高速公路軟基沉降原因分析及治理對策

摘 要:軟基沉降是人類工程活動必須考慮的一個嚴峻問題，本文著重介紹、分析欽防高速公路某路段下行線軟基沉降情況，形成機理，為采取有效治理措施提供依據。

關鍵詞:高速公路 軟基路堤 沉降 原因分析 治理對策

中圖分類號:U416.1文獻標識碼:A文章編號:1672-3791(2012)06(c)-0039-02

廣西某高速公路k2+100m～300m路段下行線路段地處海灣岸邊，自建成通車以來，該路段填方路基沉降變形明顯，路面錯臺、開裂、高低不平，縱橫裂隙發育，其中縱向裂縫7條，一般長80m～120m;橫向裂縫10條，長10余米，寬一般0.8cm～4cm，局部達5cm～7cm;多處裂縫砼路面沉降高差0.5cm～3.5cm，最大沉降量達53.6cm，嚴重危及公路的正常使用及行車安全。

1 地質情況

該路段原始地貌為海濱潮間帶，地形經人工挖山填海、筑路整平，地面標高5.52m～6.54m。公路右55m填筑帶外為海灣，岸邊為寬6.5m的漿砌片石護岸，海底向外微傾斜，海水深0～5m，隨潮汐變化;公路左60m～80m為一孤立石山，山高20m～35m，巖石裸露，出露地層為志留系雜色砂巖、泥巖、頁巖，中薄層狀，單斜構造。

場區內第四系覆蓋土層有:路面砼(Q4me)、路床基底層(Q4me)、填筑土(Q4me)、細砂(Q4m)、含淤泥質粘土(Q4m)等，下伏基巖為志留系(S1)砂巖、泥頁巖見圖1。

根據是否存在含淤泥質粘土及基巖面的變化情況，該路段可分為兩個不同的地層區。一部分上覆地層主要由填筑土組成，厚3.24m～10.44m，下伏基巖為砂巖、泥質頁巖，基巖面坡度較小，基底較穩定。另一部分上覆地層主要由填筑土、細砂、軟～流塑狀含淤泥質粘土組成，其中填筑土厚6.50m～10.44m，細砂層頂面埋深6.50m～14.50m，厚4.00m～7.20m;含淤泥質粘土頂面埋深6.50m～12.60m，厚2.50m～10.00m;巖面在縱向上坡度小，橫向上坡度較大;該區屬軟土地基，存在沉降變形、蠕動位移的可能性。

地下水主要賦存及運動于填筑土、細砂和局部裂隙較發育的砂巖層中，這些巖土層的孔隙、裂隙較發育，具中等透水性，含孔隙、裂隙潛水，富水性中等。其他地層孔隙、裂隙小，具弱透水性。地下水主要受大氣降水及海水倒灌補給。地下水與海水之間的水力聯系密切，勘察期間測得地下水位埋深3.35m～5.00m，隨潮水位潮汐變化。因原始地形由上行線向下行線(海邊)傾斜，上行線一側山體巖土層吸收大氣降水后，沿裂隙、孔隙入滲地下，流經路堤向海邊潛流排泄，見地質剖面如圖2。按場地環境類型分類規定，其屬Ⅰ類環境，地下水及海水對砼具有強腐蝕性。

2 路基沉降變形的影響因素與原因分析

2.1 路基沉降變形的影響因素

該路段路基沉降變形的形成和發展變化主要受巖面基底地形條件、物質組成與結構特征、地下水及海水潮汐作用、車輛荷載、人類工程活動等因素綜合作用的結果。

2.2 路基沉降變形的原因分析

該路基的沉降變形原因有兩個方面，一是沉降變形(即垂直變形):地基中軟～流塑狀含淤泥質粘土受上部動、靜荷載作用產生的固結壓縮變形，以及填筑土壓縮固結和后期水文地質條件改變所引起的壓縮變形，其工后沉降量超過高速公路一般路段容許工后沉降量;二是局部側向位移變形:軟～流塑狀含淤泥質粘土在垂直荷載作用下側向蠕動變形，以及后期填筑土垂向變形較大而引起的側向變形。具體分析如以下幾點。

(1)該路段地基受力層內存在軟～流塑狀含淤泥質粘土，含水量37.3%～48.9%，孔隙比1.008～1.327，十字板剪切強度3.08kPa～7.06kPa。該層軟土分布廣、厚度大，變化亦大，中央隔離帶處薄，向海岸逐漸增大，到城市綠化用地部位厚度達5m～10m。其工程特點是極為軟弱、飽水、固結差、固結系數小、高壓縮性。在公路填方期間，路堤填筑土對地基產生的附加應力所引起的排水固結緩慢，土層呈欠壓密狀態，完工后，路基主固結沉降、次固結沉降依然存在。隨著時間的推移，在路堤靜荷載和車輛動荷載、振動影響下，土層孔隙中飽和水漸漸排出，繼續產生固結、壓縮變形。由于該路段軟土厚度不同，所產生的沉降變形量不均勻，壓在地基上的路基沉降也不均勻，砼路面隨著變形產生裂縫。

(2)在施工過程到工程結束，含淤泥質粘土都承受著填筑土的自重壓力作用，因其力學強度極低，土的側壓系數、主動土壓力系數較大，在排水固結尚未達到最終變形同時，該土層會產生側向擠壓，向基巖面傾斜及阻力最小的方向—海岸緩慢蠕動。在地基變形不穩定情況下，該路段投入使用后，在車輛動荷載的同時作用下，加劇路面的破壞程度。

(3)路堤填筑土料以粗粒為主，尤其是底部拋石層，均勻性差，雖經分層碾壓，其密實度仍達不到設計要求，在荷重的作用下，本身還在發生小量沉降變形。

(4)場地內的填筑土、細砂和局部裂隙發育的巖層，具中等透水性，另外，公路修建后，上行線一側未設置縱向排水溝，致使降水、地表積水下滲進入路堤，尤其是雨季大量降水，沿已破壞的砼路面裂縫直接滲入路基，從填筑土孔隙、空隙不斷擴大。又因路堤地下水與海水存在互補關系，潮起潮落對路基的作用，既降低了填筑土的物理力學強度，又易把土的細顆粒攜帶走，使結構變得松軟。填筑土空隙加大，密實度變小，在自重和車輛荷載、振動作用下，加快和加大了路堤壓縮變形。

3 治理對策

根據場地工程地質條件不同，分段采取治理措施。首先，對該路段的下行線綠化帶中間采用一排高壓旋噴樁作為帷幕，由于該路堤地下水與海水存在互補關系，潮起潮落對路基的填筑土(特別是軟～流塑狀含淤泥質粘土)的影響很大，漲潮時海水會滲入到路堤中使填筑土的物理力學強度降低，退潮時又易把土的細顆粒帶走，使填筑土的空隙加大從而引起路基沉降，故對該路段宜采用高壓旋噴樁作為帷幕，以隔斷路堤與海水的聯系;其次，在有軟～流塑狀含淤泥質粘土的地段采用高壓旋噴樁及化學(壓力)灌漿進行治理，因路堤中的軟～流塑狀含淤泥質粘土具有高壓縮性，力學強度低，為提高其力學強度，該段宜采用高壓旋噴樁及化學(壓力)灌漿進行加固治理;然后，對該路段的填筑土進行化學(壓力)灌漿，充填其空隙，提高填筑土的壓實度;最后，對跳車現象嚴重的部位進行適當抬板，保證路面的平整度，消除跳車隱患。

4 結語

該路段路基沉降變形在建成通車到施工治理前一直在持續發展，且在雨季有明顯加快的跡象。而經過施工治理后，路基穩定，運營正常，再沒有出現類似的病害。說明對該路段的病害影響因素的分析評價是正確的，而對此采取的治理措施也是合理有效的。

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