高速公路路面塌陷及地基處理技術研究

張銘均

摘要：路基病害與路面損壞是相互影響、相互作用的。由于路基病害會造成路面損壞，而路面損壞又會加劇路基病害的發生，因此得出結論，路面損壞往往是路基病害的表現形式，對路面應進行統籌規劃和綜合養護。

關鍵詞：高速公路;道路坍塌;地基處理技術;研究分析

1項目概述

某高速公路K50+188--K50+197、K50+210--K50+222段地形起伏較大。覆蓋層主要為第四系中更新世亞類，含3.5-7m硬塑、硬礫石層。該路段建成通車后，在各種因素的綜合影響下，開始出現許多裂縫和路面坍塌。《K50+188--K50+197、K50+210--K50+222段高速公路路面坍塌工程地質勘察報告》顯示，場區巖土層為路基填料、第四系殘積土和二疊系灰巖。沿施工段，淤泥土的天然容重為1.69g/m，干容重為1.41g/m，滲透系數為3.43×10-3cm/s，內摩擦角為26°～30°，地下水埋深較淺，地基承載力在100～200 kPa之間。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），施工段地震動峰值加速度為0.15g，地震特征周期為0.45s，相應的基本地震烈度為ⅶ 度。

2道路坍塌機理

路面塌陷主要發生在高速公路項目的K50+188-K50+197段和K50+210-K50+222段。K50+188-K50+197段坍塌長度8.7m，深度2.3m，可測寬度3.9m。K50+210--K50+222段主要出現在左側坡腳和排水溝處，崩塌段長度11.8m，寬3.4m，深1.95m，兩段道路崩塌的出現嚴重威脅著高速公路行車安全。

2.1降水的影響

本段公路構造破碎帶自北向南分布。基巖次生構造帶和構造裂隙發育，溶蝕活躍。主要構造帶和斷裂帶分布在灰巖頂部，巖溶不發育。K50+188--K50+197段和K50+210--K50+222段存在溶洞缺口，下伏基巖主要為二疊系灰巖，純層厚，碳酸鈣儲量豐富。場地內巖溶裂隙發育，石芽發育，排水及土壤顆粒運移條件成熟。老粘土覆蓋層干燥時強度高，遇水易受潮崩解，降低了強度和水穩定性。高速公路K50+188--K50+197、K50+210--K50+222邊坡地下水活動強烈，促進了巖溶土洞發育。田間年降水分布不均，夏季集中降水入滲導致地下水位發生較大變化，土壤侵蝕加劇。綜上所述，上覆土層的土水穩定性較差，基巖中有排水通道，巖土界面地下水升降頻繁。當水位高于基巖表面時，它與土壤接觸，從而加劇土壤的濕潤和崩解，從而形成軟帶。當水位下降到基巖表面以下時，就會發生土壤侵蝕和遷移，形成土洞。工程段左側K50+188～K50+197基巖50m范圍內的土壤已形成溶洞，上部土壤顆粒頻繁塌陷遷移，快速發育的溶洞向上侵蝕速率也較快。隨著頂板厚度的減小，當拱頂無法支撐上方土壤的重量時，路面將坍塌。

2.2巖溶塌陷的發生

巖溶塌陷的條件包括溶洞缺口的張開、松散的薄層沉積帽的存在和水運動的動力條件。水溶性礦物在水中的溶解和流動水對熔融巖石的動態侵蝕會加劇溶洞的發育，導致巖溶塌陷。高速公路K50+188--K50+197段左坡腳坍塌后，下部溶槽逐漸加寬，路塹深度較大。溶蝕槽內熔巖侵蝕強烈，巖基變化復雜。根據電磁波檢測，溶槽最大深度為17.0m，可見高速公路段巖溶發育為路面塌陷提供了基本條件。

3地基處理

3.1基礎加固技術

根據高速公路路面塌陷的機理和原因，對高速公路塌陷區融槽的發育程度、位置分布和規模進行了綜合分析，在徹底處治和綜合整治施工理念指導下，進行了高速公路路面坍塌的地基處理。公路沉降斜磨槽具有不同寬度和淺埋深的基巖、溶蝕裂隙巖石，土層底部土層松散，易受巖溶土形成的地下水沖刷坑的影響，因此，應采取平跨槽處理措施，并針對袖閥管灌漿可能坍塌的區域加強綜合治理，確保路基排水系統和控水措施通暢和改善。圖1為袖閥管灌漿法施工剖面圖。該施工技術通過孔內封泥、單向密封閥管、灌漿芯管等雙向密封裝置，有效地防止了不同灌漿段之間的干擾，大大降低了灌漿過程中灌漿和交叉灌漿的可能性。由于灌漿孔結構的特殊性，在具體施工過程中，任何管段均可根據實際需要進行灌漿，同一灌漿管段可重復施工。

3.2基礎加固施工

根據分段開挖，在保護墻和墻中間拆除沉陷路，防止通信光纖在拆除過程中的墻體破壞。在澆筑施工順序中，首先在擋土墻的中部，下行鏈路上通過車道板灌漿預制，為下行鏈路通過車道交通倒車，然后上下車道車道蓋板和其恭城建筑。待蓋板混凝土強度試驗值達到95%及以上后再進行下道工序施工。在分析巖溶發育范圍和規模后，在巖溶發育強烈、潛在威脅嚴重的地區，采用強度為32.5的普通硅酸鹽水泥配置水泥漿。

3.3靜載荷試驗

K50+188-K50+197、K50+210-K50+222袖閥管灌漿加固施工完成15天后，在施工段0.5m2進行靜載試驗。監理工程師進行復合地基壓板，在滿足設計要求時停止荷載。最大沉降量僅為10.13-12.0mm，平均沉降量為11.06mm，施工段地基承載力>140kPa，填方承載力標準值>160kPa。

結論

通過對某高速公路K50+188--K50+197和K50+210--K50+222段路面塌陷形成機理的分析，表明路面塌陷的主要原因是水動力的影響，降水和行車引起的振動使塌陷率增加。針對該路段路面塌陷的形成機理，采用蓋板跨越溶洞，對邊緣潛在的嚴重威脅區進行袖閥管注漿加固。對高速公路路面塌方的實際處理表明，袖閥管注漿地基加固技術具有工期短、投資少、施工工序簡單等優點。然而，由于鋼筋施工過程難以目視檢查，因此很難檢查施工效果。這段公路施工路段的路面沉降和地基處理經驗表明，對于巖溶地區的一段第四紀土壤，公路工程中，必須注意土洞發育的工程情況，在勘察階段對巖溶地面塌陷是必須認真勘察的，特別要注意喀斯特洞、土洞的勘察、開發程度等施工基礎，以保證施工質量。

參考文獻

[1]樊文有，許玉鳳，陳菡，戴龍，程婷.高速公路路面性能預測模型對比[J].計算機應用，2018，38（S1）：9-12+27.