欠合理冲击碾压造成软弱地基段高填失稳探讨及处治

冲击碾压或普夯补强作为一种补强工艺,在高填方路堤中使用可进一步减小填方体工后沉降。它是填方工程在采用正常的填筑达到合理压实度、孔隙度等基础上的“锦上添花”工艺,而非规范强制要求工艺。冲击碾压或普夯在高填方工程中使用得当,尤其是在一些工期较紧的工程中合理使用,可有效减小填方体自身的后期沉降量。
图1 冲击碾压现场
图2 普夯现场

但需要说明的是,冲击碾压或普夯补强工艺的应用,没有特殊情况要求,一般应在满足规范或设计要求正常填筑的基础上的应用,而不是降低正常填筑参数后,将希望寄托于冲击碾压或普夯补强的工艺。尤其是如果冲击碾压或普夯补强工艺使用不当,将可能造成严重的后患。

因此,对于工程中常用的重量为10吨的圆柱形钢质夯锤和冲击碾压冲击能量25KJ的冲击碾压设备,均规定的明确的使用参数。如:
普夯:为减小普夯冲击对边坡或下伏地层形成不利影响,起夯时填方体距原地面的厚度一般不小于6~8m,每隔4~6m普夯一次;有重要结构物,如民居、桥涵、挡墙等结构物时,应预留安全距离和开挖隔震沟,防止强烈震动造成结构物损坏。如普夯时距结构物的安全水平距离应不小于15.0m,距结构物顶面的安全垂直距离不应小于8.0m。
冲击碾压:为减小冲击碾压冲击对边坡或下伏地层形成不利影响,冲击碾压时填方体距原地面的厚度一般不小于4m,每隔2.5m冲击碾压一次;有重要结构物,如民居、桥涵、挡墙等结构物时,应预留安全距离和开挖隔震沟,防止强烈震动造成结构物损坏。如冲击碾压时距结构物的安全水平距离应不小于6.0m,距结构物顶面的安全垂直距离不应小于6.0m。
以上参数如果使用不当,将可能造成严重的后果。笔者就曾见过由于普夯距涵洞顶距离只有4m使用时导致涵洞严重开裂报废的情况。再如下例由于冲击碾压使用不当,造成软弱地基段高填失稳。

某高填路堤最大填高约22m,采用1:1.5~1:2的稳定坡率填筑。填方体下伏厚约最大厚度约8m的软塑~可塑状软弱地基,原设计采用间距1.8m、直径Φ0.5m的素砼桩进行处治,桩顶设置厚约0.5m的碎石垫层与二层土工相格栅。路堤在素砼桩施工完毕一个月后进行了正常的取芯、低应变和原位静载检测,合格后进行上部路堤的填筑。

在路堤填筑至路面约6m,即填筑边坡高度为16m时,在距路肩约6m的填筑标高平台部位出现了长约百米的贯通状裂缝,坡脚出现了鼓胀隆起,路堤出现了失稳变形迹象。

病害发生后,相关单位对变形路堤进行了挖除,在对原素砼桩进行检测时发现,填方区无论是否在滑坡影响范围内,均在桩顶以下约1.5~3m的范围内发生了大面积断桩,这与工程填筑前桩身检测结论出现了巨大差异。

根据事后调查,发现工程施工时采用了冲击碾压进行路堤补强,但由于起始标高位于桩顶1~2m的范围内,强大的冲击碾压造成了补强震动影响范围内的桩身开裂严重。且由于冲击碾压保护层过薄,震动造成影响范围内的下伏软弱地基发生触变效应而强度大幅降低。加之工期较紧,在一个月的时间内即达到了约16m高的填筑,使下伏复合地基不能承受上部荷载的重量而导致发生了路堤滑坡。

图3 路堤滑坡工程地质断面图
通过检测发现,区内发生的大面积断桩基本上均集中在桩顶以下1~2m的范围内,故结合目前填方体已完全挖除的情况下,再次下挖2m后将断桩进行切割,继而在割桩标高处设置厚度0.6m的碎石垫层+土工格栅(能设置桩帽最好),有效利用原素砼桩工程。继而在距垫层垂直距离不小于6.0m时方可进行冲击碾压进行再次的路堤回填。
此外,考虑到滑坡影响范围的素砼桩体发生倾斜,故在整个22m填高路堤边坡的1/3高度范围内,设置顶宽不小于5m、坡率1:2.5、地基采用素砼桩处治的反压护道,用以提高路堤的安全性。

图4 路堤滑坡工程地质断面图

这起由于欠合理的冲击碾压工艺引起的高填方路堤失稳案例,充分的说明了“持而盈之,不如其已。揣而锐之,不可长保。金玉满堂,莫之能守。富贵而骄,自遗其咎。功遂身退,天之道”这个道理,也就是万事万物,有度就好,否则就应了真理与谬误只差一步的那句格言。
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