邳州S323與南京路交叉口路基沉陷處理方案分析

王志香

【摘要】S323邳州段（環(huán)城北路）與南京路交叉口處，水利頂管工程從平交口路面下部穿過，因頂管施工發(fā)生意外，致使頂管周圍及上覆土層土方流失、松散，路面發(fā)生沉陷。本文對(duì)此案例進(jìn)行了認(rèn)真分析，并提出了處理方案，經(jīng)實(shí)施后，效果良好。

【關(guān)鍵詞】頂管施工；土方流失；路面沉陷

一、頂管施工概況

邳州市環(huán)城北路頂管工程采用兩根內(nèi)徑2.2m（外徑為2.64m，管凈距3m）的鋼筋砼管，頂管距離平交口處路面頂部距離為8.4m左右。在通過交叉口的兩側(cè)位置分別設(shè)置了頂管工作井，兩工作井之間的間距為177m。

頂管位置土層上部0.5-1m為雜填土，以下為兩層黏土層（粘層1層+黏土2層），黏土1層厚度3.5m左右，黏土2層厚度3m左右；以下為中砂層，厚度約為7-8m。

黏土1層（未擾動(dòng)前）：含水率35.6%，空隙比1.051，飽和度92.04%，液性指數(shù)0.80，塑性指數(shù)18.95，壓縮系數(shù)0.38，粘聚力24.64kpa，內(nèi)摩擦角14.45度，標(biāo)準(zhǔn)貫入4.34擊。

黏土2層（未擾動(dòng)前）：含水率29.3%，空隙比0.899，飽和度89.04%，液性指數(shù)0.45，塑性指數(shù)19.86，壓縮系數(shù)0.30，粘聚力35.11kpa，內(nèi)摩擦角15.27度，標(biāo)準(zhǔn)貫入6.06擊。

頂管施工采用大刀盤平面泥水平衡頂管機(jī)，頂管主要穿越中砂土層，該頂管機(jī)是全斷面切削，刀盤切削和攪拌面積達(dá)全斷面的100%以上，在掘進(jìn)機(jī)工作時(shí)，泥水從進(jìn)泥管進(jìn)入掘進(jìn)機(jī)的泥水倉(cāng)里，泥水倉(cāng)內(nèi)的泥水再通過排泥管道排出。

二、路面沉陷概況

頂管施工過程中，頂管機(jī)切削作用擾動(dòng)了土層，砂土發(fā)生了液化，而由于砂土層中存在粒徑較大的砂漿塊，堵塞了泥水平衡機(jī)，在清理砂漿塊時(shí)，進(jìn)出泥水倉(cāng)的泥水將地基已經(jīng)液化的砂土帶走，造成泥水不平衡，致使頂管位置土層內(nèi)部松散、脫空，路面產(chǎn)生了沉陷破壞。路面沉陷后，公路養(yǎng)護(hù)部門立即封閉平交口，在未經(jīng)車輛行駛碾壓的情況下，2天內(nèi)最大沉陷量達(dá)到了60cm。

因該平交口位置重要，交通量大，亟需對(duì)沉陷的路基路面進(jìn)行修復(fù)，以恢復(fù)道路的使用功能。分析其沉陷發(fā)生原因，路面結(jié)構(gòu)下部應(yīng)該發(fā)生了松散及脫空損壞，制定處理方案時(shí)應(yīng)以徹底消除地基病害為目的，根除隱患，保證實(shí)施方案一次到位。

在將沉陷的路面結(jié)構(gòu)層破碎挖除后，發(fā)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)層下部發(fā)生了比較嚴(yán)重的脫空現(xiàn)象（脫空深度達(dá)0.5m左右），且該區(qū)域地下水位較高，脫空處明顯有地下水滲出。

三、路面沉陷處理方案

因?yàn)轫敼芪恢寐裨O(shè)較深（8.4m），若采用大開挖重新回填的處理方案，工作量大，造價(jià)高，影響范圍及時(shí)間長(zhǎng)，施工過程中支護(hù)困難，未知因素多，因此否掉大開挖方案。經(jīng)必選后，設(shè)計(jì)采用相對(duì)保守的水泥攪拌樁并配合灌漿處理方案。水泥土攪拌法具有無振動(dòng)、無污染等優(yōu)點(diǎn)，而且施工時(shí)可避免對(duì)已有輸水管道的破壞。

1、水泥攪拌樁設(shè)計(jì)

水泥攪拌樁是用特制的機(jī)械設(shè)備把水泥漿液送入地下，通過和原位地基土強(qiáng)制攪拌混合，使地基土和加固料之間很快發(fā)生一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使原來的軟土地基變成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的加固土樁復(fù)合地基。從而提高地基承載力，減小沉降，達(dá)到加固地基的目的。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)樁徑0.5m，原則上按梅花形布置，樁間距按照1.0-1.5m設(shè)計(jì)。

為了增加水泥漿液的和易性及穩(wěn)定性、提高噴漿水泥攪拌樁的早期強(qiáng)度，并考慮到本地段軟土的天然含水量較高，在制備水泥漿時(shí)可摻加一些高效早強(qiáng)劑、減水劑等外摻劑。同時(shí)，為了保證噴漿水泥攪拌樁的質(zhì)量，設(shè)計(jì)要求施工時(shí)噴漿水泥攪拌樁必須進(jìn)行全程復(fù)攪。水泥漿液的水灰比可選用0.45-0.55，水泥摻量50kg/m。

由于項(xiàng)目地位于重要道路交叉口，工期要求緊，社會(huì)影響大，設(shè)計(jì)僅對(duì)成樁7d進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。 成樁7天內(nèi)，施工單位先開挖自檢，觀察樁體成型情況及攪拌均勻程度，如實(shí)做好記錄，檢查頻率為2%，開挖深度不小于1.5m，如發(fā)現(xiàn)凝體不良等情況，應(yīng)報(bào)廢補(bǔ)樁。對(duì)不同樁長(zhǎng)路段，分別在整樁長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行鉆芯取樣，并進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，抽檢頻率為樁數(shù)的2%。水泥土強(qiáng)度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：R7d ≥ 0.28 Mpa。同時(shí)進(jìn)行靜載試驗(yàn)，可根據(jù)不同地質(zhì)情況及樁間距抽檢三樁復(fù)合地基承載力。

2、灌漿設(shè)計(jì)

水泥樁施工完畢后，配合施工灌漿方案。設(shè)計(jì)共設(shè)置8道灌漿孔，兩道水管管中2道，管頂各2道，管側(cè)各1道；管中、管側(cè)的灌漿孔深度為10m，管頂?shù)墓酀{孔深度為5.5m。灌漿孔與水泥樁位置錯(cuò)開，灌漿孔橫向間距1m。

灌漿材料采用普通水泥漿，水灰比采用1：1.2，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。灌漿設(shè)計(jì)壓力采用0.1-0.15MPa，施工中可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。

采用循環(huán)鉆灌法灌漿。在地表設(shè)孔壁管和混凝土塊以防止地面冒漿，無需在孔中打人套管，自上而下鉆完一段灌注一段，直至預(yù)定深度為止。鉆孔時(shí)需用泥漿或較稀的水泥黏土漿作為循環(huán)沖洗液，既起穩(wěn)固孔壁的作用，同時(shí)也灌入地層中一些漿液，起部分灌漿的作用。施工中，灌漿灌到不吃漿為止。

3、路基處理注意事項(xiàng)

a 施工前應(yīng)對(duì)現(xiàn)有頂管進(jìn)行平面和高程準(zhǔn)確定位，以現(xiàn)有管道位置為基準(zhǔn)進(jìn)行布樁。管頂位置的水泥樁在準(zhǔn)確定位頂管的高程后以樁底高程作為施工控制，樁底距離頂管距離為0.3-0.5m（設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)可適當(dāng)調(diào)整）。

b樁基施工前對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整平，如有坑塘，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行抽水，采用中粗砂進(jìn)行回填碾壓。

c 施工前，應(yīng)勘測(cè)清楚樁基范圍內(nèi)是否還有其他管線，下部黏土層以下的砂土層是否為流動(dòng)砂土或?yàn)榈叵滤袎和翆?，若有發(fā)現(xiàn)，及時(shí)與設(shè)計(jì)部門聯(lián)系。

4、路面恢復(fù)

對(duì)采用水泥攪拌樁及灌漿進(jìn)行加固處理地基后；樁頂部鋪設(shè)40cm碎石調(diào)平層+40cm8%石灰土（壓實(shí)度≥96%），灰土頂面滿鋪加強(qiáng)型雙向鋼塑土工格柵，其上鋪筑新建瀝青路面結(jié)構(gòu)層（4cm改性SMA-13+8cm AC-25C+ 36cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm二灰土）。

四、結(jié)束語

S323邳州段（環(huán)城北路）與南京路交叉口因頂管施工發(fā)生的路面沉陷，在采用水泥攪拌樁及灌漿處理地基并恢復(fù)路面后，現(xiàn)已竣工通車了1年多時(shí)間，路面使用狀況良好，未再發(fā)生沉陷及其他路面損壞現(xiàn)象，其處理方法可成功借鑒于其他類似項(xiàng)目。