城区道路深层塌陷处治方法研究

城区道路深层塌陷处治方法研究

张作海1     ,冯莹2

1.郑州航空港汇港发展有限公司   河南  郑州  450000

2.郑州航空港兴港市政养护管理有限公司   河南  郑州  450000

摘  要：城区道路因雨污水管网存在常引起发路面塌陷。特别是污水管网埋深较深，早期空洞并不能第一时间发现，常致使道路突然出现塌陷，造成道路交通拥堵甚至中断，为了能尽快恢复城市交通，当道路出现深层塌陷后的及时处治就显得极为重要。本文结合具体工程实例，分析了路面塌陷成因，着重阐述了城区道路发生深层塌陷后，具体处治方案制定和处治实施过程。

关键词： 城区道路     深层塌陷      处治方法

引言

城区道路因其特殊的地理环境，如果出现道路塌陷，往往造成城市交通中断，给人们的出行安全和财产造成损失。特别是近些年，因城区道路塌陷造成车毁人亡的事件屡见不鲜。本文结合郑州航空港区某道路深层塌陷处治实例，重点阐述城区道路塌陷成因、处治方法及注意事项等，以期为其他城市道路塌陷处治提供经验借鉴。

1 道路塌陷成因分析

道路塌陷成因比较复杂，主要涉及地质、水文、施工质量等诸多因素。综合起来主要包含自然因素和人为因素两个方面因素。

1.1 自然因素方面

自然因素主要涉及地质、水文等。道路路基本身土质松软，具有膨胀性或者湿陷性等；道路处于地下水丰富地区，地下水干湿季节交替频繁，地下水过度开采等；暴雨或者特大暴雨造地下管线排水不及时由重力流变成压力流，因水压力过大造成管道变形、脱节、破裂后，渗透水将周边土壤冲刷、掏蚀，形成空洞。以上各种因素都会造成道路突然塌陷，特别是管线埋置较深的路段，两种及以上因素同时出现，造成塌陷的危害更大。

1.2 人为因素方面

人为因素方面主要由施工质量不满足要求造成，集中表现在施工材料和施工工艺不符合相关要求等。材料方面主要包括管材材质、规格、型号等不达标，管材垫层及管周回填材料不达标，管顶回填材料不达标等。工艺方面主要包括管材基础及回填料压实度不够，管道接头连接方法和质量不达标，回填坑四周未做搭接或搭接不满足相关要求等。城区道路塌陷往往不是单一因素所致，大多数情况下都由两种以上因素造成。

2 道路塌陷处治

道路塌陷成因不同，处治方法往往也不同，特别是受地下水位及土质的影响较大。以下结合郑州航空港区某道路深层塌陷处治实例重点论述道路塌陷应急处治方法。

2.1 塌陷情况描述及原因分析

该道路位于居民区和学校周边区域，主要塌陷原因为污水管道（埋深7m，管径500的HDPE双壁波纹管）破损，长期渗流对周边土体冲刷掏空，在重型超载车辆的碾压下道路发生塌陷。塌陷坑长约18m、宽约8m，深度约3.5m。塌方区域附近有自来水、天然气、电力管道，上方有22万伏高压线穿过，管线走向等如图1所示。

图1塌陷区管线走向图

初步分析为污水管道破损，造成污水渗流。长期污水渗流造成管周填土流失，形成空洞，并随着时间推移，空洞逐步扩大，后在车辆荷载触发下，最终形成道路深层塌陷坑。

2.2 塌陷处治方案制定

经对该道路塌陷现场充分调查和对原设计、施工资料充分分析，污水管道埋深较深（7m），且周围人员相对密集，放坡开挖难以实施，又因天然气、给水、电力等管线距离污水管道较近，也会对放坡开挖造成制约。此外，塌陷区域上空有高压线穿过，会对打桩等高空作业造成一定影响。

参照附近工程水文资料，该区域地下水位较深，不需要进行降水作业。为了第一时间制定应急抢险方案，首先通知各个管线产权单位到达现场，确认各自管线走线和埋深。根据各自管线位置区域，结合污水管道走向，确定开挖区域和开挖深度。塌陷区域位于2个污水井（间距30m）偏南位置，已塌陷范围占60%，为了确保更换管道施工质量，本次开挖区域限定在2个污水井间全部进行开挖。污水管道埋深约7m，考虑到长期渗漏掏蚀影响，预计开挖深度将达到9m，若全部采用钢板桩支护开挖，需要15m钢板桩（拉森钢板桩400*170型）200根。但15m钢板桩需要作用净空较高，为了保证打桩机作业充分安全，同时结合其它管线位置走向，现场选用9m钢板桩+4m放坡的开挖方案。交通疏导采用发生深层塌陷的东西路全幅封闭，车流分别分流至附近道路。因污水量不大，且无法改流至附近污水管网，污水导流采用在塌陷坑上游检查井附近放置安全气囊，采用吸污车不间断对污水进行抽排。

2.3 塌陷处治方案实施

（1）施工准备

因应急抢险工程具有时间紧迫、情况复杂等特点，实施方案的制定与现场围护、现场调查、交通疏导、导流导排、施工准备等应同步进行。方案最终确定后，在交通疏导和污水导流措施实施完成后，立即进场施工。

（2）测量放线

根据现场塌陷坑和其它管线位置，现场进行测量放线，严格按照钢板桩施打位置，放坡坡度，准确划出基坑坡口线和其它管线走向线。经其它管线产权单位负责人员确认后并现场采用洛阳铲进一步确认管线位置，由项目技术负责人再三复核确认，准确无误后进行基坑开挖前路面结构层破除施工。

（3）放坡开挖

根据测量放线，首先进行路面结构层破除并清扫外运。接着进行路基4m范围内的放坡开挖作业，且开挖过程中，其它管线产权单位负责人员需要一直坚守施工现场，遇到突发情况第一时间解决。放坡开挖过程中，机械开挖边坡预留10-30cm，开挖成型后后由人工进行边坡整修，清除松动的土块和机械开挖超扰动的边坡土，确保边坡坡面无松动土块和不稳定土体存在。

（4）钢板桩支护作业

该项目选用400*170型拉森钢板桩，塌陷坑东西两侧各施打50根，因受其它管线位置影响，两排钢板桩间距4m。为了加快打桩速度，现场采用2台打桩机同时进行打桩作业，大大缩短了打桩作业时间。                   

（5）基坑开挖

由于，污水管线埋深较深，同时考虑到污水管破损渗漏，且较长时间对路基形成浸湿和掏空，预估挖深将会达到9m，普通挖掘机已经无法满足开挖需要，需另外租赁一台长臂挖掘机，经过24小时日夜不间断奋战，完成了约1000m3土方的开挖和外运。

（6）基底处理和管道更换

开挖完成后，人工清除管底渗漏形成的淤泥质土层（约1.5m）和松软土层后，采用中粗砂进行基底回填，并分层密实。并对基底顶面高程进行复核，确保污水管道标高准确无误后，开始进行污水管道更换。

（7）基坑回填和钢板桩拔出

污水管道经更换接通，并经严格检查验收，确保施工质量后，及时进行基坑回填。管顶20cm以下采用中粗砂分层回填密实，管顶20cm以上部分回填，回填土采用3%的水泥土进行分层回填密实。3m水泥土，按照每20cm一层进行回填密实，回填至钢板桩顶50cm时，暂停回填，进行钢板桩拔出作业。拔出的钢板桩及时用中粗砂进行回灌。经过一昼夜的连续施工，完成了路床面的回填。

（8）路面结构恢复

该路段，原路面结构为53cm（4cm厚AC-13细粒式改性沥青混凝土+6cm厚AC-16中粒式沥青混凝土+7cm厚AC-25粗粒式沥青混凝土+18cm厚水泥级配碎石+18 cm厚水泥级配碎石）。为了尽快处理完成并通车，36cm厚水泥级配碎石在3小时内完成摊铺并碾压密实。接下来覆盖养生7天，强度达到75%时开始路面面层的摊铺。

（9）验收通行

全部路面结构恢复完成后，及时组织建设、监理等相关部门进行最终验收即可。验收合格后即可开放交通，并适时恢复交通标志标线。

3 路面塌陷处治几点建议

结合该道路路面塌陷应急处治施工经验总结，特提出以下几点意见和建议：

（1）城市道路路面塌陷涉及面广，社会影响大，尽量做到早发现、早处治。特别是当前雷达技术的出现，每1-2年应对城市主要干道进行一次全面雷达监测，做到道路坑洞早发现、早处治。

（2）城市道路涉及管线产权单位较多，塌陷出现后，要第一时间通知各个产权单位到达现场，尽快确定各个管线位置和埋深，涉及电力、自来水、天然气等，要提前确定是否具备临时停供的可能性。

（3）方案制定过程中，建设、设计、监理、施工等单位要紧密结合，加强沟通。第一时间成立应急抢险组，做到边调查边制定方案，制定方案的同时，做好应急抢险施工准备工作。

（4）因应急抢险工程时间紧迫，材料选用上应充分考虑就地取材、施工便利、龄期长短等因素影响。特别是水泥一定要考虑初凝、终凝及龄期的影响，对于特别重要路段可以考虑采用快硬性水泥等新材料。

4 结语

为了确保城区道路功能完好，平时日常养护过程中要按照区域、交通功能等对城市道路设施进行分类，重点区域、重点部位要加强日常巡查巡检。强化道路预防性养护，定期开展雨污水管网疏通、清掏，适时进行雷达等无损检测。另外，因目前雷达监测范围基本上在路面结构层以下3m范围相对较为精准，可以考虑管道机器人、雷达技术、注浆技术等综合技术的应用，由传统的路面检测、注浆等向管道内部检测、注浆发展，尽最大努力做到道路深层（特别是3m以下）坑洞早发现、早处治。

参考文献：

[1] CJJ36-2016，城镇道路养护技术规范[S].

[2] T/CECS720-2020，钢板桩支护技术规程[S].

[3] GB50268-2021，给水排水管道工程施工及验收规范[S].

作者简介：

张作海，男，高级工程师，硕士研究生，主要从事高速公路、市政道路施工、设计、建设和养护等。