某高速公路山区软土路基失稳原因分析

王佳

摘 要：山区软土一般具有分布范围小、厚度变化大的特点，在山区修建高速公路、铁路时往往会遇到路基稳定性的问题。目前，山区软基稳定理论研究尚滞后于工程应用实践，还需要进一步探索与完善。文章针对山区软土路基滑塌失稳案例，通过分析指出滑塌失稳是由于不利地形地貌、软土横向分布不均、填筑速率过快导致软土强度增长与荷载增加不匹配、缺少路基稳定监控所引起，可供类似工程借鉴参考。

关键词：滑塌失稳 路基填筑施工 软基监控

1.引言

我国分布有大量山区地貌，这些山区沟谷地带往往发育有湖积、冲积、坡积相的软土，山区软土一般具有分布范围小、厚度变化大的特点。这是由于山区软土一般发育于山间沟谷狭小地带，受周边地形、地貌条件的约束，软土分布面积一般较小，而受山区地势陡峭影响，软土分布厚度变化大。在山区修建高速公路、铁路时往往会遇到路基稳定性的问题。因此，亟需对滑塌原因进行分析，以有效规避此类风险。

2.工程概况

2.1路基失稳基本情况

某高速公路黄田互通AK0+618～AK0+700穿过山间沟谷，路基填高约7m，路面宽度为15.5m，采用袋装砂井+超载预压处理，砂井长度8～10m，超载厚度1.8m。该路段在进行路基超载填筑后发生了滑塌，左侧坡脚鱼塘泥出现大面积隆起。滑塌最严重的位置发生在AK0+635～AK0+665路段，左侧4/5的路基发生坍塌，只剩下右侧1/5的路基未滑塌，路基土体在横向形成大大小小的滑坡台，滑塌后形成许多裂缝和台阶，最大台阶高达到6m。

2.2地形地貌

此路段线路近南北走向，横穿山间洼地，地势低洼，路基经过处多为鱼塘，两侧与山体斜交，山间软土分布变化较大，厚度相差较大。滑塌区右侧为山坡，左侧为鱼塘和洼地，存在滑动临空面。

2.3工程地质条件

路基滑塌后，采用双桥静力触探进行了补充勘察，结合工程地质报告AK0+610鉆孔成果，本路段自上而下地层如下：

①-1人工填土：浅灰色，主要为亚粘土，含少量砂砾，稍有压实，为鱼塘回填土，层厚1.15m，标贯1次，实测标贯击数为10击。

②-3淤泥质土：浅灰色，湿，流塑，层厚为4.50m，进行标贯2次，实测标贯击数为2～3击，滑塌区外锥尖阻力为0.32MPa，滑塌区平均锥尖阻力为0.51MPa，其物理力学指标具体详见表1和表2。

③-4亚砂土：灰黑色，湿，软塑，由粉粒、粘粒和中砂、细砂组成，含少量有机成分，层厚为2.30m，进行标贯1次，实测标贯击数为7击。

④-5粗砂及粉砂：灰白色，饱和，中密，成分主要为石英，分选性一般，间隙有少量粘粒充填，层厚1.55m。

⑤-7亚粘土：灰白色，湿，硬塑，主要由粉粒和粘粒组成，含少量砂砾，层厚1.15m，进行标贯1次，实测标贯击数为11击。

⑥-7亚粘土：灰白色、黄褐色，硬塑，为花岗岩风化残积土，泡水易软化、崩解。层厚5.15m，进行标贯1次，实测标贯击数为32击。

根据上述勘察资料可知该路段淤泥质土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高和强度低的特点，工程性质极差，经路基预压排水固结后软土强度有一定增长。

3.滑塌失稳原因分析

3.1地形地貌原因

路基滑塌后进行了地形测量，本路段位于山脚区，紧邻路基左侧坡角为鱼塘区，形成了天然的滑塌临空面；路基右幅位于坡度为22.1°的山坡上，路基荷载易于产生向左的水平推力。整体上，本路段所处的地形不利于路基稳定控制。

3.2地质条件原因

本路段的袋装砂井现场试桩记录见表1，从表1中可看出滑塌路段路基横向上软土分布厚度变化较大，左侧鱼塘区厚度与埋深大，向右逐渐变小，右幅山脚位置基本无软土分布。整体上，本路段软土底面倾斜角度较大，利于形成滑动面。滑动体后缘正好处于右侧山脚位置，整个滑动体范围覆盖了路基横向上软土分布范围；根据滑动体形态推断的滑动面与山体坡度、软土底面倾斜角度基本一致。

3.3路基填筑施工原因

本路段路基路中填高约7m，等超载厚度1.8m，发生滑塌时刚填筑完第一层超载土方，根据滑塌后路基错台位置各层土的填筑厚度和施工记录表，该路段等超载土方的填土厚度与填筑时间见表2。

根据表2，本路段天然地基软土双桥静力触探锥尖阻力平均值为0.32MPa，滑塌后平均值为0.51MPa，软土经排水固结后强度增长了59.4%，这反映了袋装砂井的排水效果较好。根据表2，本路段路床及以下路基填筑平均厚度为25.1cm，每层填筑间隔时间均为3d及以上，根据以往工程经验，3d内单级荷载引起的地基超孔隙水压力消散度一般可达50～60%之间，单层厚度25cm左右的路基填筑速率与软土强度增长速率基本一致，与薄层轮加法路基填筑工艺原理相符。因此，可排除袋装砂井排水固结效果不佳引起的地基承载力不足因素影响。

根据《铁路工程地质原位测试规程》（TB10018-2003），淤泥、淤泥质土的不排水抗剪强度按式（1）计算，由此可得本路段软土不排水抗剪强度Cu为24.4kPa，采用极限平衡法计算的对应路基极限填土高度为6.6m，其中路基填料的容重为19kN/m3。

Cu=τ=44qc+2（1）

根据表2可知，由于等超载土方路基压实度要求仅90%，施工时分层厚度较大，最后3层超载土的压实厚度平均值为41.1cm，总厚度约1.5m，且填筑时间仅为7d，填土速率较快。在等载土方填筑完成后，累计填筑厚度已达7m，接近地基极限填高，再继续快速填筑超载土方后，地基中软土层固结强度增长速率低于上覆路基填筑荷载增加速率，路基发生了滑塌失稳。

3.4软基监控原因

软土地基加载过程中及时收集加荷信息、地基应力（孔隙水压力、土压力）、应变（沉降、位移）等资料，通过对监测数据进行综合分析，可掌握地基稳定动态状况。本路段软基监控工作由施工单位自行组织实施，仅进行地表沉降观测，且路基填筑过程中时常破坏监测点，造成数据不连续、不齐全，难以做到及时掌握地基变形状况。这也是本路段滑塌失稳的一个影响因素之一。

4.结束语

综上所述，本山区软基路段路基滑塌失稳原因归纳如下：

（1）地形地貌上存在天然滑塌临空面，部分路基位于斜坡上，路基荷载易于产生不利于路基稳定的水平推力；

（2）路基横向范围内软土分布厚度变化大，利于形成滑动面；

（3）等超载阶段填土分层厚度偏大且填筑速率快，软土强度增长与荷载增加不匹配，且路基填高超出了地基极限填高；

（4）缺少路基稳定监控，无法通过监测数据动态指导路基填筑施工。

参考文献：

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