路堤擋土墻病害處置技術研究

劉澤義 李慶東 魏洪林 王興 陳寶強

摘要：本文介紹了青（州）臨（沭）高速公路四標段路堤擋土墻病害及成因，分不同情況提出了的針對性技術措施，達到了預期的治理要求，運營期間未發(fā)生損壞失穩(wěn)情況，確保了運營安全。

【關鍵詞】擋土墻；病害；處置；技術

青（州）臨（沭）高速公路四標段K27+186.96～K27+300路段為半填半挖斷面，地勢左側臨山、右側臨溝，設計方案在臨溝側設置為衡重式路堤墻，擋墻頂以上路基填土高度8m。施工完成經(jīng)歷暴雨后，擋墻出現(xiàn)裂縫鼓脹病害，影響路基穩(wěn)定。

1.設計情況

K27+186.96～K27+300路段擋土墻采用衡重式，面坡1：0.2，上墻背坡1：0.35，下墻背坡1：0.2，基底斜坡0.1：1，墻背設有碎礫石排水盲溝，墻身內(nèi)部設有φ50mmPVC泄水管，外傾坡度不小于5%，基底埋深不小于1.25m。

2.現(xiàn)場破壞情況

因當?shù)爻霈F(xiàn)連續(xù)6天的降雨，達到暴雨級別，發(fā)現(xiàn)K27+190～K27+300段路基右幅局部有縱向裂縫，降雨過后，路基裂縫有進一步發(fā)展的趨勢，隨后調(diào)查擋土墻的過程中發(fā)現(xiàn)，部分擋土墻也出現(xiàn)部鼓脹及裂縫。

（2）現(xiàn)場擋土墻位置路基共出現(xiàn)2組裂縫。

第一組裂縫為路基面填土裂縫，寬約20cm，長約30m，基本平行于路線走向裂縫為路基裂縫，地層為人工填土，隨著擋土墻的失穩(wěn)破壞，裂縫逐漸擴展，K27+245～K27+290段亦發(fā)現(xiàn)有小裂縫出現(xiàn)，進一步說明擋土墻仍有更大變形破壞的危險。

第二組裂縫位于擋土墻外部邊坡的坡頂，裂縫產(chǎn)生的主要原因為此段路基填方較大，坡頂?shù)募虞d引起邊坡失穩(wěn)下滑，產(chǎn)生裂縫；邊坡較陡加之雨水下滲是坡體失穩(wěn)裂縫產(chǎn)生的外部因素。其中有的裂縫已經(jīng)有錯臺出現(xiàn)，穩(wěn)定性差；部分裂縫較長，且最大裂縫寬度已經(jīng)達到7cm，判斷其穩(wěn)定性較差。

3.原因分析

通過現(xiàn)場鉆探發(fā)現(xiàn)，整個填土范圍內(nèi)土層含水量較高；素填土與原狀土交界面處的原狀土含水量較高，小里程比大里程處地層的含水量高、濕度大。路中心線右側15m處素填土與原狀土下4m范圍內(nèi)的原狀土均為稍濕狀態(tài)，局部含水量較高；路中心線右側7m左右處素填土與原狀土下2m范圍內(nèi)原狀土為稍濕狀態(tài)，局部較干燥。該區(qū)素填土一般壓實度達到85～90%。

針對各部分的具體破壞形式及不同的破壞原因，把此段路基填方段分為3個部分進行分析：Ⅰ區(qū)：衡重式擋土墻K27+180～K27+K27+225段；Ⅱ區(qū)：衡重式擋土墻K27+225～K27+300段；Ⅲ區(qū)：K27+195～K27+300路基表面縱向裂縫。

（1）Ⅰ區(qū)：衡重式擋土墻K27+186.96～K27+K27+225段

此段擋土墻破壞的主要原因為擋土墻地基土不均勻，雨水下滲導致各段地基持力層承載力降低產(chǎn)生不均勻沉降，使擋土墻產(chǎn)生斜裂縫（K27+215處斜裂縫）；斜裂縫的產(chǎn)生降低了擋土墻的整體穩(wěn)定性及承載能力，這時其后填方路基填料局部壓實度不足、雨水下滲，導致填料內(nèi)摩擦角降低、填料的重度增大，使得作用在擋土墻面的主動土壓力增大，整體穩(wěn)定性及承載能力降低的擋土墻在過大主動土壓力作用下，局部產(chǎn)生裂縫及鼓脹現(xiàn)象。

（2）Ⅱ區(qū)：衡重式擋土墻K27+225～K27+300段

此段擋土墻地基持力層為強風化花崗巖，地基承載力較高，地基變形較小，其破壞的主要原因為雨季幾場暴雨，由于正處施工期間，墻后填土壓實度不足，雨水快速下滲致含水量較高，導致主動土壓力過大，使得擋土墻局部產(chǎn)生水平裂縫及鼓脹破壞。

（3）Ⅲ區(qū)：K27+195～K27+300路基表面縱向裂縫

路基縱向裂縫在路面擋土墻一側，距路肩約3.7m，K27+195～K27+245裂縫寬度大；K27+245～K27+290裂縫寬度較小，但有繼續(xù)發(fā)展開裂的趨勢；縱向裂縫產(chǎn)生的主要原因為擋土墻不均勻沉降及側向變形使得在填方土體中產(chǎn)生了較大的變形，從而產(chǎn)生滑動裂縫；另外填方路基高度較高（最高約16.0m）、雨水下滲（現(xiàn)場調(diào)查期間正值下雨，路面基本無積水，雨水下滲迅速，鉆孔資料和物探資料均反映填土及填土交界面處土體含水量高）使得填方土體強度降低也是裂縫產(chǎn)生的原因。

4.加固方案

4.1擋墻加固方案：對K27+195～K27+244段采取框架-錨索加固方案，其他段落對出現(xiàn)破壞部分進行注漿勾縫，局部進行表層處理。

框架梁斷面型式為40cm×40cm，采用C25鋼筋混凝土澆筑；上部及下部為50cmC25混凝土護頂及框架梁基礎。K27+195～K27+235段h（第一排橫梁中心至護頂距離）取2m，橫梁間距為2.5m，豎梁間距2.5m；K27+235～K27+244段h取1.5m，橫梁間距為2.5m，豎梁間距為3m。

在第一排橫梁與豎梁節(jié)點設置全長29.5m的預應力錨索（錨固段10m、自由段18m），其余橫豎梁節(jié)點及中心位置設置HRB335 d=25mm、長3.65m的錨桿。錨索、錨桿錨固角度均為20度。

錨索每孔采用3束φ15.2mm鋼絞線，錨索孔注漿材料采用M40水泥漿，采用42.5級普通硅酸鹽水泥。注漿采用孔底注漿法，注漿壓力0.6～0.8Mpa。錨索張拉控制應力分別為200KN（K27+195～K27+225段）、275KN（K27+225～K27+235段）、330KN（K27+235～K27+244段）。

4.2路基加固及裂縫處理方案

自中分帶處路基右幅下挖0.8m，再分臺階下挖至擋墻頂，挖臺階寬度為100cm，臺階向內(nèi)傾斜4%，形成灌漿、下部粘土包邊工作面。下部粘土包邊后，自左側開挖面1m處開始，排距3m，孔距3m，布置梅花狀灌漿孔，前3排、后3排灌漿孔長度分別為9m、14m。灌漿孔徑為60～80mm，灌漿管采用φ60mmPVC管。注漿采用純水泥漿，32.5號普通硅酸鹽水泥，水灰比為1：1，注漿壓力為0.4～0.5MPa。灌漿完成后，加鋪土工格柵分層回填至路床頂，同步做好上部粘土包邊。

5.結語

對于半填半挖路基施工，應加強橫向排水、截水、防水設計，通過設置截水溝、路基盲溝等措施，減少水對路基質(zhì)量的影響，同時嚴格控制路基填料及壓實質(zhì)量。

山區(qū)高擋墻的設計應充分考慮降雨、水損壞等不良因素，選取適宜的擋墻形式。

【參考文獻】

[1]陳紫云. 某公路軟弱地基上的高填方路基開裂失效病害處治對策研究[J]. 地質(zhì)災害與環(huán)境保護，2016（1）：51-58.

[2] 劉小飛. 山區(qū)高速公路路基病害成因及處治技術分析[J]. 公路交通科技（應用技術版），2015（6）：178-179.