黃土斜坡半挖半填區(qū)路基塌陷問(wèn)題分析及治理

周利鋼，弓紅梅，王海軍，高桂軍

(1.寶雞市測(cè)繪地理信息和勘察設(shè)計(jì)管理中心，陜西 寶雞 721000 2.寶雞市勘察測(cè)繪院，陜西 寶雞 721000)

1 引 言

黃土地區(qū)公路路基塌陷災(zāi)害，大多是由于黃土的濕陷性引起，但是路基經(jīng)過(guò)處理，消除濕陷性后出現(xiàn)塌陷也較為常見，特別是在斜坡半挖半填區(qū)更為普遍，尤其是在多雨、多雪的季節(jié)里，路面裂縫、塌陷更是常有現(xiàn)象。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)的各類機(jī)動(dòng)車保有量也在急劇上升，公路承擔(dān)的負(fù)荷超過(guò)了最初設(shè)計(jì)的負(fù)荷，同時(shí)極端天氣也對(duì)現(xiàn)有的公路設(shè)施造成了不利的影響，在一些特殊路段極易出現(xiàn)塌陷影響道路通行的情況。本文就某黃土斜坡半挖半填段路面塌陷的處理過(guò)程進(jìn)行了調(diào)查和分析。

2 工程概況

寶雞市建成的某道路工程在k13+128～k13+158 m處，竣工使用2年后在黃土邊坡段路面出現(xiàn)塌陷。具體表現(xiàn)為該段出現(xiàn)數(shù)個(gè)深 0.20 m～0.40 m，最大面積約 2 m2的凹坑，塌陷段連續(xù)總長(zhǎng)度約 30 m，寬約 8 m，嚴(yán)重影響了過(guò)往車輛的通行效率和人車安全。同時(shí)路基東側(cè)臨空的擋土墻也出現(xiàn)水平位移和裂縫(如圖1、圖2所示)，交通管理部門及時(shí)對(duì)過(guò)往車輛進(jìn)行了分流，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行圍擋和對(duì)路基側(cè)面擋土墻進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，同時(shí)召集相關(guān)單位查找原因進(jìn)行治理。

圖1擋土墻頂面位移圖2擋土墻墻身位移

3 工程原因分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘察，該路段地貌處黃土臺(tái)塬邊緣的古滑坡體上，古滑坡體總體穩(wěn)定，公路基本橫穿該坡體，通過(guò)該段路基明顯為半挖半填路基，路面出現(xiàn)塌陷區(qū)分布在填方。塌陷原因有兩個(gè)：一是路面出現(xiàn)下沉，主要原因?yàn)楫?dāng)年路基內(nèi)土體含水量過(guò)大，使得土體強(qiáng)度變差，在重力作用下產(chǎn)生下沉，引起路面裂縫。經(jīng)分析，當(dāng)年氣象資料顯示7月～8月間強(qiáng)度較大的連續(xù)降雨天數(shù)多達(dá)45天，由于缺陷段地處下坡處，大量的雨水從坡上的路面裂縫滲入路基沿坡順坡向低處排泄，擋墻設(shè)置的泄水孔也未及時(shí)將滲入路基內(nèi)的雨水排出，導(dǎo)致路基浸水下沉，使得路面出現(xiàn)塌陷和裂縫。二是通過(guò)該路段主要通行跨省區(qū)過(guò)境的大型貨車，在重型車輛沖擊碾壓和土體浸水后自重加大的綜合作用下又加劇了下沉。路基表層開挖后，路中裂縫與路面中心線位置基本重合，也基本是半挖半填分界線，塌陷嚴(yán)重的中部區(qū)通過(guò)鉆探取樣資料顯示路基下 3.00 m～7.00 m土質(zhì)較為濕軟，平均天然含水量達(dá)24%，土體飽和度均在85%以上，原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)平均值小于4擊，該層厚約 2.00 m～4.00 m，路基土的物理力學(xué)指標(biāo)(如表1所示)均證實(shí)該路基缺陷是較為嚴(yán)重的水損病害。

路基土物理力學(xué)指標(biāo)平均值表 表1

4 施工處理方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖土地質(zhì)條件共提供了三種治理方案：一是可考慮將缺陷區(qū)的表層路基采用換土墊層法等加固處理，下部地基采用灰砂樁或灰土擠密樁等形式的樁基處理；二是直接采用鉆孔灌注樁路基，將整個(gè)塌陷區(qū)全部處理；三是采用微型鋼管樁處理。采用方案一處理起來(lái)需要加大處理面積，并且處理厚度較深，實(shí)施難度較大，也不經(jīng)濟(jì)；下部采用地基土含水量均值接近24%，擠密樁在成孔和拔管過(guò)程中易產(chǎn)生縮孔，施工工藝和質(zhì)量較難保證。采用方案二鉆孔灌注樁時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)狹小施工現(xiàn)場(chǎng)使機(jī)械無(wú)法擺放，即使機(jī)械到位后，近三分之一的樁無(wú)法到達(dá)設(shè)計(jì)位置施工。最后決定采用鋼管微型樁，樁長(zhǎng) 6.5 m～8.5 m，直徑 0.35 m，呈梅花形布置在整個(gè)區(qū)域(如圖3所示)。施工機(jī)械選用占用空間較小的XY-150型臺(tái)式鉆機(jī)(如圖4所示)，采用沖擊和回轉(zhuǎn)相結(jié)合的辦法成孔，然后壓入鋼管，最后在鋼管內(nèi)澆筑混凝土成樁。同時(shí)對(duì)原有擋土墻上的排水孔進(jìn)行了疏通和加密，使路基排水更加通暢。從方案確定實(shí)施到最終結(jié)束不足三周時(shí)間，施工過(guò)程比較順利。

圖3微型鋼管樁平、立面及剖面圖

圖4路基治理現(xiàn)場(chǎng)圖5治理后現(xiàn)場(chǎng)圖片

5 后期實(shí)際處理結(jié)果

通過(guò)治理后使用一年的效果看，采用微型鋼管樁在該段處理路基取得了較好的效果，在各種車輛荷載作用和氣候作用下，路面未產(chǎn)生任何裂紋，路基東側(cè)擋土墻的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未發(fā)生新的位移(如圖5所示)。從整體情況看，該公路路基達(dá)到了預(yù)期治理的目的。

6 結(jié) 語(yǔ)

該路基塌陷問(wèn)題在各方的努力下成功完成了治理工作，沒(méi)有產(chǎn)生嚴(yán)重的事故和社會(huì)影響，但留給道路工程設(shè)計(jì)人員和道路管理部門的一些問(wèn)題也值得我們深思。在極端氣候作用下地表水或地下水對(duì)工程的影響作用在工程實(shí)施之前往往被輕視或者忽視，但這些問(wèn)題一旦出現(xiàn)就會(huì)使建成的工程使用效率大打折扣甚至失效，而這些問(wèn)題是在工程投入使用較長(zhǎng)時(shí)間后才出現(xiàn)，這給我們的后期補(bǔ)救和治理帶來(lái)諸多不便，甚至付出沉重代價(jià)。如果在道路設(shè)計(jì)施工時(shí)多考慮一些地表水特別是工程興建以后的地表水在極端氣候影響下對(duì)工程不利的影響，可以在很大程度上避免路基塌陷問(wèn)題的出現(xiàn)。