高速公路高填路基沉降開裂處治措施

唐小冬

（中交四航局第六工程有限公司）

1 工程概況

某高速公路No15 標(biāo)段，樁號(hào)為K194+580～K210+7 35，路線全長(zhǎng)15.155km。路基長(zhǎng)度6120m，挖方311 萬m3，填方291 萬m3。其中K208+440～K208+540 整幅路基長(zhǎng)100m，路基寬度34.5m，該路段為高填方路基，中心填土高度10～17m，左側(cè)最大填高29.1m，路面基層施工后發(fā)現(xiàn)該段路基出現(xiàn)沉降，路面基層開裂現(xiàn)象。

2 路基沉降原因分析

2.1 施工過程及病害情況

K208+440～K208+540 段路基2016 年3 月開始填筑施工，2017 年1 月中旬填筑完成，同年2 月開始路面基層施工，大部分路基為2016 年年底填筑。4 月20 日排查發(fā)現(xiàn)路基出現(xiàn)變形，以橫縫為主，基本貫穿整幅路基，此后逐步發(fā)展為縱向裂縫，最大橫縫長(zhǎng)度52.3m，裂縫寬度2mm，縱縫1 長(zhǎng)度27.4m，最大縫寬2mm，縱縫2長(zhǎng)度78.9m，裂縫寬度2mm。見圖1。

圖1 裂縫平面圖

2.2 沉降原因分析

2.2.1 自然沉降周期短

K208+440～K208+540 段填方路基填筑完成至路面基層施工時(shí)間短，沒有預(yù)留足夠的沉降時(shí)間，導(dǎo)致路基自身固結(jié)和不均勻而帶來病害。

2.2.2 排水措施不到位

截、排水措施不到位，路基右側(cè)為一匯水沖溝，施工過程中大部分已進(jìn)行填平處理，填平區(qū)未充分壓實(shí)，導(dǎo)致地表水滲入路基，軟化土體，水流帶走細(xì)顆粒，路堤內(nèi)形成空洞，從而引起不均勻沉降。

2.2.3 填筑質(zhì)量差

從巖芯照片（圖2、圖3）來看，部分巖芯經(jīng)干鉆取樣為碎塊狀，不完整，推測(cè)為壓實(shí)度不夠，壓實(shí)過程中層厚過大或者壓實(shí)不充分。

圖2 ZK5 巖芯照

圖3 ZK6 巖芯照

3 路基沉降處理

3.1 路基沉降監(jiān)測(cè)

K208+440～K208+540 段布置觀測(cè)點(diǎn)，初次監(jiān)測(cè)時(shí)間為2017 年5 月12 日，截至6 月13 日觀察結(jié)果顯示：累計(jì)最大沉降點(diǎn)為YBP03，最大沉降量為87mm，累計(jì)最大橫向變形點(diǎn)為YBP04，最大橫向變形量為6mm。2017年5 月29 日開始注漿施工后，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示最大變形量為2mm，基本趨于穩(wěn)定。

3.2 路基沉降處治原則

K208+440～K208+540 段填方路基沉降經(jīng)過施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、業(yè)主四方確認(rèn)建議，采用路基注漿措施，注漿管將流動(dòng)性好、強(qiáng)度高的水泥漿，在灌漿壓力下將水泥漿滲入填方路基內(nèi)，水泥漿將填充路基松散或空隙部位，使之與填方路基成為一個(gè)整體，從而提高填方路基穩(wěn)定性。注漿處理范圍為裂縫大小樁號(hào)范圍各前后延伸10m，采用對(duì)整幅路基及邊坡平臺(tái)進(jìn)行注漿。處治方案見表1。

表1 沉降路基處治方案

3.3 注漿孔布置

根據(jù)廣西河池市當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，結(jié)合以往路基沉降處理措施，鉆孔使用梅花形狀布置，縱向間距為2.5m，橫向間距為2.5m。K208+440-K208+550 整幅路面采用袖閥管進(jìn)行注漿，路基內(nèi)側(cè)第一排注漿孔距離路基中線1.5m，K208+440～K208+550 左右幅土路肩布置注漿孔，最邊的孔的間距為2m，路基橫向斷面共18 孔；對(duì)路基邊坡左側(cè)第一、二級(jí)平臺(tái)、右側(cè)第一級(jí)平臺(tái)采用鋼花管進(jìn)行注漿，每級(jí)平臺(tái)布置2 排注漿孔，間距2m；所有鉆孔需進(jìn)入原地面至少1m。見圖4。

圖4 孔位設(shè)置平面圖

3.4 處治施工工藝

3.4.1 注漿鋼錨管工藝

鋼錨管采用直徑60mm、壁厚4mm 無縫鋼管制作。在注漿時(shí)需要做好封孔，注漿使用兩次注漿:壓力分別是0.8～1.0MPa、1.8～2.0MPa，前后注漿間隔時(shí)間為1～2.5h。

⑴鋼錨管底部需要用鋼板焊接密封，鋼板中心預(yù)先切割好預(yù)留孔，鋼板底部需用鋼筋制作三角支架支撐。

⑵每根鋼錨管上的孔眼必須用配套的膠布進(jìn)行螺旋式纏繞密封。在密封時(shí)每隔50cm 繞鋼管固定。

⑶首次注漿管使用直徑22～25mm 的PVC 管，最后一節(jié)管20㎝左右設(shè)置三排錯(cuò)亂型孔眼，直徑4～7mm；第二次注漿管使用2～4mm 壁厚的鍍鋅鋼管，長(zhǎng)度為1.5～3m 為一節(jié)，鍍鋅管的兩端采用螺紋絲口鏈接，下最后一節(jié)注漿管距管頭0.6m 范圍內(nèi)布置三角形型孔眼。配制水玻璃溶液：（水玻璃:水為1:0.7）和水泥漿（水灰比0.55），以水泥漿:水玻璃溶液=1:0.6～0.7 的體積比混合攪拌，均勻注入孔內(nèi)1～1.5m 深，等待約2～4 分鐘至凝固后，上部再用水泥漿封住管孔。

⑷第二次注漿時(shí)，鋼錨管管口使用配套管蓋進(jìn)行密封，為保證密封，注漿管口與管蓋之間再使用密封圈加固，管蓋預(yù)留閥門并在兩端預(yù)留直徑為25mm 的孔，以便使用螺桿固定管蓋。第一次注漿后漿強(qiáng)度達(dá)到7MPa 或第一次注漿后24 小時(shí)左右即可進(jìn)行第二次注漿，采用水灰比0.7～0.8，劈裂壓力2MPa 左右。

3.4.2 注漿袖閥管工藝

豎向袖閥管尺寸為Φ48×3.5mm，其制作及施工參考相應(yīng)規(guī)范執(zhí)行。在施工注漿前必須做好注漿孔的封堵，袖閥管注漿使用兩次注漿:首次注漿壓力為0.8～1.2MPa，二次注漿壓力為1.2～2.2MPa，兩次注漿間隔時(shí)間2～4h。

⑴鉆孔采用干鉆法鉆進(jìn)成孔，并灌入封閉的泥漿；鉆孔的深度需要達(dá)到注漿凝固段高度。

⑵鉆孔結(jié)束后每孔需要用高壓水對(duì)孔內(nèi)進(jìn)行清空，若孔內(nèi)雜物及泥土較多將影響水泥漿質(zhì)量。

⑶注漿孔的封堵在孔口周圍地面以下1.5m 的范圍內(nèi)使用早強(qiáng)水泥砂漿進(jìn)行封堵，以防止在注漿施工過程中出現(xiàn)冒漿情況。

⑷袖閥管注漿使用分段注漿，花管長(zhǎng)度為注漿步距長(zhǎng)度。步距控制在0.5～0.8m，可以有效地減少路基底不均勻而對(duì)注漿效果產(chǎn)生影響。

⑸注漿壓力：注漿壓力是控制注漿質(zhì)量和水泥漿數(shù)量的重要參數(shù)，注漿壓力分兩個(gè)等級(jí)，第一級(jí)為初壓1～1.2MPa，終壓2.0～2.2MPa；采用向下式注漿、多次注漿方式進(jìn)行。一次注漿水泥:水=1:0.5，二次注漿水泥:水=1:0.7，注漿水泥用量原則上按150㎏/m 控制。為了確保注漿的壓力，在注漿過程中必須使用止?jié){塞；當(dāng)注漿的實(shí)際量達(dá)到該部分的用漿量時(shí)，要在終壓的范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓時(shí)間達(dá)到10 分鐘左右時(shí)，關(guān)注壓力表，當(dāng)壓力不下降或壓力下降不超過3%時(shí)，注漿結(jié)束。

4 結(jié)論

路基沉降開裂在高速公路建設(shè)中是比較常見的病害，直接影響高填路基的穩(wěn)定性,以嚴(yán)格控制路基填筑質(zhì)量為主，并且防護(hù)與排水結(jié)合，才能提高填方路基施工質(zhì)量，減少路基不均勻沉降，保證填方路基的穩(wěn)定性，從而確保行車安全。