肖西 賀亦彭 寧德飚 余健

摘要 找出成因，“對癥下藥”是公路災害治理的關鍵。文章以某國道沖溝路段的路基缺口為例，在充分闡述災害特征、工程地質條件和穩(wěn)定性分析基礎上，得出災害成因為沖溝的長期溯源侵蝕，掏空擋墻基礎，導致?lián)鯄κХ€(wěn)。針對性提出了“固基防水”綜合治理方案，即擋墻基礎采用注漿鋼管樁加固，以達到“固基”目的，對沖溝溝谷一定范圍內設置錨索框格梁，格間掛網(wǎng)噴射混凝土以防止沖溝進一步侵蝕破壞，并在合適位置設置截排水溝，以達到“防水”目的。

關鍵詞 路基缺口;山區(qū)公路;沖溝;綜合治理

中圖分類號 U416.1 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）07-0133-03

0 引言

山區(qū)特殊的地形、地質和環(huán)境因素導致了山區(qū)公路多臨崖臨水、跨溝跨河、高填深挖[1]。普通國道由于受投資影響，邊坡防護、路基處理往往不足，從而導致運營期間災害頻發(fā)。山區(qū)國道小的沖溝路段多采取在公路外側設置擋墻、墻內回填方式通過，但由于前期勘察不足，設計深度不夠，擋墻基礎埋深往往不夠，擋墻抗滑移、抗傾覆能力不足。后期由于匯水對沖溝的侵蝕，包括側蝕和溯源侵蝕作用，原有擋墻基礎往往容易被掏空，從而導致?lián)鯄κХ€(wěn)垮塌，形成路基缺口。此類災害由于地形地質條件多樣，處理方式往往需要根據(jù)具體災害點的情況因地制宜，“對癥下藥”。

1 工程概況

某國道沖溝路段位于沖溝源頭處，地形坡度較陡，坡度達38°～49°，地層巖土體破碎，屬碎石土堆積層，公路路基長期遭受沖溝的側蝕和溯源侵蝕作用，2020年8月5日，在強降雨的作用下，擋墻基礎被水流掏空，擋墻傾倒失穩(wěn)，形成了一個長80 m，寬4 m的路基缺口，導致半幅路面處于懸空狀態(tài)，嚴重危害公路的安全運營。災害發(fā)生后當?shù)仞B(yǎng)護部門采取沿公路內側挖方拼寬，單向通行的臨時保通方案，目前有效路面寬度僅約4 m，路面為砂石過渡路面，通行條件極差。路基缺口正面照如圖1所示。

2 工程地質概況

2.1 地層巖性

鉆孔揭露地層有填土層、殘坡積層和玄武巖層，各地層巖性分述如下：

（1）第四系人工填土層（Q4ml）：褐灰、灰、褐黃色，以粉質粘土為主，多含碎石、角礫，成分雜亂，結構松散，為水渠管網(wǎng)修建、道路修筑形成，揭露厚4.9～7.7 m，平均厚6.2 m，承載力特征值fak=85 kPa。

（2）第四系殘坡積層（Q4el+dl）：褐黃、黃色，含大量玄武巖風化團塊，中等壓縮性為主，局部受地表水浸軟化為高壓縮性，參考鄰區(qū)李家坪殘坡積層鉆孔標準貫入試驗數(shù)據(jù)，承載力特征值fak=168 kPa。

（3）二疊系上統(tǒng)玄武巖組（P2β）：強風化，暗綠、深灰色，巖體多呈碎塊狀，巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖性較堅硬。大致發(fā)育三組節(jié)理：節(jié)理1：90°～130°∠45°～55°;節(jié)理2：297°～327°∠31°～55°;節(jié)理3：175°～210°∠48°～78°。承載力特征值fak=550 kPa。中風化玄武巖：暗綠、深灰色玄武巖，巖體多呈塊狀、巨塊狀，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖性堅硬，錘擊聲清脆，強度高，據(jù)類比資料，飽和重度達2.79 t/m3，飽和單軸抗壓23.9～91.5 MPa，承載力特征值fak=4.67 MPa。

2.2 地質構造

工程區(qū)地貌類型屬巖漿巖構造侵蝕山地地貌[2]，區(qū)域上位于云貴高原邊緣部分，按大地構造分區(qū)，位于一級構造單元“揚子準地臺”（揚子板塊）西緣中的二級單元“滇東臺褶帶”下屬的兩個三級構造單元，即“滇東北臺褶束”與“會澤臺褶束”的結合部位[3]。地質構造復雜，褶皺、斷裂發(fā)育。地質構造主要受坪菁背斜、關倉菁斷層、F1斷層的影響。

坪菁背斜：位于水槽子向斜以東，軸向北段近南北，南段為南偏西。南段被雨祿斷層、待補斷層切失，中部被關倉箐斷層切割破壞。背斜長26 km，向北依次傾伏。核部由上震旦統(tǒng)燈影組組成;兩翼向外依次為下寒武系漁戶村組至滄浪鋪組烏龍箐段、中泥盆統(tǒng)?？诮M至上泥盆統(tǒng)宰格組上段、下石炭統(tǒng)大塘組至下二疊統(tǒng)玄武巖組第三段等。西翼巖層傾角在20°～50°;東翼巖層傾角35°～75°，但近南部近斷層處產狀局部倒轉，倒轉傾角達70°左右，為一軸面傾向西的不對稱長軸狀背斜。

關倉菁斷層：位于東川大高粱地至關倉箐一帶，西南部被第四系覆蓋，中部被南北向的臘利溝斷層切割。長約20 km，斷層總的延伸方向40°左右，略呈波狀彎曲。其南東盤分別為上震旦統(tǒng)燈影組至下寒武統(tǒng)滄浪鋪組烏龍箐段、中泥盆統(tǒng)?？诮M至上泥盆統(tǒng)宰格組上段、下石炭統(tǒng)大塘組至下二疊統(tǒng)茅口組、上二疊統(tǒng)玄武巖組第三段，地層界線與斷層線呈斜交關系，具右行扭動的特點，沿線見角礫巖、破碎帶，在近斷層處巖層產狀變陡，局部傾角可達70°，為一條扭性的逆斷層。

F1斷層為一小型斷層，可能為關倉菁斷層的次生構造，長約3 km，走向約110°，斷層性質尚不明確，兩盤地表分別出露二疊系茅口組和玄武巖組第三段地層。

2.3 地下水類型

場地區(qū)地形坡度較陡，地形坡度與地層巖性相互作用，為沖溝發(fā)育提供了良好的條件[4]。地下水類型為松散土孔隙水和基巖裂隙水，松散土孔隙水賦存于第四系松散堆積層中，主要分布于沖溝底部和溝岸邊坡中，總體上富水性弱～中等。主要補給來自大氣降水，在溝谷地帶亦接受地表水及風化裂隙水的補給。以溝谷為排泄基準，以滲流的形式緩慢排泄。由于其徑流途徑短而淺，其流量大小受降雨控制明顯，季節(jié)性變化明顯[5]。

基巖裂隙水賦存于玄武巖層中，分布廣泛，主要接受大氣降水和孔隙水下滲補給以及巖溶水側向補給，其富水性因構造、風化裂隙發(fā)育程度及地形條件差異，富水性差異較大，地下水在裂隙中緩慢運移，在溝底以散流、股流或泉的形式排泄。由于區(qū)內沖溝發(fā)育，地形坡度大，因此區(qū)內裂隙水徑流途徑仍然不長，具“就近補給，就近排泄”的特點[5]。

3 穩(wěn)定性分析

3.1 計算工況

結合工程區(qū)實際情況，擬定了如下三類計算工況：

（1）天然工況，即自重工況，取自然狀態(tài)下的土的重度和粘聚力、內摩擦角進行計算。

（2）飽和工況，即在強降水作用下，巖土體達到飽和狀態(tài)，以飽和重度和飽水抗剪強度為主要計算參數(shù)。

（3）地震工況，采用自然狀態(tài)下土的重度和粘聚力、內摩擦角主要計算參數(shù)，但加上影響因素，工程區(qū)抗震設防烈度為8度設防，地震綜合影響系數(shù)取A=0.3[6]。

3.2 附加力

（1）地下水壓力：滑面在地下水位下的滑坡點，地下水壓力近似等于浸潤面以下土體的面積乘以水的容重，飽水狀態(tài)下考慮地下水位略有上升。

（2）工程荷重：不考慮工程荷載。

（3）地震力：據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011—2010），勘查區(qū)抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.30 g，設計地震分組為第二組。穩(wěn)定性計算時須考慮地震作用力，按《建筑邊坡工程技術規(guī)范》計算水平地震荷載，地震影響系數(shù)A=0.3。

3.3 計算參數(shù)

據(jù)土工試驗報告，天然狀態(tài)下，碎石土層天然重度為18.5 kN/m3，內聚力C=14.59 kPa，內摩擦角φ=22.2°;飽和狀態(tài)下，飽和重度=20.3 kN/m3，內聚力C=11.29 kPa，內摩擦角φ=18.5°。

3.4 計算斷面

典型計算斷面圖如圖2所示。

3.5 計算結果

各滑面穩(wěn)定系數(shù)計算結果如表1所示。

3.6 穩(wěn)定性評價

現(xiàn)狀邊坡自然狀態(tài)條件下處于基本穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)，飽水狀態(tài)條件下處于欠穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，地震狀態(tài)條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 成因分析

（1）地形條件：該路段位于沖溝源頭處，處于局域匯流區(qū)，地形坡度較陡，自然坡度38°～49°。

（2）地層巖土條件：地層巖土體破碎，表層屬碎石土堆積層，厚度11.6 m，局部有基巖出露，巖體被風化成碎塊狀，棱角狀，塊徑2～5 cm。

（3）水文地質條件：災害路段氣候類型為典型的干濕分明區(qū)，雨季降雨量達到全年的85%以上，雨季單點暴雨量很大。

（4）構造地質條件：災害路段處于會澤與東川交界附近，為“滇東北臺褶束”與“會澤臺褶束”的結合部位，屬地質構造活動強烈發(fā)育區(qū)。

（5）原有工程條件：公路以半填半挖方式通過沖溝路段，公路外側擋墻基礎位于松散堆積層上，由于沖溝的長期溯源侵蝕作用，擋墻基礎被掏空，最終導致路堤擋墻傾倒失穩(wěn)。

5 路基缺口綜合治理

5.1 設計思路

綜合考慮公路路線展布、路基缺口路段地形地貌、地質環(huán)境條件、工程安全、施工安全、道路保通、社會經(jīng)濟效益等多方面因素，擬對路基缺口段進行綜合治理。治理思路為在不降低原有設計標準的基礎上，少開挖，少擾動，不斷交，安全可靠、經(jīng)濟合理、快速高效，從成因分析出發(fā)，“對癥下藥”[7]。

5.2 治理方案

（1）路線向道路內側偏移4～4.3 m，在少開挖的條件下，路線盡量靠山體側，可以提高道路整體的安全性。

（2）道路垮塌部分（路堤）采用鋼筋混凝土擋墻進行恢復，擋墻下設2排注漿微型鋼管樁作為擋墻基礎，鋼管樁外徑11.4 cm，管壁厚0.5 cm，單根長15 m，微型鋼管樁樁端進入風化巖不小于1 m，以保證擋墻基礎穩(wěn)定，從根本上解決原有擋墻基礎不穩(wěn)，容易被水流掏空的問題。樁頂預留2 m長埋入擋墻墻體內，使鋼管樁基礎和擋墻連接為一個整體，并在擋墻上設置2排預應力錨索，充分保證擋墻的抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定性驗算。

（3）沖溝溝谷位置擋墻下方8 m范圍內設置錨索框格梁進行加固，框格梁間掛網(wǎng)噴射混凝土以防止匯水對沖溝進一步的侵蝕破壞。

（4）道路內側路塹邊坡設置錨索框格梁對邊坡進行加固，確保邊坡的穩(wěn)定性。

（5）邊坡變坡位置設置一條截水溝，攔截上部水流，防止上部水流進入工程位置。公路內側設置排水溝，及時排走路上的雨水，避免雨水沖刷道路及路堤邊坡。

治理工程典型斷面圖如圖3所示。

6 結語

通過研究，可以得出如下結論：

（1）公路災害治理過程中，最關鍵的問題是準確把握災害類型、所處區(qū)域地質環(huán)境條件，從成因分析出發(fā)解決問題[7]。

（2）山區(qū)公路沖溝路段路基大多為高填方，外側路基擋墻基礎穩(wěn)定性是最重要的影響因素，但路基缺口往往又呈現(xiàn)點多面廣的特點，該文提出了針對此類情況，采用注漿微型鋼管樁進行擋墻基礎加固的解決方案。

（3）無論沖溝路段還是匯水路段，如何合理降低降水對沖溝的進一步侵蝕，保證公路建構筑物的安全，該文針對此類災害提出了截排水溝+錨索框格梁+格間掛網(wǎng)噴射混凝土的解決方案。

參考文獻

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[3]牟順，王亮，馬保成. 山區(qū)公路路基沉陷風險識別方法研究[J]. 路基工程， 2011（1）： 54-56.

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[7]肖西， 余健， 寧德飚， 等. “固腳強腰”設計思路在中大型滑坡治理工程中的應用與研究[J]. 公路交通科技， 2019（8）： 85-87.