软弱地基段填方路堤滑坡病害分析与处治

一、基本情况

某公路填方路堤位于地表平缓的丘陵沟谷段,原地表有大量水田分布,且冲沟汇水通过路堤段流向前部的湖泊。根据勘察,地表软基为沟谷相冲洪积软积,厚约5~7m,在采用塑料排水板处治后设置高约12~14m的填方路堤,填料为泥岩及其风化物,填方坡率为1:1.5~1:1.75。

路堤基本填筑到位时,左幅路堤发生了宽约80m,后缘位于坡口线外约5m,前缘位于坡脚的路堤填方整体式滑坡,造成前缘坡脚约5m范围内的土体发生了高约2m的鼓胀。坡后出现多条圈椅式台阶裂缝,后壁下错约1.5m,形成了体积约1.6万方的路堤滑坡。

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图1 路堤滑坡

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图2 滑坡侧界裂缝

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图3 滑坡前缘地形地貌

二、病害机理分析

从现场看,路堤的左幅发生了切穿下伏软基的整体式滑坡,而路堤右幅稳定性良好。根据调查,造成两者出现这种差异的原因如下:

1、路堤通过的宽缓沟谷,存在向上游的缓坡水田梯田,且下伏软基厚度由下游的7m向上游的5m逐渐过渡。也就是说,左右两幅路堤下伏的软基厚度对填方稳定性存在一定的影响。

2、左幅路堤高约14m,右幅路堤高约12m,也就是下伏软基所受到土体荷载作用,呈现发生滑坡段的左幅高于稳定的右幅。

3、根据试验发现,左幅路堤下伏软基强度较右幅段低约10KPa以上,这可能与该部位接近前方湖泊有关。即距离湖泊近的部位土体颗粒更细小,含水量更高,故强度更低。

4、右幅路堤由于运输通道需要而在近一年前填方完成,而发生滑坡的左幅路堤近期由于工期需要才快速填筑完成。虽然整幅路堤的下伏软基在一年前同时设置了塑料排水板,但由于左幅一直没有填方,因此,由于没有上部的附加应力作用,左幅路堤下伏软基并没有因为长达一年的放置而发生排水固结。

换句话说,如果不施加附加应力,设置什么样的排水工程、放置多么长的时间,都不会使软基发生固结作用而提高强度。因此,左幅路堤近期的快速填筑造成下伏软弱强度增长跟不上填筑的加荷作用,最终导致了切穿下伏软基的路堤整体式滑坡的发生。

三、处治方案

1、根据现场情况和工期需求,决定采用在坡脚鼓胀抗滑段设置反压为主的工程措施进行处治。根据目前滑体约1.6万方初步分析,反压体需设置约0.22方左右。其中反压高度为被反压体的1/3强,即约5.5m左右。反压体压实度不宜小于0.85,达到有效、快速提供抗力的目的。

2、路堤坡脚软基厚约7m需通过设置复合地基进行处治,从而为反压体提供有效的承载力。由此,决定采用搅拌桩进行软基处治,这样工程规模明显较素桩和管桩等费用低廉,且可有效处理与右幅采用塑料排水板处治的稳定路堤之间的差异沉降问题。

3、反压完成后,对上部发生滑坡的路堤进行重新填筑,并设置好与右幅路堤之间的台阶开挖,减小填方体内部后期的差异沉降。

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图4 拟采用的工程地质断面示意图

以上处治工程方案施工速度快,工程造价较低,不但有效处治了路堤滑坡病害,也可有效防止新旧路堤之间的差异沉降,是一个相对较优的方案。

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