軟土地基上填筑建設道路的地基穩(wěn)定性分析

軟土地基上填筑建設道路的地基穩(wěn)定性分析

0軟土地基的處理方法,主要有以下幾種在中國，軟土主要分布在沿海地區(qū)、低地和沼澤地區(qū)。它通常具有高含量、低剪切強度、高壓縮量、強流塑性等特點。在軟土地區(qū),路堤的整體穩(wěn)定問題通常是路堤快速填筑施工過程中的關鍵性問題。軟土地基處理的目的主要是改善地基的工程性質(zhì),包括改善地基土的變形特性和滲透性,提高其抗剪強度。不同地質(zhì)條件,軟土地基性質(zhì)也千差萬別,其地基處理方法的適用條件和經(jīng)濟性也不一樣。為了使軟基處理安全可靠、經(jīng)濟合理,達到預期的效果,必須根據(jù)設計的軟土地基條件,選擇合理的處理方法。首先,必須充分研究進行軟土地基處理的理由、目的;然后,考慮地基的性狀、道路的標準、施工條件、對周圍環(huán)境的影響等各種條件,選擇最符合要求、最經(jīng)濟的方法。目前,常用的地基處理方法具體如下:(1)換土法:當軟土地基的承載力和變形不能滿足設計要求,而軟土的厚度又不是很大時,將路基底面下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去,然后分層換填強度較大的砂或其他強度較高、性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料,并用人工或機械方法壓(夯、振)實至要求的密實度為止,如開挖換填、拋石擠淤法、爆破擠淤法等。(2)擠壓法:即通過碾壓機械,夯擊或碾壓填土、疏松土層,使其孔隙體積減少,密實程度提高,使得土體強度提高,如碾壓法、石灰樁法等。(3)排水固結法:在路基施工前,對天然路基或已設置豎向排水體的路基上加載預壓,使土體固結沉降基本完成或大部分完成,從而提高地基土強度,減少地基施工后沉降的一種地基加固方法,如水平排水墊層、豎向排水體等。(4)化學加固法:利用水泥漿液、黏土漿液或其他化學漿液,通過灌注壓入、高壓噴射和機械攪拌,使?jié){液與土顆粒膠結起來,以改善地基土的物理力學性質(zhì)的地基處理方法,如:灌漿法、高壓噴射注漿法等。(5)復合地基法:天然地基土體在處理過程中得到增強或被置換,或在天然地基中按一定比例設置加筋材料,形成增強體,使作用于地基上的垂直荷載由天然地基土體和增強體共同承擔,如CFG樁、預制樁等。然而,在實際工程中,即使采用剛性樁加固軟土地基,路堤失穩(wěn)滑坡事故仍時有發(fā)生,常較難解決地基的承載力、路堤頂面的工后沉降和差異沉降以及路堤的穩(wěn)定性等問題本文將針對某軟土場地路堤填土堆載引發(fā)失穩(wěn)破壞的具體工程實例進行分析,結合現(xiàn)場滑移情況對路堤填土失穩(wěn)破壞現(xiàn)象進行深入剖析,并對后續(xù)處理措施進行介紹,以便于為類似工程提供參考。1軟土路基事故軟土地區(qū)路堤失穩(wěn)滑動破壞的原因在于軟弱地基中某滑動面上的剪應力大于等于其極限抗剪強度,究其原因主要有兩個方面:(1)土體剪應力增大。如路堤加高、加寬引起路堤重量加大、降雨引發(fā)土體容重增大、地下水位下降引發(fā)的滲透壓力等。(2)土體抗剪強度降低,如堆載或震動引起孔隙水壓力的升高、地基加固施工引起軟土地基的擾動等。當路基在上部結構自重及附加荷載的作用下,產(chǎn)生過大的沉降和不均勻沉降變形時,會影響道路的正常使用,尤其是當超過道路、管線設施等可容許不均勻沉降時,道路、管線設施等將可能發(fā)生破壞。而當路基的抗剪強度不足以支承上部路堤的自重及附加荷載時,地基就會產(chǎn)生局部或整體滑動或剪切破壞。軟土路基的事故主要發(fā)生在如下環(huán)節(jié):(1)勘察環(huán)節(jié):在勘察階段,地基勘測資料不全,軟土分布及深度變化不清,鉆孔或靜力觸探布點不足,設計依據(jù)不充分,使得選擇軟基處理方法不當或處理深度不夠,導致設計時無法采取合適的地基處理方案,并直接影響后續(xù)的軟基處理效果。(2)設計環(huán)節(jié):在設計階段,對于地基土體加固原理理解不深入,設計方案選取錯誤,使得地基處理效果有限。(3)施工環(huán)節(jié):在軟基處理施工階段,施工單位未按規(guī)范及設計文件要求進行施工,導致軟基處理效果未達到設計要求。2項目總結2.1設計行車速度某道路工程位于軟土場地,道路長度約為1080m,紅線寬度為30m,等級為城市次干道,設計行車速度為40km/h。此外,道路南側為天然場地灘涂,北側距離約10m處為約2.5m深的河道,這對于路堤的穩(wěn)定具有一定的影響。2.2土層評價指標場地現(xiàn)狀主要為池塘、灘涂,局部位置河流穿越。地層主要由填土(主要為后期填土)、淤泥、中砂、粘土、卵石、風化基巖層組成。其中,填土層中夾雜較多塊石,對于后續(xù)軟基處理方案存在較大的影響;而淤泥層厚度約為(12.1-16.2)m,飽和、流塑狀態(tài),局部夾薄層細砂,搖振反應慢,有光澤,捻面光滑,含水量均大于80%,承載力低,工程力學性質(zhì)很差。各土層物理力學指標取值如表1所示。場地內(nèi)地表水系發(fā)育,地下水主要為第四系沖海積、沖洪積層中的孔隙潛水,主要貯存于填土、中砂及卵石層中,透水性好,水量豐富,受大氣降水及河道側向補給。2.3地基處理相關問題設計路基所需填方高度為(3.5-4.0)m,天然地基承載力及沉降無法滿足設計要求,故需進行地基處理?；诘刭|(zhì)條件、工期及造價等因素考慮,本工程采用輕夯多遍工法(即利用不同夯擊能量對地基土進行多遍夯擊,形成淺層硬殼層的工法)進行地基加固處理,未采用其他方式進行加強,并在處理后施工路面結構。3事故發(fā)生3.1地面采后地面地面區(qū)域裂縫分布在場地夯擊完成后,經(jīng)歷了連續(xù)一周的暴雨,道路中間區(qū)域發(fā)生了多條連續(xù)貫通裂縫,如圖1所示。如圖1所示,在道路中線臨近河道一側附近,發(fā)生了寬度約為50mm裂縫,且離北側河道越近區(qū)域,開裂現(xiàn)象越明顯。同時,在道路南側和北側均發(fā)生了明顯的隆起變形,其中最大的隆起量大不小于1.5m,如圖2所示。在水泥穩(wěn)定基層施工完成,面層結構尚未施工時,場地又經(jīng)歷了連續(xù)陰雨天氣,在水泥穩(wěn)定基層于鋪筑完成后,在道路中部水穩(wěn)基層面發(fā)生了多條貫通縱向裂縫并快速發(fā)展,分布情況與原來的地表裂縫分布基本一致,具體如圖3所示。根據(jù)現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù),裂縫的最大寬度為23mm,且呈不斷增大的趨勢。3.2臨時措施設計為了防止事故進一步擴大,現(xiàn)場及時采取了反壓護道等臨時處理措施,如圖4所示。在采取了反壓互道后,裂縫的寬度增大趨勢逐漸趨于穩(wěn)定,觀測點數(shù)據(jù)無明顯變化,路基亦逐漸趨于穩(wěn)定。4施工過程中路基土壤溫度變化根據(jù)事故的具體情況進行分析,其主要原因如下:根據(jù)輕夯多遍加固工藝,該工法應進行(6~8)遍不同能量的夯擊,并結合處理情況調(diào)整夯擊遍數(shù)。但現(xiàn)場實際施工工程中,因工期原因,并未按設計遍數(shù)進行施工,僅在進行了四次夯擊后即進行路基加載及面層施工,地基土未滿足強度要求,并引發(fā)路基發(fā)生沉降及失穩(wěn)變形。(2)北側河道開挖施工的影響在路基填土施工期間,北側河道同時亦進行駁岸施工,駁岸施工期間進行了基槽開挖,加劇了路基填土的不平衡作用,導致鄰近北側的路基面層發(fā)生開裂破壞。(3)連續(xù)強降雨的影響連續(xù)強降雨導致路基填土充分飽和,含水量顯著提高,自重增大,導致地基土強度降低,并引發(fā)路堤發(fā)生滑移破壞。(4)無預警監(jiān)控措施在路基施工過程中,未進行道路路基沉降及水平位移觀測,現(xiàn)場無法及時進行預警,并最終導致路堤發(fā)生變形。5道路路堤滑動風險的預防根據(jù)軟土路基變形情況,現(xiàn)場采取如下措施對事故進行控制,并調(diào)整后續(xù)施工工序,具體措施如下:(1)反壓護道施工為了防止事故進一步嚴重,現(xiàn)場及時對道路兩側采取反壓護道的措施,減小路堤的不平衡堆載,確保路堤放坡坡面的穩(wěn)定性。監(jiān)測數(shù)據(jù)變化情況表明:在道路中線附近發(fā)生裂縫后,及時采取反壓護道的措施對于確保路堤的穩(wěn)定具有較好的效果,可及時緩解路堤的滑移破壞。(2)改變河道駁岸及道路面層施工順序為了避免在駁岸施工期間,進一步引發(fā)道路路堤破壞,暫緩道路面層施工,針對河道與道路面層的施工順序進行調(diào)整,先行進行河道駁岸施工,待駁岸施工完成后進行道路水泥穩(wěn)定層施工及面層施工。同時,在河道駁岸施工時,應考慮路堤及反壓護道荷載的影響,采取更為有效的基坑開挖措施,避免因基槽開挖導致道路變形進一步加劇。采取上述施工工序,并對駁岸基坑支護進行加強后后,不僅可以有效地確保駁岸的順利施工,并可避免進一步加劇路堤滑動的風險,保證路堤安全。(3)道路中線裂縫處理在河道駁岸施工完成后,針對道路中線的裂縫采用注漿予以處理處理,待處理完成后進行水泥穩(wěn)定層施工及面層施工。(4)建立監(jiān)測預警系統(tǒng)為了更有安全、有效地確保后續(xù)工序的施工安全,應針對道路路堤、反壓護道及駁岸基坑支護進行沉降、水平位移及深層水平位移等變形觀測,及時掌握道路路堤變形情況,有效地確保道路路堤安全。通過對上述措施的落實和實施,北側河道駁岸及道路均順利完成,及時有效地解決了軟基失穩(wěn)事故。6事故應急措施由于軟土具有