公路防护工程病害处治措施研究

邵森林

（1.湖北交通职业技术学院 公路与轨道学院，武汉 430079；2.湖北楚雄公路勘察设计有限公司，武汉 430079；3.湖北省交通运输研究院，武汉 430079）

交通发达的基础是在各地修建公路。在地质条件不好的区域修建公路，为了保证公路安全因地制宜施作各种形式的公路防护。但是在公路运营使用过程中，防护工程由于各种因素产生病害，为延长公路使用寿命和提高运营安全，需对公路防护工程病害进行研究，并探索病害处治措施。

1 公路防护工程病害类型

路基防护工程可分为坡面防护工程与支挡工程2类。坡面防护工程是防止路基被冲刷和风化，主要起隔离作用的设施。支挡工程是防止路基或山体因重力作用而滑塌，主要起支承作用的结构。常见病害类型如下。

1.1 坡面防护工程病害

坡面防护工程病害包括植物防护工程出现缺损；锚杆挂网喷浆防护工程出现破损、裂缝、掉块露筋、局部脱落、坍塌和鼓胀；主动式柔性防护网的锚钉出现锈蚀，被动式柔性防护网出现紧固部位锚栓松动或立网变形；冲刷防护工程受洪水、波浪或流水冲击出现坡脚破坏甚至冲毁等。

1.2 支挡工程病害

支挡工程病害包括支挡结构表面风化破损、泄水孔堵塞等；结构局部损坏，出现墙身开裂、滑移和墙身鼓出，发生基础下沉、错台等；结构严重破坏，出现滑动、整体失稳、倾覆、倒塌和严重开裂等。

2 公路防护工程病害成因分析

公路防护工程病害形式主要有如下几种。

2.1 植物防护病害

植物防护病害包括草皮死亡、树木缺株导致植物防护失效，以及坡面水流冲刷使植物被冲毁。

植物防护作为土质边坡的常用防护手段，在植物防护施工的初期，由于植物根系尚未完全扎入边坡稳固层，在受到外界因素扰动时，边坡会产生滑动或者其他形式的破坏，或者扰动较大超过植物防护作用时，植物防护并不能起到预期的加固效果，导致植物防护出现各种形式的破坏。

2.2 骨架防护病害

骨架防护一般用于防护土质或风化岩石边坡，由于土质或风化岩石边坡其强度低，在水流、重力等因素作用下，导致骨架防护的骨架结构与土体分离，或是在土压力作用下，骨架断裂或整体倾倒，从而使得骨架植物防护失去防护作用。

2.3 圬工防护病害

圬工防护常用在风化、软弱或破碎围岩边坡工程中，以圬工结构抵抗边坡土压力，将边坡岩土体与外界环境隔离，用以保护边坡岩土体，在沿河滨水位置圬工防护还能起到防止水流冲刷的作用。圬工结构产生破坏，一般是环境影响和圬工结构本身强度与耐久性不足所致。

2.4 勾缝脱落

勾缝抹面能强化浆砌防护工程。勾缝砂浆易在雨水表面径流作用下冲刷散失，导致勾缝脱落。同时勾缝料强度、施工质量控制也有影响。

2.5 表面破损

浆砌片（块）石或预制块破碎松动、砂浆脱落，主要是因为勾缝损坏出现后，维修不及时，雨水冲刷下渗，发展为大面积散失、脱空和剥落。

2.6 裂缝

防护工程裂缝通常有2种：一种是在坡顶有错台的裂缝，主要是因路基发生不均匀沉陷而引起；另一种是坡面有错台的裂缝，通常伴随着坡面表面不平整，发生微量膨胀，主要是因为砌体背侧填料滑动而引起的。

2.7 泄水孔堵塞

泄水堵塞包括2种情况，一是施工过程中泄水孔被杂物堵塞；二是建成后泄水孔入口反滤材料被堵塞、反滤材料含泥量大或填土进入了反滤层。浆砌护坡和挡土墙设置的泄水孔堵塞，会增大台背土压力。

2.8 沉降缝、伸缩缝破损变形

支挡工程沉降缝、伸缩缝出现破损变形，一般是由于结构不均匀沉降，或者是沉降缝、伸缩缝被颗粒材料填充和变形量不足以适应热胀冷缩的影响而被挤裂或拉开。

2.9 基础冲刷淘空

在临河、冲沟地段的防护与支挡工程，常因雨水急速局部冲刷基础，使底部材料被形成的涡流冲蚀、卷起带走，随着冲刷深度和范围的增大，导致基础脱空，如不及时处理则会进一步导致结构物失稳破坏。主要是由于对冲刷评定不足，基础的设计埋深较浅；或基础上游采挖干扰水流等原因导致。

2.10 墙体破坏

浆砌护坡和挡土墙墙体破坏，多为背侧土压力作用造成。

2.11 导流构造物的损坏

受水流作用，基础被淘空，构造物自身被冲刷，洪水期受到波浪、漂流物等冲击，使构造物本身开裂、位移或被冲毁。

3 公路防护工程及排水设施病害处治措施

3.1 植物防护病害

植物防护的树种应选择适合当地土质、气候，生长迅速、根系发达、枝叶茂盛和成活率高的乔木类或耐水淹的灌木类。植树宜在春、秋季或雨季进行。如在干燥季节植树，应注意浇水，直至树成活为止，并检查植树成活情况，如有缺株应及时补种。

植物防护病害处治主要是对植物的养护，应适时为草和树木浇水、施肥和除虫，保障植物正常生长。为了达到美化的效果，应适时进行修剪、整形。对于草皮死亡、树木缺株，应进行补植。植物防护由于水流作用，植物根部被冲空，坡面及坡顶裂缝、隆起，坡面局部冲沟时，应进行维护，或改变防护形式。水流速度大，植物被冲毁，可改为抛石、护岸等其他防护形式。对于由坡面水流作用使坡面植物受损的，可针对坡面大小、水流情况，在坡面上设置截、排水沟引导水流，防止地表水过度冲刷植被；因植被阻塞地下水出口，引起坡面隆起，边坡失稳，应根据地下水出露情况，设法引导地下水流出地面。

3.2 工程防护与支挡工程病害

应分析工程防护与支挡工程病害原因，并观察其发展趋势，根据结构类型及破损情况，采取合理的养护加固措施。

3.2.1 泄水孔堵塞，墙后积水

①泄水孔内被杂物堵塞，排水不畅，应清除孔内堵塞物；②泄水孔进水口处反滤材料被堵塞，填土进入反滤层，如条件许可，可开挖墙后填土，重新填筑反滤材料；③泄水孔设置位置不当，不起排水作用，应针对水情增设泄水孔，同时还应加做墙后排水设施，防止降雨积水引起土压力增加或冻胀，挤坏挡墙。

3.2.2 砖石、混凝土或钢筋混凝土挡墙裂缝、断裂

对裂缝、断裂进行观察，如已停止发展，应及时进行修理、加固，其方法是将裂缝缝隙凿平，用水泥砂浆填塞；对混凝土挡墙裂缝，可采用环氧树脂凝固；对裂缝较宽、较深，墙内形成空洞的，可先用细混凝土封堵裂缝外围，预留孔洞，然后进行压浆处理。

3.2.3 挡土墙倾斜、局部鼓出、滑动和下沉和坍塌

①锚固法加固。适用于水泥混凝土或钢筋混凝土挡土墙。采用直径在25 mm以上的高强钢筋作锚杆（螺纹钢），穿入预先钻好的孔道内，用环氧水泥砂浆压注灌满孔道（扩孔后的岩体部分）固定锚杆，等砂浆达到一定强度，对锚杆进行强拉后用锚头固结；②增建支撑墙加固法。在挡土墙的外侧，每隔一定距离，增建支撑挡墙。支撑挡墙尺寸和间距应通过计算确定。

3.2.4 砖石、混凝土或钢筋混凝土挡土墙表面风化剥落

应将风化表层凿除、喷涂水泥砂浆保护层，防止剥落恶化。当风化剥落严重时，应将风化部分拆除重砌。

3.2.5 添建或接长挡土墙

应与线路或原挡土墙协调，对与挡土墙两端连接的土边坡，若被水流冲成沟槽或缺口，应及时填补、夯实，恢复原状。

3.2.6 坡面防护工程病害

①坡面防护工程出现局部松动、脱落、损坏、隆起和裂缝等病害时，应按原防护形式及时修复。②坡面防护工程出现大面积脱落、严重变形时，应及时拆除重建。③植物防护工程出现缺损时，应及时补栽修复。④当锚杆挂网喷浆防护工程出现破损、裂缝和掉块露筋时，应及时喷浆修补；出现局部脱落、坍塌和鼓胀时，应清理坡面，重新挂网喷浆处治。⑤当主动式柔性防护网的锚钉出现锈蚀时，应进行防腐处理；网内出现落石汇集时，应及时清理；网出现破损时，应及时修补；对于被动式柔性防护网，当出现紧固部位锚栓松动或立网变形时，应及时更换或增设。

3.2.7 冲刷防护工程病害

①冲刷防护工程受到洪水、波浪或流水冲击，坡脚发生局部破坏时，应及时采取抛压片石防护、石笼压盖等措施进行处治；②冲刷防护工程发生冲毁时，应调查冲毁的原因，对既有构造物进行评估，根据受损情况及时进行维修加固或重建。

3.2.8 支挡工程病害

（1）支挡工程出现表观损坏时，可结合日常养护进行处治。

（2）支挡工程维修加固措施可参照表1选用。

表1 支挡工程病害处治

（3）发生倾覆、坍塌等结构失效情况时，应进行加固或拆除重建。

（4）挡土墙基础尺寸或地基承载力不满足要求时，宜采用加大截面法、注浆加固法和截排水加固法等措施。

（5）挡土墙基础嵌固段外侧岩土体的水平抗力不满足要求时，可采取增设锚杆、抗滑桩及注浆加固等措施。

（6）挡土墙的泄水孔堵塞时，应及时疏通；无法疏通时，应在挡土墙背后增设排水设施。

（7）采用锚固法加固时：①应合理确定新增锚杆的位置及预应力值，使挡土墙和加固构件受力合理；②进行新增锚杆预应力设计时，应考虑原支护体系锚杆锚固力值；新增锚杆锁定预应力值宜与既有锚杆预应力一致，以利于新旧锚杆共同发挥锚固作用；③锚杆外锚固部分与原支护结构间应设传力构件；当已有挡土墙挡板不满足加固锚杆的传力时，可设格构梁、肋或增厚挡板；格构梁应设置伸缩缝，设置间距为10～25 m，缝宽2～3 cm，并填塞沥青麻筋、沥青木板或其他新材料；④钻孔时应合理选择钻孔机具，维持挡土墙整体稳定，并采取措施减少钻孔对原挡土墙的扰动；⑤锚固条件较差的岩土层中，锚固法注浆宜分层多次高压注浆。

（8）采用加大截面法加固挡土墙时：①应考虑墙身加大截面后对地基基础的不利影响；为土质地基时，加大截面部分基础宜采用钢筋混凝土板式基础；②加固后的支护结构应按复合结构进行整体计算；③新增墙体应采用分段跳槽的实施方案，稳定性较高的部位应优先施工，必要时可采用削方减载等措施，保证施工安全；④挡土墙或基础采用钢筋混凝土时，加大截面部分浇筑混凝土前，应采取凿毛、植入连接钢筋等措施，保证新、旧混凝土结合为整体。植筋锚固长度宜为（10～20）d（d为钢筋直径）；⑤挡土墙为砌体材料时，应先剔除原结构表面疏松部分，对不饱满的灰缝进行处理，加固部位采取设水平齿槽或锚筋等措施，保证新加混凝土与挡土墙结合为整体。

（9）采用抗滑桩加固挡土墙时：①抗滑桩宜设置在挡土墙的外侧；②抗滑桩加固锚杆挡土墙宜设于肋柱中间；③抗滑桩加固桩板式挡土墙宜设于桩的中间，等距布置，且新增抗滑桩与原有桩中心距不宜小于二者桩径较大者的2倍；④抗滑桩宜紧贴挡土墙现浇，或在抗滑桩与挡土墙面之间增设传力构件；⑤抗滑桩护壁设计时应考虑挡土墙传来的土压力；⑥边坡稳定性较差时，抗滑桩施工应间隔开挖、及时浇筑混凝土，并应防止抗滑桩施工对原支护结构安全造成不利影响。

（10）挡土墙拆除重建施工时：①挡土墙应分段拆除，拆除时应采取措施保证墙后填土的稳定；②应处理好新旧墙的结合，保证新墙与原挡土墙结合成为整体；③墙背回填时，应恢复排水设施。

3.2.9 锚固结构病害

（1）锚固结构发生严重应力松弛时，宜用预应力锚索（杆）二次补张拉或新增锚索（杆）补强法进行维修加固；锚固结构断裂或内锚固端失效滑移时，应在邻近位置增设新的锚固结构。

（2）新增锚固结构时：①锚索（杆）应结合原支护体系中的锚索（杆）间距错开布置，且应合理布置内锚固段位置，必要时改变锚索（杆）的倾角；②锚索（杆）锚固段应穿过已有滑裂面或潜在滑裂面不小于2 m且满足边坡稳定性要求。

（3）锚固结构发生锚头严重锈蚀、封锚混凝土破坏时，应及时进行锚头防腐处理，修复封锚混凝土。

（4）发生地梁、框架脱空、开裂时，宜采用浅层注浆法、加大截面法、新增框架结构或预应力锚索（杆）进行维修加固。

3.2.10 抗滑桩病害

①抗滑桩表面出现蜂窝、麻面、露筋和裂缝等表观破损及混凝土局部压溃造成钢筋保护层剥落等病害时，应根据具体情况采用填充修补、注浆和表面封闭等方法进行养护处治；②抗滑桩发生结构性拉裂、侧向稳定性不足时，可采用增加预应力锚索方法进行补强；③出现抗滑桩倾斜、滑移时，应及时增设预应力锚索框架或补桩；④发生混凝土或钢筋被剪断或折断等结构性破坏，或对原有的抗滑桩采用结构补强后不能恢复至设计要求的抗滑能力时，可采用增设钢筋混凝土抗滑桩或钢管抗滑桩和注浆和增设预应力锚索（杆）等措施进行加固处治。

4 结束语

在研究公路防护工程病害产生机理及分类的基础上，针对病害形式不同提出不同的处治措施，拟为公路防护工程病害处治提供借鉴。