基于检测的软土道路沉降段处治方案研究

2018-01-03徐晓勇

城市道桥与防洪 2017年12期

关键词：软土路基病害

徐晓勇，马健

（1.杭州市望江地区改造建设指挥部,浙江杭州 310016；2.上海岩土工程勘察设计研究院有限公司,上海市 200093）

基于检测的软土道路沉降段处治方案研究

徐晓勇1，马健2

（1.杭州市望江地区改造建设指挥部,浙江杭州 310016；2.上海岩土工程勘察设计研究院有限公司,上海市 200093）

近年来，软土地区道路工程施工面临的周边条件趋于复杂，不可避免地遇到了地质条件复杂、周边环境较差等问题。依托软土地区某一级公路兼城市主干路项目，研究了多种不利条件耦合下的道路出现严重病害，如何针对性地进行检测分析后查明原因，并为补救处治方案提供依据。实践表明基于检测结果的补救处治方案较好地解决了系列问题，为类似工程的设计施工提供了借鉴。

软土地基；道路工程；沉降；检测；处治

0 引言

软土地区道路工程是一个土力学、基础学、路面结构学及工程施工相结合的传统课题，它不仅涉及土力学中典型的沉降问题，而且涉及稳定性问题，还在挡墙段涉及土与支护结构的共同作用[1-2]。近年来，越来越多的道路工程建设集中实施，工期紧、任务重，通车后道路病害的频发引起了人们越来越多的关注与思考。由于道路沉降等病害造成邻近建筑物及市政管线的破坏和影响带来的损失很大，这就对软土地区道路工程的设计提出了更高的要求[3-5]。

某道路工程位于滨海软土区域，地质条件较差，道路等级为一级公路兼城市主干路，不仅具有公路的性质，还有城市道路的功能，路面下还铺设了各种市政管线（雨污水、燃气、电力、电信等）。设计时必须考虑到软土地基沉降对行车和市政管线的影响。但该工程车行道通车运行仅仅两个月就在部分路段出现了道路开裂、沉陷等严重病害。因此对该工程进行检测与补救处治方案的研究探索，对今后软土地区的道路工程设计与施工具有一定的实用价值和借鉴意义。

1 工程概况

软土地区某一级公路兼城市主干路，设计速度为60 km/h，红线宽度为40 m，总长约8 km。本次发生沉降路段位于桩号K2+310～K2+470，长约160 m。病害存在开裂、沉陷等，造成了较差的社会影响。

该段在2015年5月10日至2015年7月15日期间进行了沉降观测，路面沉降量最大累计达32.5 cm，雨、污水管道也有不同程度的下沉和变形，影响了道路和排水管道的正常使用。现状道路面层已挖除，人行道、绿化带尚未完成施工，检测实施前沉降段已架设围栏遮挡，并对病害严重的路面结构进行了清除（见图1）。

图1 工程现场情况图

1.1 工地质条件

拟建场地属海积平原地貌单元，沿线有农田、菜地、水塘及空地等，整体地势起伏不大。

根据道路沿线各钻孔揭示的地层，场地由7个岩性单元层组成，分别为①素填土、②粉质黏土、③淤泥、④细砂、⑤淤泥质粉质黏土、⑥粗砂、⑦粉质黏土。其中③淤泥、⑤淤泥质粉质黏土土质较差，其余各层土性较好，地基承载力基本容许值均不小于110 kPa。靠近沉降段钻孔③淤泥、⑤淤泥质粉质黏土各厚约4 m，中间夹④细砂层厚约4 m。

1.2 原设计情况

因工程研究范围（K2+310～K2+470）内路基地质条件较差，原施工图设计采用粉喷桩处理路基，处理范围主要为新建路基段。粉喷桩径0.55 m，梅花形布置，桩间距1.2 m，平均桩长9 m。

车行道路面结构从上至下依次为上面层（4 cm AC-13C细粒式SBS改性沥青混凝土）+沥青黏层+中面层（6 cm AC-20C中粒式沥青混凝土）+沥青黏层+下面层（8 cm AC-25C粗粒式沥青混凝土）+1 cm沥青封层+沥青透层+基层（36 cm 5.5%水泥稳定碎石)+底基层（20 cm级配碎石）。其中，水泥稳定碎石基层分两层摊铺，上基层18 cm 5.5%水泥稳定碎石，压实度98%，7 d无侧限抗压强度采用3.5 MPa；下基层18 cm 5.5%水泥稳定碎石，压实度取97%，7 d无侧限抗压强度采用2.5 MPa。

雨水原设计：Y134～Y137段由南向北敷设d1000雨水管，管道覆土在3.0 m左右，管材采用钢筋混凝土Ⅱ级管，橡胶圈承插式接口，180°砂石基础(中砂、粗砂)。

污水原设计：W311～W313段由北向南敷设DN600污水管，管道覆土在8.0 m左右，管材采用HDPE双壁波纹管，橡胶圈承插式接口，180°砂垫层基础，管道环刚度为8 kN/m2。

雨污水管线地基处理：梅花桩形式，桩长4.5 m，尾径10 cm的木麻黄，桩间距30 cm，再抛30 cm片石，10 cm石屑嵌缝，并采用180°砂石基础，满铺槽底。

1.3 原实施情况

根据施工记录整理出沉降段各主要工况施工时间见表1，路基回填较快，其余工序工期基本合理。

表1 沉降段各主要工况施工时间表

2 检测方案

基于上述病害、地质、原设计情况等资料，有必要进行针对性检测，一方面可以查找病害原因，另一方面可以为补救方案提供依据。

因此，针对本工程该路段沉降严重等病害情况，结合相关部门对整改工作的要求，检测方案主要包括：

（1）进行该段补勘（共计布设8点：沿道路沉降最大桩号横向布设3点，沿道路走向布设5点）。

（2）排水管网检测（对该段雨污水管道分别进行CCTV检测）。

（3）沉降段沉降观测（共布设沉降观测点8个）。

（4）沉降段水平位移观测（沿道路鱼塘侧可能位移方向共布设3点，埋深大于20 m）。

（5）结合沉降段拆除的分层进行，同时进行路面抽芯、水稳碎石无侧限抗压强度、路床土样密实度等还原检测。

3 检测结果

3.1 沉降观测情况

结合历史观测资料及本次观测资料（见图2），2015年5月10日至2015年7月15日期间最大沉降32.5 cm（位于K2+400处），同时具备从中间向两侧依次减小的特点，即K2+360处沉降18 cm，K2+340处沉降16.5 cm，而K2+310、K2+479处沉降均小于3 cm，已基本正常。沉降主要发生于K2+310～K2+470段。目前所有测点沉降已经基本稳定。

图2 沉降段累计沉降观测曲线

3.2 土样密实度检测情况

根据市政工程质量检测中心提供的《土样密实度检测报告》，显示K2+400处土样密实度95.9%，满足原设计要求的压实度不小于95%。

3.3 路面结构抽芯检测情况

根据市政工程质量检测中心提供的《抽芯检测报告》，显示 K2+320、K2+400、K2+460共计三处抽芯均“分层压实，成型完好”。

3.4 水稳碎石无侧限抗压强度检测情况

根据市政工程质量检测中心提供的《无侧限抗压强度试验报告》，显示K2+400机动车道处试样抗压强度5.7 MPa，K2+420机动车道处试样抗压强度4.7 MPa，K2+460机动车道处试样抗压强度5.0 MPa，共计三处均满足原设计要求的不小于3.5 MPa。

3.5 CCTV检测情况

根据排水管道电视检测项目检测结果显示（见表2），本次沉降路段进行排水管道电视检测，其中该路段的雨污水管道的缺陷主要有破裂、漏水、洼水（管道下沉），根据这些缺陷情况建议采用开挖修复。

表2 雨污水管道检测缺陷详表

3.6 水平位移情况

深层水平位移观测数据表明，五天最大累计位移15 mm，最大变化速率5.03 mm/d，水平位移仍未稳定。

外祖母没有办法，依了她。给她在家里请了一位老先生，就在自己家院子的空房子里边摆上了书桌，还有几个邻居家的姑娘，一齐念书。

3.7 补勘情况

根据补勘资料，K2+400处钻孔的淤泥质土层层底标高-9.35 m，层厚9.1 m，显示了与原地勘报告的明显不同（靠近该桩号钻孔③⑤为不良土层，各厚约4 m，中间细砂层厚约4 m）。

4 基于检测结果的病害原因分析

道路病害的出现与很多因素有关，一方面和所处的外部环境有很大关系，主要有自然气候条件、交通量等；另一方面是道路地基处理、排水条件、结构设计、施工质量等息息相关。本工程主要病害为路基沉降过大。

检测结果表明：

（1）由各项检测报告可以看出路基回填、水稳碎石等原地面以上的各项施工质量满足原设计及规范要求。

（2）由CCTV检测报告可知，雨水管道Y134～Y137共计三节（长127 m）损坏严重，须开挖修复；污水管道W311～W313共计两节（长80 m）损坏严重，须开挖修复。

（3）根据提供沉降观测数据可以看出沉降已经基本稳定；深层水平位移观测数据表明，五天最大累计位移15 mm，最大变化速率5.03 mm/d，水平位移仍未稳定。

（4）补勘与原地勘相比变化较大，淤泥质土由原两层（两层各厚约4 m，中间夹细砂层厚约4 m）变为一层（层厚约9.1 m）。两者有区别的原因在于钻孔位置不同，此处地质情况变化较大，但原地勘报告的钻孔间距等也是符合规范要求的。

根据前述分析，可知本项目沉降段病害的发生在于路基方面存在问题（路面结构各项检测结果显示均满足规范和设计要求），一方面可能由于施工期间天气、施工条件、工期安排的不合适，另一方面主要由于地质实际情况与原地勘不符，导致原设计粉喷桩处理深度不足，因而在K2+400处2015年5月10日至2015年7月15日路面累计沉降达32.5 cm，其中后者应该是发生病害的主因。

5 处治方案研究

5.1 方案比选

以上三个方案比较分析见表3。从工期、造价、施工便利性、环境影响、质量可靠性等综合比较，推荐采用PC管桩方案进行地基处理，同时由于深层水平位移观测数据表明水平位移尚未完全稳定，因此推荐结合采用反压护道、密排搅拌桩封堵等辅助措施确保质量和安全。

5.2 处治方案

采用PC管桩方案，管桩选用PC500AB100桩型（直径500 mm、壁厚100 mm、AB型），机动车道间距沿道路纵向间距2.2 m，沿道路横向间距2.0 m，雨污水管线部位适当避让（见图3），其余部位沿道路纵向间距2.2 m，沿道路横向间距2.2 m，桩长15 m。同时沿近期实施红线外侧布设一排直径700 mm双轴搅拌桩（搭接200 mm），并在近期实施红线与远期实施红线之间的10 m范围设反压护道（高度为路堤填筑高度的一半），反压护道顶部宽度约8 m。