云贵高原地区地形地貌复杂多变，山高谷深，山谷之间的盆地常有软土分布。该软土多为软塑-可塑状，具有高天然含水率，高液塑性，低渗透性，低强度，高压缩性，较高孔隙比，低密度和分布厚度不均的特点。我国西南诸省份正在进行大规模的公路建设，公路常经过山间盆地，路基填筑和运营期间，位于软土地基上的路基易发生整体失稳，如何确保路基的整体稳定和失稳后路基如何有效处治成为工程建设者们关注的重点之一。

国内对山区公路软基的处治技术也进行了许多研究与工程实践，并采取了各种技术措施，如抛石挤淤、石渣换填、复合地基、直接路改桥等方式^[1-10]。刘金龙，魏小楠，王闰梅等^[11-13]从土体工程特性、变形特性与滑坡特点等方面，对山区斜坡软基上填方路基的成因与失稳机理进行了分析与研究。陈紫云^[14]对某位于软弱地基上的高填方路基的多次失稳滑移进行了研究，分析了路基各个阶段滑移后处治方案的失误和原因，提出了准确分析判断路基失稳机理的重要性。王希宝，金鑫等^[15-16]采用有限元计算的方法，对软弱地基上的高路堤失稳处治方案进行了分析，提出了相应的工程处治技术措施。孙迪^[17]统计了某高速公路软基高填方路段的路面纵向裂缝分布状况，并对高填方进行了差异沉降计算和沉降变形特性分析，研究了路基高度、软基厚度对路基差异沉降的影响，分析了路面纵向裂缝开裂机理，提出了高填方路基沉降控制与防止纵向裂缝扩展的工程措施。

斜坡软基路段和高填方软基路段发生路基整体失稳的概率比较高，大家普遍重视。对于地形相对较平缓的软基路段，路基填筑高度相对不高时，也不能忽视，尤其当路基外侧分布有稻田或沟渠时，易引起路基坡脚软化，从而导致路基整体失稳。本研究以云贵高原某高速公路软基路堤整体滑移为案例，分析了其失稳机理，提出了工程处理处治措施并对处治效果进行了跟踪观测，相关技术与工程经验可为类似工程提供参考和借鉴。

云贵高原某高速公路K29+850~K30+420段位于稻田地段，该段路基的横断面与地质状况如图 1所示。路堤位于较平缓地形上，最大边坡高度10 m，两侧边坡平均高度约9 m，采用一级边坡，坡率为1∶1.5，坡面采用衬砌拱形护坡。为减少占用稻田耕地，在路基左侧坡脚设置仰斜式路堤挡墙收坡，挡墙基底换填1 m厚碎石垫层，挡墙露出地面高度2.4~5.4 m，平均露出地面高约4 m。为确保路基稳定性和减少工后沉降，该段软基采用CFG桩处理，桩体直径0.5 m，桩体采用正方形布置，桩间距2.5 m，桩顶碎石垫层厚0.5 m；CFG桩穿过软塑、可塑状土层，桩端进入硬塑状黏土层1 m，平均地基处理深度为11.5 m。同时，为减少路基不均匀沉降，在填方底部铺设2层土工格栅，竖向间距1 m。

图 1 路基典型横断面图(K30+150) Fig. 1 Typical cross-section of subgrade(K30+150)

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根据野外钻探资料，该段路基地基土层分布如图 1所示，从地表往下依次为：地表种植土、软塑状高液限红黏土与粉质黏土、可塑状高液限红黏土与粉质黏土，其土层厚度分别为0.5，6 m和4 m；下伏为硬塑状高液限红黏土与粉质黏土，该层土钻探未揭穿。

CFG桩和挡墙施工完成后开始路基填筑，路基填筑至约7.2 m高时，8月份遇到了连续3 d的强降雨，诱发K29+960~K30+150段挡墙向外发生水平推移和外鼓。变形破坏的初始阶段挡墙顶面未出现明显的错台开裂现象，表明挡墙的竖向位移或差异沉降不大。挡墙侧路基顶面距左路肩6~15 m的范围内出现了数条纵向裂缝，裂缝长约30~40 m，缝宽约2 cm；挡墙上部填方路基的坡面上出现了3道纵向裂缝，缝宽10~20 cm。挡墙出现推移变形后，当天即在挡墙顶部布置了多个变形观测点，每天对其水平位移、沉降进行跟踪观测。观测结果显示，挡墙的沉降相对较小，5 d累积沉降量约10 cm；5 d挡墙顶累积水平位移量达50 cm，单日最大水平位移量达22 cm，路基与挡墙的破坏模式主要为向外整体推移，随后挡墙与路基的变形渐趋稳定。15 d后挡墙与路基的变形加剧，距左路肩约7 m处的路基体发生了显著的纵向拉裂和错台式垂直下沉，裂缝长约80 m，宽约30 cm，路基下沉量约40 cm；挡墙沉降缝明显错开，最大错开间距约30 cm；部分挡墙出现了一定的向外倾覆，挡墙外侧的稻田和边沟底部出现了明显隆起破坏，明显隆起点距离挡墙边5~10 m，隆起高度约40 cm。路基变形破坏示意图如图 2所示。

图 2 路基变形破坏示意图 Fig. 2 Schematic diagram of subgrade deformation and damage

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该段路基填料以黏性土为主，强度一般，加之连续强降雨入渗，致使路基的抗剪强度产生一定衰减，同时路基填方体重力增大，对挡墙施加的侧土压力也随之增大。而挡墙基底只换填了1 m厚碎石，碎石为散体材料，与挡墙底没有很好的连接，墙底抗滑力不足，换填深度也不足；挡墙外侧约2 m位置处设置有顶宽3 m，深1.2 m的排水边沟，边沟开挖一定程度上也造成外侧地基土被动土压力的下降；挡墙外侧即是稻田，坡脚处地基发生了一定软化。综合因素叠加，造成挡墙发生了向外滑移，滑移同时牵引路基体，引起路基坡面和顶面均产生纵向拉裂缝，进而发展为路基体纵向拉裂和错台式垂直下沉。而挡墙底施工有CFG桩，桩对挡墙起到了较好的托举作用，因此挡墙沉降量较小。稻田隆起位置未发现明显剪切出口，推测滑动面为挡墙滑移牵引路基下沉同时带动外侧稻田隆起部分整体向外平移的浅层滑动。

为进一步从理论上分析挡墙与路基滑移的原因，采用Geo Slope岩土软件对其稳定性进行了数值计算^[18]。由于路基的滑移位于左半幅范围内，为此选取路基左侧半幅进行建模，综合分析地勘资料和设计文件，确定各土层和结构物的计算参数如表 1所示。采用简化Bishop法得出正常工况下路基的稳定安全系数为1.101，不满足规范^[1]对路基稳定性的要求。

在分析路基失稳机理的基础上，提出了3种初步处理方案，各种处理方案及技术措施，如表 2所示。

由于下伏基岩上部土层较厚(13~17 m)，多为软弱土层，设置抗滑桩时抗滑桩需嵌固至基岩中，造成抗滑桩悬臂较长，需设置锚索抗滑桩，但因填方路基基底土层厚，锚索不易锚固至稳定体中，不能提供有效的锚拉力。因此，抗滑桩处理措施施工难度大、工期较长；施工过程中易造成路基再次滑移，发生安全事故，故不予考虑。

方案2工艺简单，处理滑动面后，避免后期滑动面发展影响路基质量，处理效果较好。但由于目前挡墙已施工完成、路基填筑距路床顶标高约0.5~2 m，挖除滑移体易造成较大的报废工程，挖除土方时运输、堆放难度较大，还需增设临时堆土场。

拆除滑移段挡墙、重新浇注需C20片石混凝土为2 823.4 m³，费用为112.59万；左、右侧挡墙墙背(含未滑移段)挖除红黏土、重新借石料进行墙背回填，需借石料约10万m³，费用257.5万，该项措施费用共计370.09万(未含挡墙、路基填筑报废工程费用)，另新增10万m³弃方。

方案3对已施工路基部分能尽量利用，减少报废工程。但进行地基处理时，对挡墙和路基扰动很大，易造成现有滑移发展，对施工要求较高；反压部分如地基处理不到位，易造成反压部分滑移。

本方案费用较低，其中CFG地基处理费用约为69.6万；回填反压需土方约2.93万m³，按利用土方填筑单价7.05万/m³计算，费用为20.6万；需征地约4 000 m²，费用约21万；重修排水沟约17万；方案2共需费用约为144.3万。

因此，从工程费用、减少报废工程、节省工期及施工过程中对路基影响等方面比选，选用方案3中CFG桩地基处理+回填反压方案。处治设计横断面如图 3所示。处治后的Bishop法边坡稳定性安全系数为2.776，满足规范要求。

图 3 处治后路基横断面 Fig. 3 Cross-section of treated subgrade

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监测内容包括路基的沉降与位移、以及回填反压体的位移。在回填反压体边坡顶部设置位移测点W1-1~W1-6；待路基重新填筑完成后，在左侧路肩位置设置测点W/C2-1~W/C2-5(水平位移与沉降测点两者共用)。水平位移监测点共11个，沉降监测点共5个。

回填反压体施工和运营期间的水平位移观测结果如图 4所示。路基填筑期间(2017年2月~5月)，由于路基填筑引起的荷载增加和地基固结作用的影响，反压体的水平位移量变化较大。10月份以后，水平位移开始逐渐收敛。道路通车运营后，反压体的水平位移数据曲线波动幅度很小，单点变化量均在5 mm以内，反压体基本稳定。

图 4 反压体水平位移与时间关系曲线 Fig. 4 Curves of Horizontal displacement vs. time of backpressure body

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路基本体填筑期和运营期不同测点的水平位移观测结果如图 5(a)所示，路基本体的水平位移变化规律与反压体的基本相似，其位移值略小于反压体位移。路床、路面层施工期间(2017年5月~9月)，受施工影响和自身固结的原因，路基的水平位移变形波动较大。10月份路面层完工后，水平位移也逐渐收敛。道路运营期，路基位移逐渐趋于稳定，数据曲线波动幅度非常小，单点变化量也均在5 mm以内。

图 5 路基左侧路肩处变化关系曲线 Fig. 5 Relationship curves of left shoulder of subgrade

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路基在施工期和运营期不同测点的沉降观测结果如图 5(b)所示。在路床、路面层施工期间，由于路基填筑加载压缩和固结作用，路基的沉降较大，最大沉降量达10 mm，占观测期总沉降量的约60%。自然放置3个月至通车运营，路基沉降明显开始收敛，这段时间路基最大沉降量为4 mm，占总沉降量的23%左右。运营期间，路基沉降逐渐趋于稳定，数据曲线波动幅度非常小，路基最大沉降量仅为3 mm，占总观测沉降量约18%。通车以来，该段路基整体稳定，未出现路面开裂等病害。路面铺筑之后7个月的沉降量约为7 mm，路面铺筑后半年内的沉降率(沉降率=沉降量/路基高度)约为0.7‰，与其他路段相比，其工后沉降率并不大，路基整体稳定。

本研究结合具体工程案例，分析了CFG桩处理的山区软基路堤的失稳机理及处治技术，得到如下主要结论：

(1) 路堤坡脚处设置挡墙虽可减少占地，当基础埋深与强度不够时，路基仍可能发生整体滑移，即滑动面可能位于挡墙以下。

(2) CFG桩可有效减小软基的沉降，但对提高路基的整体稳定性效果有限。反压体可明显提高路基的整体稳定性，CFG桩与反压联合处治对于山区高速公路的软基处治是行之有效的技术措施。

(3) 水平位移与沉降观测结果表明，CFG桩与反压联合处治后的路基整体稳定，工后沉降量满足要求。