公路路基水毀修復(fù)工程施工技術(shù)

顧 軍

（甘肅博通工程咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

我國國土遼闊，地形復(fù)雜多變，公路路線經(jīng)過的地區(qū)在地質(zhì)、水文及氣候等諸多自然條件方面存在差別，降雨量也不盡相同，南、北方地區(qū)年降雨量分別1000～200m、400～1000m 左右，西藏、湖北、湖南、廣東等是公路水毀較嚴(yán)重的省份[1]?？偨Y(jié)既往各地區(qū)公路毀壞問題的發(fā)生情況，發(fā)生其存在一定規(guī)律，南、北方公路毀壞問題分別集中發(fā)生在春夏、秋季。一段時(shí)間內(nèi)的持續(xù)降雨會(huì)對(duì)公路造成較大破壞，情節(jié)嚴(yán)重時(shí)造成交通中斷，甚至導(dǎo)致人員傷亡事故。應(yīng)分析水毀路基的成因的分析，通過實(shí)施適宜的修復(fù)技術(shù)，減少或規(guī)避不良因素形成的影響。

1 公路路基水毀修復(fù)施工前期工作

1.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

調(diào)查內(nèi)容主要有地形、地貌、水文地質(zhì)級(jí)周圍環(huán)境等，并掌握降雨和地下水情況，比如年降雨量、地下水活動(dòng)狀況等，將巖土性質(zhì)、地基坡度、軟弱夾層厚度等設(shè)定為重點(diǎn)調(diào)查對(duì)象。通過調(diào)查掌握路基失穩(wěn)工點(diǎn)的水毀類型與面積、發(fā)展過程、路基防排水設(shè)施布置及應(yīng)用情況等。通過梳理、分析現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查信息，初步確定造成不同工點(diǎn)位置水毀路堤的直接誘因。

1.2 進(jìn)行縝密的地質(zhì)勘察工作

即在各水毀路堤路段，運(yùn)用地質(zhì)鉆勘法掌握路堤填土及地基地質(zhì)構(gòu)造、土性等指標(biāo)，掌握斜坡地基的具體地質(zhì)條件。常規(guī)試驗(yàn)檢測(cè)路堤填土，獲得穩(wěn)定性分析時(shí)所需的力學(xué)參數(shù)。

1.3 計(jì)算與分析穩(wěn)定性

參照地質(zhì)勘察結(jié)果與路基建設(shè)資料，搭建水毀路基邊坡穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，選出典型斷面建設(shè)力學(xué)計(jì)算模型。面對(duì)不同的工況、地質(zhì)條件及幾何形式，選擇適宜的計(jì)算模型去計(jì)算分析其穩(wěn)定性[2]。

1.4 設(shè)計(jì)修復(fù)方案

應(yīng)結(jié)合公路工程用途、地質(zhì)條件等，設(shè)計(jì)相應(yīng)的水毀修復(fù)方案，并和清方減載或他類能替代修復(fù)結(jié)構(gòu)的方案進(jìn)行比較、選擇。

1.5 確定施工方案

依照穩(wěn)定性測(cè)算結(jié)果，參照本地段地形、地貌特征，整體分析經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性及環(huán)保性等因素，利用回填、加筋、抗滑支擋加固、布置排水設(shè)施等進(jìn)行處理。

2 路基水毀修復(fù)工程常用工法

2.1 擋土墻

（1）重力式：主要利用墻身自重承受土側(cè)壓力，進(jìn)而維持穩(wěn)定狀態(tài)。有屈才方便、形式簡(jiǎn)易、施工簡(jiǎn)單、適應(yīng)范圍寬廣等特點(diǎn)。通常應(yīng)用漿砌片石。墻高較底（≤6m）時(shí)可以采用干砌，如果修復(fù)工程所在區(qū)域石料供應(yīng)不足時(shí)，則可以利用砼澆筑代替。因?yàn)槠鋽嗝嬉?guī)格相對(duì)較大、墻身偏重，故而對(duì)地基承載能力提出較高要求。

（2）衡重式：這種擋土墻上、下墻背之間設(shè)有衡重臺(tái)，衡重臺(tái)上填土重力及墻身自重共同維持穩(wěn)定。和重力式墻相比較，其斷面規(guī)格較小，由于墻身陡直、下墻墻背呈仰斜狀，故而可以降低墻高及減少基礎(chǔ)挖掘量，但對(duì)地基承載能力同樣提出較高要求，通常被用作路堤墻、路塹墻等。

2.2 錨桿擋土墻

主要由鋼筋砼肋柱、墻面板與錨桿，利用錨桿自身拉力去維持穩(wěn)定性，肋柱、擋板均可以采用預(yù)制方法制得。部分工況下，可以結(jié)合地質(zhì)條件及工程運(yùn)營需求等，嘗試應(yīng)用無肋柱

式錨桿擋上墻。這種技術(shù)方法在多數(shù)地區(qū)巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡加固施工中表現(xiàn)出較高適用性，可以嘗試應(yīng)用單級(jí)或多級(jí)墻，在多級(jí)墻的上、下級(jí)之間可以增設(shè)平臺(tái)，將各級(jí)墻高控制在8m 之內(nèi)，總高度≤18m[3]。

2.3 加筋土擋土墻

這是墻面系、拉筋與填土構(gòu)成的擋土構(gòu)造，利用拉筋與填土之間形成的摩阻力去維持墻體的穩(wěn)定性?？梢詰?yīng)用鋼筋砼板作為墻面板，鋼筋砼板條、鋼帶或復(fù)合式拉筋帶等均可以作為拉筋。這種擋土墻多被用在石料缺乏區(qū)域，作為柔性結(jié)構(gòu)，其對(duì)地基承載力提出的要求并不高，在地基輕微變形額度工況下也能表現(xiàn)出較高的適用性，通常對(duì)墻高不做限制。

2.4 鋪筑土工格柵

利用加筋技術(shù)方法去建設(shè)公路路堤，可以嘗試把路堤邊坡制造成陡坡，能夠較好的滿足差異化的荷載要求，可以選用各類原地土作為填料，明顯短縮工程修復(fù)時(shí)間，減少資金投入量。和傳統(tǒng)沒有加筋的路堤相比較，應(yīng)用土工格柵加筋處理后，節(jié)省的填料與占地面積均在50%以上。

加筋法施工技術(shù)要點(diǎn)有[4]：（1）整頓工程場(chǎng)區(qū)，要求坡底平整度局部高差≤10 cm；（2）合理設(shè)定筋材鋪筑范圍與方向；（3）鋪設(shè)筋材：先依照設(shè)計(jì)長度對(duì)其進(jìn)行截?cái)嗵幚?，確保筋材的縱軸向應(yīng)力和主要受力方向一致；沿縱軸方向鋪設(shè)筋材時(shí)不建議布置接頭縫，如果一定要設(shè)置，則要將搭接長度控制在0.3m 以下，利用鉛絲捆綁牢固。（4）連接和固定筋材：先錨固鋪設(shè)在挖方端的筋材，而后逐漸到設(shè)計(jì)的填方段位置，拉緊筋材，使其產(chǎn)生2～4%的伸長量；當(dāng)筋材順沿橫軸方向鋪設(shè)形成接縫時(shí)，利用塑料帶捆綁，綁扎間距以1m 為宜；確認(rèn)筋材鋪設(shè)好以后，每間隔1.5～2m 利用U 形錨釘將其固定在地上。（5）土料回填：針對(duì)鋪設(shè)好的筋材，盡早對(duì)其進(jìn)行進(jìn)行回填覆蓋處理，以防長時(shí)間日曬引起老化問題，要求選用的回填土料粒徑不可超過碾壓層距的50%；筋材兩側(cè)的回填在前，形成縱向站臺(tái)或者交通道，而后再逐步擴(kuò)展。（6）回填料找平、碾壓：采用機(jī)械設(shè)備或人工方法找平，加強(qiáng)局部高度差的控制，不可＞5 cm；碾壓從兩側(cè)朝路堤中心進(jìn)行，壓路機(jī)應(yīng)沿著路堤縱向行駛，不可出現(xiàn)橫向碾壓的情況。各個(gè)碾壓層碾壓結(jié)束后，均要抽樣檢查壓實(shí)度，通常要求密實(shí)度＞90%。

2.5 土釘墻

通常是土釘、墻面系組成的結(jié)構(gòu)。通常將其用在破碎軟弱巖質(zhì)邊坡加固領(lǐng)域中，但存在地下水發(fā)育或邊坡土質(zhì)破碎情況時(shí)，不建議應(yīng)用這種方法。單級(jí)墻墻高≤12m，而采用多級(jí)墻時(shí)，建議在上、下墻之間加設(shè)平臺(tái)，各級(jí)墻體高度≤10m，高高度≤20m。

2.6 注漿法

這種技術(shù)方法加固公路路基的原理可以做出如下闡述：利用液壓、氣壓或電化學(xué)的機(jī)理，利用注漿管將漿液均勻的灌注至地層內(nèi)，漿液利用填充、滲透與擠密等方法，驅(qū)走土顆粒之間或巖石裂隙內(nèi)的水分、空氣等后“占位”，人工控制一段時(shí)間后，漿液把初有松散土?；蛄严赌z結(jié)成一體，打造出一個(gè)結(jié)構(gòu)新穎、強(qiáng)度大、防滲性好的“結(jié)體石”[5]。當(dāng)下，針對(duì)公路填方路基，可供選擇的注漿形式較多，包括滲透、劈裂及壓密等。注漿加固技術(shù)方法有很多優(yōu)勢(shì)，包括配置設(shè)備簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、占地面積小、容易控制注漿深度、施工工期較短暫、見效迅速、噪聲偏小、經(jīng)濟(jì)效益較理想等。

在注漿過程中，應(yīng)加強(qiáng)灌漿點(diǎn)順序的控制，盡量減少漿液浪費(fèi)量或朝向路基加固范疇之外的擴(kuò)散量，加大對(duì)各位置的巡視檢查力度，如果發(fā)現(xiàn)跑、冒、漏、串、溢漿等情況，則可以應(yīng)用如下方法處理：一是適度減少灌漿壓力、速率，對(duì)表面進(jìn)行封堵，科學(xué)調(diào)整漿液配比等，要迅速處置，短縮灌注間斷期；二灌注階段降壓后，利用干稠樣水泥漿封堵漏漿位置；三是將適量固化劑注射在漏漿部位，促進(jìn)其快速凝結(jié)過程。如果注漿施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)地面出現(xiàn)隆起現(xiàn)象時(shí)，要快速調(diào)整注漿壓力與速率，并剖析以上現(xiàn)象的成因，適度降低下個(gè)注漿地段的注漿數(shù)量。

2.7 綜合修復(fù)法

路基水毀修復(fù)時(shí)，利用單一工藝技術(shù)通常很難取得理想的修復(fù)效果，此時(shí)就需嘗試應(yīng)用綜合的修復(fù)技術(shù)，實(shí)質(zhì)上就是組合使用以上各項(xiàng)修復(fù)技術(shù)，具體是參照路基水毀工點(diǎn)的地質(zhì)、水文等條件應(yīng)用最佳的組合式修復(fù)方案。圖1 是一個(gè)基礎(chǔ)性的綜合修復(fù)技術(shù)組合情況[6]。坡排水設(shè)計(jì)施工時(shí)重點(diǎn)是建設(shè)出完整的排水系統(tǒng)，利用其截住坡面范疇之外流向公路的地表徑流與地下水，規(guī)避出現(xiàn)流進(jìn)坡體的問題，并且要盡早排除或疏干坡體范疇中儲(chǔ)留的積水?；谕晟频呐潘到y(tǒng)設(shè)計(jì)，聯(lián)合應(yīng)用減載和支擋工程，能較好的加固路基邊坡。

圖1 水毀綜合修復(fù)設(shè)計(jì)圖

3 案例分析

3.1 工程概況

某公路路基外側(cè)是最大高度大概11m 的衡重式路肩擋墻，大里程端連接著橋梁。因?yàn)楸镜貐^(qū)連續(xù)二十多天降雨，導(dǎo)致路基形成了較大滑坡（體積約1.3 萬m3），以致路肩擋墻外移、局部結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破損，左幅路基沉降量1.5m 左右，右幅路5m 范圍中出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)和路面開裂，擋墻前10～15m 中水田多個(gè)位置出現(xiàn)了鼓脹與放射樣裂縫，且勘測(cè)發(fā)現(xiàn)路基依然處于持續(xù)變形的狀態(tài)中，增加了公路發(fā)生全面斷道的風(fēng)險(xiǎn)。

應(yīng)用了如下的應(yīng)急方案：在中央分隔帶布置15m 左右的鋼管樁，用于保護(hù)右幅路基，推行以上方案后，以左幅路基為主的滑體變形量持續(xù)增加，增加當(dāng)墻解體的風(fēng)險(xiǎn)，大里程側(cè)大橋橋臺(tái)嚴(yán)重破損，以致整個(gè)滑體出現(xiàn)滑動(dòng)情況。針對(duì)坡體病害，其成因主要有：一是連續(xù)降雨導(dǎo)致路堤富水量明顯增加，在水壓作用下，導(dǎo)致?lián)鯄够Σ粔颍麄€(gè)外移大概60 cm；二是在水的作用下，形成了滑面在擋墻基地底之下大概3m 處的滑坡，這是擋墻前方10～15m范疇中水田出現(xiàn)數(shù)處鼓脹和裂縫問題的主要原因?？梢圆捎萌缦路椒ㄈネ晟茟?yīng)急工程措施：

（1）暫?；蛘D右幅路基的鋼管樁施作過程，借此方式減少灌漿操作引起的坡體持續(xù)飽水問題，及注漿壓力引起的滑體加速外移情況。

（2）盡快部署地表位移監(jiān)測(cè)，科學(xué)指導(dǎo)搶險(xiǎn)過程及維護(hù)公路保通右幅路基的安全性。

（3）盡早開展左幅路基的應(yīng)急卸載建設(shè)活動(dòng)，降低滑體的下滑力，進(jìn)而增強(qiáng)滑體的穩(wěn)定性。結(jié)合既往工程施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，清方取滑體的1/8，大概1600m3。維規(guī)避發(fā)生清方牽引右幅保通路基的情況，卸載工程應(yīng)采用臺(tái)階狀進(jìn)行，并要對(duì)處于中央分隔帶處的滑坡后界應(yīng)用已經(jīng)竣工的鋼管樁進(jìn)行防護(hù)處理。

應(yīng)用以上優(yōu)化應(yīng)急方案得到有關(guān)單位的采納，短時(shí)間內(nèi)保證了路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使公路的保通量得到更大保障，應(yīng)急工程建設(shè)階段取得了較理想的成績(jī)。

4 結(jié)束語

面對(duì)公路路基水毀問題，應(yīng)在系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、理論研究及水毀機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合路基水毀工況的差異性，設(shè)計(jì)合理的修復(fù)加固方案、選擇適宜的修復(fù)加工技術(shù)方法，完善工藝流程，加強(qiáng)施工過程的質(zhì)量控制，整體優(yōu)化路基水毀工程的施工效果，為我國公路事業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。