高速公路路基滑移處治分析研究

李 偉

(廣東省南粵交通揭惠高速公路管理中心，揭陽(yáng) 522000)

揭惠項(xiàng)目采用設(shè)計(jì)速度100 km/h的四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，整體式路基寬26 m。路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面：四車道整體式路基寬度26.0 m，其中：行車道寬2 m×2 m×3.75 m，硬路肩寬2 m×3.0 m(含右側(cè)路緣帶寬2×0.5 m)，中間帶寬3.5 m(中央分隔帶寬2.0 m，左側(cè)路緣帶寬2 m×0.75 m)，土路肩寬2×0.75 m。

樁號(hào)K26+208～K26+331段位于貴嶼鎮(zhèn)規(guī)劃的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，路線沿產(chǎn)業(yè)園的規(guī)劃線位布設(shè)，地形地貌為沖積平原區(qū)，路線左側(cè)臨近河道，右側(cè)為菜地、水田，設(shè)計(jì)填土高度為8.4～9.2 m，地基處理采用管樁復(fù)合地基，管樁長(zhǎng)度為18 m，間距為2.8 m，砂墊層厚度為35 cm，碎石墊層為30 cm。

K26+208～K26+271段管樁處治于2014年12月14日開(kāi)始施工，于2014年12月25日施工完成，2014年12月25日管樁通過(guò)總監(jiān)辦驗(yàn)收； K26+271～K26+331段管樁處治于2015年1月15日開(kāi)始施工，于2015年11月15日施工完成。

K26+208～K26+271段路基本體2015年3月22日開(kāi)始填筑，2017年3月24日填筑到94區(qū)頂，于2017年10月16日填筑到96區(qū)第二層；K26+271～K26+331段路基本體2015年12月18日開(kāi)始填筑，2017年3月23日填筑到94區(qū)頂，于2017年10月16日填筑到96區(qū)第二層；K26+208～K26+271、K26+271～K26+331兩段路基填筑至96區(qū)第二層后，為保證彎沉及后期通車的安全穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)勘查決定將96區(qū)第3～4層土方填料更換為級(jí)配碎石，于2017年11月7日開(kāi)始填筑，2017年11月8日完成全部本體路基的填筑工作，于2017年11月11日開(kāi)始進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層施工，截止2017年11月12日出現(xiàn)下陷滑移情況時(shí)，已經(jīng)施工約75 cm左右結(jié)構(gòu)層。

1 滑移情況

2017年11月12日上午11點(diǎn)30分K26+240～K26+300段路基中線位置，路面水穩(wěn)層表面出現(xiàn)縱向裂縫，中午12點(diǎn)10分左右裂縫處路基本體出現(xiàn)下陷、坡腳處起拱，對(duì)路基本體進(jìn)行拉扯，影響范圍擴(kuò)大至K26+208～K26+331，長(zhǎng)度123 m。下午15點(diǎn)左右開(kāi)裂及下陷地段基本趨于穩(wěn)定。下陷部分路基本體下陷約2 m，造成路基坡腳外地貌隆起1.5 m，并向外發(fā)生位移2 m。滑移未造成人員傷亡及機(jī)械設(shè)備損失，見(jiàn)圖1、圖2。

2 地質(zhì)條件

地形地貌主要為沖積平原區(qū)，地形平坦，原地面高程約1.4～2 m，路段起點(diǎn)位置為一魚(yú)塘，路線前進(jìn)方向右側(cè)主要為草地、農(nóng)田、水溝縱橫，左側(cè)為舊路及河流，該路段上覆0.5～1 m的雜填土，雜填土下分布有5.9～7.8 m厚、灰黑色、飽和、流塑狀的淤泥土,淤泥土下為3.8～6.6 m厚、灰色、稍濕、可塑狀粉質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土下有細(xì)砂、中砂、粗砂、粉質(zhì)粘土不同程度地交替分布，地質(zhì)情況較復(fù)雜。

3 原因分析

該項(xiàng)目委托專業(yè)設(shè)計(jì)院對(duì)路基進(jìn)行了勘察和設(shè)計(jì)，對(duì)路基地基處理方案按規(guī)定進(jìn)行了審批，嚴(yán)格按照規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工、監(jiān)理，并按規(guī)定進(jìn)行了檢測(cè)，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，路基填筑也滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

《路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》(JTG/T D31-02—2013)對(duì)管樁復(fù)合地基的穩(wěn)定分析方法是借鑒攪拌樁復(fù)合地基的，其假設(shè)樁和土同時(shí)剪切破壞。但是最新研究表明，管樁等剛性樁復(fù)合地基的樁土破壞過(guò)程是不同步的，剛性樁主要發(fā)生彎曲破壞，而不是剪切破壞，按照規(guī)范中的穩(wěn)定分析方法計(jì)算的安全系數(shù)偏大。因此，導(dǎo)致滑移原因?yàn)楝F(xiàn)行規(guī)范存在不足[1-3]。

該路段地形地貌較為復(fù)雜，原地貌為魚(yú)塘，魚(yú)塘底部為6 m左右的飽和流塑狀淤泥層，含水量超過(guò) 80%，抗剪強(qiáng)度約為 15 kPa，極限承載力約為 80 kPa；流塑狀淤泥極大降低了軟基處理后管樁間土的復(fù)合承載力。同時(shí)，路基兩側(cè)原地面相對(duì)高差達(dá)3.7 m，地面落差大，偏壓明顯，對(duì)路基穩(wěn)定性造成不利的影響[4]。

該段路基地質(zhì)情況較為復(fù)雜，路基滑移發(fā)生后加密地質(zhì)補(bǔ)勘發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與原鉆探孔地質(zhì)相差較大，中砂層厚度不均勻，且底下的粉質(zhì)粘土層較厚，原管樁刺穿砂層后降低地基穩(wěn)定性。

路基滑移時(shí)連續(xù)降雨長(zhǎng)達(dá)十幾天，導(dǎo)致附近北港運(yùn)河水位上漲較大，該段路基地下水位快速上升，軟土路基含水量劇增，大大降低了該段路基的承載力，導(dǎo)致路基失穩(wěn)[5]。

該段路基施工便道設(shè)置在右側(cè)路基范圍內(nèi)，施工重型運(yùn)輸車輛反復(fù)通行導(dǎo)致部分管樁發(fā)生傾斜，降低管樁承載能力；加上路面水穩(wěn)層施工期間車輛和壓路機(jī)震動(dòng)，多重作用力疊加導(dǎo)致部分路基承載力超過(guò)臨界點(diǎn)發(fā)生滑移[6]。

4 處治加固方案

綜合考慮施工工期、工程造價(jià)等因素，將整幅填土卸載至原樁帽以上1.5 m處(卸載后整平高程按3.5 m控制)，整平后補(bǔ)打管樁，樁頂采用網(wǎng)格樁帽整體連接，管樁樁長(zhǎng)采用雙控法。

路基全斷面采用預(yù)應(yīng)力PHC管樁處理,管樁外直徑為40 cm,壁厚不小于9.5 cm,強(qiáng)度為C80,橫向樁間距2.4 m,縱向在原兩排樁中間插打管樁?？紤]管樁施工平臺(tái)的要求且為避免管樁施工對(duì)已有橋臺(tái)的影響,此次縱向處理至距離橋臺(tái)4.4 m(靠近橋臺(tái)的原三排樁范圍不進(jìn)行補(bǔ)打,具體可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整)。橋臺(tái)附近管樁施工應(yīng)同時(shí)監(jiān)測(cè)橋臺(tái)的位移情況；樁頂樁帽縱橫向采用系梁整體連接,管樁頂樁帽及系梁砼強(qiáng)度調(diào)整為C40；樁帽頂鋪設(shè)30 cm碎石墊層,樁帽頂面和碎石墊層頂面分別設(shè)置一層雙向鋼塑土工格柵，見(jiàn)圖3。

5 施工技術(shù)要求及工藝

管樁施工前需將坡腳外側(cè)地方農(nóng)田發(fā)生起拱、上升的范圍挖除、整平；施工前應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地平整,原路堤卸載至填土高度2.3 m處整平,卸載后整平高程按4.3 m控制,施工場(chǎng)地應(yīng)整平至路堤外側(cè)一定范圍,以保證施工器械能夠進(jìn)行路堤最外側(cè)一排樁的施工。起點(diǎn)卸載時(shí)應(yīng)按階梯開(kāi)挖卸載,路基填筑應(yīng)做縱向路基拼接處理,工序?yàn)?開(kāi)挖臺(tái)階(每級(jí)1 m高)并每級(jí)鋪設(shè)雙向鋼塑土工格柵(縱向6 m長(zhǎng),橫向滿鋪)。施工場(chǎng)地清理整平后,先鋪設(shè)一層厚度為樁帽高度(40 cm)的碎石墊層,再進(jìn)行樁的打設(shè);樁帽及系梁澆筑前先挖除相應(yīng)體積的墊層,再進(jìn)行樁帽及系梁的澆筑。采用錘擊法施工,采用樁長(zhǎng)和貫入度雙控的原則:管樁打設(shè)長(zhǎng)度不小于設(shè)計(jì)樁長(zhǎng),且錘重6 t、沖程2.0 m的施工機(jī)械,最后貫入度小于30 cm/10擊的標(biāo)準(zhǔn)。軟基處理完成前,嚴(yán)禁在路基范圍及兩側(cè)設(shè)置施工便道,以免對(duì)施工樁體產(chǎn)生橫向推移。軟基處理完成后,應(yīng)從兩側(cè)分層進(jìn)行碎石墊層和路堤的填筑。且在填筑高度未到達(dá)2 m高時(shí),嚴(yán)禁大型施工車輛通行。沉樁過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制樁身的垂直度。宜采用經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直度控制,可在距樁機(jī)1 525 m處成90°方向設(shè)置經(jīng)緯儀各一臺(tái),測(cè)定導(dǎo)桿和樁身的垂直度。原路基下已打設(shè)管樁,處理時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)原管樁并新增管樁進(jìn)行打設(shè)。因此路段在原路基填筑過(guò)程中曾鋪設(shè)土工格柵,且土工格柵位于填土層底部,避免用管樁沖擊土工格柵，管樁施工需提前鏟斷土工格柵；打管樁期間，若底面有明顯的隆起現(xiàn)象時(shí)，在相應(yīng)地段暫停打樁施工一段時(shí)間，以有利于孔壓消散。

6 處治后監(jiān)測(cè)分析

1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置:此段重新處治后在K26+270處設(shè)置了一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，布置了左側(cè)路肩沉降點(diǎn)、右側(cè)路肩沉降點(diǎn)、路中沉降點(diǎn)，并在左右幅路基坡腳布設(shè)了深層測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體布置見(jiàn)圖4。

2)監(jiān)測(cè)頻率:填土期1次/d，填土間歇期1次/3 d，填土完成后第2～3月內(nèi)1次/周，填土完成第4個(gè)月～結(jié)束1次/半月。若變形明顯加大，應(yīng)持續(xù)監(jiān)測(cè)。

3)監(jiān)測(cè)成果:沉降監(jiān)測(cè)在軟基重新處理完成開(kāi)始填土后，對(duì)該段路基監(jiān)測(cè)斷面進(jìn)行了繼續(xù)監(jiān)測(cè)，左幅累積沉降量為29.3 mm，中間累積沉降量為28.3 mm，右幅累積沉降量為27.2 mm，填土期最大沉降速率為0.8 mm/d，監(jiān)測(cè)期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)異常情況，見(jiàn)圖5。測(cè)斜監(jiān)測(cè)在填土期左右幅測(cè)斜位移均較小，最大變形速率為0.9 mm/d，累計(jì)位移量為5.5 mm。填土期內(nèi)未出現(xiàn)突變。

7 結(jié) 語(yǔ)

a.軟土路基穩(wěn)定問(wèn)題在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)不同段落的地形、地質(zhì)及水文條件，選擇相應(yīng)的加固措施，以避免完工后再處理的局面；施工單位應(yīng)對(duì)軟基處理路段重點(diǎn)排查，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)及日常巡查，將現(xiàn)場(chǎng)異常情況及時(shí)向參建單位反映。

b.帶承托板和褥墊層的預(yù)應(yīng)力管樁方案施工工序復(fù)雜，難以避免重型施工機(jī)具和車輛對(duì)已打入的預(yù)應(yīng)力管樁的損害，而管樁施打傾斜和受擠壓傾斜、斷裂是造成路基突發(fā)性垮塌的主要原因。

c.應(yīng)避免在無(wú)上覆硬殼層的軟土地基上直接施打帶承托板和褥墊層的預(yù)應(yīng)力管樁，應(yīng)在無(wú)硬殼層軟土地基增設(shè)人造硬殼層，采用左右幅一次整體引孔打樁，同時(shí)對(duì)管樁接頭質(zhì)量、褥墊層(含土工格柵)施工質(zhì)量、 垂直度控制標(biāo)準(zhǔn)和施工工序提出嚴(yán)格要求。

d.強(qiáng)化地質(zhì)勘察，查明軟基的縱橫向分布情況及軟土的力學(xué)性質(zhì)參數(shù)；重視褥墊層和樁帽施工質(zhì)量，加強(qiáng)樁帽和管樁連接、樁帽間砼系梁連接質(zhì)量控制，確保管樁整體性和協(xié)同受力性能。

e.按照設(shè)計(jì)和規(guī)范要求以及試樁確定的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行施工，過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)垂直度、接樁質(zhì)量、終孔確認(rèn)等關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制，落實(shí)監(jiān)理旁站、隱蔽工程影像存留、工程量現(xiàn)場(chǎng)簽認(rèn)制度。

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