CN118241514A - 运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，属于公路抢修技术领域，所述方法包括如下步骤：进行对高速公路路基沉降区域勘测，应急抢险处治方案设计及验证，进行应急抢险处治方案施工。本发明可以在不阻断交通的情况进行对高速进行应急抢险处理，一边抢险处理，隔壁的路段可以进行开通运营，不会对施工造成影响，实现快速的施工，抢险施工区域很好满足后期道路运营的需求，避免后期二次沉降的情况。

Description

运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法

技术领域

本发明涉及公路抢修技术领域，尤其涉及运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法。

背景技术

在道路施工过程中，防止道路发生不均匀沉降是工程施工管理中的一项非常重要的工作，平顺的道路是确保行车舒适和安全的重要保障。近年来，我国道路等基础设施建设进度不断加快，道路等基础设施设计、施工水平不断提高。为了确保道路行车舒适安全，广大工程单位采取了如加固基础、采取性能质量好的填筑材料、优化填筑工艺工序等方法，在防止道路不均匀沉降方面取得了一定的效果，但道路不均匀沉降的问题并没有彻底消除，甚至成为道路施工质量控制方面的一个行业性难题。在已经通车运营的道路当中，受施工质量控制、工期影响、不良地质地形等各种因素综合作用，很多已经通车的道路在运行一段时间之后，不同程度的出现了道路不均匀沉降，致使道路顶面出现凹陷或下沉，对行车的平顺和舒适度产生了较多影响，个别路段因为不均匀沉降量过大，车辆驶过时产生剧烈颠簸，已经严重影响到行车安全。目前，处理沉降的方法主要有路基加固，挖除换填，重新铺等，均需要从路面入手，封闭交通，从顶往底的进行处理，使得道路无法运营，阻碍交通。因此，需要设计一种不封闭交通的运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法。

发明内容

本发明的目的在于提供运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，解决现有高速公路路基沉降应急抢险处治方法需要封闭交通处理，阻碍交通运营的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：进行对高速公路路基沉降区域勘测；

步骤2：应急抢险处治方案设计及验证；

步骤3：进行应急抢险处治方案施工。

进一步地，步骤1中的勘测包括地形地貌、地层岩性、地质构造与地震动参数、水文地质、特殊性岩土、不良地质、岩土力学参数取值和病害路段成因机理。

进一步地，步骤2中处治方案为采用微型桩或者锚筋桩加板式跨越方案，微型桩需穿过软土区进入管道底部嵌固于下部基岩中，形成支撑体系，在微型桩顶部设置钢筋混凝土形成微型桩+面板棚架体系，实现对病害区的跨越，而后恢复路面层及排水设施；

设计方案如下：①微型桩或者锚筋桩间距为1.5m×1.5m，锚筋桩束为4C32钢筋组成，桩长12～18m，根据岩面起伏进行布置，右幅岩面较深，桩长设置18m，左幅岩面相对浅，根据岩面起伏变化，中部或者管道两侧桩长为15m，两端桩长为12m，嵌入顶管管底下岩体1.0～3.0m，桩顶设置厚50cm钢筋混凝土面板跨越顶管段，形成锚筋桩支撑棚架结构体系，上部按沥青路面恢复；②修复边坡两侧开挖区，完善排水系统。

进一步地，步骤3的具体过程为：病害区路段施工分4期实施，即每幅路分2期实施，一期、三期位于道路两侧，施工需要封闭应急车道和行车道，二期、四期则需要封闭行车道和超车道，施工过程均没有封闭高速路交通；

一期、三期施工：位于道路两侧，需要修建施工便道，建设施工作业区及堆料区，施工机械设备进场，优先进行锚筋桩加工制作，其次进行面板钢筋加工，同步路面破拆工作，弃渣清理及运输，锚筋桩成孔、锚筋桩束吊装下放，注浆成桩，随即开展锚筋桩成孔弃土处理及路基基底清理，面板钢筋绑扎，面板混凝土浇筑施工及养生，外侧护栏修复，养生结束后进行沥青路面施工，标志线等交通设施恢复，开放交通；

二期、四期施工：二期、四期施工是在一期、三期施工完成后进行的，且二期、四期施工一期、三期需要开放交通，根据这些要求，需要提前统筹二期、四期施工的相关工序，具体如下：

①考虑到二期、四期需要进行微型桩注浆成桩、混凝土养生等要求，需要在一期混凝土面板下部埋设2根φ100的无缝钢管，供后期管线穿越使用；

②锚筋桩钢筋束及面板钢筋提前加工完毕，通过封道改道导运至超车道，为后续锚筋桩施工提供条件；具体导运步骤如下，先封闭行车道和应急车道，把加工好的锚筋桩束、面板钢筋及相关设备吊装至行车道上，再封闭行车道与应急车道，行车导流锥，相关交安设施摆放完毕后，从来车上游逐步调整交通设施将车辆导流至应急车道，完成了从超车道到应急车道车辆的导流切换，再把锚筋桩束等材料设备吊装至超车道交通管制区域，完成了材料和设备的转移；

③后续锚筋桩、面板及沥青路面等施工遵循一期施工工艺和相应施工流程；

④排水设施修复，施工场地清理，撤离交通设施，完成沉降变形区域路基病害的整体修复。

进一步地，地层岩性包括第四系人工堆积层、第四系冲洪积层、第四系残坡积层和石炭系下统岩关阶下段；

水文地质包括地表水、地下水和岩土体的渗透性。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明可以在不阻断交通的情况进行对高速进行应急抢险处理，一边抢险处理，隔壁的路段可以进行开通运营，不会对施工造成影响，实现快速的施工，抢险施工区域很好满足后期道路运营的需求，避免后期二次沉降的情况。

附图说明

图1是本发明施工流程图；

图2是本发明微型桩计算模型图；

图3是本发明微型桩承载力计算模型及计算结果图；

图4是本发明处治平面图；

图5是本发明锚筋桩设计断面图；

图6是本发明锚筋桩立面配筋示意图；

图7是图6的C-C’的剖面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

该实施例以国家管网新疆煤制气外输广西支干线下穿G72泉南高速K971+697处路基沉降应急抢险处治工程施工为例。

1.1工程概况

(1)建设概况

G72泉南高速全州至黄沙河段于2004年建成通车，双向四车道，至今通车已有19年。2023年3月，位于里程桩号K971+697处填方路基发生路基沉降病害，混凝土路面局部开裂，该段路基填方平均高度约6.0～7.0m，路面高程为146.25～146.46m，路堤坡脚地面高程为140.14～140.31m。该段路基属开挖后分层碾压回填于黏土层上，填料主要为黏性土，填方坡比为1:1.5，一级边坡，坡脚为浆砌片石防护，现状两侧植被茂密，坡脚设置排水边沟。

(2)病害概况及应急措施国家管网新疆煤制气外输广西支干线在桩号QZ025G-QZ026G间下穿G72泉南高速全黄段(里程K971+697)，输气管道采用泥水平衡顶管法施工，穿越套管选用DRCPⅢ1500×2000GB/T 11836钢筋混凝土套管，铺设规格为φ813×14.0L485MPSL2 SAWL钢管。管道顶管轴线与泉南高速(G72)夹角为83°，设计穿越管顶标高为134.58～135.0m，距离路面(路表面)顶约11.45m。施工过程中，G72高速公路路面出现明显下沉迹象，并与两侧路面出现开裂下沉，黄沙河方向填方路堤边坡坡面出现小型塌陷，威胁到G72高速公路的安全行车。随后对路面进行沉降观测，并对局部明显沉降区域路面进行修补。为了对G72高速公路穿越段路基地面沉降灾害隐患开展有效治理，消除灾害隐患。处理步骤如下：

步骤1：进行对高速公路路基沉降区域勘测。

1.1地形地貌

勘察场地属溶蚀剥蚀丘陵垄岗区，场地覆盖层为残坡积堆积物，有陡坎、高速路、水稻田，现场地地面高程范围104.40～146.37m。勘察场地坡度相对较为平缓，人类改造较大。

1.2地层岩性

根据地质调查、钻探揭示及室内土工试验结果，并结合前期钻探资料，场地内地层主要由第四系堆积层(Qml)、第四系残冲洪积层(Qal+pl)、第四系残坡积层(Qel+dl)、石炭系下统岩关阶下段(C1y1)地层组成，分述如下：

1.2.1第四系人工堆积层(Qml)

素填土：褐黄色，干燥～稍湿，稍密～中密状，主要成分为黏性土及碎石，土质不均匀，为高速公路路基填土，堆填年限约19年，路面范围表层0.60m为路面结构层。所有钻孔均有揭示，已完成自重固结，揭示厚度1.30～6.90m。

1.2.2第四系冲洪积层(Qal+pl)

第四系冲洪积层(Qal+pl)卵石：杂色，稍密状，湿～饱和，卵石含量50％～60％，粒径30～50mm为主，母岩以砂岩、花岗岩为主，间夹20％～30％砂土及粘性土，级配良好。本次钻探所有钻孔均有揭示，前期钻探大部分钻孔均有揭示，揭示厚度0.90～3.00m。

1.2.3第四系残坡积层(Qel+dl)

(1)第四系残坡积层第三层(Qel+dl-3)可塑状黏土：褐黄色，可塑状，湿，土质不均匀，局部夹少量卵砾石，韧性及干强度高。所有钻孔均有揭示，揭示厚度0.40～8.60m。

(2)第四系残坡积层第二层(Qel+dl-2)(施工扰动层1)软塑状黏土：该层主要为被扰动的黏土，多呈软塑状，褐黄色，湿，土质不均匀，局部夹少量卵砾石，韧性及干强度中等，钻孔STK0-3、STK0-4有揭示，揭示厚度1.50～5.80m。属高压缩性土。

(3)第四系残坡积层第一层(Qel+dl-1)(施工扰动土层2)流塑状黏土：该层主要为被严重扰动为流塑状黏土及顶管施工置换的泥浆，褐黄色，湿，土质不均匀，含少量卵砾石，韧性及干强度中等，底部呈软塑状，钻孔STK0-1、STK0-4有揭示，揭示厚度2.00～3.90m。属高压缩性土。

1.2.4石炭系下统岩关阶下段(C1y1)

中风化灰岩：灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，岩面溶蚀裂隙发育，节理裂隙稍发育，裂隙多为方解石脉充填，岩体较完整，岩质较坚硬，岩芯多呈短～中柱状，少量呈块状、长柱状。岩体基本质量等级为Ⅲ级。前期勘察钻孔揭示成果显示局部溶蚀裂隙发育，裂隙多无充填或泥质充填，局部溶洞发育，溶洞垂直高度1.00～2.90m，软塑状黏性土及碎石充填，岩芯多呈碎块状，岩体基本质量等级为Ⅳ级。所有钻孔均有揭示，最大揭示厚度8.50m。

1.3地质构造与地震动参数

1.3.1地质构造

根据区域地质资料及钻探揭示，勘察区内地质构造上位于江南地轴南东侧，属于湘桂褶皱带的一部分。境内地层，自下而上，依次发育有中元古界、下古生界、上元古界、中生界和新生界(第四系)，从老到新出露较完整。地质发展可分为前泥盆纪地槽发展阶段、晚古生代地台发展阶段和中生代的上叠盆地发展阶段。从元古代板溪群至古生代二叠纪，县境内均为海洋环境，先后沉积各类地层。在中生代三叠纪，经强烈的印支褶皱运动，海水全部退出，县境内的地质构造格局、地貌特征和形态基本形成。白垩纪早世县内为大陆环境，气候炎热、干燥。经燕山运动后，县内为平静的地质时期。山区主要为侵蚀作用，河流下切，平地多为冲积物沉积形成的阶地和相应的溶洞。距勘察区最近的断裂构造约3km，断裂构造基本上趋于稳定。因此区域稳定性较好。场地附近未见基岩露头，根据区域地质图，岩层产状为：36°/NW∠30°。

1.3.2地震动参数

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)划分，场地基本地震动峰值加速度0.05g，基本地震动加速度反应谱特征周期0.35s，对应的地震烈度Ⅵ度，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010，2016年8月1日起实施的修订版)抗震设防6度，抗震设计分组为第一组。本工程属高速公路工程，根据《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)7.2节，可不进行抗震强度及稳定性验算。

1.4水文地质

1.4.1地表水

场地周边的无大型地表水体；路基两侧均有排水边沟，雨季有水，旱季无水。场地地表水体主要属大气降水形成的地表面流，且地处岩溶洼地，较易汇集上体地表水体形成地表面流，一部分向低洼区域排泄，另一部分入渗或通过岩溶落水洞等补给地下水。

1.4.2地下水

勘察区地下水主要为赋存于第四系地层中的孔隙水及溶蚀裂隙中的岩溶裂隙水，均属潜水。均受大气降水或地表水补给，接受补给后，潜水一部分向下径流或侧向补给其他类型地下水，一部分以渗流等形式分散排泄于低洼部位，一部分以蒸发形式排泄。潜水水位受季节影响变化较大，本次勘察期间于钻孔内测得稳定地下水位为139.32m～139.86m。

根据前期勘察成果及附近勘察项目经验，场地内地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀；场地覆盖土层对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀，可不采取防腐设计。

1.4.3岩土体的渗透性

根据前期勘察成果及附近勘察项目经验，第四系人工堆积层(Qml)素填土属中等透水层，第四系冲洪积层(Qal+pl)卵石属强透水层，第四系残坡积层第一～三层(Qel+dl-1、Qel+dl-2、Qel+dl-3)黏土均属微透水层，石炭系下统岩关阶下段(C1y1)中风化泥灰岩、灰岩的透水性因溶蚀裂隙发育程度等情况不同而差异较大。

1.5特殊性岩土

场地特殊性岩土主要为填土和软弱土。

1.5.1填土

第四系人工填土层(Qml)，主要分布于高速路填方路基区域，填筑厚度6.00～7.00m，稍密状，填筑时间约19年，主要成分为黏性土及碎石，土质不均匀，道路路面范围顶部0.60m为路面结构层，已完成自重固结，具低～中等压缩性。该层土饱水后力学强度差，浸水易发生变形下沉。

1.5.2软弱土

软弱土主要为施工扰动土层，属第四系残坡积层第一、二层(Qel+dl-1、Qel+dl-1)，主要为流塑黏土及软塑状黏土：软塑状黏土，受顶管施工扰动程度相对较轻，土质不均匀，局部夹少量卵砾石，韧性及干强度中等；流塑状黏土主要为顶管施工严重扰动的流塑状黏土及顶管施工置换的泥

浆，褐黄色，湿，土质不均匀，含少量卵砾石，韧性及干强度中等，底部呈软塑状。均属高压缩

性土。两施工扰动土层具含水量高，孔隙比大，高压缩性，承载力低，变形持续时间长等特点。

1.6不良地质

本勘察场地不良地质主要为岩溶和地表塌陷，未见有滑坡、崩塌、泥石流等其他不良地质。

1.6.1岩溶

勘察场地下伏基岩为灰岩，为可溶性岩，本场地的岩溶为覆盖型岩溶，本次勘察钻孔未见溶洞，利用钻孔中ZK13、ZK15及ZK16钻遇溶洞，溶洞垂直高度1.00～2.90m；根据《国家管网广西支干线泉南高速G72穿越工程岩土工程勘察报告》本场地属岩溶强烈发育区。

1.6.2地面塌陷坑

顶管施工过程中，G72高速公路路面沿管线穿越中线呈条形下凹沉降，同时在道路路面形成多条裂缝，裂缝宽6～15mm，黄沙河方向填方边坡坡面出现长2.2m、宽1.0m、深0.60m的塌陷坑。根据监测结果，最大沉降量为34.26mm。

1.7岩土力学参数取值

岩土层各力学参数取值综合原位测试成果、室内试验成果，结合有关规范综合确定，各岩土层物理力学参数见表1～2。

表1为岩土层物理力学参数建议值

表2为岩土层物理力学参数建议值表

1.8病害路段成因机理分析

1.8.1路基病害成因分析

(1)工程地质条件复杂

综合上述钻探、物探等成果分析，场地工程地质条件复杂，路基下伏基岩面附近溶蚀裂隙发育，岩面起伏变化较大，覆盖地层以黏土为主。岩面附近黏土对地下水变化具有较强的水敏性，具有地下水侵蚀软化的特点，当地下水上涨时，土质易出现软化，地下水下降时易恢复原有土质状态。场地地下水丰富，涨落受季节变化影响较大，且场地岩溶强烈发育，地下水补给排泄通道复杂多变，对顶管穿越路基段半岩半土状区域是极为不利的，为路基塌陷病害创造了有利条件。

(2)人类活动国家管网新疆煤制气外输广西支干线在桩号QZ025G-QZ026G间穿越G72泉南高速全黄段(里程K971+697)。泉南高速G72穿越段为填方路堤，输气管道采用泥水平衡顶管法施工，管道顶管轴线与泉南高速(G72)夹角为83°，设计穿越管顶标高为134.58～135.0m，穿越地层主要为岩土界面附近。施工过程中，G72高速公路路面出现明显下沉迹象，并与两侧路面出现开裂下沉，黄沙河方向填方路堤边坡坡面出现小型塌陷。

主要是由于灰岩岩面起伏，顶管多在半岩半土区域掘进，岩面附近溶蚀裂缝发育，导致泥浆流失，管道附近土体大部分被泥浆置换，因此土层损失大。二是顶管施工对周围土体扰动引起的

地面沉降，顶管施工扰动范围内黏性土层中含有一定卵砾石。土体扰动使土体的土压力、孔隙水

压力、地下水位、土体密实度等发生变化，使原土体孔隙比增大，在地下水作用下软化，形成高压缩性的软塑状土层，从而引起地面沉降。

可见，场地工程地质条件复杂，是路基塌陷病害产生的主要原因，而人类顶管施工活动是诱发路基沉降变形、塌陷的主要因素。

2.8.2路基病害机理分析

综合上述钻探、物探等成果，场地地质条件复杂，路基下伏基岩面附近溶蚀裂缝发育，地下水的补给排泄通道较多，水位波动变化较大；而顶管下穿高速公路路基段属半岩半土区域，即位于岩面附近溶蚀裂隙发育区掘进，上半部分为黏土，下半部分为中风化灰岩，且岩面附近黏土具有较强水敏性，在顶管泥水平衡法盾构施工过程中，存在上软下硬的地质条件，在钻头掘进时，上半部分土体切削快于下半部分岩石，但为维持掘进平衡及内部泥浆压力平衡，上半部土体会被不断软化、扰动形成泥浆充填，且范围会随着掘进速度“减缓”得不匹配而增大。同时因该段溶蚀裂缝发育，地下水补给排泄通道较多，使得顶管钻进过程中会消耗更多的泥浆水来维持泥浆压力平衡，促使土体软化不断加剧，在顶管施工的不断触发，泥浆不断循环置换，管道附近区域土体软化范围不断增大，形成了结构性破坏土体(施工扰动土层)即路基软弱下卧层，失去了原有土体结构的受力平衡，当达到路基及其下土层自重和车辆荷载作用极限时，即发生了上述路面塌陷变形破坏。

2.8.3路基下卧层承载力和沉降变形验算

通过计算分析，路基下伏软弱下卧层软～流塑状黏土未能满足承载力和沉降变形要求，路面已出现沉降变形及路面开裂，黄沙河方向边坡坡面出现塌陷破，需要及时进行处治施工。

步骤2：应急抢险处治方案设计及验证。根据病害路段场地工程地质条件和路基病害变形发展特点，结合场地条件，本病害路段治理需解决路基下伏岩面及管道附近3.9～5.8米范围软～流塑状黏土形成的软弱下卧层，同时考虑管道顶部跨越问题。为了确保道路及下伏管道安全，在保证通行的条件下，开展处治施工；采用微型桩(锚筋桩)加板式跨越方案，微型桩需穿过软土区进入管道底部嵌固于下部基岩中，形成支撑体系，在微型桩顶部设置钢筋混凝土形成微型桩+面板棚架体系，实现了对病害区的跨越，而后恢复路面层及排水设施。

具体设计方案如下：①微型桩(锚筋桩)间距为1.5m×1.5m，锚筋桩束为4C32钢筋组成，桩长12～18m，根据岩面起伏进行布置，右幅岩面较深，桩长设置18m，左幅岩面相对较浅，根据岩面起伏变化，中部(管道两侧)桩长为15m，两端桩长为12m，嵌入顶管管底下岩体1.0～3.0m，桩顶设置厚50cm钢筋混凝土面板跨越顶管段，形成锚筋桩支撑棚架结构体系，上部按沥青路面恢复。②修复边坡两侧开挖区，完善排水系统。

设计验算整体稳定性与内力验算

利用GEO5 2022版中群桩设计模块，计算分析微型桩受力变形情况，并验算单桩竖向承载力，

计算参数按表1～2选取，计算模型见图2，计算结果见表3，单桩承载力计算模型及结果见图3。

表3为路基沉降变形计算结果表

通过上述的计算分析，微型桩(锚筋桩)板式跨越方案，能满足竖向承载力及路基变形控制要求。

步骤3：进行应急抢险处治方案施工。

施工顺序

根据交安组织要求，病害区路段施工分4期实施，即每幅路分2期实施，一期计划2023年8月底组织进场，2023年9月28日(即国庆假期前)完成通车，过完国庆假期后，进行二期～四期施工，每期施工约25天，计划在2023年12月下旬前完成所有施工，如图4所示。

(1)交通管制：为满足施工组织要求，一期、三期位于道路两侧，施工需要封闭应急车道和行车道，二期、四期则需要封闭行车道和超车道，施工前需要制定交通疏导方案，做好交通管制，配置现场安全员，确保现场施工安全方可开工，同时做好施工的总体统筹计划，总体施工顺如图1所示。

(2)一期、三期施工：位于道路两侧，需要修建施工便道，建设施工作业区及堆料区，施工机械设备进场，优先进行锚筋桩加工制作，其次进行面板钢筋加工，同步路面破拆工作，弃渣清理及运输，锚筋桩成孔、锚筋桩束吊装下放，注浆成桩，随即开展锚筋桩成孔弃土处理及路基基底清理，面板钢筋绑扎，面板混凝土浇筑施工及养生，外侧护栏修复，养生结束后进行沥青路面施工，标志线等交通设施恢复，开放交通。

(3)二期、四期施工：二期、四期施工是在一期、三期施工完成后进行的，且二期、四期施工一期、三期需要开放交通，根据这些要求，需要提前统筹二期、四期施工的相关工序，具体如下：

①考虑到二期、四期需要进行微型桩注浆成桩、混凝土养生等要求，需要在一期混凝土面板下部埋设2根φ100的无缝钢管，供后期管线穿越使用。

②锚筋桩钢筋束及面板钢筋提前加工完毕，通过封道改道导运至超车道，为后续锚筋桩施工提供条件；具体导运步骤如下，先封闭行车道和应急车道，把加工好的锚筋桩束、面板钢筋及相关设备吊装至行车道上，再封闭行车道与应急车道，行车导流锥，相关交安设施摆放完毕后，从来车上游逐步调整交通设施将车辆导流至应急车道，完成了从超车道到应急车道车辆的导流切换，再把锚筋桩束等材料设备吊装至超车道交通管制区域，完成了材料和设备的转移。

③后续锚筋桩、面板及沥青路面等施工遵循一期施工工艺和相应施工流程。

④排水等设施修复。

(4)施工场地清理，撤离交通设施，完成沉降变形区域路基病害的整体修复。

锚筋桩施工中，如图5-7所示：

(1)严格按设计图施工，应将施工过程视为对病害路段进行再勘察过程，及时进行地质编录，以利于反馈设计。

(2)根据设计要求和现场地形条件，总施工顺序分为如下几个步骤：施工准备->测量放线->钻孔->桩体制作、安装->灌浆->基座施工。

(3)施工准备应按下列要求进行：

①按设计要求进行备料，选用材料的型号、规格符合设计要求，有产品合格证和质检单。

②钢筋应专门建库堆放，避免污染和锈蚀。

③使用普通硅酸盐水泥(PO42.5)。

(4)锚筋桩孔测量放线

放线时按设计平面示意图及结构设计图要求，将锚筋桩孔位置准确测量放线在路面上。测量放线前应清理整平基底，按锚筋桩设计布置形式将锚筋桩放样标记，孔位误差不得超过±50mm。

(5)钻孔设备、钻孔机具的选择根据锚固地层的类别(地质条件)、锚筋桩孔径、锚筋桩深度，以及施工场地条件等来选择钻孔设备。岩层中一般采用潜孔钻机(如QZB—100B型潜孔钻机)成孔；岩层破碎等易于塌、缩孔和卡钻、埋钻的地层中宜采用跟管钻进技术。

(6)钻机就位根据所测放的孔位安装、固定钻机，并进行机位调整，确保锚筋桩孔位置准确；孔位误差不得超过±100mm，锚筋桩体与水平面夹角为90°，钻孔偏差不得大于±1°，钻孔过程中必须进行孔位测量，发现偏差超过要求时，应及时纠正。

(7)钻进方式

钻孔采用干钻，禁止采用水钻，以确保钻孔施工不致于恶化地基岩体的工程地质条件，保证孔壁的粘结性能。钻孔速度根据所采用的钻机性能和锚固地层地质条件控制，防止钻孔扭曲和变径，造成下桩困难或其他机械事故。

(8)钻进过程

钻孔过程要有专人负责，对地质情况及钻进情况详细记录，每钻进1m或地质变化时取样与设计核对，样品应存放备查。在钻孔过程中，对每个孔的地层变化、钻进状态、地下水及一些特殊情况，做好现场施工记录并及时反馈给工程技术人员以采取对应措施。若遇地层松动破碎时，应采用跟进套管的钻进技术，以确保孔壁完整不坍；如遇坍孔、缩孔，应立即停钻，进行固壁灌浆处理，在浆液中可掺入适当剂量的速凝剂(初凝时间控制在3～8min)，浆液初凝后重新扫孔钻进。对于长度较大的锚筋桩及锚孔深度，钻孔过程使用测斜仪检测钻孔的角度及顺直度，及时纠偏，保证钻孔斜度控制在允许误差±1°之内。

(9)孔径、孔深

钻孔孔径、孔深要求不得小于设计值，其中孔深不能大于设计长度的500mm。为确保锚筋桩孔直径，使用的钻头外径不宜小于设计孔径；为确保锚筋桩孔深度，实际钻孔深度大于设计深度0.10m以上。

(10)锚筋桩孔清理

钻进达到设计深度后，不能立即停钻，要求稳钻1～2min，防止孔底处达不到设计孔径。孔底不得有沉碴及积水，孔壁不得有粘土或粉砂粘滞，以确保水泥砂浆与岩体的粘结。如有上述现象则必须清理干净，可在钻孔完成后用高压空气(风压0.2～0.4MPa)将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。清孔时孔口处粉尘过大，易妨碍操作工人的视线影响操作，宜对孔口进行喷洒水雾的除尘方法，使岩粉与水雾同时沉积于地面，确保操作工人的健康。

(11)锚筋桩孔检验

锚筋桩孔钻造结束后需进行报检，请现场监理检验孔径、孔深，合格后再安装锚筋桩。检查时，可采用不小于设计孔径的钻头和标准钻杆在现场代表旁站的条件下验孔，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具深入长度满足设计锚筋桩孔深度，退钻顺畅，用高压风吹验不存明显飞溅尘碴及水体现象。同时复查锚孔孔位、倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻造检验合格。

(12)锚筋桩体制作及安装

锚筋桩杆体采用热轧螺纹钢，要求符合现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2018)的规定。锚筋桩主筋采用4根HRB400C32mm钢筋，呈正方形布设，钢筋束长度为12～18m，钢筋间采用钢制螺纹钢套筒连接，满足《钢筋机械连接用套筒》(JG/T 163-2013)要求，钢筋束同连接区接头面积≤50％。主筋间布设导向定位钢筋，导向定位钢筋由4根HRB400C14mm钢筋组成，每根导向定位钢筋长度为30cm，第一组导向定位钢筋中点距主筋顶部0.5m，往下按中心距1.0m间隔设置导向定位钢筋，最后一组导向定位钢筋中点距主筋底部0.5m，施工时应先将导向定位钢筋固定在中心主筋上，再将外围主筋与导向定位钢筋焊紧，钢筋应采用单面连续焊连接。注浆钢管底部距孔底25cm，超出基础底面15cm，采用点焊与主筋相连接，焊点间距50cm，要求焊接注浆钢管时要保证注浆钢管的完整性，焊缝及长度应符合《钢结构焊接规范》(GB 50661-2011)相关要求。吊环钢筋采用HRB400C14mm钢筋，与锚筋桩主体结构双面连续焊连接，焊接长度为25cm，吊点位置应通过对标准间进行试吊确定。锚筋桩安装前，要确保每根钢筋及注浆钢管顺直无损伤，直径和长度满足设计要求，无锈、无油污。如果采用长度不同的锚筋桩，锚筋桩体安装前需认真核对锚孔和锚筋桩编号，确认无误后用高压风二次吹孔，缓缓将锚筋桩体吊入孔内，用钢尺量出孔外露出的锚筋桩长度，计算孔内锚筋桩长度(误差控制在-30，+100mm范围内)，确保锚固长度，锚筋桩注浆管应放在临路堤方向，中心主筋圆心与钻孔中心一致。

(13)锚筋桩体注浆

实际注浆量要大于理论的注浆量，以孔口返出浆液与灌入浆液质量作为注浆结束的标准。施工中必须保证注浆到位，灌浆管距孔底距离不小于200mm，注浆压力宜为2～3MPa，中途不得停浆，在初凝前进行补浆，必须做到浆液均匀地填满钢筋与孔壁间的空隙。注浆材料采用42.5普通硅酸盐水泥配制水泥浆，强度要求不低于M30，参考水灰比0.45：1，建议施工前由施工单位试验，提供资料，与业主、设计共同确定，另外应根据凝固速度适当添加水玻璃，掺入量一般3～5％，具体掺入量通过试验确定。注浆结束后，将注浆管、注浆枪和注浆套管清洗干净，同时做好注浆

记录。锚筋桩孔灌浆后2天内，严禁敲击、摇动锚筋桩或在杆体上悬挂重物。等锚筋桩孔内砂浆强度达到设计强度的70％后，进行桩面板配筋及后续施工。

(14)锚定板

锚筋桩桩顶锚定板应严格按照设计尺寸进行加工成孔，将成孔好的锚定板穿孔焊接于锚筋桩钢筋束上，并采用4段长10cm的C22钢筋头均匀焊接于锚筋桩钢筋束顶部固定锚定板，锚定板下加强钢筋于锚定板边缘点焊固定，焊接应牢固可靠，焊缝饱满，焊接应符合《钢结构焊接规范》(GB 50661-2011)相关要求。

(15)质量检验及验收标准

a、单桩竖向承载力不低于150kN。

b、钻孔在终孔和清孔后，应使用仪器对成孔的孔位、孔深、孔形、孔径、垂直度、孔底沉渣厚度等进行检查。详见下表4。

表4为成孔质量检验表

c、成桩前应对进场的成桩钢筋、水泥、砂石以及配套的材料进行质量检验，检验合格后方可使用。

d、锚筋桩钢筋束应对其接头进行送检，合格后方可钢筋束制作，制作好的钢筋束应经监理检查合格后方可下入孔中，并做好施工记录。

e、锚筋桩验收应重点验收其成桩效果、桩长、桩径、桩身质量及标高等，桩身完整性可采用低应变法检测。

f、其他未尽事宜执行《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)、《抗滑桩施工技术规程》(T/CAGHP004-2018)第九、第十章等相关验收标准。

混凝土面板施工时：

(1)施工顺序：施工材料、机械设备等准备→面板钢筋下料→测量放线→基底清理、整平→面板底层钢筋摆放及绑扎或焊接→中层锚筋桩连接钢筋焊接→面层钢筋摆放、绑扎、焊接→面板混凝土浇筑→混凝土养生。

(2)施工准备按下列要求进行：

①按设计要求进行备料，选用材料的型号、规格符合设计要求，有产品合格证和质检单。

②钢筋应专门建库堆放，避免污染和锈蚀。

③建议使用商品混凝土，应具备有相应的合格证。

(3)严格按图纸要求进行面板尺寸进行测设放样，误差不得超过±20mm。基底应严格清理至路面碎石层，对于沉降变形严重区域，清理后下凹的部分与面板混凝土一同浇筑，做好地基验槽工作。

(4)面板混凝土等级采用C30混凝土，钢筋采用HRB400级钢筋，请按面板钢筋型号要求进行备料。

(5)面板钢筋应严格按图纸要求进行下料，核对好所采用的钢筋型号、尺寸等，加工、成型、安装应符合设计与规范要求。严禁采用不满足图纸型号要求的钢筋。

(6)钢筋铺设时，应摆放好基底垫块确保面板混凝土保护层厚度，面板钢筋保护层厚度不小于60mm。摆放间距、搭接长度、布置位置应与图纸一致，确认无误后方可进行绑扎、焊接等连接施工。

(7)纵横向钢筋应通长配置，当存在搭接时，优先采用焊接连接，同连接区钢筋接头面积≤50％。横向钢筋不应搭接，应通长配置。

(8)钢筋采用焊接连接时，单面焊焊接长度不应小于10d(d为钢筋直径)，双面焊焊接长度不应小于5d(d为钢筋直径)，搭接连接时不应小于35d(d为钢筋直径)。

(9)本混凝土面板布置有3层钢筋，上下层钢筋距离应确保符合图纸要求，在钢筋绑扎过程中应采用登筋进行支撑，防止上层钢筋网片下垂，影响面板受力性能。

(10)面板混凝土建议采用泵送混凝土浇筑，混凝土强度等级不低于C30。

(11)质量检验及验收标准

a、各分项分步工程按照施工技术标准进行质量控制，每分项工程完成后，必须进行检验。

沥青路面施工中：

(1)在铺筑沥青混合料前，应检查其下层的质量。其宽度、路拱与标高、表面平整度和弯沉值等，均应达到相应的规范要求。按规定喷洒透层油或粘层油。在施工当中，必须严格依照《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的相关规定进行。

(2)本路段AC-13C及AC-20C沥青混凝土采用SBS改性沥青，AC-25C沥青混凝土采用70号A级道路石油沥青，AC-13C表面层粗、细集料均采用辉绿岩、玄武岩等性能指标符合要求的黑色碎石，AC-20C中面层及AC-25C下面层采用石灰岩等性能指标符合要求的碎石。沥青和矿料应满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中的有关规定，改性沥青应满足SBS类I-D的基本要求。为确保碎石集料的质量，生产时增加水洗及整形的生产工艺。为提高路面高温稳定性、耐久性等路用性能，A级70号道路石油沥青和SBS改性沥青都在规范的基础上提高了沥青的各项指标，如针入度，软化点，动力粘度，残留针入度比，延度、弹性恢复度等指标，且要求SBS改性剂宜采用星型，掺量不小于4.5％；经过技术论证，在保证改性沥青及改性沥青混合料性能符合要求的前提下，方可采用线型SBS，掺量不小于5％。SBS改性剂应符合中华人民共和国石油化工行业标准SH/T 1610--2011《热塑性弹性体笨乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)》的要求。

(3)矿料级配组成设计按照“均匀、嵌挤、密实”的要求进行，应采用粗集料断级配骨架密实型的沥青混凝土。

(4)应充分利用同类道路与同类材料的施工试验经验，经过目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证这三个阶段来确定矿料级配和沥青用量，并应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的矿料级配范围和马歇尔试验的技术指标，并具有良好的施工性能。当进场材料发生变化，沥青混合料的矿料级配、马歇尔试验技术指标不符合要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料质量符合要求并保持相对的稳定，必要时重新进行配合比设计。

(5)沥青路面不得在雨天施工，当施工中遇雨时，应停止施工。雨季施工时应采取路面排水措施。沥青混合料必须在沥青拌和厂采用拌和机械拌制，所使用的拌和设备和摊铺机械均应符合规范的要求。材料须堆放在遮雨棚内，沥青应储存稳定。

(6)工程正式开工前，进行沥青混合料的试拌、试铺和试压试验，以确保良好的施工质量和路面施工的顺利进行，并应充分明确以下内容：

①混合料的生产能力，运达与摊铺时的温度；

②初压、复压和终压温度；

③压路机型号、质量、线压力、轮宽，轮胎压路机的轮重与气压；

④碾压时间，压路机类型组合，压路机振幅；

⑤压路机振动频率与行走速度的组合，振动与静压两种方式的最佳碾压遍数及松铺系数；

⑥压路机宽度与路面宽度的适宜搭接宽度；

⑦环境条件的影响。

(7)应严格控制沥青和集料的加热温度，并按生产配合比，控制沥青和各种矿料用量，混合料应均匀、无花白料、无离析和团块。改性沥青混合料宜随拌随用，如需贮存，则贮存时间不宜超过24小时并且温降不得超过10℃，不得发生结合料老化、滴漏及离析等。而普通沥青混合料放入无保温设备的储料仓时，允许的储料时间应以符合摊铺温度要求为准，有保温设备的储料仓储料时间不宜超过72小时。

(8)装运混合料的自卸车应采用大吨位的，且有覆盖设备，箱底板、侧板应涂拌一层隔离剂，并排除游离余液。摊铺应连续、均衡进行，严格控制摊铺温度、厚度和平整度。同时，还应严格控制碾压温度、速度和遍数，保证达到要求的密实度。

(9)普通沥青、改性沥青混合料路面的施工温度，通常按《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)表5.2.2-2、5.2.2-3规定的执行，特殊情况由实验另行确定。当气温低于10℃时，不得进行改性沥青混合料路面施工。

(10)沥青面层的摊铺，原则上力求将接缝的数量减到最少，必须设接缝时，应尽量采用热接缝，少用或不用冷接缝。在铺筑上或中面层时，均应对其下层的质量进行再次检查，仔细清除一切杂物和污染，如有必要，可喷洒一定数量的粘层沥青。

施工中还要进行监测，具体如下：

(1)为了确保施工和道路行车安全，应对病害路段进行位移等沉降变形监测，沿道路纵向每间隔10m～15m监测点一个，沉降变形严重区域加密至3～5m，监测内容包含路基水平位移和垂直位移、路面裂缝监测、坡脚水沟变形等监测。监测频率为：施工期间每天4次，当出现险情时应加密监测频率；竣工后根据需要进行监测。

(2)地表位移监测可采用GPS法和大地测量法，可辅以电子水准仪进行水准测量，在通视条件较差的环境下，采用GPS监测为主；在通视条件较好的环境下采用大地测量法。变形监测精度应符合现行国家标准《工程测量规范》(GB 50026-2007)的有关规定。

(3)应采取有效措施监测地表裂缝、位错等变化。监测精度分辨率不应小于1.00mm。

(4)病害路段施工过程中及监测期遇到下列情况应及时报警，并采取相应的应急措施：

a、沉降区路面沉降速率不大于10～15mm/天，坡脚水平位移速率不大于5mm/天；

b、塌陷区范围进一步扩大，形成连续贯通的圈椅状裂缝，原有裂缝有明显发展；

c、根据当地工程经验判断已出现其他必须报警的情况。

(5)加强现场巡视工作，重点巡查裂缝开裂及填方路基边坡变形发展情况，一旦发现险情，要积极做好相关应急预案工作。

(6)监测网点的布设应符合国家及行业相关规范和技术标准，应按监测点、监测线形成监测网。

(7)应及时进行监测数据的分析整理，建立起一套包括数据采集、存储、传输、数据处理和信息反馈系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1：进行对高速公路路基沉降区域勘测；

步骤2：应急抢险处治方案设计及验证；

步骤3：进行应急抢险处治方案施工。

2.根据权利要求1所述的运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，其特征在于：步骤1中的勘测包括地形地貌、地层岩性、地质构造与地震动参数、水文地质、特殊性岩土、不良地质、岩土力学参数取值和病害路段成因机理。

3.根据权利要求1所述的运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，其特征在于：步骤2中处治方案为采用微型桩或者锚筋桩加板式跨越方案，微型桩需穿过软土区进入管道底部嵌固于下部基岩中，形成支撑体系，在微型桩顶部设置钢筋混凝土形成微型桩+面板棚架体系，实现对病害区的跨越，而后恢复路面层及排水设施；

设计方案如下：①微型桩或者锚筋桩间距为1.5m×1.5m，锚筋桩束为4C32钢筋组成，桩长12～18m，根据岩面起伏进行布置，右幅岩面较深，桩长设置18m，左幅岩面相对浅，根据岩面起伏变化，中部或者管道两侧桩长为15m，两端桩长为12m，嵌入顶管管底下岩体1.0～3.0m，桩顶设置厚50cm钢筋混凝土面板跨越顶管段，形成锚筋桩支撑棚架结构体系，上部按沥青路面恢复；②修复边坡两侧开挖区，完善排水系统。

4.根据权利要求1所述的运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，其特征在于：步骤3的具体过程为：病害区路段施工分4期实施，即每幅路分2期实施，一期、三期位于道路两侧，施工需要封闭应急车道和行车道，二期、四期则需要封闭行车道和超车道，施工过程均没有封闭高速路交通；

一期、三期施工：位于道路两侧，需要修建施工便道，建设施工作业区及堆料区，施工机械设备进场，优先进行锚筋桩加工制作，其次进行面板钢筋加工，同步路面破拆工作，弃渣清理及运输，锚筋桩成孔、锚筋桩束吊装下放，注浆成桩，随即开展锚筋桩成孔弃土处理及路基基底清理，面板钢筋绑扎，面板混凝土浇筑施工及养生，外侧护栏修复，养生结束后进行沥青路面施工，标志线等交通设施恢复，开放交通；

二期、四期施工：二期、四期施工是在一期、三期施工完成后进行的，且二期、四期施工一期、三期需要开放交通，根据这些要求，需要提前统筹二期、四期施工的相关工序，具体如下：

①考虑到二期、四期需要进行微型桩注浆成桩、混凝土养生等要求，需要在一期混凝土面板下部埋设2根φ100的无缝钢管，供后期管线穿越使用；

②锚筋桩钢筋束及面板钢筋提前加工完毕，通过封道改道导运至超车道，为后续锚筋桩施工提供条件；具体导运步骤如下，先封闭行车道和应急车道，把加工好的锚筋桩束、面板钢筋及相关设备吊装至行车道上，再封闭行车道与应急车道，行车导流锥，相关交安设施摆放完毕后，从来车上游逐步调整交通设施将车辆导流至应急车道，完成了从超车道到应急车道车辆的导流切换，再把锚筋桩束等材料设备吊装至超车道交通管制区域，完成了材料和设备的转移；

③后续锚筋桩、面板及沥青路面等施工遵循一期施工工艺和相应施工流程；

④排水设施修复，施工场地清理，撤离交通设施，完成沉降变形区域路基病害的整体修复。

5.根据权利要求2所述的运营期高速公路路基沉降应急抢险处治方法，其特征在于：地层岩性包括第四系人工堆积层、第四系冲洪积层、第四系残坡积层和石炭系下统岩关阶下段；

水文地质包括地表水、地下水和岩土体的渗透性。