基于檢測(cè)的軟土道路沉降段處治方案研究

徐曉勇，馬 健

（1.杭州市望江地區(qū)改造建設(shè)指揮部,浙江 杭州 310016；2.上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海市 200093）

基于檢測(cè)的軟土道路沉降段處治方案研究

徐曉勇1，馬 健2

（1.杭州市望江地區(qū)改造建設(shè)指揮部,浙江 杭州 310016；2.上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,上海市 200093）

近年來(lái)，軟土地區(qū)道路工程施工面臨的周邊條件趨于復(fù)雜，不可避免地遇到了地質(zhì)條件復(fù)雜、周邊環(huán)境較差等問(wèn)題。依托軟土地區(qū)某一級(jí)公路兼城市主干路項(xiàng)目，研究了多種不利條件耦合下的道路出現(xiàn)嚴(yán)重病害，如何針對(duì)性地進(jìn)行檢測(cè)分析后查明原因，并為補(bǔ)救處治方案提供依據(jù)。實(shí)踐表明基于檢測(cè)結(jié)果的補(bǔ)救處治方案較好地解決了系列問(wèn)題，為類似工程的設(shè)計(jì)施工提供了借鑒。

軟土地基；道路工程；沉降；檢測(cè)；處治

0 引言

軟土地區(qū)道路工程是一個(gè)土力學(xué)、基礎(chǔ)學(xué)、路面結(jié)構(gòu)學(xué)及工程施工相結(jié)合的傳統(tǒng)課題，它不僅涉及土力學(xué)中典型的沉降問(wèn)題，而且涉及穩(wěn)定性問(wèn)題，還在擋墻段涉及土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用[1-2]。近年來(lái)，越來(lái)越多的道路工程建設(shè)集中實(shí)施，工期緊、任務(wù)重，通車(chē)后道路病害的頻發(fā)引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注與思考。由于道路沉降等病害造成鄰近建筑物及市政管線的破壞和影響帶來(lái)的損失很大，這就對(duì)軟土地區(qū)道路工程的設(shè)計(jì)提出了更高的要求[3-5]。

某道路工程位于濱海軟土區(qū)域，地質(zhì)條件較差，道路等級(jí)為一級(jí)公路兼城市主干路，不僅具有公路的性質(zhì)，還有城市道路的功能，路面下還鋪設(shè)了各種市政管線（雨污水、燃?xì)?、電力、電信等）。設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到軟土地基沉降對(duì)行車(chē)和市政管線的影響。但該工程車(chē)行道通車(chē)運(yùn)行僅僅兩個(gè)月就在部分路段出現(xiàn)了道路開(kāi)裂、沉陷等嚴(yán)重病害。因此對(duì)該工程進(jìn)行檢測(cè)與補(bǔ)救處治方案的研究探索，對(duì)今后軟土地區(qū)的道路工程設(shè)計(jì)與施工具有一定的實(shí)用價(jià)值和借鑒意義。

1 工程概況

軟土地區(qū)某一級(jí)公路兼城市主干路，設(shè)計(jì)速度為60 km/h，紅線寬度為40 m，總長(zhǎng)約8 km。本次發(fā)生沉降路段位于樁號(hào)K2+310～K2+470，長(zhǎng)約160 m。病害存在開(kāi)裂、沉陷等，造成了較差的社會(huì)影響。

該段在2015年5月10日至2015年7月15日期間進(jìn)行了沉降觀測(cè)，路面沉降量最大累計(jì)達(dá)32.5 cm，雨、污水管道也有不同程度的下沉和變形，影響了道路和排水管道的正常使用?，F(xiàn)狀道路面層已挖除，人行道、綠化帶尚未完成施工，檢測(cè)實(shí)施前沉降段已架設(shè)圍欄遮擋，并對(duì)病害嚴(yán)重的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了清除（見(jiàn)圖1）。

圖1 工程現(xiàn)場(chǎng)情況圖

1.1 工地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地屬海積平原地貌單元，沿線有農(nóng)田、菜地、水塘及空地等，整體地勢(shì)起伏不大。

根據(jù)道路沿線各鉆孔揭示的地層，場(chǎng)地由7個(gè)巖性單元層組成，分別為①素填土、②粉質(zhì)黏土、③淤泥、④細(xì)砂、⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥粗砂、⑦粉質(zhì)黏土。其中③淤泥、⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土土質(zhì)較差，其余各層土性較好，地基承載力基本容許值均不小于110 kPa?？拷两刀毋@孔③淤泥、⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土各厚約4 m，中間夾④細(xì)砂層厚約4 m。

1.2 原設(shè)計(jì)情況

因工程研究范圍（K2+310～K2+470）內(nèi)路基地質(zhì)條件較差，原施工圖設(shè)計(jì)采用粉噴樁處理路基，處理范圍主要為新建路基段。粉噴樁徑0.55 m，梅花形布置，樁間距1.2 m，平均樁長(zhǎng)9 m。

車(chē)行道路面結(jié)構(gòu)從上至下依次為上面層（4 cm AC-13C細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土）+瀝青黏層+中面層（6 cm AC-20C中粒式瀝青混凝土）+瀝青黏層+下面層（8 cm AC-25C粗粒式瀝青混凝土）+1 cm瀝青封層+瀝青透層+基層（36 cm 5.5%水泥穩(wěn)定碎石)+底基層（20 cm級(jí)配碎石）。其中，水泥穩(wěn)定碎石基層分兩層攤鋪，上基層18 cm 5.5%水泥穩(wěn)定碎石，壓實(shí)度98%，7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度采用3.5 MPa；下基層18 cm 5.5%水泥穩(wěn)定碎石，壓實(shí)度取97%，7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度采用2.5 MPa。

雨水原設(shè)計(jì)：Y134～Y137段由南向北敷設(shè)d1000雨水管，管道覆土在3.0 m左右，管材采用鋼筋混凝土Ⅱ級(jí)管，橡膠圈承插式接口，180°砂石基礎(chǔ)(中砂、粗砂)。

污水原設(shè)計(jì)：W311～W313段由北向南敷設(shè)DN600污水管，管道覆土在8.0 m左右，管材采用HDPE雙壁波紋管，橡膠圈承插式接口，180°砂墊層基礎(chǔ)，管道環(huán)剛度為8 kN/m2。

雨污水管線地基處理：梅花樁形式，樁長(zhǎng)4.5 m，尾徑10 cm的木麻黃，樁間距30 cm，再拋30 cm片石，10 cm石屑嵌縫，并采用180°砂石基礎(chǔ)，滿鋪槽底。

1.3 原實(shí)施情況

根據(jù)施工記錄整理出沉降段各主要工況施工時(shí)間見(jiàn)表1，路基回填較快，其余工序工期基本合理。

表1 沉降段各主要工況施工時(shí)間表

2 檢測(cè)方案

基于上述病害、地質(zhì)、原設(shè)計(jì)情況等資料，有必要進(jìn)行針對(duì)性檢測(cè)，一方面可以查找病害原因，另一方面可以為補(bǔ)救方案提供依據(jù)。

因此，針對(duì)本工程該路段沉降嚴(yán)重等病害情況，結(jié)合相關(guān)部門(mén)對(duì)整改工作的要求，檢測(cè)方案主要包括：

（1）進(jìn)行該段補(bǔ)勘（共計(jì)布設(shè)8點(diǎn)：沿道路沉降最大樁號(hào)橫向布設(shè)3點(diǎn)，沿道路走向布設(shè)5點(diǎn)）。

（2）排水管網(wǎng)檢測(cè)（對(duì)該段雨污水管道分別進(jìn)行CCTV檢測(cè)）。

（3）沉降段沉降觀測(cè)（共布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)8個(gè)）。

（4）沉降段水平位移觀測(cè)（沿道路魚(yú)塘側(cè)可能位移方向共布設(shè)3點(diǎn)，埋深大于20 m）。

（5）結(jié)合沉降段拆除的分層進(jìn)行，同時(shí)進(jìn)行路面抽芯、水穩(wěn)碎石無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、路床土樣密實(shí)度等還原檢測(cè)。

3 檢測(cè)結(jié)果

3.1 沉降觀測(cè)情況

結(jié)合歷史觀測(cè)資料及本次觀測(cè)資料（見(jiàn)圖2），2015年5月10日至2015年7月15日期間最大沉降32.5 cm（位于K2+400處），同時(shí)具備從中間向兩側(cè)依次減小的特點(diǎn)，即K2+360處沉降18 cm，K2+340處沉降16.5 cm，而K2+310、K2+479處沉降均小于3 cm，已基本正常。沉降主要發(fā)生于K2+310～K2+470段。目前所有測(cè)點(diǎn)沉降已經(jīng)基本穩(wěn)定。

圖2 沉降段累計(jì)沉降觀測(cè)曲線

3.2 土樣密實(shí)度檢測(cè)情況

根據(jù)市政工程質(zhì)量檢測(cè)中心提供的《土樣密實(shí)度檢測(cè)報(bào)告》，顯示K2+400處土樣密實(shí)度95.9%，滿足原設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)度不小于95%。

3.3 路面結(jié)構(gòu)抽芯檢測(cè)情況

根據(jù)市政工程質(zhì)量檢測(cè)中心提供的《抽芯檢測(cè)報(bào)告》，顯示 K2+320、K2+400、K2+460共計(jì)三處抽芯均“分層壓實(shí)，成型完好”。

3.4 水穩(wěn)碎石無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)情況

根據(jù)市政工程質(zhì)量檢測(cè)中心提供的《無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告》，顯示K2+400機(jī)動(dòng)車(chē)道處試樣抗壓強(qiáng)度5.7 MPa，K2+420機(jī)動(dòng)車(chē)道處試樣抗壓強(qiáng)度4.7 MPa，K2+460機(jī)動(dòng)車(chē)道處試樣抗壓強(qiáng)度5.0 MPa，共計(jì)三處均滿足原設(shè)計(jì)要求的不小于3.5 MPa。

3.5 CCTV檢測(cè)情況

根據(jù)排水管道電視檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果顯示（見(jiàn)表2），本次沉降路段進(jìn)行排水管道電視檢測(cè)，其中該路段的雨污水管道的缺陷主要有破裂、漏水、洼水（管道下沉），根據(jù)這些缺陷情況建議采用開(kāi)挖修復(fù)。

表2 雨污水管道檢測(cè)缺陷詳表

3.6 水平位移情況

深層水平位移觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，五天最大累計(jì)位移15 mm，最大變化速率5.03 mm/d，水平位移仍未穩(wěn)定。

外祖母沒(méi)有辦法，依了她。給她在家里請(qǐng)了一位老先生，就在自己家院子的空房子里邊擺上了書(shū)桌，還有幾個(gè)鄰居家的姑娘，一齊念書(shū)。

3.7 補(bǔ)勘情況

根據(jù)補(bǔ)勘資料，K2+400處鉆孔的淤泥質(zhì)土層層底標(biāo)高-9.35 m，層厚9.1 m，顯示了與原地勘報(bào)告的明顯不同（靠近該樁號(hào)鉆孔③⑤為不良土層，各厚約4 m，中間細(xì)砂層厚約4 m）。

4 基于檢測(cè)結(jié)果的病害原因分析

道路病害的出現(xiàn)與很多因素有關(guān)，一方面和所處的外部環(huán)境有很大關(guān)系，主要有自然氣候條件、交通量等；另一方面是道路地基處理、排水條件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量等息息相關(guān)。本工程主要病害為路基沉降過(guò)大。

檢測(cè)結(jié)果表明：

（1）由各項(xiàng)檢測(cè)報(bào)告可以看出路基回填、水穩(wěn)碎石等原地面以上的各項(xiàng)施工質(zhì)量滿足原設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（2）由CCTV檢測(cè)報(bào)告可知，雨水管道Y134～Y137共計(jì)三節(jié)（長(zhǎng)127 m）損壞嚴(yán)重，須開(kāi)挖修復(fù)；污水管道W311～W313共計(jì)兩節(jié)（長(zhǎng)80 m）損壞嚴(yán)重，須開(kāi)挖修復(fù)。

（3）根據(jù)提供沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)可以看出沉降已經(jīng)基本穩(wěn)定；深層水平位移觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，五天最大累計(jì)位移15 mm，最大變化速率5.03 mm/d，水平位移仍未穩(wěn)定。

（4）補(bǔ)勘與原地勘相比變化較大，淤泥質(zhì)土由原兩層（兩層各厚約4 m，中間夾細(xì)砂層厚約4 m）變?yōu)橐粚樱▽雍窦s9.1 m）。兩者有區(qū)別的原因在于鉆孔位置不同，此處地質(zhì)情況變化較大，但原地勘報(bào)告的鉆孔間距等也是符合規(guī)范要求的。

根據(jù)前述分析，可知本項(xiàng)目沉降段病害的發(fā)生在于路基方面存在問(wèn)題（路面結(jié)構(gòu)各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果顯示均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求），一方面可能由于施工期間天氣、施工條件、工期安排的不合適，另一方面主要由于地質(zhì)實(shí)際情況與原地勘不符，導(dǎo)致原設(shè)計(jì)粉噴樁處理深度不足，因而在K2+400處2015年5月10日至2015年7月15日路面累計(jì)沉降達(dá)32.5 cm，其中后者應(yīng)該是發(fā)生病害的主因。

5 處治方案研究

5.1 方案比選

以上三個(gè)方案比較分析見(jiàn)表3。從工期、造價(jià)、施工便利性、環(huán)境影響、質(zhì)量可靠性等綜合比較，推薦采用PC管樁方案進(jìn)行地基處理，同時(shí)由于深層水平位移觀測(cè)數(shù)據(jù)表明水平位移尚未完全穩(wěn)定，因此推薦結(jié)合采用反壓護(hù)道、密排攪拌樁封堵等輔助措施確保質(zhì)量和安全。

5.2 處治方案

采用PC管樁方案，管樁選用PC500AB100樁型（直徑500 mm、壁厚100 mm、AB型），機(jī)動(dòng)車(chē)道間距沿道路縱向間距2.2 m，沿道路橫向間距2.0 m，雨污水管線部位適當(dāng)避讓（見(jiàn)圖3），其余部位沿道路縱向間距2.2 m，沿道路橫向間距2.2 m，樁長(zhǎng)15 m。同時(shí)沿近期實(shí)施紅線外側(cè)布設(shè)一排直徑700 mm雙軸攪拌樁（搭接200 mm），并在近期實(shí)施紅線與遠(yuǎn)期實(shí)施紅線之間的10 m范圍設(shè)反壓護(hù)道（高度為路堤填筑高度的一半），反壓護(hù)道頂部寬度約8 m。

表3 地基處理方案比選表

圖3 沉降段補(bǔ)救處治方案橫斷面示意圖（單位：m）

雙軸水泥土攪拌樁采用425新鮮普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為15%，外摻劑由施工單位根據(jù)本場(chǎng)地地質(zhì)情況和經(jīng)驗(yàn)確定，水灰比0.55，樁身28 d抗壓強(qiáng)度不低于0.8 MPa。

PC樁樁頂設(shè)置1.4 m×1.4 m大小的C25鋼筋混凝土樁帽。樁頂墊層采用60 cm級(jí)配碎石，內(nèi)設(shè)兩層鋼塑格柵。

新老路搭接設(shè)計(jì)如下：施工時(shí)原路基與原結(jié)構(gòu)層橫向邊坡挖成50 cm高100 cm寬的臺(tái)階形，臺(tái)階設(shè)置成4%的內(nèi)傾坡度，臺(tái)階處鋪設(shè)鋼塑格柵（其寬度為3 m）；新老路面銜接處，在4 cm瀝青混凝土面層下面需縱向鋪設(shè)一道玻璃纖維格柵。

排水工程設(shè)計(jì)：對(duì)已破損的管道進(jìn)行挖出重建。

路面、漿砌片石護(hù)坡、其他附屬設(shè)施等維持原設(shè)計(jì)。

5.3 實(shí)施效果

實(shí)施后至今道路運(yùn)營(yíng)良好，無(wú)過(guò)大沉降、路面開(kāi)裂等明顯病害發(fā)生。實(shí)踐結(jié)果表明補(bǔ)救處治方案是比較成功的。

6 結(jié)語(yǔ)

本文依托軟土地區(qū)某道路工程沉降段病害項(xiàng)目，針對(duì)其特性與病害特點(diǎn)，合理制定了各項(xiàng)針對(duì)性檢測(cè)方案，檢測(cè)結(jié)果查明了病害原因在于路基方面，進(jìn)而采取了加強(qiáng)路基處理的補(bǔ)救處治方案。較好地解決了沉降段病害問(wèn)題，工程實(shí)踐表明檢測(cè)及補(bǔ)救處治方案合理可靠，可以為類似工程提供參考。

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U416

B

1009-7716（2017）12-0026-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.008

2017-08-30

徐曉勇（1978-），男，浙江杭州人，工程師，從事房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目管理工作。