談高速公路路基開裂處置施工技術(shù)

梁懷超

(中鐵三局集團(tuán)第六工程有限公司，山西晉中 030600)

1 工程概況

某高速公路K26+250～K26+300為半填半挖路段，路中線最大填高7 m，邊坡最大填高27 m。該段地面橫坡較陡，原設(shè)計(jì)為下部采用挖淤泥換填石處理，填挖交界處采用挖臺階及增加土工格柵加強(qiáng)填筑。

場區(qū)地處貴州高原東部斜坡地帶，受侵蝕—剝蝕影響，地形條件復(fù)雜，地表森林植被茂密，屬中等切割的侵蝕—剝蝕中低山地貌。

邊坡山體坡面覆蓋厚1 m～3 m碎石土，成分為板巖，粒徑一般40 mm～80 mm，含量55%，結(jié)構(gòu)稍密。卵石土:成分為板巖，粒徑一般40 mm～80 mm，含量55%，結(jié)構(gòu)松散，厚1 m～4 m，主要分布于左側(cè)路基底部山間谷地內(nèi)。

半填半挖方部分基巖為板溪群隆里組(Ptbnl)薄層板巖。按巖體節(jié)理裂隙發(fā)育及風(fēng)化程度分為強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化層。強(qiáng)風(fēng)化層:黃色、土灰色，薄層狀，裂隙極發(fā)育，裂隙面為褐色浸染，巖體破碎，質(zhì)極軟，厚約14 m。中風(fēng)化層:灰色，薄層狀，裂隙發(fā)育，裂隙面為褐色浸染，巖體較破碎。

2 路基出現(xiàn)裂縫原因分析

該路段于2011年10月施工開始，2011年11月路面施工完成，2012年2月底發(fā)現(xiàn)路面產(chǎn)生裂縫，縫寬3 cm～5 cm，呈弧形與填挖交界線吻合。針對裂縫立即采取了瀝青封閉防水的措施，并且設(shè)置了沉降觀測點(diǎn)，如圖1所示。

圖1 路基路面開裂圖

根據(jù)現(xiàn)場施工過程，結(jié)合出現(xiàn)裂縫的情況，主要產(chǎn)生沉降的原因判斷為:

1)沉降段落處于半填半挖路基段，施工時(shí)，基底臺階開挖不合理或未開挖臺階，填料和基底結(jié)合不良，導(dǎo)致結(jié)合部壓實(shí)受到影響，從而產(chǎn)生裂縫或不均勻沉降。

2)沿路線縱向和橫向填挖交界的地面橫坡太陡，路面填筑前的臺階處理不徹底，填料與基底結(jié)合不良，也沒有經(jīng)過工后沉降，在受到重型車輛的荷載后，產(chǎn)生不均勻沉降所致。

3)路基填料采用中風(fēng)化板巖填筑，由于雨水的滲入使板巖解體，導(dǎo)致路基壓實(shí)度不滿足設(shè)計(jì)要求而產(chǎn)生不均勻沉降。

3 裂縫處置施工方案

為保證后期公路運(yùn)營使用過程中路基不再發(fā)生不均勻沉降，保證路基的整體穩(wěn)定性，根據(jù)裂縫形成、本段路基所處的地理位置和施工時(shí)所用填料，以及盡可能減少對運(yùn)營影響的具體情況，確定采用壓漿固結(jié)法配合錨索輔助及加強(qiáng)路基排水的綜合方法。

路基處理樁孔平面布置圖見圖2，路基處理橫斷面圖見圖3。

圖2 路基處理樁孔平面布置圖（單位：m）

圖3 路基處理橫斷面圖（單位：m）

3.1 鋼花管注漿

每個壓漿孔內(nèi)安裝1根φ48鋼花管作為剛性支撐，在鋼花管內(nèi)設(shè)置1根φ28鋼筋。壓漿孔采用φ100 mm機(jī)械鉆孔，壓漿孔垂直路面，邊坡鉆孔豎直向下。鉆孔按梅花形布置，壓漿孔間距1.0 m，每排間距1.0 m，路面鉆孔嵌入基巖大于3 m。邊坡底部鉆孔處理深處9 m～18 m，處理范圍30 m(ZK26+260～ZK26+290)。壓漿壓力控制在1.0 MPa～1.5 MPa之間，采用42.5普通硅酸鹽水泥進(jìn)行壓漿，壓漿采用二次壓漿法。

注漿花管大樣圖見圖4。

3.2 邊坡錨索

為了加強(qiáng)滑動體(路基)穩(wěn)定，邊坡采用錨索進(jìn)行加固，錨索采用6根(直徑為15.24 mm，抗拉強(qiáng)度為1 860 MPa)高強(qiáng)度低松弛無粘結(jié)鋼絞線。每片鋼筋混凝土框架寬8 m，豎向間距5 m布置3排，錨索橫向間距4 m布置2排，鋼筋混凝土框架橫梁與豎肋截面寬×高為0.7 m×0.6 m;錨索長度根據(jù)現(xiàn)場鉆孔情況確定，確保錨固段進(jìn)入巖體8 m。

圖4 注漿花管大樣圖

3.3 路面基層挖除重做

由于該段填方路基的路面結(jié)構(gòu)層均已施工完畢，沉降產(chǎn)生的裂縫導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層已經(jīng)破壞，故將該段路面瀝青混凝土面層以及水泥穩(wěn)定碎石基層全部清除，在水泥穩(wěn)定碎石基層與瀝青混凝土下面層之間設(shè)置兩層玻璃纖維格柵，在級配碎石底基層與水泥穩(wěn)定碎石基層之間設(shè)置雙向土工格柵，然后重新鋪筑瀝青混凝土面層。

路面結(jié)構(gòu)層處理見圖5。

圖5 路面結(jié)構(gòu)層處理圖

3.4 加強(qiáng)路基排水

為了減少雨水對路基影響，在路基頂面增設(shè)橫向排水管。一端連接中央排水溝，另一端伸出路基外側(cè)連接路基邊溝。

4 注漿施工工藝

在水泥壓漿固結(jié)技術(shù)的原理上，利用注漿管把漿液均勻的注入地層中，水泥漿液在周圍的土體中，通過滲透、填充、壓密、擴(kuò)張趕走土體縫隙內(nèi)的積水和空氣，形成漿脈。由于地層中的不均勻，一方面通過鉆孔，以一定水灰比的漿液高壓快速強(qiáng)行進(jìn)入弱透水土層，在注漿點(diǎn)集中處形成近似球形的漿泡，擠壓臨近的土體，使土體被擠壓密實(shí)，固結(jié)形成強(qiáng)度，承載力得到大大提高。另一方面，在透水性好的土層，隨著壓漿的進(jìn)行，漿液通過裂縫和滲透，填充到各砂礫石間的空隙中，在層間形成方向各異的片狀、帶條狀、塊狀的漿液體，漿液經(jīng)一段時(shí)間的養(yǎng)生，凝結(jié)硬化后，松散的砂礫石膠結(jié)成一個整體良好，強(qiáng)度高，防水性能強(qiáng)的“結(jié)石體”。同時(shí)在鉆孔內(nèi)形成柱體，與周圍的土體相互作用均勻受力，形成了復(fù)合地基，提高了承載能力。

1)主要施工機(jī)械:鉆孔機(jī)、杰漿拌和機(jī)、壓漿機(jī)。

2)工藝流程:樁位確定放樣→布孔→鉆孔→清孔→安裝壓漿管道→臨時(shí)封孔→壓漿→封孔養(yǎng)生→灰漿配比→第二次壓漿。

3)主要工藝:布孔、鉆孔、壓漿、封口、養(yǎng)護(hù)。

布孔:采用梅花狀布孔，孔距1.0 m，排距1.0 m，出現(xiàn)裂縫段落沿裂縫走向左右兩側(cè)布置兩排注漿孔;沉降路基段落按照沉降面積確定孔位，注漿孔面積應(yīng)大于沉降面積。

鉆孔:采用無水鉆進(jìn)方式成孔，孔徑100 mm，每孔壓漿孔鉆進(jìn)過程中要保證連續(xù)作業(yè)，且要保持垂直，鉆孔順序由裂縫外向內(nèi)側(cè)進(jìn)行，原地面不一致時(shí)應(yīng)按先深后淺，由低向高的順序鉆孔。

壓漿:漿液制作水泥和水按照1∶1的比例進(jìn)行配置，漿液攪拌時(shí)間不少于3 min，然后經(jīng)濾網(wǎng)放入儲漿桶，邊灌邊攪，應(yīng)連續(xù)作業(yè)。必要時(shí)摻入部分粉煤灰，制作好的漿液要有良好的和易性、保水性。壓注漿液時(shí)應(yīng)緩慢均勻連續(xù)加壓，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)值1.5 MPa時(shí)，應(yīng)保持穩(wěn)壓3 min以上，當(dāng)觀察到路基頂面開始抬升或漿液流動線路內(nèi)的壓力迅速升高時(shí)，停止壓漿。壓漿順序應(yīng)由裂縫外向裂縫內(nèi)側(cè)進(jìn)行，先外側(cè)后內(nèi)側(cè)、由低向高的順序進(jìn)行壓漿。壓漿時(shí)注意要進(jìn)行跳樁法壓漿。壓漿時(shí)應(yīng)注意高壓管前不能站人，防止噴漿傷人。

封口:壓漿結(jié)束后應(yīng)立即拔出灌漿栓塞，立即插上木塞，以便有足夠的時(shí)間使?jié){液充分凝固。

養(yǎng)護(hù):灌漿后的路基24 h內(nèi)禁止機(jī)動車輛通過灌漿區(qū)，養(yǎng)生3 d。

5 質(zhì)量安全保證措施

1)施工中注意對壓漿點(diǎn)周圍的管線進(jìn)行觀察，特別是檢查壓漿部位，一旦發(fā)現(xiàn)有漏漿，需對滲漏處封堵后才能繼續(xù)壓漿。

2)壓漿壓力的控制:在壓漿過程中，對壓力的控制至關(guān)重要，壓漿是該工藝的重要指標(biāo)，控制不當(dāng)將無法達(dá)到預(yù)期效果，甚至?xí)β坊a(chǎn)生新破壞。如壓力過大會使路基頂面產(chǎn)生新的裂縫或存在不必要的浪費(fèi)。同時(shí)如路基抬高的過多，也會使得道路的線形很難理順，不利于路面排水;如壓力過小，漿液無法充分的進(jìn)入土體的孔隙中，填充不密實(shí)，達(dá)不到預(yù)期效果。

3)現(xiàn)場施工過程中，要對每個壓漿孔的深度、壓漿壓力、注漿開始及結(jié)束時(shí)間注漿量進(jìn)行現(xiàn)場詳細(xì)記錄。

4)在每段裂縫位置設(shè)置2個～3個沉降觀測點(diǎn)，加強(qiáng)觀測并進(jìn)行詳細(xì)記錄。

5)在存在安全隱患的地方做好各項(xiàng)防護(hù)及醒目的標(biāo)識標(biāo)牌。

6 結(jié)語

本工程處置完成后一年多時(shí)間，使用情況良好，未有新的裂縫出現(xiàn)。通過對本段路基的開裂分析及處理情況可以得到以下結(jié)論:

1)對于填方路基，填料的均勻性及路基充分壓實(shí)是路基穩(wěn)定的基本條件。

2)在水的作用下，巖土體強(qiáng)度降低，同時(shí)自重增加，是路基開裂的主要原因。特別是路基表面徑流水進(jìn)入裂縫，給滑動面增加了潤滑作用。因此要重視地表水和地下水的處理。

3)運(yùn)營中的路基開裂是一種突發(fā)情況，應(yīng)采取應(yīng)急措施，防止塌陷開裂進(jìn)一步擴(kuò)大，保證部分路段通行，減小群眾出行困難。

4)在保證路基穩(wěn)定的情況下，應(yīng)該采取快速、高效的注漿措施對路基進(jìn)行加固處理，避免大開挖對路基安全以及通車運(yùn)營造成影響。

5)“鋼花管注漿加邊坡錨索加綜合排水”是處理運(yùn)營中路基路面開裂的一種快速有效的措施。

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［2］汪海濤.高速公路路基開裂的處理實(shí)例分析［J］.北方交通，2013(2):81-82.

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