黄土路基落水洞病害处治

李红

摘要：黄土在雨水长期侵蚀、冲蚀作用下，易形成陷穴和落水洞等不良地质现象，从而对路基稳定造成一定影响。本文结合某具体项目，对黄土地区落水洞造成的路基病害处治进行了介绍，对类似工程提供参考。

关键词：黄土；落水洞；病害；处治

1工程概况

某高速公路一处分离式路基位于黄土梁、峁及冲沟区，该段右线为桥梁，左线为路基，且以半填半挖路基为主。该段路基上边坡坡率为1：0.75，采用浆砌片石护面墙进行防护，下边坡8m高度以内边坡坡率1：1.5，8m高度以下边坡坡率1：1.75，采用拱形骨架护坡进行防护，并在坡脚处设置路堤挡土墙。

2017年10月，该段分离式路基已施工完毕，且已铺筑路面基层。此时项目区遭遇了强降雨，持续时间较长。降雨结束后，挡土墙最下一排泄水孔中，有一个泄水孔出现连续排水，水流中夹杂着路基粒料等；同时路基右侧出现较大范围的塌陷，塌陷面积约5m2，路基受影响面积约10m2，对路基稳定性及安全性造成了很大的隐患。为了确保路基的稳定性，减少路基的不均匀沉降，消除公路后期运营安全隐患，需及时对该段路基病害进行处治。

2工程地质条件

2.1地形地貌

项目位于晋西黄土高原区，地形切割剧烈，起伏较大。勘察区地貌单元为为黄土梁、峁及冲沟区地貌单元，该地貌单元地表土质疏松，在地表水的侵蚀、冲蚀作用下，形成了黄土梁、峁、冲沟等地貌，主沟方向以东西向为主，次级沟谷多呈南北、北北西、北北东向分布，一般相对高差在100～200m之间。

2.2地层岩性

根据地质调查、钻探揭露，勘察区地层岩性以第四系中更新统离石组（Q2l）黄土为主，地表覆盖马兰组（Q3m）黄土。本段土石分级以Ⅰ级松土～Ⅱ级普通土为主，上部马兰黄土土质疏松，孔隙发育，具Ⅱ级自重湿陷，湿陷厚度一般5～15m。

2.3水文地质

勘察区地处吕梁山脉南端，黄河中游晋陕大峡谷东岸，总体属于暖温带大陆性季风气候，年平均气温9.5℃，年均降水量544.3mm，地下水直接接受大气降水和山区沿河谷由上游向下游径流的补给。黄土梁、峁及冲沟区的地下水埋藏相对较深，含水量较少，季节性强，主要受大气降水控制，一般均下渗入下伏不同地层内。

3病害处治

3.1原因分析

根据路基出现的病害，采用地质调绘、物探和钻探三种勘探方法，进行相互验证、相互补充，以便查明路基病害产生的原因，制定相应的处治方案。采用地质调绘控制地质界线和不良地质分布边缘，采用地质雷达法进行浅层探测，采用高密度电法探测路基下方过水通道的位置、规模，钻探用于查明工程地质及水文地质。

首先对左侧路堑坡顶用地范围外150m进行了大面积排查，排查共发现15处落水洞，分别位于路基外几道支沟内。

同时对路基病害区域进行了物探和钻探，根据物探结果可知，路基下方在异常区域，结合该段路基实际地形、地貌，在路基边缘以及异常区域进行了钻孔取芯，同时对土样进行含水率检测，松散区域含水率最大为21%，松散区域上下2m范围含水率为17%左右。

根据勘探结果，由于路基外侧存在落水洞，且施工期间未进行封闭，当有强降雨发生时，雨水进入落水洞，逐渐形成贯穿路基下方的过水通道，随着雨水的持续冲刷，最终形成范围较大的空洞，从而造成路基渗水、下沉，严重影响路基的稳定性与安全性。

3.2方案比选

根据病害原因分析，病害处治一是要及时封闭落水洞，二是要对已发生病害路基进行加固处治，结合现场实际情况，初拟以下两种方案：

1）方案一：在路基左侧碎落台处设高压旋喷桩帷幕桩，阻止山体内积水渗入路基；路基采用花管注浆进行加固；边坡上部和下部设仰斜式排水孔，排除山体和路基内积水。

2）方案二：取消帷幕桩，路基全部采用高压搅拌桩加固，同时边坡上部和下部设仰斜式排水孔，排除山体和路基内积水。

通过对以上两种方案进行比选，认为方案一中花管注浆加固对填土路基适用性不强，浆液很难注入黄土路基，路基不易板结为整体；而水却很容易进入路基，增加填土重量，对路基稳定性不利，所以拟采用高压搅拌桩注浆加固路基的方案二进行实施。

3.3处治方案

根据方案比选结果，该段路基采用路堑坡顶落水洞回填、晚完善坡顶地表排水、路基范围高压旋喷桩、仰斜式排水管综合处治的方案，详见图1。

图1处治方案图

1）落水洞回填：对路基左侧坡顶上方排查发现的所有落水洞，采用素土回填夯实，上部采用1m厚三七灰土+0.5m厚种植土填筑，并在灰土顶面设置防渗土工布，施工时应确保此处高出周围地面。

2）完善坡顶地表排水：结合地形适当修整地表、完善排水设施，尽可能的减少低洼区域。排水沟为100×100cm矩形断面，采用壁厚40cm的M10浆砌片石进行砌筑，底部铺设防渗土工布。

3）高压旋喷桩：在路基范围设置高压旋喷桩，处治路基松散区域，增强路基整体强度，确保路基的稳定性。桩长应穿过马兰组（Q3m）黄土，进入离石组（Q2l）黄土。

4）仰斜式排水管：在上边坡高于碎落台150cm位置设置第一排排水花管，以排泄坡体内地下水；在路堤墙墙身设置第二排排水花管，以排泄路基内渗水。仰斜式排水孔倾斜角度为10度。

四系中更新统离石组（Q2l）黄土为主，地表覆盖马兰组（Q3m）黄土

4施工工序及方法

4.1施工顺序

病害处治依据下图所示顺序进行施工：

4.2高压旋喷桩

4.2.1设计要求

高压旋喷桩桩径500mm，桩间距为1.5m，钻孔深22m，旋喷深度从孔底起算21m，孔口标高位于相应位置设计标高以下22cm处。固化剂采用水灰比0.8：1的水泥净浆，选用42.5级的硅酸盐水泥，加固体设计强度为3.0MPa。旋喷压力不低于20MPa，旋喷速度30～40r/min，提升速度0.20～0.25m/min，喷嘴直径2～3mm，浆液流量80～120L/min。

4.2.2施工注意事项

1）施工前根据设计要求及工艺参数进行现场试桩，并根据现场实际情况调整工艺参数以及确定喷浆量。

2）松散或土层空洞区域进行旋喷注浆时，一般会出现不冒浆或冒浆量少状况，可采取放慢提升速度和对不冒浆部位进行复喷措施。

3）喷射注浆作业完成后，由于浆液的析水作用，一般均有不同程度的收缩，使固结体顶部出现凹穴，要及时用水灰比为0.8：1的水泥浆补灌。

4）钻杆旋转和提升必须连续不中断，拆卸接长钻杆或继续旋喷时要保持桩有10～20cm的搭接长度，避免出现断桩。

5）在旋喷过程中，如因机械出现故障中断旋喷，应重新钻至桩底设计标高后，重新旋喷。

6）制作浆液时，水灰比要按设计严格控制，不得随意改变。在旋喷过程中，应防止泥浆沉淀，浓度降低。不得使用受潮或过期的水泥。浆液搅拌完毕后送至吸浆桶时，应有筛网进行过滤，过滤筛孔要小于喷嘴直径1/2为宜。

7）需对桩的整体性、均匀性、有效直径、垂直度和强度等通过开挖检验、钻孔取芯等进行质量检测。

4.3仰斜式排水管

4.3.1设计要求

仰斜式排水管采用φ110mmPE管，管壁厚为4.2mm。排水管上半部管身打梅花形φ10mm圆孔，孔水平间距15cm；下半部不打孔。排水管管身用一层80目以上过滤网包裹，外用扎丝缠绕。仰斜排水孔采用φ130毫米钻孔，仰斜角度10°。成孔时应采用130mm的勒箍钻头钻进，使成孔口径大于130mm，以便滤水管的安装。

4.3.2施工注意事项

1）仰斜排水孔应按设计角度施工，防止角度变小引起排水效果不佳，施工中采用高压风进行清孔。

2）排水管管口段2m范围应采用沥青麻筋塞填排水管与钻孔间的空隙。

3）排水孔进水口及渗水管段用过滤网包裹，防治堵塞渗水孔。

4）在排水管出口处的碎落台，应做成沟槽状，避免汇水散流。

5结束语

黄土一般土质疏松、孔隙大，在雨水的长期侵蚀、冲蚀作用下，易形成陷穴和落水洞等不良地质现象，对路基稳定造成一定影响。设计和施工阶段均需加强调查，在填筑路基前对陷穴和落水洞进行及时处治，避免路基完工后产生路基病害。一旦发生病害，应一次彻底处治到位，不留隐患。

参考文献：

[1]中交第二公路勘察设计研究院有限公司.JTGD30-2015公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2015

[2]中交第一公路工程局有限公司.JTGF10-2006公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2007

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[4]彭晓琼.富水地段桥梁桩基止水施工方法探讨[J].桥隧工程，2018（1）：80~82