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【摘 要】 在公路建设中,基础工作就是对软土地基的设计,要对勘察设计方案进行选择,并对设计中技术参数与稳定性进行分析。
【关键词】 软土路基设计;勘察设计方案;技术参数
前言:
软土的主要特征有低强度、高压缩性、流变性和低透水性等。该特征在公路软土地基施工中,主要表现为地基沉降量大,会达到十厘米甚至是几十厘米,由于软土地基的厚度较大,使之固结的速度很慢,沉降时间较长,在不断增加的荷载作用下会引起地基的不均匀沉降,严重影响公路工程的整体质量,给施工企业和公路养护管理单位造成巨大的经济损失。
一、公路软土地基勘察设计方案的选择
由于公路经过的大部分地段是田地、草地等,施工条件较差,地面的土壤条件较软,会给地质勘察工作带来一定的困难。在地质勘察过程中选择钻探工艺时,要保证钻探时地质条件中的软粘土、淤泥质土以及细砂层等不受到牵动,选择的钻探工艺不能采用冲击式,如果采用冲击钻探,通常会发生塌孔、孔内缩颈,导致孔底残存的土壤沉渣增多,增加清孔的难度,给原位测试、取土试样等工作也带来很多困难,并且会扰动到土壤试样,最终影响到原位测试的质量和取土试样的质量,造成勘察设计成果的差异性。因此,对于淤泥质土、松散状的细砂层以及淤泥等进行钻探工艺的选择时,要尽量采用泥浆护壁和根管护壁进行回转钻探,以防止牵动到淤泥质土、软粘土和细砂层等,保证原位测试高质量完成,保证勘察成果的有效性和准确性。
在钻孔取样时,要保证地层的鉴别、划分的精度和评价的精度,钻孔取样时一定要在设计的范围内进行,满足绘制典型地质分段的详细地质断面对静力触探和钻孔之间的间距要求。运用薄壁取土器静压法进行软粘土、淤泥质土以及亚粘土等的取样,淤泥质土和淤泥等样品在试验过程前和整个试验过程中,都要采取相应的措施,确保样品不会因为外界因素而受到扰动,导致水分流失,从而影响到样品测试的结果,尤其是含水量较高的软粘土、淤泥、细砂等,其自身的结构较为松散,易受到外界因素的影响而被扰动,就要特别采取措施来进行样品的防护,确保测验结果的准确性。除了钻探取样之外,还要重视现场原位测试,软土的诸多不良物理性状使之很容易被破坏,仅仅依赖钻探取样还不能满足勘察设计中所需要的物理性状指标。因此,勘察设计人员就要详细了解软土的特性、工程级别和其他施工特点,进行软土的现场原位测试,标准贯入试验、十字板剪试验以及静力触探试验等是软土地基的勘察中常用的现场原位测试手段。要想全面掌握软土的物理力学性质指标,还应进行室内的土工试验,包括对软土化学性质、物理性质和力学性质等的测验,这种室内土工试验同样是测试软土地基的重要手段。
二、软土路基设计时应考虑的技术参数
软土地基上路堤填筑的高度就是预压填土的设计高度,必须保证预压结束地基下沉后地面以上的路堤高度不小于路基设计高度,即:时间填筑高度等于路堤设计高度加上预压期间的沉降量。因路面结构层材料与路堤填料的单位质量不同,在用填料预压时应考虑这一因素。
值得注意的是;预压高度与预压期的沉降量相互关联,因而预压高度的计算需采用试算法。
路堤的加宽:路堤底面的加宽;其一侧的加宽量Δd=m·SY.公式意义如下;m——路堤的边坡设计值,SY——路堤坡脚处预压期末的沉降量。
路堤的边坡:路堤的边坡设计值不宜小于2%,预压路堤的边坡不同于原设计边坡(1:m),其修筑的边坡n值按以下公式计算:n=(H0·m+Δd)/(H0+S0+SY).公式意义如下:H0—原路堤的设计高度;S0—路堤中心处预压期末的沉降量;m、Δd—符号意义同前。
地基条件:主要包括地形及地质成因、地基成层状况、软土层厚度及其范围,持力层的位置及倾斜程度、地下水位计空隙水的压力状态、地基土的物理及力学性质等。
三、软土路基边坡稳定性设计
1、一般路段工况条件下软土地基对路基稳定的影响分析
结合相应的地质条件和各层土的物理力学参数,本研究主要考虑了影响路基稳定的几个主要因素,着重分析了软土地基的硬壳层厚度H1,软土厚度H2,路基填土高度H对路基边坡稳定的影响,具体分析结果如下:
(1)不同硬壳层厚度(软土埋深)对路基稳定影响
在工程设计过程中,软土地区硬壳层厚度对路基稳定有着重要影响,通过分析了路基填土高度H=2m的情况下,不同硬壳层厚度对路基边坡稳定的影响,见图1
图1硬壳层厚度H1/m,在该软土地质条件下,路基边坡稳定与硬壳层厚度关系较大,当硬壳层缺失时,即H1=0时,路基最容易发生滑坡现象,随着硬壳层厚度的增加,路基边坡稳定系数逐渐增加,当硬壳层厚度H1≥3m时,路基边坡趋于稳定,也就意味着当硬壳层厚度H1<3m时,路基填土高度H≥2m时是极容易产生滑坡的,因此在道路工程设计过程中,在软土地质条件下,针对硬壳层较薄的路段,一定要控制填土高度,当填土高度超过2m时,设计过程中应分析路基的边坡稳定性,对于边坡易失稳的路段,可以考虑采用路堤加筋、搅拌桩或PC管桩进行地基加固处理,以提高路基的整体稳定性,从而提高路基运营过程中的安全性和使用寿命。
在填土高度一定的情况下,路基边坡的稳定系数与硬壳层厚度几乎呈线性关系增加,随着硬壳层厚度的增加,路基边坡稳定逐渐由易滑坡区转向稳定区,该线性关系可以用如下公式表示:K=0.1×H1+0.88式中:K为路基边坡稳定系数;H1为硬壳层厚度。通过该公式可以初步分析出不同的硬壳层厚度条件下路基的边坡稳定,从而在设计过程中控制好路基填土高度H,为路基边坡稳定加固提供一定的参考价值。硬壳层厚度实际上也是软土埋深的另一种表现形式。从中可以得出结论,软土埋深对路基边坡稳定有重要影响,软土埋深越浅,路基越容易失稳,产生滑坡现象;软土埋深越深,路基越稳定。
2、不同路基填土高度H对路基稳定影响
在工程当中,软土地质条件下路基填土高度H对路基稳定性有着重要的影响,见图2。
图2
从图2中可以看出,在一定软土厚度和硬壳层条件下,路基边坡稳定性与路基填土高度H之间有着显著關系,随着路基填土高度增加,路基边坡稳定性显著降低,在路基硬壳层厚度H1≤3m的软土地质条件下,路基填土高度H≥2m时,路基开始失稳,可见在实际工程设计过程中,对于这种地质条件下的路基填土高度一定要进行控制,在条件允许的情况下,尽量以矮路堤或低填路堤为主,对于过高的路基段一定要进行稳定性计算分析,对于不够稳定的路基要进行加固,同时应增强高路基的监测,确保道路的行车安全。
3、临河路段工况下软土地基对路基稳定的影响分析
在实际工程当中,往往会遇到各种路基靠近河塘段,俗称临河路基段,这种路基段在软土地质条件下最容易产生滑坡,路基离河塘段的安全距离B与路基稳定性的关系见图3
图3
从图3中可以看出,路基填土高度H=2时,路基坡脚离河塘距离B在0~13m时,路基边坡稳定系数K均在0.6~0.7之间,路基易失稳产生滑坡,离河塘的安全距离B>13m时,路基处于稳定状态,即河塘对路基稳定影响较小。可见临河路段的路基边坡边坡稳定受到离河塘段距离B的影响较大,越靠近河塘段路基越容易失稳,离河塘段越远,路基越安全,因此在实际工程当中,道路选线时应尽量避免靠近河塘段,如果无法避免,特别是当路基填土高度H≥2m时,在设计过程中应分析临河路段的路基边坡稳定性,对于不稳定的路基采取相应地基加固措施,确保路基稳定。
四、结束语
在软土地设计中,设计人员要从多个方面详细了解地质状况和工程状况,进行合理地总结和判断,通过反复地对比和研究,保证软土地基设计高质量完成,从而提高公路的整体质量,保证公路工程的正常使用。
参考文献:
[1]朴毅,赵琳琳.淤泥软土地基处理方法[J].水利科技与经济,2010,(1):231-233.
[2]罗铁林.高速公路软土路基处理技术[J].交通世界:建养·机械,2011,(7):203-205.
[3]郝林静.软土地基的路基稳定性分析[J].黑龙江交通科技,2011(10):79.
【关键词】 软土路基设计;勘察设计方案;技术参数
前言:
软土的主要特征有低强度、高压缩性、流变性和低透水性等。该特征在公路软土地基施工中,主要表现为地基沉降量大,会达到十厘米甚至是几十厘米,由于软土地基的厚度较大,使之固结的速度很慢,沉降时间较长,在不断增加的荷载作用下会引起地基的不均匀沉降,严重影响公路工程的整体质量,给施工企业和公路养护管理单位造成巨大的经济损失。
一、公路软土地基勘察设计方案的选择
由于公路经过的大部分地段是田地、草地等,施工条件较差,地面的土壤条件较软,会给地质勘察工作带来一定的困难。在地质勘察过程中选择钻探工艺时,要保证钻探时地质条件中的软粘土、淤泥质土以及细砂层等不受到牵动,选择的钻探工艺不能采用冲击式,如果采用冲击钻探,通常会发生塌孔、孔内缩颈,导致孔底残存的土壤沉渣增多,增加清孔的难度,给原位测试、取土试样等工作也带来很多困难,并且会扰动到土壤试样,最终影响到原位测试的质量和取土试样的质量,造成勘察设计成果的差异性。因此,对于淤泥质土、松散状的细砂层以及淤泥等进行钻探工艺的选择时,要尽量采用泥浆护壁和根管护壁进行回转钻探,以防止牵动到淤泥质土、软粘土和细砂层等,保证原位测试高质量完成,保证勘察成果的有效性和准确性。
在钻孔取样时,要保证地层的鉴别、划分的精度和评价的精度,钻孔取样时一定要在设计的范围内进行,满足绘制典型地质分段的详细地质断面对静力触探和钻孔之间的间距要求。运用薄壁取土器静压法进行软粘土、淤泥质土以及亚粘土等的取样,淤泥质土和淤泥等样品在试验过程前和整个试验过程中,都要采取相应的措施,确保样品不会因为外界因素而受到扰动,导致水分流失,从而影响到样品测试的结果,尤其是含水量较高的软粘土、淤泥、细砂等,其自身的结构较为松散,易受到外界因素的影响而被扰动,就要特别采取措施来进行样品的防护,确保测验结果的准确性。除了钻探取样之外,还要重视现场原位测试,软土的诸多不良物理性状使之很容易被破坏,仅仅依赖钻探取样还不能满足勘察设计中所需要的物理性状指标。因此,勘察设计人员就要详细了解软土的特性、工程级别和其他施工特点,进行软土的现场原位测试,标准贯入试验、十字板剪试验以及静力触探试验等是软土地基的勘察中常用的现场原位测试手段。要想全面掌握软土的物理力学性质指标,还应进行室内的土工试验,包括对软土化学性质、物理性质和力学性质等的测验,这种室内土工试验同样是测试软土地基的重要手段。
二、软土路基设计时应考虑的技术参数
软土地基上路堤填筑的高度就是预压填土的设计高度,必须保证预压结束地基下沉后地面以上的路堤高度不小于路基设计高度,即:时间填筑高度等于路堤设计高度加上预压期间的沉降量。因路面结构层材料与路堤填料的单位质量不同,在用填料预压时应考虑这一因素。
值得注意的是;预压高度与预压期的沉降量相互关联,因而预压高度的计算需采用试算法。
路堤的加宽:路堤底面的加宽;其一侧的加宽量Δd=m·SY.公式意义如下;m——路堤的边坡设计值,SY——路堤坡脚处预压期末的沉降量。
路堤的边坡:路堤的边坡设计值不宜小于2%,预压路堤的边坡不同于原设计边坡(1:m),其修筑的边坡n值按以下公式计算:n=(H0·m+Δd)/(H0+S0+SY).公式意义如下:H0—原路堤的设计高度;S0—路堤中心处预压期末的沉降量;m、Δd—符号意义同前。
地基条件:主要包括地形及地质成因、地基成层状况、软土层厚度及其范围,持力层的位置及倾斜程度、地下水位计空隙水的压力状态、地基土的物理及力学性质等。
三、软土路基边坡稳定性设计
1、一般路段工况条件下软土地基对路基稳定的影响分析
结合相应的地质条件和各层土的物理力学参数,本研究主要考虑了影响路基稳定的几个主要因素,着重分析了软土地基的硬壳层厚度H1,软土厚度H2,路基填土高度H对路基边坡稳定的影响,具体分析结果如下:
(1)不同硬壳层厚度(软土埋深)对路基稳定影响
在工程设计过程中,软土地区硬壳层厚度对路基稳定有着重要影响,通过分析了路基填土高度H=2m的情况下,不同硬壳层厚度对路基边坡稳定的影响,见图1
图1硬壳层厚度H1/m,在该软土地质条件下,路基边坡稳定与硬壳层厚度关系较大,当硬壳层缺失时,即H1=0时,路基最容易发生滑坡现象,随着硬壳层厚度的增加,路基边坡稳定系数逐渐增加,当硬壳层厚度H1≥3m时,路基边坡趋于稳定,也就意味着当硬壳层厚度H1<3m时,路基填土高度H≥2m时是极容易产生滑坡的,因此在道路工程设计过程中,在软土地质条件下,针对硬壳层较薄的路段,一定要控制填土高度,当填土高度超过2m时,设计过程中应分析路基的边坡稳定性,对于边坡易失稳的路段,可以考虑采用路堤加筋、搅拌桩或PC管桩进行地基加固处理,以提高路基的整体稳定性,从而提高路基运营过程中的安全性和使用寿命。
在填土高度一定的情况下,路基边坡的稳定系数与硬壳层厚度几乎呈线性关系增加,随着硬壳层厚度的增加,路基边坡稳定逐渐由易滑坡区转向稳定区,该线性关系可以用如下公式表示:K=0.1×H1+0.88式中:K为路基边坡稳定系数;H1为硬壳层厚度。通过该公式可以初步分析出不同的硬壳层厚度条件下路基的边坡稳定,从而在设计过程中控制好路基填土高度H,为路基边坡稳定加固提供一定的参考价值。硬壳层厚度实际上也是软土埋深的另一种表现形式。从中可以得出结论,软土埋深对路基边坡稳定有重要影响,软土埋深越浅,路基越容易失稳,产生滑坡现象;软土埋深越深,路基越稳定。
2、不同路基填土高度H对路基稳定影响
在工程当中,软土地质条件下路基填土高度H对路基稳定性有着重要的影响,见图2。
图2
从图2中可以看出,在一定软土厚度和硬壳层条件下,路基边坡稳定性与路基填土高度H之间有着显著關系,随着路基填土高度增加,路基边坡稳定性显著降低,在路基硬壳层厚度H1≤3m的软土地质条件下,路基填土高度H≥2m时,路基开始失稳,可见在实际工程设计过程中,对于这种地质条件下的路基填土高度一定要进行控制,在条件允许的情况下,尽量以矮路堤或低填路堤为主,对于过高的路基段一定要进行稳定性计算分析,对于不够稳定的路基要进行加固,同时应增强高路基的监测,确保道路的行车安全。
3、临河路段工况下软土地基对路基稳定的影响分析
在实际工程当中,往往会遇到各种路基靠近河塘段,俗称临河路基段,这种路基段在软土地质条件下最容易产生滑坡,路基离河塘段的安全距离B与路基稳定性的关系见图3
图3
从图3中可以看出,路基填土高度H=2时,路基坡脚离河塘距离B在0~13m时,路基边坡稳定系数K均在0.6~0.7之间,路基易失稳产生滑坡,离河塘的安全距离B>13m时,路基处于稳定状态,即河塘对路基稳定影响较小。可见临河路段的路基边坡边坡稳定受到离河塘段距离B的影响较大,越靠近河塘段路基越容易失稳,离河塘段越远,路基越安全,因此在实际工程当中,道路选线时应尽量避免靠近河塘段,如果无法避免,特别是当路基填土高度H≥2m时,在设计过程中应分析临河路段的路基边坡稳定性,对于不稳定的路基采取相应地基加固措施,确保路基稳定。
四、结束语
在软土地设计中,设计人员要从多个方面详细了解地质状况和工程状况,进行合理地总结和判断,通过反复地对比和研究,保证软土地基设计高质量完成,从而提高公路的整体质量,保证公路工程的正常使用。
参考文献:
[1]朴毅,赵琳琳.淤泥软土地基处理方法[J].水利科技与经济,2010,(1):231-233.
[2]罗铁林.高速公路软土路基处理技术[J].交通世界:建养·机械,2011,(7):203-205.
[3]郝林静.软土地基的路基稳定性分析[J].黑龙江交通科技,2011(10):79.