道路軟基處理的設計和沉降控制

1、<p>　　道路軟基處理的設計和沉降控制</p><p>　　摘要: 隨著國家城市建設的不斷發(fā)展，對市政道路的建設也不斷深入。本文主要對市政道路的工程地質(zhì)勘察、軟土地基加固方案的選擇、軟基路堤的沉降動態(tài)控制方法等問題進行探討，筆者根據(jù)實際工程資料提出合理的沉降控制標準。 </p><p>　　關鍵詞: 市政工程; 軟基處理: 設計; 沉降控制 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　0 前言 </b></p><p>　　隨著國家城市建設的不斷發(fā)展，對市政道路的建設也不斷深入。市政道路對路基變形的要求較高，既要保證路基填筑過程中以及路堤在永久荷載作用下地基的穩(wěn)定性，更要減少或消除工后沉降量，避免橋涵與路段連接處出現(xiàn)過大的沉降差或沿路段縱向、橫向的不均勻沉降，

3、防止道路運行后出現(xiàn)橋頭跳車、路面不平整和開裂損壞等現(xiàn)象?？刂埔鹇访孀冃蔚墓ず蟪两盗渴且粋€關鍵，設計時應準確推算最終沉降量并求得路堤在不同歷時加載強度下地基的固結度。由于市政道路成帶狀分布，線長且跨越的地質(zhì)條件較多，推算結果是否與實測值相符涉及諸多因素，如地質(zhì)勘察、地基處理方案選擇等，這些都關系到工后沉降量控制的成效。 </p><p>　　1 軟土地基工程地質(zhì)勘察 </p><p>　　

4、工程地質(zhì)勘察報告提供的土工試驗成果總表以及按標段的分層試驗成果統(tǒng)計表是作為軟土地基處理的設計依據(jù)。但對于天然地基土，即使取自同一分層的土樣，它們的試驗指標差異也很大，這是各個土樣自身性質(zhì)差異的反映，不能完全歸結于試驗誤差。當把這種分層統(tǒng)計指標或代表性壓縮曲線推廣到全標段沉降計算時，經(jīng)多條市政道路實踐證明，計算結果與實測成果有較大的差別，甚至嚴重失真。為了減少因土體性質(zhì)差異造成的計算偏差，采用合理的勘探思路顯得尤為重要。實踐中可采用較多的

5、鑒別孔進行普遍勘察，并與技術孔相結合，選擇具有操作簡單、性能良好的鑒別孔對全線軟土層，特別是土層變化復雜地段進行詳細劃分，通過十字板或靜力觸探等試驗確定軟土層的深度和范圍，測定某項土性參數(shù)。而在控制斷面則以技術孔作為原狀取土孔，通過各項土工試驗掌握各土層的物理力學特性，以提供基礎的設計參數(shù)。技術孔的位置應在構造物( 橋、涵、通道) 或土層變化復雜的地段進行選取。 </p><p>　　2 市政道路常用的軟基處理方

6、法及適用條件 </p><p>　　市政道路常用的軟基處理方法有換填法、拋石擠淤法、堆載預壓法及水泥攪拌樁。一般根據(jù)軟土的厚度選用不同的方法。 </p><p>　　( 1) 當軟土厚度小于2. 0 m 時，采用換填法。將軟土全部挖除，然后分層碾壓填筑路基土至路基交工面。處于地下水位以下的可采用開山石作為填料。 </p><p>　　( 2) 當軟土厚度介于2. 0

7、 ～ 4. 0 m 時，采用拋石擠淤法。拋填片石過程中，應將隆起的淤泥挖除，拋填完成后用重型振動壓路機進行碾壓。 </p><p>　　( 3) 當軟土厚度大于4. 0 m 時，常用堆載預壓法或水泥攪拌樁。堆載預壓法造價經(jīng)濟但施工工期長: 水泥攪拌樁復合地基處理，工期短但造價較高。大范圍的深厚軟土處理常選用排水固結堆載預壓法，橋頭過渡段一般采用水泥攪拌樁處理。 </p><p>　　3 市

8、政道路軟基處理的設計與計算 </p><p>　　換填法和拋石擠淤法設計較簡單，本文僅對排水固結堆載預壓法進行詳細闡述。對于深厚淤泥層的處理，堆載預壓法能取得良好效果，且經(jīng)濟可靠，各地區(qū)均已廣泛應用。其原理是在軟土上作用先期臨時荷載，使土體的孔壓隨孔隙水的排出而逐漸消散，軟土發(fā)生固結變形，從而減少道路在使用期間的沉降。 </p><p>　　3. 1 堆載預壓的設計 </p>

9、<p>　　堆載預壓分為等載預壓和超載預壓。當預壓荷載等于將來的永久使用荷載則為等載預壓，當超過將來的永久使用荷載則為超載預壓。在超載條件下達到相同沉降量的預壓時間比等載預壓的時間要短，能大大縮短工期，因此，預壓力的設計時常采用一定比例的超載。 </p><p>　　3. 2 豎向排水體及排水系統(tǒng)設計 </p><p>　　排水固結堆載預壓法的排水系統(tǒng)由豎向排水體、砂墊層、碎石

10、盲溝和集水井構成。豎向排水體是人工設置的排水通道，目的是為了縮短排水距離，加速土層的固結。豎向排水體的形式經(jīng)歷了普通砂井、袋裝砂井、塑料排水板等發(fā)展階段。由于塑料排水板具備了施工方便、質(zhì)量穩(wěn)定、經(jīng)濟可靠等特點，目前已廣泛采用，袋裝砂井只有在塑料排水板無法施工時才被采納，如施工場地上方有架空高壓線通過。塑料排水板有兩種布置方式，正方形布置和梅花形布置，一般間距0. 9 ～ 1. 1 m，插板底部要求打穿淤泥層。 </p>&

11、lt;p>　　3. 3 固結沉降計算 </p><p>　　3. 3. 1 沉降計算 </p><p>　　(1) 沉降可分為瞬時沉降，固結沉降和次固結沉降。 </p><p>　　式中，S、Sd、Se和Sa分別為總沉降、瞬時沉降、固結沉降和次固結沉降。 </p><p>　　(2) 瞬時沉降為土體發(fā)生剪切變形而產(chǎn)生的沉降。在大面積均載

12、作用下，由于剪切變形很小，瞬時沉降可忽略不計。次固結沉降主要發(fā)生在淤泥層，可由土層的次固結系數(shù)、主固結完成時間、道路使用時間和土層厚度進行計算。 </p><p>　　式中，Sa 為次固結沉降，Ca 為次固結系數(shù)，h 為淤泥層厚度，e 為孔隙比，t1為道路使用時間，t0為主固結完成時間。 </p><p>　　( 3) 主固結沉降用分層總和法計算，將整個壓縮土層劃分成適當厚度的分層，計算各

13、分層的沉降量再求總和。 </p><p>　　式中，So為主固結沉降，Si為分層固結沉降。 </p><p>　　淤泥和淤泥質(zhì)土的沉降可根據(jù)附加應力的大小、土層的固結狀況和壓縮指數(shù)計算，其它土體的沉降可根據(jù)土層應力的變化情況利用壓縮系數(shù)或壓縮模量計算。 </p><p>　　3. 3. 2 固結計算 </p><p>　　軟土中有豎向排水插板

14、的平均固結度可按豎向排水固結度和徑向排水固結度進行計算，它們之間有如下關系: </p><p>　　式中，U 為土層的平均固結度，，分別為豎向、徑向排水平均固結度。 </p><p>　　4 市政道路軟基路堤沉降動態(tài)控制方法 </p><p>　　4. 1 最終沉降量的推算 </p><p>　　在路堤的實際施工中，大多采用多級加載方式，各級

15、荷載的起止時段一般相差較大，且軟土層埋深的不同，現(xiàn)場實測的沉降過程線大多呈多段式沉降遞增型曲線，每一次加載即出現(xiàn)沉降量明顯加快的過程，穩(wěn)定后沉降速率隨之放慢。為了提高推算成果的質(zhì)量，必須重視沉降板、桿的埋設和連接效果以及沉降觀測的精度。當加載值達到包括路面荷載在內(nèi)的總荷載值后，必須維持3個月以上的恒壓，在此期間實測到具有精度較高的2～3 次沉降觀測成果可作為外延和推算依據(jù)。推算方法按收斂規(guī)律來選擇，一般采用雙曲線法或指數(shù)法推算最終沉降量

16、［1］，這在理論上比較合理。實際操作時，由于各種原因如施工過程造成觀測點破壞、沉降觀測資料不連續(xù)等，可采用較簡便的沉降速率控制法來推算最終沉降量［2］。 </p><p>　　4. 2 沉降動態(tài)控制方法 </p><p>　　在路堤施工全過程中要實施有效的動態(tài)控制，必須確立合理的控制標準，以確保各結構層的施工厚度并達到路面一次鋪筑成功和路面工程厚度變動量最小的目的。具體操作時可按3 ～ 4

17、 等水準測量精度的月沉降速率進行控制。在路堤填筑期，應控制填筑的速率，使之與地基固結速率相適應，盡量減少附加沉降量。對于一般路堤，原地面沉降速率應小于10 mm 或孔隙水壓力系數(shù)≤0. 6; 對于橋頭路堤，原地面每晝夜沉降速率可控制在5 mm 以內(nèi)。在堆載預壓期，當一般路堤或橋頭填筑至路床頂面后，原地面連續(xù)2個月的實測沉降速率應小于3 ～ 5 mm/月，如果是超載預壓，沉降速率應小于8 mm/月。當路堤施工至基層項面后，若原地面連續(xù)2

18、個月的實測沉降速率應小于3 mm/月即可填筑瀝青混凝土下面層。對于道路與橋頭連接部分，橋頭沉降引起的縱坡變化必須小于△i = 0. 4 ～ 0. 6% 且沉降差應小于3 ～ 4 cm。若能滿足上述標準，道路即可進行初期養(yǎng)護處理。 </p><p>　　4. 3 工程實例 </p><p>　　某市政道路全線軟土采用超載預壓輔以塑料板排水固結處理，橋頭路堤過渡段采用水泥攪拌樁復合地基。道路按

19、照上述沉降控制標準進行施工，竣工三年后，沿全線設置的70 個軟基路堤觀測點測得數(shù)據(jù)如下表1: </p><p>　　從表1 中看出，沉降速率區(qū)間越小，工后沉降總值越小; 工后沉降平均值隨沉降速率區(qū)間增大而增加。沉降速率介于3. 0 ～ 6. 0 mm/月的只有4 個點，而滿足工后沉降設計要求( 小于3 mm/月) 的有66 個點，占總數(shù)94. 2%，說明地基處理效果良好。 </p><p>

20、;<b>　　5 結論 </b></p><p>　　選擇合適的勘探手段，采用合理的地基處理方法，可以使道路工程的設計和施工取得事半功倍的效果。要建成一條高質(zhì)量的市政道路，對路堤施工全過程的沉降動態(tài)觀測尤其重要，按照上述提出的沉降控制標準，等載情況下橋頭3 mm/月、路段5 mm/月，超載情況下8 mm/月，可確保路面結構層施工厚度變動量最小，并能有效減少工后沉降量，保證道路工程的質(zhì)量。 &