軟土路基差異沉降原因分析及處理措施研究

何 穎 廖 鑫 何安生

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南 長沙 410014）

軟土地基處理是公路路基工程設計中的重要組成部分，在路基工程中造價占較大比例，在軟土地區修筑公路，常因處理措施不當，導致施工期路基沿縱向或橫向出現差異沉降，引發路基開裂甚至整體失穩的現象[1]。文章結合某高速公路軟基段差異沉降滑塌實例，分析原因，針對性地提出處治方案。

1 工程概況

差異沉降路段平均填土高度約為10 m，軟基深度5～10 m，原設計方案為8 m水泥攪拌樁，間距1.3 m，梅花形布樁，其上覆蓋50 cm砂礫墊層，墊層頂鋪設3層土工格室。該段填筑過程中產生不均勻沉降后出現縱向裂縫并引起局部滑塌。

1.1 路基病害情況

病害產生后，施工單位組織人員設備對路基進行了開挖探坑，探挖表明，開挖深度范圍內水泥攪拌樁樁身出現了推移、擠斷現象。而后通過對現場情況進行調繪，發現以路基中線為界，左側臨塘段因差異沉降已產生滑塌，外側塘面隆起，現場滑動面剪入口及剪出口位置較為明確。路基滑塌現場如圖1所示。

圖1 路基滑塌現場

1.2 地形地貌

本段路線穿越的地貌單元主要為構造剝蝕丘陵區。路基右側靠近山體，左側為一處暗塘，暗塘底存在大量軟基。

1.3 地層巖性

典型斷面顯示該段原地面上覆0～1.1 m粉質黏土，1.1～5.7 m為淤泥，5.7～7.7 m為淤泥質黏土，7.7～9.0 m軟塑粉質黏土，下臥寒武系全風化砂巖。

1.4 氣象水文

項目所在區域屬珠江流域珠江三角洲水系，區內水系發達，主要河流有潭江及其支流，河流呈網狀和樹枝狀，河流分支、復合頻繁，上、下游均互相溝通或有岔流連接，構成典型的河網型三角洲地貌景觀。每年4～9月為雨季，雨量充沛，自然區劃分為Ⅳ7 華南沿海臺風區。

2 路基差異沉降引起滑塌原因分析

2.1 成樁質量

初步判斷該段成樁質量較差，通過后期補鉆資料顯示，該段地基存在一定含量的有機質，可能影響成樁效果。

2.2 施工問題

①施工時序不合理：部分樁體未達到28 d強度時開始施工。

②施工填筑速率過快：沉降值超過8 mm/d 情況下仍未停止施工。

2.3 極端天氣

填筑過程中局部產生差異沉降，在“山竹”期間，大量雨水下滲，造成路基、地基力學參數降低并形成軟弱帶，最終導致路基滑塌。

3 路基處治設計

3.1 復合地基參數計算

通過對現場滑動面調繪，運用geoslope軟件建模，指定其滑弧剪入口、剪出口，擬定安全系數為0.95，反算其復合地基力學參數，針對本段地質條件，采用簡化Bishop法進行計算。各層物理力學參數計算取值表如表1所示。

表1 各層物理力學參數計算取值表

建模計算分析表明，該段復合地基力學參數差，結合現場挖探情況判斷，水泥攪拌樁大部分已剪斷破壞，均已失效，與實際情況較為穩合，故反算參數基本適當，后續分析計算均以反算參數為基礎進行是可行的。

3.2 方案比選

由于本段存在填土高度較高，軟土路基較深，且軟、硬土分界面較為傾斜等多種不利條件，提出以下幾種方案進行比選（見表2）。

表2 處治方案比選表

從表2可知，管樁+整體式托板方案經濟性較差，且傾斜面慎用。項目周邊存在未拆遷的房屋，強夯置換碎石墩存在施工隱患。本項目工期還存在一定的富余，故將反壓護道+固結排水作為推薦方案。

3.3 推薦方案設計

（1） 原水泥攪拌樁已剪切破壞，大部分已失效，對原處理區域水泥攪拌樁中間考慮布設塑料排水板；

（2） 路基外側采用反壓護道壓腳提高路基整體穩定性，護道寬約12 m，高約5 m；反壓護道地基設置水泥攪拌樁加固，樁間距1.1 m，梅花型布樁，該部分水泥攪拌樁在一定程度上可起到防滲隔離作用，也可對路基外側提供一定的抗剪作用，考慮到原水泥攪拌樁成樁效果欠佳，在樁檢合格后，在樁間設置塑料排水板，與原地基加固區塑料排水板同時施工；

（3） 墊層頂以上每隔1 m 共設置6 層土工格室，提高路基整體穩定性。

處理方案的標準斷面如圖2所示。

圖2 推薦方案標準斷面示意

3.4 推薦方案建模計算

為驗證方案是否可行，運用geoslope軟件建模，采用簡化Bishop法進行計算。實際填土加載過程均按照25 cm一層進行模擬，為簡化工況分類，本次僅按照以下5種工況列出。針對各工況，人工填土、黏土、淤泥層物理力學參數維持不變，原復合地基參數及反壓護道下復合地基參數按照固結度理論計算取值，具體計算取值表如表3所示。

（1） 施工期-1 ：填土高度0～3 m。

（2） 施工期-2 ：填土高度3～5 m。

（3） 施工期-3 ：填土高度5～8 m。

（4） 施工期-4 ：填土高度8～10 m。

（5） 運營期：填土高度10 m+行車荷載。

表3 物理力學參數計算取值表及穩定計算結果

4 結語

在軟土路基區域，對軟土分布不均、結合面傾斜、填土高度較高等處遇到連續暴雨極端天氣等誘因時易出現差異沉降引起的滑塌等病害，設計、施工中應引起足夠重視，加強施工監控及動態設計。該文通過對工程實例進行分析，找到主要誘發因素，并且通過經濟、技術對比分析，確定有針對性的水泥攪拌樁、反壓護道、固結排水綜合處治方案，可為類似工程提供參考。