邳州S323與南京路交叉口路基沉陷處理方案分析

文/王志香 徐州市交通規劃設計研究院 江蘇徐州 221006

邳州S323與南京路交叉口路基沉陷處理方案分析

文/王志香 徐州市交通規劃設計研究院 江蘇徐州 221006

S323邳州段（環城北路）與南京路交叉口處，水利頂管工程從平交口路面下部穿過，因頂管施工發生意外，致使頂管周圍及上覆土層土方流失、松散，路面發生沉陷。本文對此案例進行了認真分析，并提出了處理方案，經實施后，效果良好。

頂管施工；土方流失；路面沉陷

一、頂管施工概況

邳州市環城北路頂管工程采用兩根內徑2.2m（外徑為2.64m，管凈距3m）的鋼筋砼管，頂管距離平交口處路面頂部距離為8.4m左右。在通過交叉口的兩側位置分別設置了頂管工作井，兩工作井之間的間距為177m。

頂管位置土層上部0.5-1m為雜填土，以下為兩層黏土層（粘層1層+黏土2層），黏土1層厚度3.5m左右，黏土2層厚度3m左右；以下為中砂層，厚度約為7-8m。

黏土1層（未擾動前）：含水率35.6%，空隙比1.051，飽和度92.04%，液性指數0.80，塑性指數18.95，壓縮系數0.38，粘聚力24.64kpa，內摩擦角14.45度，標準貫入4.34擊。

黏土2層（未擾動前）：含水率29.3%，空隙比0.899，飽和度89.04%，液性指數0.45，塑性指數19.86，壓縮系數0.30，粘聚力35.11kpa，內摩擦角15.27度，標準貫入6.06擊。

頂管施工采用大刀盤平面泥水平衡頂管機，頂管主要穿越中砂土層，該頂管機是全斷面切削，刀盤切削和攪拌面積達全斷面的100%以上，在掘進機工作時，泥水從進泥管進入掘進機的泥水倉里，泥水倉內的泥水再通過排泥管道排出。

二、路面沉陷概況

頂管施工過程中，頂管機切削作用擾動了土層，砂土發生了液化，而由于砂土層中存在粒徑較大的砂漿塊，堵塞了泥水平衡機，在清理砂漿塊時，進出泥水倉的泥水將地基已經液化的砂土帶走，造成泥水不平衡，致使頂管位置土層內部松散、脫空，路面產生了沉陷破壞。路面沉陷后，公路養護部門立即封閉平交口，在未經車輛行駛碾壓的情況下，2天內最大沉陷量達到了60cm。

因該平交口位置重要，交通量大，亟需對沉陷的路基路面進行修復，以恢復道路的使用功能。分析其沉陷發生原因，路面結構下部應該發生了松散及脫空損壞，制定處理方案時應以徹底消除地基病害為目的，根除隱患，保證實施方案一次到位。

在將沉陷的路面結構層破碎挖除后，發現路面結構層下部發生了比較嚴重的脫空現象（脫空深度達0.5m左右），且該區域地下水位較高，脫空處明顯有地下水滲出。

三、路面沉陷處理方案

因為頂管位置埋設較深（8.4m），若采用大開挖重新回填的處理方案，工作量大，造價高，影響范圍及時間長，施工過程中支護困難，未知因素多，因此否掉大開挖方案。經必選后，設計采用相對保守的水泥攪拌樁并配合灌漿處理方案。水泥土攪拌法具有無振動、無污染等優點，而且施工時可避免對已有輸水管道的破壞。

1、水泥攪拌樁設計

水泥攪拌樁是用特制的機械設備把水泥漿液送入地下，通過和原位地基土強制攪拌混合，使地基土和加固料之間很快發生一系列物理-化學反應，使原來的軟土地基變成具有整體性、水穩定性和一定強度的加固土樁復合地基。從而提高地基承載力，減小沉降，達到加固地基的目的。

本項目設計樁徑0.5m，原則上按梅花形布置，樁間距按照1.0-1.5m設計。

為了增加水泥漿液的和易性及穩定性、提高噴漿水泥攪拌樁的早期強度，并考慮到本地段軟土的天然含水量較高，在制備水泥漿時可摻加一些高效早強劑、減水劑等外摻劑。同時，為了保證噴漿水泥攪拌樁的質量，設計要求施工時噴漿水泥攪拌樁必須進行全程復攪。水泥漿液的水灰比可選用0.45-0.55，水泥摻量50kg/m。

由于項目地位于重要道路交叉口，工期要求緊，社會影響大，設計僅對成樁7d進行質量檢測。成樁7天內，施工單位先開挖自檢，觀察樁體成型情況及攪拌均勻程度，如實做好記錄，檢查頻率為2%，開挖深度不小于1.5m，如發現凝體不良等情況，應報廢補樁。對不同樁長路段，分別在整樁長度范圍內進行鉆芯取樣，并進行無側限抗壓強度試驗，抽檢頻率為樁數的2%。水泥土強度質量標準：R7d ≥ 0.28 Mpa。同時進行靜載試驗，可根據不同地質情況及樁間距抽檢三樁復合地基承載力。

2、灌漿設計

水泥樁施工完畢后，配合施工灌漿方案。設計共設置8道灌漿孔，兩道水管管中2道，管頂各2道，管側各1道；管中、管側的灌漿孔深度為10m，管頂的灌漿孔深度為5.5m。灌漿孔與水泥樁位置錯開，灌漿孔橫向間距1m。

灌漿材料采用普通水泥漿，水灰比采用1:1.2，水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥。灌漿設計壓力采用0.1-0.15MPa，施工中可根據實際情況適當調整。

采用循環鉆灌法灌漿。在地表設孔壁管和混凝土塊以防止地面冒漿，無需在孔中打人套管，自上而下鉆完一段灌注一段，直至預定深度為止。鉆孔時需用泥漿或較稀的水泥黏土漿作為循環沖洗液，既起穩固孔壁的作用，同時也灌入地層中一些漿液，起部分灌漿的作用。施工中，灌漿灌到不吃漿為止。

3、路基處理注意事項

a 施工前應對現有頂管進行平面和高程準確定位，以現有管道位置為基準進行布樁。管頂位置的水泥樁在準確定位頂管的高程后以樁底高程作為施工控制，樁底距離頂管距離為0.3-0.5m（設計樁長可適當調整）。

b樁基施工前對場地進行整平，如有坑塘，根據實際情況進行抽水，采用中粗砂進行回填碾壓。

c 施工前，應勘測清楚樁基范圍內是否還有其他管線，下部黏土層以下的砂土層是否為流動砂土或為地下水承壓土層，若有發現，及時與設計部門聯系。

4、路面恢復

對采用水泥攪拌樁及灌漿進行加固處理地基后；樁頂部鋪設40cm碎石調平層+40cm8%石灰土（壓實度≥96%），灰土頂面滿鋪加強型雙向鋼塑土工格柵，其上鋪筑新建瀝青路面結構層（4cm改性SMA-13+8cm AC-25C+ 36cm水泥穩定碎石+20cm二灰土）。

四、結束語

S323邳州段（環城北路）與南京路交叉口因頂管施工發生的路面沉陷，在采用水泥攪拌樁及灌漿處理地基并恢復路面后，現已竣工通車了1年多時間，路面使用狀況良好，未再發生沉陷及其他路面損壞現象，其處理方法可成功借鑒于其他類似項目。