承朝高速公路路基沉陷機理分析及處理技術討論

黃春麗

(河北承德承朝高速公路管理處)

1 工程概況及場地工程地質條件

試運行的承朝高速部分路段，主要是填土路基出現(xiàn)路基及構筑物臺背下沉的情況，且局部地段較嚴重，下沉達30～50 cm。

路基填土的巖性為粉質粘土，褐黃～褐紅色，可塑，中～高壓縮性，具有蟲孔和植物根孔，含少量小的鈣質結核及小礫石。

試驗結果表明，該路基填土具有輕微濕陷性，該土的基本性質。

(1)顆粒組成以粉粒(粒徑 0.05 ～0.005 mm)為主，含量在60%以上。

(2)孔隙比變化在 0.800～1.000之間。

(3)天然含水量13.3% ～18.4%，本次取土位置為表層土，深層位置的含水量在20% ～30%之間。

(4)飽和度39.0% ～60%之間。

(5)液限24.6% ～31.5%之間。

2 該區(qū)段路基沉陷處理設計

試運行的承朝高速部分路段，主要是填土路基出現(xiàn)路基及構筑物臺背下沉的情況，且局部地段較嚴重，下沉達30～50 cm。經取土樣進行室內土工試驗，分析其沉陷的主要原因有二。(1)由于該路基填土為黃土狀土，其具有特殊的結構特性、欠壓密性、濕陷變形性，成為該路基沉陷的主要原因之一。(2)土的凍脹、融陷性也成為該區(qū)段路基沉陷的主要原因之一。

為改善土的結構特性、增強土的密實性、減少土的濕陷變形并降低土的融陷變形，路基處理采用了壓密注漿加排水的處理方案。

注漿的原理即通過鉆孔向土層中壓入濃漿，隨著壓密的漿液的擠入，將在壓漿點周圍形成燈炮形空間，并因漿液的擠壓作用而產生輻射狀土抬力，從而引起地層局部隆起，糾正路面不均勻沉降。排水處理即在壓密注漿后在有可能形成路基進水的地段采用碎石排水井，排除積水，減少濕陷及融陷量。

該區(qū)段路基采用注漿方案進行處理的目的如下：(1)防滲，降低巖土的滲透性，消除或減少地下水的滲流量，降低工程場壓力或孔隙水壓力，提高巖土的抵抗?jié)B透變形能力。(2)固結，改善巖土或結構的力學性能，恢復其整體性。(3)防止滑坡，提高邊坡巖土體的抗滑能力。(4)降低地表下沉，降低或均勻化巖土的壓縮性，提高其變形模量，改善其不均勻性。(5)提高地基承載力，提高巖土的力學強度。(6)回填，充填巖土體或結構的孔洞、縫隙，防止塌陷，改善結構的力學條件。(7)加固，恢復結構的整體性和力學性能。

2.1 處理路段的確定

根據病害程度、影響范圍、施工的工期等綜合考慮確定出相應的治理路段，進行處理。主要分為三個方面：(1)普通路基的治理。(2)橋頭臺背及搭板的治理。(3)特殊地質段形成的特殊病害。

2.2 路基注漿設計

(1)布孔方式。在需治理的范圍內按梅花型布孔，孔距2.5 ～3 m，有水灰比控制，水灰比0.6∶1，采用3 m 孔距，水灰比 0.5∶1，采用 2.5 m 孔距。

(2)注漿及成孔順序。在靠近邊坡一側先打孔注漿，形成帷幕后，再向路基內側施工，最外一排孔注漿壓力以0.2～0.3 MPa為標準，防止邊坡過多溢漿。工藝流程如下。

鉆孔機就位→鉆孔→ 成孔、鉆機移位 →埋設注漿花管→用止?jié){塞封孔→開泵注漿→穩(wěn)壓、結束注漿→拔管→封孔、移機。

(3)注漿孔深的確定。每個注漿面必須根據路基施工期縱斷、橫斷，分別確定每個孔的深度，編成孔號，標注每個孔的孔深，原則是打至原地表。

(4)注漿壓力的確定。1～1.5 MPa，具體要根據廠地的情況確定，原則上不允許有大的隆起。

(5)漿液的配比。m水∶m灰∶m水玻璃∶m膨脹劑為=0.5∶1∶0.05∶0.01，漿液攪拌不少于3 min。

注漿材料中的水玻璃俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其化學式為硅酸鈉(Na2O·n SiO2)的水溶液。將水玻璃與氯化鈣溶液交替注入土壤中，兩種溶液迅速反應生成硅膠和硅酸鈣凝膠，起到膠結和填充孔隙的作用，使土壤的強度和承載能力提高。

(6)局部路段設置碎石排水孔的要求。根據路基設計文件中的縱橫斷面及地質勘察資料，確定出設置碎石排水空的路段，進行壓密注漿后再進行碎石排水孔的施工。碎石排水孔的要求：孔徑108 mm，孔深打到原地表，回填碎石并振密。施工機械可采用汽車鉆或100型臺式鉆機進行。

3 方法討論

對于該區(qū)段的病害路基，注漿及排水措施基本達到了加固路基、減小沉降的目的。其實，在修筑路基的過程中我們可以采用適當?shù)奶幚矸椒ㄒ韵驕p弱路基病害的發(fā)生。

3.1 換填方案

對于這種具有高壓縮性、低強度、濕陷性的土，若條件允許，路基填筑時可以舍棄，以做它用。換填物理力學性質指標較好的土。

3.2 強夯方案

對于普遍分布，沒有好的建筑材料可以代替該種土或運輸?shù)瘸杀据^大時，路基填筑時可采用強夯方案對該軟弱土進行處理，使得欠密實土趨于密實。

3.3 路基內部設置良好的排水系統(tǒng)

路基內部設置良好的排水系統(tǒng)對路基的穩(wěn)定性至關重要，路基表面滲入的雨水、污水能及時排出，可以有效的減輕該種土的濕陷性及凍融程度，對于減少沉陷量能起到治本作用。

4 結語

(1)注漿技術適用于高速公路路基凍脹、融陷及濕陷性土的處理，具有加速路基解凍和加固解凍后的軟土路基的作用。合理選擇漿液材料對處理特殊性路基土(如黃土、黃土狀土)至關重要。注漿技術處理路基具有施工速度快、費用低、效果好、不影響車輛正常通行等優(yōu)點。采用注漿技術處理高速公路路基，其施工方法、施工參數(shù)、注漿材料等還有待于進一步探索、改進。

(2)在修筑路基的過程中我們可以采用適當?shù)奶幚矸椒?，如換填、強夯、設置良好的排水系統(tǒng)等以消除或減弱路基病害的發(fā)生。

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［1］建筑地基處理技術規(guī)范(JGJ79-2002)［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［2］建筑樁基技術規(guī)程(JGJ94-94)［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995.

［3］工程地質手冊［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2007.