高速公路軟土地基處理設計

高速公路軟土地基處理設計研究1機理各種天然地基土壤都由三相體結(jié)構比例關系決定其強度和變形特征的。季節(jié)性凍土因負溫度的影響，下層水分向上集聚，形成冰晶。融化時，上層土壤含水量大增，單位體積內(nèi)上顆粒所占比例相對減少，土壤強度大大下降。多年凍土在熱力作用下，上層土壤中的冰晶融化，含水量大增，地基強度嚴重衰減，熱融引起路基下沉。濕陷性黃土，因孔隙率大，外界水文條件變化，遇濕沉陷。鹽漬土上層所含鹽份因地下水位升降，雨水滲入，干旱季節(jié)鹽份向地基上層集聚，使得土壤三相體結(jié)構比例發(fā)生變化，造成土體強度變化。2軟土地基處理辦法自然界中的軟土地基本來自處于天然平衡狀態(tài)的，因路基填土荷載破壞了原來的天然平衡狀態(tài)，水份部分釋出，土壤孔隙率變小；地基因而沉降。也可由于自然界水文情況發(fā)生變化，譬如：天然或人為引起的地下水位降落，使土壤三相體比例發(fā)生變化，產(chǎn)生沉降。和其他地基土處理一樣，軟土地基處理的辦法可分為兩大類：（1）改善土壤三相體結(jié)構比例關系，使得經(jīng)過處理的地基能夠盡可能與新的外界環(huán)境條件（附加荷載和水文變化）相適應。土壤壓實，土壤置換（靜力），強夯（動力置換），堆載預壓，各種排水措施（包括截水溝，縱橫向盲溝，塑料排水板，砂樁，砂井，井點降水，真空降水等）都是為了調(diào)整土壤三相體的比例關系，減少土壤中的空氣和水份所占體積，增加土壤顆粒成份。（2）采取固化措施，增強地基抗變形能力。用水泥、石灰之類的材料，改善土壤三相體自身的結(jié)構強度和變形特征。水泥攪拌樁，水泥粉噴樁，石灰樁等，均屬此類。應該注意到上述各種措施都沒有能改善環(huán)境水文條件。軟土地基處理應采用措施防止環(huán)境水條件變化而引發(fā)的地基下沉。例如，地下水位劇升劇降。單純采用輕質(zhì)材料替代路基填土往往會因環(huán)境水條件變化而引起沉降。因為這種處理方案沒有改善或固化地基土三相體結(jié)構。設計中，總沉降值和工后沉降值要計算，但不能過分拘泥于計算?？偝两涤嬎阒凳遣豢煽康摹，F(xiàn)分述如下：（l）總沉降值土S=mSc規(guī)范規(guī)定“沉降系數(shù)m是一經(jīng)驗系數(shù)，與地基條件，荷載強度，加荷速率因素有關，其范圍值為1.1～1.7。應根據(jù)現(xiàn)場沉降觀測資料確定?！辈煌脑O計者有各自的理念，可以作為設計階段“根據(jù)”的現(xiàn)場觀測資料還未產(chǎn)生。取m范圍值的上限、下限或中值，對總沉降值的影響不是一個小數(shù)目。再看Sc。主固結(jié)沉降以實驗室得出的e－p曲線為根據(jù)進行計算。e－p曲線的實驗條件（天然狀態(tài)的應力釋放，室內(nèi)固結(jié)試驗的排水條件，加載速率，土樣側(cè)向變形限制條件）給我們啟示，e－p曲線只能分類區(qū)別各種土樣壓縮固結(jié)之差異，不可能真實地描述軟土地基的主固結(jié)沉降特征。現(xiàn)舉一例來說明主固結(jié)沉降計算值的不可靠性。某地層土樣，e。=0．70（地基土自重作用），e1＝065（地基土自重與附加荷載擴散值聯(lián)合作用），土層厚度350cm。根據(jù)規(guī)范提供的計算辦法，有：主固結(jié)沉降值：總壓縮量：事實上，e。＝0.70的土壤孔隙率為41．2％，干容重＝15.9kN／m’，大體上具有壓實系數(shù)0.88。要求地基土具有0.88的壓實度顯然是過分的。e1=0.65相當于壓實系數(shù)0.91，也是不可能的。另外，以附加應力擴散值對土壤自重應力之比等于或小于0.1~0.15．匕來決定固結(jié)沉降的計算深度，人為性大，依據(jù)也不甚充分。鳥（它2曉）工后沉降值崇末盡管可以用地盜基平均固結(jié)度酒等辦法來計算壞工后沉降值，點但其可靠性與耀否當然是不言怪而喻的。原（跳3發(fā)）路基填土是販分層進行的。墻同比“現(xiàn)一次堆西填贈”誓的計算模式，秘相去甚遠。鳴（呢4甩）施工中的排框水條件對總沉逐降值和工后沉要降值的影響難徹干估計?；ゾC觀以上各點羊，總沉降值和唯工后沉降值可定以計算，以劃大分不同軟土地笛基的變形類別見，但不能過于左拘泥于具體的紗數(shù)值。絮3的酬主固結(jié)沉降計渡算中的問題仆3.論1忽減載和超載隸用粉煤灰填筑絨路堤和用填土縫超載預壓，對源其效果宜作具娛體計算分析。翻表妹1宋中列出粉煤灰肆夾填和超載填侄土的主固結(jié)沉學降對比。計算釋中粉煤灰填筑效路堤采取路堤窩最大范圍內(nèi)用千粉煤灰來替換察土（路槽頂面押填上高度狼－疫2*亭0.30m累）。超載預壓輸高度為路面標養(yǎng)高以上運1.50m摩。幣從迅表投1趨中可以看到，銳粉煤灰最大范境圍內(nèi)夾填，使真得設計高協(xié)為墊5.7亮4熱～按7摩.39m際內(nèi)路堤主固結(jié)撲沉降減垂小奸7.膝6賀－類10.4cm牲，對工后沉降詳?shù)挠绊懜?。壇超載填扁土輸泊1.50m示使得路堤主固底結(jié)沉降增法大院15.賞3消－秒17.2cm捏?？梢暂^多地使抵減工后沉降頌。應該認為超誕載預壓是個好布辦法，但需注好意排水通道的歷通暢。粉煤灰率夾填，造價高皇、效果有限，平是個有爭議的露地基處理辦法厭。效3.忠2帽關于壓縮模量謠有些計算文件追將規(guī)范建議的含用壓縮模量計城算法中的壓縮漿模量雄來代替。也就逗是說用的割線院模量替代本應豈隨而變化的哄壓縮模量。兩拒種方法的計算個結(jié)果有較大的流差異?，F(xiàn)就卡表介1錢中斷古面繪1勾進行比較計算跨，得出結(jié)果如兩下：按割線勒計算，主固結(jié)欣沉降為已29.5cm垃；蘭按晌網(wǎng)e傲－迎p禮曲線所得壓縮系模贏量計算意為筋3欄5珠．處7cm頸。兩者差值為若6.2cm遭。用割線模量全算出醬的結(jié)果比用曲捏線算出的結(jié)果垮小稈門扣17.4悲4象％。異3嘴石主固結(jié)沉降漿計算的終結(jié)條殺件圣嫌賀主固結(jié)沉降計從算的終結(jié)條件拍是按狀還是以天然地攪基的壓實系數(shù)身為宜，帶表陡2菜以掘表蹲1直為基礎，列出固了耕3環(huán)個計算結(jié)果。敞4造壤關于地下水位題和地表積水步帝磨一般的設計文盯件都能以調(diào)查窗研究為基礎，己指出地下水位稀，雨水和地表昨積水的年度演伙變規(guī)律。這種炎演變規(guī)律正是幟軟土地基外部疲環(huán)境條件的演址變規(guī)律，對于葬指導設計有重襪要的作用，盡愁管還不能量化拘。這種演變規(guī)喂律對于指導施蝕工也是十分重影要的。設計文欲件中應強調(diào)盡挑量避免在地下身水位接近地基博表面，或在雨蜂季迸行底層路頭基填筑。如果妹設計中在天然顛地基表面布置具了砂礫墊層，塌縱橫向盲溝，秋則應授權監(jiān)理沫工程師根據(jù)季斧節(jié)水文情況，傳在保證路基底撫層填土順利迸尤行的條件下，甜調(diào)整墊層厚度拼（可以加大，朱也有可能取消抹），調(diào)整縱橫墾向盲溝的布置失方式和溝深、回溝距。勒5精戲從總體上把握諷軟土、軟粘上童（過濕土），愚非軟土地基的忽界限讓纖規(guī)范規(guī)定鑒別淋軟土的標準是輩：天然含水量座大于等身于波3任5罪％或液限；天黃然孔隙比大于仗等仆于渠1.0凳;紹十字板抗剪強凱度小糞于執(zhí)35kP賢a賠。泥炭，腐殖殊質(zhì)土，有機質(zhì)嶺土（淤泥和淤啄泥質(zhì)土）都屬煉于軟土范疇。褲規(guī)范規(guī)定的三絲項指標都是軟騙土的下界?？≤浲料陆缫韵卤频耐寥缹偈裁礊跄?？如何對待響它？也就是說樣天然含水量小況于斯35擁%盾或液限，天然率孔隙比小焰于烘1.血0鍋，十宇板抗剪乓強度大吸于絲35kP鉤a拒的地基土屬于抓什么呢？統(tǒng)統(tǒng)遼把它當作非軟相土對待是不適跪當?shù)?。有的設帝計單位提出將親其稱為軟粘土販，也應該連同生軟土一并分析餡研究。這是一掉項很好的延續(xù)協(xié)補充。但，沒嘴能指出軟粘土剖的下限是什么艷標準？如何處傾理呢？繼我們將天然含雁水量大販于早28虎%召，小良于寧3媽5泳％或液限，天膝然孔隙比大程于旦0.7焰5架，小腸于養(yǎng)1.紙0孟的土壤稱之為哥過濕土。應該咸連同軟土一并養(yǎng)分析研究和處干理。規(guī)定過濕共土下限標準是必根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查丹和地基土壓實興系數(shù)不小釣于瞎0仗．豎8毛5落為條件的。凡剩以土壤壓實系踩數(shù)）大咐于翁08束5程的地基土壤作榨為路基的基礎蕩，應該認為廢是校“競堅跡實散”防的，即非軟土騾。因為從路槽超頂面起算深度村超址過姿l.志5恥的路基土壓實壟系槳數(shù)吃K鐮只徑有份0.9友0深。俗由下表可以看選出各種不同壓碎實系漫數(shù)勸K站條件下的土壤狗孔隙率和孔隙誰比。因以逮K=卷0床．掃8丹5米作為過濕土的蛙下界是可取的渾。平從軟土到軟粘額土（過濕土）餡，又從軟粘土地到非軟土，給鋪我們提供了一明個完整的地基銅土的概念。襲6滅厲根據(jù)地質(zhì)剖面騙資料來決定軟愈上地基的處理以意見鍛通?？梢砸姷礁羲念惒煌牡卣屹|(zhì)剖面，處理綿方法應該是不艘相同的。娃(1鞠)千非軟土地質(zhì)剖駐面：從上到下搏，地層土含水射量小姐干殺2劃8博％，孔隙比小捐于尖0.7膏5卡。低液限粘土丟處于半堅硬、翻硬塑狀態(tài)。對刻這樣的地基不伯必進行沉降計堅算，也不必進殖行地基處理。嚴（禍2灑）軟粘土（過絮濕士）表層：蕩含水量大拳于排2悼8牢％，小侵干裝3遺5氏％或液限，孔浙隙比敗在驢07殲5吧～舊1.門0貢范圍內(nèi)。常為姓高液限粘土處胳于軟塑狀態(tài)。睜對這樣的地層甚應視其厚度決域定計算或不計其算沉降，可以駕采用砂礫墊層豆也可以置換或驟固化處理。使司路基填土座落道在強度較大的鍋地基上。嗎（慰3吉）淤泥或軟粘動土在淺層（一塑般指深蜘度奸1跳2?！?5m芬以內(nèi)）：含水教量大梁于鐘2聾8缺％，孔隙比大大于山0.75律o茅高液限粘土、畜淤泥或淤泥質(zhì)吉高液限粘土處稱于軟塑或流塑侍狀態(tài)。對這樣叔的地層要十分舌重視，應采取鍛排水措施，結(jié)臥合堆載疏干，縮以策安全。要垮注意排水通道咬暢通。固化措府施也是可以的然，還仍然不能艷不注意排水疏偽干。用輕質(zhì)材肚料代替路基填再土，雖然減輕墨了地基負荷，母但地基似不穩(wěn)災固。容（情4風）淤泥或軟粘倒土在深層（一萄般指深攝度胖1謠2融～瓶15m嗚以下）；由于蘇破壞天然地基體自然平衡的路虧基填土附加荷貞載，經(jīng)地層擴去散作用，已衰希減不少。譬如鑼：填土路基高合度為至5m集，作用在地基絹表面的附加荷捏載約施為暴100kP司a裂，而在數(shù)15m民深度處已衰減沸為極50kP電a初左右。深層淤逆泥和軟粘土產(chǎn)然生的沉降和工飄后沉降均小于綁淺層的。對這脹樣的地層，可表采取排水措施海。超載填土對饞深層影響不大喂。刮7曲周軟土地基處理拋重點在中上層配上層地基土要港承受較大的附未加荷載擴散值鄰，是軟土地基魯沉降的主要貢稍獻者，是承托看路基、減少沉動降的關鍵所在春。因此，軟上罰地基處理的重掠點在中上層。擦新強夯法不失盼為一種好辦法廢，改善了中上眠層土壤的三相后體結(jié)構比例，惑強度提高，變存形能力下降，阻路基被強硬的替地基中上層土綿壤所承托。板過分的深層排話水是不必要的滴。它不能減少脹沉降，也不能谷產(chǎn)生承托路基持的抗力。寄8緊弓要求過長的堆魯載預壓期是對盼業(yè)主的不尊重棟目前階段，高哲速公路施工工亞期緊迫是客觀糞形勢的要求。知總工期只異有酷2倆－拘3葵年的項目極多青見。如果要求抱堆載頂櫻壓慨1滴2給－促1禿4制個月甚魯至蓄1信6郵～涉1未8顯個月，業(yè)主是零無法接受的，惰施工也是無法阻實現(xiàn)的。遇有敘這種情況，應狠另提處理方法天。州9筆鍬在規(guī)定的總工磚期內(nèi)盡量延長辣橋頭堆載預壓腫時間誓在規(guī)定的總工愉期內(nèi)盡量延長