城市道路塌陷危险区路基疏密钻测规律研究.pdf

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1、道路与交通工程城市道路塌陷危险区路基疏密钻测规律研究1，2吕祥锋（1.北京市市政工程研究院，北京100037；2.地下工程建设预报预警北京市重点实验室，北京100037）摘要：从道路塌陷孕育、发展和发生过程的角度出发，分析了路基塌陷发生的原因，得出道路病害现于表而问题在于里的结论，提出了小孔路基疏密钻测方法；开展了5种强度岩土材料轻型动力触探和小孔钻测试验，得到钻深-扭矩数据曲线，分析了不同岩土材料钻测规律；拟合得到岩土材料承载力与钻测扭矩关系表达式，用于路基疏密判定，适用于塌陷危险区路基疏密快速诊断。关键词：道路塌陷；小孔钻探方法；路基；疏密状况中图分类号：U416.1文献标

2、志码：B文章编号：1009-7767（2015）02-0040-05OnDrillingTestPatternofSubgradeDensityinUrbanRoadCollapseProneZoneLüXiangfeng随着城市道路不断老化，加之雨季超大降雨量的笔者从道路塌陷孕育、发展和发生过程的角度出[1]影响，全国各地城市道路出现不同程度的道路塌陷，发，分析塌陷发生的原因，得出道路病害现于表而问题直接影响道路交通安全，造成严重的经济损失，甚至人在于里的结论。笔者提出采用小孔路基疏密钻测方法，员伤亡。以北京城市道路为例，北京“7·21”特大暴雨并利用轻型动力触探标定钻测定数

3、据，据此对路基土一度造成北京47条县级以上公路阻断，市管城市道路材料钻测规律进行分析，以验证小孔钻探测试路基疏37处交通中断，道路塌陷110处；县级以上公路路基损密状态的可行性。32毁29.2万m，路面损毁47.7万m；乡村公路路基损毁1道路塌陷过程分析3223.4万m，路面损毁337.4万m。仅一场暴雨后因城市从图1的实例可以看出，道路塌陷均呈现“扇状V道路坍塌造成的经济损失累计超过亿元，所以加强城市形”分布，且均向下沉[2]，说明路基内部有空洞，随着空道路病害诊治已迫在眉睫。城市道路塌陷实例见图1。洞的逐渐增大，空洞边界作用力斜向上发展，上方道路面层受力增加，当道路面层承载

4、力超过其极限载荷时，在微扰动作用下发生道路塌陷。道路塌陷孕育、发展和发生过程可描述为：城市地下工程施工卸荷后，产生松散、松动甚至脱空，进而延伸至道路路基，使得路基疏松；在长期压载荷、水平载荷以及水共同作用下，逐渐形成局部空洞，多种因a）北京市西城区里仁街道路塌陷b）北京市海淀区学院路道路塌陷素耦合作用使得疏空范围随时间延长继续扩大，并可能形成水囊，疏空上方较坚硬基层在承受上方路面各类载荷及弯、剪作用的同时，还受到水平动载及外部复杂环境的影响，当坚硬基层受力达到极限状态时，任何微小扰动就会导致其发生断裂失稳而造成路[3-4]c）南京市道路塌陷d）上海市浦东新区道路塌陷面塌陷。同时

5、，在塌陷截面上形成类似“扇状V形”图1城市道路塌陷实例坑。道路与交通工程2路基疏密小孔数字钻测方法3轻型动力触探承载力测试[5-7]路基疏密状况测试时，首先将取芯钻杆与金刚开展5种强度岩土材料轻型动力触探承载力测石钻头螺纹连接，取芯钻杆另一端与光电传感器螺纹试，岩土材料深度为70cm，轻型动力触探深度为60cm，连接紧固，光电传感器另一端与液压动力头螺纹连接记录触探结果，并根据公式计算承载力标准值。图3紧固，液压动力头在钻机架上可上下移动；接通汽油为轻型动力触探材料模型及测试过程。表1～5为5种机式液压泵站和小型带动力水泵箱，金刚石钻头穿过强度岩土材料轻型动力触探承载力测试结果

6、。道路沥青或混凝土面层和坚实基层，将面层和基层取出，切断汽油机式液压泵站和小型带动力水泵箱，形成直径50mm的路面结构孔；面层和基层取出后，将取芯钻杆更换为合金钻头或螺旋钻杆，接通汽油机式液压泵站，钻头旋转并匀速钻穿路基，形成直径50mm的[8-9]土层孔。光电扭矩传感器将钻穿路基过程中的时间、进尺、扭矩、功率和转速等数据实时传输至数据采集仪，实时数据由数据采集仪传送至微型计算机存储；根据[10]进尺、扭矩数值大小测定路基疏密状况。路基疏密状a）轻型动力触探材料模型b）测试过程况钻探过程见图2。图3轻型动力触探承载力测试4小孔数字钻测规律分析开展5种强度岩土材料小孔钻测试验，测

7、试采用直径40mm合金钻，钻进速度缓慢且相等，钻孔深度50cm。根据钻进过程钻具受力分析可知，当钻进速度、钻具和岩土材料等条件一定时，岩土材料承载力与扭矩值成正比例关系。图4～8为5种强度岩土材料小孔钻测试验结果。从5种强度岩土材料小孔钻测试验结果可知，5种材料的钻深-扭矩关系曲线均表现为随钻深增加扭矩值逐渐增大并趋于平稳，曲线呈现螺旋形式的原因在注：1.沥青或混凝土面层；2.坚实基层；3.路基；4.汽油机式液压泵于钻进力一加一卸以保证钻进速度较均匀，关系曲线站；5.小型带动力水泵箱；6.钻