承朝高速公路路基沉陷機(jī)理分析及處理技術(shù)討論

黃春麗

(河北承德承朝高速公路管理處)

1 工程概況及場地工程地質(zhì)條件

試運(yùn)行的承朝高速部分路段，主要是填土路基出現(xiàn)路基及構(gòu)筑物臺(tái)背下沉的情況，且局部地段較嚴(yán)重，下沉達(dá)30～50 cm。

路基填土的巖性為粉質(zhì)粘土，褐黃～褐紅色，可塑，中～高壓縮性，具有蟲孔和植物根孔，含少量小的鈣質(zhì)結(jié)核及小礫石。

試驗(yàn)結(jié)果表明，該路基填土具有輕微濕陷性，該土的基本性質(zhì)。

(1)顆粒組成以粉粒(粒徑 0.05 ～0.005 mm)為主，含量在60%以上。

(2)孔隙比變化在 0.800～1.000之間。

(3)天然含水量13.3% ～18.4%，本次取土位置為表層土，深層位置的含水量在20% ～30%之間。

(4)飽和度39.0% ～60%之間。

(5)液限24.6% ～31.5%之間。

2 該區(qū)段路基沉陷處理設(shè)計(jì)

試運(yùn)行的承朝高速部分路段，主要是填土路基出現(xiàn)路基及構(gòu)筑物臺(tái)背下沉的情況，且局部地段較嚴(yán)重，下沉達(dá)30～50 cm。經(jīng)取土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，分析其沉陷的主要原因有二。(1)由于該路基填土為黃土狀土，其具有特殊的結(jié)構(gòu)特性、欠壓密性、濕陷變形性，成為該路基沉陷的主要原因之一。(2)土的凍脹、融陷性也成為該區(qū)段路基沉陷的主要原因之一。

為改善土的結(jié)構(gòu)特性、增強(qiáng)土的密實(shí)性、減少土的濕陷變形并降低土的融陷變形，路基處理采用了壓密注漿加排水的處理方案。

注漿的原理即通過鉆孔向土層中壓入濃漿，隨著壓密的漿液的擠入，將在壓漿點(diǎn)周圍形成燈炮形空間，并因漿液的擠壓作用而產(chǎn)生輻射狀土抬力，從而引起地層局部隆起，糾正路面不均勻沉降。排水處理即在壓密注漿后在有可能形成路基進(jìn)水的地段采用碎石排水井，排除積水，減少濕陷及融陷量。

該區(qū)段路基采用注漿方案進(jìn)行處理的目的如下：(1)防滲，降低巖土的滲透性，消除或減少地下水的滲流量，降低工程場壓力或孔隙水壓力，提高巖土的抵抗?jié)B透變形能力。(2)固結(jié)，改善巖土或結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，恢復(fù)其整體性。(3)防止滑坡，提高邊坡巖土體的抗滑能力。(4)降低地表下沉，降低或均勻化巖土的壓縮性，提高其變形模量，改善其不均勻性。(5)提高地基承載力，提高巖土的力學(xué)強(qiáng)度。(6)回填，充填巖土體或結(jié)構(gòu)的孔洞、縫隙，防止塌陷，改善結(jié)構(gòu)的力學(xué)條件。(7)加固，恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性和力學(xué)性能。

2.1 處理路段的確定

根據(jù)病害程度、影響范圍、施工的工期等綜合考慮確定出相應(yīng)的治理路段，進(jìn)行處理。主要分為三個(gè)方面：(1)普通路基的治理。(2)橋頭臺(tái)背及搭板的治理。(3)特殊地質(zhì)段形成的特殊病害。

2.2 路基注漿設(shè)計(jì)

(1)布孔方式。在需治理的范圍內(nèi)按梅花型布孔，孔距2.5 ～3 m，有水灰比控制，水灰比0.6∶1，采用3 m 孔距，水灰比 0.5∶1，采用 2.5 m 孔距。

(2)注漿及成孔順序。在靠近邊坡一側(cè)先打孔注漿，形成帷幕后，再向路基內(nèi)側(cè)施工，最外一排孔注漿壓力以0.2～0.3 MPa為標(biāo)準(zhǔn)，防止邊坡過多溢漿。工藝流程如下。

鉆孔機(jī)就位→鉆孔→ 成孔、鉆機(jī)移位 →埋設(shè)注漿花管→用止?jié){塞封孔→開泵注漿→穩(wěn)壓、結(jié)束注漿→拔管→封孔、移機(jī)。

(3)注漿孔深的確定。每個(gè)注漿面必須根據(jù)路基施工期縱斷、橫斷，分別確定每個(gè)孔的深度，編成孔號(hào)，標(biāo)注每個(gè)孔的孔深，原則是打至原地表。

(4)注漿壓力的確定。1～1.5 MPa，具體要根據(jù)廠地的情況確定，原則上不允許有大的隆起。

(5)漿液的配比。m水∶m灰∶m水玻璃∶m膨脹劑為=0.5∶1∶0.05∶0.01，漿液攪拌不少于3 min。

注漿材料中的水玻璃俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其化學(xué)式為硅酸鈉(Na2O·n SiO2)的水溶液。將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中，兩種溶液迅速反應(yīng)生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結(jié)和填充孔隙的作用，使土壤的強(qiáng)度和承載能力提高。

(6)局部路段設(shè)置碎石排水孔的要求。根據(jù)路基設(shè)計(jì)文件中的縱橫斷面及地質(zhì)勘察資料，確定出設(shè)置碎石排水空的路段，進(jìn)行壓密注漿后再進(jìn)行碎石排水孔的施工。碎石排水孔的要求：孔徑108 mm，孔深打到原地表，回填碎石并振密。施工機(jī)械可采用汽車鉆或100型臺(tái)式鉆機(jī)進(jìn)行。

3 方法討論

對(duì)于該區(qū)段的病害路基，注漿及排水措施基本達(dá)到了加固路基、減小沉降的目的。其實(shí)，在修筑路基的過程中我們可以采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ㄒ韵驕p弱路基病害的發(fā)生。

3.1 換填方案

對(duì)于這種具有高壓縮性、低強(qiáng)度、濕陷性的土，若條件允許，路基填筑時(shí)可以舍棄，以做它用。換填物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)較好的土。

3.2 強(qiáng)夯方案

對(duì)于普遍分布，沒有好的建筑材料可以代替該種土或運(yùn)輸?shù)瘸杀据^大時(shí)，路基填筑時(shí)可采用強(qiáng)夯方案對(duì)該軟弱土進(jìn)行處理，使得欠密實(shí)土趨于密實(shí)。

3.3 路基內(nèi)部設(shè)置良好的排水系統(tǒng)

路基內(nèi)部設(shè)置良好的排水系統(tǒng)對(duì)路基的穩(wěn)定性至關(guān)重要，路基表面滲入的雨水、污水能及時(shí)排出，可以有效的減輕該種土的濕陷性及凍融程度，對(duì)于減少沉陷量能起到治本作用。

4 結(jié)語

(1)注漿技術(shù)適用于高速公路路基凍脹、融陷及濕陷性土的處理，具有加速路基解凍和加固解凍后的軟土路基的作用。合理選擇漿液材料對(duì)處理特殊性路基土(如黃土、黃土狀土)至關(guān)重要。注漿技術(shù)處理路基具有施工速度快、費(fèi)用低、效果好、不影響車輛正常通行等優(yōu)點(diǎn)。采用注漿技術(shù)處理高速公路路基，其施工方法、施工參數(shù)、注漿材料等還有待于進(jìn)一步探索、改進(jìn)。

(2)在修筑路基的過程中我們可以采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ鐡Q填、強(qiáng)夯、設(shè)置良好的排水系統(tǒng)等以消除或減弱路基病害的發(fā)生。

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［1］建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］建筑樁基技術(shù)規(guī)程(JGJ94-94)［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

［3］工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2007.