不良地質地區路基混凝土擋土墻防護技術分析

劉 榮 國

(山西遠大公路橋梁建設養護有限公司，山西 忻州 034000)

在省內山區高速公路建設實踐中，由于地質環境相對復雜，山區高速公路經常出現滑坡、塌方等災害，由于地質災害的影響，嚴重破壞了山區高速公路的通行能力和通行安全性。此外，由于山區高速公路經常出現臨河問題，由于河水長期侵蝕作用，導致臨河一側的公路路基穩定性被破壞，部分路段出現嚴重的路基不均勻沉降，嚴重影響路面路基結構的整體性和穩定性。為了確保山區高速公路通行質量和安全，必須提出針對性的處治措施，以提升省內山區高速公路建設的綜合質量及路基抗水毀能力。

1 省內山區高速公路路基穩定性破壞類型及影響因素

1.1 山區高速公路沿河路段路基穩定性破壞類型

在山區高速公路路基破壞類型中，路基滑坡及坍塌是典型的路基病害類型。其中，路基滑坡是常見的路基損壞類型之一，是路基穩定性的潛在病害，嚴重破壞了路基的整體性。路基滑坡病害主要是由于沿河路基在河水長期侵蝕作用下，路基土層顆粒之間的粘附力降低，路基出現松散和內部空洞，路基混合料級配出現變化，在上部荷載長期作用下，路基超過臨界承載范圍，出現整體滑移。此外，在雨季水量較大的情況下，河流速度加快，水壓增強，路基沖擊力增加，加重了河水對路基整體性的破壞程度。路基塌方也是常見的路基災害之一，在路基施工實踐中，為了滿足路基承載能力，一般會在路基內部提前布設支護裝置，在后續服役過程中，由于河水侵蝕作用，支護設備附近泥沙集聚，沿河路基出現失穩，荷載超過極限承載范圍后，出現整體塌方，且路基塌方具有連帶效應，屬于典型的山區沿河公路路基病害類型。

1.2 山區公路沿河路基穩定性影響因素分析

通過分析省內山區高速公路施工實踐，分析出影響山區高速公路路基穩定性的因素較多，具體有以下幾大類：

1)山區路基填筑料影響。對于山區沿河高速公路路基穩定性而言，路基填筑料性能直接決定了路基的穩定性；由于填筑材料的粒徑差距懸殊，在沿河河水長期侵蝕作用下，路基顆粒級配出現變化，在荷載及河流沖擊的耦合作用下，將導致路基承載能力失效。此外，山區高速公路在路基建設中，為了減少填挖方量，一般會以原有的巖土為路基材料，天然路基填筑料軟化能力較強，在河水侵蝕下，穩定性急劇下降。

2)山區路基巖土顆粒及性質差異較大。由于部分巖土處于天然狀態，巖土內部性質差別較大，部分巖土屬于網狀破碎狀。在路基上部荷載長期作用下，對路基穩定性和承載能力影響較大，且巖土顆粒軟弱面的影響下，巖土結構隨時面臨整體滑移的危險。

3)山區河流影響。省內部分山區高速公路部分路段位于河流湍急位置，在河水沖擊力及湍流因素的綜合作用下，路基整體穩定性快速下降，此外，一旦在雨季出現洪水問題，河流水位快速上漲，導致山區坡面出現泥石流，對路基結構產生潛在威脅。圖1顯示了常見的山區高速公路路基塌方及整體滑移病害。

2 山區高速公路沿河路基混凝土擋土墻設計

2.1 山區高速公路沿河路基基礎防護方式分析

山區高速公路沿河路基在上部荷載及河水沖擊侵蝕耦合作用下，容易出現嚴重的塌方病害，病害方式主要表現在以下兩方面：

1)沿河河流直接作用于路基邊坡外表面，將坡面表面的巖石顆粒沖刷，帶入河中，在長期沖刷作用下，容易沖刷坡面。

2)由于河道急彎等問題，導致河水產生漩渦、湍流，加劇了對坡面的沖刷作用，導致坡面角度不斷擴大，頂部荷載作用越發顯著，在自身重力作用下，出現整體塌方，因此，在沿河路基防護實踐中，可以選用直接防護和間接防護兩種基本模式。其中，直接防護施工應用于河流深度較大的路基位置，間接方式應用于路基擋土墻埋深較大的位置，本文以省內某高速公路路基施工為研究對象，擬采用混凝土擋土墻結構防護。

2.2 工程案例分析

山西省內某山區沿河高速公路建設項目地處季節性河道區域，河道類型屬于典型的夏秋季季節性河流，經統計歷年水文資料可知，在汛期階段的洪水流量介于250 m2/s～650 m2/s之間，且

高速公路路基大部分位于河流長期沖刷位置，且堤岸整體坡度較大，在河流沖刷和坡度的耦合作用下，導致路基整體穩定性急劇下降。所以，在具體的高速公路路基施工中，為了保證路基穩定性和承載能力，可以采用直接防護法中的混凝土重力式擋土墻防護方法。

2.3 高速公路路基重力式混凝土擋土墻施工技術分析

對于重力式擋土墻路基防護技術而言，主要的高速公路路基重力式擋土墻施工技術可以分為以下幾個流程。即：基礎開挖、混凝土擋土墻結構砌筑、擋土墻結構回填等環節。

1)路基擋土墻基礎開挖。擋土墻施工采用人工與機械配合的方式，對施工路基進行分段開挖。在設計基礎上將擋土墻基礎橫向加寬50 mm，基礎放坡坡度為0.5。基礎開挖至設計標高位置，回填土不應摻加粘土和軟土，應檢查基礎基本承載能力，若承載力不滿足設計要求，必須先處理地基土層，地基承載能力滿足設計要求后再繼續施工。若發現地基基巖位置有橫向裂縫，應先采用密集配混凝土灌縫，并及時排盡基坑位置的多余積水；混凝土擋土墻應始終位于路基斜坡位置，斜坡坡度不應超過3%，擋土墻結構選用臺階型。

2)混凝土擋土墻砌筑施工。首先，混凝土基礎砌筑材料必須選用強度達標的填筑料，且石材表面不應存在明顯風化現象，砌筑有效厚度必須大于150 mm。此外，在混凝土擋土墻基底及頂部及外層區域必須施工規格達標的機制片石。砌筑砂漿級配應進行優化，確保片石縫隙完全被密集配砂漿填滿、密實，且單層片石厚度必須控制在合理范圍，砌筑寬度應控制在30 mm以內。在混凝土砌體地表上必須設置相應的排水孔，排水孔距離應控制在20 mm左右，且上下分布，每間隔20 m設置相應的施工沉降縫。

3)在路基混凝土擋土墻主體結構施工完畢后，為了保證重力式路基擋土墻的穩定性和抗壓能力，必須及時對混凝土重力式擋土墻的基礎進行回填。基礎回填必須從擋土墻基礎底部開始，填筑材料必須保證夯實度和填筑料密實性，以最大程度防止外部滲水進入基底，影響擋土墻結構的穩定性和整體性。除了處置好擋土墻結構埋深位置外，對于上部外露部分的混凝土擋土墻結構，也應進行必要的基坑回填，并保證回填夯實度滿足設計要求，且回填坡度應設置成坡度大于5%的向外放坡，防止雨水、積水下滲影響基礎底部質量。此外，對于路基擋土墻墻背的填筑材料選取而言，可以采用顆粒直徑較大的鵝卵石或者砂礫石進行填筑，填筑方式選用分層夯實方法，確保壓實度滿足設計要求，保證重力式擋土墻結構能夠充分發揮路基支撐作用。