高速公路软基沉降原因分析及治理策论文

高速公路软基沉降原因分析及治理对策摘要:软基沉降是人类工程活动必须考虑的一个严峻问题,本

文着重介绍、分析钦防高速公路某路段下行线软基沉降情况,形成机理,为采取有效治理措施提供依据。

关键词:高速公路软基路堤沉降原因分析治理对策

中图分类号:u416.1 文献标识码:a 文章编

号:1672-3791(2012)06(c)-0039-02

广西某高速公路k2+100m～300m路段下行线路段地处海湾岸边,自建成通车以来,该路段填方路基沉降变形明显,路面错台、开裂、高低不平,纵横裂隙发育,其中纵向裂缝7条,一般长80m～120m;横向裂缝10条,长10余米,宽一般0.8cm～4cm,局部达5cm～7cm;多处裂缝砼路面沉降高差0.5cm～3.5cm,最大沉降量达53.6cm,严重危及公路的正常使用及行车安全。

1 地质情况

该路段原始地貌为海滨潮间带,地形经人工挖山填海、筑路整平,地面标高5.52m～6.54m。公路右55m填筑带外为海湾,岸边为宽6.5m的浆砌片石护岸,海底向外微倾斜,海水深0～5m,随潮汐变化;公路左60m～80m为一孤立石山,山高20m～35m,岩石裸露,出露地层为志留系杂色砂岩、泥岩、页岩,中薄层状,单斜构造。

场区内第四系覆盖土层有:路面砼(q4me)、路床基底层(q4me)、填筑土(q4me)、细砂(q4m)、含淤泥质粘土(q4m)等,下伏基岩为志留系(s1)砂岩、泥页岩见图1。

根据是否存在含淤泥质粘土及基岩面的变化情况,该路段可分为两个不同的地层区。一部分上覆地层主要由填筑土组成,厚

3.24m～10.44m,下伏基岩为砂岩、泥质页岩,基岩面坡度较小,基底较稳定。另一部分上覆地层主要由填筑土、细砂、软～流塑状含淤泥质粘土组成,其中填筑土厚6.50m～10.44m,细砂层顶面埋深

6.50m～14.50m,厚4.00m～

7.20m;含淤泥质粘土顶面埋深6.50m～12.60m,厚2.50m～10.00m;岩面在纵向上坡度小,横向上坡度较大;该区属软土地基,存在沉降变形、蠕动位移的可能性。

地下水主要赋存及运动于填筑土、细砂和局部裂隙较发育的砂岩层中,这些岩土层的孔隙、裂隙较发育,具中等透水性,含孔隙、裂隙潜水,富水性中等。其他地层孔隙、裂隙小,具弱透水性。地下水主要受大气降水及海水倒灌补给。地下水与海水之间的水力联系密切,勘察期间测得地下水位埋深3.35m～5.00m,随潮水位潮汐变化。因原始地形由上行线向下行线(海边)倾斜,上行线一侧山体岩土层吸收大气降水后,沿裂隙、孔隙入渗地下,流经路堤向海边潜流排泄,见地质剖面如图2。按场地环境类型分类规定,其属ⅰ类环境,地下水及海水对砼具有强腐蚀性。

2 路基沉降变形的影响因素与原因分析

2.1 路基沉降变形的影响因素

该路段路基沉降变形的形成和发展变化主要受岩面基底地形条件、物质组成与结构特征、地下水及海水潮汐作用、车辆荷载、人类工程活动等因素综合作用的结果。

2.2 路基沉降变形的原因分析

该路基的沉降变形原因有两个方面,一是沉降变形(即垂直变形):地基中软～流塑状含淤泥质粘土受上部动、静荷载作用产生的固结压缩变形,以及填筑土压缩固结和后期水文地质条件改变所引起的压缩变形,其工后沉降量超过高速公路一般路段容许工后沉降量;二是局部侧向位移变形:软～流塑状含淤泥质粘土在垂直荷载作用下侧向蠕动变形,以及后期填筑土垂向变形较大而引起的侧向变形。具体分析如以下几点。

(1)该路段地基受力层内存在软～流塑状含淤泥质粘土,含水量37.3%～48.9%,孔隙比1.008～1.327,十字板剪切强度3.08kpa～7.06kpa。该层软土分布广、厚度大,变化亦大,中央隔离带处薄,向海岸逐渐增大,到城市绿化用地部位厚度达5m～10m。其工程特点是极为软弱、饱水、固结差、固结系数小、高压缩性。在公路填方期间,路堤填筑土对地基产生的附加应力所引起的排水固结缓慢,土层呈欠压密状态,完工后,路基主固结沉降、次固结沉降依然存在。随着时间的推移,在路堤静荷载和车辆动荷载、振动影响下,土层孔隙中饱和水渐渐排出,继续产生固结、压缩变形。由于该路段软土厚度不同,所产生的沉降变形量不均匀,压在地基上的路基沉降也不均匀,砼路面随着变形产生裂缝。

(2)在施工过程到工程结束,含淤泥质粘土都承受着填筑土的自重压力作用,因其力学强度极低,土的侧压系数、主动土压力系数较大,在排水固结尚未达到最终变形同时,该土层会产生侧向挤压,向

基岩面倾斜及阻力最小的方向—海岸缓慢蠕动。在地基变形不稳定情况下,该路段投入使用后,在车辆动荷载的同时作用下,加剧路面的破坏程度。

(3)路堤填筑土料以粗粒为主,尤其是底部抛石层,均匀性差,虽经分层碾压,其密实度仍达不到设计要求,在荷重的作用下,本身还在发生小量沉降变形。

(4)场地内的填筑土、细砂和局部裂隙发育的岩层,具中等透水性,另外,公路修建后,上行线一侧未设置纵向排水沟,致使降水、地表积水下渗进入路堤,尤其是雨季大量降水,沿已破坏的砼路面裂缝直接渗入路基,从填筑土孔隙、空隙不断扩大。又因路堤地下水与海水存在互补关系,潮起潮落对路基的作用,既降低了填筑土的物理力学强度,又易把土的细颗粒携带走,使结构变得松软。填筑土空隙加大,密实度变小,在自重和车辆荷载、振动作用下,加快和加大了路堤压缩变形。

3 治理对策

根据场地工程地质条件不同,分段采取治理措施。首先,对该路段的下行线绿化带中间采用一排高压旋喷桩作为帷幕,由于该路堤地下水与海水存在互补关系,潮起潮落对路基的填筑土(特别是软～流塑状含淤泥质粘土)的影响很大,涨潮时海水会渗入到路堤中使填筑土的物理力学强度降低,退潮时又易把土的细颗粒带走,使填筑土的空隙加大从而引起路基沉降,故对该路段宜采用高压旋喷桩作为帷幕,以隔断路堤与海水的联系;其次,在有软～流塑状含

淤泥质粘土的地段采用高压旋喷桩及化学(压力)灌浆进行治理,因路堤中的软～流塑状含淤泥质粘土具有高压缩性,力学强度低,为

提高其力学强度,该段宜采用高压旋喷桩及化学(压力)灌浆进行加固治理;然后,对该路段的填筑土进行化学(压力)灌浆,充填其空隙,提高填筑土的压实度;最后,对跳车现象严重的部位进行适当抬板,保证路面的平整度,消除跳车隐患。

4 结语

该路段路基沉降变形在建成通车到施工治理前一直在持续发展,且在雨季有明显加快的迹象。而经过施工治理后,路基稳定,运营正常,再没有出现类似的病害。说明对该路段的病害影响因素的分析评价是正确的,而对此采取的治理措施也是合理有效的。

参考文献

[1] 张诚厚,袁文明.高速公路软基处理[m].中国建筑工业出版社,1999.

[2] 王铁宏.全国重大工程项目地基处理工程实录[m].中国

建筑工业出版社,1998.

[3] 刘松玉.公路地基处理[m].东南大学出版社,2001.

[4] 高大钊.软土地基理论与实践[m].中国建筑工业出版

社,1992.

[5] 赵国富.采用压浆法控制地面沉降和提高挡土墙强度工

程实践[j].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(5):66～68,71.

[6] 林青.软土地基注浆加固实践[j].探矿工程(岩土钻掘工