山区高速公路路堤加固与防护技术探讨

2012-08-15闫世岗

山西建筑 2012年8期

闫世岗

(山西路桥第二工程有限公司，山西临汾 041051)

0 引言

我国是一个多山的国家，在山区修建高速公路时，不可避免地会遇到大量高填方路堤以及纵向和横向斜坡地形。按目前常用的路基边坡坡度填筑路基，将造成边坡坡面高阔，占用大量的土地。在横向半挖半填路基、纵向填挖路基交界处易出现不均匀沉降，造成路面结构开裂破坏和行车不适。本文主要是从公路修筑前路堤填料的选择和公路建成后路堤的防护和加固两方面来进行探讨的。

1 公路修筑前路堤填料的选择

1.1 在路堤中加入粉煤灰

近几年来，一种轻质的路基填料——粉煤灰，已经大量地应用于高速公路路堤填筑工程中。作为路堤填料，粉煤灰有他独特的优点。它是由煤炭燃烧后而形成的，一般在电厂中常见，属于废弃料。用它作为路堤填料，既可以节省填料，又可以保护环境、节约耕地，尤其是在山区。粉煤灰因其自重较一般土体小1/3以上，在相同的路堤填筑中，粉煤灰填筑的路堤比一般土路堤的自重荷载明显减少，地基附加力及沉降变形量变小，有利于路基稳定。

1.2 在路基中铺设土工格栅

在公路修筑路基的时候，可以在路基中铺设土工合成材料，利用土工合成材料加筋来提高路基的稳定性。人类早在几千年前就开始用天然植物纤维铺路和筑城，后来上升为理论，法国工程师分析了加筋的机理。随着塑料等合成材料的发展，土工合成材料被用于加筋工程。最常用的一种是土工格栅。

利用土工合成材料加筋路基，可以在保证路基稳定的前提下有效收缩边坡坡脚，减少对耕地的占用。土工合成材料在处治路基不均匀沉降方面也取得了较好的效果，国内许多学者都对其进行了研究。

中科院地质研究所的李志清等人对土工格栅加固高速公路路堤进行了研究，得出了加筋对路堤沉降有不同程度的改善作用，土工格栅加筋能使路基承载力显著提高，并改善土体应力环境，有效地减少沉降量。

2 公路建成后路堤的防护

植物防护和工程防护是目前最常用的坡面防护设施。前者可视为有“生命”防护，后者属于无机物防护。当边坡为土质边坡时，多采用生命防护;当边坡为石质路堑边坡时，多采用无机物防护。

2.1 植物防护

植物防护也可叫作生物防护。生物防护的优点为:美化路容，协调环境，调节边坡土的湿度和温度，起到固结和稳定边坡的作用。它多适用于坡高不大，边坡比较平缓的土质边坡。生物防护主要包括:种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可采用拉伸网草皮、固定草种布或网格固定撒种。拉伸网草皮是在土工网或是土工垫等土工合成材料上铺设3 cm～5 cm的种植土层经过撒种、养护后形成的人工草皮。固定草种布是在土工织物纺织时将草种固定于土工织物中，然后到现场铺筑以促进草皮生长的一种边坡防护方法。网格固定撒种是先将土工网固定于需防护的边坡上，然后撒种形成草皮的一种边坡防护方法。

2.2 工程防护

当高速公路的两侧不适宜用植物防护时，宜采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护。主要包括砂浆抹面、勾缝、喷涂、石砌护坡和护面墙。石质挖方坡面多用砂浆抹面防护。这些石质挖方坡面的岩石表面易受风化，但比较完整，尚未剥落，如页岩、泥砂岩、千枚岩的新坡面。出现此种情况应及时予以封面，以防止风化形成病害。石灰浆是最常用的抹面材料，其中石灰为胶结材料，要求精选。混合料如加纸筋或竹筋，可提高强度，防止开裂。抹面厚度视材料与坡面而定，一般为2 cm～10 cm。操作前，把坡面的风化层、浮土与松动的碎块都清理掉，填坑补洞，洒水润湿。抹面之后，及时拍浆，抹平和养生。

易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡应采用喷浆施工，该方法简便，效果较好。厚度一般为5 cm～10 cm。此种方法由于水泥的用量大，重点工程宜采用此法。目前有一种比较经济的砂浆:水泥，石灰，河砂及水，它们按质量比为1∶1∶6∶3配合。喷浆的处治方法和抹面相同。对坡面较陡或易风化的坡面，可以在喷浆前先铺设加筋材料，加筋材料可以用铁丝网或是土工格栅，喷浆坡面应设置排水孔。

对于比较坚硬的岩石坡面，为防水渗入缝隙造成病害，视缝隙深浅与大小分别予以灌浆、勾缝或嵌补等。为了防止地面水冲刷，宜采用石砌护坡或护面墙。浆砌和干砌是石砌护坡的两种形式。护面墙比护坡厚，有一定的抗推力作用，其优点是能就地取材、工艺简单，但自重大，不宜在高边坡上使用。

3 坡面的加固

坡面的加固形式有护脚墙与抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索。其中对抗滑挡土墙的施工主要从以下几方面来进行。

3.1 填料选择

在安全的前提下进行抗滑挡土墙施工的过程中，不能忽略其滑坡区域断面的尺寸的把握，使用的费用也需要在合理的情况下，尽可能降至最低。此外，对于后墙填料的选择上也要注意，笔者根据土压力的有关理论知道，当填土容量增大的时候，土压力也会随之增大，并且随着内摩擦角的增加而逐渐的减小。所以，在选取填料的时候，应选取容量小、摩擦角大的填料，并且需要具有排水易、透气强、抗剪强度稳定等各种特点。所以，在此时一般都选取块石或者砾石来当填料使用。

对于挡土墙来说，影响其稳定性的方面很多，例如粘性的土，其透水性和压实性都很差，并且其冻胀性和膨胀性也会使得其产生侧向膨胀压力。但是，某些特殊情况下，施工不得不使用粘性土来充当挡土墙填料，这个时候，就应当在粘性土填料中适当的加入碎石和块石，严格禁止淤泥和膨胀土的使用，而填土也必须分层进行夯实，只有这样的施工，才能够确保挡土墙的强度以及质量。在有季节性的冻土地区的地方，则不能够使用冻胀性来充当挡土墙填料。

最后，在选取挡土墙填料的时候，需要采取就近取材原则，这样不仅有利于控制施工的工程造价，更可以利用在施工中存在的弃土，但是在部分情况中，需要对其进行一定的处理之后，才能使用，最终的目的都是为了确保挡土墙的稳定性和质量。

3.2 墙体材料选择

在挡土墙墙体材料的选择上，不能够随意，材料的选择要求能够与挡土墙的结构相适应。例如:在布置重力式的抗滑挡土墙的时候，材料最佳选择则是条石、块石以及素混凝土等。

3.3 抗滑挡土墙施工的注意事项

1)在设置抗滑挡土墙的时候，应当将施工置于滑坡区出现变形之前，或者是在坡脚进行开挖之前，并且在较陡的临时性的边坡进行分段开挖。

2)在山区公路工程的施工过程中，处理好排水工程，对滑坡修建抗滑挡土墙也会造成一定影响，所以在施工前的设计考虑当中，应对排水工程进行合理的设计，尽量做到集中处理，在施工前进行充分的准备，从而将工期缩至最短。

3)在进行季节性施工的时候(尤其是山区这个多雨的地段)，考虑到在雨季期容易形成滑坡加剧而影响工程的施工进度、安全，所以在进行施工的基础、基坑开挖以及工程修建的时候，尽量避免在雨季进行。在山区公路工程的基础开挖以及抗滑挡土墙填土的时候，很容易造成环境破坏以及地形的改变，所以，施工单位需要在进行地表水的有关排除施工或者是在施工工地用水的时候，都需要注意影响。

4)如果施工遇到地下水较为丰富区时，不仅要处理好高速公路的主体工程，还需要注重辅助工程的施工，例如:挡土墙的排水沟、墙身上的排水孔等等。并且在出现了质量事故和积水前后的防治过程中进行密切观察。

5)在山区道路工程施工时，为了将滑坡地段的下滑力降至最低，则需要按照从上往下的方式进行减载刷方的施工，而减载刷方所剩下的弃土能够当作挡土墙的材料使用。对于滑坡体前缘极为松散的时候，则需要及时的进行清理。清理的时候，也需要遵循从上往下的方式。

6)在对挡土墙的墙体进行施工的过程中，需要确保施工的质量，在使用浆砌条石和浆砌块石进行挡土墙砌筑的过程中，需要确保砂浆饱满以及挡土墙的强度要符合施工设计要求，从而确保挡土墙墙体的整体性、硬度、刚度。

7)在进行抗滑挡土墙施工的过程中，需要确保基础开挖满足设计要求，要求开挖至位于滑动面之下的稳定性高的岩土当中。