山区高速公路边坡水毁综合治理措施分析

王 斌

(闻垣高速公路建设管理处，山西 运城 044300)



山区高速公路边坡水毁综合治理措施分析

王 斌

(闻垣高速公路建设管理处，山西 运城 044300)

介绍了公路水毁的概念，探讨了闻垣高速公路边坡水毁病害的产生原因，并分析了该公路某段坡体的稳定性，提出了抗滑桩加固土体方案，同时阐述了垫层设计方法，达到了良好的治理效果。

高速公路，水毁病害，边坡，抗滑桩

1 概述

公路水毁是指公路沿线路基桥涵等工程设施由于水的作用而发生垮塌、沉陷、滑移等损坏的现象和过程，是各地共同存在的一个普遍问题，属于一种常见的自然灾害。尤其是山区公路水毁现象更是时常发生，轻者路基路面损坏、影响公路通行能力，重者桥梁冲毁、中断交通，造成极大的经济损失。因此，了解公路水毁的成因，加强公路水毁的预防，对彻底根治公路水毁具有重要的意义，是保障公路畅通的一个必备前提。本文依托山西闻喜到垣曲高速公路水毁病害治理项目，简要阐述膨胀土路基水毁的原因与防治。

2 边坡水毁病害分析

雨季路况调查发现，闻垣高速公路水毁较为严重路段发生在山区路段，边坡比较陡峭，路基大多都半填半挖，由于沿线土质多为膨胀性土且含大量砾石，本身稳定性较差，一旦受到强降雨影响，雨水进入坡内就会软化土体最终造成边坡坡面冲刷侵蚀、水土流失、溜塌、滑坡等水损病害。

边坡水毁造成部分路段土体沿松动面下坠散开发生滑塌、挡土墙推移现象(见图1)。在强降雨影响下，边坡中石屑、土壤、小块石被冲走后，造成路基出现缺口、下部掏空沉陷。

由于该路段沿线水毁处土质多为膨胀土，遇水后力学性质都会发生变化，水稳性变差。公路切坡过多，原有的植被及其力学平衡破坏，加之多为高陡边坡，使水动力强度增大，是造成坡面冲刷侵蚀、水土流失、坍塌、滑坡的重要原因。从沿线水毁情况看，路基边坡病害与坡形坡率、地层岩性、地质构造、地形地貌、施工、强降水等内外因素作用有关，病害的产生是由于土体性质、密实度、土内孔隙水的作用发生变化综合作用的结果。

3 边坡治理方案

本文着重对K38+450～K38+640段坡体进行了无降雨和降雨饱水两种状态下的土质边坡稳定性分析，通过比照降雨前后的计算结果，给出了降雨对坡体下滑力的影响程度，为后续治理提供相关参数。其他沿线滑坡处可以参照其分析，文中只给出具体的滑坡治理措施。

为获取准确的岩土土性参数，委托地勘单位对K38+450～K38+640段左侧边坡外侧共两处坡体进行了钻孔探测，在两侧山脊相夹冲沟地形上共计完成10个钻孔，对坡体土样进行了物理力学参数和化学土样元素分析。

根据地勘报告，K38+450～K38+640段滑体岩性其顶部为粘性土及砂岩覆盖层，中部为紫褐色砂质泥岩层，下部为紫红色泥岩，为顺层面滑坡。根据土工试验结果，该段坡体土的物理性质指标如表1所示。

表1 坡体土的物理性质指标

根据《岩土工程勘察规范》和《工程地质手册》对滑坡稳定性的问题进行定量计算。用计算机软件对该段滑坡体进行计算的结果表明，该滑坡体在无降雨条件下的稳定系数为1.38，大于1.3，处于稳定状态；在降雨饱水状态下的稳定系数为0.95，小于1，说明在雨季当滑动带饱水时，滑坡处于不稳定状态。

K38+450～K38+640段滑坡体治理方案如图2所示，稳定系数计算如图3所示。

对该段滑坡的处治办法为设抗滑桩加固土体，增加盲沟截水沟等排水系统设施。具体处治过程为滑塌处进行清淤处理，施打φ200杂木抗滑桩，排距150 cm，间距80 cm错开布置，以期支挡滑动土体，保证三灰土挡墙施工。施作水泥∶石灰∶粉煤灰∶土=4∶4∶32∶60灰土挡墙，并在外侧渠砌片石护面。并敷设排水盲沟，断面500 mm×500 mm碎石中夹φ100 PVC盲管，其下铺防水土工布，每间距5 000 mm设上下各一道。在滑体外端设置截水沟。

换填地层土性参数见图4。

垫层的设计过程如下：

1)垫层材料采用灰土，按规范要求压实系数取0.95，查表求得垫层承载力特征值取200 kPa。

2)挡墙基础埋置深度取1 m。

3)在对地基承载力特征值进行修正时，地基处理规范规定：经处理后的地基，基础宽度的地基承载力修正系数取0，基础埋深的地基承载力修正系数取1.0。

fa=fak+ηdγm(d-0.5)=200+1×17.5×(1-0.5)=

208.75 kPa。

4)宽度计算。

5)设计垫层厚度取2m。

6)基础底面处的平均压力。

7)基础底面处自重应力。

pc=γd=17.5×1=17.5 kPa。

8)垫层底面附加应力。

附加应力扩散角法计算，查规范扩散角取28°。

9)垫层底面的自重应力。

pcz=γh=17.5×3=52.5 kPa。

10)垫层底面修正的承载力。

对于压实度大于0.95，粘粒含量超过10%的土ηb取0，ηd取1.5。

faz=fak+ηdγm(d+z-0.5)=105+1.5×17.5×(1+2-0.5)=170.6 kPa。

11)垫层强度计算。

pcz+pz=52.5+52.7=105.2 kPa

12)垫层宽度计算。

b′=b+2ztanθ=1.5+2×2tan28°=3.7 m。

实际处理垫层宽度取4.5 m。

4 结语

1)由于膨胀土特殊的工程性质，加之沿线地区特殊的地形、地貌、地质等因素和强降雨的气候条件，是造成该线部分路段公路水毁的主要因素。沿线主要表现为坡面冲刷、溜塌、滑坡等病害类型，上述水毁病害类型是该条路段防排水与水毁防治工作需要解决的主要问题。

2)防治公路边坡病害一定要充分认识水对其的影响，找出水源并阻止其进入路基挡墙等结构物内部，搞好坡体排水设计，防止地表水渗流降低土体强度，减少水流对坡面的冲刷，在以后日常养护管理中更应注意与气象部门的沟通，随时掌握雨情，雨前及时疏通边沟、截水沟、涵管等排水设施，确保排水系统发挥正常的排水作用。

3)根据沿线公路膨胀土边坡的特点，采取抗滑桩抵抗坡体下滑土压力，并采用桩前换填的方法增强地基承载力，封闭水害，完善排水措施，以解决土体侧压力过大破坏支挡结构稳定性的根本问题。上述处治办法经过几年的运营考验，全线没有再发生类似水毁病害，实践证明该处治措施合理有效，效果明显，适应山区高速公路日常管护工作需要。

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On comprehensive treatment and measures of water damage of highway slopes in mountainous areas

Wang Bin

(Wenxi-YuanquExpresswayConstructionAdministrativeOffice,Yuncheng044300,China)

The paper introduces the concept of the water damages on roads, explores the reasons for the diseases caused by the water damage along Wenxi-Yuanqu expressway, analyzes the stability of the slope at some section, points out the consolidation scheme of the slide-resistance piles, and illustrates the cushion design methods, so as to achieve better treatment effect.

expressway, water damaged disease, slope, slide-resistance pile

1009-6825(2017)15-0134-03

2017-03-15

王 斌(1985- )，男，工程师

U412.22

A