中建八局第四建设有限公司 青岛 266000
摘要:主线路基部分位于软基地段,施工过程中容易造成部分路基,出现不同程度的不均匀沉降及滑移的现象,对后期通车及维护造成很大的困扰,研究软基地段的路基沉降滑移防治技术,为今后类似软基地段路基施工及防治,提供宝贵的经验。
关键词:软基地段 路基沉降位移 防治技术
1 工程概况
1.1 设计及施工概况
高速公路采用双向6车道标准建设,全线桥梁占75~85%,路基工程比例较小,但该区域湖泊、软基路段较多,主线路基正处于软基地段,且路基填筑高度较高,在路面水稳填筑完成后,路基出现了不均匀沉降和滑移。
主线路基原施工图设计为CFG桩处理,平均设计桩长12.5m,桩间距1.5m,桩径0.5m,由于地质条件前变化较大,CFG桩检测单桩承载力、复合地基承载力未满足设计要求。施工过程中进行了设计变更,变更为长短桩复合地基,CFG桩施工完成后进行了桩检,检测结果均满足设计和规范要求。路堤填筑完成后进行了基层水稳施工,铺筑两层水稳层后出现了裂缝。
主线路基软基路段,原设计施工图为清淤换填处理,清淤深度为3.5米。现场清淤后发现淤泥埋置深度前后、左右变化较大,与设计出入比较大,后期进行了补充地质勘探,补勘资料结果表明该软基地段存在较厚的软土层,并进行了相关的设计变更。
1.2 现场踏勘情况
经现场调查,裂缝平面形态呈圈椅状,裂缝集中在K2+230~K2+340段,裂缝延续长度约90m,裂缝宽2~6cm,距左侧路肩边缘0~12.5m,裂缝深度约2m,表现路基水稳存在明显的失稳特征。
软基处理方案设计文件对软土地基路堤填筑过程,和填筑以后沉降和稳定观测进行了具体要求,当水稳层出现裂缝后,项目部立即采取措施进行了防治,现场要求做好沉降位移等监测工作,并对已有裂缝进行填塞处理,防止雨水下渗浸泡路基,对裂缝扩展产生影响。
1.3地质概况
K82+700~K82+810(参考钻孔LJZK1~LJZK4、LJZK7~LJZK13),地层自上而下依次为:
①素填土,浅红色,主要由粘性土组成,呈稍密状态,厚度约2.2m~5.5m。
②淤泥质黏土,褐灰色,含少量铁锰质结核和腐植质,稍具臭味,含水量较高,压缩性较大,呈软塑状,厚度变化较大,最大厚度为13.2m(LJZK11孔),地基承载力特征值为80kPa。抗剪强度参数c=11.93kPa, ϕ=8.01°。
③粉质粘土,黄褐色、褐黄色,含少量粉土、粉砂,偶见高岭土斑及铁锰质氧化物,呈可塑~硬塑状,厚度变化较大,地基承载力特征值为240~300kPa,是良好的持力层。抗剪强度参数c=39.76kPa, ϕ=14.36°。
④泥质砂岩:褐红色,泥质砂质结构,层状构造,岩芯呈碎块状、土柱状,岩质软,手掰易碎,地基承载力特征值为350kPa,是良好的持力层。
2 原变更设计情况
2.1 设计原则
基准期及允许工后沉降按规范要求基准期为15年,基准期内发生的沉降为工后沉降,对于一般路段工后沉降≤30cm,涵洞、通道等构造物处的工后沉降≤20cm。将差异沉降限制在适当范围内,不至于对路面的纵横向产生过大影响。
2.2稳定性计算
稳定性计算指边坡和地基的整体稳定性验算,对于不同的处理方案计算方法不同。
2.3沉降计算
①本次软基设计是采用理正岩土6.5版本,软土路堤、堤坝设计软件。
②由于地质情况较复杂,软土分布不均匀,计算时采用的压缩层厚度是以最下面分层附加应力与自重应力比值不大于15%为标准。
③对于地基沉降来说,地基的主固结沉降是总沉降的主要部分,根据规范和已建高速公路的经验,本次地基的总沉降采用沉降系数m与主固结沉降Sc计算:S=mSc,m的取值范围为1.1~1.7,根据规范相关公式计算。小于1.1时取1.1,大于1.7时取1.7。
3 参数反算
由于理正岩土软件的局限性,参数反算采用slide软件,计算方法采用简化Bishop法。现场实测典型断面。
3.1 参数取值
地层参考钻孔LJZK10孔:I0,3.78m素填土(开挖揭示为淤泥质土,在此看作为I2淤泥质粉质粘土);I2,11.2m淤泥质粉质粘土;I4,3.6m粉质粘土。岩土参数取值见下表2。由于已经出现失稳迹象,滑动面已经形成,按照最不利原则,考虑裂缝对稳定性的影响,认为圈椅状裂缝范围内的CFG桩失效。由于填土速率快,淤泥质粉质粘土的渗透性小,过快堆载形成超静孔隙水压力,未能及时消散,造成有效应力降低,从而降低了整体稳定性。
4 处治方案
4.1修筑反压护道
由于反压护坡道填土压实度较差,并且长期被鱼塘水浸泡,现状高度较高稳定性较差,建议对反压护坡道进行修整,一级平台宽度保持不变,一二级平台边坡按照1:1.5坡率放坡,二级平台宽9.45m, 二级平台边坡按照1:1.55坡率放坡至鱼塘底部。
4.2对水稳层进行铣刨
铣刨左幅出现裂缝的水稳层,并挖除上路床30cm,再对路基进行钻孔注浆加固。
4.3 钻孔注浆
钻孔注浆顶标高为上路床底面,底标高为原设计CFG桩碎石垫层顶面,平均孔深为9m,呈正三角形布置,孔间距为1.5m。当浆液出注浆管返至地面,终止压浆。
4.4换填轻质土
轻质土(气泡混合型)是一种新型微孔类轻质环保材料,具有轻质性、自立性、自密性、容重和强度可调节性、施工便捷等特点,被广泛应用于软土路堤、桥台台背回填等填筑工程。在提高了路堤稳定性的同时可有效减少工后沉降。注浆完成后进行路面施工。首先清理、整平注浆后场地,保证无杂物及积水。施工使用的土工格栅均为TGDG100高强刚塑复合土工格栅,钢筋网片与桥面铺装层所用材料相同。裂缝处理完成见图1。
.png)
图1 路基裂缝处治完成
5 结语
1)对路基出现裂缝的位置,采用固体沥青加热融化后,封缝处理防止雨水倒灌。
2)对主线路基进行每天巡查,重点针对阴雨天气进行巡查,避免雨水渗入路基。
3)加强对主线路基沉降、位移的观测,及时收集数据,便于后续分析、总结。
4)路基填筑之前首先要把软基路段,按照设计要求处理到位,铺设土工格栅时路基表面要平整,提前填筑,减少路基工后沉降。
以上为软基地段路基沉降滑移病害防治经验,可为今后同类软基地段路基施工、处治提供借鉴。
参考文献
[1] 软基路段处理方案及设计变更文件.
[2] 《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》JTGT D31-02-2013.
[3]《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》(CJJ/T 177-2012).
[4]《软土地基沉降及位移监测报告》.