路堤病害模式及其工程处治

某公路路堤填筑已近一年,今年暴雨期间有两处路堤所在路面发生开裂。对于造成这种病害的原因众说纷纭,但多数人认为是由于路堤在降雨作用下发生沉降所致。基于此。笔者在进行了现场调查的基础上,对路堤病害的原因和破坏模式进行了分析,并依据现场实际情况,提出相应的病害处治方案。
1、某段路堤填高约6m,暴雨期间距路肩约4m部位的路面发生弧形裂缝,并出现下错迹象,填方坡面松散而富水。
图1 路面开裂形态
该段路堤病害非沉降变形所致,而为路堤出现局部失稳,其形成原因:
1)众所周知,填方路堤最危险的时刻为路堤刚刚填筑到位,随后随着固结沉降路堤的稳定性逐渐提高。因此,在该段路堤填筑已近一年,且路堤下伏原自然坡体为性质较好的斜坡的情况下,路堤病害非填方加载造成原自然坡体失稳所致,即本次病害属于发生于填方体内部的局部稳定性问题。
2)路面所在裂缝呈现弧状裂缝,这是填方体出现圈椅状张拉裂缝所致,也是路堤出现局部失稳的典型征兆,而非差异沉降所致。其产生原因从现场调查来看,是由于填方坡面松散导致暴雨作用下坡体一定范围内的富水而造成休止角减小,使坡体浅层出现滑塌而牵引开裂路面范围的填方发生变形。
2、某段路堤填高约12m,暴雨期间距路肩约2m部位的路面发生弧形裂缝,并出现下错迹象,4m和6m部位的路面出现开裂,填方坡面松散富水,并出现局部坍塌。
图2 路面开裂形态
图3 填方体坡面富水坍塌
该段路堤病害非沉降变形所致,而为路堤出现局部失稳,其形成原因:
1)从现场了解,该段路堤下伏一定厚度的软基,故造成一部分技术人员认为是软基固结沉降导致路堤病害的发生。但考虑到填方路堤填筑到位已近一年,且软基在该段路基附近分布面积较大,而相邻路堤在填方相近的情况下并没有发生病害,因此,路基病害的发生另有它因,而非软基固结沉降所致。
2)距路肩约2m部位的路面发生弧形裂缝,这是路堤出现局部失稳的典型征兆,而非差异沉降往往呈现的直线性裂缝。随着该部位张拉裂缝的发生,逐渐牵引后部路面在距路肩4m和6m的部位出现牵引裂缝。且从裂缝与填方边坡的高度比值来看,该段路堤病害是位于填方体内部的局部稳定性病害,而非发生于切穿下伏已处治软基的路堤整体稳定性病害。尤其是坡脚新施作的改沟工程正常使用,更说明了路堤变形为位于改沟上部填方体内部的局部稳定性问题。
3)该段路堤填方坡率为1:1.5的稳定坡率,因此,没有外界因素的参与是不应该发生路堤局部失稳的。故从路堤暴雨后发生病害情况分析发现,路堤坡面发生滑塌下错和坡面富水呈软塑至流塑状现象,说明水是该段路堤发生局部失稳的罪魁祸首。
但从紧邻同时填筑的路堤坡面来看,坡体表层虽然富水却并没有发生病害,这说明造成该段坡体发生的病害的水非大气直接降雨所致。且考虑到坡面局部滑塌严重,这说明有局部汇水冲刷造成边坡富水和出现滑塌。
经调查发现,从路基中央分隔带引排水的PVC管恰巧位于该处,且反映暴雨时管中大量汇水直排坡面,故造成该段路堤发生局部失稳变形。
3、处治方案
1)采用抗滑桩性价比太低,故不予采用;
2)采用锚固工程时由于坡体富水严重且填方锚固工程如若不采取特殊措施,无法提供有效锚固力,故不予采用;
3)采用支撑渗沟工程,但由于区内材料来源欠缺,故不予采用;
基于此,决定对位于填方体内部的路堤局部失稳病害进行翻挖处治,即对潜在滑体进行适当加大范围的基础上全部挖除,并在采用台阶状开裂+土工格栅处治的基础上,对路堤重新进行换填处治。该方案简单易行,工程挖除的方量较小,可快速进行施工而可确保该段公路全线正常通车的工期。处治方案经提出后,获得了采纳。
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