高海拔公路路堤病害处治

某段公路从海拔约4000m的自然斜坡该中部半填半挖通过,自然斜坡的坡度30~40°。坡体上部为松散残坡积角砾土,下伏区域性压性断裂的极破碎断层角砾岩和断层泥。在距路面约15m的自然斜坡上出露两处随大气降水程度变化较大的泉水。

该段线路外侧路肩墙在修筑完成后,在暴雨作用下路基发生大面积滑塌,滑塌体后缘位于线路中线部位,形成了高约13m~15m、坡度约50°的错落后壁,滑塌体下部地下水呈渗流状,坡体富水严重。

图1 路堤滑塌全貌

图2 滑塌体下部地下水渗流,坡体富水

滑塌病害发生后,技术人员拟采用路堤桩板墙或路肩桩板墙两个方案比选后进行处治。
图3 路堤桩板墙支挡方案
图4 路肩桩板墙支挡方案
但以上方案存在如下缺点,故不建议采用。
1、路堤桩板墙工程规模大,对坡体地下水的疏排效果不佳,存在角砾土长期富水而导致抗滑桩锚固段不断削弱的情况,这是非常不安全的。加之区内海拔高度近4000m,采用人工挖孔抗滑桩的工程可实施性较差。
2、路肩桩板墙桩体位于下伏断层岩体的长度有限,且上部土岩界接触较陡,形成的潜在滑面非常不利于“半坡桩”特性抗滑桩的长期稳定。加之工程规模大,对坡体地下水的疏排效果不佳,存在角砾土长期富水而导致抗滑桩锚固段不断削弱的情况,以区内海拔高度近4000m,采用人工挖孔抗滑桩的工程可实施性较差。
基于此,需对拟采和的工程处治方案进行优化调整。
坡体发生病害的原因从地质条件看,线路所经过的自然斜坡位于“凹”部位,造成该段坡体的地表水和地下水发育。由于线路所在上部高原草甸区汇水面积大,且堆积体下伏压性的区域性断裂形成的断层泥和靡棱岩,导致地下水沿土岩界渗流,上部土体在地下水位线一带长期处于富水状态,非常不利于上部坡体的安全。
该段线路以半填半挖形式通过后,外侧路堤挡墙的填方加载,导致路堤挤压于地下水位线一带长期处于富水状态的土体而发生了错落型滑塌。

图5 内侧路堑边坡地形地貌形态

从以上病害原因分析来看,该段路堤恢复至正常宽度的核心是在路基影响范围内的地表水和地下水的截、引、排基础上,尽量减小上部加载重量,并兼顾滑塌形成的高陡后壁不能满足松角砾土休止角而存的稳定性问题。
基于此,对方案优化调整如下:
1、在路堑坡脚部位的边沟下部设置深4m的截水盲沟,有效截面后部坡体依附于土岩界面渗流入路基。
2、在滑塌体坡脚设置轻型微型桩式挡墙,其中挡墙高8m,顶宽1.0m,底宽2.5m,微型桩设置3排,长15m,其中露出地面4~4.5m,利用砼挡墙浇注为一个整体。从而利用微型桩的抗滑、抗倾覆、结构抗剪减小圬工挡墙规模,利用微型桩有效提供挡墙承载力,并有效对下伏的土岩界面进行预加固。
3、轻型微型桩式的墙后采用1:2.5的坡率进行填方反压,有效防止陡峻的滑塌后壁边坡失稳,并对依附于土岩界面的潜在滑体进行必要的支挡。
4、路肩部位结合反压标高设置高7.5m的泡沫轻质土进行路基加宽,从而有效减轻路堤重量,墙前设置3.5m宽的平台。且考虑到泡沫轻质土后部开挖土体的综合坡率较陡,以及为进一步加固土岩界面的稳定性,在泡沫轻质土部位设置3排长12m的锚杆对泡沫轻质土和潜在滑面进行加固。
5、在挡墙后部反压前设置必要的反滤层,并在墙身上设置长18m的仰斜排水孔,有效疏排坡体地下水,与路堑坡脚的边沟和深4m的截水盲沟共同排除了地下水对路基坡体的安全威胁。
图6 优化后的工程地质断面图

该方案以截排水优先,结合轻型支挡结构的锚固与反压,对确保坡体的整体与局部稳定性奠定了基础;利用锚固的泡沫轻质土减小人造滑体的重量,并使路基加宽有效得以实现。工程措施针对性强,施工方便快捷,工程造价较低,是一个相对较优的方案。

后记:2013年笔者在海拔约4000m的川藏公路G317罗锅梁子段公路成功应用泡沫轻质土加宽展线以来,7年多来的跟踪调查证明,泡沫轻质土是可以经受高海拔冻融物质循环的影响而正常使用的,这也是国内首次在高海拔地区成功应用泡沫轻质土。

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