影响软土路基沉降的因素及处理措施设计分析

邓珍旺

（福建省交设工程咨询有限公司，福建福州350004）

0 引言

道路属于三维带状结构物，其沿线区域常有不良地质情况存在，如淤泥地层等，故在设计过程中，应科学合理地选择加固措施，防止道路发生大面积不均匀沉降。因此，挑选经济、合理的加固处理方法是软土路基设计的核心内容。

1 工程概况

漳州益民路北段工程位于漳州市芗城区北部，总长约0.98km，城市次干路，路面结构为沥青混凝土，道路红线宽度为40～60m。本工程道路部分路段在既有古塘路上加宽、加高处理。

1.1 软土路基情况

本工程道路桩号范围K0+011.5～K0+260 段原为鱼塘，经地勘显示为淤泥路段。该土质呈深灰色，流动性与可塑性较强，由黏土颗粒与粉末颗粒组成，其中也含有部分腐殖质与贝壳碎片，干强度中等，具有较强的韧性，经勘察试验测得该土质含有约9.5%的有机物成分。同时该地层分布较为不均匀，深度为3～8m，平均层厚为5.6m。经初步测算，若不进行软土路基处理，其工后沉降预计达到57cm，不满足规范沉降量要求。

1.2 古塘路现状情况

古塘路原为城市支路，红线宽度12m，双向两车道，服务于古塘村交通，主要以居民小客车为主。该道路经过鱼塘淤泥路段时采用水泥搅拌桩进行处理，水泥混凝土路面，目前该道路服务时间已近12年，路基沉降不均、路面凹凸且破损严重，在进行路面勘察时，发现很多桩身发生了推移和挤断。同时，现场地形的调绘发现原路基中线左侧临塘段已出现滑坡，导致坡面隆起。

2 道路软土路基沉降影响因素

2.1 填土压实度

根据《公路路基设计规范》(JTGD30—2015)填方路基的压实度不得低于90%（最低等级道路），因此填土模拟压实度的取值分别为0.90，0.92，0.94，0.96，0.98。对不同压实度情况下的软土路基沉降量使用Logistic 函数完成计算结果回归分析，从而使路基压实度对沉降变形带来的影响得到客观的评价，其具体情况如图1所示。

图1 各压实度下路基最大沉降图示

由图1 可得出，道路软土路基的沉降量受压实度的变化而影响，压实度增加，沉降量会降低。当路基施工压实度增加到98% 时，路基的沉降量就会减小到5.4cm，其减少比例达38% 左右；填土的压实度低于0.94 时，软土路基的最大沉降量会伴随着压实度的提升而表现出快速下降的趋势，究其原因为在道路路基压实度增加的过程中，填料的压缩模量和抗剪强度会随之提高，使得路基的可压缩性降低，整体稳定性提高，故而路基的沉降变小[1]。

2.2 填土速率

在模型其余计算参数不变的情况下，详细论述填土速率对软土路基最大沉降带来的重要影响，其填土速度为lm/10d，lm/5d，lm/2d。使用Logistic 函数回归分析沉降量与填土速率之间的关系，其相关性与拟合要求一致。

计算结果显示，在填土速率降低以后，软土路基监测点的沉降量也会变小，造成这种情况的主要原因为：填土速率比较慢，在路基填筑施工结束后，土体充分固结，随着超静孔隙水压力变小、孔隙体积压缩，导致路基可压缩性随之减小。然而，在软土路基施工的过程中，不能因沉降变形降低，而对填土速率进行无底线的减小，这会给整个施工工期带来严重的影响，所以，在软土路基施工的过程中，填土速率的预测，通常会采取沉降监测数据来完成预测任务[2]。

3 路基处治设计

3.1 计算复合路基参数

在调绘现场滑动面以后，通过GEO-SLOPE 软件完成建模。首先确定滑弧剪入口和剪出口的位置，安全系数拟定为0.95，对复合路基力学参数实施反算，结合该地区的实际情况，最终决定使用简化Bishop 法计算。各层物理力学参数计算取值的具体情况详见表1。

表1 各层物理力学参数计算取值

通过建模计算得出，由于其复合路基力学参数较差，大部分的水泥搅拌桩都已经破坏和失效，因此反算参数基本合适，以后使用反算参数计算具有较强的可行性。

3.2 比选方案

该路段的特点是软土路基较深、填土高度较高，软土和硬土的分界面呈现倾斜的趋势，因此使用以下处理方案，详见表2。

表2 处理方案

从表2 中可以看出，管桩+整体式托板方案的经济性较差。由于工程道路沿线民房较多，如果采取强夯置换碎石墩，就会对居民生活影响大且出现较多的安全隐患。设计期间经与建设单位沟通，本项目施工工期相对充足，因此结合造价因素本次选择使用反压护道+固结排水处理办法[3]。

3.3 设计推荐方案

第一，古塘路原水泥搅拌桩已被剪切破坏，大部分已失效，因此考虑布设塑料排水板在原水泥搅拌桩中间。

第二，采用塑料排水板加宽路基，在全断面路基的范围使用等载预压，路基两侧使用反压护道压脚，护道的高度和宽度均设置为5cm。塑料排水板的板长、板间距和路基填土高度设计为等边三角形。板间距的长度设置为1.5cm，原状场地需要处理平整并设置双向2%的横坡，方便填筑砂砾垫层，在砂砾垫层上面还需要铺一层土工布，垫层与边沟在两边排水口连接的部分不设置防护措施[4]。

第三，同时在垫层顶部增设两层土工格栅，两层格栅的接缝间距为0.5m，以使路基整体的稳定得到保证。

3.4 建模计算

在验证方案可行性时，使用GEO-SLOPE 软件完成建模，在计算时，使用的主要方法为简化Bishop 法。在实际填土加载时，全部按照25cm 一层的设计标准完成模拟，为了使工况分类简化，本文主要研究五种工况的相关信息。对于所有的工况来说，淤泥层、黏土和人工填土的力学参数保持不变，使用固结法理论计算原复合路基参数和反压护道下的复合路基参数，具体情况详见表3。

表3 物理力学参数计算取值表与稳定计算结果

此路段通过使用塑料排水板进行处理达到了预期的效果，原来的软土路基中的水分，现在可以通过排水板进入底部砂砾垫层。砂砾垫层外设置的2%横坡，可以将水分别引入两边的排水沟中，然后排出。这种施工处理方法不仅使软土路基中的含水量大大降低，还进一步降低了软土路基路面的沉降量，从而使得路堤整体的稳定性更好。

4 结语

对于软土区域的路基来说，在遇到连续不利工况时，受填土高度较高、结合面倾斜、软土分布不均等因素的影响，易发生路基失稳事故，因此在设计和施工的过程中，要高度重视做好施工监督管控工作。同时，在设计工作中应结合具体工程实况，采取对比分析经济和技术等策略，找出不同处治措施的最佳适用性，为工程施工的可操作性奠定基础。