孙宝新

唐山市丰润区交通运输局

摘 要：以某高速公路工程实例为依托，对斜坡地基修筑路基施工关键技术展开分析论述。研究结果表明，在高速公路斜坡地基修筑路基施工过程中，应采取合理可行的技术措施，稳定路堤坡脚，排除积水，控制不均匀沉降，确保路基修筑能够按质、按量、按时完成，使高速公路可以在规定的期限内投入使用。

关键词：高速公路;斜坡地基;路基修筑;施工技术;

作者简介：孙宝新（1973—），男，工程师，从事公路施工工作。;

1 工程概况

某高速公路工程中的第四合同段，路线全长25.97km，起讫桩号为K12+000—K37+970。该合同段地处山区，受地形地貌特征的影响，形成大量的斜坡地段，致使路基要修筑在斜坡地基上，进一步增大了路堤不均匀沉降的发生概率。为避免这一问题的发生，在斜坡地基上修筑路基时，要采取行之有效的技术措施。

2 高速公路斜坡地基修筑路基施工技术措施

在高速公路斜坡地基上修筑路基的过程中，为确保路堤的稳定性，避免不均匀沉降问题的发生，应采取以下施工技术措施。

2.1 稳定路堤坡脚

在山区的斜坡地基基础上修筑公路路基时，受到滑动力的影响，坡脚位置处容易发生失稳性破坏。对此应采取有效的措施确保路堤坡脚的稳定性。

2.1.1 填方压脚

(1）为在原有基础上进一步增加抗滑力，可在滑坡的边缘抗消段或者外侧回填土石，以此来达到稳定滑坡的目的。填方压脚的作用与支挡结构比较类似，在保证路堤稳定性方面的效果较好。

(2）采用填方压脚时，应掌握相关的要点，具体如下：先挖除回填土基地的软弱土层，这样能够消除回填土本身存在的不稳定因素；随后将回填土碾压密实，借此来增加密实度，提高抗滑能力；检验回填土的高度，避免滑坡从顶部剪出。

2.1.2 抗滑挡墙

抗滑挡墙是滑坡灾害治理中较为有效的技术措施，在确保公路斜坡地基路堤坡脚稳定性方面的应用也比较广泛。常用的挡墙有以下几种形式：重力式、悬臂式、扶壁式等。以上形式中，重力式挡墙凭借自身重量来保持平衡稳定，设置高度、墙身比较厚；悬臂式挡墙凭借悬臂板墙背位置处土体压力引起的剪力；扶壁式挡墙凭借延长墙身和垂直扶壁的设置，在减少墙面板承受弯矩的基础上，确保挡墙整体结构的稳定性，由此不但使土体得到有效支挡，而且还能节省材料。在斜坡地基坡脚位置处修筑抗滑挡墙时，应根据实际，选取适宜的形式并掌握相关的技术要点。

(1）挡墙的墙基要设置在滑动带以下，一般情况下，土质滑床的埋深深度在滑带下1.5～2.0m，岩质滑床的埋深深度在0.5～1.0m[1]。

(2）通过验算的方法，对所选挡墙的墙身高度加以验算，防止滑坡从墙顶沿新的滑动面滑出，确保挡墙的抗滑效果得以充分发挥。主要的验算内容有抗倾覆、抗滑、墙身截面检查、基地应力等。

(3）坡脚位置处设置的挡墙承受的土体压力与一般挡墙不同，分布形式多为梯形或矩形，墙的形状位置和高度并不会对滑坡的推力造成影响。

(4）为防止挡墙后出现积水的现象，引起强基软化，导致墙身结构的整体稳定性下降，应在挡墙的墙后挖设盲沟。需要注意的是，当工程所在地的地下水比较丰富时，应设置倾斜孔，以此来达到排水的目的，消除水对挡墙基础的影响[2]。

(5）挡墙施工时应分段开挖，以滑坡两侧土粒较小的地段作为起始点，逐步向中心轴线位置粗推进。

2.2 排除路堤积水

相关研究结果表明，地表水和地下水的侵蚀是导致公路路基、路面破坏的主要缘由，当自然降雨从路面入渗后，会导致边坡内渗流场出现变化，此时地下水会通过侧向流动进入路基，进而引起水毁。在斜坡地基上，排水更加重大，可以采取地表和地下排水的措施。

2.2.1 路面排水

山区高速公路斜坡地基的路面排水系统由以下几部分组成：表面排水、中央分隔带排水以及结构内部排水。

(1）斜坡地基填方路堤的表面排水形式有以下两种：一种是使路面表面水横向漫流向路堤坡面分散排放，这种形式在边坡防护到位且填方高度不高的路基中较为适用；另一种是将表面水汇集在过水断面内，借助外侧拦水带与路肩铺面构成过水断面，利用泄水口和急流槽，将水排放中路堤坡脚处。在设置超高的路段上，受斜坡的影响，路面水在重力作用下，会流动到超高侧行车道内，积水大量汇聚后，可能会从中央分隔带进入另一侧的行车道，由此会增大行车安全事故的发生概率[3]。因此，工程中在超高侧布设集水井，需利用横向排水管，将积水排入边坡急流槽，最终进入路基边沟内。

(2）对路面结构内部排水，能够使其中的积水快速排出，常用的技术措施有以下几种：排水基、排水热层以及边缘排水等。上述措施可以充分排除路基结构内部水，减轻内部水对路基的破坏，路基的使用寿命随之延长。由于内部排水能够使大部分水被排除，所以其作用不容忽视。

2.2.2 中央分隔带排水

高速公路在斜坡地基上修筑路基时，可以通过中央分隔带排水，常用的措施有以下几种：

(1）在中央分隔带路面结构层的防渗部位，铺设具有防渗功能的土工布，以此来避免中央分隔带渗水，对路面结构层造成不利影响。同时，在中央分隔带底部铺设碎石渗沟，两侧布设横向硬塑管。防水土工布能够有效阻止雨水和积水的进入，碎石渗沟的作用是汇聚表面水和内部积水，使积水经横向硬塑管排出路基体外。按照现场的实际情况，确定硬塑管的管径，本工程中选用的硬塑管直径为90mm[4]。

(2）选用级配碎石或砾石作为修筑盲沟的材料，这类材料最为突出的优点在于透水性好，能够使积水从横向排水管快速排除。为确保横向排水畅通，现场施工过程中，可修筑集水井或是其他设施，以此来提升横向排水能力，达到长期排水的目标。

(3）在通信管线的下方布设盲沟，在管线与盲沟间铺设透水布，以此来防止管线和入孔阻断中央分隔带排水。人井修筑的过程中，要避开盲沟的位置，可将横向排水管铺设在人井的壁侧，同时在人井的周围铺设沥青等防渗材料，达到防渗的效果。

2.2.3 路基排水

在本工程中，路基排水系统主要是由以下几个部分组成：边沟、排水沟、截水沟、急流槽、挖方段路床排水和桥涵等。以纵向排水为主，经桥涵后横向排出。

(1）边沟。在填方路基中，边沟的底部宽度与深度一样，均为1.0m，当沟底纵坡处于丘陵区段时，坡度应不小于0.3%，如果排水沟的沟底纵坡超过10%，应将之改为带消力设施的急流槽。在挖方路段中，边沟可以采用矩形盖板浆砌片石边沟，沟宽为0.6m，沟深为1.5m。

(2）截水沟。对于路堑顶部的汇水路段，可在坡口位置处以外5.0m处，布设矩形截水沟，沟底的宽度与深度一样，均为0.5m。对于路堤侧有汇水的路段，可在坡脚外2.0m的位置布设矩形截水沟，沟底的宽度与深度一样，均为0.5m。

(3）平台截水沟。在台阶式高边坡上，应每级平台布设梯形截水沟，以此来拦截上部坡面的水，规格为0.3×0.3m，用强度等级为M10的浆砌片石混凝土对截水沟加固，加固厚度为30cm[5]。

(4）急流槽。在挖方段和填方段交界的位置处，截水沟水流引入填方边沟以及排水沟水流引入自然沟渠或桥涵结构物时，如果坡面比较陡或是边沟的纵坡大于10%且截水沟的水不易排除时，应设置急流槽。本工程中，急流槽的横断面形式采用矩形，按照沟底纵坡和急流槽身长度的不同，应设置不同间距的防滑平台。若急流槽比较长，则要分段修筑，每段长度的接头部位要填塞沥青麻絮，以此来确保密实无缝隙。急流槽的砌筑应使自然水流与涵洞进、出口间形成过渡段，基础要嵌入地面以下。路堤边坡急流槽的修筑，能为水流入排水沟提供一个顺畅的通道。施工时，急流槽进出口与边沟的衔接，可结合现场实际情况加以调整。

2.2.4 综合排水

(1）在高速公路斜坡地基修筑路基施工中，综合排水是一种较为有效的措施，应用时以排、栏、截、疏目标，对上述排水技术措施综合运用，使水能够以最快的速度从公路路基范围内排出。

(2）路基施工过程中，因自然条件存在必定的差别，所以要采取综合排水的方法，使排水措施的作用能够得以最大限度地发挥。在对施工现场复杂路况充分思考后，提出较为合理可行且适用性高的排水方案。

(3）综合排水应满足如下几点要求：确保横坡、中央分隔带排水系统和路肩排水系统可以顺利将路表面的积水排入地下排水管，或通过边沟直到排除路界之外；保证路基内部边沟、截水沟、平台截水沟、急流槽等排水措施发挥其应有的作用。

(4）利用桥涵构造物与沿线排水沟渠衔接形成一套相对完整的排水系统。路面与路肩表面的排水，可以按重现期计算。当公路修建完毕后，要避免干扰或不改变农田原有的排灌系统。

2.3 不均匀沉降控制措施

本工程是在斜坡地基上修筑路基，使得路堤容易出现不均匀沉降问题，为此，需要采取有效的技术措施控制不均匀沉降，确保路基结构的整体稳定性。土工合成材料加筋技术在不均匀沉降问题的解决中效果比较显著，不仅如此，土工合成材料还具有诸多作用，如滤水、排水、防护、隔离等[6]。因此，本工程选用土工格栅控制斜坡地基路堤不均匀沉降。

2.3.1 工作机理

土工合成材料的工作机理细分为两种情况，一种是摩擦加筋，另一种是准黏聚力。

(1）对于加筋土结构而言，加筋材料是受拉构件，与填土共同作用后，能够将筋材的拉力有效传递到土体中，并且还可以阻止土体侧向变形的发展。当土体与加筋材料发生相对运动时，二者的接触面上会产生必定的摩擦力，这个摩擦力能够阻止侧向变形运动，加筋受到拉力的作用后，接触面产生的摩擦力还能阻止加筋材料从土体中被拔出。故此，当加筋材料具备足够的强度并与土体产生摩擦力后，便可使土体的平衡得到保障，这便是摩擦加筋原理。

(2）准黏聚力理论从宏观的角度，对加筋机理进行解释，该理论将加筋土看成复合材料，土中的加筋约束土体侧向变形，使土体的抗剪强度增大。

2.3.2 加筋效果

(1）确定土工格栅的铺设位置。选取双向塑料土工格栅，分别在路基顶面下30cm处和80cm处铺设。

(2）选择土工格栅的参数。当确定土工格栅的型号后，可以通过试验的方法，确定具体的参数。本次施工中选用的土工格栅型号为TGSG30型，纵横向的拉伸强度均为40kN·m-1，纵横向标称伸长率分别为5%和55%[7]。

(3）确定接触模型。在斜坡路基加筋中，确定填土和土工合成材料接触模型时，需要思考的因素包括相互接触、相对滑动、彼此脱离和周期性的闭合开张等。此外，还要思考各个接触单元的性质，如拉伸力、剪切刚度、方向刚度、内聚力、膨胀角和摩擦角等。经过比选后，本次采用Interface模型。

(4）假定各层材料不会发生相交的情况，只存在平面接触，由模拟结果可知，土工格栅铺设后，路基的沉降值随之降低。在开挖台阶和铺设土工格栅后，路基的沉降差值和沉降坡差都呈现为降低趋势。由此可见，土工格栅的铺设对于路基不均匀沉降的控制作用显著。

2.3.3 现场试验及结果

选取斜坡地基上路堤施工试验段开展现场试验，通过试验结果，分析路基不均匀沉降的控制效果。共选取三个试验断面，两个为一般路堤，另一个为路桥过渡段。

(1）当地面横坡为1∶5时，将地表的杂物清除干净后，开挖成宽2.0m，内倾横坡4%的台阶；为对不均匀沉降加以控制，在路床上部和下部分别铺设土工格栅。

(2）在填方高度超过5.0m的路段上，开展冲击碾压，机械设备的冲击能量为25KJ，作业速度为10～15km/h，有效压实度及压实影响深度分别为1.0m和5.0m[8]。按本工程中使用的填料组合情况，选用三边形冲击压路机，确保达到预期的压实效果。

(3）埋设沉降板测杆顶标高读数，以此作为初始读数，随着路基填筑施工，将沉降板的测杆接高并在碾压层升高的同时，借助金属测杆测出标高，找出高差。沉降板的沉降量即地基沉降量。试验结果表明，土工格栅的加入，使路堤的不均匀沉降问题得到有效解决。

3 结语

高速公路斜坡地基修筑路基施工是一项较为复杂的工作，由于斜坡地基的性质较为特殊，从而增大了路基修筑难度。为此应在路基施工过程中，采取合理可行的技术措施，确保路基整体质量达标。

参考文献

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[2] 王琰.高速公路斜坡路基施工技术要点[J].交通世界，2022(10):38-39.

[3] 张文居，孟陆波，李磊，等.汶马高速公路斜坡地质灾害分布规律及演化模式[J].成都理工大学学报（自然科学版），2022(2):196-203.

[4] 王沁衍，孙瑜，张德.雷波县某公路右侧不稳定斜坡成因机理及稳定性分析[J].甘肃水利水电技术，2022(2):43-47.

[5] 梁瑶，吴兵.浅谈斜坡软弱地基高速公路路堤处治技术[J].四川建筑，2021(6):111-113.

[6] 李明洪.成安渝高速公路斜坡地段红层填料路基病害发生机理与治理措施[J].西南交通大学，2021.

[7] 魏安辉，邵江，牟琦，等.山区斜坡病害对高速公路危害评价的系统分析[J].工程建设与设计，2020(20):21-22.

[8] 黄立葵，刘致浩，唐恩宽.防滑铲对公路斜坡软弱土路堤稳定性的影响[J].公路工程，2020(5):163-166.

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