高速公路橋頭路基縱向滑移處治措施研究

李鵬志,唐雨舟,何 歡

（四川交投設計咨詢研究院有限責任公司,四川 成都 610041）

0 引言

西南地區高速公路陡斜坡軟弱地基為常見工況，運營過程中在軟基處治不徹底、路堤填料質量欠佳、地表水下滲軟化或地震液化、巖溶、采空區塌陷其他外因作用下，常發生路基沉陷或路基滑移等病害，尤其是在填挖交界、橋路相接等部位，若處治不及時或措施不當，路堤常由變形病害向失穩病害演變發展。該文以西南地區某高速公路橋頭路基縱向滑移的典型病害為例，對病害成因和處治方案進行了探討，并最終采用了結構安全、施工便利、造價節約的處治措施，有效保證了高速公路結構及運營安全。

1 工程概況

某高速公路全長135 km，于2012 年12 月建成通車。0#橋臺采用肋板式結構，未設置錐坡，路基兩側設置路肩墻與橋臺臺背橫向擋墻相接，如圖1 所示。橋頭路基原地表上覆人工填土，下為殘坡積黏土，最大埋深16.40 m；0~2#橋墩處原地表為坡洪積碎石質粉質黏土，下伏基巖為炭質泥巖夾炭質砂巖。施工過程中臺背擋墻基底采用2 m厚砂礫石換填，未進行深層處治，如圖2 所示。

圖1 橋臺橫向臺背擋墻

圖2 臺背擋墻

2 病害識別

2023 年4 月橋檢過程中，養護人員發現臺背擋墻出現病害，墻面見大面積滲水，出現大面積勾縫脫落，墻身出現橫向、豎向裂縫，裂縫錯臺寬度最大達到7 cm，如圖4 所示。擋墻中部呈明顯鼓脹變形狀，臺后擋墻與橋臺之前的空隙明顯變小，如圖3 所示。

圖3 臺后擋墻鼓脹變形

圖4 錯縫寬度

2022 年6 月，橋頭路基及0#~2#墩臺土體存在縱向滑移的跡象。路基段路面出現橫向貫通裂縫，1#橋墩附近發現土體數條縱向剪切裂縫，0#橋臺肋板出現數條橫向、斜向裂縫，1#、2#墩底出現數條水平裂縫。

3 病害成因分析

3.1 路基滑移病害成因分析

一是具備滑動的傾斜地形條件，線路方向地面斜坡坡度約20°，且2#橋墩前緣為臨空面，自然匯水形成的沖溝橫穿而過。

二是不利的地質條件，上覆深厚軟、可塑狀黏土，力學性質較差，施工階段未進行深層處理，下伏煤系地層，抗剪強度低，基覆界線易形成軟弱滑動面[1]。

三是誘發滑動的外因，首先是后緣路基填土及擋墻等構筑物加載；其次是線路左側為高山斜坡匯水區較大，如圖5 所示，原地表水排泄不暢發生漫流，并下滲至地基及潛在滑動面，對巖土體產生潛蝕、溶解、軟化等物理化學作用，進一步降低滑動面巖土的力學強度，最終形成推移式的淺層滑動[2]，探坑滲水如圖6 所示。

圖5 橋頭路基地形

圖6 探坑滲水

土層滑坡尚處于弱變形（蠕動）階段，需及時進行加固防護，防止滑坡進一步發展，對橋梁結構造成破壞。

3.2 擋墻病害成因分析

一是水的作用：調查過程中發現中分帶附近墻面大面積滲水，中分帶匯水排泄不暢匯流至于擋墻處，并沿擋墻和橋臺間縫隙下滲至墻背填土中，降低填土抗剪強度指標，導致土壓力增大。二是擋墻石料較差，砂漿風化脫落較嚴重，導致擋墻自身強度較低。三是擋墻基礎置于軟弱地基，地基飽水后模量降低，不均勻沉降導致擋墻病害加劇。

在上述各種不利因素組合作用下，如遭遇持續降雨等不良工況，病害存在進一步惡化或擴大風險。

4 加固方案研究比選

4.1 縱向滑移推力檢算

淺層滑動目前處于弱變形（蠕動）階段，欠穩定，采用1.0 安全系數反算，擬合滑動面抗剪強度反算結果：C=10 kPa，φ=8°。

采用1.25 安全系數，進行滑坡推力計算，計算結果如下：

4.2 方案一：路堤樁板墻+反壓護坡

0#臺前設置反壓體及樁板墻，增強路堤縱向整體穩定性，避免土地蠕變滑動對墩柱形成偏壓，同時避免兩側補征用地，方案示意見圖7~8。

圖7 方案一斷面示意圖

4.3 方案二：鋼花管錨桿+鉆孔樁

臺背擋墻設置鋼花管錨桿框架梁加固。為提高錨索抗拔力，減小后期錨固段土層蠕變產生的抗拔力損失，采用二次劈裂注漿提高土體有效錨固力。臺后設置6 根鉆孔樁加固，樁徑2.0 m。施工過程中需要封閉半幅交通，施工后需恢復路面等設施，方案示意見圖9~10。

圖9 方案二斷面示意圖

圖10 方案三立面示意圖

4.4 方案三：預應力錨索+鉆孔樁加固

臺背擋墻設置錨索框架梁加固。為減小后期因黏土蠕變引起的預應力損失，采用二次劈裂注漿[3]。錨索施工完成后，臺后設置6 根鉆孔樁加固，樁徑2.0 m。方案示意見圖11~12。

圖11 方案三斷面示意圖

圖12 方案三平面示意圖

4.5 排水附屬工程

（1）優化路面排水系統，中分帶增加土工膜等防滲措施，并新建排水管，順接中央分隔帶水溝至橋下。

（2）擋墻下部設置一排仰斜泄水孔。

（3）路基左側土邊溝及自然溝渠采用混凝土鋪砌渠化。

（4）施工過程中加強擋墻變形監測，并結合降雨天氣提前預警，進行必要的交通管制。

4.6 方案比選

各方案優缺點對比如表1 所示：

表1 方案優缺點綜合對比表

結合交通組織、造價、工期及現場施工條件，最終選用方案二鋼花管錨桿+鉆孔樁加固為推薦方案。

5 結語

該項目竣工超過一年，經歷過雨季監測評估，擋墻及土體變形趨于穩定，病害得到有效加固處治，確保了高速公路結構和運營安全，竣工效果如圖13。主要總結如下：

圖13 鋼花管錨桿框架竣工

（1）病害發生后，應進行全面調查，并收集竣工圖、原地勘、病害養護歷史、氣象記錄、監測數據等資料，然后進行病害識別和成因分析。

（2）病害處治措施結合成因分析，對癥下藥，處治措施除了需要滿足結構安全、耐久性、相關規范要求外，同時綜合考慮施工便利、交通組織干擾小、工期可控及造價節約等因素。

（3）確保施工過程的運營安全，采用“永臨結合，先保通后永久加固”的原則，盡量利用既有工程強度，施工過程加強監測，防止對既有工程造成二次破壞。

（4）該文所述案例在西南紅層地區較為典型，該次病害整治措施的成功應用，可以為擋墻及路堤滑移病害提供一種思路。