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某河道提升工程地裂缝形成原因分析

2023-05-07 19:45:13

郝深志,李会语,刘香兰,陈平货

(1.河南省水利勘测有限公司,河南 郑州 450003;2.河南亚伟建设工程集团有限公司,河南 郑州 450003;3.河南永固岩土工程有限公司,河南 开封 475000)

1.1 工程概况

某河道提升工程项目是洛阳市“四河同治”工程涧河治理工程的一部分,位于涧河以西,属于洛阳市涧西区。本工程路段与上游西环路至芳华路(同乐桥)段全线统称为涧滨南路,本次为涧滨南路南延工程。洛阳市涧滨南路南延建设工程北起芳华路(同乐桥),南至现状滨河北路,全长4559.115m,红线宽度18m,设计车速30km/h,道路等级为城市支路。道路两侧各4m 慢行道规划为城市乐道,并设置相应标牌、标识、标线、座椅等。涧滨南路南延的建设可满足涧河南岸的交通需求,贯通现状芳华路(同乐桥)与现状滨河北路,并设置上下桥乐道,将涧河河道与涧滨南路相交的各条道路连通以达到涧河绿线内“岸绿、路畅”的治理效果。

本工程项目包括:道路工程、排水工程、缆线廊工程、导视系统、交通工程、照明工程、绿化工程、彩虹游园景观工程、绿化给水工程、城市书屋、公厕及管理房。

1.2 工程建设内容

1.2.1 道路工程

本工程北起现状芳华路,南至现状滨河北路,全长4559.115m。其中芳华路至唐宫路段长1422.101m,唐宫路至中州路段长628.729m,中州路至辽宁路段长669.882m,辽宁路至九都路段长433.924m,九都路至丽春路段长493.364m,丽春路至滨河北路段长911.115m。丽春路南下游乐道长130m;
芳华路至至唐宫路段园路长1474.8m,唐宫路至中州路段园路长576.1m,辽宁路至滨河北路段园路长1841.3m。

(1)主要技术标准:道路等级:城市支路,道路红线宽度18m;
道路设计速度:30km/h;

路面结构:沥青混凝土路面,设计使用年限10 年,抗震设防等级7 度;

(2)道路横断面:涧滨南路采用标准横断面形式:3.5m(乐道)+2m(绿化带)+7m(车行道)+2m(绿化带)+3.5m(乐道)=18m。车行道为双面坡,坡向外侧,横坡为1.5%;
两侧3.5m 宽乐道为单面坡,坡向车行道,横坡为2%。车行道采用直线接1.5 次抛物线型式的路拱曲线。对半径小于250m的圆曲线,根据规范要求增设加宽值,每条车道加宽值均按0.95m 考虑。为减少河道西侧拆迁,将辽宁路至九都路断面形式修改为:2m(乐道)+7m(车行道)+2.5m(乐道)=11.5m;

(3)路面结构组合:①车行道结构形式为:基层采用2 层各20cm 厚的水泥稳定碎石;
乳化沥青透层油+乳化沥青封层;
面层采用6cm 厚的中粒式沥青混合料(AC-20C,下面层);
4cm 厚细粒式沥青混合料(AC-13C)。车行道的结构总厚度为50cm。②新建乐道结构:15cm 厚级配碎石垫层和18cm 厚水泥稳定碎石,面层采用4cm 彩色沥青混凝土(C AC-10)。结构总厚度为37cm。

1.2.2 排水工程

排水工程包含新建雨水管道及疏浚污水管道。

新建雨水管道的建设可解决路面及周边排水,根据道路设计纵向坡度及地形地势,采用分段排放,共设7个排出口,排入涧河。设计雨水管道距路中东5.0m,管径∅700mm~∅1000mm,为Ⅱ级钢筋混凝土承插口管。

涧滨南路现状道路有一道∅300mm~∅500mm污水管道,转输沿线小区污水排入相交道路污水管道。大明渠至滨河北路段沿河截污管道∅1200mm 自北向南排入污水提升泵站,最终排入涧西污水处理厂。对现状污水管道清淤疏浚可减少污水溢流污染。

1.2.3 缆线廊工程

道路全线设计缆线廊,华路至唐宫西路段缆线廊芳位于道路东侧距道路中心线7m处,唐宫西路至中州中路段位于道路东侧距道路中心线3m处,辽宁路至九都路段位于道路西侧距道路中心线7.5m处,九都路至丽春路段位于道路西侧绿化带内,距道路中心线10m左右,丽春路至滨河北路位于道路东侧距道路中心线6.5m 处,设计断面形式为8∅200MPP 管+12∅110 根七孔梅花管组合。

1.2.4 绿化工程

绿化工程主要为涧滨南路两侧行道树及绿化带、岸下乐道周边绿化提升。

芳华路—唐宫西路段行道树:因军安小区边界离设计涧滨南路边界较近,此路段设计行道树为19cm银杏,下层绿化带内红叶石楠篱、龙柏、大叶黄杨篱交替种植;

唐宫西路—滨河北路段行道树:行道树选择冠大荫浓的落叶树重阳木,下层绿化带内以红叶石楠篱、金森女贞篱交替种植;

涧河乐道沿线绿化:岸下绿道两侧绿化主要以常绿树种为主,开花植物及球类植物点缀,主要树种有白皮松、大叶女贞、雪松、金枝槐、桂花、日本晚樱、红叶碧桃、紫荆、丛生紫薇、紫丁香等,部分路口及街角种植造型油松及造型小叶女贞和红枫,搭配景石、芒草。

1.2.5 绿化给水工程

绿化给水水源引自新建市政给水管道,设计绿化给水管管径∅75mm,采用PE100 级HDPE(高密度聚乙烯)给水管。路中线西侧的绿化带沿靠近车行道边缘内0.5m布置,路中线东侧的绿化带沿靠近人行道边缘内0.5m 布置。给水管道上每隔24m 左右设一处快速取水阀。位于绿化带内管道埋深0.8m,位于人行道下、机动车道、非机动车道下的埋深1.5m。过现状邙岭大道采用拉管施工。

河道提升工程于2020 年8 月1 日开工建设,2021年2月11日完工。

2.1 地层岩性

根据勘探揭露,场地表层分布为杂填土,其下为第四纪全新统冲洪积形成的粉质粘土、卵石层。根据各土层的形成时代、成因及岩土工程特征,自上而下共分为4 层:

①杂填土(Qml):杂色,以粉质粘土、生活垃圾、植物残体、建筑垃圾为主要成分,成分混杂,结构松散,堆填时间较短,局部地段杂填土较厚。

②粉质粘土(Q4):黄褐色,褐黄色,可塑—硬塑状,见植物根茎、针虫孔,铁锰质浸染,局部富集钙丝,切面有光泽,无摇振反应,干强度中等,韧性中等,湿陷程度轻微。

③粉质粘土(Q4):褐黄色,黄色,硬塑状,具针、虫孔,含炭屑、植物根茎,偶见钙丝,切面有光泽,无摇振反应,干强度中等,韧性中等。

④卵石(Q4):杂色,稍密状。粒径2~4cm,最大粒径约6cm,磨圆度较好,多呈圆形及亚圆形,级配大多不良。卵石母岩成份以石英岩、石英砂岩、安山岩、斜长斑岩为主,泥砂质充填。

2.2 水文地质条件

工程区位于暖温带半干旱大陆性季风气候区,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥;
降雨多集中在每年6、7、8、9月份。

工程区地下水属第四系孔隙潜水,埋藏较浅,地下水受大气降水、河道侧渗补给,排泄以人工开采、地下径流为主。

3.1 形成地裂缝、塌滑等主要问题

2021年7 月以来,项目区持续出现强降雨,为近历史记录以来最大降雨;
因受持续强降雨影响,整个项目区受损严重,主要表现为已建项目道路路面或边坡裂缝;
道路边坡滑塌;
道路路面向上拱起;
石材栏杆基础下沉;
边坡砌石隆起等。

3.1.1 道路路面或边坡裂缝

道路路面裂缝以纵向(平行于道路)为主,长度一般5~35m,最长达65m;
裂缝宽度一般3~10cm。垂直路面的横向裂缝相对规模较小;
一般长度一般3~5m;
裂缝宽度一般0.2~1cm。见图1。

图1 道路纵向裂缝

3.1.2 基础下沉导致护栏开裂

受强降雨影响,致使FT0+322~FT0+348 处石材栏杆边坡下滑,致使石材栏杆基础下沉;
FT0+460~FT0+480处外侧边坡下沉,致使修复后的路面再次开裂;
FT0+840~FT0+870处外侧浆砌石边坡开裂,致使上部路面再次开裂;
桩号ZJ0+730~ZJ1+060处东侧受边坡滑动影响,道路路面向河道方向出现倾斜,石材栏杆出现不同程度的开裂等问题,进而导致沥青路面开裂等地质灾害,见图2。

图2 石材护栏基础下沉

3.1.3 道路护坡塌滑

建设工程于2020 年3 月开工,由于部分路段道路边坡坡度过陡为(1∶0.5)~(1∶0.75),未能达到1∶1.5的设计要求,道路边坡缺少排水沟槽设计。经2021年7~9 月雨季后,道路边坡出现沉降、滑移、坍塌等地质灾害,见图3。由于缺少排水沟设计,阴雨天气时间长时,路面积水下渗,顺碾压不实的地层流出,从而导致边坡出现流土、护坡浆砌石凸起等现象,见图4。

图3 道路护坡滑塌

图4 浆砌石护坡隆起

3.2 主要问题原因分析及处理建议

3.2.1 原因分析

通过现场调查测量,对比分析施工前、施工过程及施工后的资料,结合地层岩性条件,根据产生裂缝、塌滑、不均匀沉陷等地质灾害发生的水文工程地质因素、环境因素、施工技术等形成路面裂缝、护坡滑塌、基础不均匀沉降的主要原因如下:

(1)建筑垃圾和杂填土的强度低、压缩性高、均匀性差,未经处理直接作为基础填料,工程性质较差,在雨水浸泡作用下,出现不均匀沉降,从而引起路面裂缝。

(2)桩号K1+400~K2+100 段现状边坡仅为(1∶0.5)~(1∶0.75),不满足设计1∶1.5的设计要求。

(3)道路未设置边坡排水防护措施,在雨水作用下,地表积水顺孔隙渗入下部基础,从而冲刷高填方土质边坡,引起边坡坍塌,导致道路路面破裂。

(4)部分高填方且无边坡防护路段,边坡缺少排水设施,在雨水和路面渗水作用下出现边坡滑移、坍塌;
或出现局部护砌石块凸起。

3.2.2 处理建议

根据基础土体的工程地质特性、地形地貌和水文地质条件、施工填土高度、工程荷载、气候条件等。结合工程特性提出处理建议如下:

(1)2021 年7~9 月有历史记录以来特大降雨气候条件,缺少降排水措施;

(2)对存在滑坡、裂缝、不均匀沉降的路段进行补充勘察,完善水文地质工程地质条件及现状地基特性资料;

(3)对根据完善的地质成果,对杂填土或填土碾压不实的工程地质段进行灌浆处理;

(4)对于浆砌石鼓包段进行护坡加固;

(5)现状边坡过陡,应首先考虑放缓边坡,然后采取必要的边坡防护措施。

河道提升工程于2020 年8 月1 日开工建设,2021年2月11日完工。2021年7~9月有历史记录以来特大降雨自然因素,但是工程本身存在建筑垃圾和杂填土的强度低、压缩性高、均匀性差;
未经处理直接作为基础填料,且碾压不实;
建设工程缺少路面、道路边坡排水措施综合;
现状边坡仅为(1∶0.5)~(1∶0.75),不满足设计1∶1.5 的设计要求,且缺少边坡防护出方案;
从而导致在雨水作用下,出现不均匀沉降,从而引起路面裂缝,护坡塌滑等地质灾害。

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Tags: 河道   裂缝   提升  

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