软弱地基上路基失稳处置技术初探

2012-08-20董英杰

山西建筑 2012年5期

董英杰

近年来随着道路工程项目的大量推进，软土地基上路基的沉降和稳定成为工程成败的关键，特别是路基稳定是首先需要考虑保证的。鉴于软基地基固结缓慢，承载力低，而建设工期紧张，施工中极易产生路基滑塌，因此需要避免容易引起滑塌的因素，同时应有处理滑塌的技术预案，结合工程实践进行初步的探讨。

1 工点情况简介

东南沿海某高速公路工程桥头路基段，地表硬壳层薄，厚度在0.5 m ～0.8 m 之间。下伏软土层深厚，达26.3 m ～27.8 m，流塑状，地基浅部断续分布0.5 m～2 m厚的泥炭土，其下为淤泥质粘土，软土含水量高，孔隙比大，固结缓慢，对路基沉降和稳定性极为不利。地基不处理时极限填土高度为2.9 m，而设计填土高度为4.5 m～5.3 m，原设计采用预制管桩处理，处理深度29 m。路基填筑完成后预压12个月总沉降量约为30 cm～55 cm，观测月沉降一直比较平稳，但施工路面结构层前，施工单位将路基坡脚外的施工便道材料挖除移用，坡脚外形成一条深约1.5 m～2 m，宽约5 m的水沟，存在路基边沟和水沟两道临空面，施工路面基层时产生了路面纵向开裂。采用边坡稳定程序分析，相当于在滑弧外侧卸载，安全系数小于1。裂缝距右侧硬路肩外边缘约3.4 m～3.5 m，缝宽约0.3 cm ～0.5 cm，裂缝两侧有高差，右侧低左侧高，1 m距离高差约1 cm。

2 观测数据

本路段沉降观测数据见表1，图1。

表1 本路段沉降观测数据表 m

3 各个路基横断面沉降观测图

沉降观测图见图2。

图1 本路段沉降观测数据图

图2 各个路基横断面沉降观测图

由沉降观测断面图可见，路基开裂路段的右侧路基边缘沉降值明显变大，与路中心相比，差异沉降随时间越来越大，因此裂缝是在不断的发展中，如果不采取果断措施处理将引起路基失稳。

4 裂缝产生原因分析

4.1 假定裂缝是由于浅层路基圆弧滑动造成的

4.1.1 支持的理由

1)路面开裂位置位于距硬路肩外边缘约3.5 m的位置，不可能是深层地基圆弧滑动，否则裂隙一般出现在中央分隔带附近，坡脚几十米外一般会隆起，而且在长达15个月的预压期间曾存放了100多片梁板，说明路基整体是稳定的。2)由于开始施工未超宽填筑，发现顶宽不足时采取二次填筑，有可能引起压实不足，有水渗入，引起局部路基边坡滑动。3)占地界位置原施工便道挖除后成为一条水沟，深约1.2 m～1.5 m，宽约4 m～5 m，如采用边坡稳定程序分析，相当于在滑弧外侧卸载，受力十分不利，存在路基边沟和水沟两道临空面，容易产生浅层滑移。4)局部边沟向外推移了1 cm～3 cm，路基边坡局部微鼓，形成下陡上缓。但有可能是施工松木桩形成的，目前没有护坡道的水平位置观测数据不能确定。浅层路基圆弧滑动见图3。

图3 浅层路基圆弧滑动图

4.1.2 反对的理由

1)在7月份打设8 m长松木桩的情况下，裂缝依然没有得到控制而继续发展，而浅层滑动经试算一般滑弧深度不会超过8 m，因此不是局部失稳的浅层滑动。2)浅层路基圆弧滑动一般是突然发生的，裂隙也较大，甚至造成整个路基边坡的失稳滑塌，而本路段的裂隙是缓慢发展的。3)浅层路基圆弧滑动应有明显的水平位移，通过边沟，护坡道都能观察出来，而本路段外移不明显。总之，本路段不是由于局部失稳的浅层路基圆弧滑动造成的。从开裂现象、开裂时间、开裂部位和有关观测资料分析，路面裂缝是由路基的变形和开裂引起的。施工底基层期间，土路基已经发生了变形和开裂，而后续采取坡脚打设松木桩以及开挖铺设土工格栅等措施并未有效的制止路基的进一步变形和开裂，导致现在面层施工完成后又一次开裂。

4.2 假定裂缝是由于横向差异沉降引起的

1)根据第三方观测资料的K23+950观测断面分析，路中心比两侧路基边缘的沉降均小，尤其是比右侧路肩的累计沉降量差10 cm，如果目前沉降继续发展，有可能引起沉降差异更大。2)根据路面的基层、中面层和上面层沉降观测表，路基外侧一般比内侧沉降量大，尤其是K23+960～K23+990，相应这一路段的裂缝也更明显。3)现场实测裂隙的外侧标高低于内侧，而且逐渐缓慢发展，说明主要来源于沉降差异的作用。4)路基边坡位置的填土难以压实，如宽度不足采用二次填筑则容易产生路基压缩变形，如果有水渗入缝隙，在软化路基，尤其是高填方路基，压缩变形较大。因此认为本路段两条裂隙是由于横向差异沉降引起的。根据开挖发现路床有2 cm～3 cm的裂缝，虽不能判明裂隙的具体走向和延伸深度，从横向差异沉降是造成裂隙的主因来看，根本措施是解决路基的开裂问题，光通过对路面采取措施是无法解决的。由于目前横向差异沉降还在继续发生，要想使沉降稳定，必须对地基处理想办法。

5 对策分析

1)方案一。裂缝外侧的路基路面全部挖除至基底，裂缝内侧1∶1挖台阶长宽各1 m，可查明产生不均匀沉降的原因，补强(比如打管桩30 m)后分层回填重做路基路面。优点:本方法可彻底解决路基的差异沉降，是对路基路面裂缝的根治方案，计算理论和勘察手段以及施工工艺都简单明确。缺点:工程量大，工期长，工程费用高。2)方案二。产生裂缝范围内的右幅路面结构层全面凿除，采用钢筋混凝土加强板结合沥青路面或直接作成钢筋混凝土路面。优点:本方法只破坏路面结构层，施工较迅速。缺点:未能根治差异沉降问题，只是表面增强，可能将裂缝延入路基中分带发生，或是路面接缝位置发生，工程量大，工期长。3)方案三。裂缝路段右侧路基边坡到占地界之间增加反压护道约4 m～5 m宽，为防止其沉降打设预制管桩进行地基处理，路基边沟可抬高到反压护道顶面。路面裂缝处开挖后进行打孔注浆补强路基，重新修筑路面结构层。优点:本方法在路面作业工期短，多数工作量集中在路面范围以外，对通车影响最小，增设有预制管桩处理的反压护道，如是浅层路基滑动可很好的解决问题，而对于路基差异沉降可起到侧限作用，同时打设的管桩可进入原路基边坡内起到一定的补强作用。缺点:未能根治路基的差异沉降问题，起到侧限和补强作用，打设管桩的扰动可能引起路基裂缝的扩大甚至破坏，而采用素混凝土灌注桩所需的工期较长。理论计算难，未对差异沉降有直接影响，是通过边界和间接的效应影响。