深厚软土地基傍河路堤滑移病害预防技术.pdf

科技通报第31卷第7期Vol.31No.72015年7月BULLETINOFSCIENCEANDTECHNOLOGYJul.2015深厚软土地基傍河路堤滑移病害预防技术123,43,4项小伟，郑小瑶，朱益军，荆伟伟（1.浙江宏途交通建设有限公司，杭州310015；2.乐清市疏港大道工程专项办公室，浙江乐清325600；3.浙江省交通规划设计研究院，杭州310006；4.浙江工业大学建筑工程学院，杭州310014）摘要：滨海区域河网密布，傍河路堤十分多见。由于地基十分软弱，沿河路堤在建成过程中各种工程病害如滑移、裂缝等十分常见，并经常导致工期拖延，造价增加。本文针对工作上碰到的一些典型案例，对病害的成因、稳定分析技术、预防与控制技术等要素进行了归纳总结，以资借鉴。关键词：滨海深厚软土；傍河路堤；管桩；泡沫混凝土；滑动面；裂缝中图分类号：TU753.8文献标识码：A文章编号：1001-7119（2015）07-0085-04PreventionandControllingTechnologyofSlidingDisasterofRiversideEmbankmentonDeepSoft-soilFoundation123,43,4XiangXiaowei，ZhengXiaoyao，ZhuYijun，JingWeiwei（1.ZhejiangProvincialHongtuTransportationConstructionCo.，Ltd，Hangzhou310015，China；2.OfficialBureauofYueqingPortRoad，Yueqing325600，China；3.ZhejiangProvincialInstituteofCommunicationsPlanning，Design&Research，Hangzhou310009，China；4.CollegeofCivilEngineeringandArchitecture，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310014，China）Abstract：Seasideareaisalmostmeshedbyriversasnets,therearequitealotofriversideembankment.Duetothesoft-soilweakfoundationinseasidearea,engineeringdisasterssuchasslidingandcracksarealwayscommonduringtheconstructionofriversideembankment,whichsometimesleadtodelayconstructionplanandincreasebudget.Inordertobedrawnaslessensfromtypicalexamplesonaction,thiscontextprefersaseriesoffactorsasthecausesofengineeringdisasters,stabilityanalysistechnology,preventionandcontrollingtechnologyagainstunpredictedcircumstance.Keywords：deepsoft-soilfoundationinseasidearea；riversideembankment；pipedpile；foamedconcrete；slidingsurface；crack近年来，随着沿海产业带战略实施，滨海公的多例沿河路堤滑移病害问题以及成功的处治路工程建设快速发展，极大改善了沿海机场、港经验，本文在路堤滑移机理分析、方案比选基础区、河口集疏运的功能和效率。滨海区域深厚软上，提出了一系列滨海深厚软土地基傍河路堤滑土地基分布广泛，地基承载力低，海相沉积淤泥移病害预防技术，以资借鉴。力学指标差，具有天然含水量高（70%~90%）、孔隙比大（1.6~2.0）、压缩性大、渗透性小、抗剪强度1滨海傍河路堤类型及特点低、流变性显著等特性，沿河路堤填筑颇为棘手。针对近年来温州、台州地区公路建设中遭遇滨海傍河路堤的形式很多[1（]表1），按照新建收稿日期：2014-04-18基金项目：浙江省交通运输厅科研计划项目（2011H05）。作者简介：项小伟（1974-），男，高级工程师，副总经理，主要从事岩土工程管理与施工。E-Mail：996760426@qq.com。 86科技通报第31卷或改扩建、河沟地貌、河床冲刷特性和河道与路用也十分关键。对于已发生滑移变形的案例，一堤的建设时序，对不同的傍河路堤，其地基处理般可根据滑动面的后缘和前缘范围，选择典型横[2]和稳定防护技术要求各有异同。滨海傍河路堤断面，结合危险滑动面搜索确定滑动面的形态、与山区沿河路堤相比，前者综合治理难度更大，深度和范围，然后按滑移条件选取安全系数K=场地环境更加恶劣，相邻工程的相互影响制约更0.98~1.03，反算修正土层参数值。多，诱发滑移灾害的要素更为复杂，主要工程特2.2极限平衡分析要点点表现为以下几个方面：首先，对于多层土的路堤模型，采用安全系（1）滨海路堤地基承载力非常软弱，易滑移；数Kmin作为危险滑动面搜索的目标，有时会存在（2）滨海傍河路堤的河床临空面易受冲刷或多极值现象，有时需结合定性评判对多区域的搜波浪侵蚀影响；索进行规划布置。以理正6.0软件为例，危险滑（3）滨海傍河路堤除了保障路堤滑移安全之动面的搜索有多种分析方法，如“自动搜索最危外，对地基处理技术要求颇高；险滑裂面”、“指定圆心范围搜索最危险滑动面”、（4）滨海傍河路堤与周边工程建设密切相“给定圆弧出、入口范围搜索危险滑动面”等，根关，对工程区内建设时序的要求更为严格。据多个工程实例应用评价而言，结合经验范围表1傍河路堤基本类型及工程特点“给定圆弧出、入口范围搜索危险滑动面”最具可Table1Thebasickindsandengineeringcharacteristicsof靠性。riversideembankment其次，危险滑动面总是成簇或带状发育的。分类依据基本类型工程特点路堤稳定要求是指所有潜在的滑动面的安全系选线时可适当控制河道与路堤的安新建傍河路堤数极小值将满足Kmin≥1.20。在工程支护设计上，新建或全距离。随着支护条件的约束，危险滑动面的位置和形状改扩建选址具有不可回避性，约束条件较改扩建傍河路堤会随时发生变化，并使危险滑动面Kmin值逐步得多。沿山傍河路堤稳定问题突出，地基承载力要求高。以提高，最后确保所有滑动面安全系数极小值满河沟地貌需适当控制填筑高度、安全距离和必足Kmin≥1.20。平原傍河路堤要的工程措施。再次，极限平衡分析方法很多，使用时应了地基处理需充分考虑冲刷防护形式、解各种模型的假定条件和方法的差异性、适用河床冲刷冲刷型傍河路堤规模。特性性。部分商业软件以Geoslope软件为例，可以方淤积型傍河路堤兼顾稳定问题做好地基处理方案。便地基于SIGMA/W模块的有限元应力场开展极河道与路需解决地基处理、改移安全距离和建改河型傍河路堤限平衡方法分析，该方法得到的安全系数一般会堤的建设设时序等问题。比简化BISHOP法安全系数略小，而滑动面位置时序既有河道傍河路堤需考虑沿河稳定防护和地基处理。几乎十分接近。2滨海沿河路堤稳定分析要点路堤边坡稳定性分析方法很多，由于滨海傍图1基于有限元应力场的极限平衡搜索滑动面河路堤模型相对比较简单，工程上多采用二维极Fig.1ThecriticalslipsearchedbyLEMonFEMstressfield限平衡分析法（如简化Bishop法）和基于强度折2.3有限元分析要点减的有限元法进行分析。基于多个滨海傍河路首先，建模之初，应先开展场地应力自平衡堤滑移处治经验，本文对类似案例的滑移稳定分分析，以利于路堤堆载后的沉降变形分析。析的要点进行论述。其次，边坡的安全系数实质上是使边坡达到2.1土层参数的选用破坏临界状态时土体抗剪强度的折减因子，目在路堤边坡稳定分析中，土层参数反算分析前，应用强度折减有限元法进行边坡稳定性分析已广泛应用。在工程上，参数反算初值一般来源已成共识。而且，对于路堤有限元模型，网格密于地质报告的试验数据或类比数据，计算模型选度对于有限元强度折减法有一定的影响。研究 第7期项小伟等.深厚软土地基傍河路堤滑移病害预防技术87表明，过密的网格不一定会提高计算准确性，只（1）回避方案：在路线设计上，应尽量回避傍要网格单元划分合理，计算在合适的网格密度条河路堤，让路堤与河道保持适当的安全距离。件下也可以取得合理的计算效果，而且可以大量（2）严格傍河路堤的施工时序管理，自下而节省计算工时。在模型分析过程中，收敛容差一上先开挖河道，再实施路堤填筑，同时要做好路般不宜大于0.01，否则也将可能存在一定的计算堤最不利工况条件下的稳定分析，并做好相应的误差；但也不必要将收敛容差设置过小，延长工防护对策。时，一般认为Δ≤0.001可以获得足够的计算精度。（3）当地基承载力不足时，可以考虑采用轻再次，目前边坡有限元分析失稳判据主要有质填料（如EPS、泡沫混凝土、粉煤灰等）置换路堤三种：（1）坡体和坡面位移无限发展；（2）滑移面土石方，以达到减轻路堤荷载且提高稳定性的目塑性区贯通；（3）有限元计算不收敛。从多个案的。例分析的实践来看，以上3种评判依据目前均有（4）做好傍河路堤施工期的监测预警工作，所应用，而且比较可靠。防患于未然。结合浙江省实际情况，由于土地资源紧缺，3傍河路堤滑移病害预防技术政策处理难度大，当傍河路堤不可避免时，还可以结合桩基础挡墙（图2）或轻质泡沫混凝土挡墙3.1病害案例统计分析等防护方案（图3），这些方案在傍河路堤的稳定[3,4]近5年来，从温州、台州收集的12个沿河路防护上均已取得了很多成功的案例，技术上比堤滑移案例来看，路堤发生滑移主要原因是施工较可靠且成熟，值得借鉴。过程中河道开挖的时序不当所引起，其中9例都是路堤填筑至设计标高后，坡脚外侧河道改移或改沟开挖所引起，1例是由于施工期边坡支护滞后引起，另2例是由于滨海丘陵区沿山地貌地质复杂、地基软弱不均，通过设计优化调整得以解决工程病害。3.2傍河路堤滑移病害预防工程对策如上文所述，滨海傍河路堤工程环境和实施条件是比较恶劣的，为确保工程安全，节约投资，图2沿河桩基础挡墙方案宜作好以下路堤滑移病害的预防对策：Fig.2Theplanofretainingwallsonriversidepiles表2傍河路堤滑移病害案例分析Table2Analysiswithslidingdisasterofriversideembankment路堤滑移案例类型病害工点（个）项目位置原因分析处治方案74省道三门1号点局部卸载，路肩外至坡脚范围打设管桩74省道三门2号点局部卸载，路肩外至坡脚范围打设管桩74省道三门3号点局部卸载，路肩外至坡脚范围打设管桩河道74省道三门4号点局部卸载，路肩外至坡脚范围打设管桩不当9温州绕城7标改河开挖在路堤填筑之后河道迁移至坡脚外10m，路堤采用管桩地基开挖乐清疏港4标局部卸载+反压护道台缙高速东延1号点局部卸载，管桩地基+粉煤灰填筑路堤台缙高速东延2标点局部卸载，坡脚外打设管桩+反压护道诸永温州段某桥头卸载，地基打设管桩边坡支护滞后1温州绕城后岗桥头挡墙施工滞后钢板桩支撑开挖施工挡墙基础（含松木桩）温州绕城3标下白岩沿山地形地质复杂钻孔灌注桩+承台基础+路肩挡墙设计不足2温州绕城5标马林头沿山地形地质复杂挡墙增设扩大基础+基底换填 88科技通报第31卷降病害。3）对于改河型傍河路堤，需合理安排建设时序，原则上宜河道开挖先行，再结合防护基础上实施傍河路堤堆载。4）滨海路堤的冲刷防护更为棘手，防冲刷抛填区应置于地基处理范围之外。5）滨海傍河路堤不宜挤占河道资源或压缩河床面积，沿河防护尽量减少放坡，在路堤坡脚图3深厚软土地基路堤沿河拓宽泡沫砼挡墙技术方案与河岸之间要适当留足安全距离。Fig.3Foamedconcreteretainingwallsappliedinwidening6）滨海地基桩基础实施相对简单，在沿河冲riversideembankmentondeepsoft-soilfoundation刷防护与地基处理方面，可适当考虑桩基础技术。4结论与建议参考文献：1）滨海傍河路堤稳定性很差，易滑移。选线[1]朱益军，毛斌，杨少华，王迎春，项颖.傍河软土高路堤工需合理控制安全距离和有效填筑高度，同时做好程病害及对策[J].公路，2011，8:144-148.稳定性防护措施。[2]潘瑞春，黄瑞章，周新年，周成军.道路工程软土地基处2）滨海路堤沿河防护需充分兼顾地基处理理方案选择研究进展[J].公路交通科技(应用技术版)，2012，10:23-26.方案。由于地基软弱，路堤填筑后地基固结沉降[3]于航波，吕锡岭，姜天鹤，周红海.泡沫混凝土在软基地不可避免，路堤沿河防护型式需充分考虑地基处区高速公路拓宽工程的应用[J].城市道桥与防洪，2010，理方案的可实施性，如沿河抛石防护一般慎用，10:144-147.沿河范围一旦抛石，管桩、搅拌桩或塑料排水板[4]吴颖峰，王海峰.基于泡沫混凝土技术的公路拓宽工程将几乎无法实施，势必带来路堤工后的不均匀沉改建[J].铁道建筑，2013，2:75-77.（上接第32页）参考文献：研究所，1999.[1]GlenA.LorenzoandDennesT.Bergado,Fundamental[8]中华人民共和国冶金工业部.GB/T16545-1996金属和CharacteristicsofCement-AdmixedClayinDeepMixing合金的腐蚀腐蚀试样上腐蚀产物的清除[S].北京：中国[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering，2006，18标准出版社，1996.(2):161-174.[9]裴向军，吴景华.搅拌法加固海相软土水泥外掺剂的选[2]苗佳丽.海水环境对水泥加固粉煤灰强度影响[D].青岛:择[J].岩土工程学报，2000，22(3):319-322.中国海洋大学，2010.[10]周琼花，蒋海利，蔡良琼.一种复合缓蚀剂对碳钢的协[3]杨熙章.土工试验与原理[M].上海:同济大学出版社，同缓蚀作用研究[J].长沙电力学院学报(自然科学版)，1993.2002，17(1):77-79.[4]中华人民共和国水利部.SL237-1999,土工试验规程[S].[11]郝玟，袁万钟.膜的离子选择性与钼酸钠-磷酸氢二钠中国水利水电出版社，1999.体系的协同缓蚀机理[J].腐蚀科学与防护技术，1991，3[5]国家质量技术监督局.GB/T50123-1999土工试验方法(4):14-23.标准[S].北京：中国计划出版社，1999.[12]SuksunHorpibulsuk，RunglawanRachan，Avirut[6]中华人民共和国机械电子工业部.JB/T6074-92腐蚀试Chinkulkijniwat，etal.AnalysisofStrengthDevelop⁃样的制备、清洗和评定[S].北京：机械电子工业部机械标mentinCement-stabilizedSiltyClayfromMicrostruc⁃准化研究所，1992.turalconsiderations[J].ConstructionandBuildingMate⁃[7]国家机械工业局.JB/T7901-1999金属材料实验室均匀rials，2010，24:2011-2021.腐蚀全浸试验方法[S].机械工业仪器仪表综合技术经济