何明星（深圳市路橋建設集團有限公司）

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沿江高速公路軟土路基沉降分析

何明星
（深圳市路橋建設集團有限公司）

【摘要】以深圳市沿江高速地面道路（月亮灣大道至沿海支路）軟土路基為研究對象。沿江公路存在一個普遍的施工問題，那就是道路路基含水率大，路基土屬于軟土，其穩(wěn)定性對公路的安全性影響很大。文章首先用分層總和法對沿江高速公路起始段軟土路基的總沉降量進行計算，得出計算結果，軟土路基沉降量超過規(guī)范設計的要求值，必須對其進行處理。

【關鍵詞】軟土；工程地質問題；工后沉降；固結

1　引言

前海合作區(qū)沿江高速地面道路工程區(qū)域分布為沿江、河漫灘、河、湖相沉積的軟土，軟土厚度大，靈敏度高，滲透系數(shù)小，固結速率慢，總沉降大。長期以來，深厚層軟土路堤的工后沉降問題一直是工程界關注、探討、研究的核心問題之一，沿江公路的建設更好、更快地加速了我國城市的發(fā)展步伐［1-2］。彭修權等［3］對廣深沿江高速公路主要分項工程的施工方案進行全面介紹，其中就包括路基和路基與路基連線工程的分析。王國強［4］研究了安徽沿江高速公路某匝道橋橋坡段軟土路基問題對其主要的工程地質問題進行了論述。馬天［1］沿江高速公路馬鞍山至巢湖段軟基處理中的一些技術。

本文以深圳市沿江高速地面道路（月亮灣大道至沿海支路）軟土路基為研究對象。用分層總和法對沿江高速公路起始段軟土路基的總沉降量進行計算，為施工過程的安全性提供依據。

2　工程地質概況

前海合作區(qū)沿江高速地面道路位于深圳市前海深港現(xiàn)代服務業(yè)合作區(qū)內，西起濱海支路，東至月亮灣大道，道路總長約1.98km。見圖1。

場地原始地貌為海漫灘，后經人工堆填平整為待建用地，場地內不均勻堆有較多填土，填土高度約2m，局部遍布有較多生活垃圾及建筑垃圾，地表處堆有較多花崗巖質塊石。地下水類型為潛水，地下水位埋深1.5m。根據現(xiàn)室內土工試驗和現(xiàn)場地質報告指出，路段內所含的地層有：人工填土層、第四系全新統(tǒng)海相沉積層、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層、第四系上更新統(tǒng)沼澤相沉積層、第五系殘積層及加里東期混合花崗巖，均屬于固結未完全的軟質土，路基的沉降和路基穩(wěn)定性的問題就顯得很有必要。

表1　土的物理參數(shù)

圖1　項目位置示意圖

3　地基沉降計算

3.1地基沉降計算

根據地質鉆探所得的報告可知，路基所包含的土層的土的物理參數(shù)如表1所示。

根據前人的研究，地層有明顯的分層時，一般采用分層總和法進行地表沉降量的計算［5］。路基的寬度為27m，高度5m。濱海支路至怡海大道段設計速度40km/h。3.1.1路基附加應力

路基所受附加荷載一般由3部分組成：汽車荷載、路面結構層質量和路基填土質量

⑴換算車輛荷載［6-7］。該路段設計用途為大重車通行，設計荷載為600kN，荷載作用長度11.7m，荷載作用寬度1.8m，土體容重19KN/m3。根據文獻［2］、［3］計算出車輛荷載，然后利用公式換算成填土高度為0.74m。

⑶計算路基底面中心點附加應力。運用p=V0H，則路基底面中心點處應力為114.8KPa。

3.1.2地基分層情況

地基土含有細砂層，其具有壓縮性較小的特性，故計算沉降時一般計算到粉砂層即算滿足要求。地下水為1.6m，將水位以上部分土作為1層，水位以下的低液限粘土分為3層，各層為1.32m。將淤泥質土分成7層，前3層厚度均為1.5m，以下每層厚度均為2m。粉砂為獨立1層。

3.1.3確定地基中附加應力

依據條形基礎均布荷載作用地基中附加應力計算公式：σz=αszp。

式中：αsz代表應力系數(shù)，從查表得出，通過此式子

3.1.4地基沉降計算

因軟基的計算沉降量比實際沉降量小，經修正后的地基總沉降量為：

s=ms＇=1.3×1.033≈1.304m

3.2計算工后沉降［8］

工后沉降的定義為總沉降量與預壓期內的沉降量的差值［9］。為保證道路安全行車，或者滿足道路等級要求，處理軟土地基時，高速公路主線及互通立交區(qū)匝道的工后沉降控制標準應按同一標準。該區(qū)地勢低平、水系發(fā)育，因此橋涵等構造物設置多，故軟基處理設計工后沉降的控制標準為0.10m［10］。采用調整預壓期的方式來控制工后沉降，預壓期內的沉降量則通過單向固結理論計算。計算預壓期內的固結沉降時，土層的豎向固結系數(shù)可通過下式求得，有關土層的具體參數(shù)如表2所列。

表2　地層屬性

表中，H代表土層最大排水距離，如排水為雙面排水，則排水距離取厚度的一半，如果采取單面排水，則取土層的總厚度。根據本工程的實際情況，排水采用的是單面排水，即H的取值應為土層總厚度。然后固結度的取值一般從固結度與時間因子的關系圖上查得，從而求得固結沉降。計算結果如表3所示。

表3　各土層預壓期內沉降量值

從表3中得出，該段路基中存在很厚一層淤泥質土，并且滲透性較弱，滲透和固結速度緩慢，因此在預壓期內，地基土的沉降量比較小，導致兩者的差值很大，即工后沉降量的值比較大。根據設計要求，結合計算結果，路堤相鄰處（即橋坡段）的工后沉降不能滿足工程建設要求，因此該段軟土路基必須進行加固處理。

由表3及公式△s=s-ΣSti可知，路基工后沉降量△s=1.304-0.490=0.814m，其值大于規(guī)范設計規(guī)定的0.2m，即實際工后沉降量值不能滿足工程設計規(guī)范要求，因此該路基土必須進行加固處理以后方才能滿足工程建設要求和安全標準。

4　結論

⑴經過3個月的預壓，低液限粘土和軟土經過設計的預壓期之后，其固結度就能達到100%。計算工后沉降和路基總沉降得出，路基工后沉降不能滿足設計要求，為了滿足安全和建設工期的要求，地基必須采用一定方案進行加固處理。

⑵對其進行了加固處理以后，還要對路基邊坡的穩(wěn)定性進行驗算，該段路基穩(wěn)定驗算按成層地基土考慮，將計算所得到的最小穩(wěn)定安全系數(shù)與路基邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)容許值進行對比，可判定該段路基邊坡穩(wěn)定?！?/p>

【參考文獻】

［1］馬天.北沿江高速公路馬巢段軟土地基處理技術及應用研究［D］.天津大學，2012

［2］陳洪凱，唐紅梅.三峽庫岸城區(qū)滑坡治理與沿江公路建設一體化模式［J］.山地學，2003，（12）.

［3］彭修權，王冰，吳良木.廣深沿江高速公路（深圳段）第3合同段施工方案綜述［J］.公路，2014，（10）∶46-49.

［4］王國強，丁振杰，周愛其，等.安徽沿江高速公路某匝道橋軟弱地基變形計算［J］.合肥工業(yè)大學學報（自然科學版），2007，（2）∶192-195.

［5］王志亮.分層總和法計算高速公路沉降的修正研究［J］.水運工程，2004，360（1）∶21-23.

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［10］JTJ 017-96，公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范［S］.