公路路基支挡结构物加固技术探讨

公路路基支挡结构物加固技术探讨

吴林俊

四川路桥桥梁工程有限责任公司

摘要：随着社会经济的发展，交通运输需求量增加，公路建设工程越来越多，加大了公路维护保养难度。当前，公路路基支挡结构物失稳现象逐渐增多，对路桥的安全运营造成了极大的危害性。而且公路路基的运行环境较为复杂，而且受到复杂环境的制约，导致工程加固难度加大。因此，需要对路基支挡结构物的加固技术进行深度分析，提升加固技术水平，从而保障公路路基的安全运行。本文主要对公路路基支挡结构物的加固技术进行探究，旨在进一步提升公路路基支挡结构的稳固性，从而保障公路路基结构的可靠性与安全性，减少安全事故的发生几率，推动我国公路交通运输事业的可持续发展。

关键词：公路路基 支挡结构物 加固技术

在公路工程施工过程中，应用最多的支挡结构物就是挡土墙结构，从而保障公路路基结构的安全性与可靠性。但是在挡土墙结构长时间受到外界环境的影响，再加上结构维护保养不到位，容易出现严重的失稳现象问题，严重危害公路通车的安全性与稳定性。因此，需要结合具体情况，制定针对性和可靠性的支挡结构物加固处理方案，从而提升公路工程的建设质量，以便推动我国公路交通运输事业的可持续发展。

一、公路路基支挡结构物的失稳特征和原因分析

（一）失稳特征

加筋挡土墙出现失稳现象的特征主要体现在：（1）70%以上的挡土墙失稳现象表现为墙体外鼓，其中包含弧形外鼓、S型外鼓等，如图1所示。其中部分挡土墙结构在使用一定时间后，会出现墙体外鼓现象，而且由于墙体越高，外鼓现象更加严重，一把情况下，外鼓位移最大的地方主要是在距离地面2/3的地方；S型外鼓往往不是独立存在的，而是与弧形外鼓现象同步出现的，其主要特征主要是外鼓失稳，但是在墙体中下部又会出现外鼓现象[1]。

图1 （a）弧形外鼓和（b）S型外鼓示意图

（2）墙体外倾现象主要占据挡土墙失稳现象的30%，主要特征为整体墙体以及路面护栏外倾现象，如图2所示。

图2 墙体外倾现象

（3）当挡土墙结构出现失稳现象时，往往会同时伴随着路面开裂问题，一般情况下开裂宽度为8毫米左右，因此，当路面出现裂缝问题时，就可以判断挡土墙结构出现了失稳现象[2]。

（二）原因分析

（1）挡土墙技术在我国公路工程施工中得到了广泛应用，但是我国现有的部分公路的建设时间较为久远，运行年限已经很长，再加上人们生活水平提升，公路上的通行量越来越多，尤其是大型、重型车辆数量增多，导致车辆超载现象日益严重，严重超过了公路路基的设计承载力，这是引起公路路基支挡结构物失稳现象的重要因素[3]；（2）当车辆在公路上进行运行时，往往会产生一定的荷载压力，并形成相应的侧压力，在垂直受力方向需要符合公路工程预先设定的运行标准。一旦路面的承受压力严重超出自身极限值的时候，路面中间承受的压力会逐渐从中间向两边进行传递，但是主动压力方向会出现完全相反的现象。所以，在两种力的作用条件下，容易出现部分区域内形成外推力。在对挡土墙进行设计和施工过程中，设计师没有对这种情况进行充分考量，导致公路在实际运行中容易出现墙体外鼓现象。（3）当某段公路段的车流量较大时，动荷载较高，在该作用力的影响下，势必会引起严重的挡土墙结构外倾现象，引起挡土墙结构稳定性下降问题。（4）在挡土墙结构设计和施工过程中，如果设计深度效果不足，如填方不实、拉筋松弛、材料选材不合理等问题，也会引起挡土墙结构失稳现象的出现。

二、公路路基支挡结构物加固方案研究

（一）现状分析

前期，在我国公路路基工程施工中，主要的支挡结构为加筋挡土墙结构，而且我国部分公路工程的建设时间较为久远，在长时间的使用过程中，容易出现墙体外鼓问题，而且随着时间的推移，墙体外鼓现象更加严重，外鼓总量持续增加，导致路面结构也逐渐出现裂缝问题。在此情况下，公路护栏出现内侧倾斜现象，顶部出现局部脱落问题，挡土墙结构稳定性持续性下降[4]。因此，需要结合具体情况，采取科学合理的加固措施，结合挡土墙结构失稳特征，制定针对性的加固处理方案，从而保障公路路基结构的安全性与可靠性。

（二）应用思路

当公路路基支挡结构物出现稳定性下降的情况时，一般情况下使用外部支撑的方式进行处理，即在挡土墙外侧压土，或者增加一个重力式挡土墙，使其作为外支撑发挥作用，但是这种方式的工程量较大，而且需要重新征地，因此这种方法主要适用于紧急抢险工程中，难以普遍推广[5]。一般情况下，结合工程具体情况，理想的加固处理方案需要按照相关标准进行设计：（1）在进行加固处理作业中，条件允许的情况下，不需要对原工程基本结构造成破坏，因此需要保障加固方案的优越性，并保留挡土墙自身的原有性能和功能，避免对其正常功能的使用造成影响。（2）在对挡土墙结构进行加固处理过程中，需要以保障公路工程路面运行安全为前提，避免影响公路正常的交通运行。（3）在加固处理方案中，需要保障加固处理工艺方案的简单化，而且需要对经济成本投入进行合理控制，施工周期不能过长。

（三）方案确定

明确加固处理施工方案和工艺方法后，需要进行重复性比较和论证，从而提出科学合理的加固技术，通过以上分析结果制定一个挡土墙加固组合技术：集喷射钢筋砼混凝土、高压注浆施工、预应力锚固施工加固处理技术，从而实现对挡土墙结构的全方位、多角度的加固和处理[6]。这是一种三位一体的组合技术，而不是简单的叠加使用，需要结合具体工程特点，选择合适的工艺方法进行有效性结合，以便对挡土墙结构的加固处理提供科学理论支撑。其中具体的加固方案有：

（1）使用对接工艺对钢筋进行安装，即在挡土墙两侧分别设置凿孔，确保孔洞的对称性，并安装预应力锚杆，这样可以省去对穿成孔的环节，并且获得明显的加固效果，而且还可以在单面挡土墙加固处理中进行使用[7]。该方法在挡土墙加固处理技术中得到了广泛应用和推广，如图3所示。

图3加固处理方案示意图

（四）关键技术要点

（1）在具体的加固处理过程中，需要在土墙表面喷射一定厚度的钢筋混凝土，其中厚度一般为100毫米左右，而且要对混凝土材料进行合理选择，通常情况下需要选择砼强度等级为C25的混凝土规格，在具体施工中，需要配合钢筋材料同步施工。

（2）在挡土墙的两侧位置需要设置对称性的预应力锚杆结构，锚杆结构一共为三排，而且锚杆深度为12米左右，相邻的锚杆间距设置为3米，锚杆结构与路面水平方向保持20°的夹角，一般情况下杆体为φ32是螺纹钢型号，而且在水平的间隔距离通常为3米左右[8]。

（3）在对锚杆进行安装时，需要选择合适的方法进行科学性安装，一般情况下，需要使用分层多次高压注浆预应力锚固技术进行具体实施，高压注浆的方式要重复性使用三、四次，这样可以提升预应力锚杆结构的整体性抗拔能力，促进挡土墙加固结构的稳固性。

（4）完成锚杆安装作业后，需要结合锚杆的具体受力状态，要对其展开针对性的预应力补偿处理工作，即实施二次补偿张拉，同时需要在锚杆上安装特定的压力传感器设备，这样可以对锚杆的预应力变化情况进行动态观测。

三、公路路基支挡结构物加固成果分析

（一）分层多次高压注浆预应力锚固技术

在对公路路基支挡结构物进行加固处理时，往往需要使用到分层多次高压注浆预应力锚固技术，在该技术应用中，需要把预应力锚索锚固于岩层中，这样可以增加整体预应力结构的稳定性和可靠性，从而确保预应力值能够永久保持，避免出现稳定性下降的问题，以便促进加固处理效果的提升，保障整体锚固段具有足够的承载能力。基于这种情况，需要锚索在锚固段具有强大的承载体，并保障土体具有整体的改性，为了实现这种加固效果，需要设置一定的约束条件。例如，在对挡土墙进行高压注浆作业时，当墙面结构出现裂缝现象时，往往会出现跑浆问题，难以保障注浆压力，所以整体注浆加固效果较低。通过多次验证分析，可以采取分层多次高压注浆施工技术进行处理，该方法应用中，提升强化墙体加固效果。其中，分层即在注浆孔的轴线方向，结合承压条件的具体情况，确保浆液在各种特定部位进行重复性多次扩散，主要就是在每一根注浆管内注一次浆液。其重要的应用原理：（1）在第一次注浆过程中，不需要加压，需要浆液停留在注浆口的周围，并且静置一段时间使其完全初凝，从而发挥止浆塞的功能作用，为后续几次注浆作业的开展奠定基础[9]。（2）在第二次注浆作业中，浆液在注浆口内迅素扩散，在对面墙体内形成脉状浆体；（3）第三次注浆作业中，要确保浆液能够在本侧墙体内侧进行扩散，形成脉状浆体；（4）在第四次注浆作业时，需要前几次注浆浆液初凝后才能进行，前两次注浆作业已经在墙体两侧内部形成隔离止浆带，这样可以避免两侧墙体出现溢浆失压现象，也可以避免注浆压力对墙面造成破坏，也可以为进一步的高压注浆奠定良好的基础。当注浆设计压力达到设计要求后，浆液就可以在此条件下进行有效性的扩散。由此可见，利用分层次高压注浆施工技术，能够避免浆液流失，也能够预防压力增大对墙体结构造成危害，保障高压注浆工作的顺利进行。

（二）微型抗滑锚固桩技术

边坡滑移问题是引起挡土墙结构失稳现象的主要原因之一，因此，需要采取合理措施对边坡进行加固，从而保障挡土墙结构的永久性稳定。其中新型的边坡加固技术即微型抗滑锚固桩技术，其结构原理如图4所示。一般情况下，微型抗滑锚固桩包含三根直径为22毫米的螺纹钢构成，并将其设置在内部，使用固定环进行有效性固定[10]。然后要同步安装两根高压注浆管，桩体直径一般为80毫米，钻孔直径一般为100毫米。相对于其他抗滑桩，该亏抗滑桩具有明显的优势特点：在注浆管内进行高压注浆作业，并充分发挥注浆技术的充填、渗透、压密、劈裂作用，可以强化边坡岩土体的内摩擦角和凝聚力；这是一种刚性桩，承载力较大，能够充分发挥抗滑效果；这还是一种柔性桩，能够充分提升桩体周边岩土体的强度，确保桩、岩土体的协调性发展，使其共同发挥承载作用，保障挡土强边坡稳定性和可靠性。

图4微型抗滑锚固桩结构示意图

结语

综上所述，随着社会经济的发展，车辆数量增多，对公路路基造成了较大的荷载力，再加上其他因素的影响，导致公路路径支挡结构物，即挡土墙结构的稳定性受到严重影响，对整体公路工程的安全性造成了极大的威胁，也加大了安全事故的发生几率。因此，需要结合实际情况，采取科学措施对公路路基支挡结构物进行有效性加固处理，并对加固处理方案进行对比分析，从而选择最佳的处理方案和技术方法，从而保障公路工程结构的安全性和稳定性，减少形成安全事故的发生，促进我国交通运输事业的稳定性发展。

参考文献

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[5]郭鹤艺.震后公路路基、边坡与支挡结构安全性检测评估及修复加固技术研究 修复加固需“对症下药”[J].交通建设与管理,2013(05):40-41.

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[8]胡晓军. 边坡加固工程支挡结构研究[D].合肥工业大学,2007.

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[10]王松根,高永涛,马飞,张玉宏.公路路基支挡结构物加固技术研究[J].岩土力学,2004(S1):110-114.