某動車所場坪軟土路堤邊坡穩定性分析

摘要 該文以某動車所場坪軟土路堤工程為背景，通過現場地形勘測、地質調查、原位測試、鉆探、取樣室內試驗等勘察手段，分析工區工程地質、水文地質條件，在此基礎上選擇不利斷面利用GEO-SLOP軟件模塊中的瑞典條分法、畢肖普法、摩根斯坦法3種方法，對不同設計方案下路堤邊坡進行了穩定性模擬分析，提出了針對性的設計方案并進行驗算。結果表明：場區路堤工程在直接填筑時，邊坡穩定性不滿足要求，需采取工程措施進行處理；采取真空預壓、反壓+真空預壓+土工格柵等聯合措施均能夠有效提高路堤邊坡穩定性；真空預壓范圍越大，邊坡穩定性提高越顯著，聯合增設土工格柵能有效提高邊坡穩定性，研究成果可為類似工程設計提供參考。

關鍵詞 場坪；軟土；路堤；邊坡；穩定性分析

中圖分類號 P642 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0046-03

0 引言

受地質條件的約束，在軟土地區進行路堤填筑時，往往會引發路堤填方區工后地基發生沉降及邊坡變形[1]，地面沉降及邊坡變形是影響軟土地區填方工程設計、施工和正常使用的主要因素[2]。在現代交通基礎設施建設中，鐵路工程的重要性不言而喻。尤其是動車所作為動車組列車停放、檢修及整備的關鍵場所，其場坪的穩定性直接關系到動車運行的安全性與可靠性[3]。然而，當動車所場坪建設在軟土地基上時，軟土路堤邊坡穩定性問題便成為工程建設與長期運營過程中面臨的關鍵挑

戰[4]。軟土具有高壓縮性、低強度、高靈敏度等特性[5]，在動荷載、自重及外界環境因素的綜合作用下，軟土路堤邊坡極易發生失穩破壞[6]。

軟土路堤邊坡的穩定性分析一直是巖土工程領域的研究熱點[7]。國內外學者在軟土路堤邊坡穩定性分析方面取得了許多重要的研究成果[8]。然而，由于動車所場坪的特殊性，現有的研究方法和技術手段難以完全滿足實際工程的需求。因此，開展動車所場坪軟土路堤邊坡穩定性分析研究具有重要的理論意義和工程價值。該文以某動車所場坪軟土路堤工程為背景，通過現場地形勘測、地質調查、原位測試、鉆探、取樣室內試驗等勘察手段，分析工區工程地質、水文地質條件，在此基礎上選擇不利斷面利用GEO-SLOP軟件模塊中的瑞典條分法、畢肖普法、摩根斯坦法3種方法，對不同設計方案工況下路堤邊坡進行了穩定性模擬分析，提出了針對性的設計方案并進行驗算。

1 工區概況及工程地質條件

1.1 工區概況

動車所位于珠三角沖積平原區，場坪內地層主要以巨厚狀第四系海陸混合相沉積層為主，下伏燕山期花崗巖，其中第四系覆蓋層厚度超過45 m，上部為流塑狀淤泥、淤泥質土（厚度20～30 m），下部為密實狀中砂以及硬塑狀粉質黏土層，局部夾粉細砂。場地現狀多為魚塘，局部地段跨域6級航道。

動車所呈南北兩極兩場縱列式布置，場坪長約2.8 km，寬約0.22 km，場坪坡腳距正線橋梁最近距離約8.1 m，場坪最大填高約7.7 m。

1.2 地形地貌

擬建場區地貌屬珠三角沖積平原區，地勢平坦開闊，地面自然標高約-0.89～1.76 m，場地現狀多為魚塘、農田等，區內有村道可達，交通便利。受地形限制及建設規模需要，采用高填方建設，填方高度7～8 m。

1.3 地層巖性

根據現場鉆探等勘察資料及室內土工試驗等成果，工區內地層大致為六層：（1）填土，成分混雜，主要為粉黏粒及碎石，局部夾粗砂，可見植物根系，層厚0.5～4.5 m，平均厚度2.03 m。（2）海陸混合相沉積層淤泥、淤泥質土粉質黏土、砂類土等，分布不均勻，性質差別大。（3）寒武系砂巖、燕山期花崗巖等，全風化呈砂土狀，層厚0.8～33.0 m；強風化，呈碎塊狀，節理裂隙發育；中風化，巖質堅硬，細粒結構。

1.4 水文地質

區內及周邊地表水較發育，以魚塘、水溝為主，水量隨季節變化較大。地下水主要為：（1）孔隙潛水，主要賦存于下部砂層中，富水性較好。接受大氣降水補給，季節性變化明顯。（2）基巖裂隙水，主要賦存于燕山期（γ）花崗巖、寒武系（∈）砂巖基巖裂隙中，透水性差，含水量貧乏，主要接受大氣降水和上層孔隙水滲透補給，向更低基準面徑流排泄，該類地下水中等發育。

2 模型建立

2.1 計算斷面

根據勘察成果資料，選擇最不利斷面進行計算分析，如圖1，場坪填高7.7 m，場坪路堤距正線橋梁最近距離為8.1 m；地層自上而下依次為淤泥、淤泥質土層（25 m），硬塑狀粉質黏土（3 m）以及中密狀中砂（8 m）。

2.2 計算工況及模型

高填方區域主要地層為淤泥質土，且場坪堆載速度要明顯快于軟土固結速度，計算采用水土合算原則，利用GEO-SLOP軟件模塊中的瑞典條分法、畢肖普法、摩根斯坦法3種方法分別對直接填筑、真空預壓、反壓護道+真空預壓（場坪范圍）、反壓護道（25 m）+真空預壓（全范圍）、反壓護道（25 m）+真空預壓（全范圍）+1層土工格柵（200 kN）、反壓護道（25 m）+真空預壓（全范圍）+2層土工格柵（200 kN）不同設計工況下場坪路堤穩定性進行計算，分析各設計措施對場坪路堤穩定性的影響，計算模型如下圖2。

2.3 計算參數

根據勘察階段土工試驗、靜力觸探成果以及相關的工程經驗值綜合確定。其中填筑完成時，假設插塑板及真空預壓加固區的平均固結度為80%，故參數采用固快參數的0.8倍；攪拌樁復合地基為正三角形布置，樁徑0.5 m，樁間距1.2 m，樁體抗剪強度233 kPa，樁體重度

22 kN/m3。采用雙向經編滌綸土工格柵（GGR/PET/BK200-200），縱向抗拉強度為200 kN/m，計算采用伸長率5%時的材料最小拉伸強度140 kN/m。具體參數如下表1。

3 路堤邊坡穩定性分析

3.1 分析工況

利用GEO-SLOP軟件分別對不同設計措施工況下計算分析結果匯總見下表2，圖3為瑞典條分法的計算結果。

3.2 計算結果分析

計算結果如下表2所示，在直接填筑時，邊坡穩定性不滿足要求，采取真空預壓、反壓護道+真空預壓（場坪范圍）、反壓護道（25 m）+真空預壓（全范圍）、反壓護道（25 m）+真空預壓（全范圍）+1層土工格柵（200 kN）、反壓護道（25 m）+真空預壓（全范圍）+2層土工格柵（200 kN）等措施均能夠有效提高路堤邊坡穩定性。

4 設計方案建議

4.1 建議方案

根據前文不同設計措施方案下的計算結果，綜合經濟比選，擬采用的地基處理建議措施為邊坡外側設置反壓護道，護道坡腳距正線橋梁承臺邊緣5 m，且最小寬度不小于25 m；護道及路堤場坪邊坡底部采用真空預壓聯合排水固結加固地基，考慮下部砂層的透水性，加固深度至淤泥層底部以上2 m，同時根據場地設置加固單元，每個單元面積不大于20 000 m2，四周采用泥漿攪拌樁、密封溝、圍堰隔水；原路堤坡腳采用攪拌樁加固，正三角形布置，樁徑0.5 m，樁間距1.2 m，加固深度15 m，加固寬度12 m；場坪范圍內鋪設抗拉強度為220 kN的土工格柵2層。

4.2 建議方案驗算

根據綜合比選確定的地基處理方案，結合設計施工工序，進一步計算分析驗證。計算結果如下圖4所示，結果表明方案可行，滿足規范要求。

5 結論

（1）動車所場坪場區位于珠三角沖積平原區，軟土發育，是在原有沖積貌基礎上“高填”形成的高填方路堤，區內主要的工程地質問題為軟土路堤地基沉降及邊坡滑塌，需采取工程措施處理。

（2）利用GEO-SLOP軟件計算分析得出，場區路堤工程在直接填筑時，邊坡穩定性不滿足要求，需采取工程措施進行處理。采取真空預壓、反壓+真空預壓+土工格柵等聯合措施均能夠有效提高路堤邊坡穩定性；真空預壓范圍越大，邊坡穩定性提高越顯著，聯合反壓、增設土工格柵能有效提高邊坡穩定性。

（3）經綜合經濟比選驗算，采用反壓護道+真空預壓聯合排水固結+鋪設2層土工格柵2層處理方案可行，滿足規范要求，可為類似工程處理提供參考。

參考文獻

[1]張立軍.山區高速公路路基邊坡穩定性及加固措施分析[J].四川水泥， 2023（4）：257-258+261.

[2]夏志遠，王率，任延斌.某山區高填方路基邊坡失穩機制分析研究[J].巖土工程技術， 2022（5）：371-376.

[3]代雪，張家明.某場地邊坡穩定分析方法的比較研究[J].中國安全生產科學技術， 2021（11）：119-124.

[4]陳濤，陳新國，吳慧明，等.軟土地區路基失穩機理及治理對策案例研究[J].地基處理， 2024（2）：178-184..

[5]何保，宋帥.基于GeoStudio的邊坡穩定性分析及支護方案選擇的理論探討[J].地質與勘探， 2019（5）：1329-1335.

[6]鄭萬里.山區公路路基邊坡穩定性分析及支護設計[J].交通世界， 2021（11）：47-48.

[7]陳濤，陳新國，吳慧明，等.軟土地區路基失穩機理及治理對策案例研究[J].地基處理， 2024（2）：178-184.

[8]謝萬東，劉帥，王征亮.深厚軟土中回填邊坡的整體穩定分析[J].中國港灣建設， 2022（2）：74-78.

收稿日期：2025-01-23

作者簡介：范瑞祥（1992—），男，碩士，主要從事鐵道工程勘察設計工作。

基金項目：中國鐵建股份有限公司科技研發計劃項目“地質信息數字化平臺研發與應用示范”（2021-A02）。