。從沿線水毀情況看，路基邊坡病害與坡形坡率、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、施工、強降水等內(nèi)外因素作用有關(guān)，病害的產(chǎn)生是由于土體性質(zhì)、密實度、土內(nèi)孔隙水的作用發(fā)生變化綜合作用的結(jié)果。

3 邊坡治理方案

本文著重對K38+450～K38+640段坡體進行了無降雨和降雨飽水兩種狀態(tài)下的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析，通過比照降雨前后的計算結(jié)果，給出了降雨對坡體下滑力的影響程度，為后續(xù)治理提供相關(guān)參數(shù)。其他沿線滑坡處可以參照其分析，文中只給出具體的滑坡治理措施。

為獲取準確的巖土土性參數(shù)，委托地勘單位對K38+450～K38+640段左側(cè)邊坡外側(cè)共兩處坡體進行了鉆孔探測，在兩側(cè)山脊相夾沖溝地形上共計完成10個鉆孔，對坡體土樣進行了物理力學參數(shù)和化學土樣元素分析。

根據(jù)地勘報告，K38+450～K38+640段滑體巖性其頂部為粘性土及砂巖覆蓋層，中部為紫褐色砂質(zhì)泥巖層，下部為紫紅色泥巖，為順層面滑坡。根據(jù)土工試驗結(jié)果，該段坡體土的物理性質(zhì)指標如表1所示。

表1 坡體土的物理性質(zhì)指標

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》和《工程地質(zhì)手冊》對滑坡穩(wěn)定性的問題進行定量計算。用計算機軟件對該段滑坡體進行計算的結(jié)果表明，該滑坡體在無降雨條件下的穩(wěn)定系數(shù)為1.38，大于1.3，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在降雨飽水狀態(tài)下的穩(wěn)定系數(shù)為0.95，小于1，說明在雨季當滑動帶飽水時，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

K38+450～K38+640段滑坡體治理方案如圖2所示，穩(wěn)定系數(shù)計算如圖3所示。

對該段滑坡的處治辦法為設抗滑樁加固土體，增加盲溝截水溝等排水系統(tǒng)設施。具體處治過程為滑塌處進行清淤處理，施打φ200雜木抗滑樁，排距150 cm，間距80 cm錯開布置，以期支擋滑動土體，保證三灰土擋墻施工。施作水泥∶石灰∶粉煤灰∶土=4∶4∶32∶60灰土擋墻，并在外側(cè)渠砌片石護面。并敷設排水盲溝，斷面500 mm×500 mm碎石中夾φ100 PVC盲管，其下鋪防水土工布，每間距5 000 mm設上下各一道。在滑體外端設置截水溝。

換填地層土性參數(shù)見圖4。

墊層的設計過程如下：

1)墊層材料采用灰土，按規(guī)范要求壓實系數(shù)取0.95，查表求得墊層承載力特征值取200 kPa。

2)擋墻基礎埋置深度取1 m。

3)在對地基承載力特征值進行修正時，地基處理規(guī)范規(guī)定：經(jīng)處理后的地基，基礎寬度的地基承載力修正系數(shù)取0，基礎埋深的地基承載力修正系數(shù)取1.0。

fa=fak+ηdγm(d-0.5)=200+1×17.5×(1-0.5)=

208.75 kPa。

4)寬度計算。

5)設計墊層厚度取2m。

6)基礎底面處的平均壓力。

7)基礎底面處自重應力。

pc=γd=17.5×1=17.5 kPa。

8)墊層底面附加應力。

附加應力擴散角法計算，查規(guī)范擴散角取28°。

9)墊層底面的自重應力。

pcz=γh=17.5×3=52.5 kPa。

10)墊層底面修正的承載力。

對于壓實度大于0.95，粘粒含量超過10%的土ηb取0，ηd取1.5。

faz=fak+ηdγm(d+z-0.5)=105+1.5×17.5×(1+2-0.5)=170.6 kPa。

11)墊層強度計算。

pcz+pz=52.5+52.7=105.2 kPa

12)墊層寬度計算。

b′=b+2ztanθ=1.5+2×2tan28°=3.7 m。

實際處理墊層寬度取4.5 m。

4 結(jié)語

1)由于膨脹土特殊的工程性質(zhì)，加之沿線地區(qū)特殊的地形、地貌、地質(zhì)等因素和強降雨的氣候條件，是造成該線部分路段公路水毀的主要因素。沿線主要表現(xiàn)為坡面沖刷、溜塌、滑坡等病害類型，上述水毀病害類型是該條路段防排水與水毀防治工作需要解決的主要問題。

2)防治公路邊坡病害一定要充分認識水對其的影響，找出水源并阻止其進入路基擋墻等結(jié)構(gòu)物內(nèi)部，搞好坡體排水設計，防止地表水滲流降低土體強度，減少水流對坡面的沖刷，在以后日常養(yǎng)護管理中更應注意與氣象部門的溝通，隨時掌握雨情，雨前及時疏通邊溝、截水溝、涵管等排水設施，確保排水系統(tǒng)發(fā)揮正常的排水作用。

3)根據(jù)沿線公路膨脹土邊坡的特點，采取抗滑樁抵抗坡體下滑土壓力，并采用樁前換填的方法增強地基承載力，封閉水害，完善排水措施，以解決土體側(cè)壓力過大破壞支擋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的根本問題。上述處治辦法經(jīng)過幾年的運營考驗，全線沒有再發(fā)生類似水毀病害，實踐證明該處治措施合理有效，效果明顯，適應山區(qū)高速公路日常管護工作需要。

[1] 姚 穎.高速公路水毀原因及防治[J].東北公路，1994(15):121-122.

[2] 王傳仁，喻文學.公路工程與滑坡災害[A].蘭州滑坡泥石流學術(shù)研討會文集[C].蘭州:蘭州大學出版社,1998.

[3] 羅 斌.鐵路公路巖石邊坡中水的作用研究[D].成都:西南交通大學,1999.

[4] 陳謙應，蔣樹屏，柴賀軍，等.山區(qū)公路路基穩(wěn)定理論與實踐[M].北京：人民交通出版社，2005：106-107.

[5] 高建立,尹如軍.公路路基設計與施工[M].鄭州：黃河水利出版社,2005.

[6] 王國清.路基工程質(zhì)量問題及防治措施百問[M].北京：人民交通出版社,2002：42-44.

On comprehensive treatment and measures of water damage of highway slopes in mountainous areas

Wang Bin

(Wenxi-YuanquExpresswayConstructionAdministrativeOffice,Yuncheng044300,China)

The paper introduces the concept of the water damages on roads, explores the reasons for the diseases caused by the water damage along Wenxi-Yuanqu expressway, analyzes the stability of the slope at some section, points out the consolidation scheme of the slide-resistance piles, and illustrates the cushion design methods, so as to achieve better treatment effect.

expressway, water damaged disease, slope, slide-resistance pile

1009-6825(2017)15-0134-03

2017-03-15

王 斌(1985- )，男，工程師

U412.22

A