高速公路复杂软土路基处理方法研究

胡兴尧 王瑞甫 刘 品 龙 森

（贵州交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 55001）

1 工程概况

1.1 原设计和施工中失稳破坏情况

贵州遵毕高速公路K1715＋080～K1715＋450段地处低中山地貌的山前缓坡带，施工图阶段设计为填方路堤，最大填土高度23m，路线以外左侧的冲沟及斜坡地带自然坡度约15°。

在路基施工过程中，K1715＋330～K1715＋360段填筑路基顶面首先出现裂缝，随后裂缝向两端延伸，裂缝宽度加大、错台，填方边坡坡脚的填方体开始鼓起，坡脚外侧的土体开裂、部分被推拱起，K1715＋330～K1715＋360段路基大面积滑移，整段路基下沉约5～6m，坡脚外被推移的土体裂缝长度达20余m，在坡脚外侧约25m处拱起，见图1、图2。

图1 填方体失稳开裂

图2 填方坡脚外20m鼓出裂缝

1.2 工程地质特征

经补充勘察，该场地内的覆盖层主要由粉质粘土、淤泥质土、碎石土、含碎石粉质粘土组成，按物理力学指标结合原位测试，可分为可塑状、软塑状。该场地的岩土组成如下。

（1）粉质粘土（Qel＋dl）：黄色、灰黄色，可塑状，顶部为耕土，含少量植物根系，路段内均有分布，为顶部硬壳层，钻探揭露厚度为2～4.5m。

（2）淤泥质土（Qel＋dl）：灰色、灰绿色及灰黑色，流塑状～软塑状，含10%～20%碎石，碎石粒径1～10mm，成分主要为强风化泥质粉砂岩，路段内均有分布，钻探揭露厚度为3～12m。淤泥质土（流塑至软塑状）：γ＝16.3kN／m3，［fa0］＝50kPa，c＝5.6kPa，φ＝3.30°；W ＝59.14%，e＝1.56，IL＝0.85，Ip＝34.2。该层淤泥质土为软弱下卧层，工程地质条件较差，在工程状态下极易产生变形致使构造物发生不均匀沉降，这也是引起路基开裂变形的主要因素［1－3］。

（3）碎石土（Qel＋dl）：灰色、灰黑色，碎石成分为泥质粉砂岩钙质泥岩，碎石粒径40～80mm，含量52%结构松散状。湿至饱和含水，路段内均有分布，钻探揭露厚度为2～9.0m。碎石土［fa0］＝220kPa，工程地质条件较好。

（4）含碎石粉质粘土（Qel＋dl）：黄色，可塑状，局部呈流塑至软塑状，碎石成分为砂岩及泥质粉砂岩，碎石含量25%～40%，路段低洼处分布，厚度0～10m。

1.3 高填方斜坡软土路基失稳原因分析

斜坡上地基受填方工程加载，致使地基产生竖向压密变形的同时引起横向变形，容易引起地基失稳。从该段软土路基场地的斜坡地形和勘察结果可以判断，淤泥质土软弱下卧层是导致路基滑移破坏的主要原因。由于淤泥质软土受到上部填土的挤压，发生了较大变形；而没有淤泥质土软弱下卧层的填方路基变形相对较小，从而产生了现场的不均匀沉降，致使填筑路基顶部产生裂隙等破坏现象，即填方路基失稳［4－5］。

2 变形监控资料分析

根据现场检测数据，路基变形速率增大，路基有急剧下滑的趋势，将会诱发滑坡等地质灾害发生，对滑坡体下方及紧邻滑坡周边的村民、施工人员、农作物等造成安全隐患。部分检测数据见图3、图4。

图3 JCK7合成方向相对位移图

图4 JCK7时间位移累计曲线图

JCK7监测孔深部位移变形主要表现在距孔口11.5m以上部位，7.5m处累计位移为22.64 mm；孔口累计位移为19.04mm，11.5m以下部位变形不明显。该孔在距孔口11.5m处形成了滑动面，在本期监测期间坡体沿该滑动面整体加速下滑趋势明显。

3 软土路基综合治理

3.1 软土路基抗滑桩支挡计算分析

根据现场实际情况，采用反演法计算岩土体的c，φ。根据反算出来的c，φ，应用理正软件计算滑体的剩余下滑力。根据计算出来的剩余下滑力，验算抗滑桩的桩径及配筋［6］。

根据地质勘察资料提供的地质断面，选取ZK1715＋250，ZK1715＋273，ZK1715＋294及ZK1715＋340作典型地质断面进行计算，由于该段路基滑移后目前已趋于稳定的临界状态，取安全系数K＝1，填方体c＝0kPa，φ＝35°；粉质粘土（硬壳层）c＝12kPa，φ＝10°的参数不变，对ZK1715＋250，ZK1715＋273及ZK1715＋294断面进行反算，反算得淤泥质土（流塑至软塑状）的参数分别为c＝11.7KPa，φ＝5.26°；c＝11.7 kPa，φ＝2.79°及c＝11.7kPa，φ＝6.24°，根据反算的结果，取安全系数K＝1.25，算得设抗滑桩处：ZK1715＋250的推力为F＝1 941kN／m；ZK1715＋273的推力为F＝1 321kN／m；ZK1715＋294的推力为F＝2 028kN／m；ZK1715＋340的推力为F＝988kN／m；根据以上推力对抗滑桩进行配筋。

3.2 分区处理措施

由于 K1715＋180为车行通道，K1715＋080～K1715＋180段填方路基尚未进行施工，K1715＋180～K1715＋450段路基填方已接近路基设计标高，再结合地勘资料，综合考虑场地的地形条件及软土的物理力学性质，对该段路基进行分区治理［7］，即 A 区（K1715＋080～K1715＋180），B区（K1715＋180～K1715＋450）。

（1）A区（K1715＋080～K1715＋180）。考虑技术经济处理效果，决定采用水泥粉煤灰碎石桩复合地基对A区（K1715＋080～K1715＋180）段软基进行处理。根据地质勘查探明的K1715＋080～K1715＋180段软基性状，结合现场实际地形、地质条件和现有设备能力，该段素混凝土桩复合地基总体设计思路为：利用现场硬土层相对较厚，地形有利于路基整体稳定和现场作业的优势，原则上以控制路基沉降为主。经计算分析，素混凝土桩桩长为桩尖埋入软基下承载力较好的碎石土层内50cm，桩顶至整平后的原地面表面；桩径为40cm；桩间距为140cm，正三角形布置；桩身采用抗压强度为15MPa水泥粉煤灰碎石混合料。为避免桩顶刺入回填路基体造成桩身单独承担上部荷载，桩顶设置厚度为40cm、公称最大粒经为20mm的满铺级配碎石褥垫层。设计平面布置图见图5。

图5 A、B区软土治理平面布置图

（2）B区（K1715＋180～K1715＋450）。根据该段的地质特征，主要采用抗滑桩结合填土反压护道的方案，并结合盲沟排水，平面布置图见图5，具体措施如下：

① 在K1715＋220～K1715＋360左侧坡脚设置一排2m×3m的抗滑桩，桩间距5～6m，分A型桩、B型桩、C型桩3种桩型，共27根，桩长22～26m，抗滑桩之间加设挡土板，防止软塑状粘土层在上部填筑加载下挤出破坏及抗滑桩失效。

②在地下水发育地段设置碎石盲沟，以疏导地表水和排出的地下水。

③对已完成填筑的路基进行强夯，减少差异沉降，进一步保证路基压实度。

4 结语

该段高填方斜坡软土路基为深层滑面的大型滑坡体，工程地质条件复杂，设计中需考虑诸多因素，增加了设计的难度。

（1）本设计针对该段高填方斜坡软土路基的深层滑面、具有软弱下卧层的特点，分析研究了其变形破坏特点及成因。

（2）研究该段软土路基中的软弱下卧层，灵活确定综合治理方案。

（3）避免单一的处理方法，通过对该段软土路基的地质条件分析，按其灾害地质类型将治理软基划分为2个区域，对其采取素混凝土桩、抗滑桩支挡和排水的综合治理措施。

（4）治理方案不仅考虑支挡措施，而且考虑排水、反压护道、素混凝土桩等非支挡措施的应用，使治理方案达到安全、经济、合理、环保的要求。经过精密施工，该路段现已通车，治理效果良好，为贵州高速公路大型复杂软土路基治理提供了经验。

［1］JTG C20－2011公路工程地质勘察规范［S］.北京：人民交通出版社，2012.

［2］谭 悦.水泥混凝土路面路基永久变形预估［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程，2012（5）：1049－1053.

［3］JGJ79－202建筑地基处理技术规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2012.

［4］冯光愈，程辰林.高速公路软土地基处理研究［J］.长江科学院院报，1996，13（4）：37－40.

［5］吴高中.路基软土地基处理施工技术［J］.长安大学学报，2004，21（1）：24－28.

［6］赵炼恒，王志斌，李 亮.斜坡地基高填方路堤模型试验极限承载力数值分析［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2010（3）：488－491.

［7］李 瑞.软土地基处理施工技术［J］.山西建筑，2007，33（13）：118－119.