洪治国
中铁二十四局江苏工程有限公司 江苏 210038
摘要：市政道路主要有路基沉陷，路基坍塌，市政管网安装，市政管道沟槽回填等类型，本文重点阐述了路基沉陷、沟槽回填不密实两类水毁的主要成因及防治措施。
关键词：路基；注浆原理；成因；防治措施
一、工程概况
1.工程简介
中铁二十四局江苏公司正公路项目位于成都市南边，设计起点桩号K20+300，接人民南路南延线立交东侧预留段；设计终点桩号K21+800，接红星路南延线立交西侧预留段。本段道路设计全长1.5公里。道路规划红线宽度60.0米，道路横断面组成为三块板型式，车道布置采用“主车道+辅道”模式；除设计起点、终点外，本道路与沿线规划道路平面交叉两处；在该段道路设计范围内，共设置过街人行天桥2处，钢筋混凝土倒虹吸2道，预埋涵洞4道。道路路线所经过的区域均为山岭微丘，其最大高程为498.16米，最小高程479.04米，相对高差较大，达到19.12米，现状均为农田、耕地等。
2.主车道结构
4cmSBS改性沥青马蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+0.6cm改性乳化沥青稀浆封层+25cm5%水泥稳定碎石+25cm4%水泥稳定碎石+20cm级配碎石。
3.辅车道结构
4cmSBS改性沥青马蹄脂碎石混合料+6cm中粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+0.6cm改性乳化沥青稀浆封层+25cm5%水泥稳定碎石+25cm4%水泥稳定碎石+20cm级配碎石。
4.主要技术标准
道路等级：城市主干道Ⅰ级；
计算行车速度：主车道60km/h，辅道30 km/h；
路面类型：沥青混凝土路面；
标准轴载：BZZ-100；
交通饱和设计年限：20年；
路面结构设计年限：15年；
桥梁净空：＞5.5米；
桥涵设计荷载：城-A级；
交通等级：重交通；
道路标准横断面：3.5m人行道+10.5m辅道+5.0m主辅分隔带+22.0m主车道+5.0m主辅分隔带+10.5m辅道+3.5m人行道。
5.沿线地质概况
在钻孔深度范围内所揭露地层为第四系全新统人工填土层（Q4ml）、第四系中下统冰水沉积层（Q1+2fgl）和白垩纪上下统夹关组（K1-2j）.
6.第四系全新统人工填土层（Q4ml）①杂填土：色杂；多为邻近场地修建时堆填的废土，建渣，由粘性土、砂质泥岩块组成，部分地段厚度较大（K21+640），最大厚度超过10m。②素填土：灰色；主要由中液限粘质土组成，可塑为主，混少量砖瓦碎块等硬杂物；稍密；湿。分布连续，最大厚度约5.7m。③素填土2：灰黑色，富含有机质，软塑，具臭味，局部地段及鱼塘底部分布。
7.第四系中下统冰水沉积层（Q1+2fgl）中液限粘质土：黄褐色；含铁锰质氧化物斑痕及其结核；可~硬塑。分布于地势低洼地段。一般厚度1~2m，最大厚度约6.5m，属膨胀土。
8.白垩纪上下统夹关组砂质泥岩（K1-2j）棕红色，灰红色；泥质结构，块状构造，夹层状砂岩及泥岩，根据其风化程度可分为如下三个亚层：①全风化砂质泥岩：风化后呈土状或砂状，下部夹碎岩块，用手可捏碎。结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，干钻可钻进。局部地段分布。②强风化砂质泥岩：结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进。仅分布于部分钻孔中风化砂质泥岩顶部。③中风化砂质泥岩：结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，风化裂隙发育，岩体被切割成岩快。用镐难挖，该层厚度较大，本次勘察未揭穿。
二、灌浆加固机理
灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中土体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体，钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区，离浆体较远的土体则发生弹性变形，钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形成方向各异、厚薄不一的片状、条状、团块状浆体，纵模交错的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相间的桩柱体。这种桩柱体与压密的地基土形成复合地基，相互共同作用起到控制沉降、提高承载力的作用。
三、路基坍塌及沉降的成因分析
道路建成通车后，在2011年～ 2012年汛期期间，局部路段路基出现了不同程度的沉降现象，部分地区出现沥青路面开裂，水稳层断裂及路基下沉塌陷。一定程度上影响了交通运行与交通安全，为进一步提高道路的服务功能，确保后期道路的运营安全，对全线存在的病害路段进行了调查、分类、统计，根据不同的病害成因，分类进行处治理。
1.路基沉陷
填方路段高填方不均匀沉降及深沟槽回填不密实，导致路面呈“波浪”状。路基填方及沟槽回填不均匀沉降的发生是多方面因素综合作用的结果。
2.路基产生横向滑移产生不均匀沉降的主要原因：路堤填筑前地基未按规定要求挖成台阶，填料与地基结合不良，在荷载作用下填料极易失稳而沿坡面发生滑移，从而产生横向不均匀沉降。
3.路基填土压实不足，导致填方路基的横向不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝。如路基填料不均匀、质量不符合要求、填筑顺序不当、含水量控制不严、压实时的松铺厚度不符合规定、碾压机具选择不当等，都易造成路基压实不足，使路基土的密实度达不到要求。
4.半填半挖部位产生的不均匀沉降：由于填方的沉降系数与挖方的沉降系数不同，在行车荷载的作用下，随着时间的推移，填方与挖方的沉降差值越来越大，易在交界处出现土基不均匀沉降，路基产生纵向裂纹。
5.雨水影响，在路基填筑过程中根据天气预报，在路基填筑和沟槽回填过程中一定要避免下雨带水施工，并且填筑路基时要设置横坡利于排水，填筑完砂砾石需及时摊铺水稳，由于回填材料使用砂砾石，而砂砾石遇水则会失去承载力，无法满足压实度及承载力要求。
6.地下水对路基横向不均匀沉降的影响：下部基层软弱，土层处理不彻底，地下水长期浸泡或交替作用影响到土体中的有效应力分布、土体的结构特征和土体强度，从而导致路基的横向不均匀沉降。
7.管道沟槽回填
按照设计要求管道回填使用砂砾石进行分层回填，不密实，没有进行分层碾压。经过1年的自然沉降导致路面沿沟槽方向发生纵向裂纹。
由于市政道路含有雨污水，输水等管道工程，而雨污水及输水管道埋深较深。在深沟槽回填时，没有严格控制分层碾压，导致压实度不够。经过自然沉降及雨水，地下水的侵泡导致路基下沉，路面开裂。
四、针对几类典型病害的处治方法
1.路基沉陷、坍塌处治方法
（1）采用钻孔注浆加固处理
路基沉降变形破坏情况分全路幅或半路幅钻孔灌浆。钻孔沿线路走向成排布置，排间钻孔交错成梅花形，布孔2 ～ 4排。灌浆孔深度为1.5 ～ 6.0m，一般不超过6.0m，边排孔的深度大于中间孔。部分路段填土沉降量大，挤压明显，外侧挡墙发生倾斜，对灌浆孔深度适当加深至原地面以下2m。填方路基设计注浆量按渗透半径1 ～ 1.25m，土体孔隙率n=15%，经验系数（注入率）K=30%考虑，每延米注浆孔注水泥浆0.14 ～ 0.22m3。
4.2.二次补浆
二次补浆主要针对管道沟槽回填不密实，在第一补浆时未针对深沟槽分段注浆，不具有针对性，第一次注浆时浆液扩散半径，深度的程度不够，及浆液对砂砾石的影响等情况。决定二次补浆。
3.注浆孔布置现场首次注浆孔间距为3m（在布设注浆孔时，如遇到障碍物，可在30cm范围内进行调整），沿沟槽两侧斜向分布。二次补浆间距为3m，沿与污水沟槽两侧分部，距离首次注浆孔1m，孔深为首次注浆的孔深减1-2m，使得注浆更具层次感。
4.注浆
（1）注浆管本工程对回填土的加固注浆，采用花管控制注浆的方法，注浆管以钻孔的方式进入地层，因此注浆管要满足如下要求：① 注浆管采用PVC管；② 注浆管进入地层后，管壁上的出浆孔不能堵塞，要能够保证浆液能顺利流出并扩散；（2）水泥浆注浆材料选择普通硅酸盐水泥浆，水灰比控制在0.6～0.8，凝结时间要求3～4h。注浆量较大时，可采用双液速凝材料进行注浆。注浆量小时可采用缓凝剂挤密注浆。（3）注浆压力和时间注浆压力控制在合理范围内，注浆孔口处的注浆压力最大不可超过0.3MPa（注浆压力可根据现场情况进行调节）。注浆应采用低压慢渗的原理，单孔注浆时间进行合理控制。
5.注浆过程控制及监测
整个注浆过程必须采用高精度水准仪进行监测，施工监测的目的是通过监测注浆点的地面变形，指导注浆施工，以防止路面被抬升过大。具体监测内容及方法如下：（1）注浆前在注浆孔周围设置2~3个观测点，其中一个观测点为注浆孔口处，其余观测点布设在病害治理区内，置镜点和后视点须设置在变形稳定区。（2）注浆过程中，持续不断观察各点位移变化情况，一旦发现注浆处地面向上升高，必须立即停止注浆。（3）场地清理、标注钻孔位置根据施工控制坐标网点用水准仪进行控制测量，标示出病害治理区，经检查无误后，在地面上标示出注浆孔的位置。（4）成孔及安设注浆管钻孔时采用钻机成孔，注浆孔达到要求深度后放入注浆管，再进行封孔处理。（5）注浆加固根据设计分段注浆，采取分序分列注浆工作法。所以在人工实施注浆时，应序列编号标设于孔口，注浆压力与单孔注浆起止时间，现场配备1台200C水泥浆搅拌机制浆，拌合时严格按照施工配合比对原材料计量过秤，并把好材料关。
6.注意事项
其一，注浆过程中，要严格控制注浆压力，注浆压力不大于0.3MPa（注浆孔口处的压力）；其二，监测到地面抬升后，立即停止注浆，单孔注浆处路面抬升高度不可大于3mm；其三，注浆过程中派专人对雨污水管道进行监控，每隔20分钟检查一次，防止浆液注入管道中其四，施工监测注浆过程中需要做好注浆检测工作，注浆同时需要检测地面位移情况，一旦发现地面抬升，立即停止注浆，并进行相应的处理。其五，注浆效果检查停止注浆后，根据工程实际情况、实际注浆量、实际注浆压力，并对比设计注浆参数，分析注浆效果，如果合格则进行下一孔注浆。
五、市政道路路基沉陷、坍塌防治的几点体会
市政道路建设中，如何防止路基沉陷以及导致路面面层受损现象，应在设计、施工、养护管理的全过程中要有针对性进行科学分析及有效处治手段。
1.正公路工期明压缩较紧，特别是路基部分，2012年年底要达到通车条件，这给后续管理及施工带来较多不利影响。路基施工完成后，最好能有1 ～ 2年的自然沉降期，然后再铺设面层，填筑完结构层即可保障道路通行，又可节约维修成本，最后沥青面层一次铺设成功，在路面外观上也会取得很大效果。
2.在前期道路施工及后期路面修复施工过程中，要建立健全有效的质量保证体系，强化施工管理，完善施工工艺及方法。道路施工质量监控、对截、排水项目，设计图纸上往往与现场有较大出入，要根据现场实际情况及时调整，要充分认识到截、排水工程的重要性，很多路段出现的损毁都是因为对排水重视不够。
3.对于已建成的道路而言，及时处理产生的危害才能防止路面、路基病害的扩大化。在道路养护管理过程中，建立雨季巡防制度，编制好公路灾害处治应急预案，坚持雨中排查，对边沟堵塞及时进行疏通，对边沟开裂及时修补，做到及时发现隐患，及时进行处理，防止水下渗造成损毁。对路面裂缝采用乳化沥青灌缝处理，发现一条，及时封闭一条。
六、结束语
本着对水毁地灾性质有比较准确的认识及对灾害的规模、特点进行合理的判定，选择了合理、有效的防治措施，通过前阶段的不断治理，目前路基下沉开裂现象已得到彻底根治。
1.灌浆技术加固软路基，在施工质量和处理效果上是比较明显，对其承载力和稳定性将得到较大的提高；
2.灌浆技术的关键是灌浆压力的选择和控制、浆材配比和灌浆工艺；
3.灌浆参数的选择是一个复杂的问题，只有通过现场试验才能切实地确定；
4.由于本路段已铺设完下面层沥青，选择灌浆方法比其他诸如碎石桩、大开挖换填等处理方法，不但技术上可行、经济上合理、工期上周期短。
参考文献：
[1]温晓峰.浅析路基加固的压力注浆方法.建材与装饰，2010，3.
[2]芮志平.杨旻皓.侯利国.压密注浆在高速公路结构加固中的应用[J].中国市政工程，2014，（06）.
论文作者:洪治国
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
标签：注浆论文; 路基论文; 钻孔论文; 沟槽论文; 道路论文; 路面论文; 泥岩论文; 《基层建设》2016年2期论文;