软基沉陷段边坡滑塌处治技术研究

张 哲

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心，安徽 合肥 230088）

1 项目概述

安新路建于1994年，旧路路基宽9.5m，路面宽9.0m，沥青混凝土路面，设计填高约8～10m，双向两车道，基底软基进行了碎石垫层处理。道路修建至今未有加宽改造历史，在管养单位历年精心养护中，仅对路面细小裂缝采用了沥青灌缝处理，边坡未曾发生过失稳破坏。

2020年7～9月份区域降雨量较大，道路两侧水位升高，而北侧水塘因各种因素水位骤降4～5m，导致项目K7+000～K7+150北侧路基边坡出现失稳滑塌，道路出现开裂和沉陷。经实测，裂缝宽度最宽处约20cm，沉陷最大高差约60cm，严重影响了道路的正常运营，急需处治维修。

2 建设条件

2.1 地形地貌

项目区属沿江丘陵平原区，微地貌为平原，地面标高在7.0～11.0m之间。道路设计标高在17.5～18.0m左右，路基边坡坡脚处标高约10.0～12.0m，路堤边坡坡度 15.0°～25.0°，边坡坡度总体较缓。

项目地理位置图

图1 地形地貌

2.2 地层岩性

场地覆盖层主要由人工填筑土（Q）、第四系全新统冲积成因（Q）软弱土、粉质黏土以及第四系全新统残积成因（Q）角砾土组成，下伏基岩主要为二叠系灰岩（P）。

2.3 地质构造

项目区域大地构造位置为扬子准地台下扬子台坳，褶皱构造不发育，地质构造以断裂构造为主。项目四周共分布4条东北、西北向断层，距本项目距离0.3～2.1km，导致岩体节理裂隙发育～极发育，灰岩中岩溶发育。根据区域地质资料，以上断层全新世以来未见活动迹象，且构造位于地表水位以下，对本段边坡滑塌影响不大。

图2 项目断裂构造分布

2.4 不良地质和特殊性岩土

2.4.1 岩溶

场地基岩为灰岩，不良地质为岩溶。5个钻孔中有4个钻孔揭露溶洞，钻孔遇洞率 80.0%，线岩溶率 26.0%～58.0%，溶洞高在0.6～4.9m，发育标高在-0.70～-15.10m，埋深在13.0～18.2m，溶洞顶板中风化灰岩厚度在 0.1～0.7m，部分为敞口溶洞。溶洞多以全充填为主，充填物以淤泥、粉质黏土、粉土、砂砾及碎石等。物探表明场地岩溶主要特征为：岩溶发育高程主要位于-0.2～-20.3m，多为纵向延伸，横向发育范围较小，多为0.6～7.9m，竖向发育范围一般1.0～6.8m。

2.4.2 填筑土

道路填筑的组成部分，呈松散～中密状，主要成分为角砾、碎石，细粒土（黏性土、粉土）。路堤填土厚度在7.4～9.3m 左右，路基两侧厚度一般 1.0～2.0m，具孔隙比大，透水性较好，抗剪强度较低等特征，其天然状态下工程性质一般，遇水则导致强度进一步下降，对边坡稳定性不利。

2.4.3 软弱土

区域内连续分布，层厚5.70～11.40m，天然含水率 32.8～47.4%，天然孔隙比 0.932～1.227，液性指数 0.68～1.95，压缩系数0.45MPa～0.79MPa，压缩模量 2.46MPa～4.32MPa，其承载力特征值为90kPa，极限摩阻力标准值为30kPa，工程性质差。

3 边坡滑塌原因分析

项目路面于2020年11月下旬出现了纵向裂缝，裂缝发展较快，约4天时间裂缝宽由2～5cm发展到约20cm，北侧右幅路面沉降，左右幅路面最大高差达60cm，坡面尚未发现较大的横向滑移。为防止水分进入，养护采用混凝土灌缝封水处理，效果不佳。

图3 路基边坡及路面损坏现状

结合现资料收集、现场调查和地质勘察，路面出现开裂和边坡失稳主要原因如下：

①因连续降雨，道路北侧水位持续升高，坡面填料持续保水，土体强度指标降低，水位骤降后坡面土体因自重加大、抗滑能力弱失去平衡后而产生沿坡面的圆弧滑动；

②既有路基下部较为松散，上部较为密实，水位骤降后在水力坡降和局部泵吸作用下路堤上部细颗粒发生移动，填料的密实度降低而导致在行车荷载作用下对路基进行了再压实；

③坡脚外侧软基尚未完全固结，长期浸泡地基承载力较差，未能提供有效的竖向和水平向阻力，路基沿潜在滑动面滑动和下沉时，产生了沿临空面和基底软土的圆弧滑动；

④水位骤降引发的水力坡降导致基底全填充溶洞填充物损失，基底出现竖向沉降。

4 设计方案

4.1 路线设计

考虑到项目坡面损坏主要为竖向沉降，为合理顺接前后既有道路，本次设计主要为路基边坡及地基处理、路面开裂修复，路线平纵面与旧路保持一致。

4.2 处治方案

①方案比选：根据路段地形地貌、地质概况，结合安全、经济、环保、节约的原则，对可行的方案进行比选，具体详见表1。

方案比选表 表1

考虑到该段坡面损坏主要为路基填料保水自重加大，在水力渗透作用下发生的沿基底软弱土浅层滑动。为有效提高基底受力条件，结合保通需求经综合比选，推荐反压护道+水泥搅拌桩的地基处理方案。

②设计方案

考虑现场施工场地、施工条件、工程造价等因素，坡面损坏段采用反压护道+正反向水泥搅拌桩处治方案，对已经开裂的部分待反压护道修筑完毕后开挖台阶重新换填碾压，并对土路肩进行加宽处理。

具体参数为：搅拌桩为桩径0.5m的正反向搅拌桩，桩间距 1.3m，桩长8m。反压护道高度3.5m，底部预设50cm沉降层，其上考虑工作平台填筑1.0m的片块石，然后回填2.0m厚的素土。已有边坡清除松散材料后分两级填筑，坡率1:1.5，中部设置2.5m的平台。考虑到本段保通压力大，为快速施工，路面底部2.0m设置碎石+土工格栅加筋垫层，其上设置10cm厚沥青层。

为确保稳定性，反压护道1.0m片块石应合理控制最大粒径，确保填筑后无明显沉降，而素土压实度不低于92%。边坡拼接采用开挖台阶方式，台阶原则上高度不高于1.5m，宽度不低于2.0m，可结合现场情况灵活调整。

图4 边坡处治设计图

③稳定性计算

本工程滑动带力学参数通过反演法计算综合确定。考虑水力坡降影响，滑坡体容重按天然状态下块体容重，取值18.0kN/m，滑带土强度参数饱水状态下取值为C=4kPa，φ=8。

反演法取得的滑带土强度参数（C、φ），选取最不利断面，根据《岩土工程勘察规范(2009年修订)》（GB 50021-2001），考虑反压护道、搅拌桩等影响因子，进行加固处理前后不同工况下的稳定性计算，结果见表2。

坡面稳定性计算结果 表2

5 结论

①临湖软基段路基边坡滑塌受多重因素影响，合理分析损坏原因是制定针对性处治方案的基础。

②临湖软基边坡滑塌处治应结合项目的保通需求、施工可操作性等原因合理确定对应的处理方案和技术参数，确保技术参数合理、根治问题有效。

③考虑到临湖段软基特性、岩溶分布、填料属性等的复杂性和已经存在潜在滑动面难以完全修复，设计方案应在满足规范要求的基础上，安全稳定计算系数应适当富裕。