公路防護工程病害處治措施研究

邵森林

（1.湖北交通職業(yè)技術學院 公路與軌道學院，武漢 430079；2.湖北楚雄公路勘察設計有限公司，武漢 430079；3.湖北省交通運輸研究院，武漢 430079）

交通發(fā)達的基礎是在各地修建公路。在地質條件不好的區(qū)域修建公路，為了保證公路安全因地制宜施作各種形式的公路防護。但是在公路運營使用過程中，防護工程由于各種因素產生病害，為延長公路使用壽命和提高運營安全，需對公路防護工程病害進行研究，并探索病害處治措施。

1 公路防護工程病害類型

路基防護工程可分為坡面防護工程與支擋工程2類。坡面防護工程是防止路基被沖刷和風化，主要起隔離作用的設施。支擋工程是防止路基或山體因重力作用而滑塌，主要起支承作用的結構。常見病害類型如下。

1.1 坡面防護工程病害

坡面防護工程病害包括植物防護工程出現缺損；錨桿掛網噴漿防護工程出現破損、裂縫、掉塊露筋、局部脫落、坍塌和鼓脹；主動式柔性防護網的錨釘出現銹蝕，被動式柔性防護網出現緊固部位錨栓松動或立網變形；沖刷防護工程受洪水、波浪或流水沖擊出現坡腳破壞甚至沖毀等。

1.2 支擋工程病害

支擋工程病害包括支擋結構表面風化破損、泄水孔堵塞等；結構局部損壞，出現墻身開裂、滑移和墻身鼓出，發(fā)生基礎下沉、錯臺等；結構嚴重破壞，出現滑動、整體失穩(wěn)、傾覆、倒塌和嚴重開裂等。

2 公路防護工程病害成因分析

公路防護工程病害形式主要有如下幾種。

2.1 植物防護病害

植物防護病害包括草皮死亡、樹木缺株導致植物防護失效，以及坡面水流沖刷使植物被沖毀。

植物防護作為土質邊坡的常用防護手段，在植物防護施工的初期，由于植物根系尚未完全扎入邊坡穩(wěn)固層，在受到外界因素擾動時，邊坡會產生滑動或者其他形式的破壞，或者擾動較大超過植物防護作用時，植物防護并不能起到預期的加固效果，導致植物防護出現各種形式的破壞。

2.2 骨架防護病害

骨架防護一般用于防護土質或風化巖石邊坡，由于土質或風化巖石邊坡其強度低，在水流、重力等因素作用下，導致骨架防護的骨架結構與土體分離，或是在土壓力作用下，骨架斷裂或整體傾倒，從而使得骨架植物防護失去防護作用。

2.3 圬工防護病害

圬工防護常用在風化、軟弱或破碎圍巖邊坡工程中，以圬工結構抵抗邊坡土壓力，將邊坡巖土體與外界環(huán)境隔離，用以保護邊坡巖土體，在沿河濱水位置圬工防護還能起到防止水流沖刷的作用。圬工結構產生破壞，一般是環(huán)境影響和圬工結構本身強度與耐久性不足所致。

2.4 勾縫脫落

勾縫抹面能強化漿砌防護工程。勾縫砂漿易在雨水表面徑流作用下沖刷散失，導致勾縫脫落。同時勾縫料強度、施工質量控制也有影響。

2.5 表面破損

漿砌片（塊）石或預制塊破碎松動、砂漿脫落，主要是因為勾縫損壞出現后，維修不及時，雨水沖刷下滲，發(fā)展為大面積散失、脫空和剝落。

2.6 裂縫

防護工程裂縫通常有2種：一種是在坡頂有錯臺的裂縫，主要是因路基發(fā)生不均勻沉陷而引起；另一種是坡面有錯臺的裂縫，通常伴隨著坡面表面不平整，發(fā)生微量膨脹，主要是因為砌體背側填料滑動而引起的。

2.7 泄水孔堵塞

泄水堵塞包括2種情況，一是施工過程中泄水孔被雜物堵塞；二是建成后泄水孔入口反濾材料被堵塞、反濾材料含泥量大或填土進入了反濾層。漿砌護坡和擋土墻設置的泄水孔堵塞，會增大臺背土壓力。

2.8 沉降縫、伸縮縫破損變形

支擋工程沉降縫、伸縮縫出現破損變形，一般是由于結構不均勻沉降，或者是沉降縫、伸縮縫被顆粒材料填充和變形量不足以適應熱脹冷縮的影響而被擠裂或拉開。

2.9 基礎沖刷淘空

在臨河、沖溝地段的防護與支擋工程，常因雨水急速局部沖刷基礎，使底部材料被形成的渦流沖蝕、卷起帶走，隨著沖刷深度和范圍的增大，導致基礎脫空，如不及時處理則會進一步導致結構物失穩(wěn)破壞。主要是由于對沖刷評定不足，基礎的設計埋深較淺；或基礎上游采挖干擾水流等原因導致。

2.10 墻體破壞

漿砌護坡和擋土墻墻體破壞，多為背側土壓力作用造成。

2.11 導流構造物的損壞

受水流作用，基礎被淘空，構造物自身被沖刷，洪水期受到波浪、漂流物等沖擊，使構造物本身開裂、位移或被沖毀。

3 公路防護工程及排水設施病害處治措施

3.1 植物防護病害

植物防護的樹種應選擇適合當地土質、氣候，生長迅速、根系發(fā)達、枝葉茂盛和成活率高的喬木類或耐水淹的灌木類。植樹宜在春、秋季或雨季進行。如在干燥季節(jié)植樹，應注意澆水，直至樹成活為止，并檢查植樹成活情況，如有缺株應及時補種。

植物防護病害處治主要是對植物的養(yǎng)護，應適時為草和樹木澆水、施肥和除蟲，保障植物正常生長。為了達到美化的效果，應適時進行修剪、整形。對于草皮死亡、樹木缺株，應進行補植。植物防護由于水流作用，植物根部被沖空，坡面及坡頂裂縫、隆起，坡面局部沖溝時，應進行維護，或改變防護形式。水流速度大，植物被沖毀，可改為拋石、護岸等其他防護形式。對于由坡面水流作用使坡面植物受損的，可針對坡面大小、水流情況，在坡面上設置截、排水溝引導水流，防止地表水過度沖刷植被；因植被阻塞地下水出口，引起坡面隆起，邊坡失穩(wěn)，應根據地下水出露情況，設法引導地下水流出地面。

3.2 工程防護與支擋工程病害

應分析工程防護與支擋工程病害原因，并觀察其發(fā)展趨勢，根據結構類型及破損情況，采取合理的養(yǎng)護加固措施。

3.2.1 泄水孔堵塞，墻后積水

①泄水孔內被雜物堵塞，排水不暢，應清除孔內堵塞物；②泄水孔進水口處反濾材料被堵塞，填土進入反濾層，如條件許可，可開挖墻后填土，重新填筑反濾材料；③泄水孔設置位置不當，不起排水作用，應針對水情增設泄水孔，同時還應加做墻后排水設施，防止降雨積水引起土壓力增加或凍脹，擠壞擋墻。

3.2.2 磚石、混凝土或鋼筋混凝土擋墻裂縫、斷裂

對裂縫、斷裂進行觀察，如已停止發(fā)展，應及時進行修理、加固，其方法是將裂縫縫隙鑿平，用水泥砂漿填塞；對混凝土擋墻裂縫，可采用環(huán)氧樹脂凝固；對裂縫較寬、較深，墻內形成空洞的，可先用細混凝土封堵裂縫外圍，預留孔洞，然后進行壓漿處理。

3.2.3 擋土墻傾斜、局部鼓出、滑動和下沉和坍塌

①錨固法加固。適用于水泥混凝土或鋼筋混凝土擋土墻。采用直徑在25 mm以上的高強鋼筋作錨桿（螺紋鋼），穿入預先鉆好的孔道內，用環(huán)氧水泥砂漿壓注灌滿孔道（擴孔后的巖體部分）固定錨桿，等砂漿達到一定強度，對錨桿進行強拉后用錨頭固結；②增建支撐墻加固法。在擋土墻的外側，每隔一定距離，增建支撐擋墻。支撐擋墻尺寸和間距應通過計算確定。

3.2.4 磚石、混凝土或鋼筋混凝土擋土墻表面風化剝落

應將風化表層鑿除、噴涂水泥砂漿保護層，防止剝落惡化。當風化剝落嚴重時，應將風化部分拆除重砌。

3.2.5 添建或接長擋土墻

應與線路或原擋土墻協調，對與擋土墻兩端連接的土邊坡，若被水流沖成溝槽或缺口，應及時填補、夯實，恢復原狀。

3.2.6 坡面防護工程病害

①坡面防護工程出現局部松動、脫落、損壞、隆起和裂縫等病害時，應按原防護形式及時修復。②坡面防護工程出現大面積脫落、嚴重變形時，應及時拆除重建。③植物防護工程出現缺損時，應及時補栽修復。④當錨桿掛網噴漿防護工程出現破損、裂縫和掉塊露筋時，應及時噴漿修補；出現局部脫落、坍塌和鼓脹時，應清理坡面，重新掛網噴漿處治。⑤當主動式柔性防護網的錨釘出現銹蝕時，應進行防腐處理；網內出現落石匯集時，應及時清理；網出現破損時，應及時修補；對于被動式柔性防護網，當出現緊固部位錨栓松動或立網變形時，應及時更換或增設。

3.2.7 沖刷防護工程病害

①沖刷防護工程受到洪水、波浪或流水沖擊，坡腳發(fā)生局部破壞時，應及時采取拋壓片石防護、石籠壓蓋等措施進行處治；②沖刷防護工程發(fā)生沖毀時，應調查沖毀的原因，對既有構造物進行評估，根據受損情況及時進行維修加固或重建。

3.2.8 支擋工程病害

（1）支擋工程出現表觀損壞時，可結合日常養(yǎng)護進行處治。

（2）支擋工程維修加固措施可參照表1選用。

表1 支擋工程病害處治

（3）發(fā)生傾覆、坍塌等結構失效情況時，應進行加固或拆除重建。

（4）擋土墻基礎尺寸或地基承載力不滿足要求時，宜采用加大截面法、注漿加固法和截排水加固法等措施。

（5）擋土墻基礎嵌固段外側巖土體的水平抗力不滿足要求時，可采取增設錨桿、抗滑樁及注漿加固等措施。

（6）擋土墻的泄水孔堵塞時，應及時疏通；無法疏通時，應在擋土墻背后增設排水設施。

（7）采用錨固法加固時：①應合理確定新增錨桿的位置及預應力值，使擋土墻和加固構件受力合理；②進行新增錨桿預應力設計時，應考慮原支護體系錨桿錨固力值；新增錨桿鎖定預應力值宜與既有錨桿預應力一致，以利于新舊錨桿共同發(fā)揮錨固作用；③錨桿外錨固部分與原支護結構間應設傳力構件；當已有擋土墻擋板不滿足加固錨桿的傳力時，可設格構梁、肋或增厚擋板；格構梁應設置伸縮縫，設置間距為10～25 m，縫寬2～3 cm，并填塞瀝青麻筋、瀝青木板或其他新材料；④鉆孔時應合理選擇鉆孔機具，維持擋土墻整體穩(wěn)定，并采取措施減少鉆孔對原擋土墻的擾動；⑤錨固條件較差的巖土層中，錨固法注漿宜分層多次高壓注漿。

（8）采用加大截面法加固擋土墻時：①應考慮墻身加大截面后對地基基礎的不利影響；為土質地基時，加大截面部分基礎宜采用鋼筋混凝土板式基礎；②加固后的支護結構應按復合結構進行整體計算；③新增墻體應采用分段跳槽的實施方案，穩(wěn)定性較高的部位應優(yōu)先施工，必要時可采用削方減載等措施，保證施工安全；④擋土墻或基礎采用鋼筋混凝土時，加大截面部分澆筑混凝土前，應采取鑿毛、植入連接鋼筋等措施，保證新、舊混凝土結合為整體。植筋錨固長度宜為（10～20）d（d為鋼筋直徑）；⑤擋土墻為砌體材料時，應先剔除原結構表面疏松部分，對不飽滿的灰縫進行處理，加固部位采取設水平齒槽或錨筋等措施，保證新加混凝土與擋土墻結合為整體。

（9）采用抗滑樁加固擋土墻時：①抗滑樁宜設置在擋土墻的外側；②抗滑樁加固錨桿擋土墻宜設于肋柱中間；③抗滑樁加固樁板式擋土墻宜設于樁的中間，等距布置，且新增抗滑樁與原有樁中心距不宜小于二者樁徑較大者的2倍；④抗滑樁宜緊貼擋土墻現澆，或在抗滑樁與擋土墻面之間增設傳力構件；⑤抗滑樁護壁設計時應考慮擋土墻傳來的土壓力；⑥邊坡穩(wěn)定性較差時，抗滑樁施工應間隔開挖、及時澆筑混凝土，并應防止抗滑樁施工對原支護結構安全造成不利影響。

（10）擋土墻拆除重建施工時：①擋土墻應分段拆除，拆除時應采取措施保證墻后填土的穩(wěn)定；②應處理好新舊墻的結合，保證新墻與原擋土墻結合成為整體；③墻背回填時，應恢復排水設施。

3.2.9 錨固結構病害

（1）錨固結構發(fā)生嚴重應力松弛時，宜用預應力錨索（桿）二次補張拉或新增錨索（桿）補強法進行維修加固；錨固結構斷裂或內錨固端失效滑移時，應在鄰近位置增設新的錨固結構。

（2）新增錨固結構時：①錨索（桿）應結合原支護體系中的錨索（桿）間距錯開布置，且應合理布置內錨固段位置，必要時改變錨索（桿）的傾角；②錨索（桿）錨固段應穿過已有滑裂面或潛在滑裂面不小于2 m且滿足邊坡穩(wěn)定性要求。

（3）錨固結構發(fā)生錨頭嚴重銹蝕、封錨混凝土破壞時，應及時進行錨頭防腐處理，修復封錨混凝土。

（4）發(fā)生地梁、框架脫空、開裂時，宜采用淺層注漿法、加大截面法、新增框架結構或預應力錨索（桿）進行維修加固。

3.2.10 抗滑樁病害

①抗滑樁表面出現蜂窩、麻面、露筋和裂縫等表觀破損及混凝土局部壓潰造成鋼筋保護層剝落等病害時，應根據具體情況采用填充修補、注漿和表面封閉等方法進行養(yǎng)護處治；②抗滑樁發(fā)生結構性拉裂、側向穩(wěn)定性不足時，可采用增加預應力錨索方法進行補強；③出現抗滑樁傾斜、滑移時，應及時增設預應力錨索框架或補樁；④發(fā)生混凝土或鋼筋被剪斷或折斷等結構性破壞，或對原有的抗滑樁采用結構補強后不能恢復至設計要求的抗滑能力時，可采用增設鋼筋混凝土抗滑樁或鋼管抗滑樁和注漿和增設預應力錨索（桿）等措施進行加固處治。

4 結束語

在研究公路防護工程病害產生機理及分類的基礎上，針對病害形式不同提出不同的處治措施，擬為公路防護工程病害處治提供借鑒。