軟弱地基上路基失穩(wěn)處置技術初探

董英杰

近年來隨著道路工程項目的大量推進，軟土地基上路基的沉降和穩(wěn)定成為工程成敗的關鍵，特別是路基穩(wěn)定是首先需要考慮保證的。鑒于軟基地基固結緩慢，承載力低，而建設工期緊張，施工中極易產生路基滑塌，因此需要避免容易引起滑塌的因素，同時應有處理滑塌的技術預案，結合工程實踐進行初步的探討。

1 工點情況簡介

東南沿海某高速公路工程橋頭路基段，地表硬殼層薄，厚度在0.5 m ～0.8 m 之間。下伏軟土層深厚，達26.3 m ～27.8 m，流塑狀，地基淺部斷續(xù)分布0.5 m～2 m厚的泥炭土，其下為淤泥質粘土，軟土含水量高，孔隙比大，固結緩慢，對路基沉降和穩(wěn)定性極為不利。地基不處理時極限填土高度為2.9 m，而設計填土高度為4.5 m～5.3 m，原設計采用預制管樁處理，處理深度29 m。路基填筑完成后預壓12個月總沉降量約為30 cm～55 cm，觀測月沉降一直比較平穩(wěn)，但施工路面結構層前，施工單位將路基坡腳外的施工便道材料挖除移用，坡腳外形成一條深約1.5 m～2 m，寬約5 m的水溝，存在路基邊溝和水溝兩道臨空面，施工路面基層時產生了路面縱向開裂。采用邊坡穩(wěn)定程序分析，相當于在滑弧外側卸載，安全系數小于1。裂縫距右側硬路肩外邊緣約3.4 m～3.5 m，縫寬約0.3 cm ～0.5 cm，裂縫兩側有高差，右側低左側高，1 m距離高差約1 cm。

2 觀測數據

本路段沉降觀測數據見表1，圖1。

表1 本路段沉降觀測數據表 m

3 各個路基橫斷面沉降觀測圖

沉降觀測圖見圖2。

圖1 本路段沉降觀測數據圖

圖2 各個路基橫斷面沉降觀測圖

由沉降觀測斷面圖可見，路基開裂路段的右側路基邊緣沉降值明顯變大，與路中心相比，差異沉降隨時間越來越大，因此裂縫是在不斷的發(fā)展中，如果不采取果斷措施處理將引起路基失穩(wěn)。

4 裂縫產生原因分析

4.1 假定裂縫是由于淺層路基圓弧滑動造成的

4.1.1 支持的理由

1)路面開裂位置位于距硬路肩外邊緣約3.5 m的位置，不可能是深層地基圓弧滑動，否則裂隙一般出現在中央分隔帶附近，坡腳幾十米外一般會隆起，而且在長達15個月的預壓期間曾存放了100多片梁板，說明路基整體是穩(wěn)定的。2)由于開始施工未超寬填筑，發(fā)現頂寬不足時采取二次填筑，有可能引起壓實不足，有水滲入，引起局部路基邊坡滑動。3)占地界位置原施工便道挖除后成為一條水溝，深約1.2 m～1.5 m，寬約4 m～5 m，如采用邊坡穩(wěn)定程序分析，相當于在滑弧外側卸載，受力十分不利，存在路基邊溝和水溝兩道臨空面，容易產生淺層滑移。4)局部邊溝向外推移了1 cm～3 cm，路基邊坡局部微鼓，形成下陡上緩。但有可能是施工松木樁形成的，目前沒有護坡道的水平位置觀測數據不能確定。淺層路基圓弧滑動見圖3。

圖3 淺層路基圓弧滑動圖

4.1.2 反對的理由

1)在7月份打設8 m長松木樁的情況下，裂縫依然沒有得到控制而繼續(xù)發(fā)展，而淺層滑動經試算一般滑弧深度不會超過8 m，因此不是局部失穩(wěn)的淺層滑動。2)淺層路基圓弧滑動一般是突然發(fā)生的，裂隙也較大，甚至造成整個路基邊坡的失穩(wěn)滑塌，而本路段的裂隙是緩慢發(fā)展的。3)淺層路基圓弧滑動應有明顯的水平位移，通過邊溝，護坡道都能觀察出來，而本路段外移不明顯。總之，本路段不是由于局部失穩(wěn)的淺層路基圓弧滑動造成的。從開裂現象、開裂時間、開裂部位和有關觀測資料分析，路面裂縫是由路基的變形和開裂引起的。施工底基層期間，土路基已經發(fā)生了變形和開裂，而后續(xù)采取坡腳打設松木樁以及開挖鋪設土工格柵等措施并未有效的制止路基的進一步變形和開裂，導致現在面層施工完成后又一次開裂。

4.2 假定裂縫是由于橫向差異沉降引起的

1)根據第三方觀測資料的K23+950觀測斷面分析，路中心比兩側路基邊緣的沉降均小，尤其是比右側路肩的累計沉降量差10 cm，如果目前沉降繼續(xù)發(fā)展，有可能引起沉降差異更大。2)根據路面的基層、中面層和上面層沉降觀測表，路基外側一般比內側沉降量大，尤其是K23+960～K23+990，相應這一路段的裂縫也更明顯。3)現場實測裂隙的外側標高低于內側，而且逐漸緩慢發(fā)展，說明主要來源于沉降差異的作用。4)路基邊坡位置的填土難以壓實，如寬度不足采用二次填筑則容易產生路基壓縮變形，如果有水滲入縫隙，在軟化路基，尤其是高填方路基，壓縮變形較大。因此認為本路段兩條裂隙是由于橫向差異沉降引起的。根據開挖發(fā)現路床有2 cm～3 cm的裂縫，雖不能判明裂隙的具體走向和延伸深度，從橫向差異沉降是造成裂隙的主因來看，根本措施是解決路基的開裂問題，光通過對路面采取措施是無法解決的。由于目前橫向差異沉降還在繼續(xù)發(fā)生，要想使沉降穩(wěn)定，必須對地基處理想辦法。

5 對策分析

1)方案一。裂縫外側的路基路面全部挖除至基底，裂縫內側1∶1挖臺階長寬各1 m，可查明產生不均勻沉降的原因，補強(比如打管樁30 m)后分層回填重做路基路面。優(yōu)點:本方法可徹底解決路基的差異沉降，是對路基路面裂縫的根治方案，計算理論和勘察手段以及施工工藝都簡單明確。缺點:工程量大，工期長，工程費用高。2)方案二。產生裂縫范圍內的右幅路面結構層全面鑿除，采用鋼筋混凝土加強板結合瀝青路面或直接作成鋼筋混凝土路面。優(yōu)點:本方法只破壞路面結構層，施工較迅速。缺點:未能根治差異沉降問題，只是表面增強，可能將裂縫延入路基中分帶發(fā)生，或是路面接縫位置發(fā)生，工程量大，工期長。3)方案三。裂縫路段右側路基邊坡到占地界之間增加反壓護道約4 m～5 m寬，為防止其沉降打設預制管樁進行地基處理，路基邊溝可抬高到反壓護道頂面。路面裂縫處開挖后進行打孔注漿補強路基，重新修筑路面結構層。優(yōu)點:本方法在路面作業(yè)工期短，多數工作量集中在路面范圍以外，對通車影響最小，增設有預制管樁處理的反壓護道，如是淺層路基滑動可很好的解決問題，而對于路基差異沉降可起到側限作用，同時打設的管樁可進入原路基邊坡內起到一定的補強作用。缺點:未能根治路基的差異沉降問題，起到側限和補強作用，打設管樁的擾動可能引起路基裂縫的擴大甚至破壞，而采用素混凝土灌注樁所需的工期較長。理論計算難，未對差異沉降有直接影響，是通過邊界和間接的效應影響。

6 結語

由于高速公路通車在即，因此采用方案三進行處理，目前施工運營已經三年多，雖然仍有少量橫向差異沉降，但裂縫沒有繼續(xù)發(fā)展，保證了路基的穩(wěn)定。

[1]高等級公路軟土地基路堤設計與施工技術[M］.北京:人民交通出版社，2001.

[2]公路工程軟基處理[M］.北京:人民交通出版社，2002.