王彥章

(山西省交通規(guī)劃勘察設計院，山西太原 030012)

近年來，隨著高等級公路的不斷發(fā)展，在車輛荷載的不斷作用下，高速公路橋頭路基出現沉降變形，路面出現開裂，作為常見公路病害之一，嚴重影響了道路交通運輸的暢通與安全，已經引起業(yè)界的足夠重視。

1 工程概況

陽盂高速于2011年5月建成通車，2013年5月，發(fā)現該高速桃河特大橋盂縣端橋頭路基K8+830.8～K8+852段左幅路基出現沉降變形，路面有細小裂縫出現。該路段為填方路段，中心最大填土高度12m。至2013年7月底，在左幅橋臺橋梁錐坡上發(fā)現大量貫通裂縫，路面上的裂縫進一步發(fā)展，自然溝底以上5～6m處坡面上發(fā)育一環(huán)形鼓脹裂縫，顯示該段路基發(fā)生滑移變形，詳見圖1。經測量，變形區(qū)域整體呈扇形，最寬達60m，主軸長度50 m，走向190°。

圖1 路面及橋臺護坡裂縫

2 勘察成果

采用地質調查和鉆探相結合的方法，對該場地進行地質調查，完成沉降邊界裂縫及剪出口位置準確測量，實測沉降主軸斷面，并對該場地進行工程地質鉆探。

2.1 地層巖性

經鉆探揭示，場地巖性主要由第四系全新統(tǒng)(Q4)路基填土、第四系上更新統(tǒng)坡洪積()碎石土和奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)灰?guī)r組成。

1)第四系全新統(tǒng)(Q4)路基填土:路基填土分為雜填土和素填土兩種，雜填土成份以碎石土為主，含有薄層礫砂和卵石成份，表層0.6m為瀝青路面，碎石顆粒成分主要由全～強風化灰?guī)r碎塊、碎屑組成，含少量全風化泥灰?guī)r碎屑，稍密，稍濕，一般粒徑1～6cm，最大粒徑9cm;素填土成份以稍密粉土為主，褐黃色，稍濕～濕，局部含有零星碎石。

3)奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)灰?guī)r:青灰色，強風化，結晶結構，層理構造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖心為碎塊狀及少量短柱狀，一般長2～4cm，最長8cm。

2.2 地質構造

本場地巖層為單斜構造，傾角小于5°，產狀較平緩，構造對場地穩(wěn)定性無影響。

2.3 水文地質

本段路基在鉆探范圍內未揭示地下水，但在鉆孔第四層9.8～12.4m粉土層中，含水量較大，飽和度達 81.6% ～90.9%。

3 邊坡穩(wěn)定性分析與評價

該場地位于黃土披蓋基巖中低山區(qū)，勘察區(qū)為基巖中緩坡，上覆坡洪積碎石土和路基填土，填土揭示厚度12.4m，左側護坡坡腳距路線中心30～50m，坡腳與路基標高最大高差30m。路基填筑之前的原地面坡度較大，達18°，填土底部為一層粉土，鉆孔揭示厚度為2.6m，雨季地表降水滲入，導致該層粉土含水量增大，含水率達20% ～23.4%，飽和度達81.6% ～90.9%，抗剪強度大大降低，使坡體產生沉降及滑移變形。

總體評價，邊坡穩(wěn)定性較差。

4 處治原則及處治方案

采用一次根治，不留后患，綜合治理，確保安全的處治原則。

針對該段路基左幅路基出現沉降變形，造成了路基的不穩(wěn)定，路面有裂縫出現，從以下幾個方面進行綜合考慮，采取如下處理方式:

1)在橋臺錐坡第一級平臺處設置抗滑樁，阻止路基繼續(xù)下滑。

2)為提高路基的整體強度，挖除路面后，路基下挖0.84m，清除已填筑的填土，換填碎石土。

3)為填充填石路基的空隙，提高路基的強度和穩(wěn)定性，采用壓力注漿，通過漿液滲透，固結路基，鉆孔深度13～15.5m，靠近路基邊緣的兩排注漿管采用φ50鋼管，其余注漿管采用φ50PVC管，注漿孔間距1.5m。

4)完善修復原路基防護排水設計及路面的重新鋪筑。

4.1 抗滑樁設計方案

4.1.1 推力計算

為查明邊坡的工程地質條件，共布設了1個地質斷面，由于后緣及剪出口位置明確，故在斷面上布1個鉆孔控制地層。變形主軸橫斷面最具代表性，取其為控制性斷面進行計算。邊坡破壞是沿邊坡中部剪出，其潛在滑面為路基素填土與原地面的界面。

邊坡目前處于蠕滑階段，穩(wěn)定系數Ks取0.98，滑體取天然重度平均值γ=22kN/m3?；瑤翞樗靥钔粒煞轂樯悦芊弁?，濕，塑性指數7.7～7.9，液性指數0.75 ～0.94。

滑帶土的剪切強度直接影響計算推力的數值和處治工程量與處治方案，為了選擇合理的強度參數，采用綜合方法進行確定。即根據滑帶土剪切試驗的數據，結合相同或近似地質條件下滑帶土的經驗數據，反算滑帶土的強度參數，最后進行綜合分析，選定可能惡化條件的強度指標作為計算推力的依據。

采取滑帶土作殘余抗剪強度試驗，相關參數見表1。

由上表可知，c值試驗數據和經驗數據的分布區(qū)間基本一致，φ值的試驗數據偏大，因滑帶土樣品中含有少量砂礫所致。反算指標為假設 c=7.5kPa，反算φ值。

采用傳遞系數法折線形滑面穩(wěn)定系數計算公式，經計算，φ值為12°，在經驗數據的區(qū)間之內。故在推力計算時，采用c=7.5kPa，φ=12°作為計算依據。

根據剩余推理計算公式，滑動主軸橫斷的剩余下滑力見表2。

表1 滑帶土的抗剪強度參數

表2 滑動主軸斷面推力計算表 (kN·m－1)

4.1.2 抗滑樁設計

經過以上推力計算，為保證路基的穩(wěn)定性，防止坡體繼續(xù)側滑，需在橋臺錐坡第一級平臺處設置抗滑樁，樁中心距均為6.0m，抗滑樁采用人工挖孔樁施工工藝，設鋼筋混凝土護壁。其中1～5號樁采用截面尺寸為2.0m ×3.0m 的抗滑樁，樁長17.0m，共5根;6～10號樁采用截面尺寸為1.6m×2.4m的抗滑樁，樁長14.0m，共5根，抗滑樁設計平面布置見圖2。

4.2 注漿設計方案

4.2.1 處治范圍及方法

根據勘察結果，對左幅K8+830.8～K8+852段路基選用壓力注漿進行加固處理，長度21.2m，處理寬度11.25m。

4.2.2 注漿設計

圖2 抗滑樁平面布置圖

注漿孔采用梅花形布置，孔間距和排距為1.5m，全段共分為4 個區(qū)(A、B、C、D)，設計孔間距為1.5m，鉆孔數量91個，孔深13 ～15.5m。

注漿初始壓力 0.5 ～1.0MPa，終孔壓力為 1.0～1.5MPa，抗壓強度不小于 3MPa。

4.2.3 漿液配合比設計

根據工程經驗和材料配比試驗，水灰比宜為1∶1.0。根據現場情況，采用在漿液中摻加水泥重量3%的水玻璃速凝劑，使注入路基的漿液盡快凝固，防止?jié){液流失。

4.2.4 注漿材料及其質量要求

本設計文件中所規(guī)定的注漿材料由水、水泥、速凝劑組成。施工拌制用水符合《混凝土拌合用水標準》。水泥為符合國家標準的32.5#硅酸鹽水泥或具抗腐蝕性的同標號其它水泥，采用汽車運輸。速凝劑選用水玻璃，水玻璃的濃度為35～40波美度，水玻璃細度模數 2.4 ～3.4。

4.2.5 注漿量設計

根據設計要求和現場試驗，每米的注漿量約為0.4 ～0.5m3，每米水泥用量為300 ～375kg(1 ∶1.0水泥漿液密度為1.5t/m3)。

4.2.6 注漿工程數量

本項目共需完成注漿孔91個，鉆孔總進尺1313m，注漿量 616.9m3，水泥用量 462.7t，水用量 462.7t，水玻璃用量 13.9t，φ50 鋼管注漿管403.0m，φ50PVC 注漿管910.0m。

5 施工要點

1)施工順序:先進行抗滑樁的施工，施工完成后，挖除路面及路面底基層以下0.84m厚路基填土，然后鉆孔注漿，換填0.84m厚碎石土，施工防護及排水，最后鋪裝路面。

2)抗滑樁施工應按照“隔一挖一”的施工順序進行開挖，第一序次的樁開挖澆注成型后，方可進行下一序次樁的施工。

3)抗滑樁應分節(jié)施工護壁，每節(jié)開挖深度為1.0m，開挖一節(jié)，做好該節(jié)護壁，當護壁混凝土具有一定強度后方可開挖下一節(jié)。

4)澆注混凝土時，必須保證護壁不侵占抗滑樁截面空間，樁孔開挖過程中應隨時校準其垂直度和凈空尺寸。

5)路基注漿加固區(qū)，28d的抗壓強度要求不低于3MPa。

6 結束語

綜上所述，針對該段橋頭路基沉降變形，路面開裂，導致邊坡穩(wěn)定性較差的現象，采取了在橋臺錐坡第一級平臺處設置抗滑樁和對路基進行壓力注漿加固路基的處治方案，并提出了施工要點。為解決類似問題提供一定思路。

［1］JTG D30－2004，公路路基設計規(guī)范［S］.

［2］JTG F10－2006，公路路基施工技術規(guī)范［S］.

［3］鄧學鈞.路基路面工程［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［4］JGJ 79－2012，建筑地基處理技術規(guī)范［S］.