填土基础与结构物回填土沉降处理

□吕 磊 □陈敦刚 □李龙海

（1 中国水利水电第十一工程局有限公司；2 商丘市柘城县水利局）

1 工程简况及存在问题

南水北调焦作1 段第二施工标段，位于河南省焦作市区，设计桩号为Ⅳ33+700～Ⅳ38+000，标段长度4.30km，标段内布置有8 座建筑物。其中跨南水北调中线一期工程总干渠分布有四座公路桥，即南通路公路桥桥梁全长125m，道路工程全长508.77m；民主路公路桥桥梁全长670.47m，路基长度440.73m；政二街公路桥桥梁全长334.52m，道路工程全长586.46m；焦东路公路桥桥梁全长334m，道路工程全长543.92m。跨渠主桥与引桥采取搭板衔接，道路路基压实标准：路槽底面以下深度分别为0～0.80，0.80～1.50，>1.50m 时，压实标准分别为≥95%、≥93%、≥90%。标段内渠道穿越地方河道布置有两座倒虹吸，即普济河倒虹吸，全长333m；闫河倒虹吸全长441m，倒吸进出口布置渐变段翼墙，构筑物形成后，采取回填方式，恢复城市道路及河道，并与总干渠相接。

因道路基础和构筑物回填压实标准相对总干渠渠堤回填标准偏低，尤其是桥梁搭板部位、倒虹吸顶部回填土路基，以及倒虹吸翼墙后背填土、部分桥梁路基出现了局部沉降现象。其中除焦东路主引桥间搭板采用泡沫混凝土充填未出现沉降外，其它三座公路桥搭板均出现不同程度的沉降，沉降最大值达到约20cm，个别搭板钢筋混凝土断裂，引起桥头跳车；普济河倒虹吸进口左侧翼墙背后填土沉降，造成翼墙变形严重，破坏翼墙止水系统，局部混凝土拉裂，其它部位翼墙背后填土也不同程度沉降；部分公路在开放交通约1a 局部出现不同程度沉降，道路存在跳车现象，影响交通出行的舒适度。

经分析，造成基础及构筑物回填土产生沉降的主要原因如下：①构筑物回填时，填土摊铺厚度过大，碾压设备击实能未传递至层间结合面处，致使回填土层间存在软弱结合面，从而填土自身压缩变形造成沉陷；②搭板及路基下部0.80m 以下回填压实度偏小，路床下部填土压缩变形造成路基基础下陷。

2 施工方案选择

因路基、搭板沉降区段位于焦作主城区最繁忙的主干道上，重新返修工程量大、处理时间长，并影响市内交通通行调度，造成较大的社会影响。采取原位基础处理措施，可以在保证交通通行的前提下，进行分期处理。即搭板、路基沉降处理采取一侧开放交通、一侧限制通行的方式分两期处理。处理按照“恢复沉陷区域至设计标高，不破坏路面结构”原则进行，拟定采取粘土膏浆压浆处理方案，并控制基础抬动最大每日不超过3cm，以防止因抬动速率过大，造成基础土体二次破坏。

2.1 浆材选择

因搭板和路基基础多为壤土，在此基础上配制常规浆材易造成浆材失水，既影响浆材灌注效果，又会因土壤吸水过多而软化。因此，浆材配制宜采取稳定浆液。同时，要求填土地基灌浆材料结晶后与填土具有相近应变特性的浆材，以便地基处理后的浆材塑性变形与填土变形接近，防止填土基础不均匀变形和沉降。

2.2 浆材配合比试验

为保证浆液结晶体塑性变形与土体一致，比照填土基础内塑性混凝土防渗墙确定指标：抗压强度1.50～3.00MPa，弹性模量300～600MPa。并采用粘土水泥浆为主，掺加膨润土的双掺工艺进行施工，为提高浆材胶体率，添加水玻璃等促凝剂。

2.3 灌浆孔和灌浆管选择

为减少钻孔灌浆对城区道路污染，所有灌浆孔采用煤电钻或螺旋钻施工，禁止带水或泥浆固壁作业。为防止浆压升高，对路基及路面抬动破坏，灌浆管埋入孔口1.00m 以下。

2.4 灌浆采取双控措施

即灌浆压力最大不得超过0.30～0.50MPa，单孔一次灌浆量不得超过50l/m，并控制单孔一次抬动变形量不得>1cm。

3 地基加固处理方法

3.1 钻孔

钻孔使用煤电钻进行。钻孔时钻机要求安放平稳，打地锚固定，并用水平尺校正机身和钻机立轴，确保钻机水平及钻孔垂直；钻孔时对孔内地层情况、地下水位高程等进行详细的记录；钻孔结束后，孔口埋1 寸管作为进浆管。

3.2 灌浆

压浆前，用清水试压，检查管路畅通情况，管路即通即停；发现不通的，应作好标记，以便施工到该处时相应增加邻近管的注浆量。压浆前必须对设备和管道进行检验；每盘水泥浆搅拌时间≥90s，浆液用64 目的筛网过滤后，置于储浆罐中待用。储浆罐中应设搅拌器，用来防止水泥浆液离析或沉淀；施工中应避免压力过高，以防过早发生孔口抬动形成冒浆通道，宜采用先低速慢压，后加压注浆。压力值控制在0.30～0.50Mpa；当压浆层注浆量偏大时，可采用二次压浆法压浆。需要进行二次压浆时，第一次压浆浆液中可适当增加水玻璃用量，压入单孔单位注入量后停止，待压力为零后，卸掉堵头，用清水清洗压浆导管，洗后再封堵头，停8-12h，再次压浆；终止压浆标准，采用压浆量与压力双控。如压力影响因素不确定时，可单独以压浆量作为控制标准。工作压力>0.50MPa 且能维持1-2min，可终止压浆，或当间歇压力<0.20MPa 且孔口冒浆，亦可终止压浆；压浆完成后卸掉堵头，用清水冲洗压浆导管，保证压浆导管畅通,以备补强压浆使用。

4 结语

该项目无类似工程施工经验可以参考，首次提出了路基及搭板基础处理设计指标，可供类似工程借鉴。浆材设计指标在借鉴塑性混凝土的基础上提出，柔性指数也是参考该类材料控制弹强比为200～300 提出（类似项目可以借鉴进行修改）。路基及搭板填土基础处理深度按有关规范将车载力换算成影响厚度计算得出，只是作为设计处理深度的一个依据。还需要在工程实践中进行修正和完善。

该方案综合了膏浆挤密灌浆、劈裂灌浆及充填灌浆等灌浆机理而形成的一个处理方案，为类似工程的处理作了一个有益的探索。采用该处理综合措施，施工成本较低，效果明显，经过近两年运行，路基已基本稳定，说明填土路基的处理取得成功。该成果已用于普济河、闫河倒虹吸翼墙背后填土沉降处理，经过2个雨季的考验，其填土沉降已达到稳定标准，该成果可用于类似填土沉降区域的处理应用。

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