软土路基差异沉降原因分析及处理措施研究

何 颖 廖 鑫 何安生

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南 长沙 410014）

软土地基处理是公路路基工程设计中的重要组成部分，在路基工程中造价占较大比例，在软土地区修筑公路，常因处理措施不当，导致施工期路基沿纵向或横向出现差异沉降，引发路基开裂甚至整体失稳的现象[1]。文章结合某高速公路软基段差异沉降滑塌实例，分析原因，针对性地提出处治方案。

1 工程概况

差异沉降路段平均填土高度约为10 m，软基深度5～10 m，原设计方案为8 m水泥搅拌桩，间距1.3 m，梅花形布桩，其上覆盖50 cm砂砾垫层，垫层顶铺设3层土工格室。该段填筑过程中产生不均匀沉降后出现纵向裂缝并引起局部滑塌。

1.1 路基病害情况

病害产生后，施工单位组织人员设备对路基进行了开挖探坑，探挖表明，开挖深度范围内水泥搅拌桩桩身出现了推移、挤断现象。而后通过对现场情况进行调绘，发现以路基中线为界，左侧临塘段因差异沉降已产生滑塌，外侧塘面隆起，现场滑动面剪入口及剪出口位置较为明确。路基滑塌现场如图1所示。

图1 路基滑塌现场

1.2 地形地貌

本段路线穿越的地貌单元主要为构造剥蚀丘陵区。路基右侧靠近山体，左侧为一处暗塘，暗塘底存在大量软基。

1.3 地层岩性

典型断面显示该段原地面上覆0～1.1 m粉质黏土，1.1～5.7 m为淤泥，5.7～7.7 m为淤泥质黏土，7.7～9.0 m软塑粉质黏土，下卧寒武系全风化砂岩。

1.4 气象水文

项目所在区域属珠江流域珠江三角洲水系，区内水系发达，主要河流有潭江及其支流，河流呈网状和树枝状，河流分支、复合频繁，上、下游均互相沟通或有岔流连接，构成典型的河网型三角洲地貌景观。每年4～9月为雨季，雨量充沛，自然区划分为Ⅳ7 华南沿海台风区。

2 路基差异沉降引起滑塌原因分析

2.1 成桩质量

初步判断该段成桩质量较差，通过后期补钻资料显示，该段地基存在一定含量的有机质，可能影响成桩效果。

2.2 施工问题

①施工时序不合理：部分桩体未达到28 d强度时开始施工。

②施工填筑速率过快：沉降值超过8 mm/d 情况下仍未停止施工。

2.3 极端天气

填筑过程中局部产生差异沉降，在“山竹”期间，大量雨水下渗，造成路基、地基力学参数降低并形成软弱带，最终导致路基滑塌。

3 路基处治设计

3.1 复合地基参数计算

通过对现场滑动面调绘，运用geoslope软件建模，指定其滑弧剪入口、剪出口，拟定安全系数为0.95，反算其复合地基力学参数，针对本段地质条件，采用简化Bishop法进行计算。各层物理力学参数计算取值表如表1所示。

表1 各层物理力学参数计算取值表

建模计算分析表明，该段复合地基力学参数差，结合现场挖探情况判断，水泥搅拌桩大部分已剪断破坏，均已失效，与实际情况较为稳合，故反算参数基本适当，后续分析计算均以反算参数为基础进行是可行的。

3.2 方案比选

由于本段存在填土高度较高，软土路基较深，且软、硬土分界面较为倾斜等多种不利条件，提出以下几种方案进行比选（见表2）。

表2 处治方案比选表

从表2可知，管桩+整体式托板方案经济性较差，且倾斜面慎用。项目周边存在未拆迁的房屋，强夯置换碎石墩存在施工隐患。本项目工期还存在一定的富余，故将反压护道+固结排水作为推荐方案。

3.3 推荐方案设计

（1） 原水泥搅拌桩已剪切破坏，大部分已失效，对原处理区域水泥搅拌桩中间考虑布设塑料排水板；

（2） 路基外侧采用反压护道压脚提高路基整体稳定性，护道宽约12 m，高约5 m；反压护道地基设置水泥搅拌桩加固，桩间距1.1 m，梅花型布桩，该部分水泥搅拌桩在一定程度上可起到防渗隔离作用，也可对路基外侧提供一定的抗剪作用，考虑到原水泥搅拌桩成桩效果欠佳，在桩检合格后，在桩间设置塑料排水板，与原地基加固区塑料排水板同时施工；

（3） 垫层顶以上每隔1 m 共设置6 层土工格室，提高路基整体稳定性。

处理方案的标准断面如图2所示。

图2 推荐方案标准断面示意

3.4 推荐方案建模计算

为验证方案是否可行，运用geoslope软件建模，采用简化Bishop法进行计算。实际填土加载过程均按照25 cm一层进行模拟，为简化工况分类，本次仅按照以下5种工况列出。针对各工况，人工填土、黏土、淤泥层物理力学参数维持不变，原复合地基参数及反压护道下复合地基参数按照固结度理论计算取值，具体计算取值表如表3所示。

（1） 施工期-1 ：填土高度0～3 m。

（2） 施工期-2 ：填土高度3～5 m。

（3） 施工期-3 ：填土高度5～8 m。

（4） 施工期-4 ：填土高度8～10 m。

（5） 运营期：填土高度10 m+行车荷载。

表3 物理力学参数计算取值表及稳定计算结果

4 结语

在软土路基区域，对软土分布不均、结合面倾斜、填土高度较高等处遇到连续暴雨极端天气等诱因时易出现差异沉降引起的滑塌等病害，设计、施工中应引起足够重视，加强施工监控及动态设计。该文通过对工程实例进行分析，找到主要诱发因素，并且通过经济、技术对比分析，确定有针对性的水泥搅拌桩、反压护道、固结排水综合处治方案，可为类似工程提供参考。