濕陷性黃土地區(qū)填方路基病害成因及病害處理概述

李 荊

陜西路橋集團(tuán)有限公司

濕陷性黃土地區(qū)填方路基病害成因及病害處理概述

李 荊

陜西路橋集團(tuán)有限公司

濕陷性黃土，具有垂直節(jié)理發(fā)育及典型的空隙架空結(jié)構(gòu)，使其在干燥的條件下具有很高的強(qiáng)度，而受水浸濕后強(qiáng)度大大降低，尤其受灌溉水長(zhǎng)期浸泡更甚，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量及使用壽命，本文結(jié)合陜西省西咸北環(huán)線高速公路路基病害進(jìn)行成因分析，并對(duì)病害進(jìn)行加固處理，為類似工程施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

濕陷性黃土地區(qū)成因病害處理

1 、工程概況

西咸北環(huán)線高速公路是國(guó)高網(wǎng)G30N連霍高速臨潼至興平段的并行線，是國(guó)家級(jí)“西咸新區(qū)規(guī)劃” 和“關(guān)中-天水經(jīng)濟(jì)區(qū)發(fā)展規(guī)劃”確定的交通建設(shè)重點(diǎn)工程。設(shè)計(jì)路段位于陜西省關(guān)中平原中部，地形平坦，渭河兩岸發(fā)育有廣闊的階地。根據(jù)地形標(biāo)高、相對(duì)高差、沿途類型及地貌成因，可以劃分為河谷階地區(qū)和黃土臺(tái)塬區(qū)兩個(gè)地貌單元。本項(xiàng)目位于黃土臺(tái)塬區(qū)，底座為渭河高階地，上部有較厚的馬蘭黃土，約5～10m，其下離石黃土可見(jiàn)數(shù)層古土壤。沿線地基表層黃土濕陷深度8～15m，濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)自重濕陷。

2 、路基病害

本處路基病害發(fā)生于西咸北環(huán)線高速公路馬莊北樞紐立交區(qū)內(nèi)F匝道處，該立交位于果園區(qū)，地勢(shì)平坦，無(wú)天然排水出路。因果園區(qū)征地困難、沿線村民阻工，天然雨水及灌溉水在低洼處積水下滲，最終導(dǎo)致馬莊北樞紐立交FK0+520～FK0+780段路基出現(xiàn)病害。

路基開(kāi)裂：FK0+515～FK0+659段路基右側(cè)土路肩外側(cè)出現(xiàn)一條寬約10～30cm的縱向裂縫；FK0+515～FK0+659段路基左側(cè)出現(xiàn)一條長(zhǎng)約100m寬約5cm的縱向裂縫；

路基沉降：FK0+515～FK0+659段路基右側(cè)擋土墻平面位置累計(jì)偏差48mm，高程累計(jì)沉降51mm；FK0+580～FK0+620段路面產(chǎn)生7～31cm沉降。

3 、病害成因

本匝道路基設(shè)計(jì)平均填高5.36m，為減少征地，匝道右側(cè)設(shè)計(jì)有頂填土2m仰斜式漿砌片石擋土墻，處于Ⅱ級(jí)自重濕陷路段，原設(shè)計(jì)地基處理采用120T·m能量級(jí)強(qiáng)夯進(jìn)行處理，強(qiáng)夯區(qū)域?yàn)槁坊秶由熘疗履_外2m。右側(cè)擋土墻基底按灰土墊層進(jìn)行處理，在路床交驗(yàn)并移交路面單位完成路面結(jié)構(gòu)鋪筑后，發(fā)生病害。

因立交內(nèi)蒸發(fā)池征地困難，無(wú)法將天然水匯集排出，加之當(dāng)?shù)剞r(nóng)民灌溉渠未恢復(fù)，村民利用F匝道路基兩側(cè)排水邊溝和涵洞進(jìn)行灌溉，形成雍水并外溢，導(dǎo)致F匝道左側(cè)坡腳沉陷。而F匝道右側(cè)擋土墻外側(cè)地面較低洼，灌溉水和雨水在該處形成積水下滲，導(dǎo)致該處濕陷并牽引擋墻下沉、外傾。同時(shí)，下滲的農(nóng)灌水和雨水侵入路基，致使匝道兩側(cè)路肩部位及路面出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象。

4 、病害處理

4.1 路基發(fā)生病害后，項(xiàng)目部積極成立病害處理應(yīng)急小組，一方面組織安排專人對(duì)病害段路基持續(xù)進(jìn)行測(cè)量及觀測(cè)，確保取得病害發(fā)展過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)第一手?jǐn)?shù)據(jù)；一方面及時(shí)上報(bào)病害發(fā)生情況報(bào)告，積極參與項(xiàng)目管理處、設(shè)計(jì)院及專家組的病害處理方案，最終對(duì)發(fā)生的病害進(jìn)行了加固處理。

4.2 落實(shí)馬莊北樞紐立交區(qū)蒸發(fā)池及引渠征地情況及時(shí)完成整個(gè)排水系統(tǒng)，完善地方農(nóng)灌系統(tǒng)穿越馬莊北立交設(shè)計(jì)方案并及時(shí)恢復(fù)完善地方農(nóng)灌系統(tǒng)，防治類似情況再次發(fā)生。

4.3 進(jìn)一步擴(kuò)大觀測(cè)范圍，加強(qiáng)監(jiān)控測(cè)量，定期收集觀測(cè)數(shù)據(jù)，直至位移及沉降均趨于穩(wěn)定。

4.4 針對(duì)該處路基病害，設(shè)計(jì)單位結(jié)合與會(huì)專家的審查意見(jiàn)，對(duì)該段路基擋土墻進(jìn)行加固處理意見(jiàn)，并對(duì)路基沉陷及裂縫區(qū)域處理方案進(jìn)行了明確，處治方案采用混凝土樁和碎石擠密樁，確保病害處置一步到位。

4.4.1 對(duì)F匝道左側(cè)坡腳沉陷區(qū)域處理方案為，拆除路基邊溝，在FK0+580～FK0+780段左側(cè)原路堤邊溝兩側(cè)各布設(shè)一排振動(dòng)沉管碎石擠密樁，樁徑40cm、排間距1.91m，單排樁距1.2m、梅花狀布置，樁頂設(shè)于原地表、樁底布設(shè)于古土壤層地面以下50cm處，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)按13.5m計(jì)。樁體采用2～4cm碎石，含泥量不大于5%，完成后及時(shí)恢復(fù)邊溝。

4.4.2 對(duì)FK0+520～FK0+630段右側(cè)土路肩邊緣至擋土墻墻背布設(shè)三排C20混凝土樁，樁長(zhǎng)40cm、樁間距0.9m、梅花狀布置，樁頂設(shè)置于路床底面，樁底布設(shè)于古土壤層地面以下50cm處，樁長(zhǎng)設(shè)計(jì)按14.5m計(jì)。樁頂填筑材料與路床填料相同，回填并壓實(shí)至路床頂面。填方路基范圍內(nèi)樁體采用鉆孔取土置換工藝施工、原地表以下樁體采用振動(dòng)沉管擠密灌注工藝施工，振動(dòng)沉管擠密成孔時(shí)，避免對(duì)原地表以上路基填土進(jìn)行擾動(dòng)。

4.4.3 對(duì)FK0+520～FK0+630段右側(cè)擋土墻外側(cè)設(shè)置C15片石混凝土豎肋，采用樁基礎(chǔ)。即在原擋墻基礎(chǔ)外共布設(shè)兩排C30混凝土樁，樁徑40cm、樁間距1m、梅花狀布置，樁頂設(shè)于路堤擋土墻墻趾以上20cm處，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)按12.2m計(jì)。混凝土樁采用振動(dòng)沉管擠密灌注工藝施工。樁體施工完成后，在原地表、原狀土層內(nèi)開(kāi)挖基礎(chǔ)，為有效連接混凝土樁體與原擋土墻基礎(chǔ)，在擋土墻墻趾處澆筑60cm厚C20混凝土基礎(chǔ)，底寬1.6m；其頂面設(shè)置豎肋基礎(chǔ)，采用C20混凝土澆筑只原地表；基礎(chǔ)外側(cè)基坑壁位置鋪設(shè)防滲復(fù)合土工膜后回填8%石灰土、采用小型機(jī)具壓實(shí)，壓實(shí)度不小于93%。該段路基右側(cè)每幅擋土墻外側(cè)設(shè)兩道豎肋，豎肋采用C15片石混凝土砌筑，其頂寬1.0m、頂面低于原路堤擋土墻頂面1.0m、豎肋寬度2.0m、豎肋高度3.0m。

4.4.5 對(duì)FK0+580～FK0+620段路基右側(cè)土路肩邊部裂縫和路基左側(cè)邊坡裂縫采用壓漿灌縫處理。

4.4.6 待兩側(cè)地基加固完成后對(duì)FK0+578～FK0+647段路基進(jìn)行加固，加固采用C20混凝土樁，樁徑40cm、樁間距1.2m、梅花形布設(shè)，樁頂布設(shè)于路床頂面40cm，樁底置于古土壤層頂面以下50cm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)14.5m。路基范圍內(nèi)樁體采用鉆孔取土置換工藝、原地表以下樁體孔采用振動(dòng)沉管擠密灌注工藝施工。樁體施工完成后，清除路床頂面以下40cm樁間灰土，剔除樁頭，路床重新級(jí)配碎石填筑，壓實(shí)度不小于96%。

5 、加固效果

通過(guò)加固方案對(duì)病害部位進(jìn)行全面加固后，項(xiàng)目部通過(guò)持續(xù)一個(gè)月測(cè)量觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)有明顯沉降及其他病害發(fā)生，加固效果良好。通車后未接收運(yùn)營(yíng)單位相關(guān)質(zhì)量通報(bào)。