高填土路基范文

高填土路基范文（精选8篇）

高填土路基 第1篇

公路工程施工过程中,经常涉及大量的高填土路堤建设,路堤过高会使得施工难度加大,施工周期变得更长,并且很难避免出现各种病害,同时很多施工细节在施工过程中没有得到施工单位的重视,就更容易导致更多的高填土路基病害的出现,文中对高填土路基病害形成的原因,以及相应的处理措施做出论述,期望对我国高填土路基工程给予一定的帮助。

1 常见高填土路基病害及成因

1.1 常见高填土病害

在公路建设中路线经常会有穿越高原、河流、沟谷及山岭重丘等地形地貌的情况。因我国现阶段新建公路的线形指标较高、曲线半径都较大,也受我国多种地形起伏变化的影响,在施工的过程中,会出现大量的深挖、高填土路基的施工。随着工程竣工通车,在车辆的持续载荷作用中,会使得路基持续受力,加上施工质量的影响等因素造成路基表面出现沉陷、变形甚至出现路基开裂等病害。而填土与路基之间没有均匀的结合是高填土路基最常见引发其他病害的主要原因之一,引发的病害中主要包括路面发生沉降、塌陷、纵向开裂、翻浆等。特别是公路投入使用后迎来雨季,因路面沉降出现的凹凸不平的病状,很容易形成路基排水不通畅而形成大量积水,使路基被水严重侵蚀,导致路基以及其相应的路面结构被积水影响,长时间被水侵蚀的作用下路面结构层会出现龟裂、车辙、破碎、翻浆。最后的结果就是公路使用寿命减短,运营效率低下,车辆行驶在公路上发生颠簸或者是跳车现象,导致交通堵塞,使得公路存在安全隐患,增加安全事故的概率。

1.2 产生病害的原因

1.2.1 地基应力不足

首先,由于公路所处的地域不同,所以公路沿线的各个地形、地物、地貌等通常都会比较复杂,例如常见的黄土丘陵地区、低洼地区以及水田沼泽地区等,这些地区天然土质的密实度相对都比较低,承载能力不达标,压缩性非常大,在受到压力时就会发生非常明显的变形。

其次,公路高填土路基由于有着较大的高度,在经过长期车辆行驶荷载作用下,导致多数的路段路基荷载大于承载力,最终使得路基发生变形等状况。

1.2.2 施工质量控制不足

路基在施工开始之前,必须要对地基的承载力进行检测,但实际上,在建设的过程中,经常会因为多方面的原因,没办法对路基进行全面的检测以及综合科学分析,只能在坑沟还有沟渠等较为软弱的地基做出相关的探测并进行处理,这也使得施工的过程中,没有对地基承载力有全面的深入细致的了解,当道路施工竣工并运行之后,因部分地基整体稳定性不足,从而使得公路发生沉降,严重的影响了公路的使用寿命。

1.2.3 积水过多

引起路基病害的主要因素就是积水,如不能将积水及时的排出,就会产生对路基很严重的损害。为预防路面及路堤因季节性雨水而引起破坏,完善路面的排水防护措施是十分必要的。正常情况下,公路工程多会在春季时施工,在雨水缺少的自然情况下难以保证土壤在压实后的最佳含水量,而且土壤之间也有着较大的空隙。如果路基的施工建设是在雨季进行,路基防护的措施不过关或防护施工和路基没有同步进行,都会导致路堤暴露在雨水的浸泡和冲刷之中,使得路基遭到大量雨水的侵蚀,导致路基破损。

路基工程完工后,高填土路基排水设施如果不完善,同样也会导致路面在这段时间内受到雨水的侵蚀,致使路面、路堤损坏。

1.2.4 斜坡地质引发滑移

通常山区的公路多会呈现鸡爪的形状,高填土也多位于斜坡体上方,山区斜坡通常都是用坡积土作为覆盖层,这就导致了斜坡体和高填土体两者之间的接触结构有着一定的贯通及软弱性,从而形成一个滑动面,使得填土体很容易沿着这种结构面发生滑动,最终导致路基滑移,使路面开裂甚至发生路基滑坡等严重质量安全事故。因此路基在斜坡段施工时要严格按照路基施工规范的要求进行施工,如在斜坡面挖台阶等措施。

2 常见病害处理措施及预处理

在路基施工的过程中,对高填土路基的回填土进行严格的质量控制,以保障路基整体强度和路基的稳定性。在路基的施工过程中,在原地面表层土比较浅、比较弱的情况下,必须使用换填土措施进行处理。将软土挖掘出,然后选择强度高且透水性强的材料进行回填,进而保障路基的强度符合公路的荷载要求。

2.1 喷桩处理法

如果一些路段其软土层的深度比较深时,使用换填土的方法已经无法满足要求,可采用粉喷桩来处理。使用长度一般在15 m~20 m之间,直径为0.5 m的粉喷桩,而且该方法还适用于高填土路基,当高填土路基的承载力不达标或有明显的坑沟等特殊情况的路段,均可采用该方法进行处理。

2.2 清表挖除控制

路基的建设如果恰逢雨季或者在降水量非常大的地区,路基施工范围内的植被生长的就会非常茂盛,这些植物的根茎深入地下会非常深,所以在路基施工之前,必须对这些植被的根茎进行清理,并且必须要将清理出的区域进行回填碾压处理,在回填前压实度必须要符合路基设计要求,其目的就是要保证路基可以承载公路的荷载。在碾压完成后除了施工单位自检外监理人员必须还要对该区域的压实度进行抽样检测,并做好相关记录、归档,方便二次调阅。

2.3 填料含水控制

公路路基在施工时,对填土料的含水量必须进行充分的实验分析,并且进行全程控制,只有符合设计规范要求的回填土才可以使用,就现阶段来看,经常使用的检测方法就是利用酒精的燃烧,根据其检测的结果,对回填土的含水量进行质量控制,如果回填土的含水量比较小,就应该洒水并进行均匀的搅拌;如果回填土的含水量比较高,就需要进行晾晒,使回填土中的含水量保持在最佳含水量。

2.4 防排水设施建设

在山区的公路工程的建设过程中,必须要保障路基地下水能够被有效的排出,而且在相应的路段进行填土施工时,一定要设置好碎石盲沟,这些措施的设置就是为了保障山体地下水可以顺利被引导至路基范围以外的区域。在山区公路路基建设的过程中,必须要根据填筑高度的不断变化,对路基最顶层积水进行相应的处理,如每相隔25 m~30 m,就设置一个临时的水簸箕对其进行排水的处理,如此一来,不但可以防止雨水对整个路基的损坏,还能够防止冲沟病害的发生,并且能有效的将路基最顶层的积水排除,最大限度的杜绝积水对路基的损伤,给整个路基的雨后作业建设提供良好的作业环境,保障路基的施工质量和施工进度。所以说,在路基建设的过程中,防排水的建设必须给予足够的重视,必须采取切实有效的措施提高路基防冲刷的能力。

路基的高填挖结合部以及桥涵的台背部分,通常都是一侧较为稳定,但另一侧因为时间推移的关系,会发生一定程度的沉降变化,这种情况下,就必须要提前使用压浆的方法对其进行加固处理,有效的减少路基沉降。还可以利用挤密、注浆等一系列的措施,将土壤中颗粒与颗粒之间的水分、空气能有效的排出去,形成一种高强度并且防水性好的结合体,进而使得路基坚固程度提高,最终减少该路段的不均匀沉降病害的发生,避免运营时出现跳车等现象。

3 结语

高填土路基是公路建设过程中,为满足公路设计和使用功能所使用的一种施工方式,在公路的设计中,设计人员应该对公路附近的环境、地质条件以及路线走廊带地基稳定性等方面进行详细的考察,最大程度的降低路基高度,有效的防止路基的病害发生。

参考文献

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[2]张晓浩,钱芳.高填土路基工程的质量控制探讨[A].2016年1月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].2016.

[3]彭惠,马巍,穆彦虎,等.青藏公路普通填土路基长期变形特征与路基病害调查分析[J].岩石力学,2015(7):32-33.

高填土路基 第2篇

高填土涵洞和软土地基涵洞设计关键问题探讨

对高填方涵洞设计中的土压力进行计算,并提出涵洞的减荷措施,从而进一步探讨软土地区涵洞地基承载力的提高措施,为工程实践提供借鉴.

作 者：余扬 YU Yang 作者单位：浙江省交通规划设计研究院,杭州,310006刊 名：浙江交通职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF ZHEJIANG VOCATIONAL AND TECHNICAL INSTITUTE OF TRANSPORTATION年，卷(期)：10(3)分类号：U449.1关键词：涵洞 土压力 减荷 地基处理

浅谈高填土路基的质量监控 第3篇

关键词：高填土路基病害,准备阶段,施工阶段

1 前言

高速公路作为社会现代文明的产物, 对我国的经济发展和社会生活起到了具大的推动作用, 因其全封闭、全立交的特点, 为满足快速、安全、经济、舒适等社会发展需要, 而得到迅速发展, 在山区修建高速公路也很普遍, 高填深挖路基逐渐增多, 如何控制好高填土路基的施工质量, 就显得尤为重要。

2 高填土路基的主要病害

路基是路面的基础, 路基施工质量的好坏, 直接影响到路面的质量、影响路面的使用寿命、行车舒适性和行车安全等, 因此控制路基的施工质量, 尤其是控制高填方路基的施工质量, 对减少路基病害的发生, 提高公路的使用寿命显得极为重要。

高填方路基的主要病害有:整体或局部沉降、纵横向开裂、滑坍等, 其产生的原因主要是工程地质和施工质量。这里主要谈如何控制高填方的施工质量, 以减少病害的发生。

3 高填土路基的施工准备阶段

高填方施工前, 由试验监理工程师配合, 要求承包人对填料做下列试验项目:

液限、塑限、塑性指数、液性指数;颗粒分析;密度;相对密度;重型击实;CBR;有机质含量及易溶盐含量。

施工监理要对液限、塑限、塑性指数、液性指数、重型击实试验、CBR试验等进行复核, 以确保标准性试验的准确性, 并要求承包人的自检体系一定要健全、完备。

在开工前要求承包人在试验路段进行压实试验, 确定路基施工的机械组合、压实遍数、松铺厚度、压实厚度、松铺系数等施工数据。

4 高填方路基的施工阶段

实践证明, 如压实度大于95%时, 填高每增加1米, 工后沉降约为1厘米, 而车辆荷载作用影响仅为80~150cm深度, 路基沉降主要是自重作用, 因此, 路基的层间压实显然成为控制的重点。路基压实度是保证路基强度及路面使用质量的关键, 直接关系到路面的使用性能及寿命。如果路基压实度不足, 在运营过程中, 路面就可能产生辙槽、裂缝、沉陷等病害, 使路面产生剪切破坏。控制层间压实度成为控制施工质量的重中之重, 应从以下几个方面着手。

4.1 清表和挖除控制我国南方雨量充沛, 雨季又长, 因此, 各种乔灌植被生长茂盛。

为保证路基的填筑质量, 在填筑前, 必须对植被根系进行彻底挖除。挖除后的根穴要进行分层夯实, 达到规定的压实度。监理人员要对根穴压实进行抽检, 而按桩号位置作好记录, 备查。清表与植根挖除后, 按规定进行填前碾压。

4.2 填料控制路基填料不得使用淤泥、沼泽土、

有机土、含草皮土、生活垃圾、树根和含有腐朽物质的土, 施工中的不合格填料必须弃掉。液限大于50, 塑性指数又大于26的土, 以及含水量超过规定的土, 不得直接作为填料。不同性质的土应分别填筑, 不得混填。每种填料累计总厚不宜小于0.5m.当填料发生变化时, 或同一种填料填筑超过2000m3时, 都要取样进行重型击实试验, 确定最大干密度及最佳含水量, 以便指导路基的压实施工。

4.3 严格控制含水量含水量是影响压实效果的

决定性因素, 含水量较小时, 水膜润滑作用不明显, 外部功能也不能克服粒间引力, 土粒相对移动不容易, 因此压实效果较差, 压不密实;含水量过大时, 土孔隙中会出现自由水, 压实功能不能使气体排出, 且压实功能的一部分被自由水抵消, 减小了有效压力, 压实效果也较差, 会出现“弹簧“现象, 且会粘轮。只有在最佳含水量时, 最容易获得最佳的压实效果。理论上, 在最佳含水量条件下压实到最大干密度的土体, 强度相对最高, 水稳定性最好。因此必须严格检测用作填料土的含水量, 只有在最佳含水量±2%的范围内才允许进行碾压。在施工现场主要用酒精燃烧法来测定填料土的含水量, 如出现含水量ω<ω0-2%时, 需加水均匀拌和;当ω>ω0+2%时, 需要晾晒。如果施工现场条件允许的话, 可采用分段填筑、分段晾晒、分段碾压的处理方法, 并且尽量避开雨季施工。

4.4 分层填筑、分层碾压路堤填筑应采用水平分层填筑法施工。

采用机械压实时, 分层的最大松铺厚度, 不应超过30cm (机械摊铺不超过25cm) , 填筑至路床顶面最后一层的最小压实厚度, 不应小于8cm.压实土层的密实度随深度递减, 表面5cm的密实度最高。施工中松铺厚度的控制采用插杆挂线, 随机挖孔及水准量测综合控制。填料的摊铺采用平地机整平并辅以人工找平。

路堤边缘往往压实不到位, 土体松散, 造成雨后滑坍, 故施工中边缘部位要求宽填50cm, 以保证全宽路基的压实。因此段填方正处于山坡填筑, 要求碾压时一定要由外侧向内侧开始碾压, 如果由内侧向外侧碾压, 将会对填料向外侧挤推, 造成边缘下沉。

路基在压实过程中, 并不是碾压遍数越多, 压实效果越好, 只有按试验路段中确定的碾压遍数进行碾压, 才能保证每层的整个深度内的压实度处处均匀, 达到设计规定的压实度。如碾压遍数过多, 土的密实程度并不会有显著的提高, 相反, 会造成土体破坏, 效果适得其反, 且不经济。碾压过程中一定要控制好压路机的碾压速度, 由试验路段确定。相邻两次的轮迹重叠应达到15~20cm, 保证压实均匀, 不出现漏压现象。施工机械要求自重16T以上的振动压路机、推土机、平地机等, 以保证碾压质量。

4.5 加强测试检验及压实控制某高填土路段要求填料最小强度、最大粒径、压实度。

为保证压实效果, 必须加强测试检验, 要求施工单位层层自检压实度, 监理层层抽检, 检测方法采用灌砂法, 检测频率为施工单位按每2000m3检测4处, 监理抽检频率为30%以上, 抽检点应选在路基压实薄弱处, 以确保路基压实质量, 对压实度数据要进行数理统计分析, 验证压实度代表值k必须满足的条件:k=kˉ-t0s/√n≥k0式中:kˉ-检验评定段内各检验点压实度的平均值;

t0-t分布表中随自由度和保证率 (或置信度) 而变的系数;

s-检验值的均方差;

n-检测点数;

k0-压实度标准值;

应用数理统计的方法, 比单纯算术加权平均值法要求更为严格, 只有每一压实层, 检验评定合格后, 才允许填筑下一层, 否则, 需继续碾压处理, 直至合格。

当填料土质发生变化时, 及同一填料填筑≥2000m3后, 必须重新做重型击实试验, 确定最大干容重及最佳含水量, 灌砂法所用的标准砂也必须经常标定, 以保证压实度检测的准确可靠性, 在灌砂法的操作工艺上, 取土样的底面位置必须为每一压实层底部, 以保证检测数据的真实有效。只有层层控制填土的压实度, 才能保证全深度范围内的压实质量。

4.6 控制施工工艺, 保证高填方路基的整体稳

定性当路堤在斜坡上填筑, 其垂直路中线测得的原坡陡于1:5时, 原地面要挖成台阶状, 横坡陡峻地段的半填半挖路基, 必须在山坡上从填方坡角向上挖成向内倾斜的台阶, 坡度为2%, 台阶宽度不应小于1m, 并进行夯实。笔者所监理的高填方路段, 所开台阶高1m, 宽2m, 向内倾斜, 坡度不小于2%, 利用小型机具进行夯实, 施工中杜绝施工单位制造假台阶蒙混过关。为了进一步加强高填方路基的整体稳定性。在地质条件较差路段, 建议在台阶部位增设铺筑土工格栅的施工工艺。

5 地下水与地表水的排出

水是引起路基各种病害的主要因素, 我国南方省份年降水量大, 山体地下水极其丰富, 如处理不当, 将会造成恶劣后果。为了将地下水畅通的排出路基以外, 笔者监理路段填方专门设置了碎石盲沟, 盲沟主沟总长度91.65m、支沟199.3m, 成功地将山体中的地下水引入河流。

在肓沟修建过程中, 监理人员应注意:⑴检查盲沟基槽深度、底部高程、断面尺寸、平面位置;⑵检查盲沟基础 (底部不透水层) 强度、纵坡;⑶检查盲沟侧墙垂直度、钭坡度、纵向顺直度;⑷检查填筑的透水材料级配、含泥量、密实度、不同透水材料的填筑层次和土工合成材料。在以上项目的检查中, 如发现不符合设计标准的, 要及时纠正。

随着路基填筑高度的增加, 更应及时排除路基顶表积水, 根据纵断面高程的变化, 每隔25-30m设置一处临时排水水簸箕, 这样既防止了雨水冲刷边坡造成冲沟, 又能将路基顶面积水排出, 避免路基顶面积水引发的各种病害, 为路基雨后及时施工创造了条件。

高填土路基 第4篇

关键词：冲击压实,路基,高填土

随着我国经济迅猛发展, 车辆载重的提高对路面的使用性能提出了更高要求, 对路基稳定性的要求也越来越高。随着人民群众对道路要求的不断提高, 对路基压实度要求很高的一些道路工程, 通过冲击压实技术对已成型路基进行再补压, 可使得路基压实度再提高2%~5%, 在我国路基施工中得到了广泛应用。国内外的成功经验表明, 合理使用冲击压实技术, 能够实现对成型路基的快速补强, 有效提高路基压实度, 显著降低其工后沉降, 确保公路路基的稳定。

1 概述

随着车辆载重技术的发展, 车辆荷载越来越高, 对路基也提出了更高的压实效果。传统压路机压实轮为圆柱形, 也可以带有羊角, 通过自身重力或振动来使得地表以下一定范围内的深度得到压实。在一些压实级别更高的工程中, 传统的压路机已难以实现更高的压实要求。

为确保施工质量, 通过冲击压实技术来周期性连续冲击地面, 产生的冲击波可使地下深层的密实度不断累积增加, 具有比传统的压实机更好的压实效果。冲击压实压路机的压实轮为多边形, 有三边、四边、五边和六边形。在我国, 使用最多是三边形的冲击压路机, 见图1。在压实轮上, 具有一系列交错排列的凸点和平整的压实面, 由牵引车牵引前进, 压实轮滚动前进, 产生位能落差和行驶动能, 能够对地面进行静压、揉搓和冲击, 见图2, 使土石颗粒之间发生位移、变形和剪切。随着填料密实度的增加, 影响深度逐渐加深。这种压实方法的主要特点是将传统的高频低幅“振动拍打”改为高幅低频“高能量冲击”方式。

冲击压实法所产生的冲击能量大, 影响深度大, 具有地震波的传播特性。与优统压实相比, 冲击压实法具有以下优势:1) 施工速度快, 效率高。传统压路机压实速度在3 km/h~4 km/h, 遍数6遍~12遍。冲击压实速度一般在12 km/h~15 km/h, 遍数10遍~40遍, 压实效率是传统压实法的5倍。2) 适用范围广。冲击压实适用于各类土石料压实, 可用于地基冲碾, 各种填土、填石的分层碾压, 路堤补压等。对填料含水量范围要求低, 可显著降低缺水地区的施工成本。3) 施工质量高。冲击压实在控制高填土路基的工后沉降和不均匀沉降, 提高路基的整体强度, 消除质量隐患方面, 有着传统压实无法比拟的优越性。

2 施工工艺

太阳高速 (太原—阳泉高速公路) 是国家高速公路网北京至昆明的重要路段, 是从山西通往京津冀地区的一条重要的快速通道。该高速横跨太行山脉, 沿线沟壑纵横, 建设难度大, 技术要求高。在该高速某合同段高填方路基中, 分别是:K101+053~K101+233段, 最大填土高度42.64 m, 宽度69.57 m, 工程量480 000 m3;K101+805~K101+895段, 最大填土高度48.36 m, 宽度206.48 m, 工程量520 000 m3。这两个高填方路段均采用了冲击压实进行碾压, 以确保路基稳定。在本文中, 以太阳高速高填方合同段路基冲击压实为例, 介绍冲击压实技术进行路基增强的应用, 以期借鉴。

1) 施工前的准备。施工机具进场, 主要有挖掘机240型2台、330型2台, 30 t自卸载重车15台, 140型推土机3台, 180型平地机1台, 25 t自行式振动压路机1台, 10 t洒水车1台, 3YCT25拖式冲击碾2台, QCY360牵引车2台等。对机械设备的维修保养。对施工人员进行培训。对使用填料进行性能试验, 各项指标应符合设计要求。

2) 平整场地。采用人工或机械对表层腐殖土、树根、草皮等杂物进行清除。使用推土机对作业面进行粗平, 见图3, 将较大的坑洞分层夯实, 对松散表层土进行碾压。做好临时排水设施, 防止施工场地积水。进行机械设备进出施工场地的道路修筑。

3) 材料填筑。在填筑过程中, 采用分层填筑法, 见图4, 填筑厚度和长度按设计要求进行, 要始终保持下承层的潮湿。推土机整平后, 专人随机进行松铺厚度检测。平地机够一个作业段后进行整平作业, 一般以30 m~50 m为一个作业段。整平作业完成后, 为避免过大的土壤水分散失, 振动压路机应立即进行初碾封面。

4) 测量放线, 用石灰粉划出控制轴线、冲击碾压场地边线, 见图5。按照20 m的间隔逐桩横断高程测量记录, 作为控制填筑厚度及纵坡的依据。按照每100 m为一个冲击碾压段进行标定。

5) 冲击碾压。在本次施工中, 冲击压路机采用3YCT25, 主要技术指标:标准势能25 k J;最大冲击力250 t~350 t;有效作用深度1.0 m~2.0 m, 影响深度3.0 m~5.0 m;工作行驶速度8 km/h~15 km/h;压实效率1 000 m2/h;整机重量27 t;压实轮组件重量12 t。两个冲击轮为三瓣式凹凸轮, 使用QCY360牵引车牵引, 见图6。

a.在正式碾压前, 为确保施工质量, 需进行试验段碾压。本项目部选择的试验段路基长度为180 m, 最宽度为69 m, 冲击面积约12 000 m2, 设置检测点24个。在碾压过程中, 每个断面分上中下三个厚度层进行压实度检测。该段土质为粉质粘土, 按10 km/h~12 km/h的速度进行冲击碾压, 在深度20 cm, 50 cm, 70 cm处分别取样进行压实度检测, 完全满足设计要求。试验段碾压结束后, 提出针对冲击遍数、含水量控制范围、机械的规格和性能、构筑物的安全保护措施、质量检测方法等的修改意见和措施, 改进人员和机具配置的建议等。在某检测断面的检测记录如表1所示。

b.待试验段压实度达到设计要求后, 就可以进行正式碾压, 见图6。采用分层冲击碾压路基的方式进行。在碾压过程中, 应根据路基宽度, 合理确定冲击碾压的轮迹走向, 按照“先两边, 后中间”的原则, 从路基一侧向另一侧转圈冲碾。碾压遍数按照设计要求进行, 碾压遍数以整个场地全部压完一次算一遍。

c.冲击压实过程中, 为确保均匀、满压的压实效果, 对表层产生的波浪状起伏, 应有意识的进行转弯半径的调整, 进行错峰压实。对出现的轮迹过大时, 应使用平地机整平后继续冲压。冲压结束后, 用静压或振动压路机对表面进行整平压实。

d.完成施工方案规定的碾压遍数后, 进行压实度检测。符合设计要求后, 进行下一阶段的施工。

3 施工关键点控制

1) 做好安全保障。严格按操作规程进行设备操作和施工, 安全责任落实到人。加强施工人员的安全教育、操作培训和考核, 对不合格者不得进入施工现场。一台冲压机配置两名操作手交替驾驶。

2) 由于冲击压实机的调头范围较大, 为提高施工效率, 应尽可能形成较长的冲碾段进行作业, 还可避免过多的接头影响路基的整体性。进行相邻两段冲击压实时, 搭接的长度不得小于15 m。

3) 路表50 cm深度范围内的土体含水量对冲击碾压效果有着较大的影响。含水量过大容易形成弹簧、翻浆等, 要严格控制。表面过干时, 应及时洒水湿润, 以免影响冲击能向深层的传递。当土体表面含水量较大, 采取措施降低表面含水量后进行碾压。否则, 容易形成表面推移。

4) 由于冲击能量大, 要与结构物保持一定的安全距离。冲压前查明施工范围内的地下管线和构造物, 并采取相应的保护措施。当距离结构物不超过5 m, 暗涵顶面填土高度小于3 m时, 严禁冲击碾压。在边角等特殊部位, 采取其他措施进行压实。

5) 安排专人进行记录。质量检测中, 分别按沉降量、压实度和承载力三个方面进行, 检测记录归档备案。

6) 在冲击碾压作业范围进出口位置, 进行显著的安全标识设置, 禁止无关人员和车辆出入。

4 结语

与传统的压实技术相比, 冲击压实技术能显著提高路基压实效果, 提高路基的整体稳定性, 且施工方便, 能有效降低施工成本, 缩短工期, 具有极大的优越性。特别适用于一些作业面较大的场地及高填方路段, 能有效发挥其性能特点, 具有极大的应用前景。

近年来, 随着我国高速建设规模不断扩大, 建设重心逐步向西部山区转移, 复杂的地形条件使得地形起伏较大。在施工中, 确保路基稳定和整体强度是路基工程质量的核心。冲击压实技术具有显著提升路基压实度的特性, 在我国公路建设中将会得到越来越广泛的应用。

参考文献

[1]王东虎.路基填前冲击压实施工工艺及施工质量控制要点[J].交通标准化, 2014 (4) :58-60.

[2]赵军丽.冲击压实技术在高填方路基中的应用[J].交通科技, 2006 (2) :91-93.

高填土边坡变形监测应用 第5篇

1测斜仪工作原理

测斜仪的工作原理是通过摆锤受重力作用来测传感器与铅垂线之间的倾角,进而计算垂直位置各点的水平位移。当土体产生位移时,埋入土体的测斜管随土体同步位移,测斜管的位移量即为土体的位移量。放入测斜管内的传感器测出的量是各个不同测段上测斜管的倾角φ,而该分段两端点的水平偏差可由测得的倾角φ用下式表示:

δi=Li×sinφi (1)

其中,δi为第i量测段的水平偏差值,mm;Li为第i量测段的长度,通常取0.5 m,1.0 m等常数,mm;φi为第i量测段的倾角值,(°)。

当测斜管埋设足够深时,管底可以认为是位移不动点,从管底上数第n量测处测斜管的水平偏差总量为:

$\delta ={\displaystyle \sum _{i=1}^n\text{Δ}}\delta {}_i={\displaystyle \sum _{i=1}^{n}L}\sin \text{Δ}\phi {}_i$ (2)

应该注意的是:只有当埋设好的测斜管的轴线是铅垂线时,水平偏差才是对应的水平位移值,但要将测斜管的轴线埋设成铅垂线几乎是不可能的,测斜管埋设好后,总有一定的倾斜和挠曲。因此首次测量值只能作为基本值,其后将传感器水平转180°后所得测量值与首次测量值的水平偏差值才是各个测段的水平位移值:

δn=c(δ2n-δ1n) (3)

其中,c为仪器参数;δ1n为首次测量时n点的位移值,mm;δ2n为旋转180°量测时n点的位移值,mm。

测斜管可以用于测单向位移,也可以测双向位移,测双向位移时,由两个方向的量测值求出其矢量和,得出位移的最大值和方向。

2测斜管埋设中应注意的问题

1)边坡监测中测斜管埋设采用钻具成孔,成孔允许偏差控制在1°内,为使管底水平位移为0,钻孔深度要求到下卧硬土层或基岩内(50 cm～100 cm),若软土层深厚难以进入硬土层时,钻孔至足够深度到不产生水平位移。

2)管底盖好底盖,并上好螺丝,当埋设的测斜管较长时,一般是先将测斜管连接成4 m～6 m左右长为一节,然后一节节放入孔中,管与管之间要搭接好,并涂抹粘合剂。

3)如遇浮力太大而难以下管时,可以往测斜管里注清水,用以抵抗泥浆的浮力和渗透力。

4)测斜管埋至预定深度后,校正导槽方向,使十字交叉向垂直于边坡监测位移方向。测斜管埋设好后停留一段时间,使钻孔填砂密实紧贴测斜管,之后进行零位测试。

3测斜仪应用工程实例

3.1 工程概况

长青墓园位于广东省佛山市南海区黄岐泌冲浔峰洲,毗邻广州,坐落于高度次白云山的尖峰山上。由于山坡陡峭,为了更好地利用山坡从而对其进行了改造,在原山体上依山势通过挖、填方形成阶梯状平台。边坡最大高度约为50 m,天池区最大填土深度约为15 m。

东二区、天池区以及东二区与天池区之间的区域为填土最厚区域,稳定性差。为确保建成后使用过程中填土区的稳定,需进行填土边坡治理。

对东二区采用锚索、锚杆及钢筋网喷射混凝土面层治理。对天池区设置锚索抗滑钢筋混凝土桩。为保证上述区域内在施工期及使用期内的安全,对其进行了位移观测,通过对观测数据的分析,做到在填土过程中心中有数,及时调整施工进度,确保填土稳定。

3.2 位移观测及资料整理

根据坡面剖面图,在边坡有代表性的3个平台上埋设了3根测斜管。填土施工期内,一个星期观测一次,填土施工完后一个月观测一次,如遇大雨或监测数据异常时加大观测频率,并及时绘制位移—深度—时间变化曲线。

3.2.1 位移随深度时间变化曲线分析

经过长时间的观测,得到埋设在边坡上的3根测斜管位移—深度—时间变化曲线图,从图1～图3可以看到3根管在整个观测过程中位移变化有两次是较大的。在9月4日～10月15日位移有较大的变化,位移变化最大值发生在坡中管,管顶变形共8.68 mm;从10月15日～10月31日位移又出现一次大变化,位移变化最大值仍发生在坡中管,管顶下1.5 m处共变形11.56 mm,之后位移渐渐趋于稳定。其中坡中管的最大位移达到了47.44 mm,经分析位移变化较大主要是由于坡中管上方的填土速率加快,超载过大所致。由于监测及时发现问题,并通知施工方调整施工进度,才避免了边坡位移速率变化的进一步加大。由此可知位移监测在填土边坡施工中能起到很好的信息化指导。除此之外,从3根测斜管随深度变化的位移曲线也可以知道:坡顶管在20 m以下位移变化很小,说明在这个位置以下基本到了坚硬稳定层;以此类推,坡中管在18 m处以下也基本属坚硬稳定层;坡底管在16 m 处有坚硬稳定层,但在16 m～25 m处可能存在软弱土层,这与钻孔埋设测斜管时的钻孔资料很相符。可见测斜仪在边坡位移监测中不仅可以指导信息化施工,还可以通过对位移的分析得出边坡稳定层的轮廓,预估边坡失稳时的危险滑裂面。

3.2.2 管中最大位移随时间变化速率曲线分析

从边坡上3根测斜管最大位移点处的位移随时间变化速率曲线图可以知道,填土边坡前期的变形速率很快,在10月中旬～11月中旬间3根测斜管位移速率均似直线上升,由于有信息化指导,位移变化险情很快被控制住。对于坡顶管和坡底管,通过速率变化曲线斜率可以认为其位移基本趋于稳定,并且最大位移值也不大,分别为8.05 mm和15.42 mm,尽管进入3月份,4月份的雨季,位移变化仍然很小;对于坡中管,由于受快速填土的影响,位移迅速增大,很快就达到了30多毫米,即使险情很快被控制,但位移仍在增长。从其深度位移曲线图和位移时间曲线图也可以看到,坡中管在雨季位移增长速率有所增大。因此,从位移随时间变化曲线可以知道,边坡位移随时间的发展趋势,并估算位移的发展速率,除此之外,通过该曲线的长期变化过程,还可以判断出边坡位移随时间的流逝逐渐趋于稳定的时间,并由此来估算边坡的长期稳定问题。

3.3 结论与建议

通过对监测数据的分析,并考虑到影响边坡稳定的主要因素和南方地区雨水充沛的实际情况,初步判断南海长青墓园填土边坡位移变化较大主要是由于填土边坡填土速率过快,并且坡中管所处的边坡上没有有效的支挡结构,加上南方雨水充沛,降水渗入初填土中,使边坡填土容重变大,内摩擦角和粘聚力降低,边坡向外产生较大的侧向位移。

依据监测数据和结论对南海长青墓园填土边坡提出如下建议:1)目前坡顶和坡脚位移趋于稳定,在没有特殊情况下,可以结束该两处的位移监测,而对于坡中管,虽然填土已经完成,但其位移受雨季影响较大,建议再观测一段时间。2)为使边坡安全,应在坡中做好排水系统,保证能够完全分隔雨水的渗入。3)由于新填土固结要3年～5年才能完成,位移变化难免要持续一段时间,建议在坡中采取有效挡土措施。

4结语

测斜仪作为一种精度高、量程大、稳定性好、可移动的岩土工程原位监测仪器,在信息化指导施工中起到了很好的作用,其特点是能从监测曲线中直接判断出边坡可能出现的滑裂面位置,从时间与位移的关系中可以判断边坡失稳或发生滑坡的动态。测斜仪埋设方便并且经济易行,仪器在测试过程中可以随时进行检查,测得的数据可以及时导入电脑进行处理,对于不合理的数据可以重新监测,得到及时修复。因此,钻孔测斜仪在岩土工程中应用广泛。

摘要：介绍了测斜仪的工作原理,提出了测斜管埋设中应注意的问题,并探讨了测斜监测技术和测斜管埋设技术在南海长青墓园工程中的应用,通过对监测数据的分析,对南海长青墓园填土边坡提出了一些建议,以期对监测边坡变形稳定工程具有借鉴意义。

关键词：测斜仪,监测,边坡,稳定

参考文献

[1]程瑞杰,朱海云.公路工程中高边坡变形的勘察与设计方法[J].山西建筑,2007,33(25):299-300.

高填土路基 第6篇

公路建设的发展是世界各国经济腾飞物质准备过程中的必要条件。随着我省公路等级的提高和大量山区公路的修建,高填土涵洞在数量和填土高度上均呈现递增趋势。低填土涵洞设计可以遵循现有的公路桥涵设计规范,而填土高度在18m以上的高填土涵洞设计只能根据实际情况具体分析单独设计,正确分析土压力分布对高填土涵洞设计具有指导意义。采用数值模拟分析,同时结合模型试验数据加以验证的研究手段,得出土压力分布和不同填土参数与土压力分布的联系。

2 模型试验

基于相似理论的模型试验,通过在模型上模拟各种加载过程,可以清晰而直观的再现结构的力学行为;同时,模型试验可以在很短的时间内再现实际需要几年观测的结果。当开展现场试验难度较大时,简化了的数值模拟分析结果常常需要用模型试验来加以验证。

2.1 模型试验简介

(1)填土材料

试验采用三种填土材料,第一种为干砂,第二种为含水量为2.6%的河砂,第三种为含水量20.4%的亚粘土。重度相似比近似为1。

(2)边界条件

模型试验模拟的地形边界条件为平坦地形,考虑涵洞跨度的6倍以上可以忽略边界效应的影响,模型试验箱体内部尺寸为2100mm×1600mm×500mm,基于经济、简易、方便原则考虑,材料为木质箱体,模型箱四周由反力架、门架和工字钢提供约束,保证整个模型箱无侧向位移,满足整体刚性约束条件。具体试验装置见图1所示。

(3)地基条件

采用两种地基处理方式,处理方式1(刚性地基)为涵洞模型直接放置在刚性模型箱底板上,模拟实际的刚性地基处理方式;处理方式2(柔性地基)为涵洞模型安放在距刚性模型箱底板40～50cm处,允许地基有少许沉降变形,模拟实际的经人工处理后的地基形式。

(4)加载方式

在涵洞顶部到试验箱顶高度范围内,载荷为填土材料自重;填土达到箱顶后,增加的填土高度自重用千斤顶加载系统代替,用压力传感器控制加载试验荷载数值。加载系统由钢垫板、简支梁、千斤顶、20t压力传感器、反力梁组成。通过加载系统逐级加载,每级加载数值换算成近似模拟20cm高度填土,直到达到预定模拟填土高度。具体装置如图1所示。

(5)土压力测试

土压力采用DYB-2型电阻应变式全桥土压力计测量,土压力计量程为0.1MPa,尺寸Φ30×13mm。土压力计埋设好后,可以进行连续观测,填土达到预计高度即可进行一次读数记录。应变变化由CM-2B型应变仪接收,计算随填土高度增加,各个土压力计数值。

2.2 试验工况选取

考虑三种填土材料、两种地基处理方式和两种涵洞结构形式,完成7次试验。本文选取其中的M6试验工况(填土材料为湿砂,涵洞结构形式为拱涵,刚性地基)结果作为代表进行分析。结果见图3所示。

3 数值模拟

影响高填土涵洞垂直土压力的因素众多,由于试验条件的限制,不可能对各种影响因素条件下的高填土涵洞开展试验,实际上也是没有必要的。故在此基础上,开展有限元数值模拟研究。一方面可以与模型试验结果对比验证,另一方面也可为模型试验提供补充,为确定合理的高填土涵洞垂直土压力分布提供参考。

3.1 ANSYS前处理过程

(1)单元模型选取、边界条件处理和网格划分

数值模拟以模型试验为建模对象,采用平面四节点等参单元作为涵洞和填土材料的单元模型。Ansys模拟模型试验实际边界,上边界为自由边界,左右边界水平方向固定、垂直方向自由,下边界水平、垂直方向均固定。有限元网格划分采用手动网格划分,考虑到几何模型网格划分的大小、疏密程度对计算结果的准确性和精度及计算时间的影响,取土体单元网格间距为5cm,涵洞结构网格间距为2cm。具体的有限元模型如图2所示。

(2)本构模型

本文计算模型中涉及填土和涵洞两种材料,涵洞模型材料采用理想弹性本构模型,土体材料采用弹塑性本构模型,Drucker-Prage屈服准则。

(3)非线性问题求解

Ansys程序通过使用牛顿-拉普森平衡迭代解法实现非线性求解[3]。将荷载分成一系列的荷载增量。可以在几个荷载步内或者在一个荷载步的几个子步内施加荷载增量。在每个增量的求解完成后,继续进行下一个,荷载增量之前调整刚度矩阵以反映结构刚度的非线性变化。

3.2 材料参数选取

根据模型试验测试值确定填土、涵洞材料的计算参数,剩余参数是根据土性在其一般取值范围内选取的。数值模拟基本的材料计算参数取值如表1所示。

3.3 数值模拟过程

地基、涵洞和上部填土三者是一个联合作用的整体,本文采用逐级新增单元的有限元方法,模拟涵洞周围土体分层填筑的施工过程,较好地反应了涵洞周围土体的应力场变化,对模型试验是一种补充。具体的计算模拟过程如下。

(1)根据模拟涵洞所处的边界条件、受荷条件、结构物性状等情况,将其简化为平面应变问题,可以基本反映出涵洞结构及周围填土的应力分布状况。

(2)建立几何模型。取完整涵洞结构进行分析。

(3)选用材料模型。输入材料的物理力学参数。

(4)施加边界条件。填土层、涵洞模型划分网格后,施加边界约束。

(5)模拟分层加载。模拟分析中,考虑到实际的施工方法,采用逐级增加计算域内的单元数量,模拟逐层填土过程,通过每级新增单元的自重荷载作用,计算各单元的位移增量和应力增量。并逐级累加,最终确定施工完成时,涵洞周围土体的位移场、应力场和涵洞结构应力。模拟施工填筑分层加载共分14级,模拟涵洞最大填筑高度2m(实际填土高度40m)。第1级为地基填土自重应力场计算;第2级为涵洞结构自重作用;第3级至第9级为施工填筑分层加载作用模拟,直到试验箱顶面。第9级至第14级为千斤顶加载作用模拟,每一级加载荷载按模拟20cm高填土自重计算。有限元分析中,把一层填土当作是一次加荷,由此计算出当前施工涵洞与土体内各处的变形和应力,上一层填土引起的变形和应力与先前值迭加,直至整个结构完成。这样就实现了整个施工顺序的模拟。分层施工的模拟在有限元中采用生死单元命令模拟,考虑填土体的初始应力场,给填土体赋予一质量密度和重力加速度。

(6)模拟结果输出。计算完成后,输出分析图形及数据文件,从数据文件中提取数据,进行整理分析。

3.4 数值模拟方案

本文数值模拟考虑的填土特性主要包括填土高度和填土土性参数,在模拟刚性地基处理方式、地形坡脚为0°、地形底面宽为2m、涵洞高33cm、宽30cm条件下,模拟方案如表2所示。

3.5 数值模拟结果

数值模拟的结果见图3、图4所示,并在图3中与模型试验结果进行对比。

4 结论

通过表2和图3、图4,设计考虑改变填土高度、填土内摩擦角、粘聚力和填土重度性质参数,得出其与土压力分布的关系,结论如下:

(1)模型试验和数值模拟SB1(ST1、ST2)的结果表明,涵洞的垂直土压力并不随着填土高度的增加呈线性变化,土压力增加的幅度逐渐减慢,土中应力随填土高度增加重新分布。在填土初期,涵洞顶部土压力大于其上部填土自重γh。由于涵洞结构与填土的刚度不同导致沉降差异,在涵洞顶部产生了附加应力。随着填土高度增加,土压力数值也趋近其上部填土自重。在填土后期,填土高度达到一定高度时,土压力数值小于其上部填土的土柱自重。造成这一现象的主要原因是随着填土高度增加,分层填筑的填土逐渐被压实,压紧的土颗粒之间“锲紧”作用充分发挥出来,在填土土层中产生一模糊界面,该模糊界面对两侧土体产生水平推力,该模糊界面不同于实际的卸荷拱,不能完全承担上部土体的自重,上部土体自重的一部分仍会传到涵洞上,故其具有不稳定性,只产生类似拱作用的效应,称为“土拱效应”。填筑初期沉降差引起的“附加应力”和后期的“土拱效应”共同起作用综合决定高填土涵洞的土压力分布。

(2)由图3对比ST3、ST4、SB1、ST5,填土内摩擦角在5°～25°之间对土压力的影响很大,土压力相对增大了21.6%,25°～37°之间垂直土压力基本不变,平均变化不到1.3%。对比ST5、M6,数值模拟与模型试验数据结果的大体走向趋势是一致的,数值差异是由于模拟参数、本构关系的确定对计算结果有一定影响。

(3)由图4对比SB1、ST6,粘聚力数值大小对土压力影响很小,土压力数值基本不变。

(4)由图4对比ST7、SB1、ST8,得到填土重度与土压力的变化关系。在涵顶填土高度相同的情况下,填土材料容重增加,涵顶土压力的数值也随着增加,重度由15.5kN/m3增加到18.5 kN/m3时,垂直土压力相对增加19.5%,填土重度对土压力的影响不容忽视。

摘要：为了得出高填土涵洞土压力的分布以及填土土性参数的不同对其分布的影响,采用模型试验和数值模拟相结合的方法,得出附加应力和土拱效应共同作用综合决定高填土涵洞土压力的分布。通过数值模拟得出填土参数对土压力分布的影响,同时与模型试验结果对比验证,两者得出的结果趋同。

关键词：高填土涵洞,模型试验,数值模拟,土压力分布

参考文献

[1]杨锡武.山区公路高填方涵洞土压力计算方法与结构设计[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2]李永刚,李力.钢筋混凝土涵洞顶部垂直土压力影响因素研究[J].长江科学院院报,2006,23(6):72-79.

高填土路基 第7篇

山西吕梁无人机厂房工程位于山西吕梁离石区,该工程为单层网架结构,厂房内局部布置有办公用钢结构平台。厂房长189.0 m,宽105.0 m,高度为12.0 m。柱网为18.0 m×21.0 m。厂房局部跨内设有单梁式起重机,起重机起重量为10 t,起重机轨道设置在网架结构的下弦节点上。

2 地质情况

本工程场地原始地貌为黄土丘陵,拟建厂房位于大冲沟之中,后经过削山回填夯实处理,但在整个场地平整过程中,无地基回填夯实处理设计方案,无施工监理旁站,无质量检测,回填夯实地基存在严重质量缺陷。

工程勘察期间场地已整平,地形起伏不大,基本平坦,最大高差1.71 m。在勘探深度范围内,场地回填最深处达33.0 m,最浅处为0.4 m,场地地基土自上而下可划分为3层:第一层为回填土层;第二层为粉土层;第三层为粉质粘土层。本次勘察各钻孔均未揭穿该层,最大揭露深度40.0 m,最大揭露厚度31.00 m。勘察期间,勘探深度内未见地下水。建筑地基各土层厚度、埋深见表1。

结合室内土工试验及原位测试结果综合分析判定:本工程拟建建筑地基属于不均匀地基,具有湿陷性,湿陷等级为Ⅰ(轻微)非自重性湿陷～Ⅱ级(中等)自重性湿陷,不能直接作建筑地基使用。地基各层土承载力数值见表2。

3 地基处理方案的选择

本工程为轻钢网架结构,单柱荷载不大,基础采用柱下独立基础,基础埋深为场地地面下2.10 m。从上述地质资料可知,基础场地第一层为回填土,最深处达33.0 m,最浅处为0.4 m,场地具有湿陷性,湿陷等级为Ⅰ(轻微)非自重性湿陷～Ⅱ级(中等)自重性湿陷,不能直接作为基础地基使用,需进行地基处理,第二层粉土层、第三层粉质粘土层均为老土,可直接作为天然地基使用。

综合以上场地特点,同时考虑到现有地基处理技术及经济原因,本工程地基决定采用四种形式。

(1)第一种为天然地基:在浅填区,回填土厚度不大于3.5 m区域范围内,直接以第二层粉土层、第三层粉质粘土层为基础持力层,独立柱基坐于第二、第三层土之中。

(2)第二种为强夯法处理的地基:在3.5 m<回填土厚度≤6.0 m区域范围内,采用强夯法夯实第一层回填土,消除回填土的湿陷性,使其承载力达到设计要求。

(3)第三种为灰土挤密桩复合地基:在6.0 m<回填土厚度≤15.0 m区域范围内,采用灰土挤密桩法处理第一层回填土,消除回填土的湿陷性,形成复合地基。

(4)第四种为孔内深层强夯法(简称DDC法)处理地基:在回填土厚度大于15.0 m区域范围内,采用孔内深层强夯法对第一层回填土进行处理,形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土,高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土共同作用,从而成为具有较高承载力的复合地基。

4 地基处理方案的设计与计算

4.1 天然地基

本工程基础埋深为场地地面下2.10 m。在回填土厚度不大于3.5 m区域范围内进行基础开挖,直接挖至老土第二、三层土层,以第二、三层土层为基础持力层,在保证基础底设计标高不小于地面下2.10 m的条件下,进行基础施工。

4.2 强夯法处理地基方案设计

在3.5 m<回填土厚度≤6.0 m区域范围内,采用强夯法夯实第一层回填土,夯实处理后地基力学性能按设计要求不应低于第二层土。在施工现场有代表性的场地上,根据初步确定强夯参数进行试夯试验,并对试夯场地进行检测,通过调整试夯参数,使试夯场地的物理力学指标如下:压实系数λc大于0.95,消除了回填土的湿陷性;承载力特征值不小于160 kPa,平均压缩模量不小于8.1 MPa,以上物理力学指标都优于第二层老土,符合设计要求,所以最后的强夯法处理地基方案如下。

(1)夯击能级:点夯能级为2000 kN·m,满夯能级为1000 kN·m。

(2)夯点布置:5 m×5 m中间插点梅花形布置。

(3)夯击遍数:共4遍,其中点夯2遍,第2遍夯击点位于第1遍点之间;满夯2遍。

(4)点夯击数:点夯击数6～8击,最后两击平均夯沉量小于5 cm;满夯击数2击,锤印搭接。

(5)消散期:本场地干燥,地基渗透性好,可连续夯击。

(6)夯坑不应过深,可考虑用回填土回填夯坑后,再继续夯击。

(7)强夯范围应大于基础范围,每边超出基础外边缘宽度为基础设计处理深度1/2,并不宜小于3.0 m。

(8)强夯处理后地基竣工验收时,承载力检验应采用原位测试和室内土工试验进行检测。

4.3 灰土挤密桩复合地基方案设计及计算

在6.0 m<回填土厚度≤15.0m区域范围内,采用灰土挤密桩法处理第一层回填土,形成复合地基,满足设计要求。按《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004)中规定,对于Ⅱ级自重性湿陷场地,只要下部未处理湿陷性土层剩余湿陷量小于200 mm,灰土挤密桩就可不穿透湿陷性土层,但该工程设计的灰土挤密桩穿透第一层回填土层,将桩端支撑于第二、三层土层中,主要是基于下面原因:一方面是由于该工程场地回填时没有清底,且毫无章法,漏夯的现象普遍存在,回填场地力学性能变异性大;另一方面是为了协调沉降差异的需要,该工程DDC法处理区域、天然地基区域都直接以第二、三层土层为支撑,地基压缩性小,即使是强夯区,夯实之后,土层刚性很大,压缩性小。

采用灰土挤密桩复合地基的目的:提高地基土的承载力特征值,消除地基土的全部湿陷性,提高地基土的压缩模量,减少地基变形,要求处理后的复合地基的力学指标达到第二层土层的力学指标。灰土挤密桩复合地基方案如下。

(1)灰土挤密桩法处理范围:每边超出基础外边缘宽不应小于基础宽度的0.75倍,并不小于1.0m。

(2)处理深度:灰土挤密桩穿透第一层回填土层,将桩端支撑于第二、三层土层中。

(3)沉管成孔,孔径400 mm,按等边三角形布置,桩孔之间的中心距离为1.00 m。

(4)桩孔内填料采用3:7灰土,桩体平均压实系数不应小于0.96。

(5)桩顶设置400mm厚2:8灰土褥垫层,压实系数不应小于0.95。

(6)复合地基承载力特征值的估算:根据以上灰土挤密桩设计参数,可按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)中式(7.2.8-3)进行估算,计算如下:

式中fspk——复合地基承载力特征值(kPa);

m——桩土面积置换率,;

d——桩身平均直径;

de——每根桩分担的处理地基面积的等效圆直径,取1.05m;

n——桩土应力比,无实测资料时,可取2～4,该工程取4;

fsk——处理后桩间土承载力特征值(kPa),宜按当地经验取值,如无经验,也可取天然地基承载力特征值,该工程取90 kPa。

(7)复合地基压缩模量的估算:根据以上灰土挤密桩设计参数,可按《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)中式(7.2.9)进行估算,计算如下:

式中Esp——复合土层压缩模量;

Es——桩间土压缩模量,宜按当地经验取值,如无经验时,可取天然地基压缩模量,该工程取天然地基压缩模量值6.21 MPa;

n——桩土应力比,无实测资料时,可取1.5～3,该工程取3。

(8)从复合地基承载力特征值及复合地基压缩模量的估算值可知,按以上灰土挤密桩设计参数施工,处理后的地基符合基础设计要求,但复合地基最终力学指标以现场检测及试验确定,如质量检验结果不符合要求,则需补加挤密桩,使处理后的地基达到设计要求,方可进行上部基础施工。

4.4 孔内深层强夯法地基处理方案设计及计算

孔内深层强夯法是一种深层地基处理方法,该方法先成孔至预定深度,然后自下而上分层填料强夯,或边填料边强夯,形成高承载力的密实桩体和强力挤密的桩间土,简称DDC法。

对于回填土厚度大于15.0 m区域,回填土回填时间短,回填不密实,且场地具有Ⅱ级(中等)自重性湿陷,用一般的挤密桩及其他方法难以对其进行处理。一般的挤密桩处理深度仅为15.0 m,而其他方法或者所需时间过长或者造价过高不适用,只有DDC法是此种地质条件下的最佳选择。DDC桩法复合地基方案如下。

(1) DDC法处理范围:由于本工程采用活性胶结材料为桩体填料,所以每边超出基础外边缘不应小于处理深度的0.2倍。

(2)处理深度:DDC桩穿透第一层回填土层,将桩端支撑于第二、三层土层上,深度为15.0～33.8m。

(3)成孔:采用长螺旋钻机钻孔成孔,成孔直径400 mm,按等边三角形布置,桩孔之间的中心距离为1.00 m;夯扩成桩后桩径不小于550 mm。

(4)桩孔内填料采用3:7灰土,其中石灰粒径不大于15 mm,土粒径不大于1/10成孔直径,填料中有机物含量不应超过10%,桩体平均压实系数不应小于0.96。

(5)桩顶设置200 mm厚2:8灰土褥垫层,压实系数不应小于0.95。

(6)单桩竖向承载力特征值估算:根据以上DDC桩设计参数,采用《孔内深层强夯法技术规程》(CECS 197:2006)中式(4.2.1-1、4.2.2-1)进行估算,计算如下:

式中Ra——单桩竖向承载力特征值(kPa);

qpm——主桩端持力层端阻力特征值,宜取地质勘察报告提供值得1.5倍。根据该工程地质勘察报告资料,该值取375 kPa;

Am——桩端水平投影面积(m2);

qsim——主桩侧摩擦阻力特征值(kPa),除淤泥、饱和粘性土、淤泥质土外,宜取地质勘察报告提供值的2.0～2.5倍,根据该工程地质勘察报告资料,该值取25 kPa;

AFm——主桩按土层分段的桩周表面积(m2);

Qk——桩受压承载力特征设计值(kPa);

φc——系数,为0.6～0.7,该工程取0.7;

fcu——3:7灰土桩试件抗压强度设计值(kPa),为810～1300 kPa,该工程取1100 kPa;

Apm——桩身平均横截面面积(m2)。

(7)复合地基承载力特征值的估算:根据以上DDC桩设计参数,采用《孔内深层强夯法技术规程》(CECS 197:2006)中式(4.2.3-1)进行估算,计算如下:

fspk=mfpk+(1-m)fsk=318 (kPa)

式中fspk——复合地基承载力特征值(kPa);

m——桩土面积置换率,m=d2/d2=0.274;

d——桩身平均直径;

de——每根桩分担的处理地基面积的等效圆直径,取1.05m;

fpk——处理后桩体单位面积承载力特征值(kPa);

fsk——桩间土承载力特征值(kPa),当场地土质为黄土、非饱和粉土和砂土时,宜按1.5～2.5倍天然地基承载力特征值取值,该工程第一层回填土层承载力特征值为90 kPa,按2.5倍计算取值。

(8)复合地基压缩模量的估算:根据以上DDC桩设计参数,采用《孔内深层强夯法技术规程》(CECS 197:2006)中式(4.2.4)进行估算,计算如下:

Esp=[1+m(n-1)]Es=9.61 (MPa)

式中Esp——复合土层压缩模量;

Es——桩间土压缩模量,可取天然地基压缩模量值6.21 MPa;

n——桩土应力比,无实测资料时,可取1.5～3,该工程取3。

(9)从复合地基承载力特征值及复合地基压缩模量的估算值可知,按以上DDC桩设计参数施工,处理后的地基是能符合基础设计要求的,但复合地基最终力学指标,要以现场检测及试验确定,如质量检验结果不符合要求,则需补加DDC桩,使处理后的地基达到设计要求。

5 地基处理的质量检测要求、检测结果及地基沉降变形验算

地基处理质量检测,是衡量处理后的地基质量好坏及是否合格的唯一标准,因此,应由具有技术资质的第三方检测单位,根据设计要求、工艺标准,按国家规范及行业现行规程,对地基处理的每道施工工序及竣工后的地基整体质量进行检测,并作出综合评定。

5.1 强夯法处理地基的质量检测要求

(1)检查施工过程中各项测试数据和施工记录,如不符合要求,应补夯或采取其他有效措施。

(2)该工程强夯处理层为第一层回填土层,为粉土,应在施工后14～28 d方能进行地基承载力检验。

(3)强夯处理后的地基竣工验收时,承载力检验应采用原位测试和室内土工试验,强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试验确定。

(4)竣工验收承载力检测的数量:载荷试验点不应少于3个。

5.2 灰土挤密桩法处理地基的质量检测要求

(1)灰土挤密桩成桩后,要及时抽样检验挤密桩复合地基的质量,要检查施工记录,检测全部处理深度内桩体和桩间土的干密度,并将其换算成平均压实系数和平均挤密系数,还应测定全部处理深度内桩间土的压缩性和湿陷性。

(2)复合地基承载力特征值检验应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定,复合地基的压缩模量,可通过载荷试验的变形模量代替。

(3)抽样检数量不应少于桩总数的1%。

(4)竣检验数量不应少于桩总数的0.5%,且不应少于3点。

5.3 DDC法处理地基的质量检测要求

(1)在施工过程中,应执行逐桩施工、逐桩验收的自检评定制度,自检主要包括测量放线、隐蔽工程检查验收;桩、复合地基及桩间土检查验收等内容。

(2)对桩、桩间土和复合地基进行抽样检测,对桩、复合地基承载力特征值、压缩模量、消除湿陷性做出综合评定。

(3)应采用低、高应变动测和静载荷试验相结合的方法进行检测。

(4)静载荷试验检测数量不应少于桩总数的0.5%～1.0%,且不应少于3点;动力触探的原位测试检测数量不应少于桩总数的0.5%～1.0%,且不应少于6个。

5.4 地基检测结果及地基沉降变形验算

(1)该工程地基进行了严格质量检测,检测结果表明,基础处理结果良好,符合设计要求,检测结果详见表3。

(2)地基沉降变形验算。该工程基础计算时,地基承载力特征值均取150 kPa,基础底面处附加力可取150 kPa,独立柱基尺寸为3.2 m×3.2 m,地基变形计算深度zn采用《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)中式(5.3.8)计算,地基最终变形量采用《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)中式(5.3.5)计算,计算变形量见表4。

(3)从地基沉降变形计算结果可知,建筑地基的最终变形量符合《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)中第5.3.4条规定,达到设计要求。计算结果显示第二层粉土层地基变形量最大,如果为了达到更好的计算结果,可单独调整该地基上基础尺寸,减小基础底面处附加力,从而减小其地基最终变形量。

6 结束语

(1)对于高填土场地,同一单体工程地基可采用不同地基处理方法对其进行联合处理,一方面可解决技术问题,满足设计要求,确保建筑安全;另一方面可节省经费,经济可行,效果良好。

(2)对于回填土场地,采用挤密土的地基处理的方法是行之有效的。

(3)DDC桩法适用于填土、粉土、砂土及湿陷性土层等深层地基的处理,能显著提高复合地基承载力特征值和变形模量,确保地基的受力及变形符合要求。

(4)地基处理过程中,地基质量的检测从第一道施工工序就应严格把关,地基处理后的最终质量取决于施工过程中的每道工序,否则返工,造成损失。

(5)该高填土、湿陷性地基处理设计案例具有典型的代表性,可为类似工程提供参考。

摘要：某高填土、湿陷性场地地基回填夯实地基存在严重质量缺陷。通过进行强夯法处理地基方案设计验算,灰土挤密桩复合地基方案设计验算,孔内深层强夯法地基处理方案设计验算,第三方检测单位检测结果表明,该方案符合规范要求。

关键词：湿陷性场地,地基处理,强夯法,挤密灰土桩法,孔内深层强夯法

参考文献

[1]GB50007—2012,建筑地基基础设计规范[S].

[2]GB350025—2004,湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[3]CECS197:2006,孔内深层强夯法技术规程[S].

[4]JGJ79—2002,建筑地基处理技术规范[S].

高填土路基 第8篇

湖南某高速公路k9+760～k9+980段为土工格栅高路堤, 路堤顶宽26.6 m, 底部宽约58 m, 边坡坡比为1∶0.5, 最大填筑高度约30 m, 路堤两侧距顶部约9.0 m处各设有宽1.2 m的平台。该路堤采用碎块石土分层填筑。填筑间距:路堤下部18 m为0.4 m, 路堤上部12 m为0.6 m, 层间铺设土工格栅。路堤填料取自就近开挖段弃方。据钻孔揭露, 填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成, 强风化～中风化, 碎块石含量15～50%, 粒径2～15 cm, 结构较松散。路堤填方中含少量粉质泥岩和粘土, 微湿或稍湿;局部见砂卵石。回填土呈块石、碎石和碎屑状, 填筑碾压欠密实, 土体孔隙多, 施工中窜风、漏浆较为普遍。路堤底部有一层粉红色粉质粘土, 可塑状, 含碎石, 厚0.8～3.0 m, 含水丰富, 钻孔缩径现象严重;粉质粘土层下部为弱风化泥岩层, 路堤填筑情况见图1。

该路堤于2008年初开始施工, 同年6月填筑基本结束, 2009年3月开始进行路面结构层施工, 5月基层铺筑完毕, 同年7月发现基层产生纵向裂缝 (图2) 。探坑断面证实, 裂缝上宽下窄, 深约1.2 m;8月路堤中央分隔带发现裂缝;8～9月路堤原有裂缝的宽度有所增加, 并有新生裂缝出现, 严重影响了公路的施工和将来的营运, 为保证公路的安全施工和正常营运, 对该段路基边坡稳定性进行了分析和评价, 并提出合理的加固处治方案。

2路堤边坡稳定性分析与计算

上述裂缝发展初期, 无论是裂缝长度、宽度还是裂缝发育深度均较小, 长度仅数米, 宽度不足5 mm, 深度未超过最顶层的土工格栅。加之位置处于路沿附近, 故据此初步推断系不均匀沉降引起的表部土体变形破坏。这种情况下, 随着时间的推移, 路基土体沉降将趋于稳定, 表面或局部裂缝将不再加剧。然而, 随着裂缝数量和规模的不断增大, 尤其是路堤中央分隔带出现纵张裂缝且迅速扩展, 表明已不是路堤表部或局部变形破坏, 而是该路堤整体稳定状况欠佳所引起的整体变形。为此对该段路堤边坡的整体稳定性进行了评价。

2.1 计算断面与计算参数

为对本段路堤边坡稳定性进行评价, 本次计算选用k9+800桩号断面为计算断面, 该断面路堤填料主要由泥质砂岩、砂岩、紫红色泥岩的块碎石组成。路堤底面以下为粉质粘土, 其下为强风化的泥岩层和弱风华的泥岩层, 弱风化泥岩层以下为泥岩, 由于强、弱风化层厚度都较薄, 因此将其和泥岩一起按稳固基床处理, 在计算中各层土层主要物理力学参数结合室内试验参数和经验参数综合取值, 见表1所示。

2.2 计算方法和计算结果

对于该段路堤边坡稳定性计算是采用目前国际上较为权威的岩土边坡稳定性计算软件Geo-Slope, 该软件可自动搜索路堤边坡最危险滑面, 并运用Morgenstern-price法、Spencer法、Janbu法三种方法计算其稳定性。本次计算中, 对潜在滑面的搜索主要考虑了两种情况, 即路堤边坡向左滑动和向右滑动两种情况。经过计算两种情况下稳定性计算结果见表2。

根据《公路路基设计规范》中第3.3.6条规定:路堤稳定系数不得小于1.25。显然, 该段路堤高边坡不满足其稳定性验算, 必须采取补强加固等工程措施处理, 以满足其稳定性验算要求为原则。

3高填土路堤边坡加固处治措施

为保证该段路堤施工及运营安全, 初期对该段路堤采用压力灌浆进行处治, 实施过程中浆液窜冒、边坡位移、路面裂缝加宽等现象较为普遍, 难以达到预期的处治加固效果。为此, 根据路堤的变形情况, 对路堤平台下部边坡采用土钉加预应力锚索框架梁进行了加固, 其中土钉分A、B两种类型, 预应力锚索的锚固段进入弱风化泥岩层中的长度为8 m, 施工过程中根据地质情况的变化调整自由段的长度;土钉与水平面的夹角为10°, 土钉的长度如图3标注, 锚索与水平面的夹角为35°, 锚索的长度=自由段长度+锚固段长度;锚索的设置从距离路堤30 m低处, 向上6 m开始布设第一排, 然后依次布设各排, 框架梁的坡面间距为4 m, 土钉各排的坡面间距为3 m;2～6月又对路堤平台下部边坡采用对穿锚索框架梁进行加固, 施工中, 在对穿预应力锚索框架梁上预留压力灌浆孔, 其压力灌浆在预应力张拉完成以后进行, 采用M15砂浆灌注;7月完成了平台上部的护坡砌石, 加固处治工程到此告一段落。

4路堤变形监测与评价

对该段路堤的加固处治开始以后, 按要求实施了对路堤变形的全程监测, 包括表面位移监测、路面沉降监测、路面裂缝监测和预应力锚索荷载监测等, 以掌握路堤的变形动态, 控制处治施工活动带来的超量位移, 确保路堤的稳定。

4.1 平面位移监测工作布置

为合理有效地观测整段路堤的变形情况, 本次先后对该段共布设监测点14组, 左边坡5组, 右边坡6组, 公路路面上隔离带左侧2组, 右侧一组, 每组点沿路面方向间隔20 m, 详见图4, 其中图中A、B点等为测站点。

4.2 路面沉降监测点的布置

根据路面沉降情况, 在路段内纵向布置3排沉降观测点, 其中左幅1排, 右路幅2排, 沉降监测点分布情况见图5, 图中R或Lxx为观测点号。

4.3 平面位移监测成果分析

路堤平面位移监测自路面→平台上边坡→平台下边坡, 随着观测点埋设工作的完成一次开展监测。将观测点平面位移的增量值以月为时间单位进行统计, 可得到观测点的平面位移月变化率, 同时在位移-时间关系图上的连线即为观测点的平面位移月图, 通过对观测点平面位移月变化率统计表和平面位移月程图的分析, 并结合监测期的工程活动, 发现路堤的平面位移增量与路堤填方高度呈正比;施工期内的平面位移增量加大以及工程活动对观测点的平面位移有较大影响;工程措施的实施, 减低了测点平面位移的变化率;测点的平面位移与路堤沉降密切相关。

4.4 路面沉降监测成果分析

该路堤的沉降监测始于2009年6月, 沉降监测频率为每七天一次, 截止2010年7月已连续监测58次。根据路堤填筑情况, 沉降监测在k9+770～+950段内共布置3排计25个沉降观测点, 其沉降累计值按观测点所在位置排列情况如表所示, 根据监测资料绘制了本路堤k9+830～+930段的等沉降曲线图 (见图6) 。图中R或Lxx为观测点号, 点前数字为沉降量, 单位为mm。从图6可看出, 路堤沉降主要集中在K9+850～+910段内, 沉降量在91.5～157.5 mm, 另外从表3可看出, 路面沉降与填方高度大致成正比关系, 路堤中部填方高度大, 其沉降观测点的下沉量也大, 而由K9+850～+910向南北两头延长, 随着填方高度的由大到小, 路面沉降观测点的下沉量也由大到小。

经大量监测数据表明, 随着路堤加固工程措施的不断实施, 路堤平面位移变形逐渐被约束, 路面沉降显著衰减并由不规则沉降转变为整体性、均匀性沉降, 路面裂缝没有新的发展。总体而言, 路堤正由相对稳定阶段逐步向稳定阶段转变, 大量的监测, 为安全施工和处治措施的决策起到了重要的指导作用, 同时也为路堤的稳定和公路的安全运营提高了保障。

5结论

综上所述, 在路堤的填筑施工过程中, 对于高填土路堤, 当其边坡稳定系数较小时, 路堤表层或部分区段往往会有明显变形迹象, 通过本次实例发现, 路堤的平面位移增量与路堤填方高度呈正比;施工期内的平面位移增量加大以及工程活动对观测点的平面位移有较大影响;同时路面沉降与填方高度大致也成正比关系。

通过施工实践可以看出, 土钉加预应力锚索-框架梁复合技术加固处理高填路堤具有良好的效果, 并应加强施工过程中的监测, 以掌握路堤的变形动态, 控制处治施工活动带来的超量位移, 确保路堤的稳定。 [ID:6669]

参考文献

[1]JTJ017-1996, 公路软土地基路堤设计与施工技术规范[S].

[2]王晓谋, 袁怀宇.高速公路软土地基路堤设计与施工技术[M].北京:人民交通出版社, 2001.

[3]GB50086-2001, 锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].