某在建高填軟基路基邊坡滑坡分析及處治

■劉大鵬 戴永松

(1.江西省高速公路投資集團有限責任公司，南昌 330025;2.江西省天佑水利水電工程建設有限公司,婺源 333200)

0 引言

路基滑坡是高速公路常見病害，而穿越丘陵區，由于地質勘探覆蓋不足，軟基地質情況隱蔽，受雨水下滲，填土自重加大等，路堤填筑易形成不均勻沉降和開裂造成滑坡，本文以江西省某在建高速公路K14+340～K14+460高填軟基為例，對軟基填方路堤穩定性、應力應變特性進行了計算分析，就施工中出現滑坡病害及處理案例進行介紹。

1 工程概況

江西省某在建高速公路K14+340～K14+460為高填軟基路基，設計邊坡坡率為：第一級1∶1.5，無平臺，第2級 1∶1.75，平臺 2.0m，第三級 1∶2.0。施工單位按原設計，地基采用換填80cm合格土。經過高性能壓路機增強補壓+土工格柵，該邊坡分層填筑到二級平臺，約11m高位置時，地基產生滑移，邊坡變形，滑移面積大約4688m2，寬約65.76m，長度約98.5m，局部整體下沉1～3.2m，邊坡上部及兩側有明顯的滑移周界裂縫，路基邊坡坡腳出現數量不等的推移裂縫，呈放射狀，距邊坡前緣18m處出現明顯隆起，隆起高度約0.5m。

2 工程地質

根據現場實際調查，對滑移范圍補充了地質鉆探，共布設了9個孔，間距約20m左右，鉆孔深度24m～30m不等，探明了該區域地質情況。

①塑粉質粘土，灰黃色，可塑狀，韌性中等，干強度中等，稍有光澤，3.9～7.5m。

②淤泥質土，灰褐-灰黑色，軟塑狀，韌性中等，干強度中等，稍有光澤，2.9～6.3m。

③可塑粉質粘土，灰黃色，可塑狀，韌性中等，干強度中等，稍有光澤，無振搖反應，2.0～6.6m。

④硬塑粘土灰黃色，硬塑狀，韌性中等，干強度中等，稍有光澤，無振搖反應，厚度較厚，鉆孔未揭穿。

3 邊坡穩定性計算

3.1 計算模型

根據補充勘察主滑剖面2-2剖面建立地質模型。模型最上一層是路堤填土，其中路堤邊坡按照變形破壞前的設計坡率進行模型構建。填筑邊坡高度最高 12m，頂部平整。路堤填土下依次為粉質粘土層、淤泥質粉質粘土層、深部粉質粘土層。各層界限根據鉆孔揭示的地質剖面構建。模型如下圖1所示。

圖1 計算模型

3.2 計算參數

土層物理力學參數見表1。

3.3 軟基計算分析

3.3.1 正常情況

表1 土層物理力學參數表

當處于正常情況下，按照土層物理力學參數表中正常情況參數進行深部滑動穩定性計算，計算結果K=1.107,如圖2所示。

圖2 正常情況計算結果

3.3.2 反復剪情況

由于上層粉質粘土層與淤泥質粉質粘土層存在較大的觸變性，當路堤填筑后，圖層受壓縮變形擾動，強度降低。采用反復剪參數進行計算，在控制滑動圓弧入口和剪出口與實測位置相同時(與實際位置基本相同)，計算結果安全系數K=0.997，如圖3所示。

采用反復剪參數，當不限定滑動圓弧剪入剪出口位置時，計算結果 K=0.881。此時，滑動面為類似圓弧滑動面，為復核滑動面。圓弧剪入位置相比實際裂縫更靠近邊坡坡面，剪出位置與實際情況基本相近。詳見圖4。

圖3 反復剪位置基本相同計算結果

圖4 反復剪位置基本相近計算結果

通過上述計算分析可以看出：①滑動面均穿過淤泥質粉質粘土層，為深部滑動，與坡腳隆起實際情況相一致。②由計算反推可得出結論：粘土層與淤泥質粘土層的力學參數基本反映了該層土在極限狀態下的力學強度。③填高12m已經不穩定，填高22.8m更不穩定。若不經過軟基處理直接進行路基填筑，將造成路堤不均勻沉降及失穩。

4 處治措施

提高填方軟基路堤穩定性可從以下幾個方面慮：①改善原始邊坡覆蓋層土體力學特征。②對邊坡進行反壓，設置支擋結構。③合理設置地表地下防排水系統。基于上述考慮該段軟基路堤采用了水泥攪拌樁、支擋樁、碎石墊層、土工格柵、反壓護道、砼預制字骨架護坡、排水溝、急流槽等綜合處治措施。具體見下圖5。

圖5 處治設計橫斷面圖

(1)在進行水泥攪拌樁施工前，需對已填筑的路堤開挖，保留1m填筑土作為水泥攪拌樁施工平臺。水泥攪拌樁處理面積共約為7598m2。右幅路基樁徑為 0.5m，間距1.3m，呈三角形布設，樁長14m，處理面積 5537m2；左幅路基樁徑為0.5m，間距1.5m，呈三角形布設，樁長11m，處理面積 2061m2。

(2)在實測裂縫周界范圍內邊坡二級平臺處布設一排圓形支擋樁，布設樁號范圍K14+359～K14+460，直線型布設，樁長24m，樁徑1.2m。樁間設置系梁，總計43根，樁號K14+359～K14+380段支擋樁間距3m，1-7號支擋樁，計7根;樁號 K14+380～K14+430段支擋樁間距2m,8-33號支擋樁，計26根；樁號 K14+430～K14+460段支擋樁間距3m，34～43號支擋樁，計 10根。

(3)1m原狀土頂部設置了0.5m碎石墊層，可引導上部地下水順利排出，避免下滲，破壞地基持力層力學性能；并加設土工格柵，將垂直載荷分散，對路基進行補強。

(4)樁后設置反壓護道寬度8m，采用1∶2.0坡度放坡及設置排水溝、急流槽。

經水泥攪拌樁+支擋樁軟基處理后計算，軟土進行復合地基處理后，處理部分的地基土復合強度有所增加。按照內摩擦角與粘聚力均有所提高，提高程 度按照類似復合地基壓縮模量的計算方法進行計算，Esp=mEp+(1-m)Es。按照樁徑0.5m，間距1.4m，三角形布設，置換率0.1036進行計算,采用加固后的力學計算參數表如表2：

表2 復核地基土層物理力學參數表

并按照路堤全部填筑完成模型進行滑動穩定性計算，計算結果K=1.026，處于基本穩定狀態。沿滑面計算坡腳處下滑力約為770.48kN。二級平臺處設置支擋樁一排支擋樁，間距 2～3m，樁間設置橫梁，直線型布設。攪拌樁加固后路基二級平臺處設置支擋樁，樁長24m，安全系數計算結果為K=1.216。由以上計算分析，通過軟基處理后，路堤整體穩定性安全系數大于 1.1，滿足公路路堤在采用快剪條件下的穩定性要求。水泥攪拌樁施工完成后，委托有資質的第三方檢測單位，由施工、監理、建設單位共同隨機選取了9個點進行復合地基靜載荷試驗 (慢速維持荷載法)，實測復合地基承載力特征值均不小于150kPa，滿足設計要求。整個路基成型后經過6個月沉降觀測，結果表明該段軟基工后沉降3.2cm符合設計控制在4cm以內的要求，滿足工程建設要求。

5 結語

工程施工中的高填軟基路基，存在滑移，路堤形成不均勻沉降和開裂，影響路堤整體穩定性。本文對軟基路基進行了穩定性分析，并提出了相應的治理措施，形成以下結論：

(1)在天然軟基陡坡上簡單處理填筑路堤將會導致路堤失穩，產生層底橫向滑移，導致上部路基開裂，邊坡局部變形。

(2)針對填方邊坡上述特點，提出了采用水泥攪拌樁、支擋樁、碎石墊層、反壓護道等綜合處治措施，能有效提高軟基路基整體穩定性，使路基的整體穩定及沉降滿足工程建設要求。