突发性路基灾害特点及防治措施(2016)

1、突发性路基灾害特点与防治措施 陕西省公路交通防灾减灾重点实验室 2016.6.14 西安 固 基 修 道 履 方 致 远远 ZHANG Liu-jun Ph.D Characteristics and Prevention Countermeasures of sudden disaster in highway subgrade engineering 张张留俊 博士 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 报报 告告 内内 容容 1 1 突发性路基灾害的特点突发性路基灾害的特点 2 2 典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 3 3 突发性路基灾害突发性路基灾害“防防”与与“治治”思想转变思想转变 主 要 内 容 第一部分第一部分- -突发性路基灾害的特点突发性路基灾害的特点 1.1 突发性路基灾害分类 公路路基灾害有多种形式，按其成因可以分为两大类：一是地震、滑坡、崩塌 、泥石流等自然灾害；二是路基塌陷、支挡防护工程破坏导致的挡土墙失稳、锚索 失效、抗滑桩倾倒等路基结构破坏。 第一部分第一部分- -突发性路基灾害的突发性路基灾害的特点特点 1.2 突发性路基灾害特点 突

2、发性路基灾害显著的特点为突然性和隐蔽性。突然性是指灾害发生的时间很 短，基本上来不及采取应对灾害的措施；隐蔽性是指成灾过程漫长，一般需要通过 持续监测才能够掌握其发展趋势，如路基支挡防护工程的失效破坏大部分都是在公 路运营期出现的，当结构达到了失稳的临界状态时，便会发生突发性的破坏。本报 告对几种常见的突发性路基灾害的诱因、防治措施进行讨论，包括路基塌陷、挡土 墙失稳、边坡滑塌与滚石。 路基突然坍塌 挡土墙失稳边坡滚石灾害 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 2.1 路基塌陷灾害 近年来路基塌陷(沉陷)灾害发生频繁，常出现在各种媒体报道中。下表为近5年 来部分公路与城市道路路基塌陷灾害情况。路基塌陷不仅对道路通行产生严重影响 ，甚至造成人员伤亡。 时间地点规模推测诱因 2011.6.16杭千高速公路 塌陷路段长约70米、 宽11米、深11米 短时强降雨 2013.1.31 广州地铁6号线文化 公园站 塌陷面积150m2连续降雨与地铁施工 2014.2.19西安北郊贞观路 塌陷面积10m2，深度 1m左右 自来水爆裂 2014.32014.9郑州西

3、三环连续坍塌14次 地下管网断裂、路基 压实不足 2015.4.1 杭州市之江路与之浦 路口 塌陷面积80 m2附近地铁浅埋暗挖 2015.3.17 贵州省S308省道凯里 市境内箐口段 K271+300 塌陷路段长30米、宽 6米 降雨和超载 2015.8.2 太原龙城高速龙城高 速与太旧连接处 塌陷路段长约20米、 宽11米、深5米 连续强降雨 部分公路与城市道路路基塌陷情况统计统计 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 路基塌陷灾害诱因分析 根据大量实体工程调查，公路路基塌陷主要是由降雨影响和路基结构强度不 足(受压实度、填料质量影响)所致。在降雨强度大，路面排水不畅，路基防排水设 施损坏的情况下，降雨不能及时排出路基，下渗到路基中，导致路基含水率增大 ，土体强度下降；在车辆荷载反复作用下，结构强度不足的路基，强度极易衰减 ，最终发生塌陷。采空区、岩溶、湿陷性黄土、软土等特殊地基由于处理措施不 到位，也会导致路基沉陷，但一般不会发生突然的塌陷。 连续连续 强降雨引起路基突然坍塌路基强度不足引起塌陷 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治

4、措施典型突发性路基灾害防治措施 路基塌陷灾害诱因分析 城市道路的塌陷大多与地下管线的埋设和破损有关。一方面管线埋设处回填 压实往往不到位，形成沉陷的隐患；另一方面管线上覆土层不密实造成土拱效应 减弱，作用到管线上的土压力增大，在行车荷载作用下容易导致管线破损。一旦 管线破损造成水体入侵路基，水流浸泡冲蚀形成地下空洞，引起路基塌陷。 回填压实压实 不足引起路面坍塌自来水管线破裂导致路面塌陷 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 路基塌陷灾害防治工程措施 对路基塌陷灾害的防治不论是其已经发生还是可能发生，都需进行现场勘探 与测试工作。可能发生塌陷的路段一般会表现出路面沉陷、波浪、纵向开裂等， 这些现象通过沿线调查目测即可发现，首先应将其列为存在隐患的路段；对存在 隐患的路段采用探地雷达检测，可采用100MHz接地耦合天线和低频组合天线 (80MHZ、50MHz、25MHz等)，确定路基中存在的空洞、松软层、富水区等不 良体，并将其列为病害路段；对病害路段再进行瞬态瑞利波检测，准确界定其分 布范围；最后可选若干个代表性病害路段进行钻孔取芯，查明路基土的物

5、理力学 性质变化情况，为加固方案设计提供依据。 对已经发生塌陷的路段进行检测，主要是准确界定塌陷分布范围，确保加固 措施一次到位。 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 路基塌陷灾害防治工程措施 对路基塌陷处理可以采用注浆加固、夯实土回填、泡沫轻质土浇筑回填等； 埋设有地下管线的塌陷路段，在对破损的管线修复之后，可首选泡沫轻质土浇筑 回填。现浇泡沫轻质土无需振捣和碾压作业，施工速度快，对周围环境无影响， 其泵送施工方式特别适应于应急抢修工程。 道路路面坍塌区注浆浆加固夯实土回填处理路面塌陷 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 2.2 填方路基支挡工程失稳 重力式挡土墙因其成本低、可就地取材、施工相对简单，是我国公路常用的一种路基支挡 结构形式，它依靠墙身自重抵抗土体侧压力。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块 作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。现有已建成高等级公路中有相当一部 分采用的是浆砌片石重力式挡墙，由于材料本身比较松散，施工时质量控制不严格，导致出 现灰浆不饱满、墙体开裂的现象；加之

6、雨水下渗，浆砌片石墙内材料粘结力减小，墙后填土 抗剪强度较低，在行车荷载的反复作用下，经常出现突然的坍塌，特别是在南方多雨地区尤 其突出。据统计在广东省2011年至今已有30多处浆砌片石挡墙出现突然坍塌。 广东某高速2015年浆砌片石挡墙坍塌现场 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 填方路基支挡工程失稳诱因分析 通过对深圳8处、东莞2处浆砌片石重力式浆砌片石挡墙失稳现场的勘察和计算分 析，引发该类路基灾害的主要诱因是连续强降雨，以及路面、挡墙自身排水系统失效 。强降雨发生过程中，雨水不能直接排出路面，下渗到路基中；挡墙排水设施不畅， 导致水分不能及时排出墙体，岩土体迅速处于充水状态；在持续降雨历程中，土体饱 和，土体容重增大，抗剪强度降低。此外，地表水下渗和地下水形成渗流场，产生渗 流压力，外加车辆荷载反复作用，最终使浆砌片石挡墙发生突然失稳。 强降雨天气墙墙体表面有水渗出 挡墙基础只有部分水泥砂浆 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 填方路基支挡工程失稳工程加固措施 重力式浆砌片石挡墙失稳防治工程措施可以

7、分为预防性加固和灾后抢修修复两 类。 灾后抢修工程，措施相对单一，主要是清理塌方体，对浆砌片石挡墙基础注浆 并植筋，然后支模浇墙体，采用粒料或气泡轻质土回填墙背。 预防性加固工程，因挡墙外预留空间和挡墙变形情况不同，可采用不同的方案 ，但均应遵循先稳固后加固原则。因原挡墙已经出现变形，若先进行开挖、注浆 、锚杆锚索加固施工，则施工振动会产生对原墙体的扰动，松散的浆砌片石墙体 可能会突然失稳。通过实体工程验证，预防性加固措施可分为小导管注浆与重力 式抗滑墩加固与双向对拉锚索护面墙加固两种。 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 填方路基支挡工程失稳工程加固措施 小导管注浆与重力式抗滑墩加固 在挡墙外有一定施工空间条件下，可以按照一定间距跳孔开挖基础并浇注 梯形重力式抗滑墩 ，在墩之间用框架梁相连。施工时预留小导管注浆钻孔， 待抗滑墩和框架梁强度形成后，开始小导管钻孔并注浆加固墙体。 抗滑墩的尺寸根据墙高的不同，基础埋深、基础长度、墩体宽度和间距各 不相同。 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 填方路基支挡工程失

8、稳工程加固措施 双向对拉锚索护面墙加固 当挡墙外施工空间受限，挡墙为两侧分离式路基或者另一侧有锚固条件时 ，可以采用双向锚索对拉的方式加固。.该加固方法可靠性强，工程效果好。 施工过程中应先施工护面墙对原挡墙起到一定防护效果后，分段钻孔穿索对拉 。 被加固浆砌片石挡墙地形 锚索双向对拉方案示意图 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 2.3 路基边坡滑塌与滚石 路基边坡滑塌与滚石是公路路基常见的地质灾害，由于其致灾后果严重，无论是道路管理 部门还是设计部门都很重视，但是这两种灾害并没有得到有效的治理，一方面是因为灾害呈 现出新的表现形式，另一方面是因为灾害没有得到及时预警。 近年来突发性路基边坡滑塌和滚石灾害呈现出小规模、反复性、人为因素为主的特点。道 路养护管理部门对于已知的大型滑坡都在进行持续性的专业监测，而对于小的潜在滑坡则主 要依靠日常巡查。由于巡查人员缺乏专业知识，巡查时间间隔长，不能及时发现灾害前兆， 导致大滑坡少见，小滑坡不断的现象。 小规模特点：滚石灾害难以实施定点专业监测，即使在日常巡查中发现小的落石、掉块， 也很少引起重视。下图

9、为今年1月云南省某高速公路桥梁被路侧山体滚石破坏，砸穿下行车道 2块T型梁板，另有1块破损，对面上行车道的翼板和接缝被砸出2个大洞，导致上、下行线交 通中断。 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 2.3 路基边坡滑塌与滚石 反复性：反复性是指第一次采取的加固措施不到位，不但没有起到加固作用，反而诱发了更 严重的滑坡灾害。下左图为广东省某高速建设时采用4m锚杆挂网防护，运营过程中(2014年 12月)突然滑塌，二次加固采用7-12m锚杆挂网重新加固防护。 人为因素为主：是指在路基边坡附近进行其他人为活动诱发的滑坡，比如开采矿石和开挖建 筑基础等。下右图为今年3月云南省某二级路边坡附近采石场随意布设，在坡角开挖形成临空 面，加上降雨最终导致滑坡冲垮桥梁阻断交通。 采石场过度开采导致滑坡边坡二次加固 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 路基边坡滑塌与滚石诱因分析 突发性路基滑塌产生原因主要是强降雨、地震、坡角开挖和坡顶加载等，是自然 因素和人为因素共同作用的结果，同时也存在前期工程设计和施工过程中对灾害认识 不足的原因。突发性滚石灾害产生主要和降雨、气温、岩石风化和地震有关；有统计 表明，在昼夜温差大的川藏地区滚石灾害更普遍。反复降雨冲刷岩土体之间胶结体， 岩石逐渐脱离岩层形成滚石。软硬岩石互层时，软岩比坚硬岩石更容易风化，这样就 会出现软岩风化掏蚀严重，硬岩悬空突出的现象，也容易发生滚石灾害。 强降雨天气引起边边坡突然滑塌 岩体水分与植物根系易引发小落石 第二部分第二部分- -典型突发性路基灾害防治措施典型突发性路基灾害防治措施 路基边坡滑塌与滚石灾害防治措施 对于突发性路基边坡滑塌和滚石灾害防治，重在早发现并及时采取处治措施 。应加强在降雨、地震和人工活动时对路基边坡的监控。 突发性路基滑塌防治措施主要有削方卸载、挡土墙、锚固、抗滑桩等；滚石 灾害的工程防护措施主要有清理危岩、SNS防护网、落石槽或拦石墙拦截、混凝 土立柱或砌体支顶、明洞或棚洞遮挡等措施。 边边坡治理抗滑桩桩施工 滚石SNS挂网防护 第三部分第三部分- -突发性路基灾害由突发性路基灾害由“治治”到到“防防”思想转变思想转变 上述突发性路基灾害一旦

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