■陳 景

(福建海瑞建設工程有限公司，福州 350004)

0 引言

連江粗蘆島環(huán)島公路沿線軟土較發(fā)育，主要分布于沖海積平原中，主要有淤泥、淤泥質土或流-軟塑粉質粘土。部分路基段落位于軟土地質上，需對軟基進行處理，以保證路堤邊坡穩(wěn)定性。同時，對不同的軟基處理方案進行比選，選擇最優(yōu)方案[1-5]。

1 項目概況

1.1 項目簡介

本項目起于連江縣琯頭鎮(zhèn)粗蘆島后一村，與連江粗蘆島環(huán)島公路塘下至后一段終點相順接，穿過鐘鼓山東南側埡口繞過湖里洋水庫后至后一村北邊，經東岸村在閩江最窄處建粗蘆島二橋跨閩江、省道S201后設下岐互通實現與228國道連江下岐至東邊段公路的交通快速轉換，路線總長2.489119km。

本項目為二級公路，設計行車速度60km/h，路線路總長約為2.5km。線路分為兩段，第一段路基寬24m，里程K0+000～K1+600；第二段路基寬17m。里程K1+600～K2+500。

1.2 地質條件

本項目位于福建省東部沿海連江縣境內琯頭鎮(zhèn)，線路段內跨越的地貌單元主要為剝蝕丘陵、殘積臺地、沖海積河谷及侵蝕剝蝕海島海岸地貌，整體地勢起伏大，局部丘陵地形坡度約15°～30°，多農田及養(yǎng)殖區(qū)分布。本項目沿線為村莊、耕地的主要密集區(qū)，其淺層地下水和地表水較為豐富。

沖海積地貌地形多以平原地貌出現，海拔10m以下，以海相淤泥、淤泥質粘土及海相砂、貝殼、卵石等組成。沿線軟土較發(fā)育，分布于沖海積平原中，主要有淤泥、淤泥質土或流-軟塑粉質粘土，厚度埋深不均，一般可達4～15m，地基承載力基本容許值較低，40～60kPa，壓縮性大，工程性質差，在荷載作用下將產生過量沉降滑移變形。

2 數值分析模型

2.1 計算模型

本文采用有限元巖土軟件Geo-Studio中的Slope/W模塊來進行二維有限元分析。模擬選取本項目軟基段落的3個典型斷面進行分析。穩(wěn)定性計算方法根據《公路路基設計規(guī)范》(JTGD30-2015)中的規(guī)定采用Bishop法。本項目鉆探采用快剪指標，因此，根據規(guī)范，路堤邊坡穩(wěn)定安全系數正常工況下應達到1.35[6]。

本項目共有 3段軟基段落，K1+400～K1+600、K1+600～K1+690、K1+710～K1+760，分別選取每個軟基段典型橫斷面K1+500、K1+660和K1+740進行分析，計算模型如圖1～圖3所示。

圖1 K1+500計算模型

圖2 K1+660計算模型

圖3 K1+740計算模型

2.2 計算參數

計算參數均采用摩爾庫侖模型，土層參數根據實際工程鉆探和室內資料而定，其他參數參考期刊文獻[1-5]，其參數如表1所示。

表1 各土層物理力學參數

3 計算結果

基于以上模型和參數，對三個典型斷面K1+500、K1+660和K1+740進行穩(wěn)定性分析，并選取合適的軟基處理方案。

3.1 典型斷面穩(wěn)定性

對初始狀態(tài)下三個典型斷面的路堤邊坡穩(wěn)定性進行計算，結果如圖4～圖6所示，初始狀態(tài)下路堤邊坡穩(wěn)定性分別為0.940、0.760和1.038，均低于規(guī)范所規(guī)定的1.30的安全系數要求，因此，需進行軟基處理。

圖4 K1+500路基斷面穩(wěn)定性

圖5 K1+660路基斷面穩(wěn)定性

圖6 K1+740路基斷面穩(wěn)定性

3.2 軟基處理方案比選

若該段落采用路基方案，需進行軟基處理，軟基處理分為柔性樁和剛性樁方案，柔性樁采用擠密砂樁，剛性樁采用預應力管樁(PTC)方案。分別選取路基中心填高6m、8m和10m三種工況，對砂樁、PTC樁進行穩(wěn)定性分析。最后，再加入橋梁方案，對三種方案進行經濟性比選。

表2 軟基處理方案

軟基處理選用擠密砂樁和PTC樁兩種方案，經過承載力和沉降驗算，各工況選定方案如表2所示。對各工況下軟基處理邊坡穩(wěn)定性進行分析，砂樁在中心填土高度分別為6m、8m和10m情況下，安全系數分別為1.333、1.354和1.434；PTC樁在中心填土高度分別為6m、8m和10m情況下，安全系數分別為1.619、1.495和1.455，均滿足規(guī)范規(guī)定1.30的要求。詳見圖7～圖9。

針對軟基處理和橋梁在方案合理的情況下，對造價進行比較，結論如表3所示。從表中可以看出，隨著中心填土高度的增加，各方案每延米造價逐漸增大，其中軟基處理方案造價明顯增加，擠密砂樁和PTC樁在填高10m的造價比填高6m方案分別增加了105.1%和104.9%，橋梁方案增加不大，填高10m的造價比填高6m方案只增加了15.3%。

圖7 中心填土高度6m

圖8 中心填土高度8m

表3 各理方案造價對比

綜上所述，從整體造價分析，橋梁＞PTC樁＞擠密砂樁，此規(guī)律隨著填土高度增加各方案間差距逐漸減??；整體穩(wěn)定性橋梁＞PTC樁＞擠密砂樁，此規(guī)律隨著填土高度增加各方案間差距逐漸增大。整體上看，填土高度較矮時選取軟基處理方案特別是擠密砂樁方案較為合適，填土高度較高時，可考慮橋梁方案。擠密砂樁雖然具有明顯的造價優(yōu)勢，但由于堆載預壓所需時間較長，因此在選定方案時需綜合考慮。

圖9 中心填土高度10m

本項目由于臨近海邊，購買砂較為容易，施工工期允許進行堆載預壓，因此選擇較為經濟的擠密砂樁方案。

3.3 軟基處理后穩(wěn)定性

軟基處理采用擠密砂樁，砂樁直徑50cm，樁間距1.5m，等邊三角形布置，砂樁穿透淤泥層，樁長4m～10m。軟基處理后，路堤邊坡穩(wěn)定系數分別為1.591、1.485和1.386(圖10～圖12)，滿足規(guī)范所規(guī)定的1.35要求。認為設計方案可行。

圖10 K1+500路基斷面穩(wěn)定性

圖11 K1+660路基斷面穩(wěn)定性

圖12 K1+740路基斷面穩(wěn)定性

4 結語

本文通過采用二維巖土有限元軟件Geo-studio的模擬，對連江粗蘆島路基邊坡穩(wěn)定性進行分析，并對軟基處理方案進行比選，結論如下：

(1)K1+500、K1+660和K1+740三個典型路堤橫斷面，在軟基處理前，路堤邊坡穩(wěn)定安全系數分別為0.940、0.760和1.038，均不滿足規(guī)范要求。

(2)從整體造價分析，橋梁＞PTC樁＞擠密砂樁，此規(guī)律隨著填土高度增加各方案間差距逐漸減?。徽w穩(wěn)定性橋梁＞PTC樁＞擠密砂樁，此規(guī)律隨著填土高度增加各方案間差距逐漸增大。綜合考慮，本項目采用擠密砂樁方案。

(3)采用砂樁軟基處理后，三個典型斷面路堤邊坡穩(wěn)定系數分別為1.591、1.485和1.386，滿足規(guī)范所規(guī)定的要求