某動車所場坪軟土路堤邊坡穩(wěn)定性分析

摘要 該文以某動車所場坪軟土路堤工程為背景，通過現(xiàn)場地形勘測、地質(zhì)調(diào)查、原位測試、鉆探、取樣室內(nèi)試驗等勘察手段，分析工區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，在此基礎(chǔ)上選擇不利斷面利用GEO-SLOP軟件模塊中的瑞典條分法、畢肖普法、摩根斯坦法3種方法，對不同設(shè)計方案下路堤邊坡進行了穩(wěn)定性模擬分析，提出了針對性的設(shè)計方案并進行驗算。結(jié)果表明：場區(qū)路堤工程在直接填筑時，邊坡穩(wěn)定性不滿足要求，需采取工程措施進行處理；采取真空預(yù)壓、反壓+真空預(yù)壓+土工格柵等聯(lián)合措施均能夠有效提高路堤邊坡穩(wěn)定性；真空預(yù)壓范圍越大，邊坡穩(wěn)定性提高越顯著，聯(lián)合增設(shè)土工格柵能有效提高邊坡穩(wěn)定性，研究成果可為類似工程設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞 場坪；軟土；路堤；邊坡；穩(wěn)定性分析

中圖分類號 P642 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0046-03

0 引言

受地質(zhì)條件的約束，在軟土地區(qū)進行路堤填筑時，往往會引發(fā)路堤填方區(qū)工后地基發(fā)生沉降及邊坡變形[1]，地面沉降及邊坡變形是影響軟土地區(qū)填方工程設(shè)計、施工和正常使用的主要因素[2]。在現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，鐵路工程的重要性不言而喻。尤其是動車所作為動車組列車停放、檢修及整備的關(guān)鍵場所，其場坪的穩(wěn)定性直接關(guān)系到動車運行的安全性與可靠性[3]。然而，當(dāng)動車所場坪建設(shè)在軟土地基上時，軟土路堤邊坡穩(wěn)定性問題便成為工程建設(shè)與長期運營過程中面臨的關(guān)鍵挑

戰(zhàn)[4]。軟土具有高壓縮性、低強度、高靈敏度等特性[5]，在動荷載、自重及外界環(huán)境因素的綜合作用下，軟土路堤邊坡極易發(fā)生失穩(wěn)破壞[6]。

軟土路堤邊坡的穩(wěn)定性分析一直是巖土工程領(lǐng)域的研究熱點[7]。國內(nèi)外學(xué)者在軟土路堤邊坡穩(wěn)定性分析方面取得了許多重要的研究成果[8]。然而，由于動車所場坪的特殊性，現(xiàn)有的研究方法和技術(shù)手段難以完全滿足實際工程的需求。因此，開展動車所場坪軟土路堤邊坡穩(wěn)定性分析研究具有重要的理論意義和工程價值。該文以某動車所場坪軟土路堤工程為背景，通過現(xiàn)場地形勘測、地質(zhì)調(diào)查、原位測試、鉆探、取樣室內(nèi)試驗等勘察手段，分析工區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，在此基礎(chǔ)上選擇不利斷面利用GEO-SLOP軟件模塊中的瑞典條分法、畢肖普法、摩根斯坦法3種方法，對不同設(shè)計方案工況下路堤邊坡進行了穩(wěn)定性模擬分析，提出了針對性的設(shè)計方案并進行驗算。

1 工區(qū)概況及工程地質(zhì)條件

1.1 工區(qū)概況

動車所位于珠三角沖積平原區(qū)，場坪內(nèi)地層主要以巨厚狀第四系海陸混合相沉積層為主，下伏燕山期花崗巖，其中第四系覆蓋層厚度超過45 m，上部為流塑狀淤泥、淤泥質(zhì)土（厚度20～30 m），下部為密實狀中砂以及硬塑狀粉質(zhì)黏土層，局部夾粉細砂。場地現(xiàn)狀多為魚塘，局部地段跨域6級航道。

動車所呈南北兩極兩場縱列式布置，場坪長約2.8 km，寬約0.22 km，場坪坡腳距正線橋梁最近距離約8.1 m，場坪最大填高約7.7 m。

1.2 地形地貌

擬建場區(qū)地貌屬珠三角沖積平原區(qū)，地勢平坦開闊，地面自然標(biāo)高約-0.89～1.76 m，場地現(xiàn)狀多為魚塘、農(nóng)田等，區(qū)內(nèi)有村道可達，交通便利。受地形限制及建設(shè)規(guī)模需要，采用高填方建設(shè)，填方高度7～8 m。

1.3 地層巖性

根據(jù)現(xiàn)場鉆探等勘察資料及室內(nèi)土工試驗等成果，工區(qū)內(nèi)地層大致為六層：（1）填土，成分混雜，主要為粉黏粒及碎石，局部夾粗砂，可見植物根系，層厚0.5～4.5 m，平均厚度2.03 m。（2）海陸混合相沉積層淤泥、淤泥質(zhì)土粉質(zhì)黏土、砂類土等，分布不均勻，性質(zhì)差別大。（3）寒武系砂巖、燕山期花崗巖等，全風(fēng)化呈砂土狀，層厚0.8～33.0 m；強風(fēng)化，呈碎塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育；中風(fēng)化，巖質(zhì)堅硬，細粒結(jié)構(gòu)。

1.4 水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)及周邊地表水較發(fā)育，以魚塘、水溝為主，水量隨季節(jié)變化較大。地下水主要為：（1）孔隙潛水，主要賦存于下部砂層中，富水性較好。接受大氣降水補給，季節(jié)性變化明顯。（2）基巖裂隙水，主要賦存于燕山期（γ）花崗巖、寒武系（∈）砂巖基巖裂隙中，透水性差，含水量貧乏，主要接受大氣降水和上層孔隙水滲透補給，向更低基準(zhǔn)面徑流排泄，該類地下水中等發(fā)育。

2 模型建立

2.1 計算斷面

根據(jù)勘察成果資料，選擇最不利斷面進行計算分析，如圖1，場坪填高7.7 m，場坪路堤距正線橋梁最近距離為8.1 m；地層自上而下依次為淤泥、淤泥質(zhì)土層（25 m），硬塑狀粉質(zhì)黏土（3 m）以及中密狀中砂（8 m）。

2.2 計算工況及模型

高填方區(qū)域主要地層為淤泥質(zhì)土，且場坪堆載速度要明顯快于軟土固結(jié)速度，計算采用水土合算原則，利用GEO-SLOP軟件模塊中的瑞典條分法、畢肖普法、摩根斯坦法3種方法分別對直接填筑、真空預(yù)壓、反壓護道+真空預(yù)壓（場坪范圍）、反壓護道（25 m）+真空預(yù)壓（全范圍）、反壓護道（25 m）+真空預(yù)壓（全范圍）+1層土工格柵（200 kN）、反壓護道（25 m）+真空預(yù)壓（全范圍）+2層土工格柵（200 kN）不同設(shè)計工況下場坪路堤穩(wěn)定性進行計算，分析各設(shè)計措施對場坪路堤穩(wěn)定性的影響，計算模型如下圖2。

2.3 計算參數(shù)

根據(jù)勘察階段土工試驗、靜力觸探成果以及相關(guān)的工程經(jīng)驗值綜合確定。其中填筑完成時，假設(shè)插塑板及真空預(yù)壓加固區(qū)的平均固結(jié)度為80%，故參數(shù)采用固快參數(shù)的0.8倍；攪拌樁復(fù)合地基為正三角形布置，樁徑0.5 m，樁間距1.2 m，樁體抗剪強度233 kPa，樁體重度

22 kN/m3。采用雙向經(jīng)編滌綸土工格柵（GGR/PET/BK200-200），縱向抗拉強度為200 kN/m，計算采用伸長率5%時的材料最小拉伸強度140 kN/m。具體參數(shù)如下表1。

3 路堤邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 分析工況

利用GEO-SLOP軟件分別對不同設(shè)計措施工況下計算分析結(jié)果匯總見下表2，圖3為瑞典條分法的計算結(jié)果。

3.2 計算結(jié)果分析

計算結(jié)果如下表2所示，在直接填筑時，邊坡穩(wěn)定性不滿足要求，采取真空預(yù)壓、反壓護道+真空預(yù)壓（場坪范圍）、反壓護道（25 m）+真空預(yù)壓（全范圍）、反壓護道（25 m）+真空預(yù)壓（全范圍）+1層土工格柵（200 kN）、反壓護道（25 m）+真空預(yù)壓（全范圍）+2層土工格柵（200 kN）等措施均能夠有效提高路堤邊坡穩(wěn)定性。

4 設(shè)計方案建議

4.1 建議方案

根據(jù)前文不同設(shè)計措施方案下的計算結(jié)果，綜合經(jīng)濟比選，擬采用的地基處理建議措施為邊坡外側(cè)設(shè)置反壓護道，護道坡腳距正線橋梁承臺邊緣5 m，且最小寬度不小于25 m；護道及路堤場坪邊坡底部采用真空預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)加固地基，考慮下部砂層的透水性，加固深度至淤泥層底部以上2 m，同時根據(jù)場地設(shè)置加固單元，每個單元面積不大于20 000 m2，四周采用泥漿攪拌樁、密封溝、圍堰隔水；原路堤坡腳采用攪拌樁加固，正三角形布置，樁徑0.5 m，樁間距1.2 m，加固深度15 m，加固寬度12 m；場坪范圍內(nèi)鋪設(shè)抗拉強度為220 kN的土工格柵2層。

4.2 建議方案驗算

根據(jù)綜合比選確定的地基處理方案，結(jié)合設(shè)計施工工序，進一步計算分析驗證。計算結(jié)果如下圖4所示，結(jié)果表明方案可行，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié)論

（1）動車所場坪場區(qū)位于珠三角沖積平原區(qū)，軟土發(fā)育，是在原有沖積貌基礎(chǔ)上“高填”形成的高填方路堤，區(qū)內(nèi)主要的工程地質(zhì)問題為軟土路堤地基沉降及邊坡滑塌，需采取工程措施處理。

（2）利用GEO-SLOP軟件計算分析得出，場區(qū)路堤工程在直接填筑時，邊坡穩(wěn)定性不滿足要求，需采取工程措施進行處理。采取真空預(yù)壓、反壓+真空預(yù)壓+土工格柵等聯(lián)合措施均能夠有效提高路堤邊坡穩(wěn)定性；真空預(yù)壓范圍越大，邊坡穩(wěn)定性提高越顯著，聯(lián)合反壓、增設(shè)土工格柵能有效提高邊坡穩(wěn)定性。

（3）經(jīng)綜合經(jīng)濟比選驗算，采用反壓護道+真空預(yù)壓聯(lián)合排水固結(jié)+鋪設(shè)2層土工格柵2層處理方案可行，滿足規(guī)范要求，可為類似工程處理提供參考。

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收稿日期：2025-01-23

作者簡介：范瑞祥（1992—），男，碩士，主要從事鐵道工程勘察設(shè)計工作。

基金項目：中國鐵建股份有限公司科技研發(fā)計劃項目“地質(zhì)信息數(shù)字化平臺研發(fā)與應(yīng)用示范”（2021-A02）。