某山区旅游公路路基沉降原因分析及 工程勘察治理

胡聪1

成都市交通规划勘察设计研究院有限公司 四川成都 610000

摘要：山区公路在汛期往往因大量降雨浸泡路基，产生路基沉降、塌陷、溜滑等常见的变形破坏。该段旅游公路位于四川省崇州市，是鸡冠山旅游区唯一的生命通道，该道路在2019年8·20特大暴雨期间发生了多处病害险情，期间道路中断，严重影响旅游区车辆正常通行及给当地旅游业带来较大的经济损失。本文通过对K20+420～K20+520沉降路段进行现场工程勘察，查明了该路基的病害特征、分析了其变形破坏原因及发展趋势，选取传递系数法“R/K法”对典型断面的进行了稳定性分析计算，为工程分段治理措施提供了有效依据。

关键词： 山区公路；稳定性分析；病害特征；路基沉降

0 工程概况

四川某旅游公路建设于1958年，为碎石路面，平均路基宽度为6m。20世纪90年代，交管部门对该道路进行升级改造，路基宽度为7.5m，路面为水泥混凝土路面。2008年汶川地震后，该路进行大修养护，将原水泥砼路面拉毛后，加铺10cm厚沥青混凝土面层。自2015年雨季以来，该路K20+427～K20+487段左幅路面发生路面沉降，最大路面下沉达50cm以上，给公路正常通行带来严重影响。交管部门随即启动该处路面沉陷整治及保通工作。2019年8月20日，受特大暴雨影响，该段再次发生路基沉降，公路中线出现纵向裂缝，宽度10～20cm，工程治理已刻不容缓。

1 工程地质与水文地质条件

1.1 地层岩性

研究区地处龙门山断裂带，以古生代石炭系和泥盆系陆相沉积岩最为发育，次为晚三叠系复陆屑沉积岩，呈飞来峰形势。据现场地质测绘及钻孔勘探，区内主要揭露地层及岩性特征如下：

①₁第四系全新统人工堆积层（Q₄^ml）

①_1-1素填土：青灰色，稍密，碎石含量50%~70%棱角形，次棱角形，一般直径20～40mm最大粒径120mm成份以卵石为主，少量为砾岩，其余为砂及少量黏土充填。主要分布在既有道路填方段内，填筑年限大于3年，一般道路建造时填土经过碾压夯实处理，且已经过多年运行，在车辆荷载作用下，填土已压实，力学性质较好，层厚5.0～6.1m，属Ⅲ级硬土。

①₂第四系全新统残坡积层（Q₄^el+dl）

①_2-1粉质黏土：黄褐色～灰褐色，呈可塑状，切面规则，稍光滑。能搓成0.5～2mm的土条。细捻有少量细颗粒感，局部地段土中夹约10%之砂岩、砾岩风化角砾。主要分布于缓坡及坡麓地带，层厚0～3.0m，属Ⅱ级普通土。

地层岩性主要为泥盆系中统关雾山组灰岩夹煤层，可细划分为：

②_1-1强风化灰岩：灰-灰黑色，微晶-细晶结构，碎块状构造，卸荷裂隙发育、呈张开状，铁质浸染，无充填，岩块较硬，锤击声脆，岩芯破碎，以碎块状、饼状为主，少量呈短柱状，块径一般3～6cm，层厚2.0～5.6m，属IV软石，含30%左右V级次坚石。

②_1-2中风化灰岩：灰-灰黑色，微晶-细晶结构，中厚层状构造，裂隙较发育、密闭-微张，充填方解石脉，岩质较硬，锤击声脆，岩芯较完整，以柱状为主，短柱状为次，少量块状、饼状，RQD=70%。属V级次坚石。

②_1-3煤层：灰黑色，油脂光泽，有机质含量高，岩心呈碎粒或片状集合体状，含水量高，质地软，手捏即散，层厚2.0～2.3m，层位稳定，层底标高809.055～812.148m，层顶标高811.055～814.348m，属I级松土。

1.2 水文地质特征

地表水：勘查区道路左侧紧邻河流，右侧为斜坡，无明显地表水系发育，仅分布有道路的排水边沟，排水边沟淤积，排水不畅，雨季常翻越路面，沿路肩墙斜坡进行地表排泄。

地下水：工程区地下水主要为基岩裂隙水，勘察期间钻孔地下水位811.47-814.15m，主要分布在煤层与灰岩界面处。

2 路基不均匀沉降及其原因

K20+420～K20+520段为路堤，原设计公路采用填方+挡墙通过。2015年以来，该段左幅路面开始发生沉降，多年来累计沉降已达50cm以上，为保证行车安全，交管部门在左幅路面上方填筑砂砾石。该段原设计有3～6m高浆砌片石路肩墙，受路基沉降影响，挡墙已发生变形、鼓胀迹象。

2019年8月20日，该地区遭遇特大暴雨，K20+427～K20+487段左幅路基再次发生较大变形、沉降，其中路面中线出现10～20cm宽纵向裂缝。路基不均匀沉降主要原因如下：

①该段路堤填筑时未清除表土，据钻孔揭露路基填土以下存在一层厚0～3.0m的粉质黏土层，再下为基岩；素填土主要为碎石土，稍密状，透水性好，粉质黏土层为相对隔水层，雨水下渗后该粉质黏土层饱和，抗剪强度降低，使上方路基填土及粉质黏土沿岩土界面发生溜滑而造成路基沉降和挡墙变形开裂^[1]。

②深部软弱下卧层的的影响，据钻孔揭露，层顶标高811.055～814.348m范围内分布有一层厚2.0～2.3m松散状煤层，层位稳定，产状近水平，岩心呈碎粒或片状集合体状（砂土状），含水量高，质地软，该层在坡脚断续出露。

③该段路堤现场未见公路截排水工程，同时边沟淤积失效，雨水长期冲刷路面，面层已经被冲刷掉，仅剩下路基碎石填土层，雨水不断渗入路基中，造成填料物理力学参数下降，在车辆荷载的持续作用下，路面发生沉陷。

④该段路肩挡墙工程基础埋置深度不够，未进入稳定基岩，且该处浅表层强风化灰岩卸荷裂隙发育，岩体破碎，力学性质差，不宜作为支挡结构持力层。同时该道路为旅游公路，车辆较多，且偶有重车通过，车辆长期碾压造成不均匀沉降。

3 路基边坡剩余下滑力计算及病害整治建议

按照依《公路滑坡防治设计规范》（JTGT3334-2018）确定该滑坡防治安全等级为Ⅱ级，剩余下滑力计算时，该滑坡位于填土路肩范围内，采用传递系数法R/K法进行剩余下滑力计算，均考虑车辆荷载的作用，车辆荷载根据《公路路基设计规范JTGD30-2015》荷载要求，每延米取8kN/m，乘以路基宽度以均布荷载形式加载，仅采用以下3种工况，同时^[2-3]：

工况Ⅰ（天然工况）：按勘查时取得的现状资料评价，勘察期间钻孔未见地下水位，计算和评价时考虑荷载为：自重；

工况Ⅱ（暴雨工况），按持续暴雨条件下，地下水水位继续升高，潜在滑体全部饱水的情况进行计算和评价，考虑荷载组合为：饱和重度；

工况Ⅲ（地震工况）：按现状条件叠加地震荷载进行计算和评价，根据《公路工程抗震规范》（JTG B02-2013）设计烈度为7 度，地震力技术综合系数取0.25，地震力计算重要性系数按抗震一般工程取0.8，考虑荷载组合为：自重+地震。

对路基段K20+420～K20+520剖面进行剩余下滑力计算，见表1。

表1 滑坡剩余下滑力计算成果表

结合现场工程地质条件情况，建议对K20+420-K20+520 段左侧路肩进行分段整治。具体如下：

①K20+420～K20+430既有挡墙拆除重建，以下伏强风化灰岩作为持力层；

②K20+430～K20+490采用桩板墙支挡，以下伏中风化灰岩作为持力层，并应穿过②_1-3煤层，适当增加嵌固端长度，桩间设置钢筋砼挡土板，并设置仰斜式排水孔排除地下水，抗滑桩设计应采取动态设计和信息化施工；

③K20+490～K20+520设置路肩墙防护；

④K20+450～K20+520坡脚设置护脚墙，防止洪水冲刷坡脚。

4 结论

路基是整个公路工程中的重要组成部分，也是路面的基础^[4]。山区公路在汛期往往因大量降雨浸泡路基，产生路基沉降、塌陷、溜滑等常见的变形破坏，期间道路中断，严重影响旅游区车辆正常通行及给当地旅游业带来较大的经济损失。本文通过对K20+420～K20+520沉降路段进行现场工程勘察，查明了该路基的病害特征、分析了其变形破坏原因及发展趋势，选取传递系数法“R/K法”对典型断面的进行了稳定性分析计算，为工程分段治理措施提供了有效依据。

参 考 文 献（References）：

[1] 周毅,孙伟.公路的路基沉降及施工技术探讨[J].黑龙江交通科技,2018,41(3):15-16.

[2] 张斌.山区公路高填路堤稳定性和变形研究[D].福州:福州大学,2004.

[3] 朱铭.某开挖公路边坡勘察及稳定性分析[J]. 河南建材,2019,2:79-82．

[4] 曹科.浅谈路基常见病害及防治措施[J]. 房地产导刊,2014,11, 439-440.

1胡聪，男，1986年09月，四川省乐山人，硕士，主要从事公路、市政道路岩土工程勘察工作，联系地址：成都市双流区西航港临港路三段58号，邮编：610000，联系电话： 13398191920。