1.中交一航局三公司 大连 116000；2.中国路桥工程有限责任公司 100011
摘要：本文通过地表地裂物探和探坑开挖检测，分析其地表裂缝的成因，为保证铁路路基安全稳定，结合现场物探和实际探坑检测手段，对深处基岩地裂缝采取钢筋混凝土盖板、粗碎石和级配碎石处理技术措施，初步形成对地裂反虑作用。同时每隔一定厚度铺设透水土工布和高强微桩土工格室加强路基整体稳定性及对成型路基后期的沉降观测分析，研究路基地裂处理技术可行性。
关键词：地表地裂缝；处理技术；变形沉降观测
引言
新建内罗毕-马拉巴Ⅰ级铁路位于东非裂谷底，靠近谷底的悬崖地带，断陷运动最为显著。沿裂谷走向发育着大量的正断层，断层发育长，宽度大，间距较密，且较为活跃，在一些地段断层相互切割使地层成块状分布。裂谷底设计均为路基填方，填筑材料中夹杂着火山灰颗粒。本文提供铁路路基地裂缝技术措施，为今后遇见地裂缝段铁路路基提供有价值参考。
1 地裂缝产生
去年东非肯尼亚境内遇到强暴雨，很多郡县受到洪水冲击，尤其Navasha郡内暴雨特别大。裂谷底区内正在施工的马铁路一期工程第四标段路线在暴雨过后地表出现了两条地裂缝。其中两条与线路垂直相交里程为DK76+886和DK77+798，塌陷裂缝宽度1~2m，可见深度2~5m。
1.1物探解译
针对DK76+884和DK77+798地裂缝两侧范围，布置了高密度电法、浅层地震波法和氡气测量3种物探方法。地裂缝覆盖层为火山灰土、粉土、下伏基岩为凝灰岩。
物探成果揭示，从高密度电法成果剖面图可以看出本段地层电阻率值分布不均匀，地层连续性较差。其中DK76+780～DK76+980高密电法低阻异常，氡气高浓度异常，推测为破碎带。
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图1.1 DK76裂缝 图1.2 DK77裂缝
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图1.5 DK76+500～DK77+200氡气成果图
1.2挖探
探坑剖面显示裂缝两侧地层未见明显的垂直和水平位移；坑底分布有3条主裂缝和数条支裂缝，平面上呈雁行状分布，地裂缝在土体中呈现“U”型，在基岩中呈现不规则的锯齿状，同时，在地裂缝中出现地温异常、热气溢出现象，在地裂缝开挖探坑的坑壁上可看到已自我修复的老地裂缝、刚塌陷的新地裂缝、正在发育的未来地裂缝。
1.3成因分析
由于早期地震作用或导致基岩破裂，形成了隐伏于覆盖层下的构造地裂缝。在地表水、地下水的长期冲刷、潜蚀作用下，裂隙中的物质被水带走，裂隙逐渐开启贯通。
另外，本区土层以粉土、砂类土、角砾土为主，其中粉土孔隙比大，而砂类土、角砾土含不等量的火山灰，结构松散，级配较差。在持续降雨的雨季期间，覆盖层中的一部分土体细颗粒在潜蚀作用下不断被掏蚀，逐渐形成空腔体。
于是，在降雨诱因下失稳塌陷，形成地表沟堑。而基岩裂隙本身贯通形成渗水通道，雨季期间，裂隙水流动引发水位变化，继而带动空气流动，并通过裂隙表面和大气连通交换。
3 地裂段处理技术
3.1工艺流程
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图1.6 DK76地裂缝探坑
3.2台阶开挖
DK76+886处地裂路基横向路基填筑范围内，从坡脚以1:1坡度开挖纵向以地裂位置DK76+883.8和DK76+869.5两处里程往两侧9m处开始挖台阶，台阶宽度为3m，高度为0.6m，开挖长度为80m。
DK77+798地裂路基横向填筑范围内，从坡脚处以1:1坡度开挖，放出横向开挖边线。纵向以地裂位置往两侧9m处开始挖台阶，台阶宽度为3m，高度为0.6m，开挖长度为60m。
按照测量放样的开挖线，台阶开挖由上到下逐层开挖，每层台阶开挖采用挖掘机、平地机整平，人工处理边角部位，每个台阶整平后，采用HV80型双光轮进行碾压。
3.3盖板预制及安装
开挖至基岩顶面后，针对地裂缝位置，采用就地预制钢筋混凝土盖板的施工方法进行技术处理。原则上在每个裂缝上方连续铺设C30混凝土盖板（1.5m×宽1.2m×厚0.3m），以保证后期地裂徐变路基稳定和防止上部填料落入裂缝内。施工前，将地裂缝清理干净，再铺上塑料布。首先安装边侧30cm钢模板，中间位置采用木模板做隔离并牢固。盖板钢筋在钢筋加集中加工后统一运至现场，再进行钢筋安装绑扎。合格后，浇筑混凝土。
3.4粗碎石施工
碎石垫层施工，碎石垫层铺筑厚度为1m，铺筑宽度自裂缝中心宽度起每侧各6m，共12m宽。碎石最大粒径不超过200mm，一般控制在30～70mm之间，并两层铺筑碾压，每层厚度为50cm，盖板上采用小型压路机振动碾压，其余部位采用大型压路机碾压密实。
检验标准：地基系数K30为120Mpa/m,孔隙率为32%。
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图3.1 DK76+884处地裂处理纵断面图
3.5级配碎石封层
继续施工级配碎石铺设厚度为50cm，级配碎石混合料采用现场集中拌和。根据设计配合比，检测各种集料的含水量，确定各种材料掺量。拌和后，再次检测级配碎石的含水量，根据检测结果及时调整含水量，保证碾压时混合料含水量略大于最佳含水量0.5～1%，级配碎石混合料应均匀、色泽一致、不离析。
现场施工分两层摊铺碾压，放出控制边线，每层虚铺厚度为27cm。推土机粗平后用平地机精平满足要求后，振捣压路机振动碾压3-4遍，静压收面一遍碾压密实。
检验标准：地基系数K30为120Mpa/m,孔隙率为32%。
3.6透水土工布铺设
为了保证加筋和保护级配碎石，起到反虑作用。每填筑1.2m高FM2材料，铺设一层透水土工布，铺设方式：5cm中砂-透水土工布-5cm中砂。土工布铺设由人工从中间向两侧铺设，搭接处应由高处压低处，搭接长度不小于20cm。整平后及时铺设5cm中砂封其表面，防止太阳暴晒。
3.7 A/B组料填筑
按路基土石方填筑的“四区间、八流程”工艺进行施工。
裂谷底内填筑材料为含有轻质火山灰的粉土和砂类土，填料前要提前闷料，保证填料含水率和拌和均匀，严格控制填土厚度和碾压遍数。
3.8高强微桩土工格室铺设
每填筑1.2m FM2组料后开始铺设一层高强微桩土工格室，由人工将土工格室展开拉直平顺，尽量拉紧，不得有褶皱，土工格室应张拉均匀保证荷载施加后处于良好的受力状态，并用U型钢钉连接固定。钢钉间距为台阶部位0.5m，其它部位1.0m，并紧贴FM2料顶面保持整体一致性。格室内填料应采用倒退法施工，虚铺厚度不得小于30cm。第一层填料宜采用轻型推土机整平，且在摊铺的时候禁止原地掉头。土工格室内填料施工完后，再用平地机由低到高、两边到中间精平，然后振捣压压路机碾压。
整体路基地裂缝处理施工技术，严格按照各工序施工直至顶面设计标高。
4 后期沉降观测
4.1 路基沉降监测剖面布置
地裂缝附近采用监测断面包括沉降监测桩和边桩。沉降监测桩每断面设置3个，基床表层施工完后，布置于路基中心及两侧距路基中心3.1m处的基床表层顶面上。另外，在路堤填筑施工过程中，各监测断面应在路堤坡脚外1m处设置位移观测桩，观测桩采用φ100mm松圆木制作，长1.0m。
4.2监测元件埋设
沉降监测桩：路肩桩：采用Φ20mm不锈钢棒；边桩：采用φ100mm松原木制作，长1.0m。具体见图：
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图4.1 路基沉降观测布置断面图
4.3监测方法与要求
（1）监测方法：
采用水准测量方法。
（2）监测测量精度及频度：
1）监测精度
路基沉降观测水准测量的精度为±1.0mm，读数取位至0.1mm。
2）监测频度
地裂缝段路基应进行长期重点监测。路基沉降监测的频次不低于《路基沉降观测频次》中的规定。
3）观测控制标准
路堤中心线地面沉降速率每昼夜不大于1.0cm，坡脚水平位移速率每昼夜不大于0.5cm。
5 结论
通过以上地裂缝技术措施得到以下结论：⑴采用混凝土盖板对地裂缝技术处理经济、技术可靠，方案可行；⑵路基填筑中加设碎石垫层、高强微桩土工格室铺设提高了路基整体稳定性。⑶通过路基沉降监测数据分析，为路基后期沉降变形提供技术参数。
参考文献
[1]张凤维等.地裂缝地段铁路路基工程措施探讨[J].路基工程，1003-8825[2014]-0066-03.
[2]张宗堂.路基通过地裂缝工程措施研究[J].路基工程，2007（5）169-170.
论文作者:高树军1,王曦辉2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第36期
论文发表时间:2019/5/5
标签：裂缝论文; 路基论文; 碎石论文; 基岩论文; 裂谷论文; 土工论文; 盖板论文; 《建筑学研究前沿》2018年第36期论文;