泥炭土地基滑坡路基修复处理技术探讨
2015-07-08
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核心提示：本文以某段软土地基路基滑坡为例，从泥炭土路基滑坡的现场调查、地勘调查、滑坡事故原因分析、修复方案选定、以及重新施工期间路基稳定性分析加以论述，详细地介绍了整个滑坡事故的处理过程，为其他类似的泥炭土软土滑坡路基的修复施工提供参考和借鉴。
1、工程概况
该段路基填筑之前，采用了砂桩改善软土地基的承载能力，砂桩的直径为0.5m，砂桩间中心间距为1.4m，呈等边三角形布置。发生滑坡时，已经填筑到了设计路面标高以上1.8m的高度。
对该滑坡路基进行了4个十字板剪切试验（VST）、4个标准贯入试验（SPT）和3个静力触探试验（CPT）。十字板剪切试验（VST）是为了直接获得黏土的不排水抗剪强度（Cu）；标准贯入试验（SPT）是为了获得非粘性土的排水内摩擦角；静力触探试验（CPT）可测得锥尖阻力qc和侧摩阻力fs，并计算得到不排水抗剪强度。
根据钻孔01和钻孔02的取样结果可以确定软土层厚度较厚。基于地勘调查，当前标高以下5米为海砂，该海砂为清表后的第一层路基填筑材料。海砂填筑层下面为6米厚的泥炭土、泥炭粘土层，再下面是1.0米厚的细砂层，最下面一层是风化岩。地下土层分布剖面图如图1所示。
十字板剪切VST试验结果显示泥炭土不排水抗剪强度（USS）范围为30KPa～35KPa，最小值范围是6～20KPa，如图1所示。下层细砂层的标准贯入度试验显示（SPT）N值为30，接下来的是风化岩石（SPT）N值大于50。
2、滑坡事故原因分析
1）填筑时填料集中堆放在发生滑坡段路肩一侧，且堆放时间较长，没有及时摊铺平整；
2）路基滑坡段一侧有河道，且滑坡前该河道河床存在被扰动现象，河床下的软土层较深；
3）地下软土地质条件比设计假定的差得多，泥炭土层较厚；
4）填筑速度过快，特别是接近超载标高时仍没有控制填筑速度；
5）路基边坡填筑比设计陡，设计边坡为1：2，但实际边坡为1：1.3；
6）填筑时没有进行沉降监测和稳定分析，特别是填筑高度接近超载高度时没有及时进行沉降、位移监测，没有控制填筑速率。
3、重新施工（滑坡后）期间路基稳定性分析
泥炭土和泥炭粘土未排水残余（USS）抗剪强度在滑坡后，钻孔记录呈现了很大的不同。平均初始值为12KPa，项目沿线泥炭土的平均强度即12KPa。因此滑坡发生后该处泥炭土的残余抗剪强度就取12KPa。考虑到标准贯入度（SPT）的N值，第一层的砂层和下一层的砂层内摩擦角分别取30和34。表1给出了在边坡稳定性分析中使用填料的特性参数，可以注意到表1中土层的抗剪强度（USS）没有增加。
采用了一套由加拿大国际有限公司开发的地质边坡（Geo/SLOPE）软件进行边坡稳定分析，使用条分法（Morgenstern-Price），毕少普（Bishop’s），简布（Janbu）以及一般法（Ordinary）等四种方法计算了边坡稳定安全系数。通过四种方法中获得最小的安全系数（FoS）作为边坡稳定的安全系数。
3.1不做任何软基处理路基的稳定性
通过沉降板观测数据分析，当出现此处滑坡时，该处路基填筑时间为4个月，填筑高度3.5米；在这一加载荷重下，根据浅岗（Asaoka）法计算，泥炭土已经获得了大于65%的固结度。设想该软土地基在滑坡之后，已经获得了大于65%的固结度，也就是说这些软土在固结这一阶段已经获得了一定的强度。
使用由斯凯普顿（Skempton）提议的下列经验关系式考虑软土强度增加的效果：=0.11+0.0037Ip。这个经验关系式在表2中给出了估算的土层强度增加系数。
考虑在表2中给出的估算的岩土强度增加系数，保守地估计增加估算系数值为0.35。
3.2采用原设计重新施工砂桩的路基稳定性
由于不采用软基处理无法满足稳定要求，因此对2区和3区按照原设计重新施工砂桩，但没有考虑出现滑坡之前施工的砂桩的增强效果。
1区、4区与上述的稳定分析所用的填料特性是一样的。尽管从条分法和简布法所得到的稳定安全系数显示了岩土强度的增强，但是最小的稳定安全系数不满足所要求的极限值。很显然在施加超载荷载后，路基可能会继续产生滑坡事故。
可以得出结论：该滑坡段采用等边三角形布设间距为1.4米砂桩的软基处理，不考虑滑坡前已施工的2区和3区砂桩对软土的增强效果是不足以承受超载的重量的。
4、修复方案的确定
在考虑了各种选择方案之后，最终确定采用砂桩，并在路床的顶部加铺两层土工格栅的修复方案作为该段滑坡段路基的修复处理方案：
采用等边三角形布置砂桩，其间距为1.4米；施工砂桩之后，安装位移桩和沉降板进行监测；按照施工方法陈述填筑路基，填筑至路面最终标高以下1.1.米；在路面最终标高以下1.1.米处铺设第一层土工格栅，在路面最终标高以下0.7米处铺设第二层土工格栅。
5、结论
该段路基获得批复可以开始卸载施工，从发生滑坡到修复后可以卸载总花费了2年的时间。在泥炭土软土地基施工路基时无法完全避免滑坡事故，因此对于软土地基的路基填筑施工必须采取正确的填筑方法，控制过快地路基填筑速率，加强填筑过程的沉降和稳定监测，确保填筑路基的稳定性处于受控状态，以便减少工程施工的额外成本，影响工期。
对滑坡路基进行合理的地勘试验，根据地勘数据采用不同方法分别进行不同修复方案的稳定分析，最后确定经济合理的修复方案，保证路基施工的进度并将项目的成本损失控制在最小化。
参考文献
[1]东南大学，浙江大学，湖南大学，苏州科技学院编.土力学.第三版.北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]周景星，李广信，虞石民，王洪瑾编.基础工程.第二版.北京：清华大学出版社，2007.
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