承朝高速公路路基沉陷机理分析及处理技术讨论

黄春丽

(河北承德承朝高速公路管理处)

1 工程概况及场地工程地质条件

试运行的承朝高速部分路段，主要是填土路基出现路基及构筑物台背下沉的情况，且局部地段较严重，下沉达30～50 cm。

路基填土的岩性为粉质粘土，褐黄～褐红色，可塑，中～高压缩性，具有虫孔和植物根孔，含少量小的钙质结核及小砾石。

试验结果表明，该路基填土具有轻微湿陷性，该土的基本性质。

(1)颗粒组成以粉粒(粒径 0.05 ～0.005 mm)为主，含量在60%以上。

(2)孔隙比变化在 0.800～1.000之间。

(3)天然含水量13.3% ～18.4%，本次取土位置为表层土，深层位置的含水量在20% ～30%之间。

(4)饱和度39.0% ～60%之间。

(5)液限24.6% ～31.5%之间。

2 该区段路基沉陷处理设计

试运行的承朝高速部分路段，主要是填土路基出现路基及构筑物台背下沉的情况，且局部地段较严重，下沉达30～50 cm。经取土样进行室内土工试验，分析其沉陷的主要原因有二。(1)由于该路基填土为黄土状土，其具有特殊的结构特性、欠压密性、湿陷变形性，成为该路基沉陷的主要原因之一。(2)土的冻胀、融陷性也成为该区段路基沉陷的主要原因之一。

为改善土的结构特性、增强土的密实性、减少土的湿陷变形并降低土的融陷变形，路基处理采用了压密注浆加排水的处理方案。

注浆的原理即通过钻孔向土层中压入浓浆，随着压密的浆液的挤入，将在压浆点周围形成灯炮形空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状土抬力，从而引起地层局部隆起，纠正路面不均匀沉降。排水处理即在压密注浆后在有可能形成路基进水的地段采用碎石排水井，排除积水，减少湿陷及融陷量。

该区段路基采用注浆方案进行处理的目的如下：(1)防渗，降低岩土的渗透性，消除或减少地下水的渗流量，降低工程场压力或孔隙水压力，提高岩土的抵抗渗透变形能力。(2)固结，改善岩土或结构的力学性能，恢复其整体性。(3)防止滑坡，提高边坡岩土体的抗滑能力。(4)降低地表下沉，降低或均匀化岩土的压缩性，提高其变形模量，改善其不均匀性。(5)提高地基承载力，提高岩土的力学强度。(6)回填，充填岩土体或结构的孔洞、缝隙，防止塌陷，改善结构的力学条件。(7)加固，恢复结构的整体性和力学性能。

2.1 处理路段的确定

根据病害程度、影响范围、施工的工期等综合考虑确定出相应的治理路段，进行处理。主要分为三个方面：(1)普通路基的治理。(2)桥头台背及搭板的治理。(3)特殊地质段形成的特殊病害。

2.2 路基注浆设计

(1)布孔方式。在需治理的范围内按梅花型布孔，孔距2.5 ～3 m，有水灰比控制，水灰比0.6∶1，采用3 m 孔距，水灰比 0.5∶1，采用 2.5 m 孔距。

(2)注浆及成孔顺序。在靠近边坡一侧先打孔注浆，形成帷幕后，再向路基内侧施工，最外一排孔注浆压力以0.2～0.3 MPa为标准，防止边坡过多溢浆。工艺流程如下。

钻孔机就位→钻孔→ 成孔、钻机移位 →埋设注浆花管→用止浆塞封孔→开泵注浆→稳压、结束注浆→拔管→封孔、移机。

(3)注浆孔深的确定。每个注浆面必须根据路基施工期纵断、横断，分别确定每个孔的深度，编成孔号，标注每个孔的孔深，原则是打至原地表。

(4)注浆压力的确定。1～1.5 MPa，具体要根据厂地的情况确定，原则上不允许有大的隆起。

(5)浆液的配比。m水∶m灰∶m水玻璃∶m膨胀剂为=0.5∶1∶0.05∶0.01，浆液搅拌不少于3 min。

注浆材料中的水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其化学式为硅酸钠(Na2O·n SiO2)的水溶液。将水玻璃与氯化钙溶液交替注入土壤中，两种溶液迅速反应生成硅胶和硅酸钙凝胶，起到胶结和填充孔隙的作用，使土壤的强度和承载能力提高。

(6)局部路段设置碎石排水孔的要求。根据路基设计文件中的纵横断面及地质勘察资料，确定出设置碎石排水空的路段，进行压密注浆后再进行碎石排水孔的施工。碎石排水孔的要求：孔径108 mm，孔深打到原地表，回填碎石并振密。施工机械可采用汽车钻或100型台式钻机进行。

3 方法讨论

对于该区段的病害路基，注浆及排水措施基本达到了加固路基、减小沉降的目的。其实，在修筑路基的过程中我们可以采用适当的处理方法以消除或减弱路基病害的发生。

3.1 换填方案

对于这种具有高压缩性、低强度、湿陷性的土，若条件允许，路基填筑时可以舍弃，以做它用。换填物理力学性质指标较好的土。

3.2 强夯方案

对于普遍分布，没有好的建筑材料可以代替该种土或运输等成本较大时，路基填筑时可采用强夯方案对该软弱土进行处理，使得欠密实土趋于密实。

3.3 路基内部设置良好的排水系统

路基内部设置良好的排水系统对路基的稳定性至关重要，路基表面渗入的雨水、污水能及时排出，可以有效的减轻该种土的湿陷性及冻融程度，对于减少沉陷量能起到治本作用。

4 结语

(1)注浆技术适用于高速公路路基冻胀、融陷及湿陷性土的处理，具有加速路基解冻和加固解冻后的软土路基的作用。合理选择浆液材料对处理特殊性路基土(如黄土、黄土状土)至关重要。注浆技术处理路基具有施工速度快、费用低、效果好、不影响车辆正常通行等优点。采用注浆技术处理高速公路路基，其施工方法、施工参数、注浆材料等还有待于进一步探索、改进。

(2)在修筑路基的过程中我们可以采用适当的处理方法，如换填、强夯、设置良好的排水系统等以消除或减弱路基病害的发生。

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［1］建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)［S］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

［2］建筑桩基技术规程(JGJ94-94)［S］.北京：中国建筑工业出版社，1995.

［3］工程地质手册［M］.中国建筑工业出版社，2007.