某高速公路路基縱向開裂處治技術探討

楊曉光

（華邦建投集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

1 病害路段原設計及施工情況情況

1.1 原設計情況

病害路段為填方路基，該段路基中心填高約9 m，基底0.9 m 采用隧道洞渣進行換填。路基邊坡采用拱形骨架+客土噴播植草防護，客土厚度10 cm。路基范圍地表表層為種植土，其下為0～3.8 m 厚粉質黏土層，多呈可塑狀。局部坡腳位置為3～5 m 厚碎石層。下伏基巖以泥盆系上統灰巖為主，風化較弱，巖質較硬，巖體較完整。

1.2 施工情況

該段路基于2020 年7 月開始填筑，基底0.9 m深度范圍采用隧道洞渣進行換填，2021 年1 月路床交驗。交驗后路面標施工單位進場施工路面結構層，并于2021 年1 月施工至基層頂面。病害路段位于K13+877 涵洞兩側，前期土建施工階段該處蓋板涵因受右側通行影響，最后一節基礎、墻身在左幅路基填土過頂后才開挖施工。造成該路段范圍路基二次拼寬。

2021 年3 月5 日進入雨季過后發現K13+850～K13+920 段路基出現路基不均勻沉降，反射路面基層開裂，在基層頂面形成縱向裂縫，自裂縫產生時對裂縫處外側路基進行觀測：3 月5 日沉降值為1 cm，3月10 日累計沉降2 cm，3 月20 日累計沉降3 cm，4月6 日累計沉降3.5 cm，4 月6 日至今未發展。同時K13+877 涵洞右幅3 板發生沉降，沉降值為4.5 cm。

1.3 鉆探情況

在K13+850、K13+910 左側土路肩、右側土路肩，及中分帶旁1 m 左右位置各布置一處鉆孔進行取芯，鉆孔深度按基巖頂面控制。采用沖擊、干鉆，從頂面開始每隔1 m 取一個芯樣，以便觀測路基密實程度。本次勘察結果表明，基巖至換填層底原狀土以粉質黏土、碎石為主，層厚1.2～2.4 m，在基底未發現軟弱層。

現場對不同深度的土樣進行酒精燃燒法檢測含水率，檢測結果:路肩下2 m 含水率17.3%，路肩下4 m 含水率19.8%，路肩下6 m 含水率17.4%，路肩下8 m 含水率14.5%，均超過試驗室內擊實最佳含水率12.4%。本次鉆探6 處鉆孔芯樣與原設計地勘成果一致，基巖層上為河流沖積相粉質黏土，呈可塑～硬塑狀，局部存在細砂、碎石，基底未發現紅黏土或軟弱層。

根據所取芯樣表觀判斷，路基填筑填料以粉質黏土為主，局部為強～中風化粉砂巖，芯樣較為潮濕，密實度較差。同一斷面中部鉆孔路基填筑層芯樣密實程度相對較好，兩側密實度較差。路基基底換填層所取芯樣含水率較高，成型較差，從芯樣可見基底換填料為中分化砂巖、強～全風化粉砂巖及粉質黏土。根據現場含水率測試結果，路基土層含水率均明顯超過試驗室內擊實最佳含水率，說明路基填土密實度較差。

2 路段現存病害及原因分析

2.1 路段病害

2021 年3 月14 日右幅基層頂面開始出現縱向裂縫，并逐漸發展擴大，目前裂縫寬度約0.2～0.3 cm。左幅路面基層底部出現脫空現象。邊坡表面出現沖刷病害，邊坡土體發生變形導致骨架脫空，局部路堤排水溝側壁發生傾倒。

2.2 原因分析

根據地質勘察報告并結合現場實際情況，地表土層除表層耕植土外，以粉質黏土層、碎石層為主，未見高壓縮性軟土，且路基基底已采用換填加強處理[1]。病害路段路基外側未見明顯隆起，綜合判斷排除基底存在軟土導致路基整體向外滑移的情況。根據施工情況，該路段范圍并非全斷面整體填筑碾壓。作為后期拼寬路基，拼寬處往往為壓實薄弱部位，且不同時期填筑壓實可能引起橫斷面上存在差異沉降情況。路基填筑填料以粉質黏土為主，局部為強～中風化粉砂巖，芯樣較為潮濕，密實度較差。路基基底換填層所取芯樣含水率較高，成型較差，從芯樣可見基底換填料為中分化砂巖、強～全風化粉砂巖以及粉質黏土[2]。

路基邊部超寬填筑部分土層由于處于碾壓薄弱部位，密實度較差。受連續降雨影響，坡面表層出現沖刷現象，尤其是頂部位置存在沖刷裂縫。路基土體在受到雨水滲透作用影響下，發生下沉變形。同時超寬填筑部分侵占設計護坡道寬度范圍，對路堤排水溝產生側壓導致水溝側壁傾倒。路基外側改溝及改路受征地影響未能及時施工，現場地表臨時排水設施不通暢，導致邊坡坡腳處存在積水，一定程度上降低了坡腳處應力狀態，進一步加劇了路基土體的變形[3]。

3 路基縱向開裂處治方案

根據鉆探成果及原因分析，路段范圍路基處治以注漿加固、加強路基防排水為原則。具體實施步驟如下。

（1）處理范圍。根據現場裂縫及路基脫空段落沿路線縱向向兩端延伸10 m 控制。

（2）處理路段。路床頂全斷面進行注漿加固，采用鋼花管進行注漿，注漿孔間距1.5 m，呈梅花形布置，孔底應深入原基底換填地面以下不小于1 m 控制。左右側路基坡腳各設置兩排注漿孔，橫向間距1.5 m，縱向間距同路基范圍布置。

（3）根據地質情況，K13+877 處涵洞底部距離基底基巖頂面垂直距離約1.5 m 左右，本次涵洞推薦采用鋼花管注漿加固或鋼管樁加固進行處理。

（4）坡腳外側結合地方改移道路需求，設置機耕道兼反壓互道，機耕道基底應開挖至硬塑土層，填高按2 m 控制，應采用中風化隧道洞渣進行填筑，最大粒徑不大于15 cm，同時做好基底處理。處理方案見圖1 和圖2。

圖1 縱向裂縫段處治橫斷面（單位：mm）

圖2 縱向裂縫段處治橫平面（單位：mm）

（5）土路肩、中分帶各增設一層復合土工膜加強防滲處理。

（6）路基邊坡應壓實平整，同時路基邊坡拱形骨架內客土厚度增加至20 cm，且應保證客土表面與骨架平齊，確保坡面水能通過骨架排入路側邊溝。

（7）應盡快施工線外改移溝渠，保證區域排水體系通暢，防止坡腳積水。

（8）強調動態處理原則，加強路基、涵洞變形監測，若出現變形位移加劇等情況應及時上報，調整處治方案。

（9）基層頂面裂縫位置鋪設1.5 m 寬玻纖格柵。

4 路基縱向開裂處治

4.1 材料

路基縱向開裂處治主要用材為42.5 級普通硅酸鹽水泥。漿液配合比應經試驗確定，并經監理單位審批后方可使用。根據本工程的施工經驗，其配合比可采用1:1，也可根據工程實際情況進行調整。漿液應滿足的技術指標如下[4]：

（1）漿液應具有良好的流動性及密實性，其泌水率應小于等于1%。

（2）漿液凝結時間適宜，初凝時間不少于2 h，終凝時間不多于3.5 h。

（3）強度增長快。經一晝夜后，其強度至少應達到4 800 kPa，40 h 后，其強度應達到7 000 kPa。

4.2 工藝流程

路基縱向開裂處治注漿施工工藝流程見圖3。

圖3 路基縱向開裂處治注漿施工工藝流程

（1）注漿孔布置。在確定需注漿的區域內，按照梅花的形狀進行布孔，孔間距為1.5 m。

（2）壓漿鋼花管。壓漿鋼花管采用直徑89 mm，壁厚5 mm 的無縫鋼管，頂部以下1 m 和底部以上0.5 m 范圍內不打設孔，中間部分打設注漿孔，排間距約50 cm，每排3 孔，壓漿鋼花管見圖4 和圖5。

圖4 壓漿鋼花管注漿管截面（單位：cm）

圖5 壓漿鋼花管注漿管孔位布置（單位：mm）

（3）工藝流程。用膨脹氣囊將一端管口封閉，然后將制備好的漿液經濾網過濾后注入儲漿池，連接壓漿泵，進行注漿作業。注漿時，應按“先兩側，后中間”的順序進行[5]。

（4）注漿。建議壓漿壓力0.3～1.0 Mpa，注漿量以1～1.2 m3/m 為宜。同時還應考慮實際情況，對注漿壓力和注漿量進行調整。為防止相鄰兩孔竄漿，應采用隔孔注漿。

（5）注漿結束后，拔出封口裝置，清洗干凈。最終拔管之前，需邊注漿、邊關閉閥門，最后再拔出封口裝置，再進行下一孔注漿作業。

4.3 勞動力及機械投入

施工勞動力及機械配置見表1 和表2。

表1 勞動力配置

表2 機械設備配置

4.4 壓漿注意事項

（1）嚴格按照試驗樁確定的工序和工藝組織施工。

（2）當單孔注漿量達到設計數量仍不飽滿時，應停止注漿，采用間歇式注漿，間隔一定時間后再次注漿。

（3）現場施工完畢7 d 后進行水泥漿試件的試驗檢測，同時進行彎沉檢測，均滿足設計控制指標后，方可進行路面工程施工。

5 結論

本工程總共進行了1 211 個孔的注漿作業，累計注漿5 568.3 m，累計水泥用量1 864.8 t，每孔平均注漿1.54 t，每米注漿約0.34 t，路基空隙率大幅降低，地基承載力得到大幅提升。對此數據進行比較、分析，直觀的體現了方案的可行性。施工完成后，經靜載試驗、鉆孔取芯、彎沉檢測等多種手段進行檢測，該路段承載力和彎沉均滿足設計及規范要求，從更科學的角度證明了該方案的可行性。