粘性土自立高度

软土地基上高标准路堤极限填土高度确实定作者莫景逸〔中交第三航务工程勘察设计院〕摘要：本文从库仑一摩尔屈服准那么和塑性区边界方程出发，推导出了软土地基处于弹性和塑性状态时路基极限填土高度的计算公式。

并根据路堤的变形标准要求和周边坏境的边界条件，建议性的提出了各公式的适宜使用范畴。

1引言在天然地基上不作任何处理，并快速进行填筑的路堤或岸坡所允许的最大填筑高度，称为地基的极限填筑高度。

此时地基的平安度处于临界状态，当填土高度超过地基所能承受的极限堆高时，就应该对地基进行加固处理。

目前极限高度确实定主要是以稳定分析出发，利用费仑纽斯公式进行计算：25. 52〉〔1〕式中：FL*. -- 路基极限填土高度〔m〕:Y -一填土容重，水下时应计浮容重〔kN/m s〕:T -一天然地基的抗剪强度〔kpa〕; —般应采用十字板剪切指标，或无侧限抗压强度指标之半，或三轴快剪指标。

需要指出的是，按式〔1〉进行计算的路基、堤岸的极限高度主要是基于地基土的稳定分析考虑，对地皐可能产生较大变形的因素考虑较少，这种计算分析的方法，一般适用丁•计算较低等级的公路路堤、海洋中的防波堤、陆域形成中的围堰结构〔变形对前方结构对无较高要求时〕和港区中对沉降标准要求较低的堆场等结构。

而对地基变形要求较高的高等级公路，或当附近有对地基变形要求较高的建筑物时，仍按式〔1〕计算，那么计算所得的极限填土高度往往是不够平安的，尤其是软土區度较大时，更应注意这一点。

因为当地基处于极限状态时，往往变形较大且初期变形发生较大较快，软土厚时对结构的这种影响就更大。

此时地基是否需要处理的标准宜按控制地基塑性区开展时的极限填土进行计算控制，当对地 基变形要求很高时，那么建议按弹性状态时的极限填土高度计算。

2地基处于弹性状态时极限填土高度的计算根据库仑一摩尔屈服准那么，当地基处于弹性状态时，地基中的一点的应力应 该满足：T 9 =O 01an (p +C(2)当地基在均布荷载P 作用下时(图1),―般的路堤、堤岸等结构在进行初 步分析的时候，可近似按此图式进行。

各种土参数参考值各种土的渗透系数参考值土类渗透系数土类渗透系数k (m/d) (cm/s) (m/d) (cm/s)粘土<0.005 <6×10-6中砂5.0～20.0 6×10-3～2×10-2粉质粘土0.005～0.1 6×10-6～1×10-4均质中砂35～50 4×10-2～6×10-2粉土0.1～0.5 1×10-4～6×10-4粗砂20～50 2×10-2～6×10-2粉砂0.5～1.0 6×10-4～1×10-3圆砾50～100 6×10-2～1×10-1细砂1.0～5.0 1×10-3～6×10-3卵石100～500 1×10-1～6×10-1表—3 式—1中的桩侧极限阻力标准值应依据各土层的埋藏深度、排列次序、土的类型及各层土的s p 平均值，按下表中的关系式计算 土 类s p 平均值范围（Kpa ）ski q （Kpa ） Ⅰ0～1000s p 05.0 1000～4000 25025.0+s p>4000 125Ⅱ0～600s p 05.0 600～5000 45.20016.0+s p>5000100Ⅲ0～5000 s p 02.0>5000100注：1. Ⅰ类土为位于粉土或砂土以上（或无粉土、砂土层）的粘性土Ⅱ类土为位于粉土或砂土层下的粘性土； Ⅲ类土为粉土或砂土层2．地表下6m 范围内的土层极限侧阻力，一律取15KPa3．当桩穿过粉土或砂土层而进入下卧软土层时，则其skiq 应按Ⅲ类土取值后，再根据该层土的平均sp 和下卧软土的平均sLp 二者的比值大小按下表所给系数s ζ予以折减sp /sLp ≤5 7.5 ≥10s ζ1.00 0.50 0.33一般土的最优含水率和最大干密度土类砂类土亚砂土亚粘土轻粘土指标I p <3 3～7 7～17 17～25最优含水率% 7～12 9～15 12～20 18～25 最大干密度（g·cm-3） 1.80～1.95 1.70～1.95 1.60～1.85 1.88～1.70根据静探的比贯入阻力P s 值确定单桩的竖向极限承载力Q u =i ski sb b L q U A p ⋅+∑α （式—1）sb p —桩端附近的静探比贯入阻力标准值（平均值）Kpab α—桩端阻力修正系数；可查下表—2ski q —用静探估算的桩周第i 层土的极限阴力标准值Kpa ；可按表—3计算sb p 的计算当21sb sb p p ≤时： sb p =)(21sb sb p p β+/2 （式—2） 当21sb sb p p 时， sb p =2sb p式中：1sb p —桩端平面（不包括桩靴）以上8倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；2sb p —桩底平面以下4倍桩径范围内的比贯入阻力平均值；若持力层为密实砂土，其s p 平均值超过20Mpa 时，则应乘以下表—1中折减系数后再计算1sb p 、2sb p s p （Mpa ）20～30 35 >40 系数C 5/62/31/2b α桩入土深度（m ）<15 15～30 30～60 b α0.750.75～0.900.901sb p 2sb p 1sb p /2sb p<5 7.5 12.5 >15 β15/62/31/2。

土壁支撑的方法土壁支撑的方法，根据工程特点、土质条件、开挖深度、地下水位和施工方法等的不同，可以选择横撑、板桩、灌注桩、深层搅拌桩、地下连续墙等。

1)横撑式支撑开挖较窄的沟槽，多用横撑式土壁支撑。

横撑式土壁支撑根据挡土板放置方式的不同，分为水平挡土板式和垂直挡土板式两类。

前者由水平挡土板、竖楞木和横撑三部分组成，又分为断续式和连续式两种。

湿度小的粘性土挖土深度小于3m时，可用断续式水平挡土板支撑(图1-30a)；松散、湿度大的土可用连续式水平挡土板支撑，挖土深度可达5m。

松散和湿度很高的土可用垂直挡土板支撑(图1-30b)，挖土深度不限。

图1-30 横撑式支撑(a)断续式水平挡土板支撑；(b)垂直挡土板支撑1-水平挡土板；2-竖楞木；3-工具式横撑；4-竖直挡土板；5-横楞木采用横撑式支撑时，应随挖随撑，支撑要牢固。

施工中应经常检查，如有松动、变形等现象时，应及时加固或更换。

支撑的拆除应按回填顺序依次进行，多层支撑应自下而上逐层拆除，随拆随填。

拆除支撑时，应防止附近建筑物和构筑物等产生下沉和破坏，必要时应采取妥善的保护措施。

2)板桩支撑板桩为一种支护结构，既挡土又防水。

当开挖的基坑较深，地下水较高且有出现流砂的危险时，如采用降低地下水位的方法，则可用板桩打入土中，使地下水在土中渗流的路线延长，降低水力坡度，阻止地下水渗入基坑内，从而防止流砂产生，如图1-31所示。

在靠近原有建筑物开挖基坑时，为了防止原建筑物基础的下沉，通常也多采用打设板桩方法进行支护。

图1-31 用板桩防止流砂现象1-等压流线2-水流板桩根据有无设置锚碇结构，分为无锚碇板桩和有锚碇板桩两类。

无锚碇板桩即为悬臂式板桩，是依靠入土部分的土压力来维持板桩的稳定，所以它仅适用于较浅的基坑，高度一般不超过4m，否则就不经济。

有锚碇板桩是在板桩上部用拉锚或支撑加以固定，以提高板桩的支护能力，可用于较深的基坑，这种板桩用得较多。

板桩有木板桩、钢筋混凝土板桩、钢筋混凝土护坡桩、钢板桩和钢木混合桩式支护结构等数种。

土方工程施工常用数据1：程管理2007・08・14 10：54：30诃读70评论0字号：大中小深度在5m以内的基坑（榕）.管沟边坡的最陡坡度（不加支撑）说明：1 •静栽抬堆上或材料等，支载抬机械挖上或运输作业等。

2.静栽或动载距挖方边缘的距离应大于0. 8m-静栽填宜拓度不宜超过1. 5m o3•有成熟施匸经验时，可不受木表限制。

填土的压实系数九（密实度）说明：压实系数♦为丄的控制干密度"与最大T•密度P7的比值。

控制含水虽为％±2。

土的最优含水率和最大干密度填方每层的铺土厚度和压实遍数说明:人工打夯，土的粒径不应大干5cmc基坑（槽）排水沟常用截面各类井点的适用范围施工现场试验取样规定（1）:回填土分分享标签：蜜度±1 W.迖鲨回填丄分类：建筑材料试验2007-01-19 16:49第一章回填土一、依据标准《建筑地基基础施匸质量验收规范》（GB50202-2002）《建筑地面工程施匸质量验收规范》（GB50209-2002）《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）二、检验项目检验项目•般依据施工图纸要求，包括密度指标和含水率指标。

在建筑工程的施匸图纸上如果规定有密度指标，则回填后委托密度试验：施匸现场的实测干密度Pd应不小于工程图纸要求的最小干密度pdmin的控制指标。

如果规定有压实系数指标，则先委托击实试验（击实试验提供给施工单位该土最佳含水率COOP状态下的最人干密度Pdmax及控制干密度）：然后现场按击实试验报告中的最佳含水率和控制干密度回填后再委托密度试验，实测干密度应不小于击实试验报告中的控制干密度。

三、取样要求1.取样方法密度试验常用取样方法有；环刀法、灌砂法、灌水法、蜡封法。

其中环刀法与灌砂法应用较为广泛。

用环刀法取样，取样部位应在每层压实后的下半部。

取样时应事先在环刀内壁涂•薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂肖下压，直至土样高出环刀。

粘性土的分类及定义一、粘性土的分类：粘性土分为粉质粘土和粘土二、粉质粘土定义：塑性指数大于10且小于或等于17的土应定名为粉质粘土，肉眼观察，细土中有砂粒，干时不坚硬，用锤可打成细土粒，湿时有塑性有粘结力，能搓成φ0.5-2mm的土条，长度较小，用手搓、捻感觉有少量细颗粒，稍有粘滞感觉。

三、粘土定义：塑性指数大于17的土定为粘土，肉眼观察较细腻，一般无砂粒，干时很坚硬，用锤可打成碎块，湿时塑性粘性大，土团压成饼时，边部不裂，能搓成φ=0.5mm的土条，长度不少于手掌，用手搓捻有滑润感觉，当水分较大时，极为粘手，感觉不到有颗粒存在。

四、描述内容：颜色、状态、包含物、光泽反应、摇震反应、结构及层理特征1、颜色：主色在后，次色在前。

2、状态：①坚硬：干而坚硬，很难掰成块。

②硬塑：用力捏先裂成块后显柔性，手捏感觉干，不易变形，手按无指印。

③可塑：手捏似橡皮有柔性，手按有指印。

④软塑：手捏很软，易变形，土块掰时似橡皮，用力不大就能按成坑。

⑤流塑：土柱不能直立，自行变形。

3、包含物：贝壳、铁锰结核、高岭土姜结石等。

4、光泽反应：用取土力切开土块，视其光滑程度分为①切面粗造为无光泽。

②切面略粗造（稍光滑）为稍有光泽。

③切面光滑为有光泽。

5、摇震反应：试验对应将软塑~流动的小土块或土球，放在手掌中反复摇晃，并以另一手掌振击此手掌，土中自由水将渗出，球面呈现光泽。

用手指捏土球，放松后水又被吸入，光泽消失，根据土球渗水和吸水反应快慢可区分为：①立即渗水及吸水者为反应迅速。

②渗水及吸水中等者为反应中等。

③渗水和吸水慢及不渗，不吸者为反应慢或无反应。

4、韧性试验：将含水率略在于塑性的土块在手中揉捏均匀，然后在手掌中搓成直径3mm的土条，再揉成土团，根据再次搓条的可能性，可分为：①能揉成土团，再搓成条，捏而不碎者为韧性高②可再揉成团，捏而不碎者为韧性中等③勉强或不能再揉成团，稍捏或不捏即碎者为韧性差5、干强度：试验时将一小块土捏成小土团，风干后用手指捏碎，根据用力大小区分为①很难或用力才能捏碎或掰断者为干强度高②稍用力即可捏碎或掰断者为干强度中等③易于捏碎和捻成粉未者为干强度低6、结构及层理特征：对同一土层中相间呈韵律沉积，当薄层与厚层的厚度比大于1/3时，宜定为“互层”；厚度比为1/10~1/3时，宜定为“夹层”；厚度比小于1/10的土层，且多次出现时，宜定为“夹薄层”。