南方山區(qū)高速公路高填陡坡路基滑塌事故分析與加固處治王佳;鄧民【摘要】針對南方山區(qū)PX高速公路高填陡坡路基出現(xiàn)的滑塌事故，采用現(xiàn)場調查、理論分析與計算的方法，查明了滑塌原因，并針對性地采取了反壓護道、臨時鋼板樁抗滑、鋼花管注漿等處治措施，取得了短時間內控制路基滑塌險情并保證了路基長期穩(wěn)定性的加固效果，可為類似工程滑塌事故處理提供借鑒.【期刊名稱】《廣東公路交通》【年(卷)，期】2018(044)004【總頁數(shù)】4頁(P178-181)【關鍵詞】高填陡坡路基;滑塌;鋼花管注漿;高速公路【作者】王佳;鄧民【作者單位】廣東交通實業(yè)投資有限公司，廣州510623;中南大學土木工程學院，長沙430074【正文語種】中文【中圖分類】U416.10引言山區(qū)高速公路受地形地貌的影響，路基多具有填高大、斜陡坡路段多、地下水與地表水發(fā)育的特點?！豆仿坊O計規(guī)范》(JTGD30-2015)[1]規(guī)定高路堤與陡坡路堤設計時，應進行路基穩(wěn)定性分析計算，并且應考慮路基處于暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)下的工況。另外，還規(guī)定應根據(jù)地下水出露情況和巖土性質，設置完善的地表和地下排水系統(tǒng)，這主要也是為了防止路基坡腳受雨水浸泡，強度降低，影響高填方路基的穩(wěn)定性。因我國南方地區(qū)每年雨季較長、暴雨天氣多，山區(qū)高速公路高填方路基的穩(wěn)定性問題相對較突出，很多學者針對此問題開展了大量研究，在路堤填土的抗剪強度、穩(wěn)定性分析、雨水滲流等方面取得了豐富的研究成果［2-7］。PX高速公路位于粵東微丘山嶺地區(qū)，主線山間溝谷路段達105個，高路堤平均填高23.9m，最大填高31m。其中K1629+620~K1629+680路段受降雨和地下水影響，在通車4個月后出現(xiàn)了路堤滑塌。本文在分析其滑塌原因的基礎上，介紹了加固處治方案，可供類似工程借鑒參考。1工程概況南方山區(qū)PX高速公路K1629+620~K1629+680地處山間洼地，路基最大填高約18m，為左傾陡坡路基，最大坡度為20.5°。根據(jù)地質勘察報告，該路段代表性土層分布自上而下為：耕植土，黃褐色，主要成份為粘土，粘性好，含植物根系，厚0.50m;淤泥質粉質粘土，灰褐色，流塑，粘性好，厚3.40m；粉質粘土，黃色，硬塑，粘性一般，厚5.10m；⑷強風化砂巖，黃褐色，呈半巖半土狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，厚6.79m。圖1代表性地質柱狀圖該路段在施工期采用清淤換填處理，回填料為砂石，換填深度3.9m。在通車4個月后，左側路堤邊坡發(fā)生了滑塌，滑塌體長約60m、寬約20m；滑塌體主要位于路堤一級、二級邊坡范圍內，路面出現(xiàn)局部沉陷和開裂，護欄大部分損壞甚至斷裂，部分排水設施嚴重損壞，滑塌現(xiàn)場情況見圖2。圖2滑塌現(xiàn)場2滑塌原因分析2.1現(xiàn)場調查經(jīng)現(xiàn)場調查，結合設計與施工資料，K1629+620~K1629+680路段存在以下工況：由于該路段地基淺表層軟土分布極不均勻，在清淤換填施工時局部范圍清淤不夠徹底，在斜陡坡路基不均勻路堤荷載的作用下，路基產生了差異沉降。該路段在清淤換填施工后地表仍縱橫交錯埋設了多條當?shù)卮迕褚鞯叵滤娘嬘盟埽坊町惓两祵е嘛嬘盟軘嗔?，地表水滲入路基內。該路段坡面、坡腳排水設施未能起到完全疏導地表水的作用，3、4月份降雨天氣多，曾出現(xiàn)連續(xù)降雨的情況。圖3為93%壓實度的粉質黏土在浸水與未浸水兩種狀態(tài)下，不同壓力下孔隙比變化的曲線，可見路堤土經(jīng)受水浸泡后，孔隙比顯著降低；壓力越大，孔隙比降低比例越大?？紫侗冉档褪怯捎诼返掏翉姸冉档投a生壓縮，這表明路堤土受水浸泡后強度明顯降低。圖393%壓實度的粉質粘土孔隙比與壓力關系此外，國內不少學者的研究成果也表明了在暴雨或連續(xù)降雨影響下，路堤土的強度出現(xiàn)明顯的降低。如劉興旺［5］通過理論推導，證明了路基邊坡安全系數(shù)隨著基質吸力的增大而增大；雨水入滲會導致路基土體基質吸力降低、粘聚力減小，從而使路基的穩(wěn)定性下降?！豆仿坊O計規(guī)范》(JTGD30-2015)也指出強降雨在路堤土中的入滲深度一般可達2~3m。穩(wěn)定計算結果表明，當入滲深度大于3.5m時，路基穩(wěn)定系數(shù)降低的幅度較大，路基完全飽和時，路基穩(wěn)定系數(shù)可降低一半以上。根據(jù)現(xiàn)場調查情況，結合已有的研究成果，K1629+620~K1629+680路段受路基內水管斷裂浸水和連續(xù)降雨影響，在坡面、坡腳排水設施排水效果不佳的情況下，路堤土出現(xiàn)了較大范圍的浸泡現(xiàn)象，導致其強度明顯降低，在斜陡坡路基不利于路基穩(wěn)定的地形條件下，路堤土發(fā)生了滑塌。2.2路基穩(wěn)定計算根據(jù)以往工程經(jīng)驗，未受浸泡路堤土的Cq、啊值為20kPa、25°。假定降雨入滲深度為4m，路堤土受浸泡后Cq、啊值降為15kPa、15°,車輛荷載按均布荷載15kPa計，據(jù)此巖土參數(shù)計算的該路段典型斷面路堤邊坡穩(wěn)定系數(shù)分別為1.531、1.164，計算結果如圖4。路堤土未受浸泡工況下，潛在的滑動面深度大于4m;路堤土受浸泡后，潛在的滑動體處于入滲深度范圍內。計算得到的潛在滑動面位置與實際滑塌情況較吻合，表明路堤土浸泡軟化后對路堤穩(wěn)定性的影響較大。圖4路堤邊坡穩(wěn)定計算結果3加固處治鑒于K1629+620~K1629+680路段左側路堤邊坡滑塌如繼續(xù)發(fā)展將嚴重影響高速公路的安全通行，采取緊急措施封閉了左幅車道，然后再分別采取地表水和地下水疏導、坡腳抗滑及邊坡填料固化提升強度等加固措施。加固設計方案如圖5。圖5加固設計斷面3.1排水疏導據(jù)上述分析可知，該路段滑塌的主要原因是路基填料泡水軟化，為確保長期加固處理效果，必須對該路段的地表水和地下水進行疏導。3.1.1地表水疏導疏通該路基右幅生態(tài)邊溝，并設置碎石盲溝+矩形邊溝順接地方排水系統(tǒng)。3.1.2地下水疏導根據(jù)施工揭示的地下水出露情況，設置40cmx40cm的碎石盲溝，中間布置一根中110mm硬式透水管，采用2層無紡布包封；滑塌范圍坡體采用透水性材料重新填筑。3.2坡腳抗滑3.2.1抗滑鋼板樁為保證滑塌體的穩(wěn)定，防止進一步擴大滑塌范圍，在K1629+620~K1629+680路段左側邊坡坡腳打設一排臨時抗滑鋼板樁，長度以進入強風化砂巖1m為準。3.2.2反壓護道反壓護道利用填土重量提高路基穩(wěn)定抗滑力，且施工效率較高，可迅速大幅提高路基的穩(wěn)定性。因此，在該路段左側坡腳設置20m寬、3m高的反壓護道，其壓實度不小于90%，同時一級平臺加寬至4m。為提高反壓護道自身的穩(wěn)定性，同范圍內的地基采取拋石擠淤處理，處理厚度為1m。3.2.3注漿加固注漿加固可通過鋼花管將流動性良好、膠結強度高的純水泥漿，在灌漿壓力作用下，漿液以滲入為主的方式充填路基填料的孔隙與空隙，使原來松散的路堤土膠結形成強度較高、透水性較低的整體，從而達到提高路堤整體性與穩(wěn)定性的作用。由于鋼管與周邊、管內凝固的水泥體也可起到一定的抗滑作用，因此，該路段采用鋼花管低壓注漿的工藝，起抗滑作用的注漿范圍為部分反壓護道和一級邊坡。3.3邊坡填料固化提高強度由于該路段路基填料已大面積泡水軟化，為提高其強度，采取了注漿方案進行加固處理，加固范圍為部分二級邊坡與左幅應急車道。3.4鋼花管注漿方案設計及參數(shù)為控制注漿施工期間對地基土擾動造成路基穩(wěn)定性下降，該路段注漿分為二期，其中一期為坡腳抗滑部分，二期為路基填料固化提高強度部分。3.4.1注漿孔的布置及深度注漿孔按梅花狀布設，一期注漿孔間距為1.5m，深度進入強風化砂巖層0.5m；二期注漿孔間距為2.0m，注漿深度進入原地面線以下2m。3.4.2注漿管采用鋼花管注漿，鋼花管直徑50mm，壁厚2.5mm；鋼花管每10cm開2個不小于4mm的孔，開孔方向正交變換，上端lm不開出漿孔，鋼花管底端焊封。3.4.3注漿材料采用42.5#普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.7:1.0，每延米水泥用量160kg。3.4.4注漿壓力注漿壓力根據(jù)不同土體的滲透系數(shù)及土的孔隙率確定，同時綜合考慮漿液濃度、注漿速度和注漿量等因素。在間歇式的多次注入過程中，最終穩(wěn)定壓力為1.5MPa,中間過程大致在0.3~1.0MPa。3.4.5注漿終灌標準注漿壓力達到1.5MPa、或每延米水泥用量達到160kg時即可終止灌漿。3.5處治效果通過采取上述臨時抗滑穩(wěn)定、快速長期提升路基穩(wěn)定等加固措施，K1629+620~K1629+680路段路堤滑塌事故取得了很好的加固搶險效果。該路段搶險加固后已恢復正常通車1年多，在經(jīng)歷了多次強降雨后路基、路面變形很小，路基穩(wěn)定性狀態(tài)良好。4結語南方降雨豐富及地下水發(fā)育，K1629+620~K1629+680路段路堤滑塌的直接原因為路基填料泡水軟化強度降低，在此類地區(qū)的路基設計與施工中應加強防水治理。本工程案例通過設置反壓護道、臨時鋼板樁抗滑、鋼花管注漿等處治措施，取得了短時間內控制路基滑塌險情并確保了路基長期穩(wěn)定性的加固效果，可為類似工程滑塌事故處理提供參考借鑒。⑶公路的路基滑塌事故處理應在準確分析其原因的基礎上，綜合采取針對性的臨時加固措施和長期加固措施，才能取得良好的處治效果。參考文獻：【相關文獻】公路路基設計規(guī)范JTGD30-2015[S].北京：人民交通出版社股份有限公司,2015.鄧衛(wèi)東.路堤填土抗剪強度參數(shù)的試驗方法[J].公路交通技術,2005(5):10-14.任新玲.堤土強度特性和變形特性的試驗研究[J].公路,2004(12):102-105.曾鈴,付宏淵，賀煒，等.降雨入滲因素對炭質泥巖路堤