湿陷性黄土地区填方路基病害成因及病害处理概述

李 荆

陕西路桥集团有限公司

湿陷性黄土地区填方路基病害成因及病害处理概述

李 荆

陕西路桥集团有限公司

湿陷性黄土，具有垂直节理发育及典型的空隙架空结构，使其在干燥的条件下具有很高的强度，而受水浸湿后强度大大降低，尤其受灌溉水长期浸泡更甚，严重影响工程质量及使用寿命，本文结合陕西省西咸北环线高速公路路基病害进行成因分析，并对病害进行加固处理，为类似工程施工提供借鉴经验。

湿陷性黄土地区成因病害处理

1 、工程概况

西咸北环线高速公路是国高网G30N连霍高速临潼至兴平段的并行线，是国家级“西咸新区规划” 和“关中-天水经济区发展规划”确定的交通建设重点工程。设计路段位于陕西省关中平原中部，地形平坦，渭河两岸发育有广阔的阶地。根据地形标高、相对高差、沿途类型及地貌成因，可以划分为河谷阶地区和黄土台塬区两个地貌单元。本项目位于黄土台塬区，底座为渭河高阶地，上部有较厚的马兰黄土，约5～10m，其下离石黄土可见数层古土壤。沿线地基表层黄土湿陷深度8～15m，湿陷等级为Ⅱ级自重湿陷。

2 、路基病害

本处路基病害发生于西咸北环线高速公路马庄北枢纽立交区内F匝道处，该立交位于果园区，地势平坦，无天然排水出路。因果园区征地困难、沿线村民阻工，天然雨水及灌溉水在低洼处积水下渗，最终导致马庄北枢纽立交FK0+520～FK0+780段路基出现病害。

路基开裂：FK0+515～FK0+659段路基右侧土路肩外侧出现一条宽约10～30cm的纵向裂缝；FK0+515～FK0+659段路基左侧出现一条长约100m宽约5cm的纵向裂缝；

路基沉降：FK0+515～FK0+659段路基右侧挡土墙平面位置累计偏差48mm，高程累计沉降51mm；FK0+580～FK0+620段路面产生7～31cm沉降。

3 、病害成因

本匝道路基设计平均填高5.36m，为减少征地，匝道右侧设计有顶填土2m仰斜式浆砌片石挡土墙，处于Ⅱ级自重湿陷路段，原设计地基处理采用120T·m能量级强夯进行处理，强夯区域为路基范围延伸至坡脚外2m。右侧挡土墙基底按灰土垫层进行处理，在路床交验并移交路面单位完成路面结构铺筑后，发生病害。

因立交内蒸发池征地困难，无法将天然水汇集排出，加之当地农民灌溉渠未恢复，村民利用F匝道路基两侧排水边沟和涵洞进行灌溉，形成雍水并外溢，导致F匝道左侧坡脚沉陷。而F匝道右侧挡土墙外侧地面较低洼，灌溉水和雨水在该处形成积水下渗，导致该处湿陷并牵引挡墙下沉、外倾。同时，下渗的农灌水和雨水侵入路基，致使匝道两侧路肩部位及路面出现了开裂现象。

4 、病害处理

4.1 路基发生病害后，项目部积极成立病害处理应急小组，一方面组织安排专人对病害段路基持续进行测量及观测，确保取得病害发展过程中现场第一手数据；一方面及时上报病害发生情况报告，积极参与项目管理处、设计院及专家组的病害处理方案，最终对发生的病害进行了加固处理。

4.2 落实马庄北枢纽立交区蒸发池及引渠征地情况及时完成整个排水系统，完善地方农灌系统穿越马庄北立交设计方案并及时恢复完善地方农灌系统，防治类似情况再次发生。

4.3 进一步扩大观测范围，加强监控测量，定期收集观测数据，直至位移及沉降均趋于稳定。

4.4 针对该处路基病害，设计单位结合与会专家的审查意见，对该段路基挡土墙进行加固处理意见，并对路基沉陷及裂缝区域处理方案进行了明确，处治方案采用混凝土桩和碎石挤密桩，确保病害处置一步到位。

4.4.1 对F匝道左侧坡脚沉陷区域处理方案为，拆除路基边沟，在FK0+580～FK0+780段左侧原路堤边沟两侧各布设一排振动沉管碎石挤密桩，桩径40cm、排间距1.91m，单排桩距1.2m、梅花状布置，桩顶设于原地表、桩底布设于古土壤层地面以下50cm处，设计桩长按13.5m计。桩体采用2～4cm碎石，含泥量不大于5%，完成后及时恢复边沟。

4.4.2 对FK0+520～FK0+630段右侧土路肩边缘至挡土墙墙背布设三排C20混凝土桩，桩长40cm、桩间距0.9m、梅花状布置，桩顶设置于路床底面，桩底布设于古土壤层地面以下50cm处，桩长设计按14.5m计。桩顶填筑材料与路床填料相同，回填并压实至路床顶面。填方路基范围内桩体采用钻孔取土置换工艺施工、原地表以下桩体采用振动沉管挤密灌注工艺施工，振动沉管挤密成孔时，避免对原地表以上路基填土进行扰动。

4.4.3 对FK0+520～FK0+630段右侧挡土墙外侧设置C15片石混凝土竖肋，采用桩基础。即在原挡墙基础外共布设两排C30混凝土桩，桩径40cm、桩间距1m、梅花状布置，桩顶设于路堤挡土墙墙趾以上20cm处，设计桩长按12.2m计。混凝土桩采用振动沉管挤密灌注工艺施工。桩体施工完成后，在原地表、原状土层内开挖基础，为有效连接混凝土桩体与原挡土墙基础，在挡土墙墙趾处浇筑60cm厚C20混凝土基础，底宽1.6m；其顶面设置竖肋基础，采用C20混凝土浇筑只原地表；基础外侧基坑壁位置铺设防渗复合土工膜后回填8%石灰土、采用小型机具压实，压实度不小于93%。该段路基右侧每幅挡土墙外侧设两道竖肋，竖肋采用C15片石混凝土砌筑，其顶宽1.0m、顶面低于原路堤挡土墙顶面1.0m、竖肋宽度2.0m、竖肋高度3.0m。

4.4.5 对FK0+580～FK0+620段路基右侧土路肩边部裂缝和路基左侧边坡裂缝采用压浆灌缝处理。

4.4.6 待两侧地基加固完成后对FK0+578～FK0+647段路基进行加固，加固采用C20混凝土桩，桩径40cm、桩间距1.2m、梅花形布设，桩顶布设于路床顶面40cm，桩底置于古土壤层顶面以下50cm，设计桩长14.5m。路基范围内桩体采用钻孔取土置换工艺、原地表以下桩体孔采用振动沉管挤密灌注工艺施工。桩体施工完成后，清除路床顶面以下40cm桩间灰土，剔除桩头，路床重新级配碎石填筑，压实度不小于96%。

5 、加固效果

通过加固方案对病害部位进行全面加固后，项目部通过持续一个月测量观测，未发现有明显沉降及其他病害发生，加固效果良好。通车后未接收运营单位相关质量通报。