王定舉

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，河北肅寧 062350)

1 概況

朔黃鐵路K470+760—K470+980段位于滄州境內(nèi)，周邊為耕地，地形平坦開闊，左側(cè)有磚廠，地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，土壤最大凍結(jié)深度為0.60 m。鐵路路堤為人工填筑土，該范圍地層主要以砂黏土為主，呈黃褐色，其性狀主要是砂粒含量高，顆粒粗，比表面積小，粒間大孔隙數(shù)量多，軟塑狀，透水性好，土體內(nèi)排水通暢，局部夾粉細(xì)砂層，長(zhǎng)期受取土坑積水浸泡，土體呈飽和狀態(tài)，強(qiáng)度低。原地面下0～12 m為砂黏土，12～15 m局部夾粉細(xì)砂層，15 m以下仍為砂黏土。一級(jí)邊坡采用拱形骨架防護(hù)，二級(jí)邊坡采用漿砌片石和干砌片石防護(hù)。

2 病害成因

因當(dāng)?shù)卮u廠過度取土致使線路兩側(cè)形成規(guī)模較大的取土坑，取土坑緊鄰既有線且深度較大，坑內(nèi)積水。取土坑內(nèi)大部分邊坡未防護(hù)。線路左側(cè)取土坑位于K470+790—K470+980，長(zhǎng)190 m，寬50 m，距離左側(cè)路基坡腳4 m，距左側(cè)線路中心11.5 m，坑上緣比路肩標(biāo)高低2.66 m，坑深5～7 m，勘測(cè)時(shí)坑內(nèi)水深3.5 m，水量29 750 m3。右側(cè)取土坑位于K470+770—K470+980，長(zhǎng)210 m，寬165 m，距離右側(cè)路基坡腳2.5 m，取土坑二級(jí)平臺(tái)距左側(cè)線路中心25.2～29.4 m，坑上緣比路肩標(biāo)高低2.76 m，坑深5～17 m，坑內(nèi)水深3～5 m，水量37 950 m3。左坑水位較右坑高出約8 m。

由于線路兩側(cè)取土坑內(nèi)積水水頭差過大，在水壓力的作用下，左坑水體通過路堤下部粉細(xì)砂層滲入右坑內(nèi)，右側(cè)路堤坡腳取土坑壁局部出現(xiàn)輕微管涌現(xiàn)象，對(duì)既有線安全運(yùn)營(yíng)構(gòu)成極大隱患。雖現(xiàn)場(chǎng)采用袋裝土臨時(shí)封堵，但仍存在發(fā)生滲流破壞的可能性，需采取工程措施。

路堤基底長(zhǎng)期受積水浸泡，土體呈飽和狀態(tài)，抗剪指標(biāo)顯著減弱，強(qiáng)度降低。因右側(cè)坡腳取土坑深度較大，緊鄰坡腳，坑底最深處至路肩高差約20 m。對(duì)該段路基進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)路基穩(wěn)定性低于規(guī)定，安全儲(chǔ)備不足，如遇雨季或取土坑再進(jìn)行開挖，存在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，故需對(duì)右側(cè)路堤進(jìn)行加固，增強(qiáng)其穩(wěn)定性。

3 方案比選

建立模型對(duì)路堤邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析，建模時(shí)考慮兩側(cè)水坑的水頭壓力差及滲流力，抗剪指標(biāo)黏聚力c=21 kPa，內(nèi)摩擦角φ=30°，搜索最不利滑面，并計(jì)算剩余下滑力。同時(shí)，為了保證路堤邊坡的穩(wěn)定性有足夠的安全儲(chǔ)備，路堤右側(cè)坡腳處采用抗滑樁進(jìn)行處理，并與滑坡下滑推力進(jìn)行比較，取二者較大值對(duì)抗滑樁尺寸等參數(shù)進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

經(jīng)過邊坡穩(wěn)定檢算，擬定了3種病害整治方案。

方案1:反壓護(hù)道方案。兩側(cè)路堤坡腳采用雙排咬合旋噴樁作為止水帷幕進(jìn)行封水處理，同時(shí)于右側(cè)邊坡坡腳處設(shè)20 m寬大平臺(tái)反壓護(hù)道以保證路堤本體的穩(wěn)定，方案1橫斷面見圖1(a)。

方案2:雙排咬合旋噴樁止水帷幕+抗滑樁方案。兩側(cè)路堤坡腳采用雙排咬合旋噴樁作為止水帷幕進(jìn)行封水處理，同時(shí)于右側(cè)路堤坡腳處設(shè)一排直徑1.25 m的鉆孔灌注樁進(jìn)行抗滑處理，樁頂設(shè)1.5 m×1.0 m冠梁，方案2橫斷面見圖1(b)。

方案3:路堤本體旋噴樁加固方案。兩側(cè)路堤坡腳采用雙排咬合旋噴樁作為止水帷幕進(jìn)行封水處理，同時(shí)于右側(cè)路堤第二級(jí)邊坡采用旋噴樁注漿加固路堤本體，保證路堤穩(wěn)定性。方案3橫斷面見圖1(c)。

圖1 三種病害整治方案

通過綜合比較，最終選擇方案2作為本次病害治理方案，主要原因如下:①方案1最經(jīng)濟(jì)，但該方案所需要的征地范圍較大，而現(xiàn)場(chǎng)征地較為困難，實(shí)施難度大。經(jīng)建設(shè)單位與地方政府溝通后，該方案未被采納。②方案2與方案3造價(jià)比方案1高，但這兩種方案征地范圍較小。方案3現(xiàn)場(chǎng)施工條件較差，另外，旋噴樁注漿效果不易保證，因此，選取方案2作為本次病害治理方案，同時(shí)對(duì)既有路堤坡面防護(hù)作返修處理。

4 病害整治方案的主要工程措施

4.1 雙排咬合旋噴樁止水帷幕技術(shù)措施

4.1.1 旋噴樁止水帷幕技術(shù)方案

在K470+760—K470+980段路堤右側(cè)二級(jí)平臺(tái)，以及K470+780—K470+980段路堤左側(cè)一級(jí)平臺(tái)上采用旋噴樁止水帷幕進(jìn)行封水處理，旋噴樁樁徑0.6 m，沿線路方向樁間距(縱向)0.4 m(樁與樁之間咬合0.2 m)，橫向樁間距0.4 m。樁長(zhǎng)按地層和地形情況測(cè)算，必須保證穿過原地面下12～15 m范圍的粉細(xì)砂層，以阻斷水的滲流，同時(shí)要保證旋噴樁嵌入粉細(xì)砂層下部深度不少于5 m。經(jīng)計(jì)算取左側(cè)樁長(zhǎng)20 m，右側(cè)樁長(zhǎng)14 m。旋噴樁止水帷幕施工后其滲透系數(shù)不應(yīng)大于1.0×10－6cm/s。

首先對(duì)出現(xiàn)滲流和輕微管涌的K470+780—K470+880段右側(cè)立即采用咬合旋噴樁止水帷幕應(yīng)急封水處理;于旋噴樁止水帷幕內(nèi)、外側(cè)設(shè)置φ35 cm觀測(cè)井，以檢測(cè)旋噴樁止水效果，觀測(cè)井位于每道止水帷幕兩側(cè)1.0 m外，間距150～200 m。

4.1.2 工藝流程

旋噴樁施工主要工藝流程:原地面處理→放樣定位→鉆機(jī)就位→成孔鉆進(jìn)達(dá)到設(shè)計(jì)深度→沉入注漿管至孔底→旋轉(zhuǎn)噴射注漿、提升→必要的補(bǔ)漿→成樁、拔管→機(jī)械清洗→機(jī)械移位。

4.1.3 旋噴樁施工技術(shù)要求

1)旋噴樁施工前必須進(jìn)行成樁試驗(yàn)，要求28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于4 MPa，以掌握該場(chǎng)地的成樁經(jīng)驗(yàn)和各種技術(shù)參數(shù)。成樁試驗(yàn)推薦參數(shù):高壓水泥漿壓力一般不小于 20 MPa，提升速度為 0.05～0.25 m/min，旋轉(zhuǎn)速度為10～20 r/min。

2)旋噴樁設(shè)計(jì)樁徑0.6 m，正方形布置，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求，將旋噴樁位置用白粉定位，鉆機(jī)位置與設(shè)計(jì)位置偏差不大于5 cm。

3)采用標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)方式施工。止水帷幕施工完成后，應(yīng)通過抽水試驗(yàn)檢驗(yàn)止水效果，若止水效果不佳應(yīng)采取措施對(duì)止水帷幕予以加強(qiáng)，以確保止水效果。

4)根據(jù)地表水或地下水等環(huán)境水對(duì)混凝土的侵蝕類型和侵蝕程度，選用適宜的水泥品種及摻合料。同時(shí)要求水泥采用42.5級(jí)以上，水泥摻入量不小于40%(質(zhì)量比)，水灰比0.8～1.5，考慮現(xiàn)場(chǎng)地層以砂黏土為主且被水體滲透沖刷，為保證抗?jié)B效果，原則上每米樁長(zhǎng)水泥摻入量不小于300 kg，具體數(shù)據(jù)由現(xiàn)場(chǎng)試樁和室內(nèi)配比試驗(yàn)確定。

5)旋噴樁施工時(shí)，注漿管分段提升的搭接長(zhǎng)度不得小于100 mm。成樁過程中，因故停止繼而恢復(fù)供漿時(shí)，應(yīng)在斷漿面上或下重復(fù)搭接0.5 m噴漿施工。

6)對(duì)于噴射深層長(zhǎng)樁，應(yīng)按地質(zhì)剖面及地下水等資料，在不同深度，針對(duì)不同地層土質(zhì)情況，選用合適的噴射參數(shù)，以確保樁身均勻密實(shí)。

7)每根樁必須嚴(yán)格如實(shí)記錄噴漿提升的速度、壓力、每根噴漿量、水泥量、成樁時(shí)間等，每米消耗量必須符合施工工藝要求。深度記錄誤差不得大于50 mm，時(shí)間記錄誤差不得大于5 s。

8)施工前應(yīng)排查遷改旋噴樁處理范圍及其施作影響范圍內(nèi)的地下管線，特別是路基兩側(cè)通信電纜和光纜等。對(duì)影響施工安全的電線、高壓線等應(yīng)進(jìn)行遷改或架高，以保證行車及施工安全。

9)成樁28 d后應(yīng)取芯進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試。在每根檢測(cè)樁的樁徑方向1/4處、樁長(zhǎng)范圍內(nèi)垂直鉆孔取芯，觀察其完整性、均勻性，拍攝取出芯樣的照片。為保證試塊尺寸，鉆孔直徑不小于108 mm。取不同深度的3個(gè)試樣做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值不得小于2.0 MPa，抽樣檢測(cè)率為2‰，且每處工點(diǎn)不少于3根。鉆芯后的孔洞采用水泥砂漿灌注封閉。

4.2 抗滑樁主要技術(shù)措施

4.2.1 抗滑樁方案

K470+799.5—K470+910.2路堤右側(cè)二級(jí)邊坡平臺(tái)抗滑樁采用鉆孔灌注樁。鉆孔灌注樁采用C35混凝土澆注，樁徑1.25 m，樁長(zhǎng)23 m，樁間距1.5 m，樁頂設(shè)1.5 m×0.8 m C35鋼筋混凝土冠梁，冠梁每隔15～20 m設(shè)一道伸縮縫，縫內(nèi)滿塞瀝青麻筋，伸縮縫應(yīng)設(shè)在相鄰樁間對(duì)應(yīng)冠梁位置。

4.2.2 鉆孔灌注樁施工要求

1)鉆孔灌注樁應(yīng)按設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)施工，并在成孔過程中核對(duì)地質(zhì)資料，如發(fā)現(xiàn)地層與地質(zhì)資料不符，及時(shí)通知監(jiān)理和設(shè)計(jì)院處理。

2)鉆孔樁終孔后，應(yīng)清除護(hù)壁淤泥、孔底殘?jiān)头e水，并對(duì)孔徑、垂直度、孔深、沉渣厚度等進(jìn)行檢查，鉆孔樁垂直度允許誤差為3‰。

3)根據(jù)地表水或地下水等環(huán)境水對(duì)混凝土的侵蝕類型和侵蝕程度，選用適宜的水泥品種及摻合料。

4)鋼筋籠主筋宜采用搭接焊，鋼筋籠的焊接或搭接接頭位置應(yīng)相互錯(cuò)開，且在35 d范圍內(nèi)的焊接接頭數(shù)不應(yīng)大于50%(搭接接頭數(shù)不應(yīng)大于25%)，同時(shí)鋼筋的連接應(yīng)滿足要求。

5)鋼筋籠在起吊、運(yùn)輸和安裝中應(yīng)采取措施防止變形，并應(yīng)有保護(hù)層墊塊。鋼筋籠吊裝不得碰損護(hù)壁，吊放就位時(shí)，應(yīng)檢查鋼筋籠擺放方向是否與設(shè)計(jì)方向一致，其水平位置和高程是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可固定鋼筋籠，灌注混凝土?xí)r不應(yīng)出現(xiàn)上拱或下落現(xiàn)象。

6)灌注混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不得低于設(shè)計(jì)要求，單樁混凝土灌注時(shí)間不宜超過4 h，混凝土必須連續(xù)灌注，不得中斷。

7)凡遇預(yù)埋鋼筋或預(yù)埋件等鋼筋較密處灌注混凝土?xí)r，必須確?；炷恋拿軐?shí)性，防止出現(xiàn)蜂窩麻面，保證混凝土的灌注質(zhì)量。

8)鉆孔樁成樁后應(yīng)進(jìn)行樁身混凝土質(zhì)量檢測(cè)，采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，逐根全部檢測(cè)，當(dāng)根據(jù)低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法判定的樁身缺陷可能影響樁的水平承載力時(shí)，應(yīng)采用巖芯法補(bǔ)充檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的2%，且不得少于3根。

4.3 既有路堤坡面防護(hù)整修措施

拆除K470+760—K470+980路堤右側(cè)第2級(jí)邊坡既有漿砌片石及干砌片石坡面防護(hù)，維持既有邊坡坡率且不陡于1∶1.75，采用M10漿砌片石重新進(jìn)行護(hù)坡防護(hù)，厚0.40 m，下設(shè)碎石墊層，厚0.15 m。

同時(shí)對(duì)K470+760—K470+980段路堤右側(cè)第1級(jí)平臺(tái)采用0.4 m厚M10漿砌片石防護(hù)，并向外設(shè)4%的坡度，對(duì)于下凹段采用C組土填實(shí)。

5 結(jié)語

朔黃鐵路K470+760—K470+980路基病害整治工程于2013年3月2日開工，6月26日施工完畢。施工后，地基未發(fā)現(xiàn)管涌現(xiàn)象，線路穩(wěn)定，病害已消除，達(dá)到了預(yù)期的治理效果。工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下:

1)在路堤坡腳出現(xiàn)大面積開挖及路堤本體下部發(fā)生管涌的不利情況下，要正確分析評(píng)價(jià)既有路堤邊坡的穩(wěn)定性，并比選確定可行的治理措施。

2)在管涌不斷加劇的情況下，尋找進(jìn)、出水區(qū)域，并采取行之有效的止、截水方案，及時(shí)阻斷滲流路徑，消除管涌病害。

3)采用小樁徑(φ1.25 m)鉆孔灌注樁+冠梁對(duì)路堤邊坡進(jìn)行抗滑加固，占地面積較小，不需要額外征地，現(xiàn)場(chǎng)施工較為方便，施工完后現(xiàn)場(chǎng)效果較好。

4)路堤兩側(cè)坡腳處采用雙排咬合旋噴樁進(jìn)行止水處理，不但較好地處理了管涌病害，而且在旋噴樁施工過程中大量的水泥漿液對(duì)于路堤兩側(cè)坡腳處土體抗剪強(qiáng)度的提高起到了積極的作用，也在一定程度上提高了路堤邊坡的穩(wěn)定性。

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(責(zé)任審編 李付軍)