貴州省思劍高速第8合同段K62+020～K62+150填方路基計算分析及處理

汪育慶，劉朝躍

(貴州交通巖土工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽　550001)

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貴州省思劍高速第8合同段K62+020～K62+150填方路基計算分析及處理

汪育慶，劉朝躍

(貴州交通巖土工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽550001)

摘要：通過典型的斜坡濕軟地基現(xiàn)場勘察，評價了路基區(qū)工程地質(zhì)穩(wěn)定性，并分析計算坡體穩(wěn)定性，提出了對該段路基施工處理措施。

關(guān)鍵詞：斜坡路基；定性評價；定量計算；處理措施

1工程概況

K62+020～K62+400段填方路基全長380 m，路基中心最大填高15 m，左側(cè)填方邊坡最高為35 m。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：雙向四車道高速公路，單幅路基寬11.25 m，設(shè)計速度80 km/h。荷載等級：公路-Ⅰ級。

2填方路基區(qū)工程地質(zhì)評價

2.1推薦巖土體物理力學(xué)指標(biāo)

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、巖土室內(nèi)試驗，結(jié)合工程類比及相關(guān)規(guī)范，推薦主要巖土層的相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)如下：

表1　推薦巖土體物理力學(xué)指標(biāo)

2.2穩(wěn)定性評價

2.2.1定性評價

填方路段橫跨單斜坡，坡體地表水、地下水發(fā)育，斜坡覆蓋層由可塑至軟塑狀含碎石粘土組成，土體抗剪強(qiáng)度低，路基直接填筑加載加之排水不暢極易發(fā)生側(cè)向滑移，填方體易沿下部土體和巖土界面產(chǎn)生剪切滑移破壞。

2.2.2定量計算

(1)路堤和地基的整體穩(wěn)定性分析

根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》JTG D30-2015，采用簡化Bishop法對路基和地基的整體穩(wěn)定性進(jìn)行分析計算，穩(wěn)定性系數(shù)Fs計算公式為(3.2.2-1)，計算簡圖見圖1。

(1)

(2)

式中：Fs為路堤穩(wěn)定系數(shù)；bi為第i個土條寬度，m；αi為第i個土條底滑面的傾角/°；ci、φi為第i個土條滑弧所在土層的粘聚力(kPa)和內(nèi)摩擦角，°；mαi為系數(shù)，按式(2)計算；Wi為第i個土條重力，kN；Qi為第i個土條垂直方向外力，kN。

圖1　整體穩(wěn)定性系數(shù)計算簡圖

該填方整體穩(wěn)定性分析驗算考慮了正常工況(天然狀態(tài))和非正常工況I(暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài))，計算過程是按地基未經(jīng)過處理，路堤在原地表直接填筑考慮。其中K62+100典型橫斷面正常工況下最小Fs=0.62，非正常工況I下最小Fs=0.56，為不穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定性計算結(jié)果見表2。

表2　穩(wěn)定性計算結(jié)果一覽表

(2)路堤沿斜坡地基的穩(wěn)定性分析

根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》JTG D30-2015，路堤沿斜坡地基的穩(wěn)定性分析采用不平衡推力法，穩(wěn)定性系數(shù)按公式(3)計算，計算簡圖見圖2。

(3)

(4)

式中：Fs為路堤穩(wěn)定系數(shù)；WQi為第i個土條的重力與外力豎向荷載之和，kN；αi為第i個土條底滑面的傾角，°；ci、φi為第i個土條滑弧所在土層的粘聚力(kPa)和內(nèi)摩擦角，°；li為第i個土條底滑面的長度，m；αi-1為第i-1個土條底滑面的傾角，°；Ei-1為第i-1個土條傳遞給第i個土條的下滑力,kN。

圖2　路堤沿斜坡地基滑動穩(wěn)定性系數(shù)計算簡圖

路堤沿斜坡地基的穩(wěn)定性同樣驗算考慮了正常工況和非正常工況I，計算過程是按地基未經(jīng)過處理，路堤在原地表直接填筑考慮。以K62+100典型橫斷面計算分析：

(1)潛在滑動面④(路基整體沿下伏覆蓋層頂面潛在滑動)：正常工況下穩(wěn)定性系數(shù)Fs=0.73，非正常工況I下穩(wěn)定性系數(shù)Fs=0.64，為不穩(wěn)定狀態(tài)；

表3　穩(wěn)定性計算結(jié)果一覽表

(2)潛在滑動面⑤(路基沿基巖頂面滑動)：正常工況下最小Fs=0.81，非正常工況I下最小Fs=0.67，為不穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)定性計算結(jié)果見表3。

通過路堤和地基的整體穩(wěn)定以及路堤沿斜坡地基的穩(wěn)定性計算，其穩(wěn)定性系數(shù)均不滿足《公路路基設(shè)計規(guī)范》JTGD30-2015中穩(wěn)定安全系數(shù)的相關(guān)要求，路基直接填筑極易產(chǎn)生滑移，需對地基進(jìn)行處理。

2.3推薦處理措施

填方路基位于單斜坡上，地表水及地下水發(fā)育，覆蓋層厚3～8m，為軟塑至可塑狀含碎石粉質(zhì)粘土，為典型的斜坡濕軟地基。處治建議如下：

(1)措施一：填方路基下伏的覆蓋層應(yīng)完全清除，并開挖大臺階，再對路基分層壓實填筑?？紤]該方案的同時，必須考慮清除覆蓋層帶來的后邊坡穩(wěn)定性問題，對清除后的后邊坡采取必要的加固防護(hù)措施，確保邊坡穩(wěn)定。

(2)措施二：對填方路基下伏地基采取綜合處理形成復(fù)合地基，改善地基土體性質(zhì)，提高土體抗剪強(qiáng)度和地基承載力，并在填方坡腳設(shè)抗滑樁支擋處理后再填筑路基。

(3)場區(qū)地表水、地下水發(fā)育，且在填方底部及后緣分布有泉點，若防排水措施不當(dāng)，極易加劇軟化土體和巖體的抗剪強(qiáng)度，須加強(qiáng)水體的疏導(dǎo)引排措施，確保路基穩(wěn)定。

3結(jié)論

(1)場地不存在滑坡、崩塌、泥石流等環(huán)境地質(zhì)問題，區(qū)域場地穩(wěn)定。填方處于斜坡上，地表水及地下水發(fā)育，覆蓋層土體性質(zhì)差，抗剪強(qiáng)度低，為典型的斜坡濕軟地基，對填方路基影響較大。路基直接填筑加載加之排水不暢極易產(chǎn)生側(cè)向滑移，填方體易沿填方下伏土體和巖土界面產(chǎn)生剪切滑移破壞，采取工程處治措施后方可填筑。

(2)場區(qū)地表水、地下水發(fā)育，須加強(qiáng)水體的疏導(dǎo)引排措施。特別加強(qiáng)對S1、S2泉點水的引排，防止?jié)B入填方體。

(3)建議填方路基下伏的覆蓋層完全清除；或?qū)ο路鼗扇【C合處理形成復(fù)合地基，并在填方坡腳設(shè)抗滑樁支擋處理后再填路基，再分層壓實填筑路基。

參考文獻(xiàn)：

[1]公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范(JTGC20-2011)[S].

[2]公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTGB01-2003)[S].

[3]公路路基設(shè)計規(guī)范(JTGD30—2015)[S].

收稿日期：2016-05-11

作者簡介：汪育慶(1983-)，男，貴州人，工程師，研究方向:公路工程地質(zhì)。

中圖分類號：U412

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)06-0090-02