对高速公路软土路基稳定性的研究探析

摘 要：由于软弱土地基是需要人工进行处理的不良地基，在进行工程施工中遇到的问题也是最多的，因此对软土路基的稳定行研究便是有重要意义的，本文便对高速公路软土路基的稳定性进行了深入的研究，并对软土路基的特点、存在问题以及其稳定性的研究现状及处理措施进行了深入的探讨。

关键词：高速公路；软土路基；稳定性研究

1 引言

工程建设中，经常会遇到软土地基的情况。软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、明显的结构性和流变性、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。鉴于软土的以上性质，在软土地基上修筑路基，若不加处理，往往会发生沉降、塌陷、侧向位移、开裂等病害，导致路基失稳。因此，软土路基的稳定性问题是道路建设中的一个重要问题。

2 高速公路软土路基的稳定性的特点

高速公路的自身的修建的特点及项目实施地点的软土的自身性质影响着软土路基路堤的稳定性，软土具有天然含水量高、强度低、透水性弱、孔隙比大、压缩性好、结构性强但容易受到干扰等自身特点，因此当在软土上进行施工时，便十分容易产生路基路堤不稳定的现场。由于高速公路的等级一般都较高，并且技术要求很高，造价也很昂贵，因此高速公路对路基的稳定性的要求是十分严格

的。由于高速公路的整条线路很长，并且整条线路的地形及地质条件又是十分复杂的，在进行高速公路工程施工时，施工车辆及施工机械通行较频繁且施工顺序变化大，因此像其他民用建筑那样对软土路基进行精心的施工以及详细的勘探是不切实际的，这些也都导致了软土地基的特点以及被扰动和受压的状态是不易被掌握的，也导致软土路基的稳定性是比较困难的。

3 修建高速公路软土路基存在的问题

软粘土是一种近代沉积物，它是在第四纪后期由三角洲相、湖沼相、泻湖相等所形成的河流沉积物或是粘性土沉积物，在这些沉积物中，最软弱的应该是淤泥质土以及淤泥。由于这些软粘土具有压缩性大，抗剪性差、含水量高这些特点，因此当其在受到外力荷载的情况下，承载强度不够便会导致地基失稳沉降甚至倒塌。在软土上修建高速公路存在的两个最困难的问题就是沉降以及失稳。而其中稳定性又是最重要的问题，它与整个工程的质量及施工进度等都是息息相关的。由于新世纪工程项目中，在软土地区进行高速公路建设的项目也是越来越多，并且按要求必须在软土路基上填筑路堤。为了在施工后满足软土沉降的严格要求，就必要缩短填筑路堤的时间从而增加预压的时间，这就会导致施工的工期被大大压缩，在工期如此紧张的情况下进行施工，这对软土路基的稳定性提出了很高的要求。从目前我国已经修建的高速公路软土路基项目得到的经验显示，我们的施工及设计人员对软土的认识仍然存在不足并且施工工艺及加固方法都存在错误，对高速公路软土路基的稳定性的计算方法上也需要进一步的研究及探讨。

4 高速公路软土路基的稳定性研究现状

4.1软粘土强度增长规律的分析

软粘土土体的固结效应会对高速公路工程的施工产生重要的影响。但对软土路基进行深层加固时，软土的结构因加固操作势必会受到扰动并且产生孔隙水所带来的压力，软粘土的抗剪强度也势必会下降，因此当软粘土地基受到荷载时，便很可能产生失稳。当随着深层加固施工进行的同时，软粘土的强度也会逐渐提高。这主要是由于加固施工所以其的孔隙水压力很逐渐消失，这样原本已消失的有效应力会逐渐的恢复，强度便又得到了提高。若想保证软土地基的稳定性，就要保证地基承载力的增加与固结的变化相互适应，因为软粘土的强度是随着固结的变化而变化的，而地基承载力的增长也是以土的强度增长而增长的。我国在上个世纪 60 年代初期就已经对软粘土的强度规律进行了研究，当时的研究人员提出了有效固结应力法及有效应力法两种研究方法。有效固结应力法忽略了软粘土因剪缩所引起的强度变化，而主要考虑软粘土因软粘土因压缩所引起的强度变化。所以在相应的软粘土强度变化的公式中忽略了因剪切所引起的孔压，只记入了因压缩所引起的孔压。而有效应力法则是结合三轴固结排水实验，并通过引入应力圆的理论从而确定软粘土的强度增长规律。

4.2 软土路基的稳定性控制工作

路基施工时的加荷载速率对稳定性也有着重要影响。加荷载时，剪应力在增大，软粘土的强度也在提高。所以要做好稳定性控制，这样才能保证地基的稳定性。稳定性控制主要包括：合理确定加载计划以及稳定性观测工作。合理确定加载计划可以有效的保证软粘土的强度变化与加载计划相适应。但是由于计划阶段的计算参数不够精确，这就会导致与工程的实际状况存在差异，因此在确定加载计划的同时，做好观测工作，通过观测数据指导施工工作并确保其稳定性。稳定性观测也是稳定性控制的最主要工作。稳定性的观测工作主要包括：侧向位移观测，孔隙水压力观测以及软粘土沉降观测等工作。由于孔隙水压力可以直接的了解地基中软粘土的团结状况，因此它也是工程施工期间对地基稳定性评价的最有效方法。做好孔隙水压力观测也是稳定性观测工作的重点。

4.3 高速公路软土路基的计算理论研究

软粘土的强度较低是导致软土路基路堤或堤坝失稳甚至倒塌的最重要原因。在较为均匀的软土路基中，路基失稳多是由于路堤或堤坝沿圆弧形画面移动所引起的，这也是经过多次试验证明过的。所以为验算软土路基的稳定性，研究人员多采用极限平衡法对其进行验算。圆弧法是极限平衡法的代表方法，其首先由一名瑞典科学家提出，它首先应假定平面应变并且将滑面视为圆筒面。这样在进行力的分析时，就可以将圆筒面分为许多同样的竖条并且竖条之间的力大小一样且方向平行于滑面。这样整个滑面滑动力矩与稳定力矩之比就可以作为验算其稳定性的依据。后期，许多专家学者又对这种圆弧法进行了改良及完善，目前的验证方法已经是很成熟的了。

5 高速公路软土路基稳定性的处理措施

1）增加路基土的固结排水速率。通过抽真空、设砂井等方法使软土路基排水固结沉降增大，这样可以提高软土土体的强度同时提高稳定性。

2）延长施工预压期。施工的加载提高时，软土地基的强度也会随之提高，通过缩短填土时间可以增加施工的预压期，这样软粘土路基施工时的沉降问题便会在施工期间显现，这样也更容易得到解决，从而提高路基的稳定性。

3）减小软土路基的总沉降。提高路基的承载力并减少路基的总沉降，可以通过采用桩体复合地基等方法实现。

6 结论

结果表明，填土和软土的黏聚力、内摩擦角、填土容重、下卧层厚度对三种模式下的软土路基的稳定性均存在不同程度的影响，且同一因素对于不同模式的影响也存在一定的差异。

1）在以上三种模式下，路基的安全系数较低，其稳定性随着填土层或软土层内聚力和内摩擦角的增大而增加，随填土容重的增加而下降。

2）在以上三种模式下，土层受内聚力和内摩擦角的影响程度不同，其大小取决与该层在整个路基稳定性影响深度范围中所占的比例。

3）软土地区高路堤路基的安全系数较低，且随着水位的增高，安全系数降低。

4）一定范围内，下卧层的厚度增加会引起路基安全系数下降，超过影响厚度范围后，厚度变化基本不会造成安全系数的变化。

参考文献

[1]冯远兴.试论软土路基的施工要点[J].科技资讯，2007.11

[2]原彩霞.软土路基形成原因及处理方法[J].科技情报开发与经济，2003.8