路基病害分析及加固方案设计

孙和伟

［摘 要］温州七七省道延伸线工程海域路基堆载工程，施工过程中有多处路段出现裂缝、滑移等路基病害，本文通过分析其病害产生的原因，并提出相应的路基加固方案，对设计和施工过程中存在的问题提出建议，以期为今后海域深厚软基路基堆载工程提供积极的指导意义。

［关键词］路基病害；加固方案；稳定性

［中图分类号］［TU997］文献标志码：A

本文以温州七七省道延伸线龙湾至洞头疏港公路工程为背景，结合现场监测数据，对、路基在施工过程中产生的病害及处理方法进行分析，利用有限元软件计算路基的稳定性，旨在为以后海域深厚软土路基堆载提供积极的指导意义。

1 滑移情况描述

塑料排水板滑移段桩号为K29+390—K29+550，路基原设计方案采用塑料排水板处理，插设深度21m，间距1.3m，等载预压，预压期12个月。路基平均填高4.8m，右侧反压护道填高2.3m，宽度25m，反压护道并未做软基处理。2014年3月7日早晨，该路段刚完成最后一层加载，加载厚度约60cm，路基中心处出现裂缝，紧接着路基右幅整体下沉并伴有向右侧滑动的现象，反压护道向上鼓起，并出现较多狭长的纵向裂缝。主路基裂缝长达160 m，上下高差最大处达到1.5m。

2 沉降观测数据分析

该滑移路段包括两个沉降观测断面K29+400和K29+500，该两个断面发生病害前沉降观测点的沉降速率如图1所示。

从图1可以看出，路基加载前，沉降观测点ET1、ET2的沉降速率较小，而观测点ET3、ET4、ET5沉降速率较大。路基在进行最后一层加载之前一周，刚进行过路基填筑，此时K29+400断面ET3沉降速率为18 mm/d，K29+500断面ET3沉降速率为33.5 mm/d，沉降速率超过预警值15 mm/d，之后沉降速率逐渐减小，沉降速率依然在5 mm/d以上，路基并未完全稳定，不满足再次加载的要求。由此可以看出，路基加载过快、路基稳定时间不足，是导致路基产生滑移的重要原因［1］。

3 路基稳定性分析

假设滑动面为圆弧面，假设路基左右侧水位差4 m，模拟潮汐对于路基产生的影响，利用简化毕肖普法计算路基安全系数Fs。

（1）

式中：Wi——土条实际重量，水位线以上湿重度，水位线以下饱和重度；

μibi——孔隙水压力；

ci′——土体黏聚力；

φi′——土体内摩擦角。

该路段路基各项力学参数如表1所示。

通过SLIDE软件模拟路基加载情况，在路基两侧设置4m水位差值。采用简化毕肖普法计算路基原设计方案的安全系数，计算结果见表2。

通过计算，在不考虑水压差作用的情况下，路基原设计方案的安全系数为1.260，路基稳定性满足要求；在考虑水压差作用的情况下，路基的安全系数为1.081，不符合规范要求的1.20，表明路基稳定性不足。由此可以看出，原路基设计方案存在缺陷，未考虑到潮汐作用对路基稳定性产生的影响，导致路基安全系数不足。路基发生滑移与潮汐作用、路基加载速率过快有关［2］。

4 处理方案分析

由于路基并不存在明显的稳定性问题，因此可以采用加宽、加高反压护道的方法提高路基安全储备。具体方案如下：一级反压护道加高到3.5 m，同时设置20 m宽、2.3 m高的二级反压护道，反压护道下打设塑料排水板，间距1.3 m，按正三角形布置。具体施工步骤如下：首先，清理右幅滑移路基和反压护道至原始地面高程，之后铺设一层无纺土工布至二级反压护道外侧250 cm，并铺设40 cm厚的级配碎石垫层（碎石最大粒径不得超过30 cm），再进行塑料排水板插设；其次，塑料排水板插设完成之后，再铺设一层

40 cm厚的级配碎石，并铺设一层单向拉伸高强聚酯长丝经编土工格栅；最后，左路堤开挖台阶、结合部设钢筋网加强左右侧路堤的衔接，台阶开挖宽度不超过1 m，开挖宽度2 m。

运用简化毕肖普法计算处理方案的安全系数，计算结果见表3。

通过计算，在不考率水压差作用的情况下，路基处理方案的安全系数为1.752；在考虑水压差作用的情况下，路基的安全系数为1.421，路基安全储备充足。由此可以看出，新的路基处理方案可以有效的提高路基的安全系数，保证路基的稳定性，路基处理方案可行［3］。

5 设计施工存在的问题及建议

5.1 设计施工存在的问题

5.1.1 土工布和土工格栅铺设不合理

部分路段土工布和土工格栅在施工中出现不同程度的损坏，铺设方式存在不符合规范现象，这易导致排水垫层失效，影响路基整体稳定性。

5.1.2 路基加载过快、加载厚度过厚

施工过程中存在路基填筑速率过快、加载厚度过厚等现象。路基加载过快、加载厚度过厚容易导致路基瞬时沉降加大，这容易造成土工布和土工格栅破坏，导致路基病害发生。

5.1.3 路基加载速率控制标准偏大

上路基加载时的控制标准为5 mm/d，实际工程中多次出现沉降速率未超过警戒值，而路基再次加载后却出现裂缝甚至是路基失稳等情况，这说明原路基加载的控制标准偏大，不适用于海域深厚软基路基填筑，建议路基加载控制标准为4 mm/d以内。

5.1.4 部分路段软基设计处理深度不到位

处理深度应穿过软土层，不可让其悬浮于软土層中。设计处理深度不到位与路基横断面地质勘测资料不准确有关，地质情况变化剧烈路段，应加密横、纵断面钻孔数，尽可能准确全面地反应路基地质情况。

5.2.5 反压护道不采用软基处理

部分路段反压护道不采用软基处理的设计方法是不合理的，反压护道不作软基处理，易使主路基与反压护道出现不协调变形，从而导致反压护道裂缝产生，对路基稳定产生不利影响。建议对反压护道进行软基处理，控制路基的差异沉降。

5.2.6 反压护道施工时间较主路基施工时间滞后

路基施工过程中，经常出现主路基填筑已到上路床，而反压护道的填筑高度、宽度却没有达到设计要求。这种施工方法容易导致路基稳定性不足，路基容易发生失稳破坏。建议反压护道和下路基同时施工，并对已下沉的反压护道进行定期补填。

5.2.7 现场监测数据信息反馈存在延迟现象

路基填高超过2 m时，竖向位移和侧向位移按观测1次/3天，观测时间间隔过长，监测人员如果出现延时，则会对施工管理部门造成影响；监测技术水平不到位，达不到监测对象所要求的标准，则会影响施工单位服务质量，最终影响工程整体效果。

5.2 设计施工的建议

5.2.1 土工布和土工格栅铺设方式

土工布和土工格栅在铺设过程中要加强保护，铺设完成后要及时铺设碎石垫层，碎石垫层铺设厚度应尽量做到均匀、等厚，碎石垫层铺设完成后及时填筑路基填筑料，防止潮汐对其位置产生影响，同时防止太阳暴晒，以免影响其强度。在土工格栅上施加荷载时，要严格控制填料粒径，避免大粒径填料直接接触土工格栅［4］。

5.2.2 路基加载方式

路基加载时，要密切注意路基的变形规律，待路基完全符合加载标准时，方可加载，不可盲目施工。上路基加载时，加载厚度要控制在0.5 m范围以内。路基加载要遵循先深后浅、先点后线、薄层加载、均衡上升的原则。

5.2.3 路基加载速率控制方法

要严格控制加载速率，分层分级加载。确保每级荷载下地基的稳定性。控制方法是每天测定边桩的水平位移与地面沉降速率。

5.2.4 软基设计处理方案

在实际施工过程中，软基设计处理深度会影响路基的施工质量。因此，在路基的施工过程中，对其进行处理，促进软土地基固结的产生，進而影响到下层地基的形成。强夯处理法是较为成熟的软土结构处理法，能够有效减少土壤的压缩变形或剪切变形，提高软土地质的密实度及稳定性，对工程的路基稳定性与承载能力具有改善作用。强夯处理法在工程的施工中相对简单，并且软土地基处理效率高，施工周期较短，在各项工程建设领域用途广泛，能够提高软土路基的承载能力［4］。从而使软土路基的加固深度提高，减少软土路基的压缩量，将软土路基的强度提升3倍左右。

5.2.5 反压护道采用软基处理方法

反压护道采用软基处理应遵守如下规定。第一，填料材质应符合设计要求。第二，反压护道施工宜与路堤同时填筑；分开填筑时，必须在路堤达临界高度前将反压护道筑好。第三，反压护道压实度应达到《公路上工试验规程》重型击实试验法测定的值大于密度的90 ％，或满足设计提出的要求［5］。

5.2.6 反压护道的填筑与主体路基同时进行

一般施工过程中，反压护道的填筑与主体路基同时进行，其填料、填筑压实方法、压实标准应符合一般地基路堤相应部位的规定。

5.2.7 做好现场监测数据信息反馈工作

对于施工现场的监测工作，施工单位应予以高度重视，从三个方面提高监测质量：第一，加强对检测人员的上岗培训工作，内容包括监测业务、监测计划、规章制度等；第二，在监测工作实施前做好各项准备工作，对监测项目、点位分布等具体操作内容了然于胸；第三，做好现场记录，现场记录是分析各项数据和项目结果的重要依据。对于现场检测的频率，建议1次/1天，路基加载期间可适当加密观测次数，以做到正确指导和控制施工［6］。

6 结论

本文详细介绍了温州七七省道延伸线路基堆载工程施工过程中出现的路基病害，并对其处置方案进行分析。主要得出下列结论。

第一，路基滑移是由路基加载速率过快、路基安全储备不足导致的，设计方案对潮汐影响考虑不足。加宽、加高反压护道可较大幅度提高路基安全储备［7］。

第二，施工过程应加强对排水垫层填料粒径的控制，减少对土工格栅的损坏，并保证主路基填料级配良好。

第三，软基处理深度应穿过软土层。为减小路基的不均匀沉降，反压护道也需要做软基处理。

参考文献

［1］陈海珊，胡永深. 广佛高速公路加宽工程的软基处理［J］. 广东公路交通， 2004 （3）：47-50.

［2］杨少红，黄汉盛. 深圳湾填海区软基处理系统简析［J］. 西部探矿工程，2002，14（3）：31-32.

［3］蔡丽忠. 海岸工程软地基中塑料排水板的应用［J］. 科技与企业，2013 （21）：191-191.

［4］王信山. 高速公路路基加宽软土地基优化技术研究［D］. 石家庄：石家庄铁道大学，2013.

［5］高翔. 高速公路新老路基相互作用分析与处理技术研究［D］. 南京：东南大学，2006.

［6］林朝晖. 高速公路加宽扩建工程软基处理与路基拼接［J］. 福建交通科技，2010（05）：21-23.

［7］游其勇. 黄黄高速公路加宽工程的软基处理设计［J］. 武汉工业学院学报，2007（01）：86-89.