综合管廊路基失稳分析及修复处理方案

林柳东

摘要：本文结合工程实例，介绍了狮山镇博爱湖综合管廊路基失稳的情况，结合施工现场的实际情况对失稳的原因进行了分析，并提出修复处理方案，为类似路基工程失稳修复提供参考。

关键词：路基失稳；侧向位移；不均匀沉降；高压旋喷桩（三管法）

1、工程概况

博爱湖综合管廊为干线综合管廊，设计范围为XHK0+050～XHK1+640，管廊全长1590m。管廊断面尺寸为3500mm*2800mm，综合管廊防水等级： 一级；综合管廊地基基础设计等级：乙级；地基承载力150kPa。

其中XHK0+050～XHK0+120段综合管廊于2017年10月~2018年1月完成施工，2020年2月检查发现XHK0+050～XHK0+120段综合管廊伸缩缝出现扩大开裂，错位等情况。并且出现管廊顶板伸缩缝局部位置因发生变形挤压导至混凝土表面爆裂脱落的情况，位于管廊位置路段路面出现多处基层开裂。

2、项目施工情况

XHK0+050～XHK0+120段综合管廊于2017年10月进行基坑开挖，发现该段管廊底位于淤泥层，与原勘察资料存在较大差异，经检测淤泥层地基承载力达不到150KPa的设计要求（原勘察揭露管廊基底满足150KPa的设计要求，不进行基底处理），后经过参建各方研究同意，采取对该段管廊基础换填210cm碎石层的变更设计。

XHK0+050～XHK0+120段综合管廊于2017年10月~2018年1月完成施工，随后完成该路段排水管道，路基和路面基层的施工，路面沥青面层暂未施工。

2018年7月施工单位检查发现，XHK0+050～XHK0+120段综合管廊出现伸缩缝变形，脱开，止水带拉裂，渗水，管廊顶板有多处开裂，伸缩缝出现上下宽度不等，缝宽超出设计宽度，伸缩缝交接处管壁有明显错位等情况。

2019年1月至2020年2月，项目由于用地政策问题进入全面停工状态。期间台风和大暴雨。项目路面尚未进行面层铺设，雨水冲刷并入侵路基，使路基自重增大，同时管廊被雨水灌满，也加重了路基的负荷。

2020年2月复工后施工单位检查发现XHK0+050～XHK0+120段综合管廊伸缩缝有继续扩大的趋势，并且出现管廊顶板伸缩缝局部位置因发生变形挤压导至混凝土表面爆裂脱落的情况，位于管廊位置路段路面出现多处基层开裂。

3、项目地形地貌以及管廊地基基础情况

XHK0+050～XHK0+120段综合管廊原地貌为山体斜坡，由北往南倾斜，坡脚处为一处大鱼塘，管廊建设于接近坡脚位置，该段道路路基为填方路基，填土高度为5~6m。

地质补充勘探报告揭示，地下水位标高在1. 88-2. 97m, 地下水位变化幅度在1. 00-3.00m 之间，地下水季节变化在0.3-2.00rn 之间。管廊基底存在淤泥层，淤泥层厚0 . 8-9. 8m, 平均厚度5. 28m, 淤泥层呈灰色，流塑，含腐殖质，含水量高，淤泥层以下为风化岩层，从地质纵向剖面图上可见，在靠近桩号XHK0+050 及XHK0+120处淤泥层厚度较小，其厚度分布呈现两端小中间大的特点；从地质横向剖面图上可见，淤泥层的厚度沿下坡方向呈由小变大的走向。

4、路基失稳原因分析

XHK0+050～XHK0+120段综合管廊处于山体斜坡的坡脚位置，管廊基底存在淤泥层，基底於泥层厚薄不均，且淤泥层的厚度纵向呈现两端薄、中间厚的特点，淤泥层的厚度沿下坡方向由薄变厚的走向。

施工时管廊基底用2.1m 碎石层进行了换填以解决地基承载力不足的问题，但由于换填不彻底，未能从根本上解决软弱土层地基沉降变形量大的问题。换填碎石后，碎石层下方依然存在厚薄不均的淤泥层，当管廊施工完成后，由于淤泥土层受到上部管廊荷载的作用而发生压缩沉降，初期压缩量较大，后期逐渐变小，这个沉降过程需要较长时间，通常需要几年时间才能趋于稳定，在管廊施工过程中及完成初期，淤泥层发生较大的沉降量，由于基底下残留的淤泥层分布厚薄不均，从而导至地基不均匀沉降，从现场检查伸缩缝的变化情况可知，其沉降较大的方向与淤泥层厚度较大方向基本一致。

管廊位于道路的一侧，该段道路路基为高填方路基，填土高度为5~6m，由于路基施工，堆载、机械振动等外力以及上层填土的下沉等因素会对管廊产生侧向推力，使管廊产生侧向位移。    

对于道路基层出现开裂，是因为管廊地基下沉和产生侧向位移，加上填土路基与南边边坡存在较大高差，填土路基边坡还没有做防护处理措施，边坡在雨季时受到雨水渗入及冲刷等因素也会使高填方路基产生下沉和位移，导至路面基层产生开裂。

由于上述原因使道路基层出现开裂以及管廊在伸缩缝处出现部分壁板错位，互相挤压而导致局部混凝土出现破损脱落、露筋等现象。

5、修复处理方案

XHK0+050～XHK0+120段综合管廊和路基底部存在软弱土层，需进行深层地基处理，保证地基稳定，减少不均匀沉降。

针对XHK0+050～XHK0+120段综合管廊和路基底部存在软弱土层的问题，先将XHK0+050～XHK0+120段南半幅路基第一次卸荷至管廊顶面标高位置，在综合管廊两侧分别施打高压旋喷桩，高压旋喷桩桩径采用120cm，桩间间距2.0m。先空钻至管廊底部位置，再喷浆实钻，桩长以穿透淤泥层进入下卧层不小于1米控制，空钻按3.5米计，实钻按14米计，对管廊底部软弱土层进行加固处理。

施工完高压旋喷桩后，继续将南半幅路基第二次卸荷至管廊一半标高位置，在管廊北侧路基范围施打CFG桩，CFG桩桩径采用50cm，桩间间距1.5m，正方形布置形式，桩长以穿透淤泥层进入下卧层不小于1米控制，桩长按16米计，对路基底部软弱土层进行加固处理。

6、高压旋喷桩（三管法）施工关键要点

（1）施工参数

管廊底高压旋喷桩复合地基处理（三管法）的桩径为120cm，桩间间距2.0m。先空钻至管廊底部位置，再喷浆实钻，桩长以穿透淤泥层进入下卧层不小于1米控制，空钻按3.5米计，实钻按14米计。需采用间隔跳打的施工方式。

（2）施工工艺流程

施工准备→测量定位→机具就位→钻孔至设计标高→旋喷开始→提升旋喷注浆→旋喷结束成桩→移机。

（3）施工工艺注意事项

a、施工前应先进行配合比设计，通过工艺试桩（不少于5根）以验证配合比的可靠性，确定桩长，并对搅拌时间、提升（下沉）速度及水泥掺量等重要参数进行总结，验收合格后方可大面积施工；

b、三管法喷射压力不宜小于20MPa，管廊底部存在碎石层，因此旋喷桩需根据现场实际情况选取合适的钻头，且管廊底部3m范围内的提升速度应尽量放慢，采用5~8cm/min，旋转速度宜5~16r/min左右，其余范围的提升速度宜5~20cm/min，旋转速度宜5~16r/min左右，流量宜60~70L/min；桩体旋喷注浆提升至管廊底部时，需在管廊底部停留，定喷60秒，确保管廊底部范围成桩质量；

c、高压旋喷桩采用42.5R复合硅酸盐水泥，浆液为纯水泥浆,水灰比1:1，实际掺量应根据工程场地原状土的室内配比实验确定，桩身无侧限抗压强度≥1.5MPa(28d)；

d、在旋喷注浆过程中，若出现压力骤然下降、上升或冒浆异常的情况时，应查明原因并及时采取措施；

e、喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m，钻孔位置的允许偏差应为±50mm，垂直度允许偏差应为±1%；

f、旋喷过程中，冒浆量控制在10%～25%之间；

g、施工过程中应采取有效措施确保钻杆垂直度偏差小于1%，装接钻杆时应在接头处缠绕麻絮或止水胶布等以确保接头密封。

h、制浆机主轴转速不得低于60r/min，混搅拌时间不得小于4min，浆液搅拌均匀后过筛，储浆池内水泥浆应继续搅拌，超过4h的浆液不得使用。

（4）施工工艺检测要求

高压旋喷成桩质量的检测项目及检测频率可按照最新版的《佛山市公路水运工程质量管理手册》的要求进行。

7、结语

（1）综合管廊对地基稳定及沉降控制有着较高的要求，实际工程设计需重视结构的地基处理。

（2）路基失稳是对路基结构的严重性破坏，存在非常大的安全隐患。特别在软土路段，要更加重视路基稳定性的设计与施工。

    （3）目前高压旋喷桩（三管法）的实施规范尚未完善，且满足设计参数的多为进口机械，故应重视试验段的施工，以掌握施工工艺及各项技术参数，为后续施工打下坚实基础。

参考文献:

［1］ 简斌． 道路工程路基失稳原因分析［J］．科技信息，2012(7) : 559．

［2］ 黄强． 高压旋喷桩新式三重管法的应用[J] ．珠江水运，2019 (14)：112-114．

［3］ 曾国熙，卢肇钧，蒋国澄，等．地基处理手册 [M] ．中国建筑工业出版社，1996．