· 286 ·7 2017 年 年 4 4 月 第 第 0 30 卷 路桥工程 工程技术 塑料排水板软土路基填筑过程中滑移原因分析及处理方案浅析 丁利辉 辛文青 中交一公局第二工程有限公司,浙江 温州 325000 : 摘要:本文针对温州绕城高速西南线第 4 标段 K18+382~K18+435 塑料排水板软基处理段路基在填筑过 程中出现滑移的情况,结合地质、设计对该段路基滑移原因及后续处理方案做简要分析和探讨。 关键词:塑料排水板;软基路基;滑移原因分析;处理方案探讨 中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:1671-5586(2017)30-0286-02 1 1 前言 目前高速公路施工涉及面广,在软土分布广泛,软土层较厚地区,路基失稳滑移现象已不是新鲜事。对于靠近海域的温州地区更是常见。本文结合温州绕城高速西南线工程 4标 K18+382~K18+435 段路基失稳情况,从现场施工情况、监控量测情况、现场地质地貌情况分析路基产生滑移的原因。并对后续处理方案做简要探讨。 2 2 现场路基滑移概况 路基滑移部位位于 k18+382~k18+435 段路基左幅,滑移处裂缝长约 52 米,距离路基中心线约 7 米,沿路线左幅中部纵向呈弧形布置。裂缝宽度最大约 1.8 米,深度最大约1.6 米。滑移体为 53 米*16 米的弧形体,最大已下沉约 1.2米。路基滑移挤压路侧水田导致水田部分隆起,隆起厚度约0.8 米,隆起宽度约 15 米,隆起长度与塌陷体长度相当。 3 3 设计和地质、地貌情况 3.1 滑移段路基设计情况 该路段设计平均填高约 5.7 米(包括 90cm 的超载),软基处理型式为 15 米深的塑料排水板+50cm 的砂砾垫层+一层复合土工布+一层土工格栅的处理型式,路基在填筑至设计标高后,预压 15 个月,待沉降稳定后卸载,在行车道部分采用泡沫混凝土换填,设计换填厚度 1.8 米。 3.2 滑移段路基地质情况 该路段路线右侧 50 米处为山脉,左侧紧邻水田地,山体走势从路线右侧向路线左侧倾斜,走势不利于路基横向稳定。根据设计提供的地质资料显示,地面表层为 0.7 米厚的粉质粘土,其下为 14 米厚淤泥,再其下为 2.8 米厚粉质粘土,最底为全风化或强风化花岗岩。其中淤泥层厚度大,其岩性特征为“灰色、流塑,细鳞片状结构,含少量贝壳碎片,局部含腐植物,土质均一。” 图 1 路基顶滑移开裂情况 图 2 路基坡脚处水田隆起情况 4 4 现场施工及沉降位移观测情况 4.1 现场施工情况 该段路基于 2015 年 12 月 12 日完成软基塑料排水板施工,2015 年 12 月 5 号开始第一层砂砾垫层的施工,2016 年1 月 5 号开始第一层宕渣的施工,至 2015 年 6 月 28 日完成第 12 层宕渣填筑施工,在 2016 年 7 月 7 日进行进行第 13层宕渣上料堆载过程中发生滑移。 已填筑层每层填土平均厚度约 25cm,根据各层次施工时间分析计算,其填筑速率符合设计图纸规定的“填土高度2.5m 以内按 1m/月的填筑速率;填土高度大于 2.5m 时,对于 2.5m 以内的部分按 1m/月的填筑速率,2.5m 以上的部分按 0.5m/月的填筑速率。”进行控制的总体原则。 4.2 沉降及位移观测情况 在路基滑移路段 K18+422 处布设有 3 块沉降观测板,4根位移观测桩。施工期间每填筑一层观测一次,填筑间歇期间每隔一周观测一次。 根据对 K18+422 断面沉降及位移观测数据统计来看,其沉降速率均满足设计图纸规定的“一般路堤,原地面每昼夜沉降速率小于 15mm”速率要求。位移边桩位移速率满足设计图纸规定的“边桩控制在每昼夜不大于 3mm”的速率要求。 5 5 路基滑移后的临时处理 该段路基滑移后,为确保滑移面继续扩大,经过与监理、设计、业主等单位紧急协商,暂定如下处理方案: (1)暂停该路段路基填筑。 (2)先对该路段右幅已进场堆放的填料进行卸载,做转场处理,该路段左幅塌陷体上部分堆放填料在上级部门现场踏勘后也立即做卸载转场处理。 (3)采用彩条布对塌陷体进行覆盖,防止雨水浸入扩大裂缝。 (4)疏通附近路基临时排水边沟,保证坡脚不积水。 (5)加大该路段沉降及位移观测频率,如有异常及时上报。 6 6 路基滑移原因分析 造成本次路基局部滑移的原因是多方面的,滑移路段地形地貌复杂,路基基底地质条件差,塑料排水板处理软土地基相比管桩、水泥搅拌桩效果相对欠佳,雨季导致地基呈饱水状态承载力降低等都是造成本次路基滑移的主要原因。 6.1 滑移路段地形地貌复杂,总体地貌不利于路基横向稳定 滑移发生路段路基右侧为山体和冲沟,左侧紧邻水稻田地,山体走势从路基右侧向路基左侧倾斜,走势不利于路基横向稳定。项目部在路基滑移相邻路段预应力管桩打设施工时,靠近山体一侧(路基右侧)管桩无法顺利打设到设计标高,远离山体一侧(路基左侧)则能顺利打设到设计标高。证明了滑移路段山体走势从路基右侧向路基左侧倾斜,软土层厚度从右向左逐渐变大。且滑移发生时正值雨季,路基周边水位高,路基下软基已呈饱水状态,软基承载力进一步降低。路基在加载过程中,路基体自重在不断增加,软土地基在路基体荷载的作用下,形成向山体倾斜方向下滑的趋势,随着路基不断加载,下滑力矩大于左侧坡脚起反压作用的软土地基自重力矩时,最终打破了软土地基本身的平衡,在路基左侧坡脚形成了滑动面,造成路基失稳滑动。 6.2 路基基底地质条件差,塑料排水板处理相对管桩、水泥搅拌桩效果欠佳 查阅本项目地质勘查报告,滑移路段 K18+398 处有一地质钻探孔,孔位编号 ZKS331,探孔提示地质状况为:地面表层为 0.7 米厚的粉质粘土,其下为 14 米厚淤泥,再其下为2.8 米厚粉质粘土,最底为全风化或强风化花岗岩。其中淤泥层厚度大,其岩性特征为“灰色、流塑,细鳞片状结构,含少量贝壳碎片,局部含腐植物,土质均一。”地基承载力基本允许值[fa0]=45KPa。地质探孔显示,该路段软土层主要为工程地质性质差的淤泥,淤泥本身承载力低,由于塑料排水板的主要作用是排水固结,地基强度的提高是个长期过程,很难以快速有效提高淤泥的地基承载力。随着路基的不断加载,外加荷载大于淤泥的承载力基本允许值[fa0]时,路基会在地基薄弱处(路基左侧)发生沉陷和滑移。 工程技术 路桥工程 7 2017 年 4 4 月 第 第 0 30 卷· 287 · 6.3 施工季节为雨季,导致路基下软基呈饱水状态,承载力降低 6~7 月份为温州地区的梅雨季节,根据项目部的天气记录,在路基滑移发生前 5 天,工地均为中到大雨,长期下雨致使路基周边水位较高,路基下软土地基已呈饱水状态,承载力进一步降低,加上由于长期下雨,导致路基宕渣含水量变大,自重相应变大。在最后一层填料加载之前,软基承载力与路基体本身自重已经达到了力平衡,最后一层填料加载后,力平衡受到破坏,导致路基在薄弱处沉陷滑移。 7 7 滑移路基处理方案 7.1 滑移段路基处理方案 方案一:K18+322~K18+491.5(原设计塑料排水板软基处理段)均采用预应力管桩处理。 处理方式:K18+322~K18+372,预应力管桩,间距 2.5m,桩长 18m;K18+372~K18+491.5,预应力管桩,间距 2.2m,桩长 21m。 主要施工工序:清除 K18+322~K18+491.5 范围内已填筑路堤,打桩,施工砂砾垫层及高强钢丝格栅,再重新填筑路基至设计预压标高并进行预压。 方案二:K18+322~K18+491.5(原设计塑料排水板软基处理段)均采用水泥搅拌桩处理。 处理方式:K18+322~K18+382,水泥搅拌桩,间距 1.4m,桩长 15m;K18+435~K18+491.5,水泥搅拌桩,间距 1.3m,桩长 18m;K18+382~K18+435,路基滑移区域水泥搅拌桩加密,间距 1.0m,桩长 18m;其余范围水泥搅拌桩间距 1.3m,桩长 18m。 主要施工工序:清除 K18+322~K18+491.5 范围内已填筑路堤,打桩,施工砂砾垫层及高 强钢丝格栅,再重新填筑路基至设计预压标高并进行预压。 方案三:K18+382~K18+435(现路基滑移段)采用水泥搅拌桩处理。 处理方式:K18+322~K18+382,K18+435~K18+491.5 仍维持原设计方案,即塑料排水板+超载预压+泡沫砼换填。K18+382~K18+435,路基滑移区域水泥搅拌桩加密,间距 1.0m,桩长 18m;其余范围水泥搅拌桩间距 1.3m,桩长 18m。 主要施工工序:清除 K18+382~K18+435 范围内已填筑路堤,打桩,施工砂砾垫层及高强钢丝格栅,再重新填筑路基至设计预压标高并进行预压,K18+322~K18+382,K18+435~K18+491.5 路基按原设计方案施工。 方案四:K18+382~K18+435(现路基滑移段)路基左幅采用水泥搅拌桩处理。 处理方式:K18+322~K18+382,K18+435~K18+491.5,K18+382~K18+435 路基右幅仍维持原设计方案,即塑料排水板+超载预压+泡沫砼换填。K18+382~K18+435 路基左幅,路基 滑移区域水泥搅拌桩加密,间距 1.0m,桩长 18m;其余范围水泥搅拌桩间距 1.3m,桩长 18m。 主要施工工序:清除 K18+382~K18+435 范围内已填筑路堤,路基右幅保留砂砾垫层,路基左幅按设计方案打桩,填砂砾垫层,铺设高强钢丝格栅,高强钢丝格栅应与右幅复合土工布、土工格栅搭接,宽度不小于 50cm,之后再重新填筑路基至设计标高,K18+322~K18+382,K18+435~K18+491.5 路基按原设计方案施工。 结合路基滑移现状,即路基右幅未出现滑移,路基左幅也仅滑移靠近左侧约 2/3 路幅宽度的实际情况。综合上述方案建议以路基中线为界采用方案三,即对 K18+322~K38+ 491.5 段路基左幅采用水泥搅拌桩进行处理,对 K18+322~K18+491.5 段路基右幅则维持原设计不变。该种处理方式由于左幅全路段均采用水泥搅拌桩处理,与前后路段预应力管桩处理段的沉降变形协调性好,右幅维持原设计塑排处理。既能保证左右幅行车的舒适性,又增加造价不多(约 58 万元)。 由于两种处理形式工后沉降不同,水泥搅拌桩约 5cm(参考设计提供的管桩工后沉降值),塑料排水板约 20cm(设计提供),两者相差约 15cm。为防止因不均匀沉降出现不规则裂缝,在两种处理形式交界面即中央分隔带处纵向设置沉降缝,将左右幅路基断开。沉降缝设置在 2 米宽经绿化后中央分隔带内,较为隐蔽,基本不会影响到行车视线。 8 8 结束语 路基失稳目前已不是新鲜事,尤其是在软土分布广,软土层深厚的地区经常出现。因此在遇到路基失稳后应特别注意以下问题: (1)严格按照设计及规范要求进行软基处理、砂砾垫层、格栅等施工,并在后续路基填筑时注意规范堆载,合理填筑。 (2)严格按照设计进行软基处理段的路堤边坡防护,做好临时排水。 (3)路基若失稳后及时采取卸载、覆盖、排水等临时处理措施防止失稳面继续扩大。 (4)路基若失稳后及时与监理、设计沟通后续处理方案,并在方案审定后立即组织实施,防止损失扩大。 参考文献 [1]孙路东.《海域软土路基滑移及处理方案分析》[J].低温建筑技术,2014(06):279. 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