沿江高速公路軟土路基沉降分析

何明星（深圳市路橋建設(shè)集團(tuán)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(shè)集團(tuán)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(duì)象。沿江公路存在一個(gè)普遍的施工問(wèn)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(duì)公路的安全性影響很大。文章首先用分層總和法對(duì)沿江高速公路起始段軟土路基的總沉降量進(jìn)行計(jì)算，得出計(jì)算結(jié)果，軟土路基沉降量超過(guò)規(guī)范設(shè)計(jì)的要求值，必須對(duì)其進(jìn)行處理。

【關(guān)鍵詞】軟土；工程地質(zhì)問(wèn)題；工后沉降；固結(jié)

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(jié)速率慢，總沉降大。長(zhǎng)期以來(lái)，深厚層軟土路堤的工后沉降問(wèn)題一直是工程界關(guān)注、探討、研究的核心問(wèn)題之一，沿江公路的建設(shè)更好、更快地加速了我國(guó)城市的發(fā)展步伐［1-2］。彭修權(quán)等［3］對(duì)廣深沿江高速公路主要分項(xiàng)工程的施工方案進(jìn)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(guó)強(qiáng)［4］研究了安徽沿江高速公路某匝道橋橋坡段軟土路基問(wèn)題對(duì)其主要的工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)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(shù)。

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(duì)象。用分層總和法對(duì)沿江高速公路起始段軟土路基的總沉降量進(jìn)行計(jì)算，為施工過(guò)程的安全性提供依據(jù)。

2　工程地質(zhì)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(wù)業(yè)合作區(qū)內(nèi)，西起濱海支路，東至月亮灣大道，道路總長(zhǎng)約1.98km。見(jiàn)圖1。

場(chǎng)地原始地貌為海漫灘，后經(jīng)人工堆填平整為待建用地，場(chǎng)地內(nèi)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(zhì)塊石。地下水類(lèi)型為潛水，地下水位埋深1.5m。根據(jù)現(xiàn)室內(nèi)土工試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)報(bào)告指出，路段內(nèi)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(jié)未完全的軟質(zhì)土，路基的沉降和路基穩(wěn)定性的問(wèn)題就顯得很有必要。

表1　土的物理參數(shù)

圖1　項(xiàng)目位置示意圖

3　地基沉降計(jì)算

3.1地基沉降計(jì)算

根據(jù)地質(zhì)鉆探所得的報(bào)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(jù)前人的研究，地層有明顯的分層時(shí)，一般采用分層總和法進(jìn)行地表沉降量的計(jì)算［5］。路基的寬度為27m，高度5m。濱海支路至怡海大道段設(shè)計(jì)速度40km/h。3.1.1路基附加應(yīng)力

路基所受附加荷載一般由3部分組成：汽車(chē)荷載、路面結(jié)構(gòu)層質(zhì)量和路基填土質(zhì)量

⑴換算車(chē)輛荷載［6-7］。該路段設(shè)計(jì)用途為大重車(chē)通行，設(shè)計(jì)荷載為600kN，荷載作用長(zhǎng)度11.7m，荷載作用寬度1.8m，土體容重19KN/m3。根據(jù)文獻(xiàn)［2］、［3］計(jì)算出車(chē)輛荷載，然后利用公式換算成填土高度為0.74m。

⑶計(jì)算路基底面中心點(diǎn)附加應(yīng)力。運(yùn)用p=V0H，則路基底面中心點(diǎn)處應(yīng)力為114.8KPa。

3.1.2地基分層情況

地基土含有細(xì)砂層，其具有壓縮性較小的特性，故計(jì)算沉降時(shí)一般計(jì)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(zhì)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(dú)立1層。

3.1.3確定地基中附加應(yīng)力

依據(jù)條形基礎(chǔ)均布荷載作用地基中附加應(yīng)力計(jì)算公式：σz=αszp。

式中：αsz代表應(yīng)力系數(shù)，從查表得出，通過(guò)此式子

3.1.4地基沉降計(jì)算

因軟基的計(jì)算沉降量比實(shí)際沉降量小，經(jīng)修正后的地基總沉降量為：

s=ms＇=1.3×1.033≈1.304m

3.2計(jì)算工后沉降［8］

工后沉降的定義為總沉降量與預(yù)壓期內(nèi)的沉降量的差值［9］。為保證道路安全行車(chē)，或者滿足道路等級(jí)要求，處理軟土地基時(shí)，高速公路主線及互通立交區(qū)匝道的工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按同一標(biāo)準(zhǔn)。該區(qū)地勢(shì)低平、水系發(fā)育，因此橋涵等構(gòu)造物設(shè)置多，故軟基處理設(shè)計(jì)工后沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)為0.10m［10］。采用調(diào)整預(yù)壓期的方式來(lái)控制工后沉降，預(yù)壓期內(nèi)的沉降量則通過(guò)單向固結(jié)理論計(jì)算。計(jì)算預(yù)壓期內(nèi)的固結(jié)沉降時(shí)，土層的豎向固結(jié)系數(shù)可通過(guò)下式求得，有關(guān)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(jù)本工程的實(shí)際情況，排水采用的是單面排水，即H的取值應(yīng)為土層總厚度。然后固結(jié)度的取值一般從固結(jié)度與時(shí)間因子的關(guān)系圖上查得，從而求得固結(jié)沉降。計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3　各土層預(yù)壓期內(nèi)沉降量值

從表3中得出，該段路基中存在很厚一層淤泥質(zhì)土，并且滲透性較弱，滲透和固結(jié)速度緩慢，因此在預(yù)壓期內(nèi)，地基土的沉降量比較小，導(dǎo)致兩者的差值很大，即工后沉降量的值比較大。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合計(jì)算結(jié)果，路堤相鄰處（即橋坡段）的工后沉降不能滿足工程建設(shè)要求，因此該段軟土路基必須進(jìn)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(shè)計(jì)規(guī)定的0.2m，即實(shí)際工后沉降量值不能滿足工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求，因此該路基土必須進(jìn)行加固處理以后方才能滿足工程建設(shè)要求和安全標(biāo)準(zhǔn)。

4　結(jié)論

⑴經(jīng)過(guò)3個(gè)月的預(yù)壓，低液限粘土和軟土經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的預(yù)壓期之后，其固結(jié)度就能達(dá)到100%。計(jì)算工后沉降和路基總沉降得出，路基工后沉降不能滿足設(shè)計(jì)要求，為了滿足安全和建設(shè)工期的要求，地基必須采用一定方案進(jìn)行加固處理。

⑵對(duì)其進(jìn)行了加固處理以后，還要對(duì)路基邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，該段路基穩(wěn)定驗(yàn)算按成層地基土考慮，將計(jì)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(jìn)行對(duì)比，可判定該段路基邊坡穩(wěn)定?！?/p>

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