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摘要:软土路基长时间的使用一般都会出现沉降现象,而我国的很多公路大多都是修建在软土路基之上,所以对于公路道路在软土路基上的设计和施工中出现的沉降问题,就要采用相应的办法来进行严格的监测和有效的控制。本文通過对公路道路软土路基沉降问题展开研究,研究并分析公路道路软土路基的沉降原因及特征,进而根据观测的结果来探讨和阐述对公路道路施工中沉降的监测与控制的有效途径,以期对公路建设部门在该问题上有所帮助。
关键词:软土路基;沉降;监测;控制
引言:
由于我国经济形式发展良好,公路道路的发展建设逐渐加快,很多基于软土地基的公路道路也逐渐增多,但是由于软土地基的自身限制因素,就使得工程项目很容易出现沉降问题,根据我国公路道路建设的相关标准和规定,软基新建公路一般路段的工后沉降应控制在30cm以内。拓宽路堤和桥头连接路段的沉降标准更高,但是实际当中很多公路的沉降都超出了这个标准,这不得不引起我们对公路道路沉降问题的高度关注。
一、公路软土路基的特点及沉降控制标准
由于软土本身具有的压缩性,在受到外力的作用下,或者长时间的压力下,一定会发生空间的变化,软土路基基于土的这个特性,必然会发生沉降问题。只是沉降的大小直接影响着公路道路的安全性与标准性。而沉降的大小不仅与所受外力的大小和压强有关,和路基本身的种类、厚度、压缩度也有直接关系。
并且由于公路道路上的行驶车辆角度,并且不是均匀的分布,所以对公路道路所造成的压强不同,所以有效的控制路基的形变和纵向刚度已经成为了当前公路道路路基建设的重点性工作,对这方面的要求也是极为严格,不仅要满足基本的公路道路基本需求,还要在强度、稳定性、耐久性、沉降等多方面达到综合的标准,这就对公路道路的沉降监测与控制提出了很高的硬性规范和要求。接下来就从软土路基的形变、刚度和强度、稳定性三个方面的控制要求开始说明。
1.公路道路软土路基的形变控制
公路道路设计与施工中,其对路基的形变、沉降是十分敏感的,特别是发生在施工项目完成后,使用阶段发生的沉降。因此对路基形变的控制要求就极高,因为对于软土路基发生沉降的问题来说,唯一的解决办法就是进行加固和严密的调整。路基的沉降标准随着时代的变化、材料的变化以及设计的变化而不断的增高。我国公路道路设计规定出严格的沉降范围。
2.公路道路软土路基的刚度与强度的硬性控制
由于公路道路上面行驶的车辆繁多、速度较快、并且载重不均匀,所以其对软土地基造成的负荷也很不一,速度越快对路基的刚度要求越高,而形变范围越小。刚度越大,道路的振动越大,不能保证路基的稳定性。通过对资料的整理和研究,我们发现刚度变化引起的道路振动与速度的平方成正比。因此,汽车运行速度越高,要求路基的刚度越大、弹性变形小,在线路纵向做到刚度均匀、变化缓慢、不允许刚度突变。
3.公路道路软土路基的长期稳定性要求高
汽车行驶时路基不仅承受附属构筑物的静荷载,还要承受汽车荷载的长期反复作用。同时,由于软土地基直接暴露在自然条件下,需要抵抗气温变化、雨雪作用、地震破坏等不良因素的影响。路基工程必须保证在这些条件的长期作用下,其强度不会降低、弹性不会改变、变形不会加大,真正做到长寿命和少维修。当然,也只有在线下工程满足长期稳定的状况下,才能确保高速行车,减少维修费用,并增加运行的安全性。
二、对公路道路设计与施工中沉降的监测
1.路基沉降的监测内容
根据不同的路基高度,不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况设置沉降监测剖面,且监测范围应涵盖所有沉降发生的路基地段。沉降动态变形监测的内容包括路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基水平位移监测、复合地基加筋应力应变监测共6个方面。
路基面监测点是变形监测的重点部位,同时评价沉降的发生与发展规律,预测总沉降量及工后沉降完成时间,还必须在路基填层中以及路基基底布置监测点。
2.路基沉降的监测要求
沉降监测剖面应根据不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况设置,分三个阶段进行。
第一阶段为路基填筑施工期间的监测,主要监测软土地基填土施工期间地基土的沉降以及路堤坡脚边桩位移。
第二阶段为路基填土施工完成后,自然沉落期及摆放期的变形监测,该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降进行系统的监测,直到工后沉降评估可满足要求铺设软土地基为止。
第三阶段为试行驶期的监测。路基沉降变形观测从填筑路基开始,最少时间为6个月。路基施工至基床表层顶面后,先监测半年,根据监测结果,分析评价地基的最终沉降量完成时间,及时调整设计措施使地基处理达到预定的变形控制要求,以确定试行驶期周期,并作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。
三、对公路道路设计与施工中沉降的控制
1.控制目标
道路软土地基沉降的控制目标“工后零沉降”建设是指在道路线下工程设计、施工和管理中,都要以“工后零沉降”为追求目标。为此在线路上部结构的设计中,我们要对这样的“小沉降”提供进行调整的手段,并为线下工程的工后沉降规定了一个允许偏差值,作为工程实践的控制标准,从而在目标和现实之间留下了一定的余地。但是由于道路对软土地基沉降控制的要求很高,而沉降计算的影响因素很多,沉降控制已完全超出了处理方法的计算精度,因此,规定的工后沉降已不再是最初设计的预留值,而是一个允许出现的误差值。从某种意义说,道路路基工后沉降实际上是“零”沉降控制基础上的允许偏差,其关键在于将工后沉降限制在可控制和可调整的范围。
2.控制措施
水泥砂浆可与粉土、粉黏土进行有效结合,通过水泥的硬化胶结功能,可有效减小粉土、粉黏土的自由膨胀率,减小粉土、粉黏土的膨胀潜势;同时水泥注浆法施工利于施工面的展开,利用膨胀土间的裂隙,不会产生断道阻车情况;还有其改良成本较低。但是由于粉土、粉黏土的裂隙分布不均,导致注浆分布不均,注浆压力控制难以确定;在不中断行车的情况下,新注入的砂浆难以硬化,汽车通过时易将砂浆挤出;水泥注浆必须先进行钻孔成孔作业,加大了治理成本。另外粉土、粉黏土在路基不均匀下沉及汽车振动荷载的反复冲击作用下,易造成封闭层的龟裂,起不到阻水作用,从而使病害得不到彻底根治,也降低了封闭层的整体强度。
结语:
软土路基上公路的沉降分析是一个复杂的问题,复杂的根源在于软土的变形特性。只有加强公路沉降观测的全过程质量控制,同时采用多个措施控制沉降,就能够满足一般公路的沉降控制施工要求。
参考文献:
[1]李挺,孙荆亮.高速公路路基沉降监测与施工控制技术研究[J].建筑工程技术与设计,2015(3);
[2]傅珂,梁丽华.公路填筑路基沉降监测与施工控制技术[J].交通世界:工程技术,2014(12):38-39.
关键词:软土路基;沉降;监测;控制
引言:
由于我国经济形式发展良好,公路道路的发展建设逐渐加快,很多基于软土地基的公路道路也逐渐增多,但是由于软土地基的自身限制因素,就使得工程项目很容易出现沉降问题,根据我国公路道路建设的相关标准和规定,软基新建公路一般路段的工后沉降应控制在30cm以内。拓宽路堤和桥头连接路段的沉降标准更高,但是实际当中很多公路的沉降都超出了这个标准,这不得不引起我们对公路道路沉降问题的高度关注。
一、公路软土路基的特点及沉降控制标准
由于软土本身具有的压缩性,在受到外力的作用下,或者长时间的压力下,一定会发生空间的变化,软土路基基于土的这个特性,必然会发生沉降问题。只是沉降的大小直接影响着公路道路的安全性与标准性。而沉降的大小不仅与所受外力的大小和压强有关,和路基本身的种类、厚度、压缩度也有直接关系。
并且由于公路道路上的行驶车辆角度,并且不是均匀的分布,所以对公路道路所造成的压强不同,所以有效的控制路基的形变和纵向刚度已经成为了当前公路道路路基建设的重点性工作,对这方面的要求也是极为严格,不仅要满足基本的公路道路基本需求,还要在强度、稳定性、耐久性、沉降等多方面达到综合的标准,这就对公路道路的沉降监测与控制提出了很高的硬性规范和要求。接下来就从软土路基的形变、刚度和强度、稳定性三个方面的控制要求开始说明。
1.公路道路软土路基的形变控制
公路道路设计与施工中,其对路基的形变、沉降是十分敏感的,特别是发生在施工项目完成后,使用阶段发生的沉降。因此对路基形变的控制要求就极高,因为对于软土路基发生沉降的问题来说,唯一的解决办法就是进行加固和严密的调整。路基的沉降标准随着时代的变化、材料的变化以及设计的变化而不断的增高。我国公路道路设计规定出严格的沉降范围。
2.公路道路软土路基的刚度与强度的硬性控制
由于公路道路上面行驶的车辆繁多、速度较快、并且载重不均匀,所以其对软土地基造成的负荷也很不一,速度越快对路基的刚度要求越高,而形变范围越小。刚度越大,道路的振动越大,不能保证路基的稳定性。通过对资料的整理和研究,我们发现刚度变化引起的道路振动与速度的平方成正比。因此,汽车运行速度越高,要求路基的刚度越大、弹性变形小,在线路纵向做到刚度均匀、变化缓慢、不允许刚度突变。
3.公路道路软土路基的长期稳定性要求高
汽车行驶时路基不仅承受附属构筑物的静荷载,还要承受汽车荷载的长期反复作用。同时,由于软土地基直接暴露在自然条件下,需要抵抗气温变化、雨雪作用、地震破坏等不良因素的影响。路基工程必须保证在这些条件的长期作用下,其强度不会降低、弹性不会改变、变形不会加大,真正做到长寿命和少维修。当然,也只有在线下工程满足长期稳定的状况下,才能确保高速行车,减少维修费用,并增加运行的安全性。
二、对公路道路设计与施工中沉降的监测
1.路基沉降的监测内容
根据不同的路基高度,不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况设置沉降监测剖面,且监测范围应涵盖所有沉降发生的路基地段。沉降动态变形监测的内容包括路基面沉降监测、路基本体沉降监测、基底沉降监测、深厚层地基分层沉降监测、软土地基水平位移监测、复合地基加筋应力应变监测共6个方面。
路基面监测点是变形监测的重点部位,同时评价沉降的发生与发展规律,预测总沉降量及工后沉降完成时间,还必须在路基填层中以及路基基底布置监测点。
2.路基沉降的监测要求
沉降监测剖面应根据不同的地基条件,不同的结构部位等具体情况设置,分三个阶段进行。
第一阶段为路基填筑施工期间的监测,主要监测软土地基填土施工期间地基土的沉降以及路堤坡脚边桩位移。
第二阶段为路基填土施工完成后,自然沉落期及摆放期的变形监测,该阶段应对路基面沉降、路基填筑部分沉降以及路基基底沉降进行系统的监测,直到工后沉降评估可满足要求铺设软土地基为止。
第三阶段为试行驶期的监测。路基沉降变形观测从填筑路基开始,最少时间为6个月。路基施工至基床表层顶面后,先监测半年,根据监测结果,分析评价地基的最终沉降量完成时间,及时调整设计措施使地基处理达到预定的变形控制要求,以确定试行驶期周期,并作为竣工验交时控制工后沉降量的依据。
三、对公路道路设计与施工中沉降的控制
1.控制目标
道路软土地基沉降的控制目标“工后零沉降”建设是指在道路线下工程设计、施工和管理中,都要以“工后零沉降”为追求目标。为此在线路上部结构的设计中,我们要对这样的“小沉降”提供进行调整的手段,并为线下工程的工后沉降规定了一个允许偏差值,作为工程实践的控制标准,从而在目标和现实之间留下了一定的余地。但是由于道路对软土地基沉降控制的要求很高,而沉降计算的影响因素很多,沉降控制已完全超出了处理方法的计算精度,因此,规定的工后沉降已不再是最初设计的预留值,而是一个允许出现的误差值。从某种意义说,道路路基工后沉降实际上是“零”沉降控制基础上的允许偏差,其关键在于将工后沉降限制在可控制和可调整的范围。
2.控制措施
水泥砂浆可与粉土、粉黏土进行有效结合,通过水泥的硬化胶结功能,可有效减小粉土、粉黏土的自由膨胀率,减小粉土、粉黏土的膨胀潜势;同时水泥注浆法施工利于施工面的展开,利用膨胀土间的裂隙,不会产生断道阻车情况;还有其改良成本较低。但是由于粉土、粉黏土的裂隙分布不均,导致注浆分布不均,注浆压力控制难以确定;在不中断行车的情况下,新注入的砂浆难以硬化,汽车通过时易将砂浆挤出;水泥注浆必须先进行钻孔成孔作业,加大了治理成本。另外粉土、粉黏土在路基不均匀下沉及汽车振动荷载的反复冲击作用下,易造成封闭层的龟裂,起不到阻水作用,从而使病害得不到彻底根治,也降低了封闭层的整体强度。
结语:
软土路基上公路的沉降分析是一个复杂的问题,复杂的根源在于软土的变形特性。只有加强公路沉降观测的全过程质量控制,同时采用多个措施控制沉降,就能够满足一般公路的沉降控制施工要求。
参考文献:
[1]李挺,孙荆亮.高速公路路基沉降监测与施工控制技术研究[J].建筑工程技术与设计,2015(3);
[2]傅珂,梁丽华.公路填筑路基沉降监测与施工控制技术[J].交通世界:工程技术,2014(12):38-39.