影響軟土路基沉降的因素及處理措施設計分析

鄧珍旺

（福建省交設工程咨詢有限公司，福建福州350004）

0 引言

道路屬于三維帶狀結構物，其沿線區域常有不良地質情況存在，如淤泥地層等，故在設計過程中，應科學合理地選擇加固措施，防止道路發生大面積不均勻沉降。因此，挑選經濟、合理的加固處理方法是軟土路基設計的核心內容。

1 工程概況

漳州益民路北段工程位于漳州市薌城區北部，總長約0.98km，城市次干路，路面結構為瀝青混凝土，道路紅線寬度為40～60m。本工程道路部分路段在既有古塘路上加寬、加高處理。

1.1 軟土路基情況

本工程道路樁號范圍K0+011.5～K0+260 段原為魚塘，經地勘顯示為淤泥路段。該土質呈深灰色，流動性與可塑性較強，由黏土顆粒與粉末顆粒組成，其中也含有部分腐殖質與貝殼碎片，干強度中等，具有較強的韌性，經勘察試驗測得該土質含有約9.5%的有機物成分。同時該地層分布較為不均勻，深度為3～8m，平均層厚為5.6m。經初步測算，若不進行軟土路基處理，其工后沉降預計達到57cm，不滿足規范沉降量要求。

1.2 古塘路現狀情況

古塘路原為城市支路，紅線寬度12m，雙向兩車道，服務于古塘村交通，主要以居民小客車為主。該道路經過魚塘淤泥路段時采用水泥攪拌樁進行處理，水泥混凝土路面，目前該道路服務時間已近12年，路基沉降不均、路面凹凸且破損嚴重，在進行路面勘察時，發現很多樁身發生了推移和擠斷。同時，現場地形的調繪發現原路基中線左側臨塘段已出現滑坡，導致坡面隆起。

2 道路軟土路基沉降影響因素

2.1 填土壓實度

根據《公路路基設計規范》(JTGD30—2015)填方路基的壓實度不得低于90%（最低等級道路），因此填土模擬壓實度的取值分別為0.90，0.92，0.94，0.96，0.98。對不同壓實度情況下的軟土路基沉降量使用Logistic 函數完成計算結果回歸分析，從而使路基壓實度對沉降變形帶來的影響得到客觀的評價，其具體情況如圖1所示。

圖1 各壓實度下路基最大沉降圖示

由圖1 可得出，道路軟土路基的沉降量受壓實度的變化而影響，壓實度增加，沉降量會降低。當路基施工壓實度增加到98% 時，路基的沉降量就會減小到5.4cm，其減少比例達38% 左右；填土的壓實度低于0.94 時，軟土路基的最大沉降量會伴隨著壓實度的提升而表現出快速下降的趨勢，究其原因為在道路路基壓實度增加的過程中，填料的壓縮模量和抗剪強度會隨之提高，使得路基的可壓縮性降低，整體穩定性提高，故而路基的沉降變小[1]。

2.2 填土速率

在模型其余計算參數不變的情況下，詳細論述填土速率對軟土路基最大沉降帶來的重要影響，其填土速度為lm/10d，lm/5d，lm/2d。使用Logistic 函數回歸分析沉降量與填土速率之間的關系，其相關性與擬合要求一致。

計算結果顯示，在填土速率降低以后，軟土路基監測點的沉降量也會變小，造成這種情況的主要原因為：填土速率比較慢，在路基填筑施工結束后，土體充分固結，隨著超靜孔隙水壓力變小、孔隙體積壓縮，導致路基可壓縮性隨之減小。然而，在軟土路基施工的過程中，不能因沉降變形降低，而對填土速率進行無底線的減小，這會給整個施工工期帶來嚴重的影響，所以，在軟土路基施工的過程中，填土速率的預測，通常會采取沉降監測數據來完成預測任務[2]。

3 路基處治設計

3.1 計算復合路基參數

在調繪現場滑動面以后，通過GEO-SLOPE 軟件完成建模。首先確定滑弧剪入口和剪出口的位置，安全系數擬定為0.95，對復合路基力學參數實施反算，結合該地區的實際情況，最終決定使用簡化Bishop 法計算。各層物理力學參數計算取值的具體情況詳見表1。

表1 各層物理力學參數計算取值

通過建模計算得出，由于其復合路基力學參數較差，大部分的水泥攪拌樁都已經破壞和失效，因此反算參數基本合適，以后使用反算參數計算具有較強的可行性。

3.2 比選方案

該路段的特點是軟土路基較深、填土高度較高，軟土和硬土的分界面呈現傾斜的趨勢，因此使用以下處理方案，詳見表2。

表2 處理方案

從表2 中可以看出，管樁+整體式托板方案的經濟性較差。由于工程道路沿線民房較多，如果采取強夯置換碎石墩，就會對居民生活影響大且出現較多的安全隱患。設計期間經與建設單位溝通，本項目施工工期相對充足，因此結合造價因素本次選擇使用反壓護道+固結排水處理辦法[3]。

3.3 設計推薦方案

第一，古塘路原水泥攪拌樁已被剪切破壞，大部分已失效，因此考慮布設塑料排水板在原水泥攪拌樁中間。

第二，采用塑料排水板加寬路基，在全斷面路基的范圍使用等載預壓，路基兩側使用反壓護道壓腳，護道的高度和寬度均設置為5cm。塑料排水板的板長、板間距和路基填土高度設計為等邊三角形。板間距的長度設置為1.5cm，原狀場地需要處理平整并設置雙向2%的橫坡，方便填筑砂礫墊層，在砂礫墊層上面還需要鋪一層土工布，墊層與邊溝在兩邊排水口連接的部分不設置防護措施[4]。

第三，同時在墊層頂部增設兩層土工格柵，兩層格柵的接縫間距為0.5m，以使路基整體的穩定得到保證。

3.4 建模計算

在驗證方案可行性時，使用GEO-SLOPE 軟件完成建模，在計算時，使用的主要方法為簡化Bishop 法。在實際填土加載時，全部按照25cm 一層的設計標準完成模擬，為了使工況分類簡化，本文主要研究五種工況的相關信息。對于所有的工況來說，淤泥層、黏土和人工填土的力學參數保持不變，使用固結法理論計算原復合路基參數和反壓護道下的復合路基參數，具體情況詳見表3。

表3 物理力學參數計算取值表與穩定計算結果

此路段通過使用塑料排水板進行處理達到了預期的效果，原來的軟土路基中的水分，現在可以通過排水板進入底部砂礫墊層。砂礫墊層外設置的2%橫坡，可以將水分別引入兩邊的排水溝中，然后排出。這種施工處理方法不僅使軟土路基中的含水量大大降低，還進一步降低了軟土路基路面的沉降量，從而使得路堤整體的穩定性更好。

4 結語

對于軟土區域的路基來說，在遇到連續不利工況時，受填土高度較高、結合面傾斜、軟土分布不均等因素的影響，易發生路基失穩事故，因此在設計和施工的過程中，要高度重視做好施工監督管控工作。同時，在設計工作中應結合具體工程實況，采取對比分析經濟和技術等策略，找出不同處治措施的最佳適用性，為工程施工的可操作性奠定基礎。