高速公路软基沉降原因研究及治理对策

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高速公路软基沉降原因研究及治理对策摘要：软基沉降是人类工程活动必须考虑的一个严峻问题，本文着重介绍、分析钦防高速公路某路段下行线软基沉降情况，形成机理，为采取有效治理措施提供依据。关键词：高速公路软基路堤沉降原因分析治理对策中图分类号:U416.1文献标识码：A文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0039-02广西某高速公路k2+100m〜300m路段下行线路段地处海湾岸边，自建成通车以来，该路段填方路基沉降变形明显，路面错台、开裂、高低不平，纵横裂隙发育，其中纵向裂缝7条,一般长80m〜120m；横向裂缝10条，长10余米，宽一般0.8cm〜4cm,局部达5cm〜7cm；多处裂缝论路面沉降高差0.5cm〜3.5cm,最大沉降量达53.6cm,严重危及公路的正常使用及行车安全。1地质情况该路段原始地貌为海滨潮间带，地形经人工挖山填海、筑路整平，地面标高5.5加〜6.54mo公路右55m填筑带外为海湾，岸边为宽6.5m的浆砌片石护岸，海底向外微倾斜，海水深0〜5m,随潮汐变化；公路左60m〜80m为一孤立石山，山高20m〜35m,岩石裸露，出露地层为志留系杂色砂岩、泥岩、页 岩，中薄层状，单斜构造。场区内第四系覆盖土层有：路面碗(Q4me)、路床基底层(Q4me)、填筑土(Q4me)、细砂(Q4m)、含淤泥质粘土(Q4m)等，下伏基岩为志留系(S1)砂岩、泥页岩见图1。根据是否存在含淤泥质粘土及基岩面的变化情况，该路段可分为两个不同的地层区。一部分上覆地层主要由填筑土组成，厚3.24m〜10.44m,下伏基岩为砂岩、泥质页岩,基岩面坡度较小，基底较稳定。另一部分上覆地层主要由填筑土、细砂、软〜流塑状含淤泥质粘土组成，其中填筑土厚6.50m〜10.44m,细砂层顶面埋深6.50m〜14.50m,厚4.00m〜7.20m；含淤泥质粘土顶面埋深6.50m〜12.60m,厚2.50m〜10.00m；岩面在纵向上坡度小，横向上坡度较大；该区属软土地基，存在沉降变形、蠕动位移的可能性。地下水主要赋存及运动于填筑土、细砂和局部裂隙较发育的砂岩层中，这些岩土层的孔隙、裂隙较发育，具中等透水性，含孔隙、裂隙潜水，富水性中等。其他地层孔隙、裂隙小，具弱透水性。地下水主要受大气降水及海水倒灌补给。地下水与海水之间的水力联系密切，勘察期间测得地下水位埋深3.35m〜5.00m,随潮水位潮汐变化。因原始地形由上行线向下行线(海边)倾斜，上行线一侧山体岩土层吸收大气降水后,沿裂隙、孔隙入渗地下，流经路堤向海边潜流排泄，见地质剖 面如图2o按场地环境类型分类规定，其属I类环境，地下水及海水对観具有强腐蚀性。2路基沉降变形的影响因素与原因分析2.1路基沉降变形的影响因素该路段路基沉降变形的形成和发展变化主要受岩面基底地形条件、物质组成与结构特征、地下水及海水潮汐作用、车辆荷载、人类工程活动等因素综合作用的结果。2.2路基沉降变形的原因分析该路基的沉降变形原因有两个方面，一是沉降变形(即垂直变形)：地基中软〜流塑状含淤泥质粘土受上部动、静荷载作用产生的固结压缩变形，以及填筑土压缩固结和后期水文地质条件改变所引起的压缩变形，其工后沉降量超过高速公路一般路段容许工后沉降量；二是局部侧向位移变形：软〜流塑状含淤泥质粘土在垂直荷载作用下侧向蠕动变形，以及后期填筑土垂向变形较大而引起的侧向变形。具体分析如以下几点。(1)该路段地基受力层内存在软〜流塑状含淤泥质粘土,含水量37.3%〜48.9%,孔隙比1.008〜1.327,十字板剪切强度3.08kPa〜7.06kPa。该层软土分布广、厚度大，变化亦大，中央隔离带处薄，向海岸逐渐增大，到城市绿化用地部位厚度达5m〜10m。其工程特点是极为软弱、饱水、固结差、固 结系数小、高压缩性。在公路填方期间，路堤填筑土对地基产生的附加应力所引起的排水固结缓慢，土层呈欠压密状态,完工后，路基主固结沉降、次固结沉降依然存在。随着时间的推移，在路堤静荷载和车辆动荷载、振动影响下，土层孔隙中饱和水渐渐排出，继续产生固结、压缩变形。由于该路段软土厚度不同，所产生的沉降变形量不均匀，压在地基上的路基沉降也不均匀，径路面随着变形产生裂缝。(1)在施工过程到工程结束，含淤泥质粘土都承受着填筑土的自重压力作用，因其力学强度极低，土的侧压系数、主动土压力系数较大，在排水固结尚未达到最终变形同时，该土层会产生侧向挤压，向基岩面倾斜及阻力最小的方向一海岸缓慢蠕动。在地基变形不稳定情况下,该路段投入使用后，在车辆动荷载的同时作用下，加剧路面的破坏程度。(2)路堤填筑土料以粗粒为主，尤其是底部抛石层，均匀性差，虽经分层碾压，其密实度仍达不到设计要求，在荷重的作用下，本身还在发生小量沉降变形。(3)场地内的填筑土、细砂和局部裂隙发育的岩层，具中等透水性，另外，公路修建后，上行线一侧未设置纵向排水沟,致使降水、地表积水下渗进入路堤，尤其是雨季大量降水，沿已破坏的论路面裂缝直接渗入路基，从填筑土孔隙、空隙不断扩大。又因路堤地下水与海水存在互补关系，潮起潮落对路基的作用，既降低了填筑土的物理力学强度，又易把土的 细颗粒携带走，使结构变得松软。填筑土空隙加大，密实度变小,在自重和车辆荷载、振动作用下，加快和加大了路堤压缩变形。3治理对策根据场地工程地质条件不同，分段采取治理措施。首先,对该路段的下行线绿化带中间采用一排高压旋喷桩作为帷幕，由于该路堤地下水与海水存在互补关系，潮起潮落对路基的填筑土（特别是软〜流塑状含淤泥质粘土）的影响很大,涨潮时海水会渗入到路堤中使填筑土的物理力学强度降低,退潮时又易把土的细颗粒带走，使填筑土的空隙加大从而引起路基沉降，故对该路段宜采用高压旋喷桩作为帷幕，以隔断路堤与海水的联系；其次，在有软〜流塑状含淤泥质粘土的地段采用高压旋喷桩及化学（压力）灌浆进行治理，因路堤中的软〜流塑状含淤泥质粘土具有高压缩性，力学强度低,为提高其力学强度，该段宜采用高压旋喷桩及化学（压力）灌浆进行加固治理；然后，对该路段的填筑土进行化学（压力）灌浆，充填其空隙，提高填筑土的压实度；最后，对跳车现象严重的部位进行适当抬板，保证路面的平整度，消除跳车隐患。4结语该路段路基沉降变形在建成通车到施工治理前一直在持续发展，且在雨季有明显加快的迹象。而经过施工治理后, 路基稳定，运营正常，再没有出现类似的病害。说明对该路段的病害影响因素的分析评价是正确的，而对此采取的治理措施也是合理有效的。参考文献[1]张诚厚，袁文明•高速公路软基处理[M].中国建筑工业出版社,1999.[2]王铁宏•全国重大工程项目地基处理工程实录[M].中国建筑工业出版社,1998.[3]刘松玉.公路地基处理[M].东南大学出版社,2001.[4]高大钊•软土地基理论与实践[M].中国建筑工业出版社,1992.[5]赵国富•采用压浆法控制地面沉降和提高挡土墙强度工程实践[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(5):66〜68,71.[6]林青•软土地基注浆加固实践[J]•探矿工程(岩土钻掘工程)，2009,36(8):54〜56.