高速公路软土地基处理设计

高速公路软土地基处理设计研究1机理各种天然地基土壤都由三相体结构比例关系决定其强度和变形特征的。季节性冻土因负温度的影响，下层水分向上集聚，形成冰晶。融化时，上层土壤含水量大增，单位体积内上颗粒所占比例相对减少，土壤强度大大下降。多年冻土在热力作用下，上层土壤中的冰晶融化，含水量大增，地基强度严重衰减，热融引起路基下沉。湿陷性黄土，因孔隙率大，外界水文条件变化，遇湿沉陷。盐渍土上层所含盐份因地下水位升降，雨水渗入，干旱季节盐份向地基上层集聚，使得土壤三相体结构比例发生变化，造成土体强度变化。2软土地基处理办法自然界中的软土地基本来自处于天然平衡状态的，因路基填土荷载破坏了原来的天然平衡状态，水份部分释出，土壤孔隙率变小；地基因而沉降。也可由于自然界水文情况发生变化，譬如：天然或人为引起的地下水位降落，使土壤三相体比例发生变化，产生沉降。和其他地基土处理一样，软土地基处理的办法可分为两大类：（1）改善土壤三相体结构比例关系，使得经过处理的地基能够尽可能与新的外界环境条件（附加荷载和水文变化）相适应。土壤压实，土壤置换（静力），强夯（动力置换），堆载预压，各种排水措施（包括截水沟，纵横向盲沟，塑料排水板，砂桩，砂井，井点降水，真空降水等）都是为了调整土壤三相体的比例关系，减少土壤中的空气和水份所占体积，增加土壤颗粒成份。（2）采取固化措施，增强地基抗变形能力。用水泥、石灰之类的材料，改善土壤三相体自身的结构强度和变形特征。水泥搅拌桩，水泥粉喷桩，石灰桩等，均属此类。应该注意到上述各种措施都没有能改善环境水文条件。软土地基处理应采用措施防止环境水条件变化而引发的地基下沉。例如，地下水位剧升剧降。单纯采用轻质材料替代路基填土往往会因环境水条件变化而引起沉降。因为这种处理方案没有改善或固化地基土三相体结构。设计中，总沉降值和工后沉降值要计算，但不能过分拘泥于计算。总沉降计算值是不可靠的。现分述如下：（l）总沉降值土S=mSc规范规定“沉降系数m是一经验系数，与地基条件，荷载强度，加荷速率因素有关，其范围值为1.1～1.7。应根据现场沉降观测资料确定。”不同的设计者有各自的理念，可以作为设计阶段“根据”的现场观测资料还未产生。取m范围值的上限、下限或中值，对总沉降值的影响不是一个小数目。再看Sc。主固结沉降以实验室得出的e－p曲线为根据进行计算。e－p曲线的实验条件（天然状态的应力释放，室内固结试验的排水条件，加载速率，土样侧向变形限制条件）给我们启示，e－p曲线只能分类区别各种土样压缩固结之差异，不可能真实地描述软土地基的主固结沉降特征。现举一例来说明主固结沉降计算值的不可靠性。某地层土样，e。=0．70（地基土自重作用），e1＝065（地基土自重与附加荷载扩散值联合作用），土层厚度350cm。根据规范提供的计算办法，有：主固结沉降值：总压缩量：事实上，e。＝0.70的土壤孔隙率为41．2％，干容重＝15.9kN／m’，大体上具有压实系数0.88。要求地基土具有0.88的压实度显然是过分的。e1=0.65相当于压实系数0.91，也是不可能的。另外，以附加应力扩散值对土壤自重应力之比等于或小于0.1~0.15．匕来决定固结沉降的计算深度，人为性大，依据也不甚充分。鸟（它2晓）工后沉降值崇末尽管可以用地盗基平均固结度酒等办法来计算坏工后沉降值，点但其可靠性与耀否当然是不言怪而喻的。原（跳3发）路基填土是贩分层进行的。墙同比“现一次堆西填赠”誓的计算模式，秘相去甚远。鸣（呢4甩）施工中的排框水条件对总沉逐降值和工后沉要降值的影响难彻干估计。互综观以上各点羊，总沉降值和唯工后沉降值可定以计算，以划大分不同软土地笛基的变形类别见，但不能过于左拘泥于具体的纱数值。絮3的酬主固结沉降计渡算中的问题仆3.论1忽减载和超载隶用粉煤灰填筑绒路堤和用填土缝超载预压，对源其效果宜作具娱体计算分析。翻表妹1宋中列出粉煤灰肆夹填和超载填侄土的主固结沉学降对比。计算释中粉煤灰填筑效路堤采取路堤窝最大范围内用千粉煤灰来替换察土（路槽顶面押填上高度狼－疫2*亭0.30m累）。超载预压输高度为路面标养高以上运1.50m摩。币从迅表投1趋中可以看到，锐粉煤灰最大范境围内夹填，使真得设计高协为垫5.7亮4热～按7摩.39m际内路堤主固结扑沉降减垂小奸7.膝6贺－类10.4cm牲，对工后沉降详的影响更小。坛超载填扁土输泊1.50m示使得路堤主固底结沉降增法大院15.赏3消－秒17.2cm捏。可以较多地使抵减工后沉降颂。应该认为超诞载预压是个好布办法，但需注好意排水通道的历通畅。粉煤灰率夹填，造价高皇、效果有限，平是个有争议的露地基处理办法厌。效3.忠2帽关于压缩模量谣有些计算文件追将规范建议的含用压缩模量计城算法中的压缩浆模量雄来代替。也就逗是说用的割线院模量替代本应岂随而变化的哄压缩模量。两拒种方法的计算个结果有较大的流差异。现就卡表介1钱中断古面绘1勾进行比较计算跨，得出结果如两下：按割线勒计算，主固结欣沉降为已29.5cm垃；兰按晌网e傲－迎p礼曲线所得压缩系模赢量计算意为筋3栏5珠．处7cm颈。两者差值为若6.2cm遭。用割线模量全算出酱的结果比用曲捏线算出的结果垮小秆门扣17.4悲4象％。异3嘴石主固结沉降浆计算的终结条杀件圣嫌贺主固结沉降计从算的终结条件拍是按状还是以天然地搅基的压实系数身为宜，带表陡2菜以掘表蹲1直为基础，列出固了耕3环个计算结果。敞4造壤关于地下水位题和地表积水步帝磨一般的设计文盯件都能以调查窗研究为基础，己指出地下水位稀，雨水和地表昨积水的年度演伙变规律。这种炎演变规律正是帜软土地基外部疲环境条件的演址变规律，对于葬指导设计有重袜要的作用，尽愁管还不能量化拘。这种演变规喂律对于指导施蚀工也是十分重影要的。设计文欲件中应强调尽挑量避免在地下身水位接近地基博表面，或在雨蜂季迸行底层路头基填筑。如果妹设计中在天然颠地基表面布置具了砂砾垫层，塌纵横向盲沟，秋则应授权监理沫工程师根据季斧节水文情况，传在保证路基底抚层填土顺利迸尤行的条件下，甜调整垫层厚度拼（可以加大，朱也有可能取消抹），调整纵横垦向盲沟的布置失方式和沟深、回沟距。勒5精戏从总体上把握讽软土、软粘上童（过湿土），愚非软土地基的忽界限让纤规范规定鉴别淋软土的标准是辈：天然含水量座大于等身于波3任5罪％或液限；天黄然孔隙比大于仗等仆于渠1.0凳;绍十字板抗剪强凯度小粪于执35kP贤a赔。泥炭，腐殖殊质土，有机质岭土（淤泥和淤啄泥质土）都属炼于软土范畴。裤规范规定的三丝项指标都是软骗土的下界。俊软土下界以下逼的土壤属什么乌呢？如何对待响它？也就是说样天然含水量小况于斯35拥%盾或液限，天然率孔隙比小焰于烘1.血0锅，十宇板抗剪乓强度大吸于丝35kP钩a拒的地基土属于抓什么呢？统统辽把它当作非软相土对待是不适跪当的。有的设帝计单位提出将亲其称为软粘土贩，也应该连同生软土一并分析馅研究。这是一掉项很好的延续协补充。但，没嘴能指出软粘土剖的下限是什么艳标准？如何处倾理呢？继我们将天然含雁水量大贩于早28虎%召，小良于宁3妈5泳％或液限，天膝然孔隙比大程于旦0.7焰5架，小肠于养1.纸0孟的土壤称之为哥过湿土。应该咸连同软土一并养分析研究和处干理。规定过湿共土下限标准是必根据现场调查丹和地基土压实兴系数不小钓于瞎0仗．竖8毛5落为条件的。凡剩以土壤压实系踩数）大咐于翁08束5程的地基土壤作榨为路基的基础荡，应该认为废是校“竞坚迹实散”防的，即非软土骡。因为从路槽超顶面起算深度村超址过姿l.志5耻的路基土压实垄系桨数吃K镰只径有份0.9友0深。俗由下表可以看选出各种不同压碎实系漫数劝K站条件下的土壤狗孔隙率和孔隙谁比。因以逮K=卷0床．扫8丹5米作为过湿土的蛙下界是可取的浑。平从软土到软粘额土（过湿土）馅，又从软粘土地到非软土，给铺我们提供了一明个完整的地基铜土的概念。袭6灭厉根据地质剖面骗资料来决定软愈上地基的处理以意见锻通常可以见到隔四类不同的地找质剖面，处理绵方法应该是不艘相同的。娃(1鞠)千非软土地质剖驻面：从上到下搏，地层土含水射量小姐干杀2划8博％，孔隙比小捐于尖0.7膏5卡。低液限粘土丢处于半坚硬、翻硬塑状态。对刻这样的地基不伯必进行沉降计坚算，也不必进殖行地基处理。严（祸2洒）软粘土（过絮湿士）表层：荡含水量大拳于排2悼8牢％，小侵干装3遗5氏％或液限，孔浙隙比败在驴07歼5吧～旧1.门0贡范围内。常为姓高液限粘土处胳于软塑状态。睁对这样的地层甚应视其厚度决域定计算或不计其算沉降，可以驾采用砂砾垫层豆也可以置换或骤固化处理。使司路基填土座落道在强度较大的锅地基上。吗（慰3吉）淤泥或软粘动土在浅层（一塑般指深蜘度奸1跳2危～哭15m芬以内）：含水教量大梁于钟2聋8缺％，孔隙比大大于山0.75律o茅高液限粘土、畜淤泥或淤泥质吉高液限粘土处称于软塑或流塑侍状态。对这样叔的地层要十分舌重视，应采取锻排水措施，结卧合堆载疏干，缩以策安全。要垮注意排水通道咬畅通。固化措府施也是可以的然，还仍然不能艳不注意排水疏伪干。用轻质材肚料代替路基填再土，虽然减轻墨了地基负荷，母但地基似不稳灾固。容（情4风）淤泥或软粘倒土在深层（一萄般指深摄度胖1谣2融～瓶15m呜以下）；由于苏破坏天然地基体自然平衡的路亏基填土附加荷贞载，经地层扩去散作用，已衰希减不少。譬如锣：填土路基高合度为至5m集，作用在地基绢表面的附加荷捏载约施为暴100kP司a裂，而在数15m民深度处已衰减沸为极50kP电a初左右。深层淤逆泥和软粘土产然生的沉降和工飘后沉降均小于绑浅层的。对这胀样的地层，可表采取排水措施海。超载填土对馋深层影响不大喂。刮7曲周软土地基处理抛重点在中上层配上层地基土要港承受较大的附未加荷载扩散值邻，是软土地基鲁沉降的主要贡稍献者，是承托看路基、减少沉动降的关键所在春。因此，软上罚地基处理的重掠点在中上层。擦新强夯法不失盼为一种好办法废，改善了中上眠层土壤的三相后体结构比例，惑强度提高，变存形能力下降，阻路基被强硬的替地基中上层土绵壤所承托。板过分的深层排话水是不必要的滴。它不能减少胀沉降，也不能谷产生承托路基持的抗力。寄8紧弓要求过长的堆鲁载预压期是对盼业主的不尊重栋目前阶段，高哲速公路施工工亚期紧迫是客观粪形势的要求。知总工期只异有酷2俩－拘3葵年的项目极多青见。如果要求抱堆载顶樱压慨1滴2给－促1秃4制个月甚鲁至蓄1信6邮～涉1未8显个月，业主是零无法接受的，惰施工也是无法阻实现的。遇有叙这种情况，应狠另提处理方法天。州9笔锹在规定的总工砖期内尽量延长辣桥头堆载预压肿时间誓在规定的总工愉期内尽量延长