高速公路路基稳定性分析与评价

高速公路路基稳定性分析与评价

陈维伟，王崇军

（湖北高速公路实业开发有陵公司，湖北武汉４３００５１）

摘要：从设计施工、室内试验以及边坡稳定性验算等方面分析了某高速公路高填土路基纵向裂缝形成的原因。对路基边坡进行了稳定性分析计算，得出较为符合工程实际的结论。

关键词：高速公路；纵向裂缝；路基稳定性；分析

中图分类号：Ｕ４１６文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７９７３（２００９）０２—０２２８－０２

引言

随着我国社会经济的快速发展，高速公路建没在我国蓬勃兴起，路基作为高速公路的一个重要的组成部分，它的稳定性和耐久性直接影响着路面的使用性能。虽然大部分路基在荷载霞复作用下已基本稳定，但由于高速公路建设中设计、施工、管理、养护等各方面的原因，部分路基边坡有可能发生失稳破坏，从而危险人民的生命财产安全。因此，对纵向开裂路段进行试验检测及路基稳定性分析，以客观评价路基稳定状况，为养护维修及时提供决策和设计依据，具有十分重要的现实意义。

一、工程概况

＋裂缝位于行车道左轮迹带，裂缝总长为３２０ｍ，伴随路肩石下沉开裂十分严重，局部位置硬路肩开裂，有严重的下沉，裂缝代表宽度为８ｍｍ，最大宽度１２ｒａｍ，裂缝子２００７年１１月巡查时发现。目前裂缝已经进行灌缝处理，经现场勘察两端有延伸的趋势，灌缝后裂缝又重复拉开，局部位置硬路肩裂缝已延伸到路肩石，裂缝严重位置已发生明显的错台。

裂缝所在桩号范围为填方路基，路基填土高度为４．３“８．８ｍ，局部位置路基下为水塘（已积水），其他位置为农田。选择裂缝最严重的位置跨缝钻孔取芯表明，裂缝已贯穿沥青混凝上面层及基层，路基防护工程的植被有严重的冲刷，局部防护已脱空、断裂，详见下图所示。

图１路面行车道纵向裂缝图２纵向裂缝处钻孔

二、实际勘察及检测结果

Ｉ．深层钻孔柱桩图分析及地基承载力检测

在Ｋ６９＋２６８硬路肩裂缝以及裂缝右０．７ｍ处进行深层

收稿日期：２００９—０１．１９

作者简介：陈维伟，湖北高速公路实业开发有限公司。钻孔，该断面路基高度为Ｓ．７ｍ，路基侧ｌＯｍ为水塘，钻孔柱桩图分析结果见下：

表１钻孔及柱桩图分析结果表

深度（ｃｍ）备注名称及其特征

０－－８０面层度基层沥青面层及基层

８０＇－１１。上路床主要由棕红色粉砂主芸羹：舍少量碎石，舍水１１０＂１６０下路床主要由棕红色粉砂土组成。舍少量碎石１６０－２３０上路堤为黄褐色粘土组成二盖羹王塑状态’含少量镀

２．４＊－３．９ｍ主要由棕褐色粘土组成，具可塑状态，

湿；３．ｐ４．８ｍ以褐黄色粘土为主．夹灰白色高岭２３０－５．５０下路堤土，湿，具软可塑状；４．８ｍ以下为棕褐色粘土，

可塑，底部舍草根。７．５以．０５ｍ粘土：灰褐色．

湿。可塑，上部含草根、瓦砾等。

，，。

标准贯入击数９

地暴

极限承栽力２００Ｋ口ａ

钻孔检测结果表明，该位置下路堤１５０－３９０ｃｍ：棕褐色粘土，偏软；３９０－４８０ｃｍ为可塑性褐黄色粘土，含灰自色膨胀土，含水量目测较大，地基承载力较好。

２．路基填土土质及试验结果

对各层取典型土样在室内进行土质性能分析，结果见下表：

表２路基填土土质及试验结果

堡垒ｆ竺２鱼垄圭堕坌堑丝墨

８０－１１０上路床含水量∞－－－１３．麟，为碎石土。颗粒分析见下表：ｔｔ０－１６０下徘ＩＰ＝：６耋５芋：：嚣≥篡嚣羔表：

１，，自由膨胀平＝３０％。颗粒分析见下表：１６０＇－＇２３０上路堤粘性土．含水量∞－－２４．１％’

１５０－３９０下路堤粘性土，含水量∞＝２３，９％

３９０－４８０下路堤褐黄色粘土（混合白色土）舍水量ｍ＝２７．８％地基土地基土ｍ＝２３％

结果表明：该路段下路堤３９０－４８０ｃｍ土含有高岭土，含水量过高，路基填土具有弱膨胀性。

３．地质雷达检测结果与分析

在纵向裂缝正上以及右１米处用地质雷达采用低频天线

进行检测，检测结果如下　万方数据

第２期陈维伟等：高速公路路基稳定性分析与评价

表３地质雷达检测结果

序号起点（ｍ）终点（ｍ）检测情况走向差：１Ｋ６９＋０００Ｋ６９＋３２０土路基疏松，局部脱空并伴有上行齐缝２Ｋ６９＋０００Ｋ６９＋３２０含水量过高，深度ｏ．８５－－１．３ｍ上行右ｌｍ

图３Ｋ６９＋ＯＯＯ－－Ｋ６９＋０５０齐缝

图４Ｋ６９＋０００－－Ｋ６９＋０５０右１ｍ

地质雷达检测结果表明：路基（８０—１５０ｃｍ）波形有局部跳动剧烈的双曲线组而且局部反射波跳动很强烈，反射能量强弱变化较大。可能该路段路基部分位置存在轻微的疏松，密实度和含水量分布不均匀。

三、路基边坡稳定性分析

为分析路基边坡的稳定性，根据路基填土类型和高度，地基承载力和土质试验结果，采用理正软件对典型断面进行了理论计算分析。

根据路基填土性质和试验结果，采用简化ｂｉｓｈｏｐ法对路基边坡进行最危险滑动面搜索，并计算其最小安全系数，Ｃ、ｃｂ取保守值，距离路面边缘０．５ｍ处加宽３．２００（ｒｆｌ）大小为（５６．８２—５６．８２ｋＰａ）行车荷载。具体的计算参数取值及计算结果如下表所示。

表４路基边坡稳定分析计算参数取值表

层号名称层厚（ｍ）重度（ｋＮ／ｍ３）粘糊！！坠２塑壁垫鱼！：）

图５计算结果简图

表５路基边坡稳定分析计算结果

编号桩号滑动圆心（ｍ）滑动半径（ｍ）最小安全系数．！！竺±！！！二鉴！！±！！！！！：！塑！！：！塑！！！：！墅！：ｉ墅理论计算结果表明在现有条件下，路基边坡最小安全系数为１．３５４＞１．２，符合规范和设计要求，不会发生整体失稳滑动，但是对部分含有弱膨胀土路段，如果不及时进行处治，随着含水量升高，路基土抗力减弱，边坡坡率降低，还是存在滑动失稳的风险。

五、综合原因分析

综合以上检测结果，裂缝已贯穿沥青面层及基层，系路基不均匀沉降引起的，现综合地基原因、填筑材料原因、填筑压实原因以及边坡的防护原因分别进行病害原因分析如下：（１）地基原因：地质勘察以及深层钻孔的土质分析和标贯试验检测表明，路基下地基的承载力较好，目前远大于设计时地表所要求的１００ＫＰａ的要求，故地基不是引起路基不稳而产生纵向裂缝的原因。（２）路基填筑材料原因：该位置路基为浸水路基，路堤填筑材料具有弱膨胀性，未进行改良使用。在路基下路堤３９０—４８０ｃｍ左右，含有膨胀性土样，含水量过高（∞＝２７．８％）。因此路基填筑材料是路面产生裂缝的原因之一。（３）路基施工压实度不足原因：路基土的含水量过大，一定程度反映该层土的压实度不足，该层土地质雷达检测结果表明，路基路床存在密实不均匀和含水量分衣不均匀，路基填筑的压实不足可能造成该路基不均匀沉降的产生纵向裂缝的原因之一。（４）防护工程施工质量原因：局部路段硬路肩产生了纵向开裂，灌缝后又撕裂，检测发现裂缝路段路基边坡有严重的冲刷，局部防护工程脱空、破损严重，植被有明显的损坏。

因此，该段路面产生纵向裂缝的主要原因如下：

该路段路基深３９０—４８０ｃｍ左右含有膨胀土，因该路基旁边为水塘，路基浸水后导致该层土的含水量迅速增大，土的强度降低，再加上施工时路基的填筑压实度不足，通车后，在行车荷载的作用下，发生路基的不均匀沉降，而路堤填土所具有弱膨胀性（Ｉｐ＝２３．６自由膨胀率＝４８％，为弱膨胀土）未进行改良使用，边坡土体在自然作用下发生胀缩，引起起

土的开裂，后期由于裂缝位置雨水渗入后，导致土体强度发

生衰减，容易受雨水冲刷。冲刷后的边坡植被破坏严重，土

体下滑，导致防护工程局部脱空，进而使边坡产生侧向变形，

继而进一步加剧了纵向裂缝的发展。

六、结论

根据路基填土高度、路面、路基和地基的物理力学指标，

采用理正软件进行稳定性理论计算分析，结果表明路基稳定

性安全系数满足要求，在现有状态下路基是稳定的，不会出

现路基整体滑动破坏。

值得注意的是部分路段路基填土有弱膨胀性，石灰改良

不均匀，由于局部边坡水毁和路面开裂，导致路基填土容易

吸水膨胀，晴天干缩开裂，引起路基承载力的降低，如不及

时养护存在裂缝继续发展的风险。建议及时进行路面灌缝和

边坡加固、封水处治，防止水分进一步渗入路基，影响路基

的稳定。

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