道路路面塌陷成因分析及处理方案建筑公路与桥梁_建筑-公路与桥梁.pdf

道路路面塌陷成因分析及处理方案-1-/10 运城市高铁商务区站前路、学苑路路面塌陷 成因分析与处理方案 1.工程概况 高铁站商务区站前路道路工程（K0-025-K4+079.663，暂施工至 K2+585），起点与北外环相交，终点接东外环，途中与中银大道、槐东路、学苑路、规二路、安中路相交。学苑路道路工程（K0-044.032-K0+866）,起点接学苑北路与北外环的交点，终点接站前路，途中与站一路、站二路相交，是原学苑路的向北延伸。站前路道路红线宽 50m，绿线 90m，学苑路道路红线宽 50m，绿线 80m。道路类别为城市主干路，其中包括机动车道、非机动车道、人行道。由于持续几天的强降雨，站前路、学苑路非机动车道、人行道路面出现不同程度的塌陷。非机动车道小面积塌陷情况居多。人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重。2.工程地质条件 根据山西第八地质工程勘察院 2012 年 7 月提供的 运城市高铁站区站前路工程地质勘察报告，场地地基主要为：第四系上更新统风积层（Q3eoi），第四系上更新统冲积层（Q3eoi）。岩性为粉土、粉砂为主。现依层序分述如下：第层 粉土（Q3eol）以浅黄色为主粉土，稍湿，稍密，夹有钙质结核，含有白色菌丝，偶见虫孔，植物根系，摇震反应中等，干强度低，韧性低。上部 0.3 为种植土。高等压缩性，压缩系数 al-20.20-0.99MPa-1，道路路面塌陷成因分析及处理方案-2-/10 平均 0.60MPa-1；标准贯入实验实测击数 3-18 击之间，平均 8.7击。承载力标准 90KPa。该层层厚 1.5-4.8m,平均 3.94m；底层埋深 1.5-4.8m，平均3.94m；层底标高为 374.0-387.47m，平均 383.38m。第层 粉土（Q3al）浅黄色，稍湿，稍密-中密，具针状孔隙，局部夹少量钙质结核与蜗牛碎片。摇震反应中等，干强度低，韧性低。夹有薄层褐黄色粉土层。中等压缩性，压缩系数 al-20.11-0.82MPa-1，平均 0.28MPa-1；标准贯入实验实测击数 3-28 击之间，平均 10.8击。承载力标准 110KPa。该层层厚 1.3-7.0m,平均 5.08m；底层埋深 5.6-10.50m，平均 8.79m；层底标高为 367.9-382.54m，平均 378.19m。第层 粉土（Q3al）浅黄色，稍湿-湿，稍密-中密，夹少量钙质结核，可见虫孔与蜗牛壳。摇震反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。标准贯入实验实测击数 9-34.3 击之间，平均 378.89 击。承载力标准 160KPa。该层层厚 3.2-4.8m,平均 4.0m；底层埋深 5.7-5.8m，平均5.75m；层底标高为 375.85-382.20m，平均 378.89m。第层 粉土（Q3al）黄色，稍湿-湿，稍密-中密，局部砂含量较高。摇震反应迅速，无光泽反应，干强度低，韧性低。标准贯入实验实测击数商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-3-/10 9-39 击之间，平均 23.1 击。承载力标准 150KPa。3.湿陷性黄土特征 站前路、学苑路施工区域内土质均为湿陷性黄土，并存在不同的湿陷等级。湿陷性黄土是一种特殊性质的土,土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时，一般强度较高，压缩性较小。在上覆土层自重应力作用下,或者在自重应力和附加应力共同作用下,下沉稳定后,一旦受水浸湿,土体结构迅速破坏,并产生显著附加变形或下沉。总之其具有较高的透水性、湿陷性和崩解性，易于被侵蚀搬运而形成洞穴。当道路路基内部遇水，土体被水冲蚀后形成土洞，导致路基的整体或局部下沉、路面纵横向开裂。4.引发塌陷机理分析 站前路、学苑路塌陷路面均处于非机动车道，大多在靠近绿化带路缘石处，专业管线与其过路区域。小面积塌陷呈现漏斗形状，有部分沉陷为大面积的路面整体下沉。4.1 路面塌陷形成的基本条件 1）站前路、学苑路均为湿陷性黄土地区，其路基均为黄土。2）供水、弱电、绿化喷淋等专业管线沟槽回填不密实，有部分沟槽至今未回填。其沟槽沉陷、雨水从沟槽内进入路基，直接造成路面沉陷。3）水活动的动力条件：1.5m 宽中间绿化隔离带区域，绿化方为满足种树的宽度，将路缘石后背灰凿除，水从路缘石后背渗入路商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-4-/10 基。路基回填土受水浸湿，土体结构迅速被破坏,产生显著附加变形或下沉，随着在水的动力作用下，土体被侵蚀和搬运，道路基层下形成空洞。这也是造成路面塌陷的主要原因之一。4）本工程因各种因素的制约，未能与时将整个工程完片，降雨后，雨水不能与时的排出，存积于多处未完工区域。4.2 路面塌陷形成的影响因素 1）降雨因素：进入雨季后，降雨量大于往年，近期持续的强降雨，大量雨水渗入地下，对土体造成一定的浸蚀作用，改变了土体性质，在一定程度上促进了塌陷的产生。2）环境因素：站前路部分道路、专业管线未完工，站前路整体的排水系统未形成。降雨后，雨水不能与时排出，存积于雨水管道与井室内，地表的雨水存积于未完工的路床内和专业管线沟槽内，雨水经多种渠道渗透到路基内。3）其他因素：部分绿化隔离带回填土不到位，土体不密实，雨水经路缘石后背渗入路床；人行道砖间缝隙，人行道砖与非机动车道路缘石间缝隙不密实，立缘石间、平石间勾缝不到位。部分雨水并未排入雨水口，而是经这些缝隙渗入路基。5.塌陷路面处理方案 针对路面塌陷产生的原因，通过综合分析塌陷区域的分布位置和规模范围，从安全、经济、施工难易程度出发，本着“彻底治理、安全稳定进行综合治理”的理念，确保该段道路的安全畅通。塌陷主要存在于非机动车道和人行道上，目前部分塌陷的路商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-5-/10 面已挖开进行详细勘察和分析，发现空洞后继续向下和向四周开挖，再未发现漏斗型的空洞。从而排除了地下管道内水上返搬运土体形成空洞的可能性。鉴于路基空洞位置较浅，主要采取开挖后进行修复，同时加强治水措施，疏导和完善排水系统。5.1 局部塌陷路面处理方法 1）拆除塌陷区域的路面、基层,自原路床顶面向下挖 80cm 后，若土质坚硬停止下挖，若土质仍湿软，继续向下开挖至坚实土层，同时通知技术人员。2）遇检查井时，检查井周边 1m范围内，挖至路床顶面以下 1.2米处。3）回填之前必须通知技术、质检人员到现场查看并同意回填后，方可进行回填。4）回填均采用二八灰土进行回填，每层虚填厚度不大于 25cm。夯实至设计灰土顶面标高后，检测压实度直到符合设计要求为止。5）原设计中的水稳基层采用 C25 混凝土代替。6）待混凝土养生完毕，恢复沥青混凝土面层。5.2 站前路大面积路面整体塌陷处理方法 因污水管道与下游未接通，K0+250-K0+360段污水管道与井室内长期存水，为保证后期路面无塌陷、下沉，将此段整体开挖对雨水口、雨水检查井进行加强处理。1）分井段对塌陷路面进行处理，避免大面积开挖后雨水泡槽。商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-6-/10 2）拆除污水井两井间路缘石，路面与道路基层，拆除雨水口、雨水支管，开挖至雨、污水管管底原状土。3）将挖出的含水量过大的土体外弃，将含水量适中的土体掺和白灰现场拌合，随挖随拌合。4）挖至管底原状土后，经质检、技术人员检测合格后进行回填。5）回填均采用二八灰土进行回填，每层虚填厚度不大于 25cm。夯实至设计灰土顶面标高后，检测压实度直到符合设计要求为止。6）路床以上结构层按照设计图纸进行施工。7）待水稳基层养生完毕，恢复沥青混凝土面层。8）在修复过程中，雨水口和雨水支管需重新砌筑和安装，严格安装设计图纸进行施工，雨水支管按要求进行 360 度 C25 混凝土包封。同时雨水管与雨水口、检查井相接处要做好防水，防止雨水通过此处渗入路基。9）在修复过程中，按设计要求安装立缘石、平石，保证立缘石间、平石间、平石与立缘石间砂浆饱满且强度符合规范要求，不被雨水冲刷造成空洞。5.3 学苑路路面整体塌陷的处理方法 1）利用相关仪器，先对路面结构层以下土体进行检测，如土体承载力符合设计要求，采用铣刨机将沥青面层处理掉一层后，根据设计标高重新摊铺沥青面层。2）经检测，路面结构层以下土体承载力无法满足设计要求，仍商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-7-/10 继续下沉的，采用站前路 大面积路面整体塌陷处理方法 进行处理。5.4 人行道与路缘石的处理方法 1）严格对人行道路面、人行道砖与树池挡板、人行道砖与立缘石相接处进行检查，若人行道砖、树池挡板、立缘石底部有空洞的进行标注并记录，然后空洞部位的砖拆除，修复空洞后重新安装。然后采用细砂掺 10%水泥填充人行道砖与砖之间，砖与树池挡板、立缘石间的缝隙，保证其密实。2）道路沿线所有立缘石间存在缝隙的，均采用勾缝砂浆掺胶进行勾缝，必须保证勾缝饱满防止雨水冲刷；所有平缘石间、平缘石与立缘石间的缝隙均采用砂浆掺防水粉进行勾缝，并砂浆饱满不被雨水冲刷形成空洞。3）根据现场情况，对中间隔离带的立缘石由于后戗砼的缺陷，造成雨水从立缘石后渗入路基。对此段路缘石的后戗 砼进行修补，凿除原有后戗砼，增加后戗砼深度至立缘石底面以下 20cm,从而起到阻水的作用。5.5 回填施工方法 1）结构层以下回填时，回填土与原土层相接处需设置成阶梯型，如下图。商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-8-/10 每层压实后厚度不超过 20cm，根据现场实际情况必须保证最后两步按图搭接。2）新结构层与原结构层搭接处做法 路面切缝采用切缝机直切，尽量修补为矩形。3）路床顶面以下回填处理不小于 80cm，均采用二八灰土进行层层夯实回填。6.塌陷处理的施工要点 6.1 质量方面 1）建立以项目经理为质量检查工作组的组长，生产经理为副组长，技术人员、质检人员为组员。对道路质量问题逐一进行检查并做好记录。2）施工员组织工人对地下所有排水管道、检查井、雨水口逐一进行排查，发现有质量隐患的部位马上安排进行修复并记录，修复后通知质量检查组与监理进行检查，有必要时对检查井与排水管道进行闭水试验。商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-9-/10 3）塌陷处理过程中，回填灰土压实度必须符合规范要求，并有专人进行监测。4）按照设计要求安装立缘石，保证立缘石后戗砼的深度和厚度，在保证路缘石稳固的同时起到阻水的作用。5）塌陷处理过程中，只要遇有空洞，无论大小必须全部挖开并挖至坚实土层后才能进行下一步工作。6）现处于雨季，降雨量较大，在处理塌陷的同时要了解天气情况，要随挖随处理，避免大面积开挖进行处理。未处理完毕的区域遇降雨时要做好覆盖和雨水疏导工作，防止雨水进入对路基造成二次破坏。7）检查井、雨水口周边的回填是薄弱环节，对其回填过程要严格监控。6.2 安全方面 1）处理塌陷路面的现场作业人员必须正确佩戴安全帽，穿反光背心，不得随意穿越道路和在施工现场打闹，防止发生交通事故。2）在施工区域前后两侧以外 30m 处设置警示牌，施工区域设置安全围挡，夜间在施工区域安装警示灯。3）现处于雨季，在雨前、雨中、雨后都要进行巡查，对存在安全隐患的井、坑、出现问题的路面周边要做好防护，并设置警示牌或其他警示标志。4）雨期要经常检查现场电器设备的接地、接零保护装置是否灵敏，防止施工过程中发生触电事故；遇雷暴天气，施工人员立即商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平道路路面塌陷成因分析及处理方案-10-/10 停止作业并撤离到安全区域，防止雷击事件发生。5）施工人员下井检查时，提前将井盖打开通风，采取相应措施排除井内有害气体，防止中毒事件发生。7.结语 站前路、学苑路路面塌陷主要是由路基在水的作用下，土体结构迅速被破坏，产生显著附加变形和下沉而造成。在对塌陷路面处理的过程中，根据塌陷处的情况认真分析，找出路面塌陷具体原因，综合考虑加强治水和隔水措施，疏导和完善排水系统。达到良好的处理效果。商务区站前路道路工程暂施工至起点与北外环相交终点接东外环途中与中银大道槐东路学苑路规二路安中路相交学苑路道路工程起点接学苑北路与北外环的交点终点接站前路途中与站一路站二路相交是原学苑路的向北延伸站前路道强降雨站前路学苑路非机动车道人行道路面出现不同程度的塌陷非机动车道小面积塌陷情况居多人行道均为小面积塌陷但塌陷情况不严重工程地质条件根据山西第八地质工程勘察院年月提供的运城市高铁站区站前路工程地质勘察报黄色为主粉土稍湿稍密夹有钙质结核含有白色菌丝偶见虫孔植物根系摇震反应中等干强度低韧性低上部为种植土高等压缩性压缩系数道路路面塌陷成因分析及处理方案平均标准贯入实验实测击数击之间平均击承载力标准该层层厚平