西南山区某高速公路弃土场稳定性分析及治理措施

摘要：弃土场是公路建设中必不可少的一部分，但往往由于选址不当，地质条件差，弃土加载之后极易诱发滑坡等地质灾害，严重时会威胁到高速公路运营的安全，给设计带来了极大的困难。本文以西南山区某高速公路弃土场作为典型案例，根据其土体特征和地基承载力，利用库伦岩土软件计算分析弃土边坡稳定性，综合考虑各方面的因素，提出了合理的治理方案。

关键词：高速公路；弃土场；稳定性分析；设计方案

0引言

随着时代的进步，高速公路的建设和发展对环境影响的要求越来越高，弃土场作为山区高速公路建设中具有破坏性的附属工程，其治理也越来越受到重视。弃土场选址不当，不仅对当地水土保持和自然环境造成破坏，严重时会诱发滑坡等灾害，直接威胁到居民和公路运营安全，造成不可估量的损失。近年来，由于弃土场选址或治理不当引发的安全事故频频发生；为吸取教训，防范类似事故，弃土场安全问题应该作为设计考虑的重中之重。本文针对西南山区某弃土场的地质情况和土体结构，运用了库伦岩土软件进行稳定性分析和设计方案验算，提出了合理的设计方案。 1 工程概况

杨林弃土场位于高速公路路线右侧一缓坡箐沟内，弃土场长约500m，宽约60~180m，弃方量约80万m3，该弃土场距离立交匝道最近处仅5m，原设计方案中弃土场前缘为高5m的拦沙坝。雨季来临后，发现弃土场前缘和边缘发生了不同程度的隆起和水平变形，经布点观测，弃土场周围地面水平位移为0~3.3m，垂直位移为0~2.5m，弃土场内部有多处滑移、开裂，前缘拦沙坝也发生了不同程度的变形破坏，对后期公路运营形成了极大安全隐患。 2 地质条件

弃土场区位于云贵高原中部，区域地形属于高原侵蚀切割地貌，区内地质构造主要发育中有走向南北的南冲断层及次级断层，弃土场区内地层较杂，主要为第四系地层。根据钻孔剪切波速测试，弃土场区场地土划分为软弱土类型，覆盖层厚度大于50m，综合判定立交区场地类别为Ⅲ类。区内地震动峰值加速度值为0.30g，地震动反应谱特征周期为0.40s；抗震设防烈度8（Ⅷ）度，设计地震分组为第二组。

图1 杨林弃土场地质剖面图

据工程地质调绘及钻孔揭露：弃土场堆土区主要为粘土、粉质粘土和泥炭土，下部地层主要第四系粉质黏土、黏土、粉土、泥炭土；各地层概况如下：①弃土：褐色、主要为高速公路开挖弃土；②黏土：灰、兰灰色，可塑状态，局部软塑状态，具膨胀性，干强度及韧性中等，夹薄层有机质土；③粉土：灰色，稍湿，局部夹粉砂，干强度及韧性中等～低；④粉质黏土：褐红色，可塑，韧性一般，干强度较好，具有膨胀性；⑤泥炭土：黑色、深褐色，硬塑状态，稍湿，干强度及韧性低～中等，含大量有机质及腐殖质、腐木。 岩土物理力学参数 表1

3病理分析

现场调查发现，该弃土场下部为可塑状粉质粘土、粘土和泥炭土，土质不均，地基承载力低，上部加载弃土后，极易引起基底沉降。弃土体厚约8~20米主要有粘土和泥炭土构成，均具膨胀性，水稳性差，土体抗剪强度较低，物理力学性质差, 在湿水后易软化、崩解，未经压实处理，尚未完全自重固结，遭遇降雨和地下水位下降时，孔隙水、裂隙水来不及排泄，致使土体吸水后产生膨胀变形，失水后体积收缩产生干裂，局部地段会在自重作用下产生下陷，从而，造成前缘剪出坍塌，牵引后缘土体开裂，形成大量环形裂缝，引发工程滑坡，因

此需采取防护加固措施。 4稳定性分析

以弃土场填土界面作为潜在滑面，选取最不利断面进行稳定性验算，滑面参数取值参见表1。本次对弃土场挡墙设计方案和抗滑桩冠梁设计方案的稳定性在最不利工况（暴雨+地震）下分别进行了验算，验算结果见图2、图3。

图3 抗滑桩冠梁方案验算图

计算所得，设置拦沙坝挡墙支护后稳定性系数= 0.98< 1.15，边坡稳定性不满足要求;设置抗滑桩支护后稳定性系数= 1.20 > 1.15，边坡稳定性满足要求。

本次分析得到最危险滑动面位置和安全系数后，先计算滑坡剩余下滑力大小，再确定支护设计方案。可见，计算结果与弃土堆填边坡变形情况基本吻合，弃土后虽然设置了挡墙，但计算所得稳定性系数小于边坡安全系数，弃土场稳定性较差，主要原因是由于原自然斜坡下部地基承载力较低，上部加载弃土后，工程性能差, 长时间暴露或遇水易软化，具膨胀性，土体抗剪强度较低，遇水易软化，易崩解，抗雨水冲刷能力较弱，遭遇降雨和地下水位下降时，致使土体吸水后产生膨胀变形，失水后体积收缩产生干裂，易产生坍滑、滑移；诱发了上部土体沿软弱面产生滑移破坏；强降雨时更易产生大规模坍塌、滑坡等变形破坏。 5治理措施

由于弃土体厚度较大，范围较广，场地弃方量巨大，若削坡卸载，不但造价高、工期长，现阶段也很难找到合适场地来堆存该弃方。综合考虑地质条件、建设工期、施工难度、社会环境、工程造价等因素，经计算和分析研究，确定了该弃土场合理治理方案，即在原弃土场拦沙坝前方10米弧形布设桩长28、尺寸为2.5×2.0米的抗滑桩，桩顶设置高2米的冠梁连接，冠梁每15米设置一道沉降缝，抗滑桩的钢筋植入冠梁1.4米。抗滑桩无悬臂段，并在清表后开挖2米设置冠梁，带施工完成后再将弃土场清除土体回填至冠梁桩顶。

弃土场区第四系土层厚度大，雨季地下水位埋藏较浅，对基础施工有一定影响，治理时应严格按照国家现行规范、规程进行；待施工完毕后应及时做好地表的封闭工作及地表水的疏排水工作。 6 结语

弃土场的防护设计是一项综合性较强的设计工作，不仅要考虑地质特征、边坡安全、施工方法等工程因素，还需要考虑到社会环境问题和安全经济因素。本文以西南山区某高速公路弃土场为典型案例，分析了弃土场稳定性性治理方案，并进行了验算，得到以下结论： (1)弃土场土体结构松散，孔隙度高，膨胀性强，在降雨的情况下土体力学性能变化大，易发生整体性坍塌、滑移。

(2) 利用库伦岩土计算软件在确定弃土场最危险滑面时，所得结果与弃土堆填边坡变形情况基本吻合。

(3)通过研究弃土场地质特点和变形原理，设计了合理、经济的的治理方案，提出了有针对性的治理措施。 参考文献：

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