沿江高速公路软土路基沉降分析

何明星（深圳市路桥建设集团有限公司）



沿江高速公路软土路基沉降分析

何明星
（深圳市路桥建设集团有限公司）

【摘要】以深圳市沿江高速地面道路（月亮湾大道至沿海支路）软土路基为研究对象。沿江公路存在一个普遍的施工问题，那就是道路路基含水率大，路基土属于软土，其稳定性对公路的安全性影响很大。文章首先用分层总和法对沿江高速公路起始段软土路基的总沉降量进行计算，得出计算结果，软土路基沉降量超过规范设计的要求值，必须对其进行处理。

【关键词】软土；工程地质问题；工后沉降；固结

1　引言

前海合作区沿江高速地面道路工程区域分布为沿江、河漫滩、河、湖相沉积的软土，软土厚度大，灵敏度高，渗透系数小，固结速率慢，总沉降大。长期以来，深厚层软土路堤的工后沉降问题一直是工程界关注、探讨、研究的核心问题之一，沿江公路的建设更好、更快地加速了我国城市的发展步伐［1-2］。彭修权等［3］对广深沿江高速公路主要分项工程的施工方案进行全面介绍，其中就包括路基和路基与路基连线工程的分析。王国强［4］研究了安徽沿江高速公路某匝道桥桥坡段软土路基问题对其主要的工程地质问题进行了论述。马天［1］沿江高速公路马鞍山至巢湖段软基处理中的一些技术。

本文以深圳市沿江高速地面道路（月亮湾大道至沿海支路）软土路基为研究对象。用分层总和法对沿江高速公路起始段软土路基的总沉降量进行计算，为施工过程的安全性提供依据。

2　工程地质概况

前海合作区沿江高速地面道路位于深圳市前海深港现代服务业合作区内，西起滨海支路，东至月亮湾大道，道路总长约1.98km。见图1。

场地原始地貌为海漫滩，后经人工堆填平整为待建用地，场地内不均匀堆有较多填土，填土高度约2m，局部遍布有较多生活垃圾及建筑垃圾，地表处堆有较多花岗岩质块石。地下水类型为潜水，地下水位埋深1.5m。根据现室内土工试验和现场地质报告指出，路段内所含的地层有：人工填土层、第四系全新统海相沉积层、第四系上更新统冲洪积层、第四系上更新统沼泽相沉积层、第五系残积层及加里东期混合花岗岩，均属于固结未完全的软质土，路基的沉降和路基稳定性的问题就显得很有必要。

表1　土的物理参数

图1　项目位置示意图

3　地基沉降计算

3.1地基沉降计算

根据地质钻探所得的报告可知，路基所包含的土层的土的物理参数如表1所示。

根据前人的研究，地层有明显的分层时，一般采用分层总和法进行地表沉降量的计算［5］。路基的宽度为27m，高度5m。滨海支路至怡海大道段设计速度40km/h。3.1.1路基附加应力

路基所受附加荷载一般由3部分组成：汽车荷载、路面结构层质量和路基填土质量

⑴换算车辆荷载［6-7］。该路段设计用途为大重车通行，设计荷载为600kN，荷载作用长度11.7m，荷载作用宽度1.8m，土体容重19KN/m3。根据文献［2］、［3］计算出车辆荷载，然后利用公式换算成填土高度为0.74m。

⑶计算路基底面中心点附加应力。运用p=V0H，则路基底面中心点处应力为114.8KPa。

3.1.2地基分层情况

地基土含有细砂层，其具有压缩性较小的特性，故计算沉降时一般计算到粉砂层即算满足要求。地下水为1.6m，将水位以上部分土作为1层，水位以下的低液限粘土分为3层，各层为1.32m。将淤泥质土分成7层，前3层厚度均为1.5m，以下每层厚度均为2m。粉砂为独立1层。

3.1.3确定地基中附加应力

依据条形基础均布荷载作用地基中附加应力计算公式：σz=αszp。

式中：αsz代表应力系数，从查表得出，通过此式子

3.1.4地基沉降计算

因软基的计算沉降量比实际沉降量小，经修正后的地基总沉降量为：

s=ms＇=1.3×1.033≈1.304m

3.2计算工后沉降［8］

工后沉降的定义为总沉降量与预压期内的沉降量的差值［9］。为保证道路安全行车，或者满足道路等级要求，处理软土地基时，高速公路主线及互通立交区匝道的工后沉降控制标准应按同一标准。该区地势低平、水系发育，因此桥涵等构造物设置多，故软基处理设计工后沉降的控制标准为0.10m［10］。采用调整预压期的方式来控制工后沉降，预压期内的沉降量则通过单向固结理论计算。计算预压期内的固结沉降时，土层的竖向固结系数可通过下式求得，有关土层的具体参数如表2所列。

表2　地层属性

表中，H代表土层最大排水距离，如排水为双面排水，则排水距离取厚度的一半，如果采取单面排水，则取土层的总厚度。根据本工程的实际情况，排水采用的是单面排水，即H的取值应为土层总厚度。然后固结度的取值一般从固结度与时间因子的关系图上查得，从而求得固结沉降。计算结果如表3所示。

表3　各土层预压期内沉降量值

从表3中得出，该段路基中存在很厚一层淤泥质土，并且渗透性较弱，渗透和固结速度缓慢，因此在预压期内，地基土的沉降量比较小，导致两者的差值很大，即工后沉降量的值比较大。根据设计要求，结合计算结果，路堤相邻处（即桥坡段）的工后沉降不能满足工程建设要求，因此该段软土路基必须进行加固处理。

由表3及公式△s=s-ΣSti可知，路基工后沉降量△s=1.304-0.490=0.814m，其值大于规范设计规定的0.2m，即实际工后沉降量值不能满足工程设计规范要求，因此该路基土必须进行加固处理以后方才能满足工程建设要求和安全标准。

4　结论

⑴经过3个月的预压，低液限粘土和软土经过设计的预压期之后，其固结度就能达到100%。计算工后沉降和路基总沉降得出，路基工后沉降不能满足设计要求，为了满足安全和建设工期的要求，地基必须采用一定方案进行加固处理。

⑵对其进行了加固处理以后，还要对路基边坡的稳定性进行验算，该段路基稳定验算按成层地基土考虑，将计算所得到的最小稳定安全系数与路基边坡的稳定安全系数容许值进行对比，可判定该段路基边坡稳定。●

【参考文献】

［1］马天.北沿江高速公路马巢段软土地基处理技术及应用研究［D］.天津大学，2012

［2］陈洪凯，唐红梅.三峡库岸城区滑坡治理与沿江公路建设一体化模式［J］.山地学，2003，（12）.

［3］彭修权，王冰，吴良木.广深沿江高速公路（深圳段）第3合同段施工方案综述［J］.公路，2014，（10）∶46-49.

［4］王国强，丁振杰，周爱其，等.安徽沿江高速公路某匝道桥软弱地基变形计算［J］.合肥工业大学学报（自然科学版），2007，（2）∶192-195.

［5］王志亮.分层总和法计算高速公路沉降的修正研究［J］.水运工程，2004，360（1）∶21-23.

［6］张旭辉，杨晓军，龚晓南.软土地基堆载极限高度的计算分析［J］.公路，2001（5）∶33-36.

［7］刘吉福，陈新华.应用沉降速率法计算软土路堤剩余沉降［J］.岩土工程学报，2003，25（2）∶233-236.

［8］汤连生，刘增贤，王洋.软土路基工后沉降组成分析［J］.城市勘测，2002，（2）∶6-8.

［9］邹广电.边坡稳定分析条分法的一个全局优化算法［J］.岩土工程学报，2002，24（3）∶309-312.

［10］JTJ 017-96，公路软土地基路堤设计与施工技术规范［S］.