鄧珍旺

（福建省交設(shè)工程咨詢有限公司，福建福州350004）

0 引言

道路屬于三維帶狀結(jié)構(gòu)物，其沿線區(qū)域常有不良地質(zhì)情況存在，如淤泥地層等，故在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)科學(xué)合理地選擇加固措施，防止道路發(fā)生大面積不均勻沉降。因此，挑選經(jīng)濟(jì)、合理的加固處理方法是軟土路基設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。

1 工程概況

漳州益民路北段工程位于漳州市薌城區(qū)北部，總長(zhǎng)約0.98km，城市次干路，路面結(jié)構(gòu)為瀝青混凝土，道路紅線寬度為40～60m。本工程道路部分路段在既有古塘路上加寬、加高處理。

1.1 軟土路基情況

本工程道路樁號(hào)范圍K0+011.5～K0+260 段原為魚塘，經(jīng)地勘顯示為淤泥路段。該土質(zhì)呈深灰色，流動(dòng)性與可塑性較強(qiáng)，由黏土顆粒與粉末顆粒組成，其中也含有部分腐殖質(zhì)與貝殼碎片，干強(qiáng)度中等，具有較強(qiáng)的韌性，經(jīng)勘察試驗(yàn)測(cè)得該土質(zhì)含有約9.5%的有機(jī)物成分。同時(shí)該地層分布較為不均勻，深度為3～8m，平均層厚為5.6m。經(jīng)初步測(cè)算，若不進(jìn)行軟土路基處理，其工后沉降預(yù)計(jì)達(dá)到57cm，不滿足規(guī)范沉降量要求。

1.2 古塘路現(xiàn)狀情況

古塘路原為城市支路，紅線寬度12m，雙向兩車道，服務(wù)于古塘村交通，主要以居民小客車為主。該道路經(jīng)過(guò)魚塘淤泥路段時(shí)采用水泥攪拌樁進(jìn)行處理，水泥混凝土路面，目前該道路服務(wù)時(shí)間已近12年，路基沉降不均、路面凹凸且破損嚴(yán)重，在進(jìn)行路面勘察時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多樁身發(fā)生了推移和擠斷。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)地形的調(diào)繪發(fā)現(xiàn)原路基中線左側(cè)臨塘段已出現(xiàn)滑坡，導(dǎo)致坡面隆起。

2 道路軟土路基沉降影響因素

2.1 填土壓實(shí)度

根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30—2015)填方路基的壓實(shí)度不得低于90%（最低等級(jí)道路），因此填土模擬壓實(shí)度的取值分別為0.90，0.92，0.94，0.96，0.98。對(duì)不同壓實(shí)度情況下的軟土路基沉降量使用Logistic 函數(shù)完成計(jì)算結(jié)果回歸分析，從而使路基壓實(shí)度對(duì)沉降變形帶來(lái)的影響得到客觀的評(píng)價(jià)，其具體情況如圖1所示。

圖1 各壓實(shí)度下路基最大沉降圖示

由圖1 可得出，道路軟土路基的沉降量受壓實(shí)度的變化而影響，壓實(shí)度增加，沉降量會(huì)降低。當(dāng)路基施工壓實(shí)度增加到98% 時(shí)，路基的沉降量就會(huì)減小到5.4cm，其減少比例達(dá)38% 左右；填土的壓實(shí)度低于0.94 時(shí)，軟土路基的最大沉降量會(huì)伴隨著壓實(shí)度的提升而表現(xiàn)出快速下降的趨勢(shì)，究其原因?yàn)樵诘缆仿坊鶋簩?shí)度增加的過(guò)程中，填料的壓縮模量和抗剪強(qiáng)度會(huì)隨之提高，使得路基的可壓縮性降低，整體穩(wěn)定性提高，故而路基的沉降變小[1]。

2.2 填土速率

在模型其余計(jì)算參數(shù)不變的情況下，詳細(xì)論述填土速率對(duì)軟土路基最大沉降帶來(lái)的重要影響，其填土速度為lm/10d，lm/5d，lm/2d。使用Logistic 函數(shù)回歸分析沉降量與填土速率之間的關(guān)系，其相關(guān)性與擬合要求一致。

計(jì)算結(jié)果顯示，在填土速率降低以后，軟土路基監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量也會(huì)變小，造成這種情況的主要原因?yàn)椋禾钔了俾时容^慢，在路基填筑施工結(jié)束后，土體充分固結(jié)，隨著超靜孔隙水壓力變小、孔隙體積壓縮，導(dǎo)致路基可壓縮性隨之減小。然而，在軟土路基施工的過(guò)程中，不能因沉降變形降低，而對(duì)填土速率進(jìn)行無(wú)底線的減小，這會(huì)給整個(gè)施工工期帶來(lái)嚴(yán)重的影響，所以，在軟土路基施工的過(guò)程中，填土速率的預(yù)測(cè)，通常會(huì)采取沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)完成預(yù)測(cè)任務(wù)[2]。

3 路基處治設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)算復(fù)合路基參數(shù)

在調(diào)繪現(xiàn)場(chǎng)滑動(dòng)面以后，通過(guò)GEO-SLOPE 軟件完成建模。首先確定滑弧剪入口和剪出口的位置，安全系數(shù)擬定為0.95，對(duì)復(fù)合路基力學(xué)參數(shù)實(shí)施反算，結(jié)合該地區(qū)的實(shí)際情況，最終決定使用簡(jiǎn)化Bishop 法計(jì)算。各層物理力學(xué)參數(shù)計(jì)算取值的具體情況詳見(jiàn)表1。

表1 各層物理力學(xué)參數(shù)計(jì)算取值

通過(guò)建模計(jì)算得出，由于其復(fù)合路基力學(xué)參數(shù)較差，大部分的水泥攪拌樁都已經(jīng)破壞和失效，因此反算參數(shù)基本合適，以后使用反算參數(shù)計(jì)算具有較強(qiáng)的可行性。

3.2 比選方案

該路段的特點(diǎn)是軟土路基較深、填土高度較高，軟土和硬土的分界面呈現(xiàn)傾斜的趨勢(shì)，因此使用以下處理方案，詳見(jiàn)表2。

表2 處理方案

從表2 中可以看出，管樁+整體式托板方案的經(jīng)濟(jì)性較差。由于工程道路沿線民房較多，如果采取強(qiáng)夯置換碎石墩，就會(huì)對(duì)居民生活影響大且出現(xiàn)較多的安全隱患。設(shè)計(jì)期間經(jīng)與建設(shè)單位溝通，本項(xiàng)目施工工期相對(duì)充足，因此結(jié)合造價(jià)因素本次選擇使用反壓護(hù)道+固結(jié)排水處理辦法[3]。

3.3 設(shè)計(jì)推薦方案

第一，古塘路原水泥攪拌樁已被剪切破壞，大部分已失效，因此考慮布設(shè)塑料排水板在原水泥攪拌樁中間。

第二，采用塑料排水板加寬路基，在全斷面路基的范圍使用等載預(yù)壓，路基兩側(cè)使用反壓護(hù)道壓腳，護(hù)道的高度和寬度均設(shè)置為5cm。塑料排水板的板長(zhǎng)、板間距和路基填土高度設(shè)計(jì)為等邊三角形。板間距的長(zhǎng)度設(shè)置為1.5cm，原狀場(chǎng)地需要處理平整并設(shè)置雙向2%的橫坡，方便填筑砂礫墊層，在砂礫墊層上面還需要鋪一層土工布，墊層與邊溝在兩邊排水口連接的部分不設(shè)置防護(hù)措施[4]。

第三，同時(shí)在墊層頂部增設(shè)兩層土工格柵，兩層格柵的接縫間距為0.5m，以使路基整體的穩(wěn)定得到保證。

3.4 建模計(jì)算

在驗(yàn)證方案可行性時(shí)，使用GEO-SLOPE 軟件完成建模，在計(jì)算時(shí)，使用的主要方法為簡(jiǎn)化Bishop 法。在實(shí)際填土加載時(shí)，全部按照25cm 一層的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)完成模擬，為了使工況分類簡(jiǎn)化，本文主要研究五種工況的相關(guān)信息。對(duì)于所有的工況來(lái)說(shuō)，淤泥層、黏土和人工填土的力學(xué)參數(shù)保持不變，使用固結(jié)法理論計(jì)算原復(fù)合路基參數(shù)和反壓護(hù)道下的復(fù)合路基參數(shù)，具體情況詳見(jiàn)表3。

表3 物理力學(xué)參數(shù)計(jì)算取值表與穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

此路段通過(guò)使用塑料排水板進(jìn)行處理達(dá)到了預(yù)期的效果，原來(lái)的軟土路基中的水分，現(xiàn)在可以通過(guò)排水板進(jìn)入底部砂礫墊層。砂礫墊層外設(shè)置的2%橫坡，可以將水分別引入兩邊的排水溝中，然后排出。這種施工處理方法不僅使軟土路基中的含水量大大降低，還進(jìn)一步降低了軟土路基路面的沉降量，從而使得路堤整體的穩(wěn)定性更好。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于軟土區(qū)域的路基來(lái)說(shuō)，在遇到連續(xù)不利工況時(shí)，受填土高度較高、結(jié)合面傾斜、軟土分布不均等因素的影響，易發(fā)生路基失穩(wěn)事故，因此在設(shè)計(jì)和施工的過(guò)程中，要高度重視做好施工監(jiān)督管控工作。同時(shí)，在設(shè)計(jì)工作中應(yīng)結(jié)合具體工程實(shí)況，采取對(duì)比分析經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等策略，找出不同處治措施的最佳適用性，為工程施工的可操作性奠定基礎(chǔ)。