山区公路填方路基挡土墙倾倒原因分析及对策

宋军

摘 要：目前，公路已与人们的日常生活密不可分，山区公路质量成为人们关注的问题。挡墙倾倒是山区公路填方路基中比较常见的公路危害。本文针对某工程该路段的变形特点，对山区公路填方路基挡土墙倾倒原因进行分析并提出相应对策，希望可以借此提高山区公路工程施工技术水平。

关键词：山区公路；挡土墙倾倒；原因；对策

当前，我国非常重视公路工程建设，并将公路建设列为国家建设的重要组成部分，但是山区公路工程存在巨大的质量安全隐患。研究表明，挡墙倾倒和路面沉陷的主要原因是墙后土压力的长期作用和车载动压力，因此越高的挡土墙，越容易发生破坏。大多数山区公路根据当地实际情况会修筑相应的防护工程，来提高路基边坡的抗冲刷能力；同时，为了保证防护工程的基础稳定、牢固，常常会在路基附近修筑挡土墙、护坦等防护工程。然而当这些防护工程发生失稳坍塌现象，失去部分或者全部的防护功能时，就会导致路面、路基毁坏。

最常见的防护工程毁坏有：1）坡面防护工程（如挡土墙）的基础被水流淘空，防护工程发生变形、开裂，但未坍塌，如图 1所示；2）坡面防护工程（如挡土墙）倾倒，失去防护作用，使路基边坡受到水流直接冲击和冲刷，从而造成路基路面的毁坏，如图 2所示；3）坡脚防护（如丁坝）发生损坏，失去了防护作用，从而威胁边坡、挡土墙以及沿河路基的稳定性，如图3所示。

本文以某工程为例，分析该路段路基挡土墙倾倒的原因，以及对此做出的措施。

1 浸水挡土墙的适用条件

1）在有溪流通过的有悬崖的地方，不适合采用全挖路基，因为其工程量很大还会挤压河床，使得溪流的流向发生改变，还会对农作物和建筑物造成伤害，但是如果路段至在短时间内首席刘冲刷，采用浸水挡土墙是比较合适的；2）河湾长时间受到水流的冲刷时，如果采用的是浸水挡土墙，就可以使河湾的稳定性增强；3）在水流湍急而且深度大、冲刷力强、水流的流向不确定且有较多的漂浮物、河岸危险的位置变化比较时，可以在沿河路基被水流冲击的地方设置浸水挡土墙；4）河流容许的流速不得小于5m/s但不能超过8m/s。

以下条件也可以设置挡土墙：1）山坡上容易发生塌陷的土体；2）沿河路基受到水流长期冲刷的地方；3）需要对坡脚进行约束时；4）尽量不占用或者少占用农田的时候等。

2 挡土墙倾倒原因

2.1 原有路基状况分析

2.1.1工程地质条件

本项目调查段路基宽度为8.5米，K81-K86路段采用碎石土填筑，K86-K104采用岩石填筑，K104-K115路段采用砾石填筑。沿线路基路面使用状况良好，部分路段路基存在路侧积水现象，山区路段山体陡峭，对于岩石松散地段存在落石危险，防护工程设施不足。

2.1.2填方路基结构

原有路基在临溪段一般采用挡土墙支挡，局部采用了格宾石笼网防护，对高边坡处基本保存了岩石的天然机理，爆破开挖后不做防护，只是后期养护中对个别边坡陡且有落石段采用主动防护网防护。

2.1.3填方路基毁坏情况

既有防护形式使用良好，仅局部路段挡墙挤裂并出现位移现象，原路基排水措施较为缺乏，局部路段既有排水设施堵塞、损坏情况较为严重。

2.2 破坏特征及原因分析

2.2.1挡土墙变形破坏特征

挡土墙倾倒是指当墙顶的水平位移大于墙底时，墙身发生了以转动为主的变形，同时墙身产生了一些开裂现象。在强烈的变形区间内，公路内侧路面的裂缝发育主要是锯齿状和圈弧状张拉下错裂缝，而这些裂缝主要沿着填方路基和原来路基结合的地方向外延伸，从而引造成了路面的不均匀沉降。

2.2.2挡土墙倾倒原因分析

调查表明，挡土墙倾倒的主要原因是受到路面长期的车辆荷载和墙后的土压力作用，挡土墙的高度有一定的影响。

1）本工程的该路段主要是半挖半填式路基，边坡的路堤含有碎石块的土体在挡土墙后产生的主应力作用在挡墙之上，通过推挤下边坡挡土墙使它产生相应的变形。在对填方路基进行施工时，当挡土墙施工到一定高度后，很容易导致边缘土体的压实度达不到要求。在填方路基比较高的地方，如果土体的压实度不能满足施工要求，使土体前期的固结压力小于自重应力与各种附加应力的总和，在自重力的作用，会产生沉降变形。当土体的压实度达不到要求时很可能使得填方路基发生侧向偏移。本工程在原来的挡土墙设计中，因为没有准确的估算出侧向偏移量，从而造成了挡土墙的倾倒和破裂。

2）车辆荷载是一种长期的循环动荷载，填方路基在长期的车辆荷载作用下，周围的土颗粒的结构会发生一些显著变化。由于长期的压缩作用，土颗粒的变形逐渐向路基两边扩散，还会不断的补充压实填方路基，从而使得挡土墙发生了沉陷的现象。

3）挡土墙的倾倒会使路基沉陷更加严重，甚至会导致路基的直接塌陷。当路基发生直接塌陷以后，在车辆荷载的作用下，填筑土经过不断的压实侧向偏移量也逐渐增大，同时会使挡土墙倾倒进一步发展。

3 工程治理措施及对策

3.1 填方路基的设计原则

按照相关技术规范以及规程，对公路沿线的各种自然条件进行全面的调查，如水文状况、地质情况、气象灾害等，还要收集好详细的设计资料。要严格的遵循防治结合，经济，安全，可持续发展的设计原则，并结合路基填土的开挖和填筑情况以及施工过程中需要注意的各种事项，综合考虑路基，给排水条件和需要采取的防护措施。施工过程采用机械方法，并采用一些新的施工技术和施工工艺，使用新型材料，对路基水毁危害采取一些防护和治理的有效措施，以确保路基的稳定性。对于路基、路面以及排水的设计原则主要考虑了以下几个方面：1）坚持不破坏原则，因为最好的保护就是可以不受到破坏，还要和周围的环境协调一致；2）路基的截面设计要灵活的使用断面型式，为了尽量少的占用土地的面积，可以降低路基的填挖高度；3）加强老路的调查，使扩建公路充分利用原有道路的一些有用资源；4）施工过程采用机械方法，并采用一些新的施工技术和施工工艺，使用新型材料，还要加强对周围环境的保护；5）为了保证排水的通畅要综合考虑路基和涵洞设计的实际情况。

3.2 对策与措施

为了降低山区公路雨季带来的水毁损失，可针对不同的地质条件和地形，修建适合的防护设施，对容易发生水毁的路段采取不同的工程措施，或者对现有的防护设施进行完善和加固，使山区公路减轻水毁带来的损失，并保证公路和沿线设施均达到强度和稳定性等标准要求，确保公路可以正常使用。1）作为路基直接组成部分的边坡植物和挡土墙的防护等，应该从增强坡面的抗冲刷能力入手，要根据不同的实际情况，选择最优的防护措施组合方式，从而达到减小路基下边坡冲刷破坏的目的。2）沿河路基的挡土墙倾倒，一般是在洪水的冲刷作用下造成的，因此其护脚工程在于提高坡脚的抗冲刷能力，减轻对它造成的不利冲刷。主要的防护措施有沿水流方向布置的浸水挡土墙、防水林、护坦、抛石或堆石、石笼、排桩等。这些防护措施的使用条件与水流速度、河床质条件、及河流与路基的位置有关。本项目根据具体实际情况对填方路基的毁坏制定出以下对策。

3.2.1填土高度

本项目新建路基填高应结合地形情况、构造物分布情况和分布密度、不良地质特殊性土分布情况以及老路的填土高度等具体情况确定。1）路基标高首先要求满足洪水位控制要求，根据施工过程的各项规范规定，路基设计洪水频率为百分之一。沿河及受水浸淹的路基边缘标高不得小于路基设计水位的0.5m。2）交叉、通道净高的限制。本项目全线县乡道、机耕道路、牧业通道分布较多，分布密度较大，由于地物及地形受限，多处采用主线上跨，增加了路基填土高度。桥台台后填土高度一般控制在5.0米以内，最大填土高度一般不大于10m。3）项目所在区盐渍土分布较广，多以弱、中硫酸盐和亚硫酸盐渍土为主。为防止硫酸盐盐渍土产生盐胀、溶陷等地质病害，路基内应设置隔断层，以防止毛细水上升，隔断层置于路床之下，并高出地表长期积水位或地面20cm以上。因此，路基填土高度宜控制在1.66m（路面厚度0.66m+路床厚度0.8m+土工布隔断层0.2m）以上。本项目为改扩建工程，应结合老路路基高度，一般路段新建路基填土高度宜控制在1.46m以上；盐渍土路段新建路基填土高度宜控制在1.66m以上；沿河段路基填土高度控制在设计水位0.5m以上；对于桥涵构造物分布密度较大的段落，应以老桥涵的标高作为控制，尽量降低路基高度，以减少路基土石方，并节省占地。

3.2.2地基表层处理

填方路堤基底视地形、土质、地下水位、填方边坡高度等不同进行相应处理。1）填方路基设计时，路基填筑前应对原地表進行清理。地表耕植土层清除换填厚度按0.3m计算，清表后进行填前夯实（按0.1m计算压实下沉量），清表后地面压实度应≥90%，达到压实要求后再填筑路基。如原地面潮湿，应采取工程措施，保证压实度。2）为保证路基边缘部分的压实度，路堤两侧填筑宽度各增加30cm，碾压完毕进行削坡处理。3）当地面横坡或沿路线纵向坡度陡于1∶5时，填路基前应将原地面挖成宽度不小于2m，向内倾斜4%的台阶；当地面横坡陡于1∶2.5时，根据设计要求进行支挡或加筋处理。4）路基施工过程中，如果路堤的基底范围内地下水或者地表水影响路基稳定，应采取拦截、引排等措施，或者在路堤的底部填上不易风化的砂砾、片石或块石碎石等透水性材料。

3.2.3填方路基边坡

一般填方路堤当填方边坡高度H≤8m时，边坡率采用1∶1.5；当填方边坡高度84 结语

1）挡土墙倾倒这类公路危害在山区公路中都有发生。一般在半挖半填的路基中容易发生挡墙倾倒，主要是由于墙后土压力和车辆荷载的共同作用下所造成的。假如车辆荷载一定，那么挡土墙越高，墙后土体的力学性质就会产生越大的差异，就越有可能发生挡土墙的倾倒。2）在雨季应该特别注意发生变形挡土墙，即使它并没有影响到公路的行车安全，因为当雨水渗入到路面裂缝以及挡土墙和路基接触部分的裂缝时，会改变填方路基中的土体容重以及饱和度，从而使土体得有效应力发生改变，导致挡墙倾倒以及路面不均匀沉降进一步发展。3）在进行挡土墙的设计时要考虑填方路基产生的侧向偏移量，在对路面填筑进行施工时要按照所需要的土体的压实度进行严格的填埋和夯实，在施工后还应该加强巡查工作，避免变形破坏得到进一步的发展。4）对于治理挡土墙倾倒，主要的方法应对其进行加固封填，这需要依据变形的实际情况可采取注浆加固、锚杆、抗滑桩等措施。本项目采用路面封填的方法进行控制，有效减轻了交通荷载对挡土墙的破坏。

参考文献：

[1] 彭昌翠，沈军辉，刘毅.山区公路填方路基外挡墙倾倒成因分析及治理措施[J].中外公路，2011（1）：17-19.

[2] 李俊.山区公路水毁路基稳定性分析及防治措施[J].长安大学，2013（4）：14-15.

[3] 马保成.沿河公路路基水毁灾害评价及防治措施研究[J].长安大学，2008（4）：88-89.