某公路高填軟弱路堤病害特征及其處治技術分析

摘要 文章通過對某公路項目中高填軟弱路堤病害的實地調查與診斷分析，深入研究了該路段由于地質條件復雜、連續強降雨等因素導致的路堤病害，在此基礎上提出了一系列有效的治理措施，包括防護支擋、土體反壓、排水改善等方面的技術手段。結果顯示，施工后該邊坡狀態良好，研究結果不僅為類似工程提供了有益的參考，也對提升公路基礎設施的質量和耐久性具有重要的理論指導意義與實踐價值。

關鍵詞 公路工程；高填路堤；軟弱路基；病害特征；處治技術；地基加固；排水改善

中圖分類號 U418 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）17-0000-04

0 引言

高填軟弱路堤作為公路工程中路基病害易發的關鍵部位，一直是工程實踐中需要重點關注和處理的控制性環節[1]。由于地基基底的軟弱特性及高填方所帶來的巨大荷載，路堤在施工過程中及后續的運營階段極易出現各類病害[2]，主要表現為整體下沉或局部沉降、路基不均勻沉降引發的縱橫向開裂，以及路基滑動或邊坡坍塌等[3]。這些病害一旦發生，不僅嚴重干擾公路的正常運行，對行車安全構成嚴重威脅，還可能對沿線居民的生命財產安全造成潛在風險[4]。

該文以某公路高填軟基路面開裂病害為研究對象，深入探討了該病害的成因，并提出了相應的預防和處理措施。

1 工程概況

1.1 地形地貌

該工點地處四川盆地東北部，屬于構造剝蝕寬谷平頂圓頂淺丘地貌區，區域涉及多個丘包斜坡及丘間低洼溝槽段，區內海拔高程約465～545 m，最大高差約80 m。其中，丘包斜坡地段整體地形較緩，平均坡度約15°，以陡緩相間的斜坡地形為主，其中砂巖出露處多形成基巖陡坎，黏土巖出露處則多為緩坡平臺，以臺階狀耕地為主，局部分布有少量水塘。丘包斜坡區植被較為發育，多為喬木、灌木等。丘間低洼溝槽段則較為平坦、開闊，溝槽寬度約100～260 m，以臺階狀耕地為主，地形平均坡度約為5°。場區地形地貌詳見圖1所示：

1.2 原設計情況

K22+920～K23+110高填路堤為跨越溝谷設置，該段填方路堤全長240 m，最大填方高度約30 m。該段填方區大部分位于U形溝槽內，局部位于溝槽兩側斜坡區，其中溝槽內地形較為寬緩，主要為季節性水田種植區和水塘區。

軟弱地基厚度約1.5～8.9 m，其處治采用水泥攪拌：樁徑0.50 m，間距1.2 m。路基采用沖擊碾壓補強壓實處理，典型斷面如圖2所示：

2 病害診斷分析

2.1 邊坡病害情況

該段路基于2022年12月底完成路基填筑，2023年4月中旬完成路面基層鋪筑，2023年5月完成瀝青面層鋪筑。經2023年7、8月多次連續強降雨，路面、菱形網格護坡及坡腳邊溝出現縱向裂縫等病害，路基病害平面詳見圖3所示：

2.2 病害特征及成因分析

該段路基最大填高約30 m，路線在山間溝谷展布，為填方路基，橫坡平緩，下為1.5～8.9 m的粉質黏土，呈軟塑～可塑狀；下伏七曲寺組砂巖、泥巖。結合現場調查資料，該段路基頂面左半幅第三道行車道上出現長約160 m的連續裂縫，路堤坡腳發現邊溝錯位裂縫，菱形網格護坡腳出現縱向裂縫等。

該處路基主要變形特征為整體變形伴隨坡體局部開裂，主要原因包括：（1）施工過程中征地困難，左側反壓體未實施。（2）路基填筑過快、自然沉降期較短。（3）左側路基坡腳外5 m處為當地魚塘，2023年3月將魚塘開挖加深3 m，導致阻滑段減少。（4）2023年7月連續強降雨。

2.3 既有路基檢算分析

2.3.1 地基土參數取值

根據原工程地勘報告，場地各層地基巖土體的物理、力學指標建議值，詳見表1所示。

根據相關規范[5]，路堤填料在原設計方案檢算時采用黏聚力5 kPa、內摩擦角35°進行計算。

根據《公路軟土地基路堤設計與施工技術細則》（JTG/T D31—02—2013）計算軟土路基加固后的復合地基的抗剪強度。

復合地基內滑動面上的抗剪強度采用抗剪強度τps，可按照式（1）計算[6]。復合地基的抗剪強度計算詳見表2所示。其中τp、τs分別為樁體、地基土抗剪強度。

τps =mτp+（1?m）τs （1）

2.3.2 穩定性驗算

在不考慮右側反壓護道時，對該路堤邊坡進行穩定性檢算，詳見圖4所示。通過計算：路堤的穩定性系數為1.375，坡腳下緣軟基剪出時的安全系數為K=1.565，滿足規范要求。

2.3.3 穩定性分析結論

由式（1）可以看出，復合地基的抗剪強度將隨樁體置換率、樁體強度的增加而線性增加。然而，當填土較高或上部荷載較大時，路堤外側及中部位置的樁的彎矩較大，將會發生相應的彎曲破壞，其穩定性將會顯著高估[7]。考慮路面鋪筑完成后，下方魚塘進行了擴挖，將可能對施工完成的水泥攪拌樁存在破壞。為提高工程的安全儲備，降低風險，后續計算分析時將不考慮原地基的水泥攪拌樁對既有軟弱路基的加固作用。

3 穩定性驗算

3.1 滑動面確定

將現場實測的路面開裂位置作為滑面剪入口，坡腳魚塘軟基作為滑面剪出口，進行滑面擬合。結合圓弧搜索法，綜合選取滑面，作為參數反算的最不利滑面。

3.2 計算參數擬定

利用既有地勘資料，滑面參數反算時各土層參數取值如表3所示：

3.3 滑面參數反算

取穩定系數為1.025，采用的滑面如圖5所示，反算潛在滑面的綜合Φ為18°。

3.4 下滑力計算

安全系數取1.15，擬設樁位置處的剩余下滑力=1 503

kN，下滑力角度=?10.43°，詳見圖6所示：

4 邊坡治理措施方案

4.1 治理方案

處治主要內容包括以下幾個方面：

（1）在坡腳增加抗滑樁，最大斷面處樁徑為2.5 m，樁長23 m，中心間距為5 m，抗滑樁設樁頂系梁。

（2）樁頂反壓土體高度約3.5 m，進一步增加坡體的整體穩定性。

（3）恢復反壓土體處的邊溝，疏通排水。

（4）對坡面進行長期深部位移監測，對邊坡后續變形進行實時監測。

4.2 處治方案設計圖

根據主要處治措施，施工圖處治設計見圖7所示：

5 病害監測分析

在坡腳抗滑樁施工過程中，為監測邊坡的穩定性以及抗滑樁的工作性能，在填方邊坡一級平臺、二級平臺埋設測斜管，布置如圖8所示：

收集二級平臺（CXS-2）的深部測斜管6個月監測數據，如圖9所示：

根據對監測數據的分析，在不同深度下側斜管監測到坡體的水平位移均達到收斂。其中，一級邊坡深部測斜（最大深度25 m）的最大變化測點（?8 m位置）累計位移值小于8 mm，月新增變化量小于2 mm；二級邊坡深部測斜（最大深度35 m）的最大變化測點（?15 m位置）累計位移值為10 mm，月新增變化量小于2 mm；抗滑樁的設計和施工達到了預期的支護效果，有效限制了邊坡的位移。

6 結語

通過對路堤病害特征及其處治技術效果的分析，可以得到以下結論：

（1）設計階段，應選用科學合理的地基處治方式，結合實際情況進行充分論證。

（2）在施工過程中，應嚴格控制施工質量，合理選用填料，確保路堤的密實度和穩定性。

（3）實施有效的監測監控措施，及時發現和處理潛在的安全隱患。

參考文獻

[1]蘇焰花.山區軟弱斜坡面上高填路堤邊坡穩定性及其評價方法[D].西安：長安大學，2022.

[2]王二兵，徐良，沈強儒，等.軟土地基條件下的公路工程施工技術研究[J].公路工程，2020（3）：153-156+174.

[3]郭瀏卉，陳鋒，李中國，等.高速鐵路路基狀態調查與分析[J].鐵道建筑，2019（3）：64-68.

[4]譚斌.公路路基病害及處理探析[J].交通標準化，2013（4）：45-47.

[5]鐵路工程地基處理技術規程：TB 10106—2023[S].北京：國家鐵路局，2023.

[6]公路軟土地基路堤設計與施工技術細則：JTG/T D31—02—2013[S].北京：人民交通出版社，2013.

[7]鄭剛，劉力，韓杰.剛性樁加固軟弱地基上路堤的穩定性問題（Ⅰ）——存在問題及單樁條件下的分析[J].巖土工程學報，2010（11）：1648-1657.