山區公路路基水毀治理方案

宋策

（河北衡通工程項目管理有限公司，河北 衡水 053099）

0 引言

山區的地形、地質和環境因素導致了山區公路多臨崖臨水、跨溝跨河。山區國道或縣級公路由于受投資的影響，路基邊坡防護的難度較大，容易存在各種質量問題，從而導致公路運營期間災害頻發。山區公路沖溝路段多采取在公路外側設置擋墻、墻內回填方式進行路基水毀防治，但由于前期勘查不足，設計深度不夠，擋墻基礎埋深較淺，將導致擋墻抗傾覆能力存在不足。由于匯水對沖溝的侵蝕，原有擋墻基礎往往容易被掏空，從而導致擋墻失穩垮塌，形成路基缺口。由于地質條件多樣，往往需要根據具體災害點的情況因地制宜，采取對應的治理方案。

1 工程概況

某縣級公路沖溝路段位于沖溝源頭處，地形坡度較陡，坡度達38～49°，地層巖土體破碎，屬碎石土堆積層，公路路基長期遭受沖溝的側蝕和溯源侵蝕作用，某日在強降雨的作用下，擋墻基礎被水流掏空，擋墻傾倒失穩，形成了一個長80m，寬4m的路基缺口，導致半幅路面處于懸空狀態，嚴重危害公路的安全運營。災害發生后當地養護部門采取沿公路內側挖方拼寬，單向通行的臨時保通方案，目前有效路面寬度僅約4m，路面為砂石過渡路面，通行條件極差。

2 工程地質

2.1 地層巖性

鉆孔揭露地層有填土層、殘坡積層和玄武巖層，各地層巖性分述如下。

（1）第四系人工填土層（Q4ml）：褐灰色、灰色、褐黃色，以粉質黏土為主，多含碎石、角礫，成分雜亂，結構松散，為水渠管網修建、道路修筑形成，地質鉆孔揭露厚度為4.9～7.7m，平均厚度為6.2m，承載力特征值fak=85kPa。

（2）第四系殘坡積層（Q4el+dl）：褐黃色、黃色，含大量玄武巖風化團塊，中等壓縮性為主，參考鄰區殘坡積層鉆孔標準貫入試驗數據，承載力特征值fak=168kPa。

（3）二疊系上統玄武巖組（P2β）：強風化巖：暗綠色、深灰色，巖體多呈碎塊狀，巖體節理裂隙極發育，巖性較堅硬。承載力特征值fak=550kPa。中風化玄武巖：暗綠色、深灰色，巖體多呈塊狀、巨塊狀，巖體節理裂隙不發育，巖性堅硬，錘擊聲清脆，強度高，據類比資料，飽和重度達2.79t/m3，飽和單軸抗壓23.9～91.5MPa，承載力特征值fak=4.67MPa。

2.2 地下水

路基水毀處的地形坡度較陡，地形坡度與地層巖性相互作用，為沖溝發育提供了良好的條件。地下水類型為松散土孔隙水和基巖裂隙水，松散土孔隙水賦存于第四系松散堆積層中，主要分布于沖溝底部和溝岸邊坡中，總體上富水性為弱～中等。主要補給來自降雨，在溝谷地帶亦接受地表水及風化裂隙水的補給。以溝谷為排泄基準，以滲流的形式緩慢排泄。由于其徑流途徑短而淺，其流量大小受降雨控制明顯，季節性變化明顯。

基巖裂隙水賦存于玄武巖層中，分布廣泛，主要接受降雨和孔隙水下滲補給以及巖溶水側向補給，其富水性因構造、風化裂隙發育程度及地形條件存在差異，富水性差異較大，地下水在裂隙中緩慢流動，在溝底以散流、股流或泉水的形式排泄。由于區內沖溝發育，地形坡度大，因此區內裂隙水徑流途徑仍然不長，具“就近補給，就近排泄”的特點。

按照《巖土工程勘察規范》（GB 50021—2001）規定，經綜合判定，場地土對混凝土具有弱腐蝕性；對混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性，場地土對鋼結構具有微腐蝕性。69號孔土腐蝕試驗結果如表1所示。

表1 土的腐蝕性評價表

3 穩定性分析

3.1 計算工況

結合路基水毀處的實際情況，擬定了如下三類計算工況：①天然工況，即自重工況，取自然狀態下土的重度和黏聚力、內摩擦角進行計算；②飽和工況，在強降水作用下，巖土體達到飽和狀態，以飽和重度和飽水抗剪強度為主要計算參數；③地震工況，采用自然狀態下土的重度和黏聚力、內摩擦角為主要計算參數，但加上影響因素，工程區抗震設防烈度為8度，地震綜合影響系數取A=0.3。

3.2 附加力

滑面在地下水位下的滑坡點，地下水壓力近似等于浸潤面以下土體的面積乘以水的容重，飽水狀態下考慮地下水位略有上升；工程荷重不考慮工程荷載；地震力根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010），勘查區抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.30g，設計地震分組為第二組。穩定性計算時需要考慮地震作用力，按《建筑邊坡工程技術規范》（GB 50330—2013）計算水平地震荷載，地震影響系數A=0.3。

3.3 計算參數

據土工試驗報告，天然狀態下，碎石土層天然重度為18.5kN/m3，內聚力C=14.59kPa，內摩擦角φ=22.2°；飽和狀態下，飽和重度為20.3kN/m3，內聚力C=11.29kPa，內摩擦角φ=18.5°。

3.4 計算斷面

典型計算斷面如圖1所示。

圖1 典型計算斷面

3.5 計算結果

各滑面穩定系數計算結果如表2所示。

表2 各滑面穩定系數

表2 （續）

3.6 穩定性評價

邊坡自然狀態條件下處于基本穩定～欠穩定狀態，飽水狀態條件下處于欠穩定～不穩定狀態，地震狀態條件下處于不穩定狀態。

4 水毀成因分析

（1）地形條件：該路段位于沖溝源頭處，處于局域匯流區，地形坡度較陡，自然坡度為38～49°。

（2）地層巖土條件：地層巖土體破碎，表層屬碎石土堆積層，厚度為11.6m，局部有基巖出露，巖體被風化成碎塊狀，棱角狀，塊徑為2～5cm。

（3）水文地質條件：災害路段氣候類型為典型的干濕分明區，雨季降雨量達到全年的85%以上，雨季單點暴雨量很大。

（4）構造地質條件：災害路段處于兩地塊交界附近，屬地質構造活動強烈發育區。

（5）原有工程條件：公路以半填半挖方式通過沖溝路段，公路外側擋墻基礎位于松散堆積層上，由于沖溝的長期侵蝕作用，擋墻基礎被掏空，最終導致路堤擋墻傾倒失穩。

5 水毀病害治理設計思路及治理方案

5.1 設計思路

綜合考慮公路路線展布、路基缺口路段地形地貌、地質環境條件、工程安全、施工安全、道路保通、社會經濟效益等多方面因素，擬對路基缺口段進行綜合治理。治理思路為在不降低原有設計標準的基礎上，少開挖，少擾動，不斷交，安全可靠、經濟合理、快速高效。因此，本路基水毀治理提出了截排水溝+錨索框格梁+格間掛網噴射混凝土+支墩加固的解決方案。

5.2 治理方案

（1）路線向道路內側偏移4～4.3m，在少開挖的條件下，路線盡量靠山體側，可以提高道路整體的安全性。

（2）道路垮塌部分（路堤）采用鋼筋混凝土擋墻進行恢復，擋墻下設2排注漿微型鋼管樁作為擋墻基礎，鋼管樁外徑為11.4cm，管壁厚為0.5cm，單根長為15m，微型鋼管樁樁端進入風化巖不小于1m，以保證擋墻基礎穩定，從根本上解決原有擋墻基礎不穩，容易被水流掏空的問題。樁頂預留2m長埋入擋墻墻體內，使鋼管樁基礎和擋墻連接為一個整體，并在擋墻上設置2排預應力錨索，充分保證擋墻的抗滑移、抗傾覆穩定性驗算。

（3）沖溝溝谷位置擋墻下方8m范圍內設置錨索框格梁進行加固，框格梁間掛網噴射混凝土以防止匯水對沖溝進一步的侵蝕破壞。

（4）道路內側路塹邊坡設置錨索框格梁對邊坡進行加固，確保邊坡的穩定性。

（5）邊坡變坡位置設置一條截水溝，攔截上部水流，防止上部水流進入工程位置。公路內側設置排水溝，及時排走路上的雨水，避免雨水沖刷道路及路堤邊坡。

6 施工注意事項

首先，根據水毀現場的實際情況，確定最佳的治理方案，經專家論證，最后決定采用截排水溝+錨索框格梁+格間掛網噴射混凝土的治理方案；其次，在治理方案確定后，需要制訂詳細的施工組織方案和施工計劃，對施工的每一道工序、施工進度，施工中應該注意的安全事項進行明確，特別應該注意不要因為施工對周圍土的擾動而引起塌方等其他事故的出現；再次，應做好排水，按照設計要求做好泄水孔的布置，采用機械鉆孔進行泄水孔的施工，間距約為1.5m，距離地面高度為0.5m，在泄水孔的端部采用反慮土工布進行包裹。

7 結論

通過對山區公路路基水毀中出現的各種病害進行綜合治理，可以得出以下結論：

（1）山區公路災害治理過程中，最關鍵的問題是準確把握災害類型、所處區域地質環境條件，能夠準確分析引起路基水毀的原因，采取有針對性的措施對其進行治理，治理方案應該具有可行性和科學性。

（2）山區公路沖溝路段路基大多為高填方，外側路基擋墻基礎穩定性是最重要的影響因素，但路基缺口往往又呈現點多面廣的特點，本文針對此類情況，采用注漿微型鋼管樁進行擋墻基礎加固的解決方案。

（3）無論沖溝路段還是匯水路段，為降低雨水對沖溝的進一步侵蝕，保證公路建構筑物的安全，本文針對此類災害提出了截排水溝+錨索框格梁+格間掛網噴射混凝土的解決方案，效果較好，確保了公路路基的穩定性。