路基沉降事故处治

本案例分析桥头构筑物变形和高填土路基裂缝沉陷破坏，采取综合处治措施达到稳定效果，并从中吸取教益。

农奔公路孟津河桥北端，台背填土高度5-6m，路面及边坡出现沉降凹陷和开裂。路面上出现3条裂缝；东侧一条沿取土坑边线外4-5m，从位于路肩内侧2m，斜裂到路肩上，长约30m，最宽处4cm，两侧两条缝也均位于路面范围内，靠近路中心的一条长约40m，最宽处约有6cm，裂缝伴有错台和路拱扁肩现象。同时桥台台背侧墙外倾，桥台锥坡下沉，坡面浆砌片石严重开裂，坡脚矮墙受推挤外倾。
本工程2004年年底施工完成，历经一个冬天，施工单位已在早期出现的裂缝处作灌浆处理，防止雨水进入，但收效甚微。

2.1  排除滑坡：根据事后补足的钻探资料和现状地形分析，可排除路面开裂为边坡滑移所致，其理由有：
①  钻探查明：仅有一条斜穿道路的暗塘，宽度3-10m，淤泥厚2.1-3.2m，其底面平坦，下为粘土层。取土坑内有淤泥厚3.5m，下为粘土层。路基填土伸入取土坑内2-3m，填土时坑底沉积的淤泥未清除，其余路基范围内的地基土质，除地面0.6-1m的杂填土外，下卧层为粘土硬塑，厚2.5-5.6m，曾为建路时的取土选择地段。
②  淤泥层仅限于暗塘和取土坑内有，而下陷破坏路段尚包括无淤泥的好土层(粘土硬塑层)长度占3/4。
③  有淤泥层处填土最高达6.1m，一般地段填土不高。
历经4个多月的填土工期，又经过一个冬天，已消除了部分沉降，路面破坏主要受瞬间沉降变形影响，工后沉降空间小。
因此：不采用抗滑挡土墙，因施工开挖清理剪出口周围的淤泥时，势必引起沉降体带来滑移，可能诱发滑坡。富阳大桥滑坡已有先例。
不采用抗滑桩：虽然抗滑桩可以切断其滑动面，施工简单，不会对现有滑动体各种地面以下设施带来大的搅动，但抗滑桩对于淤泥质亚粘土层厚较大，含水量大，高压缩性，塑性指数高的地段，由于地基承载力不足，易引起边坡失稳。
2.2  路基沉降破坏因素：
①  诱发性：路基范围内老河道及取土坑内未清除淤泥的固结沉降，诱发路基沉降破坏，路面受张拉开裂。
②  自身抵抗力差：路基填土材料不满足设计要求，根据钻探报告显示：路基填土中，灰土含灰量及灰土层厚度均不满足设计要求，路基填土压实度不足，使得路基自身抵抗力弱，致使路基未形成一定强度的整体，抗剪抗拉能力不足，产生土基沉降差，导致开裂。
③  排水不良：桥头两侧各10m范围内道路边坡未实施M7.5浆砌片石铺砌，同时土路肩土质非常松散，成为“好”的储水体，桥面及路面上的雨水，均由土路肩下渗，加快了路基破坏速率。
2.3  挡土墙变形因素：
①  台帽拉裂：由于桥台施工时，桥台侧墙与台身未一次浇筑，使得台身后墙形成施工通缝，同时由于施工时侧墙与台后挡墙之间的沉降缝漏设，台后挡墙的沉降比桥台大，不均匀沉降，对侧墙产生一个沿道路方向的拉力，使台身后墙施工缝加大，在桥面上两侧台帽背墙出现2-3cm的裂缝。
②  侧墙外倾：由于台后填土过快，密实度不足，侧墙(挡墙)基础在未达到一定强度就承受土压力，使得侧墙(挡墙)内侧承受过大的土压力，没有与台身连成一体的侧墙单独抵抗土压力能力较差，导致出现台后侧墙上端外倾现象。
③  锥坡下沉：锥坡的填土压实度不足下沉，使得锥坡对侧墙失去保护作用。

刚通车的道路顾及社会影响，未接受桥头路段翻挖重修彻底解决的方案，但也不局限于裂缝灌浆路面借平，施工单位已经做过的日常维修的过渡方案，因收效不大，也不适于本工程交通量大、填土高，行车安全受控地段。采取的综合处治方案如下：
3.1  路面修补：路面裂缝下沉处采用水泥浆压浆工艺填补裂缝，沥青路面上采用沥青灌浆，裂缝错台，及路拱偏肩大面积补修养护。
3.2  边坡整治：清除边坡上所有松散土层至道路路基，并挖成h×b为50cm×75cm的台阶，内倾3%，然后逐层采用好土搭接边坡并压实。要求补足土路肩宽度1.5m，压实度不小于87%。土路肩上采用乳化沥青硬化。台后30m范围内实施M7.5浆砌片石铺砌护坡。
3.3  暗塘和取土坑范围、路基坡脚加固：考虑到淤泥层厚度2.1-3.5m，且经过四个月左右的沉降，固结完成约30-40%，建议在其坡脚线两侧各采用3排水泥搅拌桩，成梅花状布置，桩入好土不少于1m，截桩位置控制在边坡坡面下0.5m左右，起到对淤泥的固化作用，水泥搅拌桩与淤泥反应硬化后，能有效减少工后沉降和防止基底淤泥外移。
3.4  挡墙整修：侧墙(挡墙)整修，废除现状的锥坡，重新按设计要求实施，要求锥坡采用6%灰土分层(15cm一层)压实，压实度不得小于90%。
3.5  综合处治的施工程序：①路面裂缝处灌浆防雨水渗入，清除松散的边坡土，②间隔打桩以免加剧沉降体的活动。③先冲抓钻挖孔以清除原有留在地下的块石，再钻孔，④以上全部完成后再清除坡脚淤泥，抛入块石嵌桩，后砌护坡把桩包于其内，形成一整体。⑤大面积路拱修整沥青罩面。

4.1  要勘探到位再到设计到位：
①  水文地质资料：桥头路段，水文地质复杂，设计须有水文地质资料为依据：否则可能丢失简单经济有效的处理方法(或作出处理方案比较)：如清除淤泥，块石挤淤，换填灰土等措施，造成不必要的损失如本例所致。
②  抗震设防验算：对高填方路基边坡，地震时可能产生大规模的滑坡，而对软土层或可液化土层上的道路稳定性，均须有地质资料，通过抗震设防的验算。
③  控制沉降量：桥头高填方路基，须要控制工后沉降量如城市主要道路、一级以上的公路、工后总沉降量不得大于10cm等要求，必要时需根据土质情况采取控制沉降的有效措施。
④  以便有关方承担此事故而产生的技术经济责任的依据。
4.2  要深化桥头路基设计
例如：①取土坑虽设在好土地段，一旦坑内积聚了淤泥未清底引起的路基沉降，路面破坏量不亚于河塘地段，故取土坑无异于河塘设计要求，该处理的要处理，该有挡土墙的不可无。
② 保护性路肩要设计到位,施工要压实
③  桥与桥头路基搭接设计，包括填土处理、填土速率、桥台侧墙与台身整体浇筑，伸缩缝预留等要细化。
4.3  桥头路基施工，先填土预压后砌墙的经验值得借鉴：
桥头填土预压，对于软弱地基高填土路段，在设计施工中一般宜先堆土，随后开挖参建结构物。目的是减少工后沉降差，根据有关资料介绍：满足填土预压高度(≥拟建路基高度的1.4倍)，预压时间六个月以上，可以使工后总沉降量减少60～70%。
而先修桥后填土，无益于减少沉降差，同时仓促填土在接近台背及侧墙(挡墙)附近、由于受作业面的局限，又不能使构筑物受到损伤，大型机械无法碾压处理加强的要求。