張承高速公路二期工程獅子溝路段路基沉降的分析-畢業(yè)答辯ppt

1、題目：張承高速公路二期工程獅子溝路段路基沉降的分析,系 別：工程技術(shù)系專 業(yè)：土木工程答 辯 人：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)老師：職 稱：教授日 期：,,路基工程是整條道路的承載能力的關(guān)鍵，關(guān)系到工程的質(zhì)量和以后的行車安全。高質(zhì)量的路基既能節(jié)省工后返修的巨額費(fèi)用，又能降低竣工通車后交通事故的出現(xiàn)幾率。因此，路基沉降控制是高速公路工程建設(shè)過程中的重要內(nèi)容。,1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2、1概述路線K124+200-K138+139.784按設(shè)計(jì)速度80KM/h，雙向4車道，路基寬度24.5M進(jìn)行設(shè)計(jì)。橋涵設(shè)計(jì)的汽車荷載等級(jí)采用標(biāo)準(zhǔn)為：公路―I級(jí)。2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1）計(jì)算行車速度為80KM/h。2）路基寬度本標(biāo)段采用整體式路基，設(shè)計(jì)寬度24.5M；最大縱坡3.832%，最小坡長(zhǎng)320M，最小豎曲線長(zhǎng)度為246.709，最小豎曲線半徑：凸型16000米，凹型9000米。3）設(shè)計(jì)洪水頻率路基和大中橋及涵洞設(shè)計(jì)洪水頻

3、率1/100。4）路面結(jié)構(gòu)型式及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上面層瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13）、下面層中粒式改性瀝青砼（AC-200C）、柔性基層粗粒式密級(jí)配瀝青碎石（ATB-25）、SBR改性乳化瀝青防水層、級(jí)配碎石上基層、水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石下基層、水泥粉煤灰穩(wěn)定碎石土底基層。,2工程地質(zhì)環(huán)境概述 本工程所在區(qū)域因地貌單元各異，水系也各不相同。以“壩沿”為界，壩上高原為內(nèi)陸水系，壩下山區(qū)為永定河水系和潮白河水系。內(nèi)陸水系主要分布

4、在壩上，所有河流均為季節(jié)性流水或雨后成河，流程很短，長(zhǎng)數(shù)公里至數(shù)十公里不等，由南向北注入內(nèi)陸湖泊中。較大的河流有：葫蘆河、二道營(yíng)河、暖水泉河、平定堡河、燈籠素河、小堿灘河。永定河水系比西北-南東向展布于張家口南部。潮白河水系始于赤誠(chéng)境內(nèi)，分布東西兩支。與本項(xiàng)目線路主要涉及老虎溝葫蘆河及五女河，河道寬200-600米，流量隨季節(jié)變化較大，全年約80%的徑流量發(fā)生在降水集中的7至8月份，冬季干旱季節(jié)上游隨時(shí)斷流。,3水溫氣象資料

5、 本項(xiàng)目受地形影響以崇禮縣與沽源縣交界處明顯分為冀西北山地大陸性季風(fēng)氣候和壩上高原區(qū)寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候。 北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季短促?zèng)鏊?，冬季漫長(zhǎng)寒冷干燥。年平均氣溫3.2℃。最熱月份7月，平均氣溫18.9℃，最冷月份1月平均 氣溫-15.3℃。極端最低氣溫-34.1℃，極端最高氣溫34.6℃。平均無(wú)霜期約120天，年平均日照時(shí)數(shù)2698.8小時(shí)。山地區(qū)內(nèi)年平均降雨量488.

6、6mm，其中70%左右集中在6-8月，歷年最高降雨量616.3mm（1973年），歷年最低降雨量224mm（1965年）。 寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，春季干旱多風(fēng)，夏季短促?zèng)鏊?，冬季漫長(zhǎng)寒冷干燥。年平均氣溫1.3℃。最熱月份7月，平均氣溫17.8℃，最冷月份1月平均氣溫-18℃。極端最低氣溫-37℃，極端最高氣溫33.5℃。平均無(wú)霜期約100天，年平均日照時(shí)數(shù)2936小時(shí)。山地區(qū)內(nèi)年平均降雨量409.0mm，多集中在6-8月

7、。 區(qū)域最大凍土深度1.8-2.4m。本區(qū)受內(nèi)蒙古高壓氣流影響，冬季多西北風(fēng)，春秋多西南風(fēng)，經(jīng)常出現(xiàn)7－8級(jí)大風(fēng)，年平均風(fēng)速>4m/s。,4路基沉降類型及原因分析,5,路基沉降主要分為縱向不均勻沉降和橫向不均勻沉降。本工程中縱向不均勻沉降主要表現(xiàn)形式為橋頭跳車，橫向不均勻沉降主要是由軟土層導(dǎo)致。1橋頭跳車的誘因 由于K125+500、K134+600正位于兩座橋梁的接頭處，且正趕超工期，于是對(duì)于

8、人員作業(yè)方面以及填筑速率管理不嚴(yán)，導(dǎo)致工后出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉降，致使路面平整性受損，路橋過渡段出現(xiàn)不同臺(tái)階現(xiàn)象。嚴(yán)重處形成接近7cm的臺(tái)階。 主要原因有： 1)地基強(qiáng)度不同 橋臺(tái)與路基二者由于基礎(chǔ)材料不同，各自的形變系數(shù)也不同，導(dǎo)致沉降量有所差異。因?yàn)闃蚺_(tái)橋臺(tái)是剛性構(gòu)筑物，下部一般都有樁基礎(chǔ)，所以沉降量很??；而橋頭路基多為軟土，故填筑高度一般較大，所以對(duì)基底產(chǎn)生的應(yīng)力也相對(duì)較大，加上工后載重

9、車輛的荷載反復(fù)作用下，一段時(shí)間后二者在結(jié)構(gòu)剛度上產(chǎn)生了很大的差異，使得橋頭處形成臺(tái)階狀，導(dǎo)致橋頭跳車。,2）施工方面原因 在工期的壓力下，要求K125+500、K134+600盡快與大橋接頭，施工隊(duì)沒有嚴(yán)格按照分層填筑、分層碾壓、分層檢測(cè)“三分法”施工，加之排水措施沒有及時(shí)做好并且后續(xù)工作沒有跟上，造成壓實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于軟土本身剛度較差，壓實(shí)度不合格的前提下，在工后載重器械反復(fù)碾壓作用很快出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉降現(xiàn)象。

10、 3）填筑速率 本工程在路堤的填筑施工中由于工期、施工條件等多方面的原因，不同的路段往往采取不同的填筑速率。填筑速率對(duì)沉降的影響在觀測(cè)中也是顯而易見的。現(xiàn)以位于路橋過渡段的 K125+500、K134+600處斷面實(shí)測(cè)曲線為例進(jìn)行闡述，由于處于路橋過渡段，路基的沉降極有可能導(dǎo)致路基縱向沉降進(jìn)而出現(xiàn)橋頭跳車的現(xiàn)象。兩處的地質(zhì)情況類似，表層0.5m素填土下均為3m軟土。 3)土體含水量

11、 在最佳含水量的前提下，對(duì)應(yīng)的壓縮模量較小很小，也就是說(shuō)，受到荷載作用時(shí)形變量也很小，可以有效降低工后出現(xiàn)橋頭跳車的現(xiàn)象。,,5軟土路基的沉降原因及分析 路基橫向不均勻沉降的發(fā)生最主要的原因首先是地基及路基本身不穩(wěn)定的原因，第二是工后通車的汽車荷載、地下水以及自重的影響。 1）路堤地基處理不當(dāng) 路基基底的壓實(shí)度未能達(dá)到設(shè)計(jì)。在填方作業(yè)時(shí)地基土里并未混有作物，一旦雜質(zhì)腐爛變質(zhì)，地基

12、局部將會(huì)發(fā)生更嚴(yán)重的松軟塌陷、不均勻沉降。 2）路基本身引起的不均勻沉降 樁號(hào)K129+400-K131+200段，雖然有零星分布有大量河流沖刷泥土，且單個(gè)軟土范圍和深度都不大，但是對(duì)于整個(gè)工程來(lái)說(shuō)，在工期和成本的壓力下，不得不妥協(xié)完善的軟土地基施工處理措施，這就會(huì)造成比較嚴(yán)重的橫向不均勻沉降。,,3）路基本身引起的不均勻沉降 （1）路堤填料不均勻 公路路基施工建設(shè)過程中，

13、對(duì)填料程度、級(jí)配大小很難得到精準(zhǔn)的控制。如果填料混合種植土，腐殖土或蛻等劣質(zhì)土，或土壤中含有不同規(guī)格的破碎未處理塊或填石路堤的土等在石頭上，尤其是在雨季疊巖大的空隙，最有可能產(chǎn)生顯著側(cè)向局部下沉。在施工過程中，如果分層厚度軋制過大，小顆粒的軟材料是很難取得長(zhǎng)期效果的有效載荷壓實(shí)，回填會(huì)產(chǎn)生不一致的結(jié)算。 （2）路基填土壓實(shí)不足 由于壓實(shí)度未能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)導(dǎo)致不平衡的橫向路基沉降，雙方有垂直裂紋堤。缺乏

14、道路路基土壓實(shí)度的主要原因是： ①當(dāng)路基施工僅限現(xiàn)實(shí)條件，如天氣過于干燥導(dǎo)致部分路基填料水分蒸發(fā)過快導(dǎo)致含水量低，破碎土塊短缺，導(dǎo)致路基壓實(shí)度未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。,②在填路基施工，當(dāng)土壤的路基邊后堤到一定高度往往存在壓實(shí)度的問題不足。對(duì)于較高的填充路基，如果不及時(shí)治療會(huì)導(dǎo)致填充土壤壓實(shí)不足，其結(jié)果是土壤固結(jié)壓力小于應(yīng)力的重量和各種額外的壓力，并且在其自身重量將沉降的發(fā)生。這些額外的壓力主要來(lái)自于以下幾個(gè)方面：汽車，變化土壤水

15、分含量變化引起的重量的程度；地下水位造成起重浮力的變化。由在土壤變化有效應(yīng)力這些附加應(yīng)力，導(dǎo)致土壤壓縮發(fā)生。也土壤缺乏的壓實(shí)度也可引起側(cè)填充路基完全限制，只有垂直變形，在實(shí)際路基土調(diào)查的部分，并且沒有橫向變形，但橫向變形它確實(shí)會(huì)引起下陷。 ③由于土壤填充控制不精確壓實(shí)效果最佳含水量不足。 ④施工進(jìn)度為趕，所以壓縮或壓縮，時(shí)間不夠，路基壓實(shí)不夠，造成陸機(jī)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的壓縮。 ⑤其他原因：例如，

16、壓實(shí)厚度，軋制設(shè)備等選擇不當(dāng)，很容易導(dǎo)致路基壓實(shí)度不足，導(dǎo)致路基密度不符合要求，加之地下水風(fēng)險(xiǎn)的存在，造成水分囤積和路基的侵蝕。所以路基土軟化或霜凍產(chǎn)生不均勻沉降。,6實(shí)例具體分析,1沉降檢測(cè)方案 觀測(cè)斷面主要選擇在軟土路基路段、 構(gòu)造物與路堤銜接路段、 高填方路段。觀測(cè)儀器主要采用了觀測(cè)樁、沉降板、電磁分層沉降儀，還特別引入了較為新式的智能式單點(diǎn)沉降儀。 觀測(cè)樁埋設(shè)于已填筑完成的路基頂面， 利用水準(zhǔn)儀對(duì)

17、觀測(cè)樁的標(biāo)高變化進(jìn)行觀測(cè)， 所測(cè)的沉降量包括已填筑完成的路堤本體以及路堤以下地基沉降量的總和。觀測(cè)樁還可以用來(lái)長(zhǎng)期觀測(cè)路基體的工后沉降。 沉降板一般埋設(shè)于地基頂面，主要用于觀測(cè)路堤以下軟弱地基的沉降，由一根直徑 20 mm 的鋼桿和 600 mm×600mm×9 mm 的沉降鋼板組成，直桿焊接在沉降板中心位置，并隨填土高度的增加而接長(zhǎng)。通過觀測(cè)鋼管頂面標(biāo)高的變化，得到地基的沉降量。,電磁分層沉降儀所用

18、傳感器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理設(shè)計(jì)，將磁感應(yīng)沉降環(huán)預(yù)先通過鉆孔方式埋入地下待測(cè)的各點(diǎn)位，當(dāng)傳感器通過磁感應(yīng)環(huán)時(shí)，產(chǎn)生電磁感應(yīng)信號(hào)送至地面儀表顯示， 同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警。讀取孔口標(biāo)記點(diǎn)上對(duì)應(yīng)鋼尺的刻度數(shù)值，即為沉降環(huán)的深度。每次測(cè)量值與前次測(cè)值相減即為該測(cè)點(diǎn)的沉降量。 智能型單點(diǎn)沉降計(jì)是由位移計(jì)、測(cè)桿、錨頭、沉降板組成。鉆孔后將單點(diǎn)沉降計(jì)埋入地基體內(nèi)，測(cè)桿需要完全穿越軟土層，將錨頭錨入軟土層下部硬層內(nèi)。測(cè)量錨頭與沉降板之間的相對(duì)位

19、移變化，能夠較好的反映厚度在6m以內(nèi)軟土層的在附加應(yīng)力作用下的壓縮變形量。,2填筑速率對(duì)路基沉降的影響 在路堤的填筑施工中由于工期、施工條件等多方面的原因，不同的路段往往采取不同的填筑速率。填筑速率對(duì)沉降的影響在觀測(cè)中也是顯而易見的?，F(xiàn)以位于路橋過渡段的 K125+500、K134+600處斷面實(shí)測(cè)曲線為例進(jìn)行闡述，由于處于路橋過渡段，路基的沉降極有可能導(dǎo)致路基縱向沉降進(jìn)而出現(xiàn)橋頭跳車的現(xiàn)象，故研究意義重大。兩處的地質(zhì)情

20、況類似，表層0.5m素填土下均為3m軟土。 3軟土對(duì)路基沉降影響 由于本工程K129+400-K131+200段穿過軟土層，并且該地區(qū)多由河流沖刷而成，土層厚度平均小于3m，加上施工方建設(shè)時(shí)施工工藝采取不當(dāng)，車載、地下水以及自重影響從而導(dǎo)致路基橫向不均勻沉降。,7危險(xiǎn)性分析及綜合處置措施,1影響行車速度 例如本工程中K125+500和K134+600處，正位于橋頭處的路基出現(xiàn)沉降，導(dǎo)致路

21、面與橋面形成臺(tái)階。當(dāng)車輛行駛到臺(tái)階時(shí)，為了防止車輛的沖擊，司機(jī)會(huì)選擇制動(dòng)減速，同時(shí)，車輛的顛簸，車輛的跳動(dòng)也影響了驅(qū)動(dòng)力，在車輛的速度受到影響。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)的調(diào)查，橋頭跳車對(duì)于行駛中的車輛造成的影響有以下三點(diǎn)。 1）臺(tái)階到到一定高度，才會(huì)對(duì)行駛中汽車的速度產(chǎn)生影響。尤其是實(shí)現(xiàn)超過4cm，有速度有明顯的影響。 2）速度損失與車輛的速度。當(dāng)速度小于60公里/小時(shí),一般減速較??；在60 ~ 80 km / h,

22、減速,當(dāng)運(yùn)行超過80 km / h,減速是相對(duì)較小的，但這次旅行更加嚴(yán)重。 3 ）臺(tái)階對(duì)于不同類型的車輛，影響是不一樣的。如在駕駛小汽車和卡車空車，影響會(huì)較大，而滿載的卡車則不會(huì)很敏感。其次，駕駛者的年齡，熟悉通過速度的道路度時(shí)的步驟減少不同水平的影響。,2影響行車安全 當(dāng)車輛通過路橋過渡段的臺(tái)階處時(shí)，車輛產(chǎn)生跳動(dòng)和沖擊，使司乘人員感到顛簸不適，如果跳動(dòng)嚴(yán)重，會(huì)影響司機(jī)對(duì)車輛的控制，導(dǎo)致車輛失控，引起交通

23、事故。 3影響公路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用及使用壽命 臺(tái)階的存在使得車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳動(dòng)，并對(duì)車輛產(chǎn)生一定的沖擊力。而車輛的重力加上沖擊力反向作用給橋梁和路面，加速橋頭路面及伸縮縫的破壞。為了維持良好的使用狀況，對(duì)路橋過渡段出現(xiàn)的臺(tái)階要進(jìn)行及時(shí)維修與養(yǎng)護(hù)。為了保持良好的使用、路橋過渡段的及時(shí)維修和維護(hù)的步驟。不斷的維護(hù)保養(yǎng)不僅花費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力,而且不良社會(huì)影響。,3橋頭跳車綜合處治對(duì)策 1）鉆

24、孔樁、旋噴樁+搭板鉆孔樁、旋噴樁+搭板主要適用于未設(shè)搭板或搭板已破壞，而且沉降范圍較大的路基：鉆孔樁、旋噴樁既可以在一定程度上改善土的性質(zhì)又可以起支撐上部荷載的作用；而搭板可以起到防止樁體刺入路面和擴(kuò)散車輪荷載的作用。其布置形式 2）樹根樁托換+搭板樹根樁主要適用于路基的局部不均勻沉降或局部加固。通過在路基局部沉降處設(shè)置樹根樁，可以使該處的荷載擴(kuò)散到強(qiáng)度較高的路基，從而起到改善此處的受力情況，達(dá)到減小不均勻沉降的目的

25、。,4減少人為因素的不利影響和質(zhì)量控制5處理好臺(tái)后地基6遵守施工規(guī)范1） 路基施工與路面線平行填筑填筑路堤宜采用水平分層填筑法施工，應(yīng)該按逐層向上填筑。如原地面水平，由最下面一開始層填起，每填一層，都要檢測(cè)是否符合設(shè)計(jì)的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)，如果符合即可再填上一層。2）分層施工攤鋪厚度按90%控制采用機(jī)械壓實(shí)時(shí)，分層的最大松鋪厚度，不應(yīng)超過經(jīng)試驗(yàn)確定各類土的松鋪厚度的90%，從而有效控制壓實(shí)度。3）嚴(yán)格控制填土含水量施工時(shí)要嚴(yán)格控

26、制含水量，應(yīng)該盡量是含水量高于最佳含水量1%-2%，不可過高，也絕不能低于最近含水量，這樣土方含水量能盡量接近最佳含水量。壓實(shí)完畢要盡快取樣，進(jìn)行壓實(shí)度以及含水量和灰劑量的試驗(yàn)，確保路基在整體建設(shè)中始終處于安全、符合標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)。4）提高小橋涵的施工進(jìn)度在工程實(shí)施建設(shè)時(shí)，不論其他項(xiàng)目進(jìn)度如何，都應(yīng)該把小橋涵的施工安排提前。這樣可以使橋涵兩側(cè)填土?xí)r有標(biāo)高參考，能均勻進(jìn)行填充，充分保證路基填土的整體穩(wěn)定性。,謝謝大家!,,望各位老師批評(píng)指