基于交通保障需要的松散堆积体路基病害处治方法研究与实践

黄吉国　黄蛟

摘 要：为探索山区普通公路松散堆积体路基病害快速处治方法，通过对堆积体路基主要病害调查分析，并基于灾害治理交通保障要求，提出了用微型钢花管桩注浆组合加固技术处治病害方案。通过在试验段应用，其技术、经济、环保、施工及保畅等方面均取得非常满意的效果，为山区普通国省道干线公路类似地质灾害治理提供了很好的借鉴与帮助。

關键词：山区公路；松散堆积体路基；病害快速处治；钢花管注浆组合

中图分类号：U418.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）35-0122-03

Abstract： In order to explore the quick treatment method for the diseases of the loose accumulation roadbed of the ordinary highway in the mountainous area， through the investigation and analysis of the main diseases of the accumulation roadbed， and based on the disaster treatment， the traffic guarantee requirements are put forward. This paper puts forward a scheme to treat the disease with the grouting combined reinforcement technology of miniature steel flowered pipe pile. Through the application in the test section， its technical， economic， environmental protection， construction and smooth and other aspects have achieved very satisfactory results， for the mountain area of the common national and provincial highway similar geological disaster management provides a good reference and help.

Keywords： mountain highway； loose accumulation roadbed； disease treatment； steel tube grouting combination

1 概述

由滑坡、崩塌产生的破碎岩石及碎屑经水流等自然力量或人类生产活动搬运堆积于山坡、谷地、山麓和河滩的松散堆积体在西南地区尤为普遍并大量存在[1][2]。普通国省干线公路不可避免会穿越这些堆积体，对其开挖、加载等建设扰动极易诱发堆积体变形失稳，引起新的滑坡、崩塌和不均匀沉降等地质灾害，严重威胁道路通畅和运输安全，是公路部门必须研究解决的重大工程课题。

目前，堆积体灾害的处治设计并无规范可依，象抗滑桩及锚索（杆）等加固措施虽然能很好处理滑坡（崩塌）堆积体路基病害，但高成本、长工期和难施工是普通山区国省干线公路难以承受的，特别是大开挖带来的难以保障交通问题更是不可接受。为此，作者单位与招商局重庆交通科研设计院有限公司合作，依托G210线桐梓崇溪河至蒙渡桥公路改扩建项目K2023+500～K2023+560段堆积体滑坡治理典型工程，开展了用微型钢花管桩注浆组合加固技术处治滑坡的关键技术研究，并将研究成果运用于其他类似工程，取得非常好的治理效果。

通过在试验段的工程应用，表明用微型钢花管桩注浆组合加固技术处治松散堆积体路基病害在技术上是可行的，同时具有经济、环保、施工快捷和非开挖特点，是山区普通国省干线公路基于交通保障需要的处治类似地质灾害非常实用有效的一种方法。

2 松散堆积体路基主要病害与成因分析

松散堆积体是一种介于岩石和土之间的特殊土石混合体，其组成物质变异性大、空间结构复杂、结构松散、力学性能差异显著，属典型的不良地质结构，受车辆荷载和路基填筑及雨水浸润时极易产生滑坡、沉陷、崩塌等地质灾害，给公路交通营运安全带来严重威胁。通过对贵州山区普通国省道堆积体路基病害调查分析，其主要病害集中表现为滑坡、崩塌和不均匀沉降等。

2.1 滑坡病害及产生机理

滑坡是贵州山区堆积体路基的主要破坏型式，通常表现为路堤随滑坡体向坡脚滑移和路堑上边坡向公路滑动。滑坡体沿滑移方向多呈牵引状和纵长型，部分滑坡可由坡脚一直牵引至边坡顶部，严重时会阻断交通，因此影响极大。滑坡厚度与大气风化作用层深度密切相关，大多具有浅层性，一般为1.0～3.0m，多数小于6.0m[2]。

滑坡产生原因一般有内因和外因两方面。一方面松散堆积体由土石构成和结构松散、不密实、大孔隙、底层细颗粒饱水等特征决定了其抗剪强度不高，抗滑能力不足，在外部因素影响下，极易打破平衡引起滑坡。另一方面由于大气降水渗透至堆积体底部界面，造成地下水和细颗粒物在这些界面不断累积或劣化原有岩土体并最终形成滑动面，在自身重力作用下发生位移变形从而形成滑坡[1]，因而贵州山区堆积体滑坡通常发生在大雨之后，或发生在长时间持续下雨过程中。

2.2 崩塌病害及产生原因

崩塌也是贵州山区公路极易发生的一种地质灾害，通常发生在较陡或较高边坡，沿河因水流冲刷无防护的堆积体路堤也极易发生此类灾害。一般发生在大气降水之后，特别是久旱之后突遭大暴雨更容易发生。其规模和影响程度均小于滑坡灾害，但具有突发性和难以预见特征。

崩塌一方面是因自身结构上的缺陷引起。通常堆积体边坡由于结构松散、组成材料不均匀不连续、节理裂隙发育充分，岩体风化严重，颗粒之间粘聚力C和内摩擦角φ很小，一旦遇到外部环境变化就很容易发生崩塌。另一方面也由于气候变化、大气降雨、水流冲刷、人类施工活动和车辆碾压等外部因素扰动，极易诱发崩塌灾害的发生。

2.3 路基不均匀沉降及产生原因

路基不均勻沉降是贵州山区堆积体路段的又一主要病害，无论路堤还是路堑都可能发生。它不仅影响行车速度与舒适性，严重时还会影响行车安全，是公路建设和营运养护必须要重点解决的技术难题。

产生堆积体路基不均匀沉降的原因一方面是由于堆积体本身结构疏松，组成材料粒径差异很大，在自然状态下并未完全固结，即使路基施工时进行了压实，但压实深度很有限（一般不超过1米），随着时间推移和车辆荷载的反复作用，岩土体继续固结和被压实，从而引起路基的不均匀沉降。另一方面则是地表（下）水的渗入使堆积体颗粒间粘结力C和摩擦角φ减小，从而导致抗剪强度降低，在反复荷载作用下引起路基沉陷变形。

3 山区松散堆积体路基病害处治的特点与要求

山区普通国省干线公路一般都承担着一定区域的主要运输任务，是连接大型货物堆场、车站码头、工矿区和旅游景区与高速公路的重要连接线，在贵州山区通常具有唯一性和不可替代的作用，因此它的改造与灾害治理既不同于一般新建公路，也不同于高速公路的建设，它有其自身特点与特殊要求。

3.1 保障交通要求

普通国省道由于承担着繁重的运输任务，一般具有大交通量和重载交通特征，在山区具有不可替代作用，无论是干线公路改造还是养护工程实施都不能中断交通，因而保障道路通畅就成为普通国省道改造和养护的首先要求，这与新建公路或高速公路建设可以封闭交通进行施工形成鲜明对比，所有施工方案与技术措施都必须围绕保障交通这一特殊要求来展开。针对松散堆积体路基病害治理就是要研究交通影响小的非开挖处治技术。

3.2 经济性要求

贵州普通干线公路改造或地质灾害处治资金部分来源于中央车购税补贴，其缺口资金一般由各级地方政府匹配。由于地方财力不足，匹配资金往往很难足额到位，因而选择松散堆积体路基病害非开挖处治方案时，一般都选经济实用型措施。相对于资金量较充裕的高速公路来说，普通国省道建设与养护更偏重于经济性方面的考虑。

3.3 快速施工要求

由于山区普通国省干线公路具有唯一性和不可替代作用，长时间中断交通必然会影响区域物资流通和群众出行，给地方经济社会发展造成负面影响。因此，在最短时间内完成公路各种灾害治理就成为施工的基本要求。松散堆积体路基病害治理自然也应该选择能快速施工的非开挖处治方法。

3.4 环境保护要求

山区公路通常穿越高山峡谷、地势陡峭、生态环境脆弱、水文地质状况不好的山川谷地，治理堆积体路基病害就不宜大开大挖破坏原有山体平衡，避免扰动引起新的地质灾害。同时大开大挖也会造成挖方体废料沿陡峻山坡滚落，破坏坡面原有的植被和堵塞河道，污染下游水体，造成新的生态灾难。因而，确定治理方案时，一定要选择对环境影响较小的非开挖处治措施。

3.5 施工方便要求

山区普通国省道公路堆积体路基病害处治现场一般比较狭窄，施工空间小，通常是边维持通车边施工，同时大型机具很难进入，因此，考虑治理方案时一定要选择施工方便快捷、不需要大型设备的处治方案。

4 堆积体路基主要病害处治方法比较

贵州山区堆积体路基滑动变形病害通常采用挡土墙、抗滑桩和锚索（杆）等结构进行处理。微型桩组合结构由于施工快捷且布置灵活，所需施工场地小并完全避免过多开挖对环境造成的破坏，较适宜于堆积体路段病害处治和加固。将微型钢管与注浆技术结合而成的钢花管注浆组合加固结构，是一种能充分发挥岩土体自身强度，并非常适合松散堆积体路基边坡加固和病害处治的一种新型方法[1]。

5 示范工程与治理效果评估

课题依托G210桐梓崇溪河至蒙渡桥公路改扩建工程K2023+500～K2023+560段松散堆积体路基实验路开展应用研究。试验段地貌属构造剥蚀浅丘地貌，道路右侧为自然斜坡，道路左侧路基坡脚为挖方弃土。场地内最高高程473.00m，最低高程413.6m，相对高差56.40m，为典型的陡坡地形。施工单位根据原设计方案对道路进行了拓宽回填，并在道路左侧修建高度为2-3米护脚矮挡墙，于上填土。由于过往重型车辆碾压，该段新拓宽路基发生沉降变形，左侧路肩矮挡墙位移遭破坏。

施工单位于是在路肩矮挡墙左侧斜坡中下部采用挖掘机开挖探坑。根据开挖情况，覆盖层厚约6～8m，土层为结构松散～稍密的崩坡积碎石土及第四系软塑-可塑状残坡积粉质粘土，下覆基岩为三叠系须家河组砂岩，坡脚有地下水渗出。现场情况见图1～4。

根据现场调查和地质报告分析以及处治方案对比，决定采用柔性钢花管注浆组合加固非开挖处治方案对示范工程进行处治。

工程先在试验段设置公路横向盲沟和地表排水管涵，用以排泄地表和地下积水，之后在道路左侧路肩设置钢花管桩并注浆，钢花管桩顶部设置承台，承台上部设置道路挡墙，路基拓宽部分和墙背分层填土压实。

试验段经治理后稳定性得到显著提高，没有出现新的变形和滑移，处治效果良好，具有显著的经济、社会和环境效益，对快速处治路基地质灾害、保障道路运营安全具有重要的示范带动意义。

6 结束语

（1）松散堆积体属典型的不良地质结构，在车辆荷载和路基填筑及雨水浸润时常常产生滑坡、沉陷和崩塌等地质灾害，给公路交通营运安全带来严重威胁，必须高度重视和科学治理。（2）普通国省道松散堆积体路基病害处治方法必须满足保障交通、经济适用、快速施工、环境保护和施工方便等方面要求。（3）钢花管注浆组合结构是微型钢管桩与地基注浆技术的结合，特别适合处治山区普通国省道松散堆积体路基病害。它属于非开挖处治技术，具有不中断交通和施工方便、快捷、经济与环保等方面特点。（4）由钢花管注浆组合结构处治的国省道示范工程，具有处治效果好，施工便捷，经济、社会和环境效益佳等特点，在山区松散堆积体路基病害快速处治中具有很高的推广应用价值。

参考文献：

[1]贵州省遵义公路管理局，招商局重庆交通科研设计院有限公司.普通国省干线公路堆积体路基边坡病害非开挖处治技术研究报告[R].2017，5.

[2]邸小勇.G42沪蓉高速重庆段松散堆积层区路基边坡稳定性分析及加固方法研究[D].重庆交通大学，2012.