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摘要：省内部分高速公路位于山区地段，由于山区环境相对特殊，在恶劣环境下，很容易出现滑坡、塌方等不良地质灾害，为了保证山区高速公路的安全性和可靠性，在关键位置应加设混凝土挡土墙结构。本文以省内山区高速公路建设为研究案例，分析了山区高速公路主要的病害类型及影响因素，并针对挡土墙结构的设计及施工进行了探讨，以期对后续的挡土墙设计提供参考。
关键词：不良地质环境；路基结构；混凝土挡土墙；防护技术
0 引言
在省内山区高速公路建设实践中，由于地质环境相对复杂，山区高速公路经常出现滑坡、塌方等灾害，由于地质灾害的影响，严重破坏了山区高速公路的通行能力和通行安全性。此外，由于山区高速公路经常出现临河问题，由于河水长期侵蚀作用，导致临河一侧的公路路基稳定性被破坏，部分路段出现严重的路基不均匀沉降，严重影响路面路基结构的整体性和稳定性。为了确保山区高速公路通行质量和安全，必须提出针对性的处治措施，以提升省内山区高速公路建设的综合质量及路基抗水毁能力。
1 省内山区高速公路路基稳定性破坏类型及影响因素分析
1.1 山区高速公路沿河路段路基稳定性破坏类型
在山区高速公路路基破坏类型中，路基滑坡及坍塌是典型的路基病害类型。其中，路基滑坡是常见的路基损坏类型之一，是路基稳定性的潜在病害，严重破坏了路基的整体性。路基滑坡病害主要是由于沿河路基在河水长期侵蚀作用下，路基土层颗粒之间的粘附力降低，路基出现松散和内部空洞，路基混合料级配出现变化，在上部荷载长期作用下，路基超过临界承载范围，出现整体滑移。此外，在雨季水量较大的情况下，河流速度加快，水压增强，路基冲击力增加，加重了河水对路基整体性的破坏程度。路基塌方也是常见的路基灾害之一，在路基施工实践中，为了满足路基承载能力，一般会在路基内部提前布设支护装置，在后续服役过程中，由于河水侵蚀作用，支护设备附近泥沙集聚，沿河路基出现失稳，荷载超过极限承载范围后，出现整体塌方，且路基塌方具有连带效应，属于典型的山区沿河公路路基病害类型。
1.2 山区公路沿河路基稳定性影响因素分析
通过分析省内山区高速公路施工实践，分析出影响山区高速公路路基稳定性的因素较多，具体有以下几大类。第一，山区路基填筑料影响。对于山区沿河高速公路路基稳定性而言，路基填筑料性能直接决定了路基的稳定性；由于填筑材料的粒径差距悬殊，在沿河河水长期侵蚀作用下，路基颗粒级配出现变化，在荷载及河流冲击的耦合作用下，将导致路基承载能力失效。此外，山区高速公路在路基建设中，为了减少填挖方量，一般会以原有的岩土为路基材料，天然路基填筑料软化能力较强，在河水侵蚀下，稳定性急剧下降。第二，山区路基岩土颗粒及性质差异较大。由于部分岩土处于天然状态，岩土内部性质差别较大，部分岩土属于网状破碎状。在路基上部荷载长期作用下，对路基稳定性和承载能力影响较大，且岩土颗粒软弱面的影响下，岩土结构随时面临整体滑移的危险。第三，山区河流影响。省内部分山区高速公路部分路段位于河流湍急位置，在河水冲击力及湍流因素的综合作用下，路基整体稳定性快速下降，此外，一旦在雨季出现洪水问题，河流水位快速上涨，导致山区坡面出现泥石流，对路基结构产生潜在威胁。下图1.1显示了常见的山区高速公路路基塌方及整体滑移病害。
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图1.1 区高速公路路基塌方及整体滑移病害
2 山区高速公路沿河路基砼挡土墙设计分析
2.1山区高速公路沿河路基基础防护方式分析
山区高速公路沿河路基在上部荷载及河水冲击侵蚀耦合作用下，容易出现严重的塌方病害，病害方式主要表现在以下两方面：第一，沿河河流直接作用于路基边坡外表面，将坡面表面的岩石颗粒冲刷，带入河中，在长期冲刷作用下，容易冲刷坡面。第二，由于河道急弯等问题，导致河水产生漩涡、湍流，加剧了对坡面的冲刷作用，导致坡面角度不断扩大，顶部荷载作用越发显著，在自身重力作用下，出现整体塌方，因此，在沿河路基防护实践中，可以选用直接防护和间接防护两种基本模式。其中，直接防护施工应用于河流深度较大的路基位置，间接方式应用于路基挡土墙埋深较大的位置，本文以省内某高速公路路基施工为研究对象，拟采用砼挡土墙结构防护。
2.2 工程案例分析
山西省内某山区沿河高速公路建设项目地处季节性河道区域，河道类型属于典型的夏秋季季节性河流，经统计历年水文资料可知，在汛期阶段的洪水流量介于250-650m2/s之间，且高速公路路基大部分位于河流长期冲刷位置，且堤岸整体坡度较大，在河流冲刷和坡度的耦合作用下，导致路基整体稳定性急剧下降。所以，在具体的高速公路路基施工中，为了保证路基稳定性和承载能力，可以采用直接防护法中的混凝土重力式挡土墙防护方法。
2.3 高速公路路基重力式混凝土挡土墙施工技术分析
对于重力式挡土墙路基防护技术而言，主要的高速公路路基重力式挡土墙施工技术可以分为以下几个流程。即：基础开挖、混凝土挡土墙结构砌筑、挡土墙结构回填等环节。
第一，路基挡土墙基础开挖。挡土墙施工采用人工与机械配合的方式，对施工路基进行分段开挖。在设计基础上将挡土墙基础横向加宽50mm，基础放坡坡度为0.5.基础开挖至设计标高位置，回填土不应掺加粘土和软土，应检查基础基本承载能力，若承载力不满足设计要求，必须先处理地基土层，地基承载能力满足设计要求后在继续施工。若发现地基基岩位置有横向裂缝，应先采用密集配混凝土灌缝，并及时排尽基坑位置的多余积水；混凝土挡土墙应始终位于路基斜坡位置，斜坡坡度不应超过3%，挡土墙结构选用台阶型。
第二，混凝土挡土墙砌筑施工。首先，混凝土基础砌筑材料必须选用强度达标的填筑料，且石材表面不应存在明显风化现象，砌筑有效厚度必须大于150mm。此外，在混凝土挡土墙基底及顶部及外层区域必须施工规格达标的机制片石。砌筑砂浆级配应进行优化，确保片石缝隙完全被密集配砂浆填满、密实，且单层片石厚度必须控制在合理范围，砌筑宽度应控制在30mm以内。在混凝土砌体地表上必须设置相应的排水孔，排水孔距离应控制在20mm左右，且上下分布，每间隔20m设置相应的施工沉降缝。
第三，在路基混凝土挡土墙主体结构施工完毕后，为了保证重力式路基挡土墙的稳定性和抗压能力，必须及时对混凝土重力式挡土墙的基础进行回填。基础回填必须从挡土墙基础底部开始，填筑材料必须保证夯实度和填筑料密实性，以最大程度防止外部渗水进入基底，影响挡土墙结构的稳定性和整体性。除了处置好挡土墙结构埋深位置外，对于上部外露部分的混凝土挡土墙结构，也应进行必要的基坑回填，并保证回填夯实度满足设计要求，且回填坡度应设置成坡度大于5%的向外放坡，防止雨水、积水下渗影响基础底部质量。此外，对于路基挡土墙墙背的填筑材料选取而言，可以采用颗粒直径较大的鹅卵石或者砂砾石进行填筑，填筑方式选用分层夯实方法，确保压实度满足设计要求，保证重力式挡土墙结构能够充分发挥路基支撑作用。
参考文献
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论文作者:刘荣国
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/17
标签：路基论文; 挡土墙论文; 山区论文; 高速公路论文; 沿河论文; 稳定性论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第25期论文;