某軟土地區路面塌陷事故分析及管道搶修

吳先志

（上海市政工程設計研究總院集團有限公司，上海市200092）

0 引言

隨著城市現代化發展，城市道路和給水、排水管道一般都是共同建設的，竣工后運行期間亦是相互影響。道路不均勻沉降會造成管道沉降管節脫節等破壞；同時如果管道自身出現滲漏破裂等問題也會對道路路基造成影響，產生路面塌陷等問題。近年來城市道路屢有路面塌陷事故發生，一般路面塌陷范圍小則3～5 m，大則幾十米。給人們生活帶來諸多不便，也造成媒體社會的關注和不利影響。路面塌陷原因眾多，大部分原因為路基回填不密實和路面下水土流失引起地基掏空造成的。除了地質災害原因和工程質量問題引起水土流失外，其他的就是給排水管道的影響了。現通過對某埋管道路的路面塌陷事故的分析，提出搶修方案，總結管道和道路協同設計、施工中應注意的問題，以避免類似事故在其它工程中發生。

1 工程概況

某道路是城市間的主要道路和環灣城市的重要快速路，為二級公路。于2007年啟動臨時過渡路面建設，工后沉降到位后，2013年底啟動永久路面建設。排水管道與過渡路面同期施工，分布于東、西兩側輔道，東側輔道和西側輔道均新建雨水管和污水管。斷面圖見圖1所示。

布置于輔道下的管道與臨時過度路面同期施工，管道軟基處理采用CFG樁+鋼筋混凝土管道基礎，管道基坑圍護采用鋼板樁圍護，外側止水帷幕采用水泥土攪拌樁。基坑回填采用砂回填至管道上0.5 m，上部路基回填亦采用砂回填。基坑圍護圖見圖2所示。

2 場地地質情況

沿線主要地層自上而下為：人工填土層（Q4m l）、第四系海積層（Q4 m）、第四系沖洪積層（Q4al-pl）。其地層巖性分布情況如下：

（1）素填土①（Q4 ml）：雜色，以粘性土為主，土質較均勻，含少量中粗砂、碎石等，土質較好，厚度為0.90～3.00 m。

（2）粉質粘土②（Q4al-pl）：淺黃色，淺灰色，灰白色，可塑狀，局部含砂量較多，屬中等偏高壓縮性土，厚度為0.90～1.60 m。

（3）中砂③（Q4al-pl）：灰黃色，淺灰色，松散 -稍密狀，飽和，顆粒級配不良，局部相變為粗砂或粉砂，厚度為1.70～3.90 m。

（4）淤泥④（Q4 m）：深灰、灰色，飽和，流塑狀，此層天然含水量高、孔隙比大、強度低，屬高壓縮性土，厚度變化大，厚度為1.30～12.20 m。

（5）淤泥混砂⑤（Q4m）：深灰、灰色，飽和，流塑-軟塑狀，此層天然含水量高、孔隙比大、強度低，屬高壓縮性土，厚度變化大，厚度為1.00～9.50m。

選取2016年2月—2018年2月進入本院治療的脊柱骨折患者進行此次實驗的研究比較，將參與研究的患者隨機分成實驗組（37例）和對照組（37例），實驗組則對患者采取CT進行診斷。實驗組中男性患者26例，女性患者11例，平均年齡為（47.38±3.71）。對照組對患者采取X片平片進行診斷，對照組中男性患者27例，女性患者10例，平均年齡為（48.26±3.56）。實驗組和對照組年齡、性別等不存在明顯差異（P＞0.05）。對比分析分別應用兩種檢查方式患者病情的檢出幾率。

（6）淤泥質土⑥（Q4 m）：深灰、灰色，飽和，流塑狀，以粘粒、粉粒為主，此層天然含水量高、孔隙比大、強度低，屬高壓縮性土，厚度變化大，厚度為1.90～16.60 m。

（7）粉質粘土⑦（Q4al-pl）：淺黃色，淺灰色，灰白色，可塑～硬塑狀，屬中等偏高壓縮性土，厚度小為0.70～6.10 m。

圖1 某道路斷面圖（單位：m）

（8）中砂⑧（Q4al-pl）：灰黃色，淺灰色，松散 -稍密狀，局部為中密狀，厚度小為0.50～5.40 m。

（9）卵石⑨（Q4al-pl）：呈灰色為主，飽和，總體呈中密～密實狀，局部為松散～稍密。力學強度較高，但其性質總體不均勻；沿線路段均揭露，未揭穿，揭露厚度為1.00～4.10 m。

該工程范圍不良地質分為：（1）砂土液化；（2）軟土震陷；（3）特殊巖土。場地為海積地貌，普遍分布有軟土，工程性質較差，具含水量大、壓縮性高、力學強度低、靈敏度高等特點，土質不均勻，易產生側向滑移、不均勻沉降、蠕變及軟土震陷等地質災害。雖沿線巖土較復雜，且場區內有軟土及液化土層分布，屬抗震不利地段，但沿線采取軟土地基處理措施，可抵消其不利影響。

3 塌陷情況

路面塌陷發生于永久路面施工完畢半年后，地點位于主干道和支路路口，地面塌陷直徑約5m，深2 m，致一輛小轎車陷入，無人員傷亡。塌陷點臨近跨河橋，位于填土橋臺附近，距河道20 m左右，塌陷范圍內有一排水檢查井。連通管道埋深約8.0m，檢查井為2.0 m×3.5 m的鋼筋混凝土兩通轉折井，管道為Φ1 800的HDPE管。

通過塌陷現場實地詳細踏勘，塌陷處暴露的路床填土密實、路堤填砂局部淘空，坡面穩定，瀝青混凝土路面平整密實。管道部分損壞嚴重，塌陷范圍內管道和管道井內泥沙淤積堵塞，上游管道井水位高企，下游井內水位較低，無上游來水。Φ1800管道接入井壁處接頭破壞，管道與井壁產生較大空隙，鋼筋混凝土檢查井的井壁變形較大，局部開裂漏水。同時通過CCTV檢測儀對管道內排查后發現管道內沒有大的損壞，沒有塌陷和脫節，僅有局部滲漏和不均勻沉降。

4 塌陷原因

由于該工程位于軟土地區，淤泥厚度較大。該層天然含水量高、孔隙比大、強度低，屬高壓縮性土，是自穩能力極差的軟流塑土層。該淤泥層的滲透系數很小，k=0.53(10-6cm/s)，故淤泥中的孔隙水很難通過堆載預壓法處理有效排出，因此插塑料排水板的排水效果并不是很理想，且施工周期相對較長，堆載時間最少6個月，臨時道路施工過程中實際的堆載時間少于6個月。故該工程的道路軟基處理效果并不理想。而且該工程要同步埋設各種市政管線（雨水、污水、電力、電信等），鋪筑臨時過渡路面后，車輛碾壓造成路基的沉降會對管線造成損壞，產生一定的安全隱患。

一般塑料排水板排水固結處理需3 a左右方能沉降穩定，該工程未進行有效的堆載預壓就直接施工臨時瀝青過渡路面，并臨時通車運行有3 a多，永久瀝青路面是后期鋪設完成的。隨著時間推移，路面沉降量逐漸增大，回填路基密實度不均勻，以及車輛的碾壓造成路基、檢查井的不均勻沉降，從而導致鋼筋混凝土檢查井傾斜、井壁變形過大和開裂，同時由于HDPE管為柔性管，剛度較小，檢查井管道接頭脫節，產生較大空隙，造成大量的泥砂涌入，最終引起路基層回填砂進入管道造成路基掏空，造成了該起路面塌陷事故。

5 管道搶修

塌陷范圍主要位于支路次干道，現場搶修施工過程中將次干道封閉，施工圍欄占用主干道一個車道。對主干道交通未造成太大影響。路面及管道的搶修的原則為盡快修復管道通水，盡快修復道路通車。該項搶修方案必須快速并安全。搶修管道之前首先必須解決排水的問題，在上游檢查井內截斷來水，通過泵調水至下游檢查井或排往其它排水干管。修復管道段必須斷水施工，對于管道搶修共有三種搶修方法：

（1）全線開挖修復。該方案修復效果最好，最徹底，但是造價最高，工期最長，同時對周邊環境的影響也最大。

（2）內襯短管修復。該方案施工工藝簡單，操作方便，工期較短。

（3）現場固化CIPP修復。該方案施工工藝復雜，須專業設備和人員完成，工期最短，效果好。

塌陷處位于河口潮間-潮上段，地貌類型屬河口（海灘）地貌，上部、中部地基土主要為軟弱土（填土、淤泥、淤泥質土、淤泥夾砂），穩定性差；地下水主要貯藏于淤泥夾砂，水位高，且屬承壓水，滲透系數大，出水量大。鑒于該處地質、水文情況復雜，且埋藏深度達8 m，開挖施工難度大，風險高，搶修施工周期長，不推薦采用。

由于管道損壞不嚴重，沒有管道嚴重塌陷和接頭錯位，故無需采用完全開挖修復，而內襯管道修復法比較適用于該工程。該方法速度快，效果好，對周邊環境影響也小。內襯短管修復是最常用的工藝，短管逐節接入管內后，內襯管與原管道空隙采用注漿填充即可。

內襯管道修復的另一種方法就是CIPP現場固化法，可以采用牽引法或翻轉法。該方案為非開挖施工，需要施工場地小，快速方便，同時該工藝施工條件要求較高，需要斷水施工，而且管道內壁須平整，管節無錯位脫節等。修復后管道完整性最好。

6 結語

通過該起路面塌陷事故的分析，設計人員和相關部門管理人員要防微杜漸，防范類似事故發生，要注意以下幾個問題：

（1）設計人員在軟基處理時，根據當地土質情況選擇合適的軟基處理方案，管道地基處理必須結合道路地基處理一起進行，最好采用剛度近似的處理方案，避免因壓縮模量相差大，造成處理后道路地基和管道地基的沉降不均。道路對場地的處理應先于管道敷設。管線地基可根據處理后的成果報告另行確定是否另外增加管道砂石墊層或混凝土板的厚度等措施。對于埋深較淺的管道，道路地基處理先于管道鋪設。對于埋深較深的管道，道路地基處理須與管道地基處理同時進行。

（2）對于道路和給排水管理部門，須定期檢查各自職能范圍內的公共設施。道路需進行定期養護和長期路面沉降監測，采用專業設備進行路面下土體孔洞物探，及時注漿修復。排水管理部門定期檢查管道及管道井的滲漏和破損情況，及時養護和整修，防止類似路面塌陷事故的發生。