某公路高填软弱路堤病害特征及其处治技术分析

摘要 文章通过对某公路项目中高填软弱路堤病害的实地调查与诊断分析，深入研究了该路段由于地质条件复杂、连续强降雨等因素导致的路堤病害，在此基础上提出了一系列有效的治理措施，包括防护支挡、土体反压、排水改善等方面的技术手段。结果显示，施工后该边坡状态良好，研究结果不仅为类似工程提供了有益的参考，也对提升公路基础设施的质量和耐久性具有重要的理论指导意义与实践价值。

关键词 公路工程；高填路堤；软弱路基；病害特征；处治技术；地基加固；排水改善

中图分类号 U418 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）17-0000-04

0 引言

高填软弱路堤作为公路工程中路基病害易发的关键部位，一直是工程实践中需要重点关注和处理的控制性环节[1]。由于地基基底的软弱特性及高填方所带来的巨大荷载，路堤在施工过程中及后续的运营阶段极易出现各类病害[2]，主要表现为整体下沉或局部沉降、路基不均匀沉降引发的纵横向开裂，以及路基滑动或边坡坍塌等[3]。这些病害一旦发生，不仅严重干扰公路的正常运行，对行车安全构成严重威胁，还可能对沿线居民的生命财产安全造成潜在风险[4]。

该文以某公路高填软基路面开裂病害为研究对象，深入探讨了该病害的成因，并提出了相应的预防和处理措施。

1 工程概况

1.1 地形地貌

该工点地处四川盆地东北部，属于构造剥蚀宽谷平顶圆顶浅丘地貌区，区域涉及多个丘包斜坡及丘间低洼沟槽段，区内海拔高程约465～545 m，最大高差约80 m。其中，丘包斜坡地段整体地形较缓，平均坡度约15°，以陡缓相间的斜坡地形为主，其中砂岩出露处多形成基岩陡坎，黏土岩出露处则多为缓坡平台，以台阶状耕地为主，局部分布有少量水塘。丘包斜坡区植被较为发育，多为乔木、灌木等。丘间低洼沟槽段则较为平坦、开阔，沟槽宽度约100～260 m，以台阶状耕地为主，地形平均坡度约为5°。场区地形地貌详见图1所示：

1.2 原设计情况

K22+920～K23+110高填路堤为跨越沟谷设置，该段填方路堤全长240 m，最大填方高度约30 m。该段填方区大部分位于U形沟槽内，局部位于沟槽两侧斜坡区，其中沟槽内地形较为宽缓，主要为季节性水田种植区和水塘区。

软弱地基厚度约1.5～8.9 m，其处治采用水泥搅拌：桩径0.50 m，间距1.2 m。路基采用冲击碾压补强压实处理，典型断面如图2所示：

2 病害诊断分析

2.1 边坡病害情况

该段路基于2022年12月底完成路基填筑，2023年4月中旬完成路面基层铺筑，2023年5月完成沥青面层铺筑。经2023年7、8月多次连续强降雨，路面、菱形网格护坡及坡脚边沟出现纵向裂缝等病害，路基病害平面详见图3所示：

2.2 病害特征及成因分析

该段路基最大填高约30 m，路线在山间沟谷展布，为填方路基，横坡平缓，下为1.5～8.9 m的粉质黏土，呈软塑～可塑状；下伏七曲寺组砂岩、泥岩。结合现场调查资料，该段路基顶面左半幅第三道行车道上出现长约160 m的连续裂缝，路堤坡脚发现边沟错位裂缝，菱形网格护坡脚出现纵向裂缝等。

该处路基主要变形特征为整体变形伴随坡体局部开裂，主要原因包括：（1）施工过程中征地困难，左侧反压体未实施。（2）路基填筑过快、自然沉降期较短。（3）左侧路基坡脚外5 m处为当地鱼塘，2023年3月将鱼塘开挖加深3 m，导致阻滑段减少。（4）2023年7月连续强降雨。

2.3 既有路基检算分析

2.3.1 地基土参数取值

根据原工程地勘报告，场地各层地基岩土体的物理、力学指标建议值，详见表1所示。

根据相关规范[5]，路堤填料在原设计方案检算时采用黏聚力5 kPa、内摩擦角35°进行计算。

根据《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JTG/T D31—02—2013）计算软土路基加固后的复合地基的抗剪强度。

复合地基内滑动面上的抗剪强度采用抗剪强度τps，可按照式（1）计算[6]。复合地基的抗剪强度计算详见表2所示。其中τp、τs分别为桩体、地基土抗剪强度。

τps =mτp+（1−m）τs （1）

2.3.2 稳定性验算

在不考虑右侧反压护道时，对该路堤边坡进行稳定性检算，详见图4所示。通过计算：路堤的稳定性系数为1.375，坡脚下缘软基剪出时的安全系数为K=1.565，满足规范要求。

2.3.3 稳定性分析结论

由式（1）可以看出，复合地基的抗剪强度将随桩体置换率、桩体强度的增加而线性增加。然而，当填土较高或上部荷载较大时，路堤外侧及中部位置的桩的弯矩较大，将会发生相应的弯曲破坏，其稳定性将会显著高估[7]。考虑路面铺筑完成后，下方鱼塘进行了扩挖，将可能对施工完成的水泥搅拌桩存在破坏。为提高工程的安全储备，降低风险，后续计算分析时将不考虑原地基的水泥搅拌桩对既有软弱路基的加固作用。

3 稳定性验算

3.1 滑动面确定

将现场实测的路面开裂位置作为滑面剪入口，坡脚鱼塘软基作为滑面剪出口，进行滑面拟合。结合圆弧搜索法，综合选取滑面，作为参数反算的最不利滑面。

3.2 计算参数拟定

利用既有地勘资料，滑面参数反算时各土层参数取值如表3所示：

3.3 滑面参数反算

取稳定系数为1.025，采用的滑面如图5所示，反算潜在滑面的综合Φ为18°。

3.4 下滑力计算

安全系数取1.15，拟设桩位置处的剩余下滑力=1 503

kN，下滑力角度=−10.43°，详见图6所示：

4 边坡治理措施方案

4.1 治理方案

处治主要内容包括以下几个方面：

（1）在坡脚增加抗滑桩，最大断面处桩径为2.5 m，桩长23 m，中心间距为5 m，抗滑桩设桩顶系梁。

（2）桩顶反压土体高度约3.5 m，进一步增加坡体的整体稳定性。

（3）恢复反压土体处的边沟，疏通排水。

（4）对坡面进行长期深部位移监测，对边坡后续变形进行实时监测。

4.2 处治方案设计图

根据主要处治措施，施工图处治设计见图7所示：

5 病害监测分析

在坡脚抗滑桩施工过程中，为监测边坡的稳定性以及抗滑桩的工作性能，在填方边坡一级平台、二级平台埋设测斜管，布置如图8所示：

收集二级平台（CXS-2）的深部测斜管6个月监测数据，如图9所示：

根据对监测数据的分析，在不同深度下侧斜管监测到坡体的水平位移均达到收敛。其中，一级边坡深部测斜（最大深度25 m）的最大变化测点（−8 m位置）累计位移值小于8 mm，月新增变化量小于2 mm；二级边坡深部测斜（最大深度35 m）的最大变化测点（−15 m位置）累计位移值为10 mm，月新增变化量小于2 mm；抗滑桩的设计和施工达到了预期的支护效果，有效限制了边坡的位移。

6 结语

通过对路堤病害特征及其处治技术效果的分析，可以得到以下结论：

（1）设计阶段，应选用科学合理的地基处治方式，结合实际情况进行充分论证。

（2）在施工过程中，应严格控制施工质量，合理选用填料，确保路堤的密实度和稳定性。

（3）实施有效的监测监控措施，及时发现和处理潜在的安全隐患。

参考文献

[1]苏焰花.山区软弱斜坡面上高填路堤边坡稳定性及其评价方法[D].西安：长安大学，2022.

[2]王二兵，徐良，沈强儒，等.软土地基条件下的公路工程施工技术研究[J].公路工程，2020（3）：153-156+174.

[3]郭浏卉，陈锋，李中国，等.高速铁路路基状态调查与分析[J].铁道建筑，2019（3）：64-68.

[4]谭斌.公路路基病害及处理探析[J].交通标准化，2013（4）：45-47.

[5]铁路工程地基处理技术规程：TB 10106—2023[S].北京：国家铁路局，2023.

[6]公路软土地基路堤设计与施工技术细则：JTG/T D31—02—2013[S].北京：人民交通出版社，2013.

[7]郑刚，刘力，韩杰.刚性桩加固软弱地基上路堤的稳定性问题（Ⅰ）——存在问题及单桩条件下的分析[J].岩土工程学报，2010（11）：1648-1657.