软土地基案例分析与加固措施

　　摘要：某路堤长约159m，填筑高度为10.5-11.5m，基础为软土地基，在路堤填筑高度约10m时，路基出现了突然坍滑沉陷现象。本文通过对该段软土地基坍塌沉陷原因进行简单分析，并较详细介绍对该段软基的加固处理措施，为工程建设各方提高对软土地基危害性认识和处理软土地基措施提供一些参考价值。
　　关键词：软土地基；塌滑沉陷；原因分析；整治措施
　　引言
　　某路堤2008年11月底填筑至基床底层顶面，12月2日路基中心左侧出现突然坍滑沉陷，并伴随有沉闷的声响。坍滑沉陷引起路堤左侧沿中线偏左下沉1.2—1.6m，裂隙垂直张开，裂面粗糙无擦痕，左侧坡脚稻田隆起，并造成临近桥台桩基础从承台底面剪断，桥台偏移。坍塌沉陷发生后，参建各方对坍塌沉陷原因进行了认真分析，并通过咨询和邀请有关咨询单位专家到实地察看，最后对对坍塌沉陷工点进行了有效整治。
　　1坍塌沉陷原因分析
　　1.1工点内存在特殊岩土与不良地质。勘察设计单位通过利用初测地质资料，结合地质调查，采用钻探、静力触探、十字板剪切及土工试验、补充勘探等勘察手段，定测和复查查明了工点内存在如下地层岩性、特殊岩土和不良地质。
　　1.1.1地层岩性：工点范围内地层为第四系全新统冲积粉质粘土、粉土、粉砂、细圆砾土。
　　1.1.2特殊岩土：主要为泥岩，膨胀性指标为：自由膨胀率0-48%，蒙脱石含量11.08-15.6%，阳离子交换率1.52-26.23Mmol/100g，具弱膨胀性。
　　1.1.3不良地质：主要为软弱地基和高烈度地震区地震液化层。埋深2-12.3m范围内青灰色黏土（Q4al1）和粉土呈软塑状，连续分布，基本承载力低（σ0=120-150Kpa），高填方后土层极易发生剪切、冲切破坏；该段地下水位以下粉土、粉砂层为地震液化层，液化层厚度0.2-4m，埋深6-11m。
　　1.2设计对软基处理措施不足。
　　1.2.1设计对软土地基危害性认识不足。原设计未采取有效的地基加固措施，只对膨胀岩填料填筑提出了较为严格的工艺控制要求，但不是阻止软弱地基坍塌沉陷的措施和手段。
　　1.2.2对工点地基加固措施设计深度不足。原设计采取天然地基清表换填30cm厚粗颗粒土后重型碾压，铺设三层抗拉强度不小于25KN/m双向经编土工格栅，边坡采用脚墙基础浆砌片石护坡，未采取其他地基加固措施。路堤填筑高度达10.5-11.5m，即使不考虑轨道与列车荷载，仅填土荷载就达210Kpa-230Kpa（填土平均容重取20KN/m3）,当填土荷载超过天然地基承载力150Kpa时，路基必然会产生坍滑沉陷。设计在处理本工点软土地基问题的设计措施上存在认识上的偏差。
　　2加固处理措施
　　综合考虑工程质量可靠性、安全性、地基加固处理措施效果、工期、造价等因素，变更设计采用了彻底清除塌陷段路堤填土、利用碎石桩和预应力管桩进行地基加固处理、桥孔延跨、填料和填筑控制、增设反压护道、边坡防护等措施，处理范围DK4+965-DK5+124。
　　2.1碎石桩地基加固处理：DK4+965-DK5+050段路基基底采用碎石桩加固软弱及液化层地基。
　　2.1.1处理范围：路堤坡脚外2m，桩长12.5m，采用正三角形布置，桩直径0.5m，桩间距1.5m。均采用振动沉管施工法施工。
　　2.1.2调整碎石桩和桩间土的共同作用：在桩顶设置厚度为0.5m厚的碎石垫层，垫层内夹铺一层强度不小于25KN/m的双向经编土工格栅。
　　2.1.3施工工艺控制：碎石桩施工前进行试桩，为保证成桩效果，采用隔桩跳打，通过试桩确定提升套管速率，确保成桩；施工中按照设计要求严格控制桩长（桩底部必须深入细圆砾土层）、桩位、施工范围；桩身密实度用N63.5动探检测保证达7击以上；桩顶褥垫层保证设计厚度，路基坡脚范围内保持通畅，及时消散孔隙水压力，加速复合地基的排水固结。
　　2.2预应力管桩地基加固处理：DK5+050-DK5+124段路基基底采用预应力管桩加固软弱及液化层地基。
　　2.2.1处理范围：路堤坡脚外2m，桩长20.0m，采用正三角形布置，桩直径0.5m，桩间距2.5m。桩型采用国标PHCA50010020，打入法、隔排跳打施工。
　　2.2.2预应力管桩：桩顶设1.4m×1.4m×0.35m桩帽，桩帽间连接系截面为0.5m×0.35m，材料采用C30早强混凝土。
　　2.2.3施工工艺控制：施工前按规定进行试桩，施工中按照设计和试桩严格控制桩长、桩位、施工范围、单桩单击强度、每击合理下沉量及单桩成桩的工艺流程；施工中，第一节管桩起吊就位插入地面的垂直度保证不大于0.5%，当桩身倾斜率超过0.8%时，必须找出原因并进行纠正，当桩尖进入硬土层后，严禁使用移动桩架等强行回扳的方法纠偏，接桩桩头必须焊接牢固，焊接处强度不低于出厂强度，焊好的桩头待自然冷却后再行施打，桩端设锥形桩尖，以利于打入细圆砾土及风化泥岩岩层；桩长依据桩端深入细圆砾土及风化泥岩岩层情况进行适当调整，当最后十击桩身贯入量小于20mm，且桩长深入地层大于15m以上时，按规定高度采用锯桩形式进行截桩。桩帽及连接系C30混凝土现场立模浇筑，混凝土养护到设计强度70%以上，方可进行上部工序施工。
　　2.3变更填料、反压护道、边坡防护、填筑控制等处理措施。
　　2.3.1填料：基床表层采用A组填料，基床底层采用A、B组填料，基床以下部位采用A、B组填料。A、B组填料选用石灰岩或石灰岩碎碎屑为主要成分的填料。
　　2.3.2反压护道：DK4+962.5-DK5+124段左右侧各设置顶宽5.0m、高4.0m反压护道，边坡坡率1：1.75，下部1.5m采用硬块石土（压入地表0.5m），上部设0.2m碎石过渡层，其上填筑清方弃土。
　　2.3.3边坡防护：采用脚墙基础护坡，砌筑石料采用MU30，并严格控制砌筑工艺，边坡填筑满足相应结构的密实度要求，坡脚墙及边坡防护工程及时跟进路基填筑。
　　2.3.4施工工艺控制：碎石桩、管桩顶部高程以上铺设0.5m厚碎石褥垫层，其上隔0.3m起，每隔0.6m分层全断面铺设三层高强度土工格栅（抗拉强度双向均不小于80KN/m）。基床底层顶面、碎石褥垫层顶面分别自中心向外侧设4%的散水横坡，在路基本体坡脚处设厚度不小于0.5m的碎石垫层，基床底层顶面铺设一层复合土工膜（750g/m2）,其上下各设置0.1m厚中粗砂垫层。施工前做好路基两侧临时排水，避免造成坡脚积水，雨天要求对已建工程及时进行覆盖。
　　2.4桥孔延跨：原中桥孔跨形式由1-24变更为1-32。
　　结束语
　　软土作为工程建筑物的地基，由于其承载力低，往往会产生不同程度的坍滑或沉陷，危害工程质量、安全及运营安全，影响施工进度和投资。因此，必须引起建设项目参建各方高度重视，且在勘察设计阶段能否查明地质真实情况、采取有效地地基加固处理措施显得尤为重要。从以上阐述情况来看，本工点可作为典型的软基危害案例。经过变更地基加固、填料、填筑等处理措施后，该工点的软基危害得到了有效地治理，运营后沉降量符合要求，消除了工程质量隐患。
　　
　　参考文献：
　　（1）梁钟琪，土力学及路基，北京，中国铁道出版社，1991。
　　（2）徐开礼，朱志澄，构造地质学，地质出版社，1987.4。

《软土地基案例分析与加固措施》

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