某既有高速公路弃土场改作新建高速公路填方路基可行性的研究

某既有高速公路弃土场改作新建高速公路填方路基可行性的

研究

一拟建高速公路项目经理部为缩短工期、降低工程造价等原因，拟将原设计上跨既有高速公

路弃土场的桥梁方案改作填方路基通过。

2、场地工程地质条件

场地构造单斜，属构造剥蚀低山地貌，弃土分布在平面上呈一圈椅状地形，后缘以厦蓉高速

外侧护栏为界，前缘分布一东西走向冲沟，弃土沿该溪沟中后缘堆积，弃土体上部经剑榕、

荔榕施工形成的临时平台，弃土堆积形成的斜坡坡度在17～33°，下部略陡于上部，发育2-3

级高1～2m的土坎。前缘为沟槽中下游，沟槽宽10～15m不等，沟底坡度平缓，地形坡度2～5°。厦蓉高速在弃土体北东-南西侧展布，而拟建高速则由北向南上跨弃土体展布。根据

现场调查和钻探揭露，场地内上覆第四系人工弃土（Q4ml），厚度在7.5～30.0m不等，分

布规律沟槽中部明显厚于两侧地段；残坡积（Q4el+dl）碎石土夹粉质粘土，一般1.2～1.5m

下伏为古生界的前震旦系上板溪群清水江组（Ptbnbq）砂质板岩。

3、弃土体稳定性分析

该弃土体为G76厦蓉高速公路挖方弃土，主要物质组成为碎石土。据两阶段勘察及本次补充勘察的钻孔揭露，表层0～4m一般为新近堆积的荔榕高速匝道平场弃土，碎石骨料为泥质板

岩的填土质极软，手易掰开，砂质板岩则相对较硬。主要分布于线路路程K116+303～

K116+393段及其两侧（G76厦蓉高速外侧，见图3-1、3-2），堆积年代超过5年。弃渣体平

面上大致呈圈椅状，纵向长70m（沟槽内长约120m，呈长舌状），横向宽约250m，均厚按20m计，总方量约35×104m3。

经稳定性计算，弃土体整体在现状条件下（沿弃土基底面），天然、饱和工况下的稳定系数

分别是2.205、1.841，在天然状态下处于稳定状态；在饱和状态下处于稳定状态。其计算结

果与弃土体目前所处状况相符。当填方路基填筑加载后， K116+321断面在天然、饱和工况

下的稳定系数分别是1.765、1.612。

弃土体上部松散层在现状条件下（沿松散-稍密带），K116+321断面在天然、饱和工况下的

稳定系数分别是1.238、1.136，弃土体上部松散层在天然状态下处于稳定状态，在饱和状态

下处于基本稳定状态。当填方路基填筑加载后， K116+321断面在天然、饱和工况下的稳定

系数分别是1.201、1.104，即表层松散状碎石土在天然状态下处于稳定状态，在饱和状态下

处于基本稳定状态。

4、弃土体固结沉降评价

根据《土质学与土力学（第三版）》起始超孔隙水压力沿深度线性分布情况下土层固结度近

似值公式：（公式一）与《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）中土层的平均固结度普

通表达式：（公式二）。

取场地根据本次钻探取弃土土样6件进行土工试验，将统计分析的试验数据代入公式，经计算，公式一与公式二得出的弃土体素填土（碎石土）土层固结度结果分别为38.13%、38.29%，两者相差无几。

通过上述理论计算，结合现场调查可以得出：该弃土体位G76厦蓉国道挖方弃土，厦蓉国道于2013年前后全面建成通车，因此，该弃土堆积年代应为5年左右（堆积年代较短）。弃

土在堆积过程中进行了形成了3级小平台，说明弃土在堆积过程中还是进行了分层堆填，但

是否分层碾压已无从查证。此外，弃土体的固结程度跟弃土堆积的时间因数呈正比关系，该

弃土堆积年代在5年左右，堆积时间越短，固结度越小；其次，弃土体物质组成主要为素填

土（碎石土)，虽然地表及钻探揭露的块碎石颗粒粒径一般在60～200mm，属巨粒土，巨粒

土渗透系数较大，但由于多为全风化、强风化板岩类岩石，抗风化能力弱，多数原岩矿物已

发生分解、土壤化，故土体孔隙水难以排除，土体较难固结；再次，本次土工试验统计的土

体压缩系数为0.23Mpa-1，属中压缩性土，即土的压缩性中等。

上述特征表明该弃土体土层多呈松散-稍密堆积状态，较难固结，且固结度较低，固结现状

与计算的土层固结度基本相符，取上述公式一计算结果Ut=38.13%（取小值）作为该处弃土

体固结程度的指标。

5、弃土体发展趋势评价

该段线路若以填方路基通过，根据上述三个方案，右幅右侧桥台台后最大填土高度将达

14.8m。在弃土体上部大面积堆载势必会影响原弃土体的土力学性质，加剧弃土体沉降速度，改变原弃土体的固结度，且填方路基堆载后弃土体稳定系数有所降低，若处置不当，可能诱

发南东侧临空区产生变形破坏或局部滑动现象，进而使桥改路后的高速公路填方路基出现不

均匀沉降及滑塌现象。桥梁改填方路基后工程地质条件较差，需采取有效的工程处置。

6、结论与建议

该弃土体土层多呈松散-稍密堆积状态，弃土较难固结，且固结度较低，建议以公式一计算

结果Ut=38.13%作为该处弃土体土层固结度的指标。若直接在弃土体上进行填方路基施工可

能形成填方路基不均匀沉降或弃土体上部松散状碎石土产生滑动等现象，必须对弃土体进行

加固处理后方可进行桥梁、路基施工。由于该处弃土较厚，地基处理深度大，建议先对该处

弃土体表层约12.1～16.0m范围内呈松散状的弃土进行换填，并分层碾压夯实后，再对弃土

体土层采取固结剂或钢花管注浆加固等处理手段。