濕陷性黃土高填方路基橫向裂縫處理

王務(wù)磊 薛超

摘? ? 要：結(jié)合實(shí)際工程案例，本文主要闡述了濕陷性黃土地區(qū)高速公路高填方路基的沉降橫向裂縫原因，指出了防治辦法，旨在提高濕陷性黃土地區(qū)高速公路高填方路基的使用耐久性，確保工程質(zhì)量和行車安全，同時(shí)為后續(xù)同類工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土;高填方路基;橫向裂縫;耐久性

1? 背景介紹

1.1? 工程概況

某高速公路主線路基為整體式路基，設(shè)計(jì)速度采用100km/h，路基寬度26m，其中中間帶寬3.5m（中央分隔帶2m，路緣帶2×0.75m），行車道2×2×3.75m，硬路肩2×3.0m，土路肩2×0.75m。

1.2? 地質(zhì)概況

某高速全線濕陷性黃土連續(xù)分布，為風(fēng)積第四系上更新統(tǒng)馬蘭黃土，褐黃色，無層理，垂直節(jié)理發(fā)育，具大孔隙，呈典型的架空結(jié)構(gòu)，具有濕陷性和易溶蝕、易沖刷?？辈旒般@探取樣后，經(jīng)室內(nèi)土工試驗(yàn)及濕陷性黃土計(jì)算后，濕陷性黃土深度在 6m～10m，濕陷系數(shù)δs=0.019～0.069，計(jì)算總濕陷量（[Δ]s）= 277.1～482.1mm，自重濕陷系數(shù)δzs =0.002～0.042，計(jì)算總自重濕陷量（[Δ]zs）= 4.56～21.66mm，判定項(xiàng)目區(qū)馬蘭黃土多具Ⅱ級(jí)（中等）自重濕陷性。

本工程處于黃土梁峁溝壑地區(qū)，“V”型溝發(fā)育，出露有具有濕陷性的馬蘭黃土、離石黃土等，坡面支離破碎，坡度較大，高差明顯，崩塌、坍塌現(xiàn)象較多，溝底常有黃土崩塌堆積物，并存在陷穴、暗溝等不良地質(zhì)，局部位置地下水豐富，水位高。

1.3? 設(shè)計(jì)情況

該段落下部地層屬于自重濕陷性黃土，濕陷等級(jí)為Ⅱ（中等）級(jí)，設(shè)計(jì)采用水泥土擠密樁處理消除黃土地基的濕陷性。水泥土擠密樁處理成孔樁徑0.4m，樁長(zhǎng)10m，樁位布置為正三角形布置，間距為0.8m，K39+175處設(shè)置一過水涵洞。

其中K39+225～K39+365屬于高填方路堤，邊坡采用階梯型斷面，每隔8m分級(jí)，邊坡分別采用1：1.5，1：1.75，平臺(tái)寬2m，護(hù)坡道寬10m，護(hù)坡道邊坡坡率采用1：1.5，路基回填填料采用普通土，每隔4m采用強(qiáng)夯進(jìn)行補(bǔ)壓。為避免路堤自身不均勻沉降致使路面開裂，在上、下路床頂面各鋪設(shè)一層土工格柵。當(dāng)原地面斜坡坡率陡于1：2.5時(shí)，從原地表自下而上每4m高度鋪設(shè)一層土工格柵。

排水防護(hù)：該段路基為填方路基，原設(shè)計(jì)要求邊坡采用框格梁植草防護(hù)，邊坡設(shè)置急流槽，路基坡腳設(shè)置路堤邊溝排水。K38+919-K39+022 、K39+062-K39+365左側(cè)設(shè)置攔水帶、K38+919-K39+365左側(cè)設(shè)置攔水帶，經(jīng)設(shè)計(jì)單位現(xiàn)場(chǎng)核查，排水防護(hù)工程滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求。

沉降要求：當(dāng)沉降值不大于1cm/d或水平位移不大于0.5cm/d時(shí)視為穩(wěn)定，待連續(xù)兩個(gè)月沉降基本穩(wěn)定，每月累計(jì)沉降小于5mm時(shí)達(dá)到路面施工條件，當(dāng)沉降或位移呈不收斂狀況時(shí)，應(yīng)立即上報(bào)處理。

2? 濕陷性黃土特點(diǎn)

濕陷性黃土是一種特殊性質(zhì)的土，其土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育。在未受水浸濕時(shí)，一般強(qiáng)度較高，壓縮性較小。當(dāng)在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)會(huì)迅速破壞，產(chǎn)生較大附加下沉，強(qiáng)度迅速降低，并發(fā)生顯著沉降。這種土質(zhì)屬性主要由內(nèi)外因素所致，由于自重以及外部壓力的作用，以及地下水以及雨水的浸濕，最終使得原本就脆弱的結(jié)構(gòu)遭受破壞，相應(yīng)的強(qiáng)度也會(huì)迅速減小，由此帶來的明顯沉降就是所謂的濕陷，嚴(yán)重影響路基的質(zhì)量。高填方路基施工完成后，隨著時(shí)間、氣候的變化及汽車荷載的作用下，路基易出現(xiàn)整體下沉或局部下沉、路基橫向開裂等病害。

3? 問題描述

2017年10月，線路K38+940～K39+350段路面（僅鋪設(shè)水穩(wěn)基層）K39+210處路基水穩(wěn)表面存在一處橫向貫通裂縫，K39+210處裂縫發(fā)現(xiàn)時(shí)裂縫寬度最大處約1.5cm，6個(gè)月后裂縫經(jīng)過發(fā)展，寬度最大處約2.0cm。

4? 施工情況

（1）K38+940-K39+140段路基填筑于2016年10月完成施工，填筑高度約16m。

（2）K39+210-k39+350段路基填筑于2017年5月施工完成，填筑高度約35m。

（3）由于涵洞受設(shè)計(jì)變更影響，涵洞范圍內(nèi)K39+140-K39+210于2017年6月施工完成，填筑高度約18m。

（4）K38+940- k39+350段路基水穩(wěn)基層為2017年7-8月同步施工完成。

（5）該段路基填筑使用相同填料并相同取土場(chǎng)。

（6）邊坡框格防護(hù)、路堤水溝已于2017年11月施工完成。

5? 原因分析

自發(fā)現(xiàn)裂縫開始（2017年10月），安排測(cè)量人員持續(xù)對(duì)開裂路段進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，路基沉降監(jiān)測(cè)情況分析如下。

由沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)得出：（1）K39+210測(cè)點(diǎn)（開裂處）前后測(cè)點(diǎn)在觀測(cè)期內(nèi)沉降量存在明顯差異;（2）涵洞范圍內(nèi)路基在觀測(cè)期累計(jì)沉降量大于兩側(cè)路基;（3）目前各位置沉降趨于收斂且穩(wěn)定;（4）路基防護(hù)排水工程已基本施工完成，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)排查并未發(fā)現(xiàn)異常。

自發(fā)現(xiàn)裂縫后立即組織技術(shù)人員對(duì)施工過程質(zhì)量進(jìn)行追溯、組織測(cè)量人員對(duì)該段路基進(jìn)行沉降觀測(cè)及裂縫觀測(cè)、組織試驗(yàn)人員對(duì)施工過程檢驗(yàn)資料進(jìn)行核查。通過大量調(diào)查及分析后得出施工單位在該段路基施工過程中均能夠按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求施工，施工過程驗(yàn)收及檢測(cè)資料齊全。最終確定造成裂縫的原因如下：

（1）填筑不同步。通過沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)可以看出涵洞范圍內(nèi)K39+140-K39+210段路基沉降速率基本一致，K39+210-k39+350段路基沉降速度基本一致。兩段路基在前期沉降速率曲線上有明顯差異。目前沉降速率基本一致。K39+210-k39+350段路基填筑于2017年5月施工完成，由于涵洞受設(shè)計(jì)變更影響，涵洞范圍內(nèi)K39+140-K39+210于6月施工完成。兩段路基主體填筑過程中存在高差及時(shí)差。由于未同步填筑，K39+210-k39+350段路基已完成部分沉降，K39+140-K39+210段路基剛填筑完成。且該路基填筑高度較高，沉降量較大，造成連接處不均勻沉降，將接頭處（里程K39+210）路基基層水位（半剛性填料）拉裂。

（2）填土高度差相差較大。39+140-K39+350段路基縱向處于沖溝處，高差較大，其中K39+140-K39+210段路基平均填筑高度約18m，K39+210-k39+350段路基平均填筑高度達(dá)35m。填筑高差達(dá)17m，路基主體填料主要為素土，僅路床1.2m范圍填料為水泥土，沉降量差較大造成連接處拉裂。

（3）壓實(shí)工藝區(qū)別。K39+225～K39+365屬于高填方路堤設(shè)計(jì)每4m進(jìn)行強(qiáng)夯，而K39+225小里程側(cè)，不屬于高填方路基，無強(qiáng)夯壓實(shí)。

6? 質(zhì)量評(píng)估

參考設(shè)計(jì)對(duì)施工期沉降觀測(cè)的要求，即當(dāng)沉降值不大于1cm/d或水平位移不大于0.5cm/d時(shí)視為穩(wěn)定，待連續(xù)兩個(gè)月沉降基本穩(wěn)定，每月累計(jì)沉降小于5mm時(shí)才能達(dá)到路面施工條件，從2017年10月至今的觀測(cè)數(shù)據(jù)（K39+210處自1月17日至2月14日，累計(jì)沉降量為2mm，同時(shí)目前沉降值為0.4mm/d，小于1cm/d，表明目前路基沉降已呈收斂狀態(tài)，且沉降量及沉降速率符合要求。同時(shí)對(duì)涵洞進(jìn)行沉降觀測(cè)發(fā)現(xiàn)涵洞沉降符合要求，對(duì)該段路基邊坡進(jìn)行觀察并未發(fā)現(xiàn)存在開裂、不穩(wěn)定等異常情況。綜上所述得出，該段路基已沉降已趨于穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)使用和安全情況良好，但考慮裂縫處后期存在進(jìn)水從而破壞路基主體結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)，建議對(duì)裂縫處采取合理處理措施對(duì)裂縫進(jìn)行封堵，以確保較高填筑路堤的整體穩(wěn)定性及安全。

7? 處理方案

（1）將裂縫處（K39+210）前后約1m范圍內(nèi)水穩(wěn)基層鑿除（里程范圍：約K39+209-K39+211）。

（2）將K39+209-K39+211路床表面清理干凈。

（3）沿著裂縫K39+210橫向進(jìn)行注漿，注漿深度為路床以下4-6m、注漿孔間距3m。注漿采用水泥凈漿（采用425水泥，水灰比0.42;漿液強(qiáng)度不低于M30;注漿壓力不大于0.5MPa），其目的為了封堵裂縫及防止后期出現(xiàn)反射裂縫。

（4）注漿管采用直徑40mm～50mm鋼管，鋼管深入路基范圍布置花孔，孔徑不小于Φ6mm，孔距不大于20cm;為保證注漿效果，注漿分為兩次進(jìn)行，第一次注漿完成后4-6h后進(jìn)行第二次注漿，第一次注漿壓力不大于0.3 MPa，第二次注漿壓力不大于0.5MPa。

（5）注漿完成后拔出注漿管，然后將鑿除水穩(wěn)底基層鑿除部分（K39+209-K39+211）的路床表面采用光輪壓路機(jī)（不小于12t）碾壓2遍。

（6）將K39+209-K39+211路基表面整平夯實(shí)后鋪設(shè)一層抗裂格柵，然后填筑水穩(wěn)基層。

（7）后期施工路面瀝青前在K39+209、K39+211處水穩(wěn)接縫處表面橫向鋪設(shè)抗裂格柵加強(qiáng)。

（8）處理完畢后，對(duì)該段路基進(jìn)行沉降位移觀測(cè)，并對(duì)邊坡防護(hù)及涵洞進(jìn)行觀察;沉降滿足規(guī)范要求且涵洞及邊坡防護(hù)無異常情況后，方可進(jìn)行下一步施工。

8? 注意事項(xiàng)

（1）為確保該段路基工程防排水系統(tǒng)的有效性，避免因排水不暢導(dǎo)致路基出現(xiàn)質(zhì)量問題。已組織人員對(duì)該段路基綜合排水系統(tǒng)進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)急流槽尚未完成施工，為確保裂縫處理質(zhì)量，裂縫范圍內(nèi)急流槽應(yīng)在裂縫處理完成前進(jìn)行施工，該段路基其他部位急流槽應(yīng)在裂縫處理完成后15天內(nèi)施工完成。

（2）K38+919-K39+022 、K39+062-K39+365左側(cè)瀝青攔水帶、K38+919-K39+365左側(cè)瀝青攔水帶，應(yīng)在路面施工完成后15天內(nèi)進(jìn)行攔水帶施工，及時(shí)完成綜合排水系統(tǒng)。

（3）為確保注漿效果，注漿順序自中間向四周進(jìn)行。

（4）為確保注漿效果達(dá)到要求，注漿過程中現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員應(yīng)旁站觀察注漿，注漿管與注漿孔口之間采用土工布或其他材料（橡膠、塑料等材料）進(jìn)行封堵，當(dāng)漿液從孔口大量溢出或注漿壓力忽然加大并持續(xù)10s～30s說明注漿已到位，方可移除注漿管，移除注漿管后采用灌漿將漿液灌滿。然后現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員通過孔口觀察漿液是否存在下降，如存在下降則需要及時(shí)補(bǔ)灌注漿液，確保注漿孔內(nèi)漿液充足，如漿液下降過多或過快，則過4-6小時(shí)候進(jìn)行2次注漿。

（5）注漿過程中應(yīng)觀察路基邊坡是否存在漏漿，如邊坡存在漿液流出，應(yīng)暫停注漿，并將漏漿處采用土工布或其他材料封堵完成后方能繼續(xù)注漿，繼續(xù)注漿過程中可適當(dāng)降低注漿壓力。

9? 處理效果

該段濕陷性黃土高填方路基橫向裂縫按照上述處理方案進(jìn)行處理后，經(jīng)過3個(gè)月的沉降位移觀測(cè)，沉降位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均達(dá)標(biāo)。沉降位移達(dá)標(biāo)后進(jìn)行了路面施工。線路通車后，持續(xù)對(duì)該段路基進(jìn)行觀測(cè)，經(jīng)過半年的觀測(cè)該段路基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，路面及路基邊坡無開裂及其他相關(guān)病害發(fā)生。

10? 結(jié)束語

本文依托項(xiàng)目實(shí)際背景，通過對(duì)濕陷性黃土段高填方路基施工中易出現(xiàn)的橫向裂縫問題進(jìn)行了分析并提出了處理方案，從而使得質(zhì)量問題得到解決，也使路基施工質(zhì)量有了顯著提高，有助于促進(jìn)濕陷性黃土路基施工質(zhì)量的提升，進(jìn)一步提升建設(shè)工程施工管理水平。

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