某高速公路石拱通道裂縫產(chǎn)生原因及處理

PAGE某高速公路石拱通道裂縫產(chǎn)生原因分析及處理1、概述某高速公路第25合同段K74+760為1-4m石拱通道，洞頂填土12.64m，由于通道外側發(fā)生沉降，導致整體式基礎發(fā)生與通道軸線基本平行的縱向裂縫（見圖1）。針對該情況，施工單位組織專門人員，每天對裂縫進行觀測，分析查找裂縫出現(xiàn)的原因，并提出相應的處理意見。2、原因分析2.1原地質情況該通道地基處在挖方地段，但西側為洼地，表層有積水和淤泥，基礎開挖到基底設計標高附近時發(fā)現(xiàn)地基土為濕陷性黃土。這種濕陷性黃土是一種非飽和的欠壓密土，具有大孔和垂直節(jié)理，在天然濕度下，其壓縮性較低，強度較高，但遇水浸濕時，土的強度顯著降低，在附加壓力或在附加壓力與土的自重壓力下引起濕陷變形，下沉量大、下沉速度快，造成結構物失穩(wěn)性變形。施工單位采用強夯法處理該通道地基，改善土的物理力學性質，消除濕陷性黃土地基的危害。2.2原地基處理原地基承載力為180Kpa，該通道地基承載力設計為300Kpa，原地基經(jīng)強夯處理，錘重10t，底面積1.4018㎡,落距5.5m，最后兩擊的平均沉降量為10.5㎜，8.5㎜，13.5㎜。強夯的治理深度h參考以下公式計算：h＝其中:P－錘重H－落差A－夯錘底面積ρ－土的干密度W－土的含水量h=h=5.15m計算得強夯的治理深度h>5m，地基處理滿足設計施工要求。另經(jīng)輕型觸探儀檢測得處理后的地基平均承載力為364.6Kpa，大于地基設計承載力300Kpa，同樣得出地基處理后的承載力滿足設計施工要求。2.3裂縫觀測2006年5月17日，路基填土到通道頂標高時通道出現(xiàn)裂縫（裂縫寬度3㎜），以后每天有技術員進行裂縫觀測，觀測結果顯示，前期每下一次大雨后裂縫寬度就有較大幅度的增長，到2006年6月26日該通道的沉降開裂基本趨于穩(wěn)定不變，到2006年7月3日，裂縫達到最大寬度40.1㎜，下表為實測裂縫寬度變化情況：裂縫觀測表觀測日期天氣情況裂縫寬度（㎜）觀測日期天氣情況裂縫寬度（㎜）觀測日期天氣情況裂縫寬度（㎜）5.17晴3.06.5晴26.56.24晴30.15.18晴3.06.6晴26.86.25雨30.15.19晴3.06.7晴26.86.26雨40.05.20雨3.06.8晴26.86.27晴40.05.21雨5.26.9雨26.86.28晴40.05.22晴5.26.10晴29.76.29晴40.05.23晴5.26.11晴29.76.30晴40.05.24陰5.26.12晴29.77.1晴40.05.25晴5.26.13陰29.77.2雨40.05.26雨5.26.14晴29.87.3雨40.15.27晴10.36.15晴29.87.4晴40.15.28晴10.36.16晴29.87.5晴40.15.29晴10.36.17晴29.97.6晴40.15.30晴10.36.18晴29.97.7陰40.15.31晴10.46.19晴30.07.8晴40.16.1晴10.46.20晴30.07.9晴40.16.2晴10.46.21晴30.07.10雨40.16.3雨10.46.22晴30.17.11雨40.16.4晴26.46.23晴30.17.12晴40.1從7月12以后，施工單位仍安排了專門人員每周觀測兩次裂縫的變化情況，但裂縫寬度一直未發(fā)生變化，最大值仍為40.1㎜。2.4鉆芯取樣根據(jù)通道裂縫出現(xiàn)的情況分析可知，通道西側地基存在問題。施工單位聘請201地質隊對該通道做物探分析，發(fā)現(xiàn)通道基礎下部存在局部空洞現(xiàn)象，但空洞具體寬度和深度不確定。后施工單位又組織采空區(qū)隊伍對通道西側進行鉆芯取樣，總鉆進深度為106.6m，未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，但在鉆機平臺下16.4m～17.2m（通道基礎底面以下40㎝左右）處出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象。經(jīng)分析此掉鉆段為濕陷性黃土地段，而通道西側本為洼地，通道施工中雨水、施工臨時用水都匯聚在基礎西側附近，該處的濕陷性黃土遇水自行塌陷形成空洞喪失承載能力，導致通道地基整體偏向西側形成裂縫。2.5原因總結造成石拱通道沉降開裂的的原因有三點：一、通道基礎為濕陷性黃土地基；二、施工過程中臨時排水設施處理不當，施工中地表水流入通道地基以下；三、通道施工完且填土后仍有地表水從洞口和沉降縫處流入地基內(nèi)。3、處理方案3.1地基加固3.1.1在通道基礎西側外邊緣2.0m處布一道垂直注漿孔，使通道基礎西側外邊緣形成防滲帷幕，阻止基礎下注漿向外流散。帷幕注漿孔孔深12m（洞身上口算起），注漿段5.2～12m，孔距為1.5m。水泥漿的水灰比為1：1，為使水泥漿液能夠速凝固和防擴散較遠，摻入30%（體積比）或水泥重量的1.5%的水玻璃溶液（40oBe′），水玻璃的模數(shù)為3-3.3,注漿壓力為0.3～0.5MPa。3.1.2在通道基礎外邊緣1.0m處設一排傾斜孔，通道內(nèi)縱軸線及縱軸線偏西0.5m處各設一排傾斜孔，采取斜孔對基礎下土層進行注漿加固，基礎外邊緣斜孔傾角為10o，通道內(nèi)縱軸線上斜孔傾角為30o，縱軸線偏西0.5m斜孔傾角為45o（施工中根據(jù)具體情況可適當調整），盡量保證西側臺身下方注漿飽滿?；A外邊緣斜孔及縱軸線上斜孔注漿段為5.2～12m，縱軸線偏西0.5m斜孔注漿段為5.2～9.4m(具體見圖2、圖3)，傾斜孔孔距按1.5米布設，但根據(jù)鉆孔情況在有空洞段孔距按1.0米布設。注漿孔水灰比采用1：1，注漿壓力為0.5～1MPa，每孔采取少量多次的間歇注漿方式，注漿流量為15-20L/min，注漿結束的標準為每分鐘0.3L。3.1.3施工要求(1)選用42.5級細顆粒水泥，并且在施工前要進行注漿效果試驗。(2)為保證水泥漿液的穩(wěn)定性，防止水泥顆粒離析、沉淀，在水泥漿液中加入3-5%的膨潤土。(3)注漿孔的鉆孔孔徑一般為89mm。注漿花管長5m，花孔數(shù)為25個，孔徑為5mm，花孔孔距為6cm。(4)注漿順序應先外圍帷幕孔再注傾斜孔。為防止注漿過程中冒漿和附加沉降，所有的注漿孔采取跳孔施工。(5)施工中可根據(jù)試注的效果調整其注漿參數(shù)。(6)注漿采用漿液濃度先稀后稠的方法，注漿開始后，要定時觀測泵的吸漿量和泵壓，記錄注漿過程中發(fā)生的各種現(xiàn)象，收集原始數(shù)據(jù)，并根據(jù)實際情況及時調整注漿量和漿液濃度。(7)間歇注漿前必須用清水洗孔，壓水時間不得小于10分鐘。(8)通道基礎進行注漿處理后，需進行動力觸探試驗檢驗其注漿效果。3.2通道加固通道基礎進行灌漿處理后，采取動力觸探進行檢驗其注漿效果，滿足承載力要求后方可進行拱涵加固。將通道上路基填土按1：0.75開挖，將原護拱砌體拆除，在通道縱、橫斷面布置Ф25的鋼筋，鋼筋長度60㎝，間距為50㎝，插入原砌體40㎝，在植入的鋼筋上縱橫向綁扎Ф10的圓鋼形成鋼筋網(wǎng)片，再在原拱圈砌體上澆筑30㎝厚的混凝土拱圈（見圖4）,同時拱涵內(nèi)地基也需澆筑混凝土加強。3.3防水處理基礎經(jīng)過注漿處理后，通道西側下部整體形成一個防水封閉結構。對于沉降縫處填瀝青麻絮止水，通道開挖出的洞身需重新刷膠泥防水層。對于進洞口因水流匯聚，在八字墻四周的地表先用二八灰土處理，再在其上澆筑一層15㎝厚的C25防水混凝土，其縱坡和通道設計縱坡（0.5％）一致并設計單向橫坡（2％）偏向通道西側，將地表水匯聚在通道的西側，在西側的洞腳處設置排水溝，把進洞口的地表水引出洞外，并把與排水溝接觸的洞身做防水處理。同時處理過程中需加強臨時排水，保護通道地基。4、總結該通道加固處理后，經(jīng)動力觸探檢驗其地基承載力符合