高速公路路基滑移處治分析研究

李 偉

(廣東省南粵交通揭惠高速公路管理中心，揭陽 522000)

揭惠項目采用設(shè)計速度100 km/h的四車道高速公路標準，整體式路基寬26 m。路基標準橫斷面：四車道整體式路基寬度26.0 m，其中：行車道寬2 m×2 m×3.75 m，硬路肩寬2 m×3.0 m(含右側(cè)路緣帶寬2×0.5 m)，中間帶寬3.5 m(中央分隔帶寬2.0 m，左側(cè)路緣帶寬2 m×0.75 m)，土路肩寬2×0.75 m。

樁號K26+208～K26+331段位于貴嶼鎮(zhèn)規(guī)劃的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園區(qū)，路線沿產(chǎn)業(yè)園的規(guī)劃線位布設(shè)，地形地貌為沖積平原區(qū)，路線左側(cè)臨近河道，右側(cè)為菜地、水田，設(shè)計填土高度為8.4～9.2 m，地基處理采用管樁復合地基，管樁長度為18 m，間距為2.8 m，砂墊層厚度為35 cm，碎石墊層為30 cm。

K26+208～K26+271段管樁處治于2014年12月14日開始施工，于2014年12月25日施工完成，2014年12月25日管樁通過總監(jiān)辦驗收； K26+271～K26+331段管樁處治于2015年1月15日開始施工，于2015年11月15日施工完成。

K26+208～K26+271段路基本體2015年3月22日開始填筑，2017年3月24日填筑到94區(qū)頂，于2017年10月16日填筑到96區(qū)第二層；K26+271～K26+331段路基本體2015年12月18日開始填筑，2017年3月23日填筑到94區(qū)頂，于2017年10月16日填筑到96區(qū)第二層；K26+208～K26+271、K26+271～K26+331兩段路基填筑至96區(qū)第二層后，為保證彎沉及后期通車的安全穩(wěn)定，現(xiàn)場勘查決定將96區(qū)第3～4層土方填料更換為級配碎石，于2017年11月7日開始填筑，2017年11月8日完成全部本體路基的填筑工作，于2017年11月11日開始進行路面結(jié)構(gòu)層施工，截止2017年11月12日出現(xiàn)下陷滑移情況時，已經(jīng)施工約75 cm左右結(jié)構(gòu)層。

1 滑移情況

2017年11月12日上午11點30分K26+240～K26+300段路基中線位置，路面水穩(wěn)層表面出現(xiàn)縱向裂縫，中午12點10分左右裂縫處路基本體出現(xiàn)下陷、坡腳處起拱，對路基本體進行拉扯，影響范圍擴大至K26+208～K26+331，長度123 m。下午15點左右開裂及下陷地段基本趨于穩(wěn)定。下陷部分路基本體下陷約2 m，造成路基坡腳外地貌隆起1.5 m，并向外發(fā)生位移2 m。滑移未造成人員傷亡及機械設(shè)備損失，見圖1、圖2。

2 地質(zhì)條件

地形地貌主要為沖積平原區(qū)，地形平坦，原地面高程約1.4～2 m，路段起點位置為一魚塘，路線前進方向右側(cè)主要為草地、農(nóng)田、水溝縱橫，左側(cè)為舊路及河流，該路段上覆0.5～1 m的雜填土，雜填土下分布有5.9～7.8 m厚、灰黑色、飽和、流塑狀的淤泥土,淤泥土下為3.8～6.6 m厚、灰色、稍濕、可塑狀粉質(zhì)粘土，粉質(zhì)粘土下有細砂、中砂、粗砂、粉質(zhì)粘土不同程度地交替分布，地質(zhì)情況較復雜。

3 原因分析

該項目委托專業(yè)設(shè)計院對路基進行了勘察和設(shè)計，對路基地基處理方案按規(guī)定進行了審批，嚴格按照規(guī)范和設(shè)計要求進行施工、監(jiān)理，并按規(guī)定進行了檢測，均達到設(shè)計要求，路基填筑也滿足規(guī)范和設(shè)計要求。

《路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細則》(JTG/T D31-02—2013)對管樁復合地基的穩(wěn)定分析方法是借鑒攪拌樁復合地基的，其假設(shè)樁和土同時剪切破壞。但是最新研究表明，管樁等剛性樁復合地基的樁土破壞過程是不同步的，剛性樁主要發(fā)生彎曲破壞，而不是剪切破壞，按照規(guī)范中的穩(wěn)定分析方法計算的安全系數(shù)偏大。因此，導致滑移原因為現(xiàn)行規(guī)范存在不足[1-3]。

該路段地形地貌較為復雜，原地貌為魚塘，魚塘底部為6 m左右的飽和流塑狀淤泥層，含水量超過 80%，抗剪強度約為 15 kPa，極限承載力約為 80 kPa；流塑狀淤泥極大降低了軟基處理后管樁間土的復合承載力。同時，路基兩側(cè)原地面相對高差達3.7 m，地面落差大，偏壓明顯，對路基穩(wěn)定性造成不利的影響[4]。

該段路基地質(zhì)情況較為復雜，路基滑移發(fā)生后加密地質(zhì)補勘發(fā)現(xiàn)地質(zhì)情況與原鉆探孔地質(zhì)相差較大，中砂層厚度不均勻，且底下的粉質(zhì)粘土層較厚，原管樁刺穿砂層后降低地基穩(wěn)定性。

路基滑移時連續(xù)降雨長達十幾天，導致附近北港運河水位上漲較大，該段路基地下水位快速上升，軟土路基含水量劇增，大大降低了該段路基的承載力，導致路基失穩(wěn)[5]。

該段路基施工便道設(shè)置在右側(cè)路基范圍內(nèi)，施工重型運輸車輛反復通行導致部分管樁發(fā)生傾斜，降低管樁承載能力；加上路面水穩(wěn)層施工期間車輛和壓路機震動，多重作用力疊加導致部分路基承載力超過臨界點發(fā)生滑移[6]。

4 處治加固方案

綜合考慮施工工期、工程造價等因素，將整幅填土卸載至原樁帽以上1.5 m處(卸載后整平高程按3.5 m控制)，整平后補打管樁，樁頂采用網(wǎng)格樁帽整體連接，管樁樁長采用雙控法。

路基全斷面采用預應力PHC管樁處理,管樁外直徑為40 cm,壁厚不小于9.5 cm,強度為C80,橫向樁間距2.4 m,縱向在原兩排樁中間插打管樁。考慮管樁施工平臺的要求且為避免管樁施工對已有橋臺的影響,此次縱向處理至距離橋臺4.4 m(靠近橋臺的原三排樁范圍不進行補打,具體可結(jié)合現(xiàn)場實際情況進行相應調(diào)整)。橋臺附近管樁施工應同時監(jiān)測橋臺的位移情況；樁頂樁帽縱橫向采用系梁整體連接,管樁頂樁帽及系梁砼強度調(diào)整為C40；樁帽頂鋪設(shè)30 cm碎石墊層,樁帽頂面和碎石墊層頂面分別設(shè)置一層雙向鋼塑土工格柵，見圖3。

5 施工技術(shù)要求及工藝

管樁施工前需將坡腳外側(cè)地方農(nóng)田發(fā)生起拱、上升的范圍挖除、整平；施工前應進行場地平整,原路堤卸載至填土高度2.3 m處整平,卸載后整平高程按4.3 m控制,施工場地應整平至路堤外側(cè)一定范圍,以保證施工器械能夠進行路堤最外側(cè)一排樁的施工。起點卸載時應按階梯開挖卸載,路基填筑應做縱向路基拼接處理,工序為:開挖臺階(每級1 m高)并每級鋪設(shè)雙向鋼塑土工格柵(縱向6 m長,橫向滿鋪)。施工場地清理整平后,先鋪設(shè)一層厚度為樁帽高度(40 cm)的碎石墊層,再進行樁的打設(shè);樁帽及系梁澆筑前先挖除相應體積的墊層,再進行樁帽及系梁的澆筑。采用錘擊法施工,采用樁長和貫入度雙控的原則:管樁打設(shè)長度不小于設(shè)計樁長,且錘重6 t、沖程2.0 m的施工機械,最后貫入度小于30 cm/10擊的標準。軟基處理完成前,嚴禁在路基范圍及兩側(cè)設(shè)置施工便道,以免對施工樁體產(chǎn)生橫向推移。軟基處理完成后,應從兩側(cè)分層進行碎石墊層和路堤的填筑。且在填筑高度未到達2 m高時,嚴禁大型施工車輛通行。沉樁過程中應嚴格控制樁身的垂直度。宜采用經(jīng)緯儀進行垂直度控制,可在距樁機1 525 m處成90°方向設(shè)置經(jīng)緯儀各一臺,測定導桿和樁身的垂直度。原路基下已打設(shè)管樁,處理時應盡量避開原管樁并新增管樁進行打設(shè)。因此路段在原路基填筑過程中曾鋪設(shè)土工格柵,且土工格柵位于填土層底部,避免用管樁沖擊土工格柵，管樁施工需提前鏟斷土工格柵；打管樁期間，若底面有明顯的隆起現(xiàn)象時，在相應地段暫停打樁施工一段時間，以有利于孔壓消散。

6 處治后監(jiān)測分析

1)監(jiān)測點布置:此段重新處治后在K26+270處設(shè)置了一個監(jiān)測斷面，布置了左側(cè)路肩沉降點、右側(cè)路肩沉降點、路中沉降點，并在左右幅路基坡腳布設(shè)了深層測斜監(jiān)測點，具體布置見圖4。

2)監(jiān)測頻率:填土期1次/d，填土間歇期1次/3 d，填土完成后第2～3月內(nèi)1次/周，填土完成第4個月～結(jié)束1次/半月。若變形明顯加大，應持續(xù)監(jiān)測。

3)監(jiān)測成果:沉降監(jiān)測在軟基重新處理完成開始填土后，對該段路基監(jiān)測斷面進行了繼續(xù)監(jiān)測，左幅累積沉降量為29.3 mm，中間累積沉降量為28.3 mm，右幅累積沉降量為27.2 mm，填土期最大沉降速率為0.8 mm/d，監(jiān)測期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)異常情況，見圖5。測斜監(jiān)測在填土期左右幅測斜位移均較小，最大變形速率為0.9 mm/d，累計位移量為5.5 mm。填土期內(nèi)未出現(xiàn)突變。

7 結(jié) 語

a.軟土路基穩(wěn)定問題在設(shè)計中應根據(jù)不同段落的地形、地質(zhì)及水文條件，選擇相應的加固措施，以避免完工后再處理的局面；施工單位應對軟基處理路段重點排查，加強監(jiān)測及日常巡查，將現(xiàn)場異常情況及時向參建單位反映。

b.帶承托板和褥墊層的預應力管樁方案施工工序復雜，難以避免重型施工機具和車輛對已打入的預應力管樁的損害，而管樁施打傾斜和受擠壓傾斜、斷裂是造成路基突發(fā)性垮塌的主要原因。

c.應避免在無上覆硬殼層的軟土地基上直接施打帶承托板和褥墊層的預應力管樁，應在無硬殼層軟土地基增設(shè)人造硬殼層，采用左右幅一次整體引孔打樁，同時對管樁接頭質(zhì)量、褥墊層(含土工格柵)施工質(zhì)量、 垂直度控制標準和施工工序提出嚴格要求。

d.強化地質(zhì)勘察，查明軟基的縱橫向分布情況及軟土的力學性質(zhì)參數(shù)；重視褥墊層和樁帽施工質(zhì)量，加強樁帽和管樁連接、樁帽間砼系梁連接質(zhì)量控制，確保管樁整體性和協(xié)同受力性能。

e.按照設(shè)計和規(guī)范要求以及試樁確定的各項參數(shù)進行施工，過程中應重點加強對垂直度、接樁質(zhì)量、終孔確認等關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制，落實監(jiān)理旁站、隱蔽工程影像存留、工程量現(xiàn)場簽認制度。

[1] 劉吉福,郭舒洋,肖昌建.修正密度法分析混凝土樁復合地基路基繞流滑動穩(wěn)定性[J].廣東公路交通,2016(5):12-20.

[2] 劉吉福,鄭 剛,龔曉南等.柔性荷載剛性樁復合地基修正密度法穩(wěn)定分析改進[J].巖土工程學報,2017,39(2):33-36.

[3] 鄭 剛，楊新煜，周海祚，等.基于漸進破壞的路堤下剛性樁復合地基的穩(wěn)定性分析及控制[J].巖土工程學報,2016,12.

[4] 李 昱，劉爾海，劉躍德.河塘段路基沉陷滑移的實例分析及處治[J].公路交通科技,2009(7).

[5] 師 郡，李永睿，李 穎.失穩(wěn)滑移路基加固設(shè)計與施工處治[J].中外公路,2008(8).

[6] 李 偉.任意真空-堆載條件下砂井地基固結(jié)分析方法研究[D].廣州:廣東工業(yè)大學,2010.