高速公路软土地基稳定性实例分析

第２８卷

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第４期

８年８月

中外公路

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文章编号：１６７１—２５７９１２００８）０４一００３１一０３

高速公路软土地基稳定性实例分析

周邦艮。洪宝宁

（河海大学，江苏南京２１００９８）

摘要：针对某软土地基工程滑塌实例，分析了产生滑塌的主要原因，并进行稳定性计算，提出具体处理方案和措施，可为类似工程问题的处理提供参考。

关键词：高速公路｝软土地基；滑塌；稳定性分析

计填土高度４．４ｍ，软基处理采用：袋装砂井＋一层土

１

前言

我国地域辽阔，从沿海到内陆，由山区到平原，分

工布＋一层土工格栅的超载预压方案，砂垫层厚８０ｃｍ；袋装砂井间距１．１ｍ，直径７ｃｍ、长度１０．６ｍ，超载填土高度２．Ｏｍ（路基填土总高度６．４ｍ），设计最终沉降量１．１８ｍ。某日凌晨该软土路基段突然滑塌，滑塌长度２１７ｍ，路基沿中线方向向两侧滑出，其中滑塌深度最大处位于Ｋ１３＋１８０，深度达５．５ｍ（与滑塌前路基相比），此处左侧路基滑出３９．８ｍ，右侧滑出

４２．８２４０

布着各种各样的地基土，这些地基土中，不少为软弱土和不良土。其中，软粘土地基是工程实践中遇到最多而需要进行人工处理的不良地基。

软土的基本物理力学特征是：天然含水量大、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可呈灵敏性结构等。工程实践表明，在软土地区修建高速公路，稳定性问题是最关键的问题。在荷载作用下，地基承载力低，容易发生稳定事故，地基沉降变形大，不均匀沉降也大，而且沉降稳定历时较长。本文针对某高速公路软基失稳原因进行了一定的分析，提出处理措施，可对工程施工起到一定的指导作用。２

ｍ（距离路基中心）。路基中心开裂宽度最大值ｃｍ，横向开裂宽度最大值５０ｃｍ。其他各断面的

滑移面形状基本类似，在路堤坡脚附近为滑弧最深处，一般深度在标高一１３～一１７ｍ之间，滑弧宽度随滑弧深度逐渐变宽，变化范围为Ｏ．８～３．Ｏｍ。２．２滑塌前沉降情况

滑塌段Ｋ１３＋０４４～Ｋ１３＋２６１软基处理段共设置了３个表面沉降观测断面，９个观测点，滑塌前累计沉

工程实例

降及沉降速率情况参见表１。

从观测情况来看，滑塌前累计沉降已超过设计沉

２．１工程概况及滑塌现场

某高速公路Ｋ１３＋０４４～Ｋ１３＋２６１软基段路堤设

表ｌ

降量，且沉降速率达１２．ｏｍｍ／ｄ，可见填土过快导致沉降速率过大是引发失稳的直接原因。

滑塌前累计沉降及沉降速率

收稿日期：２００７—０６—２２

作者简介：周邦艮，男，硕士研究生．Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｏｕｂａｎｇｇｅｎ＠１２６．ｃｏｍ

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２．３地质条件

根据地质勘察资料，反映该段土层分布情况为：高程４．８８～０．３２ｍ为素填土、０．３２～Ｏ．２８ｍ为耕植土、

Ｏ．２８～一１２．７２ｍ为淤泥、一１２．７２～一１７．５２ｍ为粉

砂，淤泥层厚１３．Ｏｍ。软土层取样点物理力学性质指标见表２。

表２路段软土层物理力学性质指标表

其所受摩擦阻力两者之小值；Ｗ。表示第ｆ条砂袋中上

３稳定性计算

采用地质勘察资料的土体性质指标，稳定性计算采用偏于保守的瑞典条分法，其计算基本公式为：

。

半部分或下半部分的砂重；卿为袋中砂的摩擦角；优为滑弧范围砂袋的数量，按每米长路堤计算，其数量由砂袋的间距和滑弧在砂井区所切的长度决定。

综上所述，在有砂井、土工布情况下的抗滑稳定性公式为：

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Ｆ：坠生ｋ一羔鱼兰！±！兰！兰！曼丝！Ｍ一

∑ｗ。ｓ‰

Ｐ一帆＿［帆］下＋［帆］。十［舰］。

Ｍ＾

考虑孔隙应力的计算公式为：

～

计算中应考虑袋装砂井打设对软土层强度降低的影响，根据对该路段软土层土样灵敏度的测定结果，本次计算取原强度的８０％；渗流影响由替代容重法考虑；强度增长由土体平均固结度考虑。

具体稳定性计算采用河海大学岩土工程研究所自行研制开发的稳定性程序包ＳＬＰ，该稳定性程序包曾在沪宁高速公路、福泉高速公路、广珠高速公路、南京环城公路等软基稳定性问题的计算上得到应用，并取得了比较好的效果。计算结果见表３。

表３稳定性计算结果

Ｆ：盥出：

Ｍ＾

∑吖Ｌｉ＋（阢ｃｏｓ口；一“。Ｌ。）ｔｇ伫７］

≥：ｗ。ｓｉｎ口‘

土工布的抗滑力矩分两种情况考虑：

（１）土工格栅为柔性筋带，即在滑弧滑移处土工格栅生产与滑弧相适应的扭曲，拉力方向切于圆弧，其计算式为：

［舰］。＝Ｒ×∑Ｔ；

ｆ—ｌ

（２）假设土工格栅拉力与原铺设方向一致，在滑弧处拉力分解为两个方向，其抗剪力矩计算式为：

Ｍ

［舰］。＝∑［正ｙ；＋ＲＴ；ｓｉｎ夙ｔｇ弘］

式中：ｔ取土工格栅抗拉强度与所能提供生产最大摩擦阻力两者之小值；弘为圆弧圆心至土工布的距离；Ｒ为圆弧半径；口为圆弧切线与土工布之间的夹角。

当地基中设有竖向排水的袋装砂井时，在圆弧滑动计算中，可将滑动带上的淤泥土和排水体视为复合体。当排水体作为竖向加筋体考虑时，砂袋将作为能跟滑动体一起抗拉的筋带。而参与抗滑体生产抗力。砂袋产生的总抗滑力矩（包括砂袋中砂的摩擦抗滑作用），可由下式计算：

经过对该路段地质条件、设计施工情况的分析。可以得出失稳主要由以下几个方面原因引起。

计算结果显示在超载荷载下路堤的安全系数并不高，低于《公路路基设计规范》（ＪＴＧＤ３０—２００４）中规定的最小安全系数１．２５，存在一定的安全隐患。

４失稳原因分析

［舰］。一Ｒ∑Ｌ＋Ｒ∑ｗ。ｔｇ纺

式中：Ｌ表示第ｉ条砂袋的抗拉力，取砂袋抗拉力与

（１）该段地质条件复杂，设计淤泥层厚度与实际情况相差较大（初勘淤泥层厚度为９．８ｍ，补勘为１２～

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ｍ），设计砂井长度偏短（设计长度为１０．６ｍ），袋装预压处理方案，具体处理方案为：砂垫层＋一层土工布＋两层土工格栅的真空一堆载联合预压方案，砂垫层厚８０ｃｍ，袋装砂井间距１．Ｏｍ，直径７ｃｍ，设计长度

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砂井未打穿淤泥层，在地基底部存在一个薄弱层，当路堤荷载超过临界状态时，薄弱层承载能力不足是产生路堤地基失稳的原因之一。

（２）路堤两侧鱼塘水位的变化、路堤表面冲击压实处理对地基土体的扰动等也是引起路堤地基失稳的潜在原因。

（３）路堤周围约束条件较差（两侧为鱼塘），抗滑能力弱也是引起路堤地基失稳的原因之一。

（４）Ｋ１３＋１６０～Ｋ１３＋２００段的填土是诱发滑塌的外部原因，根据现场情况，滑塌从Ｋ１３十１８０附近开始，由于整段路基薄弱层处在临界状态附近。Ｋ１３＋１８０附近的滑塌引发相邻断面的滑塌，不断相互影响使滑塌区域扩大，最终在两端结构物台背粉喷桩处理区域停止，其表现为袋装砂井处理区域路堤表面存在横向阶梯现象；粉喷桩处理区域路堤表面出现横向裂缝。

ｍ，联合预压期不少于３个月。

６结语及建议

软土地基的稳定性受多种因素的影响与制约，本文通过对工程实例的分析，认为在进行软土地基稳定分析中应该注意以下问题。

（１）由于高速公路线路长。造成地质勘察不够，所以设计中往往须应用对比设计法，难免使设计情况与工程实际情况不符，所以应认真做好设计前的地质勘察工作，制定完善的施工方案，以杜绝路堤地基失稳隐患。

（２）高速公路的稳定安全系数在填土开始后逐渐递减．在填土结束后达到最小值。路基滑塌往往发生在最后一级填土加载以后，这一阶段的稳定控制就显得极为重要。

（３）稳定计算中软土的固结度未计袋装砂井的时

５处理方案选择

根据现场条件、施工工期等情况，Ｋ１３＋０４４～Ｋ１３＋２６１段滑塌可采用３种处理方案。

方案１：将卸载土方做反压护道，路堤地基采用复合地基处理方法，如打设紧密砂桩等。该方案费用较省，但需要较长的预压时间，在目前施工时间紧迫的情况下不宜采用。

方案２：重新铺设砂垫层、打设袋装砂井。采用真空一堆载联合预压方法处理。该方案较方案１费用高，但能较好地解决软土地基的稳定问题，且能实现快速填土，可以满足施工时间的要求。

方案３：路改桥处理。该处理方案能彻底解决稳定和沉降问题，但费用巨大，工程经济效益差。

在综合多方面因素后，决定采用真空一堆载联合

效问题。袋装砂井在施工初期的排水功能较强，随着时间的推移排水功能逐渐减小，因而在稳定分析中须考虑这一问题，制定更合理的加载计划。

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理与效果分析口］．广东公路交通，２００３（４）．

我国首条十车道高速公路将现深圳

据悉，深圳水（径村）一官（井头）高速公路扩建工程全长１３．４６ｋｍ，完工后该路将变为十车道，设计速度仍为

８０

ｋｍ／ｈ，并增设与机（场）一荷（坳）高速公路无缝连接的互通式立交。目前，该路两侧正在进行围挡作业，届时

道路两侧的扩建将不会影响到车流往来，仍保持双向六车道通行。扩建工程将于２００８年９月全面开工，工期约为２年。值彳导关注的是，目前多个部门正在沟通调整，未来深圳北通道有望与水官一机荷立交、水官高速龙岗收费站连接，使得深圳市东北部路网连通效率进一步提高。

扩建后的水官高速将成为我国首条十车道的高速公路。

摘自：《中国公路网》２００８．０７．３１

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