路基下沉、路面开裂等病害情况及原因分析的报告 (定稿)_地面下沉开裂原因分析

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关于省道S366线珠海大道辅道工程 路基下沉、路面开裂等病害情况及原因分析意见

珠海交通集团有限公司S366一期改建辅道工程项目部:

省道S366线珠海大道辅道(南湾立交至珠海大桥段)改建工程,总造价约5.2亿,合同工期18个月,合同交工时间为2011年2月20日。2009年8月20 日总监办下达开工令正式开工,推算交工时间是2011年2月20日。于2010年11月上旬完成右幅辅道(含机动车道、非机动车道、人行道)及左幅机动车道及部分非机动车道,并于2010年11月13日交付使用全线通车。至今通车已有一年多时间。经现场测量勘察,道路出现多处路基下沉、路面开裂等病害,现将此情况及其原因的分析意见汇报如下:

一、土建工程概况及工程施工背景

该工程东起南湾立交西至珠海大桥,其中左幅(ZK10+750-ZK18+642.085、右幅YK10+750-YK18+760.681),全长约8952米,土建工程包含有道路(机动车道、非机动车道、人行道、调头车道)、通道(10座人行通道、2座车行通道)、雨污水、给水及电缆沟、公交车站等工程。土建工程分为2个标段,分别由西安市政道桥建设有限公司、珠海市建盛建筑工程有限公司两个施工单位负责施工。

珠海大道是珠海市中心区连接珠海市西区唯一的城市通道,是通往斗门区、高栏港经济开发区、横琴新区及港口的重要交通枢纽。珠海改建工程原方案是先进行主道改建工程的施工,但如按此方案实施则珠海大道的交通将全部中断,为此,唯一可行的方案是先修建辅道,待辅道通车后再实施主道的改建。由于主道于1997年建成后,路基已下沉较大,而主道两侧辅道的路面标高要高于主道约1米以上,同时主辅绿化带高于辅道路面约40公分,如遇雨季主道便成为一条长达9公里的条形积水槽,仅依靠主道原有的排水沟无法满足排水要求,届时不但交通瘫痪,珠海大道两侧的居民将无法出行,工厂企业的正常生产将受到很大的影响。为此,为确保珠海大道沿线居民及工厂的正常生活和生产,决定先施工辅道,从而要求辅道尽快完成,并将通车时间定于2010年11月中旬。同时该工程沿线征地拆迁涉及的村民及单位较多,且范围广、难度大,征地拆迁直至2010年6月份左右才全部完成。因此,辅道工程要确保于2010年11月中旬通车,对于参建单位而言面临着巨大的压力和困难。

二、道路设计概况

1、软基处理

软基处理采用复合地基,设计方案分别为水泥搅拌桩、CFG桩、旋喷桩,其中水泥搅拌桩约365000m,CFG桩约1100000m,旋喷桩约50000m,CFG桩单桩最深达30米左右。施工过程因地质状况的差异及障碍物的影响设计方案做了局部变更。

设计参数:

水泥搅拌桩按等边三角形布置,桩间距分1.5m和1.7m两种,直径50cm,采用42.5普通硅酸盐水泥,水泥掺量约15%(每延米50公斤),掺6%石膏(含水泥含量)。成桩90天后抽芯检测,桩身强度不低于1.2Mpa,单桩承载力110KN。CFG桩的设计参数为:采用强度等级不低于42.5的普通硅酸盐水泥,桩身砼强度等级为C10,桩直径40cm,等边三角形布置,间距为2m和2.2m,CFG单桩承载力分别为215kN(桩长<15m)、240 kN(桩长15~18m)、260 kN(桩长>18m)。高压旋喷桩为单管旋喷,桩间距为1.2m(按等边三角形),水泥掺量大于90kg/m,桩径50cm,90天桩身无侧限抗压强度不小于1.2Mpa,单桩承载力设计值不小于110KN。试桩后桩顶铺设40cm砂垫层及高密度聚丙烯双向拉伸格栅。

2、路基填方及路面

填方路段路面底面0-80cm,压实度≥95%,零填及挖路段路面底面以下0-80cm压实度≥95%,压实度指标均为重型压实标准。机动车道上基层为3.0Mpa水泥稳定石屑20cm,下基层为2.0Mpa水泥稳定石屑15cm,非机动车道上基层为3.0Mpa水泥稳定石屑15cm,下基层为2.0Mpa水泥稳定石屑15cm。机动车道面层为原23cmC40水泥砼,抗折强度不小于5.0Mpa,非机动车道面层为原20cmC40水泥砼,抗折强度不小于5.0Mpa。

三、路基、路面施工监理概况

1、原材料控制

软基处理使用的水泥除按施工规范的要求见证取样送检外,监理工程师另随时随机取样进行检测,对于质量不稳定的水泥予以退场,并要求更换生产厂家。如开工时曾使用金刚石牌水泥,发现不稳定,施工单位全部改用海螺、华润等知名品牌的产品。水泥搅拌桩施工现场严格分门别类进行堆放保存,并设置醒目标识牌,以防止水泥混杂使用。CFG桩及砼路面采用的商品砼,对生产厂家进行严格的审查,并不定时的到生产厂家检查其采购的原材料及生产工艺进行检查询问,如出现质量问题及时查明原因,责成生产厂家整改,直至满足质量要求。

2、施工过程的监控

(1)软基处理:软基处理采取的水泥搅拌桩、CFG桩和高压旋喷桩在大范围施工前根据不同的地质条件,按设计要求的施工工艺及终孔条件进行试桩,监理工程师进行旁站,并做好相关记录,结合审核施工单位的试桩报告,经批复后用于指导后续施工。施工时施工单位每台设备配备2名施工管理人员,实行24小时连续跟踪管理。监理工程师旁站与巡视相结合实行监控管理。重点控制水泥搅拌桩、旋喷桩的水泥浆配合比及搅拌桩的四喷四搅,CFG桩控制其提钻速度,以及各类桩的终孔深度满足设计桩长。

(2)道路施工

路基填筑原设计为土路基,由于施工时正值雨季,为保证工程质量,经研究将路基填料改为石粉。

路基填筑、水泥稳定层及砼路面首先进行试验段的施工,分别取得路基分层填筑的松铺厚度、水稳层拌合料的配合比、砼路面机铺速率及砼的配合比及塌落度等相关技术数据,试件经检测单位的检测结果并满足设计要求后进行大范围的施工。施工时监理工程师实行全程旁站,重点控制路基填筑的松铺厚度、碾压厚度及压实度;水稳层拌合料的配合比、压实度及平整度;路面砼的强度标号、塌落度、振捣密实及表面平整度。施工中严格控制试件送检、自检的频率(施工单位设有标养室),监理工程师不定时随机抽检。部分需铺设钢筋的路段,经监理工程师现场验收合格后方可进行后续施工。桥台及通道台背的填筑及回填监理工程师实行重点监控。

上述软基处理的各类桩及路基填筑的密实度及砼强度等均按规范要求及检测频率和方案检测合格。

四、道路病害状况

辅道于2010年11月13日通车,通车后部分路面及桥梁通道台背,陆续出现路基下沉和路面开裂破损现象,其中一标较为严重的有20余处,二标30余处(产生病害详细的地段及部位详见施工单位的病害分析报告)。

根据施工单位分别于2010年11月(通车前)、2011年4月、2011年8月、2011年12月测量数据分析,二标沉降状况较一标更为严重。以第四次测量数据累计计算:

其中一标右幅路面最大沉降量33cm,左幅25cm;桥梁桥台沉降量最大的是2#桥,左幅23cm,右幅20cm;人行通道台背沉降量最大的为4#、5#通道,4#通道左幅为19cm,右幅7cm,5#通道左幅为20cm,右幅30cm,其余通道大部分小于10cm。

二标右幅路面最大沉降量63cm,左幅32cm;洪湾桥右幅桥台最大沉降量50cm,左幅42cm;广昌桥最大沉降量右幅22cm,左幅20cm;均昌桥最大沉降量右幅18cm,左幅16cm;6#通道左幅最大沉降量14cm,7#通道最大沉降量右幅9cm,左幅4cm,8#通道最大沉降量右幅22cm,左幅18cm,10#通道左幅最大沉降量11cm。二个标段路面开裂较为严重,其中纵向开裂路段较多,多处开裂长度达数10米。

路面下沉较严重的地段为:一标

ZK14+320-ZK14+380、ZK14+530-ZK14+630、YK13+980-YK14+040等地段;二标ZK16+250-ZK16+350、ZK17+560-ZK17+660、YK17+520-YK17+610、YK18+100-YK18+400及广昌桥至均昌桥左幅靠主辅绿化带路缘石侧等地段。

根据第四次测量数据分析:一标道路、结构物已趋于稳定;二标道路在YK14+950处下沉约25cm(初步分析因该处在辅道通车后,西部沿海高架桥在该处(紧靠辅道)出现立柱偏移,继而采取加固措施而进行桩基(群桩)和承台开挖施工的影响),其余道路及结构物个别处仍有4-10cm的下沉,其中均昌桥较严重。测量数据分析均取左右幅沉降值最大点,具体数据详见附表一、二。

五、病害产生的原因分析

根据测量数据及现场勘查,经初步分析,产生路基下沉及路面开裂的主要原因如下:

(一)外部施工及相关原因影响

1、辅道通车后,世纪花园房地产开发(ZK16+250-ZK16+350)基坑开挖(基坑深约4米左右)未采取有效支护措施,造成该段道路位移,下沉和开裂;

2、YK18+100-YK18+400路段路基外有两口鱼塘,深约3m。按照设计,此段路基采用浆砌片石护坡。2010年7月份施工时,因鱼塘赔偿不能落实,当地村民阻工不能进行浆砌片石挡土墙施工,最后将挡土墙位置移到人行道边缘施工,失去了对路基的有效防护。加之,此段道路施工时鱼塘为满水位,路基相对稳定,通车后于2011年1月份该鱼塘抽水捕捞,空水位达1-2个月,以形成路基与鱼塘底3米高差,导致该路段公交站亭、人行道和路基严重外移下沉及路面开裂;

3、ZK15+260-ZK15+400、ZK15+560-ZK15+600、ZK15+640-ZK15+760路段,因水利施工单位在施工排洪渠(不属S366项目)沟槽开挖(深3米左右)时未采取有效支护措施,造成以上路段部分位移、下沉和开裂;

4、ZK15+750、YK15+760及ZK17+650、YK17+665段,在辅道路基完工后,电力和供水部门,分别进行了横穿主辅道的高压电缆管及给水管的托管、顶管,并在辅道旁进行了基坑开挖,该处左右幅均出现下沉;

5、屏东四路车行通道右幅两侧台背处,有一条直径2米的旧原水管,自开工以来一直暗漏,虽多次反映未予以解决,2011 年9月份出现大量渗水,开挖后发现该处台背的回填石粉全部流失掏空,修复时使用了20余立方砼才得以填实。YK13+830为一道路下沉较大地段,该处为5#通道右幅东侧,靠主道有一给水管的阀门及表后管,同样长期漏水管理部门未予以修复,导致路基长期受其影响而下沉;

6、2011年4月开工建设的沿江快速路横穿珠海大道,目前主道的下穿隧道已施工完成(辅道改建以外工程),辅道段为该下穿隧道的一部分(后续施工),为此,这段辅道约有30米未进行软基处理。

(二)12个通道中间段施工时,基坑排水,引起水土流失的影响

全线有10个人行通道和2个车行通道共12个深基坑。由于交通的条件限制,在辅道施工时,主道不能封闭,为此通道不能同时施工,只能先施工辅道段通道,待辅道通车后,再分阶段施工主道的左、右幅通道。辅道通车后,在施工主道段通道时,辅道通道的台背侧处于临空面,地下水及雨水汇集基坑,基坑内处于长期排水,从而导致辅道通道台背段的回填料流失,导致通道台背下沉。

(三)工期被征地拆迁耽误后,迫于航展前通车工期压力,个别路段施工顺序颠倒

本工程施工进度受外部条件制约较大,其主要因管线迁移及房屋拆迁影响,施工进度缓慢。为确保航展通车,施工中只能见缝插针,实施交叉作业。如ZK14+380-ZK14+720段埋设有20多条各种电缆,且分布走向极不规则,零散分布在辅道范围内,若待全部迁移再施工,则无法满足2010年11月通车目标,只能迁移一段,施工一段,以致造成施工现场交叉作业(该段管线延至2010年7月迁移完)。又如给水管的埋设及接驳施工,一方面受水务部门停水时间的限制,另一方面要确保如期通车目标的实现。为此部分给水管在路基填筑甚至路面浇筑完成后进行反开挖施工,从而扰动了周边路基,破坏了石粉路基的压实度,导致部分辅道左幅靠主辅绿化带侧路基下沉。

(四)工艺缺陷有一定影响

1、由于工艺缺陷,通道台背回填虽按规范进行了碾压和灌水密实,但靠近通道墙身的钢板桩处,拔出钢板桩后出现空间,这个空间区域的密实度自然降低,达不到设计标准,造成大多数通道处跳车现象;

2、由于工艺缺陷,通道在主道段施工时,辅道的临空面虽有钢板桩支护,但未采取相应的措施,造成台背回填料流失,造成该处辅道路基下沉;

3、由于工期压力,桥梁台背回填速率过快,特别是洪湾桥,填方高度超过3米,7层连续填筑,虽然密实度合格,但由于加载过快,引起软基过大沉降。

(五)交通流量超过设计数倍,过度超负荷使用,大大缩短了道路使用寿命 珠海大道辅道东起南湾立交,西至珠海大桥。珠海大道承担着珠海市东、西部城区交通要道的重要功能,它是连接主城区、横琴新区、金湾区、斗门区的主要枢纽。珠海大道辅道为城市次干道,设计车速为40km/h,辅道道路设计荷载

6标准为BZZ-100kN双轮组单轴,设计基准期内累计标准轴载轴数为15×10(n)。

1、交通流量大大超过原预测量

辅道于2010年11月13日通车,由于路况好,通行能力强,绝大部分车辆走辅道运行。自2011年4月主道改建工程开工后,主道进行全封闭施工,辅道承担了所有的通行量。

根据2006年工可交通量分析及预测资料,辅道建成后在非建设期,主线将 6 承担80%以上的交通量,辅道承担不超过20%的交通量。工可预测2015年本路段主辅合计交通量约为每日103280pcu/d,其中辅道约为12810 pcu/d,辅道所占比例约为整个道路的12.4%。依据相关部门于2011年1-12月份在南屏站观测的交通量数据为每日96311 pcu/d。为此辅道在交付使用的13个多月内承担了2015年预测交通量的8倍左右。

2、重车和超载车辆比预测量剧增,加剧了路面破坏

近几年来,珠海市交通基础建设快速发展,特别随着横琴新区、高栏港经济开发区和港口的开发建设,珠海大道成为基础设施建设材料和货物运输的重要通道。为此,重车(大型货车、特大型货车、拖挂车、集装箱车)的增长量相当大(仅珠海大道附近的混凝土搅拌厂就多达10余家)。据预测S366线相关道路交通量平均年增长率高达12.8%,根据2006年观测资料重车所占比例为6.38%,并按12.8%的比率递增,结合2011年12月19日现场观测数据,珠海大道重车的日通车量约有7500辆以上。

目前,货车超载现象十分普遍,特别是泥头车、自卸车、货运车尤为严重。以普通泥头车为例,其标准车重约20t,核载量为12.5t,车厢尺寸为5.8m×2.3m×1.6m,共3轴,其中前轮为单轴-单轮组(轴载以6t计),后轮为双轴-双轮组(轴载以7t计),根据“公路水泥混凝土路面设计规范”(JTGD40-2002),在载重12.5t情况下,换算成标准轴载轴数为0.1。据实地调查,大部分泥头车会满载砂石料,载重约为5.8×2.3×1.6×1.8=38.4t,换算成标准轴载轴数为32.0,约为标准载重情况下的320倍。

为改善交通环境,确保交通安全,珠海市交警不定时在相关地段查处超载违章车辆。如7月22日交警在珠海大道高栏港段连续查获违章车辆,4辆载钢材的货车标准荷载为32吨,实载90吨,超载约3倍;12月1日交警在南琴路口查获8辆货车均超载100%,其中一辆货车超载159%,一辆搅拌车超载209%,一辆泥头车超载300%,更为甚者有一辆重型自卸车超载竟达502%,超载率令人震惊(以上信息摘录珠海特区报)。因珠海大道辅道目前交通十分拥挤,为避免交通堵塞,交警部门暂未在辅道上检查,但上述超载车辆大部分均路经珠海大道辅道,如在辅道查处超载车辆,超载数量将是有过之而无不及。同时,运送建筑材料的货车,因堆积过高,经常有大量的碎石、泥土等撒落在道路上,经重车碾压 7 后,对路面损坏较严重。

同时,车辆超速行驶现象非常严重。珠海大道辅道是按40km/h的城市次干道标准设计的,但主道封闭改造后,密集的车流涌向尚未验收的辅道,大量车流以平均70公里的速度通过辅道,其中重车及超载车辆也全部通过辅道行驶,严重超出辅道的原设计标准。超重、超量车流产生的冲击加剧路基下沉的发展,引起路基的沉降以及路面的开裂。

综上所述,由于交通流量过大,超载、超速现象十分严重,从而对桥梁和道路造成严重破坏,是导致辅道下沉开裂的重要原因。随着主道改建工程的完成通车,辅道的交通压力将大大减少,交通流量将恢复正常状态。

六、针对病害采取的措施

针对辅道通车后出现的下沉、开裂等问题,2011年1月6日,总监办召集有关单位召开了专题会(详见S366-JH-Z24会议纪要),讨论和研究了具体整治方案。具体方案为:

1、采用压浆施工工艺控制沉降;

2、采用在现有下沉段路面上加铺沥青层,作为临时过渡路面,待沉降稳定后,再按原设计恢复砼路面;

3、加强沉降观测,及时反馈沉降状况;

施工单位根据整治方案立即施工,针对路基下沉、路面开裂的具体情况,采用了注浆、灌浆处理,注浆压力控制在2-2.5Mpa,深度为3-4米;采用AC13沥青,以机械摊铺施工调平处理。并加强观测,根据下沉变化情况继续进行补强和调平处理,现已进行了2-3次的沥青调平路面。施工单位于2010年11月、2011年4月、2011年8月、2011年12月分别对道路进行了测量,并对沉降速率及状况进行分析。由于目前主道进行改建施工,车辆全部在辅道运行,且车流量极大,为确保交通及施工安全,修复方案待主道通车后再确定并组织实施。

江西中昌工程咨询监理有限公司 S366一期改建辅道工程总监办 二○一一年十二月二十三日

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