濕陷性黃土地區填方路基病害成因及病害處理概述

李 荊

陜西路橋集團有限公司

濕陷性黃土地區填方路基病害成因及病害處理概述

李 荊

陜西路橋集團有限公司

濕陷性黃土，具有垂直節理發育及典型的空隙架空結構，使其在干燥的條件下具有很高的強度，而受水浸濕后強度大大降低，尤其受灌溉水長期浸泡更甚，嚴重影響工程質量及使用壽命，本文結合陜西省西咸北環線高速公路路基病害進行成因分析，并對病害進行加固處理，為類似工程施工提供借鑒經驗。

濕陷性黃土地區成因病害處理

1 、工程概況

西咸北環線高速公路是國高網G30N連霍高速臨潼至興平段的并行線，是國家級“西咸新區規劃” 和“關中-天水經濟區發展規劃”確定的交通建設重點工程。設計路段位于陜西省關中平原中部，地形平坦，渭河兩岸發育有廣闊的階地。根據地形標高、相對高差、沿途類型及地貌成因，可以劃分為河谷階地區和黃土臺塬區兩個地貌單元。本項目位于黃土臺塬區，底座為渭河高階地，上部有較厚的馬蘭黃土，約5～10m，其下離石黃土可見數層古土壤。沿線地基表層黃土濕陷深度8～15m，濕陷等級為Ⅱ級自重濕陷。

2 、路基病害

本處路基病害發生于西咸北環線高速公路馬莊北樞紐立交區內F匝道處，該立交位于果園區，地勢平坦，無天然排水出路。因果園區征地困難、沿線村民阻工，天然雨水及灌溉水在低洼處積水下滲，最終導致馬莊北樞紐立交FK0+520～FK0+780段路基出現病害。

路基開裂：FK0+515～FK0+659段路基右側土路肩外側出現一條寬約10～30cm的縱向裂縫；FK0+515～FK0+659段路基左側出現一條長約100m寬約5cm的縱向裂縫；

路基沉降：FK0+515～FK0+659段路基右側擋土墻平面位置累計偏差48mm，高程累計沉降51mm；FK0+580～FK0+620段路面產生7～31cm沉降。

3 、病害成因

本匝道路基設計平均填高5.36m，為減少征地，匝道右側設計有頂填土2m仰斜式漿砌片石擋土墻，處于Ⅱ級自重濕陷路段，原設計地基處理采用120T·m能量級強夯進行處理，強夯區域為路基范圍延伸至坡腳外2m。右側擋土墻基底按灰土墊層進行處理，在路床交驗并移交路面單位完成路面結構鋪筑后，發生病害。

因立交內蒸發池征地困難，無法將天然水匯集排出，加之當地農民灌溉渠未恢復，村民利用F匝道路基兩側排水邊溝和涵洞進行灌溉，形成雍水并外溢，導致F匝道左側坡腳沉陷。而F匝道右側擋土墻外側地面較低洼，灌溉水和雨水在該處形成積水下滲，導致該處濕陷并牽引擋墻下沉、外傾。同時，下滲的農灌水和雨水侵入路基，致使匝道兩側路肩部位及路面出現了開裂現象。

4 、病害處理

4.1 路基發生病害后，項目部積極成立病害處理應急小組，一方面組織安排專人對病害段路基持續進行測量及觀測，確保取得病害發展過程中現場第一手數據；一方面及時上報病害發生情況報告，積極參與項目管理處、設計院及專家組的病害處理方案，最終對發生的病害進行了加固處理。

4.2 落實馬莊北樞紐立交區蒸發池及引渠征地情況及時完成整個排水系統，完善地方農灌系統穿越馬莊北立交設計方案并及時恢復完善地方農灌系統，防治類似情況再次發生。

4.3 進一步擴大觀測范圍，加強監控測量，定期收集觀測數據，直至位移及沉降均趨于穩定。

4.4 針對該處路基病害，設計單位結合與會專家的審查意見，對該段路基擋土墻進行加固處理意見，并對路基沉陷及裂縫區域處理方案進行了明確，處治方案采用混凝土樁和碎石擠密樁，確保病害處置一步到位。

4.4.1 對F匝道左側坡腳沉陷區域處理方案為，拆除路基邊溝，在FK0+580～FK0+780段左側原路堤邊溝兩側各布設一排振動沉管碎石擠密樁，樁徑40cm、排間距1.91m，單排樁距1.2m、梅花狀布置，樁頂設于原地表、樁底布設于古土壤層地面以下50cm處，設計樁長按13.5m計。樁體采用2～4cm碎石，含泥量不大于5%，完成后及時恢復邊溝。

4.4.2 對FK0+520～FK0+630段右側土路肩邊緣至擋土墻墻背布設三排C20混凝土樁，樁長40cm、樁間距0.9m、梅花狀布置，樁頂設置于路床底面，樁底布設于古土壤層地面以下50cm處，樁長設計按14.5m計。樁頂填筑材料與路床填料相同，回填并壓實至路床頂面。填方路基范圍內樁體采用鉆孔取土置換工藝施工、原地表以下樁體采用振動沉管擠密灌注工藝施工，振動沉管擠密成孔時，避免對原地表以上路基填土進行擾動。

4.4.3 對FK0+520～FK0+630段右側擋土墻外側設置C15片石混凝土豎肋，采用樁基礎。即在原擋墻基礎外共布設兩排C30混凝土樁，樁徑40cm、樁間距1m、梅花狀布置，樁頂設于路堤擋土墻墻趾以上20cm處，設計樁長按12.2m計。混凝土樁采用振動沉管擠密灌注工藝施工。樁體施工完成后，在原地表、原狀土層內開挖基礎，為有效連接混凝土樁體與原擋土墻基礎，在擋土墻墻趾處澆筑60cm厚C20混凝土基礎，底寬1.6m；其頂面設置豎肋基礎，采用C20混凝土澆筑只原地表；基礎外側基坑壁位置鋪設防滲復合土工膜后回填8%石灰土、采用小型機具壓實，壓實度不小于93%。該段路基右側每幅擋土墻外側設兩道豎肋，豎肋采用C15片石混凝土砌筑，其頂寬1.0m、頂面低于原路堤擋土墻頂面1.0m、豎肋寬度2.0m、豎肋高度3.0m。

4.4.5 對FK0+580～FK0+620段路基右側土路肩邊部裂縫和路基左側邊坡裂縫采用壓漿灌縫處理。

4.4.6 待兩側地基加固完成后對FK0+578～FK0+647段路基進行加固，加固采用C20混凝土樁，樁徑40cm、樁間距1.2m、梅花形布設，樁頂布設于路床頂面40cm，樁底置于古土壤層頂面以下50cm，設計樁長14.5m。路基范圍內樁體采用鉆孔取土置換工藝、原地表以下樁體孔采用振動沉管擠密灌注工藝施工。樁體施工完成后，清除路床頂面以下40cm樁間灰土，剔除樁頭，路床重新級配碎石填筑，壓實度不小于96%。

5 、加固效果

通過加固方案對病害部位進行全面加固后，項目部通過持續一個月測量觀測，未發現有明顯沉降及其他病害發生，加固效果良好。通車后未接收運營單位相關質量通報。