原创《某高速公路山区软土路基失稳原因分析》
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1.引言
我国分布有大量山区地貌,这些山区沟谷地带往往发育有湖积、冲积、坡积相的软土,山区软土一般具有分布范围小、厚度变化大的特点.这是由于山区软土一般发育于山间沟谷狭小地带,受周边地形、地貌条件的约束,软土分布面积一般较小,而受山区地势陡峭影响,软土分布厚度变化大.在山区修建高速公路、铁路时往往会遇到路基稳定性的问题.因此,亟需对滑塌原因进行分析,以有效规避此类风险.
2.工程概况
2.1路基失稳基本情况
某高速公路黄田互通AK0+618~AK0+700穿过山间沟谷,路基填高约7m,路面宽度为15.5m,采用袋装砂井+ 超载预压处理,砂井长度8~10m,超载厚度1.8m.该路段在进行路基超载填筑后发生了滑塌,左侧坡脚鱼塘泥出现大面积隆起.滑塌最严重的位置发生在AK0+635~AK0+665路段,左侧4/5的路基发生坍塌,只剩下右侧1/5的路基未滑塌,路基土体在横向形成大大小小的滑坡台,滑塌后形成许多裂缝和台阶,最大台阶高达到6m.
2.2地形地貌
此路段线路近南北走向,横穿山间洼地,地势低洼,路基经过处多为鱼塘,两侧与山体斜交,山间软土分布变化较大,厚度相差较大.滑塌区右侧为山坡,左侧为鱼塘和洼地,存在滑动临空面.
2.3工程地质条件
路基滑塌后,采用双桥静力触探进行了补充勘察,结合工程地质报告AK0+610钻孔成果,本路段自上而下地层如下：
①-1人工填土：浅灰色,主要为亚粘土,含少量砂砾,稍有压实,为鱼塘回填土,层厚1.15m,标贯1次,实测标贯击数为10击.
②- 3淤泥质土：浅灰色,湿,流塑,层厚为4.50m,进行标贯2次,实测标贯击数为2~3击,滑塌区外锥尖阻力为0.32MPa,滑塌区平均锥尖阻力为0.51MPa,其物理力学指标具体详见表1和表2.
③-4亚砂土：灰黑色,湿,软塑,由粉粒、粘粒和中砂、细砂组成,含少量有机成分,层厚为2.30m,进行标贯1次,实测标贯击数为7击.
④-5粗砂及粉砂：灰白色,饱和,中密,成分主要为石英,分选性一般,间隙有少量粘粒充填,层厚1.55m.
⑤-7亚粘土：灰白色,湿,硬塑,主要由粉粒和粘粒组成,含少量砂砾,层厚1.15m,进行标贯1次,实测标贯击数为11击.
⑥-7亚粘土：灰白色、黄褐色,硬塑,为花岗岩风化残积土,泡水易软化、崩解.层厚5.15m,进行标贯1次,实测标贯击数为32击.
根据上述勘察资料可知该路段淤泥质土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高和强度低的特点,工程性质极差,经路基预压排水固结后软土强度有一定增长.
3.滑塌失稳原因分析
3.1地形地貌原因
路基滑塌后进行了地形测量,本路段位于山脚区,紧邻路基左侧坡角为鱼塘区,形成了天然的滑塌临空面；路基右幅位于坡度为22.1°的山坡上,路基荷载易于产生向左的水平推力.整体上,本路段所处的地形不利于路基稳定控制.
3.2地质条件原因
本路段的袋装砂井现场试桩记录见表1,从表1中可看出滑塌路段路基横向上软土分布厚度变化较大,左侧鱼塘区厚度与埋深大,向右逐渐变小,右幅山脚位置基本无软土分布.整体上,本路段软土底面倾斜角度较大,利于形成滑动面.滑动体后缘正好处于右侧山脚位置,整个滑动体范围覆盖了路基横向上软土分布范围；根据滑动体形态推断的滑动面与山体坡度、软土底面倾斜角度基本一致.
3.3路基填筑施工原因
本路段路基路中填高约7m,等超载厚度1.8m,发生滑塌时刚填筑完第一层超载土方,根据滑塌后路基错台位置各层土的填筑厚度和施工记录表,该路段等超载土方的填土厚度与填筑时间见表2.
根据表2 ,本路段天然地基软土双桥静力触探锥尖阻力平均值为0 . 3 2 M P a ,滑塌后平均值为0.51MPa,软土经排水固结后强度增长了59.4%,这反映了袋装砂井的排水效果较好.根据表2,本路段路床及以下路基填筑平均厚度为25.1cm,每层填筑间隔时间均为3d及以上,根据以往工程经验,3d内单级荷载引起的地基超孔隙水压力消散度一般可达50~60%之间,单层厚度25cm左右的路基填筑速率与软土强度增长速率基本一致,与薄层轮加法路基填筑工艺原理相符.因此,可排除袋装砂井排水固结效果不佳引起的地基承载力不足因素影响.
根据《铁路工程地质原位测试规程》（TB10018-2003）,淤泥、淤泥质土的不排水抗剪强度按式（1）计算,由此可得本路段软土不排水抗剪强度C u为24.4kPa,采用极限平衡法计算的对应路基极限填土高度为6.6m,其中路基填料的容重为19kN/m3.
C u等于τ 等于44qc +2（1）
根据表2可知,由于等超载土方路基压实度要求仅9 0 %,施工时分层厚度较大,最后3层超载土的压实厚度平均值为41.1cm,总厚度约1.5m,且填筑时间仅为7d,填土速率较快.在等载土方填筑完成后,累计填筑厚度已达7m,接近地基极限填高,再继续快速填筑超载土方后,地基中软土层固结强度增长速率低于上覆路基填筑荷载增加速率,路基发生了滑塌失稳.
3.4软基监控原因
软土地基加载过程中及时收集加荷信息、地基应力（孔隙水压力、土压力）、应变（沉降、位移）等资料,通过对监测数据进行综合分析,可掌握地基稳定动态状况.本路段软基监控工作由施工单位自行组织实施,仅进行地表沉降观测,且路基填筑过程中时常破坏监测点,造成数据不连续、不齐全,难以做到及时掌握地基变形状况.这也是本路段滑塌失稳的一个影响因素之一.
4.结束语
综上所述,本山区软基路段路基滑塌失稳原因归纳如下：
（1）地形地貌上存在天然滑塌临空面,部分路基位于斜坡上,路基荷载易于产生不利于路基稳定的水平推力；
（2）路基横向范围内软土分布厚度变化大,利于形成滑动面；
（3）等超载阶段填土分层厚度偏大且填筑速率快,软土强度增长与荷载增加不匹配,且路基填高超出了地基极限填高；
（4）缺少路基稳定监控,无法通过监测数据动态指导路基填筑施工.
高速公路论文参考资料：
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