黄土地区高速公路路基水毁原因及治理方法探讨

黄土地区高速公路路基水毁原因及治理方法探讨
赵祎
【摘要】路基受连续暴雨冲刷,雨水下渗导致路基发生水毁病害,以实际工程为依托,分析了高速公路路基水毁原因,提出了相应的治理方案,处治后经检测,符合公路运营要求,可为后续工程提供借鉴.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2017(043)034
【总页数】2页(P130-131)
【关键词】高压旋喷桩;路基水毁;黄土路基
【作者】赵祎
【作者单位】山西省临汾高速公路有限公司,山西临汾 041000
【正文语种】中文
【中图分类】U416.1
随着我国经济的发展，基础设施建设项目实施加速，每年雨季，全国高速公路水毁病害时有发生，已成为影响高速公路运营安全的重要病害[1]。

公路水毁不仅直接影响到交通运输的安全与畅通，如果考虑交通中断造成的运输经济损失和间接社会经济影响，由水毁所造成的损失是相当严重的。

由于暴雨连降，某高速公路K2～K4公里路段由于短时间内大量雨水集聚、下渗和冲蚀，造成三处路基沉陷，其中两处出现局部路面坍塌，一处路基在路面以下形成空洞。

公路所在区域属温带大陆性季风气候，一年雨量集中在夏季6月份～9月份，地表径流主要由降雨产生。

公路处于黄土丘陵工程地质区，由于长期受流水侵蚀、切割，地面黄土冲沟较发育沿线有多条黄土V字形冲沟，冲沟壁和冲沟底部填土洞穴发育，有的深不见底，地形起伏大，主沟方向多为北西、北东向。

出露地层主要为第四系上更新统黄土，第四系中更新统，黄土劈理裂隙发育，结构疏松，具湿陷性。

由于公路建设改变了流水方向，导致冲沟水量增加。

经调查，路基填筑设计满足相关规范要求，路基边坡防护形式符合设计要求，边坡排水设施设计符合公路排水系统设置的总体要求，能够满足相关规范中具体设计要求，保证了在实际环境中排水系统的有效性和耐久性。

根据规范要求，路基地表排水设施设计降雨的重现期：高速公路应采用15年。

从历年降雨数据来看：该年份降雨无论从日降水量，还是小时雨强，均超过了历史极值，最大小时雨强远超历史极值，洪峰流量超过了高速公路的防洪设防标准。

突发降雨量是导致该高速路基水毁灾害的主要原因之一。

降雨强度大、雨量集中是造成高速公路路基水毁的主要原因。

水毁处上游居民的生产、生活及高速公路的建设造成了水系改变。

加上地处黄土丘陵区，由于长期的流水侵蚀、切割，地面黄土冲沟发育，深度一般为30 m～50 m。

主沟方向与高速公路走向大角度相交，相交部位为填方路基，场地位于自重湿陷性黄土区(Ⅲ级自重湿陷性)，冲沟底部和边坡部位分布有大量次生黄土，沟顶面自上而下地层分别为Q4,Q3,Q2黄土，黄土劈理发育，同时冲沟壁和冲沟底部填土洞穴发育，有的深不见底，从本次路基塌陷的情况来看，没有前期预兆，塌方深度大，说明先形成下部空洞，再向上逐步离层塌落，最终导致路面塌方。

该地区连续几年降雨量大，特别是一次性特大暴雨的频率增加，从现场情况分析，水从冲沟上游填方部位进入(有的距路线几百米)，竖向水冲洞到达Q2黄土(发红色
粉质粘土，相对隔水层)上面遇到阻力，遂转为横向侵蚀，侵蚀面由上游倾向下游，汇集的雨水沿着这个路径潜蚀黄土，形成穿越公路的黄土水冲洞，导致上部路基塌陷或沉降。

黄土水冲洞的另一个形成途径是汇集的雨水沿着冲沟边坡黄土劈理冲蚀，在边沟与填方结合带形成水冲洞，进而潜蚀路基，形成大的空洞，引起路基塌方。

并且上游村落由于生产、生活及出行的需要，填沟造地、修路等诸多因素，形成了众多淤地坝，破坏了自然水系，导致该路段冲沟水量太大，形成了毁坏路基的外动力，而劈理发育、Q2黄土上面的黄土或填土工程性质差，遇水强度降低，使地下水潜蚀变得容易，冲沟底面Q2黄土上面的天然坡度增大了水的冲蚀力，上部路基压实度较高形成的土拱效应使得下部塌空的路基在路面上不能立刻显示出变形特征。

对该高速的三处路基水毁灾害采用路基高压水泥旋喷桩加固，并采用灰土桩作帷幕的方案进行处理。

高压旋喷桩桩长设计为自路面至地下原土2 m为止，具体根据
冲沟特征及钻探情况确定桩长。

旋喷桩排距1.5 m，桩距1.5 m，单桩喷射直径为60 cm，浆液压力为20 MPa，浆液流量为80 L/min，注浆管提升速度为0.25
m/min，旋转速度为20 r/min。

灰土桩桩长也为自路面至伸入地下原土2 m为止。

桩径60 cm，桩心距为40 cm，单排设置,设置在病害路基来水方向。

做好地表排水引流，使得雨季汇水从地表排水系统分流排走，避免汇水下渗浸泡路基。

病害路基经旋喷桩加固后，经检测路基地基承载力为300 kPa，满足设计及道路
运营要求。

经历了几个雨季后，经检测，单排灰土桩挡水效果理想。

1)V字形冲沟、填挖结合部黄土路基为水毁易发路段，施工期应做好防水工作。

2)路基水毁采用高压旋喷桩处治加固结合灰土桩进行帷幕挡水，处治效果良好，值
得类似工程借鉴。

【相关文献】
[1] 刘爱光.公路路基水毁防治措施研究[D].长春：吉林大学，2011.。