高速公路软弱地基处理设计
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1引言高速公路项目施工中,常会遇到软土路基,由于其稳定性差、结构强度低、容易变形,若不进行有效的加固处理,高速公路在运营一段时间后会出现不同程度的沉降变形,长时间会引发路面病害问题,极大地降低了公路行车的舒适性和安全性[1]。
本文就软土路基加固处理提出一种水土联合堆载预压施工技术,即将水袋堆载预压和土方堆载预压两种技术相结合,改善软土路基的同时加快施工进度,节约成本。
2工程概况某高速公路项目全线长79.312km ,双向四车道设计标准,设计行车速度为100km/h ,路基宽度为25.5m ,沥青混凝土路面。
该高速公路路基工程占比为42.8%,其中,路基填方以高填方为主,填方最大高度为19.2m ,总体填方量高达434万m 3,其中,包含58.9万m 3的软土路基。
为最大限度地降低公路运营期间的路基沉降,节约运营养护成本,建设单位拟采用水土联合堆载预压施工技术进行软土路基加固处理,并重点对水土联合堆载预压施工技术要点进行研究分析。
3水土联合堆载预压工程特性水土联合堆载预压技术主要是将水袋堆载预压和土方堆载预压两种技术相结合。
在治理高速公路软弱路基时,在路基表层分别堆载水袋阵列和精加工预留土,将水袋和土方荷载换算比例控制为1颐1.7,这样可有效达到传统土方堆载预压的效果。
水土联合堆载预压技术施工原理和要求具体如下。
1)为保证水袋装车运输过程中可保证车辆通行正常,应预留适当大小的区域进行土方堆载预压,同时也可用作水袋的运输装车通道。
2)采用水土联合堆载预压技术处理高速公路软弱路基时,应充分利用施工场地周边的河流湖泊水源[2]。
通过水袋堆载预压后,软土路基内部孔隙水不断被排出,孔隙体积也不断【作者简介】吴雷(1982~),男,河北张家口人,工程师,从事道路桥梁研究。
高速公路软弱路基水土联合堆载预压施工技术Construction Technology of Soil and Water Load Preloading for Highway Soft Subgrade吴雷(张家口市公路施工管理处,河北张家口075000)WU Lei(Zhangjiakou Highway Construction Management Office,Zhangjiakou 075000,China)【摘要】结合某高速公路项目,详细阐述了水土联合堆载预压施工技术工程特性,重点研究了水土联合堆载预压施工技术要点,并对其施工经济效益进行分析。
沈大高速公路改扩建工程软土地基处理的设计思路和施工控制要点杨 昊(辽宁省交通勘测设计院,沈阳110005) 摘 要 本文论述了沈大高速公路改扩建工程软土地基处理的设计思路和施工控制要点。
关键词 沈大路加宽 软土处理 设计思路 施工控制 沈大高速公路的加宽改扩建工程即将全线开工,作为我国第一条全封闭的高速公路,本次全线加宽改扩建成八车道又将是我国公路建设的一个创举。
由于沈大路部分路段位于软土地基上,路堤设计与施工必须控制新路堤的横向稳定性及由于新老路堤不均匀沉降而形成的横向错台,以避免影响到行车安全,因此软土地基处理将是本项工程的一个重点和难点。
1 沿线软土路段的分布概况和工程地质特征沈大高速公路沿线主要有三段软土段,即营口至熊岳段(K149+900~K189+800)、普兰店海湾大桥南段(K320+000~K321+000)以及金州海滩段(K350+300~K357+000)。
这三个软土路段均属滨海沉积平原,地势低洼,地表多为水田和鱼塘,沟渠较多,地基土层中均含有淤泥质粘土或淤泥质亚粘土层。
营口至熊岳段标高在0~0.5m之间,软土层厚度为1.1~7.7m,其含水量高,孔隙比大,硬壳层薄,压缩性大,强度低,渗透性差,受荷后固结沉降缓慢;普兰店海湾大桥南段标高在0.1~7.7m之间,软土层厚度为2.9~15m,软土层均为海相淤泥质亚粘土,厚度大而不均一,该层含水量高,孔隙比大,容易导致路基产生不均匀沉降;金州海滩段标高在0.5~5.8m之间,软土层厚度为0~3.0m,该段软土层具有明显的泻湖相特征,较前两段指标稍好,分布范围小,软土层相对较薄。
以下三表分别是三个软土路段的主要土层物理力学性质指标统计表:表1 普兰店海湾大桥南段主要土层物理力学性质指标统计表分层代号统计成果天然含水量W %孔隙比e压缩固结固结快剪快剪无侧限压力前期固结压力Pc KPa压缩指数Cc压缩系数a1-2Mpa-1压缩模量Es Mpa-1垂直固结系数Cv10-4cm2/s水平固结系数C H104cm2/s内聚力K pa内摩擦角(°)内聚力K pa内摩擦角(°)灵敏度st②最大45.80 1.10190.50.210.92 4.8027.4014.0044.5018.3022.108.70 1.60最小27.300.74575.60.170.38 2.28 2.80 1.3927.2015.20 1.55 3.10 1.50平均33.150.89983.10.190.59 3.3715.82 6.4032.7816.807.90 6.00 1.55标准差 4.710.1050.150.6811.79 5.868.16 1.73 6.73 1.67变异系数0.140.1170.250.200.750.920.250.100.850.28推荐值33.15 1.10183.10.190.92 2.2817.717.3432.7816.087.90 6.00 1.55③最大33.600.947201.60.170.4610.1719.6014.0067.3023.00 1.40最小19.300.531106.10.160.18 3.84 3.20 3.60平均26.520.737156.10.170.28 6.7919.6014.0038.678.08 1.40标准差 4.100.1160.09 2.2118.71 6.25变异系数0.150.1580.320.330.480.77推荐值26.520.737156.10.170.28 6.7919.6014.0038.678.08 1.40・11・第25卷第2期 东 北 公 路表2 营口至熊岳段主要土层物理力学指标统计表分层代号统计成果天然含水量W %孔隙比e压缩固结固结快剪快剪无侧限压力前期固结压力Pc KPa压缩指数Cc压缩系数a1-2Mpa-1压缩模量Es Mpa-1垂直固结系数Cv10-4cm2/s水平固结系数C H104cm2/s内聚力K pa内摩擦角(°)内聚力K pa内摩擦角(°)灵敏度st②最大38.60 1.022102.00.150.7211.7055.4060.4047.0026.2062.0022.60 4.80最小26.100.73048.00.080.14 2.508.208.30 6.25 5.70 6.60 3.10 1.20平均30.370.85480.30.120.42 5.0134.0827.0318.6116.3628.2410.68 3.00标准差 2.770.07220.90.030.15 2.2422.7528.9712.277.8418.32 6.18变异系数0.090.0840.30.260.370.450.67 1.070.660.480.650.58推荐值30.370.86683.60.130.44 4.6534.0827.0320.5717.6125.319.69 3.00③最大50.40 1.308170.60.39 1.1511.7050.8060.4047.0029.4037.0022.60 3.30最小24.500.70732.00.080.14 1.70 5.637.53 6.70 5.00 2.00 2.60 1.60平均32.780.91870.40.210.54 4.0919.0524.6915.9414.0410.878.39 2.45标准差 5.090.13332.70.110.24 2.0414.6023.8610.36 6.868.66 4.73 1.20变异系数0.160.1440.50.510.450.500.770.970.650.490.800.580.49推荐值32.780.93975.60.220.58 3.7721.3920.8717.6012.959.487.43 2.45④最大35.400.993362.90.280.5820.2046.0045.2067.0022.9095.0029.60 2.50最小20.200.59550.00.170.09 1.7015.4015.00 6.709.00 4.60 1.20 1.90平均27.810.781186.40.210.30 6.7228.6024.8034.4917.9817.44 6.38 2.20标准差 2.950.07595.60.040.11 2.8012.9512.4219.96 4.260.500.425变异系数0.110.0950.50.190.360.420.450.500.580.240.540.44推荐值28.290.793201.70.210.317.1630.6726.7937.6918.6632.0014.02 2.20表3 金州海滩段主要土层物理力学性质指标统计表分层代号岩土名称天然含水 量天然密度土粒比重饱和度孔隙比液限塑限塑性指数液性指数压缩系数压缩模量固结快剪快 剪内聚力摩擦角内聚力摩擦角W p G Sr e WL WP IP IL al-2Es CCU<CU CUU<UU%kn/m3%%%MP a-1MPa kPa°kPa°②1淤泥质、亚粘土33.6202270980.85534.118.27.60.8720.60 3.5③含砾亚粘土26.3 1.96 2.71950.70033.8020.113.90.450.42 5.2⑤亚粘土混粗砂25.6 1.98 2.73980.65928.235.514.70.380.27 6.6 从上表可见各段软土层的主要力学性质指标均较低,而且指标变化。
JTJ 017-96 条文说明公路软土地基路堤设计与施工技术规范JTJ 017-96条文说明目次编制说明1 总则2 术语、符号、代号2.1 术语2.2 符号3 软土地基工程地质勘察3.1 一般说明3.2 初步勘察3.3 详细勘察4 路堤的稳定与沉降4.1 一般规定4.2 稳定计算4.3 沉降计算5 软土地基处治及路堤设计5.1 一般规定5.2 垫层与浅层处治5.3 轻质路堤5.4 反压护道5.5 加筋路堤5. 6 预压及超载预压5。
7 竖向排水体预压5。
8 粒料桩5.9 加固土桩5. 10 综合(组合)处治设计5. 11 路堤设计6 软土地基处治施工6。
1 一般规定6.2 垫层及浅层处治6. 4 土工合成材料6。
5 袋装砂井6.6 塑料排水板6.7 砂桩6.8 碎石桩6.9 加固土桩7 路堤施工与观测7.1 一般规定7. 2 路堤填筑7.3 吹填砂路堤7.4 粉煤灰路堤7。
5 矿渣路堤7。
6 沉降与稳定观测8 试验工程8.1 一般规定8。
2 试验工程地质勘察8。
3 试验工程设计8。
4 试验工程观测参考文献编制说明根据交通部公路管理司(91)工技字290号关于下达编制《公路软土路基设计、施工暂行规定》(1993年底改名为《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》)的要求,经过三年多的时间,《公路软土地基路堤设计与施工技术规范肉相应的“规范”的条文说明编制完毕。
近十余年来,随着我国高等级公路建设的起步和迅速发展,软土地基上公路路堤的设计和施工遇到一些关键技术问题,沿海与内陆等地进行了广泛的科研和工程实践,积累了不少资料和经验。
本规范编制组在收集和总结我国京津塘、沪宁、杭甬、广佛、莘松等高速公路,以及其它沿海与内陆软土地区已建和正在修筑的高等级道路与试验工程的科研成果及建设经验的基础上,广泛吸取国内外软基工程规范、标准等可借鉴的内容,首次为我国软土地区的公路勘察、设计与施工编制了本规范。
浅谈强夯法处理高速公路软土地基方法摘要:强夯法已被证明是一种比软理想的软土地基处理方式。
该处理方法具有省钱、省事、施工运作简单,效果好等特点。
本文首先介绍了强夯法加固饱和软土地基的作用机理。
在此基础上,介绍强夯法在软土地基中的应用,并作了简要分析。
主题词:强夯机理;施工参数;加固;质量控制abstract: the dynamic compaction method has been proved to be an ideal than soft soft soil foundation treatment method. the treatment method is to save money, save trouble, and construction, operation simple, the effect is good wait for a characteristic. this paper first introduced the dynamic compaction method saturated soft soil foundation reinforcement mechanism of action. on this basis, the dynamic compaction method introduced in soft soil foundation, the application and a brief analysis.keywords: dynamic compaction mechanism; construction parameters; reinforcement; quality control中图分类号:tu471.8 文献标识码:a 文章编号:1 强夯地基技术发展概况强夯法实际上是将势能转变为动能对地基进行处理的一种方法。
强夯最早起源于20世纪60年代末法国梅纳公司,一般采用80~400kn的重锤,提高到6~40m高度,使其自由落下,对地基施工加强大的冲击力,使土中出现很大的冲击应力,土体产生瞬间变形,迫使土层孔隙压缩,土体局部液化,在夯击点周围产生裂缝,形成良好的排水通道,孔隙水和气体逸出,使土粒重新排列,经时效压密达到固结,从而提高地基承载力,降低其压缩性,而且还能改善砂类土抵抗振动液化的能力,消除湿陷性黄土的湿陷性,是一种有效的地基加固方法。
浅谈高速公路软弱地基处理设计
摘要:软基处理在高速公路建设中是相当重要的,处理得好坏直接影响路基稳定、路面沉降等,针对这一情况,整理介绍几条高速的软基处理设计经验,对工程中不同软基情况采取相应的措施提供一些参考。
关键词:地基处理;高速公路;设计
中图分类号:u412.36+6文献标识码: a 文章编号:
地基处理的对象是软弱土地基和特殊土地基。
软弱地基处理包括路基填筑软弱地基处理,以及桥涵挡墙等构造物基底处理。
1 软土、软弱地基的定义:
我国各地不同成因的软土都具有相同的特性,主要表现在:
(1)天然含水量高,在34%~72%之间,孔隙过大,一般在1.0~1.9之间,饱和度一般大于95 %,液限为35%~60 %,塑性指数13~20,天然密度为1.5~ 1.9g/cm3;
(2)透水性差,大部分软土的渗透系数为103~107cm/s;
(3)压缩性高,压缩系数为0.5~2.0kpa-1,属高压缩性土;
(4)抗剪强度低,其快剪粘聚力g在l0kpa左右,快剪内摩擦角在10°~15°之间;
(5)流变性显著,其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的
40%~80 %。
其中,《公路路基设计规范(jtg d30-2004)》对软土的鉴别提出了相应的指标如天然含水量>35%或液限,天然孔隙比>1.0,直剪
内摩擦角0.5等。
从以上指标可以清楚地认识什么是软土,为判断何为软弱地基提供依据。
软基处理技术分类及应用范围:
软基处治方法根据工程需要和地基本身的特点,有置换、夯实、挤密、排水、胶结、加筋、和热学等方法,理论和手段也在不断发展。
具体方法不下几十种,有时所选择的处理方法往往是多种方法的综合应用、交叉使用。
各种方法简述其原理、作用及适用范围如下。
2.1 表层处理法;
其中包括表层排水、砂垫层、铺垫、稳定剂处理以及反压护道法和土工聚合物处治加固。
如对上部的高液限粘土,宜采用的是表层处理,包括石灰改良、水泥、粉煤灰或其它稳定材料,土工网加筋处理等。
2.2换填法
可分开挖换填和强制换填以及抛石挤淤法等。
(1)开挖换填。
其基本原理是挖除浅层软弱土或不良土,分层碾压或夯实土,按回填的材料可分为砂(或砂石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层等。
换土垫层法可提高持力层的承载力,减少沉降量;消除或部分消除土的湿陷性和胀缩性;防止土的冻胀作用及改善土的抗液化性。
常用机械碾压、平板振动和重锤夯实进行施工。
该法常用一般适用于处理浅层软弱土层(淤泥质土、松散素填土、杂填土、浜填土以及已完成自重固结的冲填土等)与低洼区域的填筑。
一般处理深度为2~3m。
该方法也是高速公路经常用到的,最广泛使用的一种方法,操作简单施工方便。
(2)抛石挤淤法采用边强夯、边填碎石、边挤淤的方法,在地基中形成碎石墩体。
可提高地基承载力和减小变形。
适用于厚度较小的淤泥和淤泥质土地基,应通过现场试验才能确定其适应性。
2.3重压法
有路堤荷载重压和真空压实法等。
(1)堆载预压法。
在填筑路基或施工构造物以前,通过临时堆填土石等方法对地基加载预压,达到预先完成部分或大部分地基沉降,并通过地基土固结提高地基承载力,然后撤除荷载,再建造构造物。
如粘土层较薄,透水性较好,也可单独采用堆载预压法。
适用于软粘土地基。
(2)真空预压法。
适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。
2.4碾压强夯加固法
(1)表层压实法。
采用人工或机械夯实、机械碾压或振动,对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实。
也可采用分层回填压实加固。
适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土;松散砂性土;湿陷性黄土及杂填土等。
2)重锤夯实法。
利用重锤自由下落时的冲击能来夯击浅层土,
使其表面形成一层较为均匀的硬壳层。
适用于无粘性土、杂填土、非饱和粘性土及湿陷性黄土。
3)强夯法。
利用强大的夯击能,迫使深层土液化和动力固结,使土体密实,用以提高地基土的强度并降低其压缩性、消除土的湿陷性、胀缩性和液化性。
适用于碎石土、砂土、素填土、杂填土、低饱和度的粉土与粘性土及湿陷性黄土。
2.5竖向排水固结法。
(1)排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。
排水可以利用天然土层本身的透水性,尤其是滨海地区多夹砂薄层的特点,也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。
加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。
为加固软弱的粘土,在一定条件下,采用电渗排水井点也是合理而有效的。
(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)。
在软粘土地基中,设置一系列砂井,在砂井之上铺设砂垫层或砂沟,人为地增加土层固结排水通道,缩短排水距离,从而加速固结,并加速强度增长。
砂井法通常辅以堆载预压,称为砂井堆载预压法。
适用于透水性低的软弱粘性土,但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。
2.6射水振冲碎石桩和干振碎石桩。
振密、挤密法的原理是采用一定的手段,通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小,强度提高,达到地基处理的目的。
(1)振冲挤密法。
振冲挤密法一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化,颗粒重新排列,孔隙比减少;另一方面依靠振
冲器的水平振动力,形成垂直孔洞,在其中加入回填料,使砂层挤压密实。
适用于砂性土和小于0.005mm的粘粒含量低于10%的粘性土。
(2)砂桩。
在松散砂土或人工填土中设置砂桩,能对周围土体或产生挤密作用,或同时产生振密作用。
可以显著提高地基强度,改善地基的整体稳定性,并减少地基沉降量。
适用于处理松砂地基和杂填土地基。
2.7 粉喷桩、石灰桩加固法。
(1)水泥粉煤灰碎石桩(cfg桩)
适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。
对淤泥质土应按地区经验或通过现场试验确定其适用性。
(2)石灰桩法
适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地基;用于地下水位以上的土层时,宜增加掺合料的含水量并减少生石灰用量,或采取土层浸水等措施。
2.8深层水泥浆搅拌桩和高压喷射注浆施工法。
(1)水泥土搅拌法。
适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。
当地基土的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的ph值小于4时不宜采用干法。
(2)高压喷射注浆法。
适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。
对
既有构造物可进行托换加固。
2.9加筋法
通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等提高地基承载力、减小沉降、或维持构造物稳定。
(1)土工合成材料适用于砂土、粘性土和软土,或用作反滤、排水和隔离材料。
(2)加筋土适用于人工填土的路堤和挡墙结构。
适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土、黄土和人工填土等地基。