青银高速公路病害段路堤土特征及原因分析.pdf

第42卷第13期交通标准化Vo1．42No．132014年7月TransportationStandardizationlu12014青银高速公路病害段路堤土特征及原因分析王树信，陶涛(河北省高速公路青银管理处，河北石家庄050021)摘要：以青银高速公路K557+000～K557+710段路基病害为背景，结合勘察试验数据，分析了该路段的路基土的工程地质特征及病害产生原因，并计算了该段路基的稳定性及地基沉降量。关键词：高速公路；病害；路堤；土质特征；低液限细粒土中图分类号：U416．12文献标识码：B文章编号：1002—4786(2014)13—0112—03EmbankmentSoilCharacteristicsandCausesAnalysisofDiseaseSectioninQingdao-YinchuanExpresswayWANGShu—xin．TA0Tao(HebeiExpresswayQingyinAdministrationOfice，Shijiazhuang050021，China)Abstract：TakingsubgradediseaseofQingdao—YinchuanExpresswayK555+070～K557+710sectionasthebackground，combinedwithexplorationtestdata，thispaperanalyzesengineeringgeologicalcharac—teristicsandthecausesofdiseasesinthesubgradesoil，andcalculatesthestabilityofthesubgradeandsettlementofthefoundationsoil．Keywords：expressway；disease；embankment；soilcharacteristic；lowliquidlimitfinegrainedsoil0引言1病害段路堤土的工程地质特征青银高速公路河北段是交通运输部规划的国家该路段在勘察钻探深度内主要由粉土、粉质路网中“五纵七横”国道主干线之一的青岛至银川黏土和黏土组成，局部夹有中细砂层。根据钻孔公路的组成部分，该高速公路在河北省境内起始于资料，该地基与路堤自上而下组成为，第一层是冀鲁交界的清河县，终止于鹿泉市，与石太高速公路面层：沥青混凝土、水泥稳定碎石、二灰土，路相通，全长182．004km。K555+070～K557+710厚0．7m；第二层是人工填土：黄褐色、可塑、含段原地基土在0～3m范围内为低含水量、低液限细白灰、切面光滑细腻、水分较大、以粉质黏土为粒土，在未填筑前其物理力学性质满足随后的路基主，厚3．2～4．5m；第三层是粉质黏土：黄褐色、工程的要求。路堤填筑完成后，雨水通过中央隔离可塑、切面光滑、土质均匀、韧性较好、含水量带及路堤坡脚处渗入路堤及地面附近，在路堤下原较大，厚2．7～4．1m；第四层是粉土：黄褐色、稍地面附近形成土层软化层，即高含水量低液限细粒密、土质均匀、含粉砂、有摇振反应、含贝壳，土，致使地基强度和承载力降低。在路堤自身重量厚2．6～3．2m；第五层是粉砂：黄褐色、稍密、土以及路面荷载的作用下，路堤开始沉降，使路肩部质均匀、含粉砂、长石、云母，厚4．9—6．0m；第位产生沉降，出现路面开裂现象，导致出现蝶形沉六层粉质黏土：黄褐色、可塑、水分较大、土质降盆地以及路堤失稳现象。该类低含水量低液限细均匀、无摇振反应、有砂质，厚3．4—4．0m。粒土层在设计阶段应予以足够的重视。通过K557+310断面工程地质剖面土工试验成收稿日期：2014—05—27作者简介：陶涛(1987一)，男，河北人，学士。 第42卷第13期王树信，等：青银高速公路病害段路堤土特征及原因分析果，以土样的含水量为基础，绘制出K557+310断面含水量变化图(见图1)。557+3103一-14．一11--l2一lY-1Y乏29一一．723．8≥30s图1K5574-310断面含水量(％)变化图从图1中可以得出：土样含水量在7～18％之问，塑限。在14．0～18．0(1)土样含水量沿垂直方向分布具有一定的之间，为正常的低液限细土类。规律，总体表现为：在路堤下方近地面处有一个较大的高异常区，在路堤坡脚处各有一个较大的2病害段产生原因分析高异常区。K555+070～K557+710路段路基下面存在有中(2)在路堤下方近地面处：在原地面下2m到～高压缩性软弱地基。该路段天然地基由亚砂原地面至路堤2m内的范围内存在一个土样含水量土、亚黏土和砂土组成，含水量在1O．8—36．0％to>~30．O％以上的区域，其孑L隙比eo~>0．856；塑限之间，孔隙比eo在0．581～0．955之间，压缩模量top~>25．8；在该范围的周围存在一个土样含水量∞≥为4．5～11．1MPa。自2005年l2月通车后，由于路25．0％以上的区域，其孔隙比e。≥0．838；塑限(c，≥堤梯形断面静荷载分布不均匀，加之车辆动荷载17．8，为高含水量的低液限细土类。加在行车道和超车道上的共同作用，导致路基发(3)在路堤坡脚处：路线左侧坡脚范围内存生盆型差异沉降，路面行车道与停车带处在2009在一个土样含水量to~>30．0以上的区域，其塑限年7、8月份间产生对称的裂缝，裂缝宽从0．5～COp>130．8；路线右侧坡脚范围内存在一个土样含水15mm。量to~>25．0以上的区域，其塑限top~>28．4，为较高含勘察表明该路基天然地基在勘察钻探深度内水量的低液限细土类。由粉土、粉质黏土组成，从勘察结果可分析病害(4)在路基排水沟外缘处：在0～3．2m范围内产生的主要原因(见图2)。(a)初期水渗入地基557+31O(b)软土层形成 l14交通标准化2014年7月(c)蝶形盆降形成图2蝶形沉降盆地形成示意图(1)原地基土在0～3m范围内为低液限细粒路堤设计高度为6．O00m，路堤设计顶宽为土，其含水量(￡J在7～18％之间，孔隙比在0．5～0．728．O00m，路堤边坡坡度为1：1．5；第1级加荷从0．0～之间；塑限∞在14．0～18．0之间，其物理力学性质6．0月，加载开始时，路基计算高度为0．O00m，沉降满足路基工程的要求。0．O00m；加载结束时，路基计算高度6．816m，沉(2)路堤填筑完成后，雨水通过中央隔离带以降0．116m；第2级加荷从10．0～14．0月，加载开始及路堤坡脚处渗入路堤以及地面附近，在路堤下原时路基计算高度为6．816m，沉降为0．130m，加载地面附近形成土层软化层，使得局部区域含水量≥结束时路基计算高度为6．840m，沉降为0．140m。30．0％以上，孔隙比≥0．800；塑限O)p~>30．8。①基准期开始时刻：最后一级加载(路面施(3)在路堤下原地面附近形成的土层软化工)结束时刻；②考虑沉降影响后，路堤的实际层，由于路堤结构的存在，其水分无法顺利排计算高度为6．840m；③路面竣工时，地基沉降为除，长时间的滞留在该区域，致使地基强度和承0．140m；④基准期内的残余沉降为0．092m；⑤基载力降低。在路堤自身重量以及路面荷载的作用准期结束时，地基沉降为0．232m；⑥最终地基总下，出现不均匀沉降，使得路堤结构发生剪切破沉降1．200xO．316=0．379m。坏，路面在路肩部位被拉裂。(2)路基稳定性计算(见图4)(4)当路面在路肩部位产生裂隙后，大气降水灌人地基中，加速了路基的沉降，使裂缝延伸并加宽，又加剧了雨水的下渗作用，使得路堤内部土层中的含水量加大，孔隙比随之也增加，大面积的沉降就会发生，其结果出现蝶形盆式沉降。3试验段地基土沉降以及稳定性计算图4路基稳定性计算示意图运用理正软件对勘察所得资料进行计算，计采用理正岩土软件稳定性分析计算，计算目算过程如下。标为安全系数，滑裂面形状近似圆弧计算。圆弧(1)地基土沉降计算稳定分析方法选择瑞典条分法，条分的土条宽度基准期为44个月路基沉降计算见图3。为1．Om。当土条重切向分力与滑动方向反向时，丝：240—9．0按下滑力对待。搜索时的圆心步长为1．Om，搜索时的半径步长为0．5m。给定以上参数，通过自动／搜索最危险滑裂面，最不利滑动面滑动圆心为。＼暑(2．600，10．240)m，滑动半径为10．565m，滑动安全系计算结果为0．990。根据以上计算结果可以看出在通车后44个月时，差异沉降量为9．2em时地基被拉开，造成路基图3基准期为44个月路基沉降计算示意图(单位：m)(下转第120页)