東南沿海地區某填方路堤水毀病害綜合治理方法

■郭定國

（福建第一公路工程集團有限公司，泉州 362000）

0 引言

我國東南沿海地區氣候滋潤，雨量充沛，臺風多發，極端降雨條件下容易造成公路填方路堤失穩， 引發滑坡等自然災害，不僅影響交通的正常運營，還可能造成人員傷亡與財產損失。東南沿海地區公路災害具有隨機性大、突發性強、條件復雜、類型多樣等特點。 這些特點決定了東南沿海地區公路地質災害的防治任重而道遠， 關系到群眾生存環境的好壞和生命財產的安全。因此，對于降雨誘發填方路堤滑坡機理， 以及基于氣象條件的路堤水毀病害預警與防治方法的研究具有重要意義。 滑坡后一次性處理到位， 不造成二次滑坡對交通影響和生命財產損失具有重要意義。

國內公路路基水毀病害的防治措施， 常將邊坡的深層加固和柔性防護有機地結合一起，如三維網覆土植草、框架六棱磚覆土植草（土工格室、植生袋）、客土噴播、噴混植生、 厚層基材等。 還包括采用多種輕型支擋防治技術，如將預應力錨索框架應用在高陡邊坡的加固中，成功地應用了豎向多次鋼花管注漿技術、 斜向鋼錨管框架技術、壓漿錨柱技術等輕型支擋結構。

本文以超強降雨過后泉州某匝道填方路堤水毀病害治理為例， 對災區路堤水毀病害防治和恢復建設工作提出指導性建議， 為福建及東南沿海公路地質災害防治和管理提供參考作用。

1 A匝道左側填方路堤水毀病害概況

互通A匝道總寬度15.5m，為雙向雙車道匝道路基，A匝道AK0+365～AK0+619 段高填方中心最大填土高度24m，邊坡最大高度為40m。 A匝道與E匝道及主線間三角區內填土比A匝道高約2～3m，E匝道上緣棄土場頂面比E匝道高約13m～18m；A匝道、E匝道、三角區及棄土場總填方量約70萬方。 平面相對位置如圖1。

（1）2016上半年受連續降雨影響，A匝道高填路堤出現以下病害：

①路面近100m內出現多條縱向裂縫，分布在內、中、外側，裂縫寬度1到5mm不等；

②路外側混凝土護欄基礎外移較大，頂部外移較小，出現內傾現象，并出現幾條豎向裂縫；

③AK0+370～AK0+560段一階坡頂2m以下坡面出現下滑，錯位約0.3～0.5m；

④一階護腳中部長約10m拱出30～50cm；

⑤坡面土質松散，含水量高，局部擠壓，拱形骨架滑塌破壞。

（2）2016下半年，當地發生持續強降雨，尤其是7月份的“尼伯特”超強臺風、9月的“莫蘭蒂”及“鲇魚”超強臺風均在現場造成連續強暴雨，受其影響，該段路堤又出現新的變形跡象，主要出現以下工程病害：

①二階平臺長約30m開裂3～5cm，錯臺5～20cm，局部平臺滑塌缺失；

②二階坡腳長約30m鼓脹40cm；

③三階坡腳長約35m鼓脹50cm；

④三階平臺灌溉溝渠淤堵過半。

2 路段應急處理措施

圖1 平面位置圖

針對A匝道高填路堤已發生路面縱向開裂、 坡面溜塌、鼓包、坡面滲水等病害，存在極大安全隱患，結合現場實際情況采取了如下應急處理措施：

(1）交通布控：封閉A匝道左側下行道，進行交通布控。

(2）監測：①路面裂縫的觀測；②深層位移監測：在A匝道高路堤、A匝道與E匝道三角區、E匝道上緣棄土場坡腳及棄土場頂共布設7條監測斷面，共16個孔。根據2個月的監測可得，在ZK1處（AK0+420一階平臺處）滑動面明顯，滑面以下存在蠕動變形。 根據監測結果顯示：A匝道高填路堤邊坡還未穩定，應采取應急處置措施，并盡快實施永久加固方案，并繼續動態監測邊坡的變形趨勢。

(3）A匝道路面及坡面的處理： ①路面縱向裂縫及中央波形護欄立柱錯開處進行熱瀝青灌縫， 路面與混凝土護欄基礎裂縫用水泥漿填充， 同時增加混凝土護欄的排水孔； ②高路堤坡體現有裂縫及下挫張開部分采用粘土夯填， 邊坡上的空洞及水溝側沖刷的空洞及時粘土夯填或水泥漿填充封閉；③松散、垮掉的拱骨防護和毀壞的急流槽及時修復；④坡面上彩條布封蓋。

(4）A匝道與E匝道三角區：①三角填平區水溝端部封閉；②水溝與A匝道路面范圍和三角區域進行夯實處理，空洞采用粘土封堵；③為了減小邊坡土體滑動力，前期采用快速、直接、簡單的卸載法卸除三角填平區高出A匝道路面的棄方；④對三角填平區進行彩條布封蓋，防止雨水下滲，后期表層夯實、粘土封閉。

(5）平孔排水：①在A匝道高路堤第二階邊坡平臺上施打排水平孔，先每隔20m布設一個，施工過程中出水量大的位置加密施打， 排水平孔深度以打入A、E匝道三角區域內控制（約50m）；②巡查中坡面出水處也需施打排水平孔。 ③排水平孔鉆孔孔徑Φ110mm，PVC排水管直徑Φ75mm，仰角8～15°，間距5m。

(6）井點降水：在A匝道與E匝道三角區范圍內布設5個井點降水孔，E匝道與棄土場之間范圍段布設4個井點降水孔， 后期根據情況在A匝道第三階平臺上布設井點降水，井點降水孔的深度以進入原地面3m控制。

(7）截水滲溝：在A匝道三角區內設置管式截水滲溝，埋置深度約3～4m。

(8）土釘加固：根據現有的A匝道路面裂縫、坡體開裂位置及推測的滑動面，對第一階坡面施打土釘加固。

3 該路堤水毀病害發生的原因分析

(1）2016年3月，泉州地區進入雨季及臺風多發季節，連續強降雨引起地表水下滲補給地下水， 松散的棄方受水侵蝕、飽水后強度降低，強降雨后，地下水位上升，而較密實的高填方路基像水壩一樣將水堵在上方， 路基側壓力加大，影響路堤穩定，引起路基下沉，路面開裂，坡面下滑及外鼓。2016年7月以來，降雨更加頻繁，加之受數個超強臺風影響，當地出現嚴重暴雨災害，降雨量暴增，地下水位快速提高，甚至于高至A匝道路基以上，大量雨水入滲路堤，強度大大降低，故持續的強降雨系路堤病害再次發生的主要外因之一。

(2）該路段地形地貌、地下水位情況復雜，匯水面積雖然不大，但松散的棄方空隙率大，儲水量大，地表排水設施較弱，坡面排水系統不完善。

(3）坡面防護效果不佳，在強降雨影響下，掏蝕造成較多空洞，地表水容易下滲，進一步誘發邊坡變形。 為了掌握邊坡變形信息，對邊坡位移進行監測，監測點布置在坡腳、二階平臺、坡頂、填平區、棄方坡腳等處，橫向間距25m，共5個斷面。

(4）路堤填料物理力學指標較差，飽水后極易軟化、抗剪強度急劇降低， 且上部土層及場地地形有利于降雨入滲，表層松散地質結構是滑塌的地質基礎，在雨水作用下坡體容易變形。

4 治理措施

4.1 邊坡監測

邊坡施工期監測主要采取地表位移監測及深孔位移監測，以坡體變形數據來修正設計，指導施工，以確保施工安全，并且檢驗工程效果。

對于重要、復雜、特殊且穩定性差的邊坡，進行預應力監測。根據預應力損失情況進行二次張拉。地表位移監測可在地表設置監測點， 也可結合深孔位移孔口監測進行；地下位移監測及地下水位移監測應設置監測鉆孔；錨桿（索）應力監測可選取關鍵、易測部位進行長期監測[1]。

由于2016年7～9月，受臺風降雨影響，填方路堤新發生側滑，威脅作用在3、4級平臺上的橋梁。 故對橋梁運營過程中的變形同時開展了監控量測工作。監測結果表明，監測階段內梁體水平位移量、墩頂水平位移量、橋墩沉降量和橋墩傾斜值都較大，累計變化值也較大，綜合分析整個結構的關聯測點有明顯沉降、位移和傾斜的發展趨勢。綜合分析此階段的監測變形主要由邊坡塌方導致， 互通D匝道橋梁結構有變形，受路堤邊坡的影響較大。

綜合現場踏勘情況和位移監測結果，可以認為，在連續強降雨的影響下，使得填土性質變差，滑面向下改造，并從三階坡腳剪出。

4.2 治理措施

針對以上情況考慮到坡體變形已有向深部變形發展的趨勢，采用卸載、排水和邊坡加固的綜合治理措施，坡體采用抗滑樁+預應力錨索加固方案， 抗滑樁剛度大，抵抗力強，安全儲備較大，作為永久防護工程可靠性高。 同時，采用抗滑樁施工工藝一致，更有利于現場的施工組織與管理。 此外，除應急處理措施外，還采取了以下措施：

(1）路基路面處治：除應急處理預案中的路段外，對其余路段進行土釘加固；對路面開裂處采用小導管注漿，挖除路面瀝青層、碎石層后，小導管注漿填塞裂縫、完畢后進行路面改造。

(2）棄土場整治：對E匝道上緣棄土場按設計高程、設計坡度挖除棄土、棄土場整平、碾壓壓實，橫向形成不小于10%的坡度，鋪設防水復合土工膜，再回填土并綠化，并在山體交界處設置環向截水溝。

(3）排水設施完善：對A、E匝道三角區內滲溝端部設置排水管引排水，邊坡上排水管出口處設置流水槽；拆除開裂處灌溉渠， 重新用C20砼澆筑灌溉渠 （加設構造鋼筋）； 對A匝道圓管涵洞進口排水不暢引起邊溝涌堵，對涵洞進口進行改造，重新用C20澆筑涵洞端墻及加大進口窨井尺寸。

(4）壓力注漿：一階松散邊坡坡體空隙多，采用壓力注漿加固。灌漿液在壓力的作用下，通過鉆孔壁周圍切割的節理裂隙向四周滲透，對邊坡土體起到膠結作用，形成整體；此外，砂漿柱對松散邊坡土體起到螺栓連接作用，達到提高坡體整體性及穩定性的目的[2]。

（5） 預應力錨索抗滑樁加固： 抗滑樁設于二階坡腳處，樁長24～34m，間距600cm，截面160cm×240cm，抗滑樁穿過滑坡體深入到原地層。 樁頂設3束預應力錨索，索長40～54m， 每束12根鋼絞線， 采用正三角形布置， 間距80cm。 預應力錨索抗滑樁用以支擋滑體的滑動力，起穩定滑動邊坡體的作用， 是本項目的主要抗滑處理措施之一。

5 治理效果

本項目處理后， 根據幾期降雨后邊坡動態變形監測結果，原先有明顯變形的一、二級平臺及未見明顯變形的其余位置監測孔，邊坡均未見變形。 梁體水平位移量、墩頂水平位移量、橋墩沉降量和橋墩傾斜值都未變化，綜合現場踏勘情況和位移監測結果，可以認為，通過幾期降雨后的觀測，ZK4、ZK7、ZK8及ZK11較之前的監測結果沒有明顯的發展跡象。其中，ZK4、ZK7及ZK11三點位于路基內側的A匝道與E匝道三角區內，由該三個監測孔反映顯示坡體無變化。

6 結語

本文依據泉州某填方路堤水毀病害案例， 通過現場踏勘和監測， 分析該病害原因主要由于以下幾方面：（1）進入雨季及臺風多發季節， 連續強降雨引起地表水下滲補給地下水，棄方和高填方受水侵蝕、飽水后強度降低，對路基側壓力加大，影響路堤穩定，引起路基下沉，路面開裂。 （2）地表排水設施較弱，坡面排水系統不完善。 （3）該路段匯水面積雖然不大，但填方空隙大，特別是棄方和三角填平區填方密實小，空隙更大，極端降雨后，空隙水飽和，迅速增加了土體的重量。填方較密實的高填方路堤像水壩一樣將水擋在上坡向。 （4）坡面防護效果不佳，掏蝕造成較多空洞， 造成地表水下滲， 進一步誘發邊坡變形。（5）路堤填料物理力學指標較差，飽水后極易軟化、抗剪強度急劇降低。

針對該填方路堤水毀病害案例的加固處理表明，采用卸載、排水、注漿加固和預應力錨索抗滑樁等措施相結合的綜合加固方案，能有效治理該類填方路堤水毀病害，綜合加固技術取得了良好的工程效益和社會效益。