貴州省思劍高速第8合同段K62+020～K62+150填方路基計算分析及處理

汪育慶，劉朝躍

(貴州交通巖土工程有限責任公司，貴州 貴陽　550001)

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貴州省思劍高速第8合同段K62+020～K62+150填方路基計算分析及處理

汪育慶，劉朝躍

(貴州交通巖土工程有限責任公司，貴州 貴陽550001)

摘要：通過典型的斜坡濕軟地基現場勘察，評價了路基區工程地質穩定性，并分析計算坡體穩定性，提出了對該段路基施工處理措施。

關鍵詞：斜坡路基；定性評價；定量計算；處理措施

1工程概況

K62+020～K62+400段填方路基全長380 m，路基中心最大填高15 m，左側填方邊坡最高為35 m。設計標準：雙向四車道高速公路，單幅路基寬11.25 m，設計速度80 km/h。荷載等級：公路-Ⅰ級。

2填方路基區工程地質評價

2.1推薦巖土體物理力學指標

根據地質調繪、鉆探、巖土室內試驗，結合工程類比及相關規范，推薦主要巖土層的相關物理力學參數如下：

表1　推薦巖土體物理力學指標

2.2穩定性評價

2.2.1定性評價

填方路段橫跨單斜坡，坡體地表水、地下水發育，斜坡覆蓋層由可塑至軟塑狀含碎石粘土組成，土體抗剪強度低，路基直接填筑加載加之排水不暢極易發生側向滑移，填方體易沿下部土體和巖土界面產生剪切滑移破壞。

2.2.2定量計算

(1)路堤和地基的整體穩定性分析

根據《公路路基設計規范》JTG D30-2015，采用簡化Bishop法對路基和地基的整體穩定性進行分析計算，穩定性系數Fs計算公式為(3.2.2-1)，計算簡圖見圖1。

(1)

(2)

式中：Fs為路堤穩定系數；bi為第i個土條寬度，m；αi為第i個土條底滑面的傾角/°；ci、φi為第i個土條滑弧所在土層的粘聚力(kPa)和內摩擦角，°；mαi為系數，按式(2)計算；Wi為第i個土條重力，kN；Qi為第i個土條垂直方向外力，kN。

圖1　整體穩定性系數計算簡圖

該填方整體穩定性分析驗算考慮了正常工況(天然狀態)和非正常工況I(暴雨或連續降雨狀態)，計算過程是按地基未經過處理，路堤在原地表直接填筑考慮。其中K62+100典型橫斷面正常工況下最小Fs=0.62，非正常工況I下最小Fs=0.56，為不穩定狀態。穩定性計算結果見表2。

表2　穩定性計算結果一覽表

(2)路堤沿斜坡地基的穩定性分析

根據《公路路基設計規范》JTG D30-2015，路堤沿斜坡地基的穩定性分析采用不平衡推力法，穩定性系數按公式(3)計算，計算簡圖見圖2。

(3)

(4)

式中：Fs為路堤穩定系數；WQi為第i個土條的重力與外力豎向荷載之和，kN；αi為第i個土條底滑面的傾角，°；ci、φi為第i個土條滑弧所在土層的粘聚力(kPa)和內摩擦角，°；li為第i個土條底滑面的長度，m；αi-1為第i-1個土條底滑面的傾角，°；Ei-1為第i-1個土條傳遞給第i個土條的下滑力,kN。

圖2　路堤沿斜坡地基滑動穩定性系數計算簡圖

路堤沿斜坡地基的穩定性同樣驗算考慮了正常工況和非正常工況I，計算過程是按地基未經過處理，路堤在原地表直接填筑考慮。以K62+100典型橫斷面計算分析：

(1)潛在滑動面④(路基整體沿下伏覆蓋層頂面潛在滑動)：正常工況下穩定性系數Fs=0.73，非正常工況I下穩定性系數Fs=0.64，為不穩定狀態；

表3　穩定性計算結果一覽表

(2)潛在滑動面⑤(路基沿基巖頂面滑動)：正常工況下最小Fs=0.81，非正常工況I下最小Fs=0.67，為不穩定狀態。穩定性計算結果見表3。

通過路堤和地基的整體穩定以及路堤沿斜坡地基的穩定性計算，其穩定性系數均不滿足《公路路基設計規范》JTGD30-2015中穩定安全系數的相關要求，路基直接填筑極易產生滑移，需對地基進行處理。

2.3推薦處理措施

填方路基位于單斜坡上，地表水及地下水發育，覆蓋層厚3～8m，為軟塑至可塑狀含碎石粉質粘土，為典型的斜坡濕軟地基。處治建議如下：

(1)措施一：填方路基下伏的覆蓋層應完全清除，并開挖大臺階，再對路基分層壓實填筑。考慮該方案的同時，必須考慮清除覆蓋層帶來的后邊坡穩定性問題，對清除后的后邊坡采取必要的加固防護措施，確保邊坡穩定。

(2)措施二：對填方路基下伏地基采取綜合處理形成復合地基，改善地基土體性質，提高土體抗剪強度和地基承載力，并在填方坡腳設抗滑樁支擋處理后再填筑路基。

(3)場區地表水、地下水發育，且在填方底部及后緣分布有泉點，若防排水措施不當，極易加劇軟化土體和巖體的抗剪強度，須加強水體的疏導引排措施，確保路基穩定。

3結論

(1)場地不存在滑坡、崩塌、泥石流等環境地質問題，區域場地穩定。填方處于斜坡上，地表水及地下水發育，覆蓋層土體性質差，抗剪強度低，為典型的斜坡濕軟地基，對填方路基影響較大。路基直接填筑加載加之排水不暢極易產生側向滑移，填方體易沿填方下伏土體和巖土界面產生剪切滑移破壞，采取工程處治措施后方可填筑。

(2)場區地表水、地下水發育，須加強水體的疏導引排措施。特別加強對S1、S2泉點水的引排，防止滲入填方體。

(3)建議填方路基下伏的覆蓋層完全清除；或對下伏地基采取綜合處理形成復合地基，并在填方坡腳設抗滑樁支擋處理后再填路基，再分層壓實填筑路基。

參考文獻：

[1]公路工程地質勘察規范(JTGC20-2011)[S].

[2]公路工程技術標準(JTGB01-2003)[S].

[3]公路路基設計規范(JTGD30—2015)[S].

收稿日期：2016-05-11

作者簡介：汪育慶(1983-)，男，貴州人，工程師，研究方向:公路工程地質。

中圖分類號：U412

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)06-0090-02