高速公路軟基沉降原因分析及治理對(duì)策

摘 要:軟基沉降是人類工程活動(dòng)必須考慮的一個(gè)嚴(yán)峻問題，本文著重介紹、分析欽防高速公路某路段下行線軟基沉降情況，形成機(jī)理，為采取有效治理措施提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞:高速公路 軟基路堤 沉降 原因分析 治理對(duì)策

中圖分類號(hào):U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2012)06(c)-0039-02

廣西某高速公路k2+100m～300m路段下行線路段地處海灣岸邊，自建成通車以來，該路段填方路基沉降變形明顯，路面錯(cuò)臺(tái)、開裂、高低不平，縱橫裂隙發(fā)育，其中縱向裂縫7條，一般長(zhǎng)80m～120m;橫向裂縫10條，長(zhǎng)10余米，寬一般0.8cm～4cm，局部達(dá)5cm～7cm;多處裂縫砼路面沉降高差0.5cm～3.5cm，最大沉降量達(dá)53.6cm，嚴(yán)重危及公路的正常使用及行車安全。

1 地質(zhì)情況

該路段原始地貌為海濱潮間帶，地形經(jīng)人工挖山填海、筑路整平，地面標(biāo)高5.52m～6.54m。公路右55m填筑帶外為海灣，岸邊為寬6.5m的漿砌片石護(hù)岸，海底向外微傾斜，海水深0～5m，隨潮汐變化;公路左60m～80m為一孤立石山，山高20m～35m，巖石裸露，出露地層為志留系雜色砂巖、泥巖、頁(yè)巖，中薄層狀，單斜構(gòu)造。

場(chǎng)區(qū)內(nèi)第四系覆蓋土層有:路面砼(Q4me)、路床基底層(Q4me)、填筑土(Q4me)、細(xì)砂(Q4m)、含淤泥質(zhì)粘土(Q4m)等，下伏基巖為志留系(S1)砂巖、泥頁(yè)巖見圖1。

根據(jù)是否存在含淤泥質(zhì)粘土及基巖面的變化情況，該路段可分為兩個(gè)不同的地層區(qū)。一部分上覆地層主要由填筑土組成，厚3.24m～10.44m，下伏基巖為砂巖、泥質(zhì)頁(yè)巖，基巖面坡度較小，基底較穩(wěn)定。另一部分上覆地層主要由填筑土、細(xì)砂、軟～流塑狀含淤泥質(zhì)粘土組成，其中填筑土厚6.50m～10.44m，細(xì)砂層頂面埋深6.50m～14.50m，厚4.00m～7.20m;含淤泥質(zhì)粘土頂面埋深6.50m～12.60m，厚2.50m～10.00m;巖面在縱向上坡度小，橫向上坡度較大;該區(qū)屬軟土地基，存在沉降變形、蠕動(dòng)位移的可能性。

地下水主要賦存及運(yùn)動(dòng)于填筑土、細(xì)砂和局部裂隙較發(fā)育的砂巖層中，這些巖土層的孔隙、裂隙較發(fā)育，具中等透水性，含孔隙、裂隙潛水，富水性中等。其他地層孔隙、裂隙小，具弱透水性。地下水主要受大氣降水及海水倒灌補(bǔ)給。地下水與海水之間的水力聯(lián)系密切，勘察期間測(cè)得地下水位埋深3.35m～5.00m，隨潮水位潮汐變化。因原始地形由上行線向下行線(海邊)傾斜，上行線一側(cè)山體巖土層吸收大氣降水后，沿裂隙、孔隙入滲地下，流經(jīng)路堤向海邊潛流排泄，見地質(zhì)剖面如圖2。按場(chǎng)地環(huán)境類型分類規(guī)定，其屬Ⅰ類環(huán)境，地下水及海水對(duì)砼具有強(qiáng)腐蝕性。

2 路基沉降變形的影響因素與原因分析

2.1 路基沉降變形的影響因素

該路段路基沉降變形的形成和發(fā)展變化主要受巖面基底地形條件、物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)特征、地下水及海水潮汐作用、車輛荷載、人類工程活動(dòng)等因素綜合作用的結(jié)果。

2.2 路基沉降變形的原因分析

該路基的沉降變形原因有兩個(gè)方面，一是沉降變形(即垂直變形):地基中軟～流塑狀含淤泥質(zhì)粘土受上部動(dòng)、靜荷載作用產(chǎn)生的固結(jié)壓縮變形，以及填筑土壓縮固結(jié)和后期水文地質(zhì)條件改變所引起的壓縮變形，其工后沉降量超過高速公路一般路段容許工后沉降量;二是局部側(cè)向位移變形:軟～流塑狀含淤泥質(zhì)粘土在垂直荷載作用下側(cè)向蠕動(dòng)變形，以及后期填筑土垂向變形較大而引起的側(cè)向變形。具體分析如以下幾點(diǎn)。

(1)該路段地基受力層內(nèi)存在軟～流塑狀含淤泥質(zhì)粘土，含水量37.3%～48.9%，孔隙比1.008～1.327，十字板剪切強(qiáng)度3.08kPa～7.06kPa。該層軟土分布廣、厚度大，變化亦大，中央隔離帶處薄，向海岸逐漸增大，到城市綠化用地部位厚度達(dá)5m～10m。其工程特點(diǎn)是極為軟弱、飽水、固結(jié)差、固結(jié)系數(shù)小、高壓縮性。在公路填方期間，路堤填筑土對(duì)地基產(chǎn)生的附加應(yīng)力所引起的排水固結(jié)緩慢，土層呈欠壓密狀態(tài)，完工后，路基主固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降依然存在。隨著時(shí)間的推移，在路堤靜荷載和車輛動(dòng)荷載、振動(dòng)影響下，土層孔隙中飽和水漸漸排出，繼續(xù)產(chǎn)生固結(jié)、壓縮變形。由于該路段軟土厚度不同，所產(chǎn)生的沉降變形量不均勻，壓在地基上的路基沉降也不均勻，砼路面隨著變形產(chǎn)生裂縫。

(2)在施工過程到工程結(jié)束，含淤泥質(zhì)粘土都承受著填筑土的自重壓力作用，因其力學(xué)強(qiáng)度極低，土的側(cè)壓系數(shù)、主動(dòng)土壓力系數(shù)較大，在排水固結(jié)尚未達(dá)到最終變形同時(shí)，該土層會(huì)產(chǎn)生側(cè)向擠壓，向基巖面傾斜及阻力最小的方向—海岸緩慢蠕動(dòng)。在地基變形不穩(wěn)定情況下，該路段投入使用后，在車輛動(dòng)荷載的同時(shí)作用下，加劇路面的破壞程度。

(3)路堤填筑土料以粗粒為主，尤其是底部拋石層，均勻性差，雖經(jīng)分層碾壓，其密實(shí)度仍達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，在荷重的作用下，本身還在發(fā)生小量沉降變形。

(4)場(chǎng)地內(nèi)的填筑土、細(xì)砂和局部裂隙發(fā)育的巖層，具中等透水性，另外，公路修建后，上行線一側(cè)未設(shè)置縱向排水溝，致使降水、地表積水下滲進(jìn)入路堤，尤其是雨季大量降水，沿已破壞的砼路面裂縫直接滲入路基，從填筑土孔隙、空隙不斷擴(kuò)大。又因路堤地下水與海水存在互補(bǔ)關(guān)系，潮起潮落對(duì)路基的作用，既降低了填筑土的物理力學(xué)強(qiáng)度，又易把土的細(xì)顆粒攜帶走，使結(jié)構(gòu)變得松軟。填筑土空隙加大，密實(shí)度變小，在自重和車輛荷載、振動(dòng)作用下，加快和加大了路堤壓縮變形。

3 治理對(duì)策

根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件不同，分段采取治理措施。首先，對(duì)該路段的下行線綠化帶中間采用一排高壓旋噴樁作為帷幕，由于該路堤地下水與海水存在互補(bǔ)關(guān)系，潮起潮落對(duì)路基的填筑土(特別是軟～流塑狀含淤泥質(zhì)粘土)的影響很大，漲潮時(shí)海水會(huì)滲入到路堤中使填筑土的物理力學(xué)強(qiáng)度降低，退潮時(shí)又易把土的細(xì)顆粒帶走，使填筑土的空隙加大從而引起路基沉降，故對(duì)該路段宜采用高壓旋噴樁作為帷幕，以隔斷路堤與海水的聯(lián)系;其次，在有軟～流塑狀含淤泥質(zhì)粘土的地段采用高壓旋噴樁及化學(xué)(壓力)灌漿進(jìn)行治理，因路堤中的軟～流塑狀含淤泥質(zhì)粘土具有高壓縮性，力學(xué)強(qiáng)度低，為提高其力學(xué)強(qiáng)度，該段宜采用高壓旋噴樁及化學(xué)(壓力)灌漿進(jìn)行加固治理;然后，對(duì)該路段的填筑土進(jìn)行化學(xué)(壓力)灌漿，充填其空隙，提高填筑土的壓實(shí)度;最后，對(duì)跳車現(xiàn)象嚴(yán)重的部位進(jìn)行適當(dāng)抬板，保證路面的平整度，消除跳車隱患。

4 結(jié)語(yǔ)

該路段路基沉降變形在建成通車到施工治理前一直在持續(xù)發(fā)展，且在雨季有明顯加快的跡象。而經(jīng)過施工治理后，路基穩(wěn)定，運(yùn)營(yíng)正常，再?zèng)]有出現(xiàn)類似的病害。說明對(duì)該路段的病害影響因素的分析評(píng)價(jià)是正確的，而對(duì)此采取的治理措施也是合理有效的。

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