傍山高填方软土路基病害及工程对策.doc
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1、傍山软土高路堤工程病害及处治对策朱益军,毛斌,施轶峰,王迎春(浙江省交通规划设计研究院,杭州,310009)摘要:深厚软土地区傍山填方路基的地基处理颇为棘手,易滑移、沉降不均匀导致路面开裂是其常见病害。结合温州绕城高速公路软基处理工程实践,对特殊路基处理中遇到的问题、工程特性及解决方案开展深入研究,提出了工程对策和设计经验参数,以资借鉴。关键词:地基处理,傍山路基,管桩,稳定性,沉降变形Problems of the mountainside highly filled embankment on soft soil subgrade and its treatment countermeas
2、uresZhu-yijun,Mao-Bin,Shi-Yifeng,Wang-yingchun ( Zhejiang Provincial Plan Design.&.Research Institute of Communications Hangzhou 310009)Abstract: On soft-soil subgrade area, mountainside high embankment is a kind of intractable object to treat. It always behaves sliding or settlement, which even bri
3、ngs cracks on road pavement. According to the construction experience of Circle expressway of Wen-Zhou city, many subgrade problems have been dealt with successfully. Its property ,countermeasures and experienced design data are preferred to be commented.Keyword: subgrade measures, mountainside emba
4、nkment, pipe pile, stability, settlement1收稿日期:20100623作者简介:朱益军(1977.12-),男,浙江义乌人,博士,高工,主要从事岩土工程、地下工程等领域的设计与科研工作。E-mail:ZHUYJZJIC.com基金项目:浙江省科技计划资助项目(2009C33047);浙江省交通厅科技计划项目(2006H02)1引言浙江温台沿海区域地势西高东低,区内丘陵广泛分布,自然山坡高度一般多为几十米至数百米,坡脚谷地及东部沿海则多为海积平原,地基软土层十分深厚,淤泥含水量高、孔隙比大、抗剪强度指标低,路堤易产生滑移和沉降变形,地基处理十分关键。傍山路堤
5、是一种特殊路基,公路选线期间为兼顾节约工程投资和减少自然山坡开挖破坏,其一般多分布在半填半挖路段和近隧道洞口路段,由于地基土层处于软硬过渡区,其路堤稳定及沉降变形控制颇具技术难度,愈受工程界所关注。如2004年4月福建罗长高速公路K215130-200路段在通车数年后突然发生路基特大坍塌事故;2008年10月甬台温高速铁路乐清段某路堤数十米范围产生滑移,路堤后缘裂缝错台达2m多,并引起周边多套民房产生严重变形。温州绕城高速公路建设期间也有类似的工程案例,并有多处傍山填方软土路堤,其工程实践经验颇值得借鉴。2傍山软土路堤工程特点及病害浙江省是一个多山的省份,其沿海地区同时也广泛分布着狭长的海积平
6、原,其分布高程一般在海拔5m以内,地表以下海积淤泥厚度一般在1040米,局部达到100m以上,向陆变薄,向海加厚,傍山软土路堤是沿海丘陵地区特有且常见的工程对象,填挖区域地基过渡处理十分棘手。其工程特点及病害主要表现为以下几个方面。地基承载特性差异大、变化快,路堤易失稳。路基纵断面或横断面方向上,地基岩土承载力强弱不均,基岩区荷载小,承载力却很高,一般可达到200KPa60MPa以上;软土区路堤荷载大但承载力很弱,有时甚至低于30kPa。加上山体岩基深入海积平原(谷地)形成陡倾接触面,路堤很容易顺着岩体与土层的界面形成滑动面,当软土区域地基处理设计承载力不足时,就会产生大范围路堤滑移变形或沉陷
7、病害。路堤填筑高差大,地基变形难以协调,路面易开裂。傍山软土路堤挖方侧为原状岩土体,强度高且密实性好;填方侧路堤填筑高,地基软弱,淤泥层承受附加应力会产生较大的压缩变形,地基变形难以协调,从而易导致路面开裂、早期车辙或跳车现象,地基处理效果颇为关键。山体BHmaxH0硬土层软土层路堤岩层图1 伴山软土路堤软硬过渡区域软土层深浅不一,但具硬质持力层。在公路隧道洞口或半填半挖路段,从岩体地基至软土地基过渡范围十分有限,软基深度变化很大。局部路段路基挖方侧为中风化硬岩,不足20m距离之外的路基填方侧淤泥深度却已达到20m以上。因此,傍山路段预制桩桩长在施工过程中很难控制,柔性桩施工桩长虽可控却又不能
8、提供较高的承载力,沉降变形难以协调,易导致路面纵向或横向开裂。不过,傍山软土区域往往也具有较好碎石土或岩石等硬质持力层,有利于保障刚性桩地基处理的成效。3 傍山软土路堤处治方案分析3.1傍山软土路堤常用比选方案针对傍山填方软土路堤工程特点,对于填高4m以上的路堤,一般可采用复合地基(搅拌桩)、桩式路堤(管桩)、轻质路堤(EPS)等处理方式,固结排水法由于傍山路堤沉降差异过大很少采用。以路基顶宽为26m的高速公路为研究对象,综合软基处理、填挖方、路面、征地(20万元/亩,参考温州地区2008年征地价格)及交通工程等设施,表1对各方案进行了同等深度概算对比,各方案优缺点分析结论如表1所述。由此可见
9、,对于填高H8m的软土路堤,管桩处理具有较好经济、技术优势;而对于填高H8m的深厚软土路堤,从技术风险控制、经济性和节约土地等综合要素分析而言,路堤改桥是优选方案。表1 不同地基处理方案对比分析类型最大填高Hmax桩间距m工程造价 万元/100m优缺点搅拌桩复合地基4m1.5453.7施工便利,不需截桩 费用较高 质量不易控制路堤偶见滑移工后有一定沉降6m1.2637.96m-不推荐预制管桩承载地基4m2.5442.7需截桩或接桩费用相对便宜 质量容易保证 稳定性好,承载力高工后沉降少6m2.2624.88m2.0766.9轻质路堤4m-557.5造价高施工便利、安全 质量可控稳定性好受水位影
10、响较大6m842.28m1166.3路堤改桥方案8m上部25m小箱梁778.3造价高施工方便质量可控技术安全节约土地注:1.地基处理深度按15m计,造价按概算定额分析计算。2.伴山路段管桩地基处理考虑了10%的截桩率。3.2傍山软土路堤管桩处理承载特性对于傍山软土路堤的易滑移、不均匀沉降等病害,若具备硬质持力层(如碎石土、砂砾和岩石等)条件,管桩对厚度H025m的软土地基处理具有良好的适应性1-5。近年来,根据浙江省内申苏浙皖高速公路、台缙高速公路和温州绕城高速公路北线等项目关于桩式路堤承载特性的理论研究与现场监测成果,6文研究成果也表明,桩式路堤的刚性桩承载时,桩帽之间具有明显的“土拱”效应
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