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公路软土地基路堤设计与施工技术规范


公路软土地基路堤设计与施工技术规范 JTJ 017-96 条文说明

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目 编制说明 1 总则 2 术语、符号、代号 2.1 术语 2.2 符号 3 软土地基工程地质勘察 3.1 一般说明 3.2 初步勘察 3.3 详细勘察 4 路堤的稳定与沉降 4.1 一般规定 4.2 稳定计算 4.3 沉降计算 5 软土地基处治及路堤设计 5.1 一般规定 5.2 垫层与浅层处治 5.3 轻质路堤 5.4 反压护道 5.5 加筋路堤 5. 6 预压及超载预压 5. 7 竖向排水体预压 5. 8 粒料桩 5.9 加固土桩 5. 10 综合(组合)处治设计 5. 11 路堤设计
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6 软土地基处治施工 6. 1 一般规定 6.2 垫层及浅层处治 6. 4 土工合成材料 6. 5 袋装砂井 6.6 塑料排水板 6.7 砂桩 6.8 碎石桩 6.9 加固土桩 7 路堤施工与观测 7.1 一般规定 7. 2 路堤填筑 7.3 吹填砂路堤 7.4 粉煤灰路堤 7. 5 矿渣路堤 7. 6 沉降与稳定观测 8 试验工程 8.1 一般规定 8. 2 试验工程地质勘察 8. 3 试验工程设计 8. 4 试验工程观测 参考文献

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编 制 说 明 根据交通部公路管理司(91)工技字 290 号关于下达编制《公路软 土路基设计、施工暂行规定》 (1993 年底改名为《公路软土地基路堤设 计与施工技术规范》 )的要求,经过三年多的时间, 《公路软土地基路堤 设计与施工技术规范肉相应的“规范”的条文说明编制完毕。 近十余年来,随着我国高等级公路建设的起步和迅速发展,软土地 基上公路路堤的设计和施工遇到一些关键技术问题,沿海与内陆等地进 行了广泛的科研和工程实践,积累了不少资料和经验。本规范编制组在 收集和总结我国京津塘、沪宁、杭甬、广佛、莘松等高速公路,以及其 它沿海与内陆软土地区已建和正在修筑的高等级道路与试验工程的科 研成果及建设经验的基础上,广泛吸取国内外软基工程规范、标准等可 借鉴的内容,首次为我国软土地区的公路勘察、设计与施工编制了本规 范。 《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》 (以下称“规范” )编 制共包括以下八章内容: 第一章总则;第二章软土鉴别、分类与术语、符号;第三章软土地 基工程地质勘察; 第四章路堤的稳定与沉降; 第五章软土地基处治设计; 第六章软土地基处治施工;第七章路堤施工与观测;第八章软土地基试 验工程。 同时,按要求编制了相应主要条款的条文说明。 本规范主编单位为交通部第一公路勘察设计院(以下称“部一公 院”,参加单位为交通部重庆公路科学研究所(以下称“部重科所”、 ) ) 上海市公路管理处(以下称“沪公路处”、浙江省交通规划设计院(以 ) 下称“浙江院” )及广东省高速公路公司(以下称“广东公司”。 ) 本规范的编写分工如下: 第一章“第一公院”编写;第二章“部重科所”与“第一公院”合 编;第三章“部一公院”编写;第四章“第一公院”与“部重科所”合 写;第五章“部一公院”与“部重科所”合写;第六章“沪公路处”编 写;第七章“浙江院”与“广东公司”合写;第八章“浙江院”编写。 统稿与审稿均由“部一公院”承担。 相应规范条款的条文说明由编制承担单位编写。 本规范的编制严格遵照建设部(91)建标技字第 32 号印发的《工 程建设技术标准编写暂行办法》及《工程建设技术标准编写细则》 ,并 坚持严格按程序进行,分阶段请有关专家审查,编写组不断修改与完善 以控制编写质量。 1992 年上半年进行编制工作的组织协调与技术准备;1992 年 9 月 在浙江富阳组织了 “编制大纲” 审查会; 1993 年 7 月在西安市召开了 “初
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稿”编制工作会;1994 年 5 月在广州市进行了“征求意见稿”研究讨论 会;1995 年 4 月在上海市召开了“规范送审稿”审定会。 主编单位根据以上几次会议中专家所提出的意见及建议,做了详细 地研究与分类,并以“纪要”形式书面分发各编制单位,编制组多次进 行了认真地修改与完善。 编制组在总结我国沿海及内陆软土地区公路建设经验的基础上并 广泛吸取国内外软基工程规范等可借鉴的内容编制了本规范,其特点如 下: 1.首次为我国软土地区公路勘察、设计、施工编写的这一专业规 范内容全面,反映了当前我国公路软基设计、施工的先进技术水平,填 补了路基设计、施工规范方面的这一空白。 2.规范提出的技术标准、稳定验算及沉降计算方法和选用参数, 以及处治方案、施工方法、施工监控和质量检测等内容集中了近年来我 国已建和在建高等级公路的经验,具有实践依据和科学性、适用性。 3.规范从我国实际出发,根据软土地基公路路堤特点,坚持室内 与现场试验相应证,理论计算与实际工程相检验,多方研究反复论证, 力求规范采用的设计及施工方法技术先进、经济合理。规范的颁布施行 将对软土地基公路路堤的勘察、设计、施工起到有效的指导作用,使软 土地区公路建设质量得到可靠保证。 本规范的编制,是以近十余年来我国已建和正在建设的高等级公路 的成功经验和积累的资料,及相应的科学与生产实验(包括试验工程资 料)技术成果为依据,现在仍然在不断发展中,因此规范也将随着形势 的发展而不断的完善。 本规范适用于各级公路的勘察、设计与施工,但我国地域广大,各 地区,各交通系统勘察、设计、施工专业单位的技术水平,设备能力也 有差别,因此,需要通过各方面的努力和提高才能达到本规范的标准和 要求。 本规范注意了与国际标准的“接轨” ,但其在我国的广泛适用性方 面,还有一定的问题。如“软规”对软土的定名,参照了国外的分类, 但其中一部分,目前我国高等级道路地区尚未遇到,如泥炭型、腐殖质 型及部分较高有机质含量的软土。存在着定名、分类与实际应用不完全 协调问题。 “软规”与已有相关专业规范的内容有交叉。目前《公路工程地质 勘察规程》正在编制, 《公路路基设计规范》《公路路基施工技术规范》 、 在本规范编制过程中已出版。 “软规”作为其中的专业规范之一,若写 的过于简单,专业规范相对独立的实用性降低;所以编写的内容难免与 勘察、设计、施工有关规范重复。 “软规” 编制工作有五个单位参加, 虽经主编单位统稿与各级审核, 限于时间与水平,难免有谬误或问题存在。各单位在执行过程中,如发
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现需要修改和补充之处,请将意见和有关资料寄送交通部第一公路勘察 设计院(西安市友谊西路 87 号,邮编 710068) 。 1 总 则 1.0.1 软土地基上公路路堤的设计与施工,国内没有行业规范可依。 随着经济的飞速发展,软土地基上修建高速公路的数量越来越多,为了 统一软土地基上公路路堤的设计原则和处治方法,以保证路堤的正常使 用和使用寿命,特编制本规范。 设计原则是指软土地基上公路路堤的设计与施工,首先是进行详细 周密的地质调查、现场试验,选出有代表性的地质资料(参见参考文献 1) ,根据地质资料,结合水文、气象资料、工期等因素采用不同的技术 措施进行沉降设计和稳定验算。对设计方案进行技术经济论证,选出最 佳的设计施工方案。地基处理所用的材料和路基填筑材料在满足技术要 求的前提下,应以就地取材为原则;设计上必须采取综合处治原则,以 缩短工期和降低工程造价。对工期短、工后沉降量过大、稳定性很差的 路段,以及交通量在初期增长较慢的工程,也可以分期修建,第一期作 路堤和简易路面,第二期再作次高级或高级路面。设计方法:首先根据 地质条件及路基高度划分计算段落,根据路堤荷载,采用圆弧条分法, 对地基和路堤整体强度进行稳定性验算。沉降计算有两种方法:其一是 根据地基的变形特征,将总沉降分为瞬时沉降、主固结沉降和次固结沉 降三部分;其二是经验系数校正法,用主固结沉降乘以沉降系数来计算 总沉降。施工处治方案是采取不同施工方法、施工工艺,实现各种处治 设计。目前软基处治方法中对地面以下有:换填、袋装砂井、塑料排水 板、挤密砂桩、粉喷桩等;对地面以上有:砂垫层、土工织物、反压护 道、轻质路堤、加筋路堤、加载预压等。 1.0.2 本规范适用于软土地基上各级公路路堤的设计和施工,但沉 降标准只适用于铺筑次高级路面和高级路面的公路。 1.0.3 国家总的技术经济政策为实用、可靠、投资少、效益高。要 做到这一点,必须作好前期的可行性研究。另外高速公路占地多,在不 降低技术指标的前提下设计施工必须考虑农民利益,少占农田。技术经 济政策的关键在于困地制宜,就地取材。 1.0.4 投资环境指的是资金来源和运用。软土地基上路堤设计一定 要符合总工期的安排,施工方案要采取各种措施保证设计的施工期。 1.0.5 软土地基上公路路堤的设计与施工质量在很大程度上取决于 地质资料的真实性和代表性。要取得代表性很好的地质资料(参见参考 文献 1、2) ,就要求认真钻探,并用十字板、静力触探仪进行现场测试, 同时钻探取样要采用薄壁取土器,室内试验尽可能采用自动化程度高的 试验手段。地质资料一般不得用单孔资料,应该是把同层的同指标用数
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理统计法进行统计整理,从中选出有代表性的地层资料。 1.0.6 软土地基上公路路堤的处治设计是通过对室内土工试验与 现场测试的软土物理力学指标的反复计算,结合试验与已建工程的成 果,运用各种具体措施使路堤的沉降和稳定符合要求。 1. 7 新技术、 0. 新设备、 新工艺主要是指自动化程度高, 减轻劳动 强 度又能保证质量的措施。动态施工是措施工过程中根据观测资料调整填 筑速率或依靠观测资料的推算结果重新确定路槽底面标高。施工中应建 立、 健全自检体系, 要制定保证质量的规章制度, 同时要制定安全措施。 1. 0. 8 对于高等级公路路堤,必须进行稳定观测和沉降观测(参见 参考文献 3、4、5、6) 。稳定观测主要是措施工过程中对超过极限高度 的路堤进行侧向位移观测,侧向位移的观测点一般设在路堤坡脚和坡脚 外一定距离的地方;沉降观测是指在铺筑路面以前的施工过程中对路堤 的垂直变形进行观测,沉降观测点一般设在路堤中心,有必要时还要在 路肩设置。路堤设计末期的沉降量可以根据实际观测资料用双曲线、星 野曲线或指数曲线进行拟合推算,推算出来的沉降量能够反映地基的真 实沉降规律,并能根据沉降速率决定铺筑路面的时间。 1. 0. 9 对于软土地基上的高等级公路路堤,在开工前约一年时间先 铺筑一段试验路堤。该试验路堤应包括该条路上的各种设计方案(参见 参考文献 3) 也可有针对性地对某一种或两种设计方案进行试验, , 其目 的是解决设计施工中的具体问题 (参见参考文献 3) 试验工程必须有目 。 的、有计划,通过分析、比较、总结,提出结论,为修改设计、指导施 工提供可靠的依据。 1.0.10 使用本规范时应与现行的《公路工程地质勘测规程》 (JTJ 064-86) 《公路路基设计规范》 (JTJ 013-95) 《公路路基施工技术规范》 (JTJ O33-95)《公路工程抗震设计规范》 、 (JTJ004-89)《公路建设项 、 目环境影响评价技术规范》 (JTJ 005-96)《公路粉煤灰路堤设计与施 、 工 技 术 规 范 》 JTJ 016-93 ) 《 公 路 加 筋 土 工 程 设 计 规 范 》 JTJ ( 、 ( 015-91) 、公路土工试验规程) (JTJ O51-93) 、公路工程质量检验评定 标准) (JTJ 071-94)《公路工程技术标准》 、 (JTJ 001-88)《公路环境 、 保护设计规范》 (待颁布) 《公路工程基本建设项目设计文件编制办 、 法》等互相协调对应。 术语、符号、代号 2.1 术 语 2. 1. 1~2. 1. 4 对软土的定义特征与成因类型,不同的专业技术部 门的解释大同小异。如铁路工程设计技术手册《桥梁地基和基础》中, 对软土解释为: “软土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积,经生物化 学作用形成的饱和软弱粘性土。 ”对软土的主要特征描述为: “天然含水 量高(接近或大于液限) ,孔隙比大(一般大于 1.0) ,压缩性高[a1~2
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> 5(kPa) ,或 a1~3>10(kPa) ] ,强度低(快剪的内摩擦角,φ -7 -8 <5゜凝聚力 c<20kPa) ,渗透系数小(K=10 Cm/S~10 Cm/S)” 。 对软土的成因类型描述为: “在沿海地区为滨海相、三角洲相;在内陆 平原或山区为湖塘相等” 。 人民交通出版社版 《铁路工程地质手册》 中, 对软土的特征解释为: “软土含有大量亲水的胶体颗粒,具有海绵状结构,因此其孔隙比大、 含水量高、透水性小、抗剪强度低、压缩性大。 ” 中国建筑工业出版社版《工程地质手册》对软土的解释为: “软土 是指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的粘 性土,如淤泥、淤泥质土以及其它高压缩性饱和粘性土、粉土等。 ”对 淤泥和淤泥质土及其特征解释为: “淤泥和淤泥质土是指在静水或缓慢 的流水环境中沉积,经生物化学作用形成的粘性土。这种粘性土含有机 质,天然含水量大于液限( ω >ω L ) 。当天然孔隙比 e 大于 1.5 时, 称为淤泥;天然孔隙比 e 小于 1.5 而大于 1.0 时,称为淤泥质土。当上 的烧灼量大于 5%时,称有机质上;大于 60%时,称泥炭。 ”对软土按 沉积环境分为下列类型: (1)滨海沉积——滨海相、泻湖相、溺谷相及 三角洲相; (2)湖泊沉积——湖相、三角洲相; (3)河滩沉积——河漫 滩相、牛轭湖相; (4)沼泽沉积——沼泽相。 《港口工程技术规范》 (JTJ 219-87)中定义,塑性指数大于 3 的 土称为粘土,其中:第四纪晚更新世 Q3 及其以前形成的粘性上称为老粘 土;第四纪全新世 Q4 形成的粘土称为一般粘土;近代水下沉积形成的天 然含水量大于液限、天然孔隙比大于 1.0 而小于 1.5 的亚粘土、粘土分 别称为淤泥质亚粘土、淤泥质粘土;近代水下沉积形成的天然含水量大 于液限,天然孔隙比大于 1.5 的亚粘土、粘土都称为淤泥。以往港工、 建工部门则把上述淤泥、淤泥质土以及天然强度低、压缩性高、透水性 小的一般粘性土统称为软土或软粘土(参见参考文献 9) 。 在部颁《公路工程名词术语》 (JTJ 002-87)中定义软土主要是 由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所 组成的土。对淤泥的解释是,在静水或缓慢的流水环境中沉积并含有机 质的细粒上,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于 1.5;当天然孔 隙比小于 1.5 而大于 1.0 时称为淤泥质土。对于泥炭的解释是,喜水 植物遗体在缺氧条件下,经缓慢分解而形成的泥沼覆盖层。其特点是持 水性大,密度较小。 《岩土工程勘察规范》中规定:天然孔隙比大于或等于 1.0,且天 然含水量大于液限的细粒土应判定为软土, 包括淤泥、 淤泥质土、 泥炭、 -1 泥炭土等,其压缩系数大于 0.5Mpa ,不排水抗剪强度小于 30kPa。 国内还有对以上的土类对天然含水量、 孔隙比、 压缩系数、 剪切力、 摩擦角的界限指标以及分布于塑性图中的位置作出规定的资料,如:
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软土:天然含水量ω >ω L,孔隙比 e≥1.0,压缩系数 a≥0.5Mpa , 抗剪强度φ ≤7°。 泥炭:天然含水量一般大于 300%,孔隙比一般大于 5,快剪内摩 擦角一般小于 12°,位于塑性图 A 线以下或以上。 腐殖质土:天然含水量一般大于 200%,孔隙比一般大于 4,快剪 内摩擦角一般小于 5°,位于塑性图 A 线以下或以上。 有机质上常分为淤泥和淤泥质土两类。 淤泥:天然含水量一般大于 60%,孔隙比一般大于 1.5,快剪内摩 擦角一般小于 5°,但含有未分解的有机质时则可高达 10°,位于塑性 图 A 线以下或以上。 淤泥质土:天然含水量ω ≥ω L,孔隙比 e 为 1.0~1.5,快剪内摩 擦角一般小于 15°,位于塑性图 A 线以下或以上。 可见国内铁路、港口、建筑部门对软土的定义都不尽相同,其实国 内外对软土均无统一定义。有的把软土视为软粘土的简称,有的把软土 视为整个软弱土质(高压缩性的有机上、可液化的砂土、软粘土等)的 简称(参见参考文献 10) ,有的则把软土视为软弱土基的简称。无论软 土还是软土地基,它的软硬都是相对的,软硬不但对土质而且对工程而 言也是相对的。软硬应与土质、工程性质两者相关。设计者不要拘泥于 它们的定义,只要路堤或其它荷载在土基上有可能出现有害、过大的变 形与强度不足的问题,都应认真进行沉降、稳定验算。凡不满足设计控 制指标时,均应进行处治设计,决不能只凭土名来确定是否需要处治。 本条中的“细粒土”按《公路土工试验规程》 (JTJ 051-93)的规 定指粒径小于 0.074mm 的细粒组质量大于总质量的 50%者。 编制本规范有关术语时, 在保持与国标、 部颁标准相一致的前提下, 参照了铁路、建筑等部门的规定,结合公路部门上的分类以及生产实践 中调查与勘察积累的资料,作了一些补充与调整,提出了如规范所列的 内容。 2.1.5~2.1.9 部颁《公路工程名词术语》 (JTJ 002-87)对路基 砂垫层解释为:为防止地下水的毛细上升和排除路基的水分,保证路基 的强度和稳定,在路堤底部铺设砂层。对预压法的解释为:为提高软弱 地基的承载力,减少构造物建成后的沉降量,预先在拟建的构造物的地 基上施加一定静荷载, 使地基土压密后再将荷载卸除。 对砂井的解释为: 为加速地基排水固结, 在软弱地基中钻孔, 灌入中、 粗砂而成的排水体。 本规范对砂垫层材料及保证填土路堤荷载均匀地传递至软土地基 上的作用, 作了补充及强调。 对预压法的卸载问题, 基于是用路堤预压, 不再将荷载全部卸除,对此处作了修改。对于砂井的阐述,本规范将砂 井与塑料排水板综合叙述,按竖向排水体的统一提法加以阐明。 2.2 符号、代号
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涉及到软土地基处治有关方面的符号、代号是很多的,不便于一一 罗列。在本规范中按从简的原则,将符号、代号予以编列:首先按土性 与土类,扼要列出有关细粒土的符号、代号;着重结合公路工程列出了 对软土地基进行工程地质勘察与地基处治设计、计算的室内土工试验和 现场原位测试指标以及公路软基设计、计算公式等经常要采用的技术指 标的符号、代号;对于非主要的或在本规范中出现次数较少以及施工技 术中用的符号、代号,则未予列出。

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在平均斜率,a100~200 在数据上常常是离散的,在取值机理上是不合 理的。对于 Pc<100kPa 的软土,a100~200 偏大;对于 Pc 在 150kPa 左右的 软土,a 值包含了弹性压缩和塑性压缩,在机理、数值上呈显截然不同 的二阶段特征;对于 Pc > 300kPa 的硬粘性土,在曲线 B 段(拐点段) ,
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a 值显著偏小。如不加区别地用 a100~200 比较判断土的压缩性显然是不合 适的。 ”参考文献 16 的观点是正确的,不应仅用 a100~200 来比较判断土的
压缩性。 《公路土工试验规程》 (JTJ 051-85)软土划分表中规定快剪内摩 擦角要小于 5°。考虑到某些有机质土型软土或腐殖型软土中混有一定 数量的砂颗粒、贝壳等,内摩擦角则高于 5°,但它们的压缩性仍高, 修路堤后地基可能出现大的沉降,这种俗称的淤泥混砂在我国华南地区 分布很广(参见参考文献 17) 。据以往曾记载的资料,部分泥炭的φ 值 可高达 15°;在云南某些地方发现有含水量高达 386.0%的泥炭质型软 土, 其快剪指标的φ 值为 14°24′。 因此本规范将软土划分表中的软土 强度指标——快剪内摩擦角小于 5°一项取消,改为了天然抗剪强度。 作为一个强度指标,显然用总强度比用单一的内摩擦角更为合理和全 面。 据资料及参考文献 18、19 摘出的软土物理力学指标统计见表 3.1.2-3 和表 3.1.2-4。 据以上的沿海及平原地区的软土天然不排水抗剪强度为 5kPa~ 29kPa(按 qu/2,或 cu 计) 。但云南的一种软土有机质含量为 46.1%, 天然含水量高达 300.0%, 空隙比为 5.51, 而快剪的 c 值可高达 35.3kPa。 考虑到山区软土的特点,对软土十字板剪切强度 Su 的鉴别指标规定为 35kPa。相当于软土地基的不排水剪切强度 Cu 为 30kPa,相应的路堤极 限高度约为 9m,一般在软土地区路堤高超过 9m。的不太多,日本软土 地基的鉴别标准(见表 3.1.2-1)按 qu 的一半折算为不排水剪则应 为 30kPa~50kPa。作为软土的鉴别特征,尚应考虑工程性质。路堤设计 从路堤高度考虑,十字板剪切强度 Su 规定为 35.kPa 也是合理方便的。 对如何应用原位测试,测算地基土的天然抗剪强度,国内外作

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3.2.2. 2 初勘阶段钻探点控制间距与环境类别、道路等级、荷载应 力的大小以及路段性质等有关。
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环境类别划分为简单场地与复杂场地两类:简单场地,指地形较平 坦,地貌单一,地层岩土性质简单,厚度变化不显著、不频繁的地质环 境;复杂场地,指地形起伏较大,地貌单元较多,在地基可压缩层的计 算深度内,地层岩土性质、层次类别变化较复杂的地质环境。 本条对道路等级按二级划分档次:二级及以上道路指高速公路、汽 车专用公路与一级、二级的等级道路;二级以下道路指一般二级以下修 建高级、次高级路面的等级道路。 本条对钻探点间距的高、低限的规定与采用:间距的绝对值大的数 字表示高限;反之称低限。对于一般路堤高度的荷载作用路段,钻探点 间距用高限; 对于设计填土高度大于极限高度 (用很快的施工填土速度, 所能达到的使路堤仍保持稳定的最大高度)或桥头较高填土路堤路段, 钻探点间距用低限。 本条对勘探孔点位置规定采用坐标控制。这是因为初勘阶段原布设 的勘探点有时由于进场条件、场地位置及地形或原有建筑物的影响,勘 探设备不能就位而变更了勘探点位置,或由于路线方案的比选,需方便 利用不在本线路上的勘探孔点而提出。 3.2.2.3 静力触探是应用静压探头求取地基土比贯人阻力 Ps、 侧 壁摩阻力 fs 及锥尖阻力 qc 的原位测试手段。 按深孔应用性质, 这里划为 参数孔和技术孔。参数孔主要是做为与钻孔或深探坑对比,取得地基上 土层性质与结构状态,供分析解释静力触探指标地质层性质的测试孔。 技术孔主要是将原位测试的指标 Ps、 s 和 qc 与参数孔对比做出地质层解 f 释的探孔。 表 3.2. 2. 3 静力触探点控制间距按每公里点数来表示。对于沿 横断方向、 软土地层标高或性质有显著变化的路段, 另增设静力触探点, 以判断横断面方向路基下地质层次的变化。 3.2.2.4 测定软土层在不排水状态下的抗剪强度,应采用现场十字板 剪切测试。本条所规定的“对地基稳定性有一定影响的深度”与加荷载 的强度、速度及断面型式等有关。一般情况下荷载越大,可能滑动的弧 面分布越深,即影响的深度越大,通常勘察深度至 15m。 3.2.2.5 软土地基勘探深度的控制:对均匀的厚层软土沉积层,应 用应力比法来决定才比较合理。但初勘期间路堤高度不一定能准确决 定,故未能预计附加应力的大小时,对处于桥头较高路堤位置的,控制 性钻孔深度宜为 40m 左右,根据一般情况约相应于 4m 多的路堤填土高 度。 基本确定路堤高度后,选择附加应力与自重应力比来确定勘探深度 时,应注意:对饱和层的自重应力按浮容重计算;对长段路堤应力比建 议选 0.15;对桥头路堤应力比建议选 0.1。如果在影响深度内,软土地 基底出现厚层较硬地层(如半坚硬粘土等) 、厚层砂基底或岩质基底, 尽管应力比仍大于 0.15,可不再向下计算。
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当软土地基为非均匀地质层次时,应注意所确定的计算深度下面是 否还存在较软土层。如存在,则应继续向下计算,以避免计算深度下软 土层基底有超过容许变形的影响。 3.2. 2.6 控制性钻孔与一般孔的划分:对既作为编制工程地质纵断 面图用, 又需进行全孔取样以确定各地质层次物理、 力学指标用的钻孔, 划为控制性钻孔;对仅作为编制工程地质纵断面图和仅作为补充技术孔 取样的辅助性钻孔,划为一般孔。 本条在钻孔中对非软土层次,如硬壳层、砂层和一般土层也要求取 原状样,是基于稳定性验算和固结排水与沉降计算的需要。 3.2. 2.7 规定软土地基钻探,以采用干钻法为宜。对于多年处于最 低地下水位以下的饱和粘土,允许采用泥浆钻探,但必须采取防止地基 土层结构发生变化的措施。这些措施是:控制钻进的转速与给进加压; 取样前的钻进应在距取样顶部的适当距离停泵泥浆;清理孔内沉淀物 等。 3.2. 2. 8 鉴于软土的含水量过大或结构过于松散的状态下,受钻进 和取样、 放置、 运输等条件或外力影响, 地基土层容易发生结构性变化。 因此本条对减小以上影响的措施作出规定,以保证采取的样品不产生不 容许的变化扰动或变形。 3. 2.3.1~3.2.3.2 规定对采取的原状样品应及时进行室内试验, 以避免较长期置放导致水分的流失与蒸发。并强调:建立工地试验站; 样品存放期不直超过 3d; 夏季的原状样品应挖坑放置; 冬季的原状样品, 严防受冻等。 3.2. 3.3 室内试验应以现场和工程的具体条件为依据,以测试所得 的实际成果为基础,以数理统计为手段,以土力学的基本理论为指导, 注意区别不同条件、不同要求,采取不同方法。对于统计分析的指标应 分别对待:对天然含水量、天然密度、相对密度、颗粒组成、液限、塑 限等一般特性指标(作为确定土分类或阐明其物理化学特性的指标)通 常采用算术平均值,并计算相应的标准差与变异系数,或计算绝对误差 与精度指标;对于试验成果中明显不合理的数据,通过调查、研究、分 析,按 3 倍标准差(即±3S)作为弃舍标准。 对于土工试验中测得的内聚力、内摩擦角、压缩系数、固结系数、 回弹模量等作为设计计算中直接确定土体强度、变形或判定土体稳定性 的土性指标,在进行成果整理中,如试样的组数较多,可采用算术平均 值。对于试样数据较少的指标,考虑到测定误差、主体本身不均匀性与 施工质量的影响, 以及构造物重要性与勘察设计阶段的不同, 为安全计, 除对初步设计或次要建筑物,可采用算术平均值外,应区别不同指标在 设计计算中的不利影响,采用保证率平均值,即 或算术平均

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值加(或减)一个标准差的绝对值。 3.2.3.4 室内土工试验项目选定表中ω 、γ 、ω L、ω p、a、cv、cq、 φ q、cg 及φ g 为必做的试验项目; 表中 Gs 、D、qu、Pc、pH、三轴试验 及有机物与易溶盐含量为选做试验项目,其中相对密度 Gs 按土类(细粒 土分类)选做。颗粒组成的试验:对粗粒组(粒径大于 0.074mm)做筛 分,对细粒组(粒径小于 0.074mm)做颗分。前期固结压力 Pc 、三轴试 验内摩擦角φ 与内聚力 c、有机物含量、酸碱度按各典型路段的代表层 选做。无侧限抗压强度小 qu 按代表性样品选做。易溶盐含量只对盐渍 化土按典型路段选做。 为了提出水平向固结系数 cH 指标,应选择少部分样品做试验,但应 注意与垂向固结系数 cv 的配套应用。 计算指标液性指数 IL 应为 76g 锥重时试验的稠度值结果;变形模 量可根据无侧限试验的图形计算;软土的前期固给压力 Pc 、土的压缩 指数 Cc 与回弹指数 Cs 依 e-lgP 曲线图求得。 3.2.3. 5 在选用原位测试方法时,应注意与钻探、室内试验的配合 和对比。分析原位测试成果时,应注意仪器设备、试验条件、试验方法 对测试结果的影响。 3.2. 4 软土地基工程地质勘察资料的汇总整理,按做为工程地质勘 察报告的专项报告内容编列(参见参考文献 1、2) 。 3. 2. 4.1 所列“报告”的文字部分中应作出的“工程地质评价及预 测” ,是指对所勘察路段在路堤荷载作用下的沉降量和稳定性的评 价,建议按路堤荷载 3m~5m 高度来计算绘制沉降量曲线及稳定性曲线, 并据此提出相应的工程治理方案。 3. 2. 4.2 所列图表资料部分中,原位测试成果资料的图式分别为: Su-h;Ps(或 f s、qc)-h;N-h 关系图,其纵、横比例尺以适当为宜。 试验成果的图件中,孔隙比与荷载关系图(即 e-P 曲线) ,固结系 数与荷载关系图(即 Cv-P 曲线)和无侧限抗压试验应力与应变图(即σ -ε 曲线)的纵、横比例尺应以能较明显的表示出其相关关系为宜。但 同一类曲线的比例尺应力求统一,不宜多变,以避免在进行比较时造成 不便。 3.3 详 细 勘 察 3.3.1~3.3.5 指出了详细勘察阶段的依据与目的、具体任务;规 定了详细勘察的工作基础,工程地质调绘、勘探的顺序与具体内容;详 细勘察阶段地质勘探专项的工作内容(参见参考文献 1、2)以及详勘阶 段地质勘探的工作手段与应该达到的要求。 3.3. 6 强调指出应充分利用前期的地勘资料,包括工程可行性研究 阶段、初勘阶段的成果,使得工程地质勘察的调查、勘探、测试、室内 试验的资料更全面与系统;还强调了要查明横向地质断面。
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本条提出了勘探点布置、 位置控制方法、 孔点容许移动范围等内容。 3.3.6.1 详勘阶段钻探点间距控制(见表 3.3.6.1)注明中规定: 设计填土高度大于极限高度的路段或处于桥头路段用低限。这里极限填 土高度是指以快速的填筑速率所能填筑路堤的最大高度。所提出的桥头 路段用低限,是因为桥头路段设计的容许沉降要求严(容许工后沉降小 于 10cm) ,对地质资料与划段界限要求相应要更准确和详细。 注明还规定了特殊条件下,钻孔间距尚应视具体情况适当加密。这 里的特殊情况推成因类型特殊、地质层层次多、厚度变化频繁、地形变 化大,纵、横断面地质条件差异明显等情况。 按设计计算要求(根据本规范第 4. 1.2 条规定)划分计算段, “分 段长度宜为 300m~500m;桥头路堤及人工构造物附近,应按 30m~50m 分段” 。而分段的依据除荷载强度变化外,其他地质条件是主要依据, 故钻孔间距应视具体情况适当加密。 3.3.6.3 本条规定应充分利用初勘时的静力触探资料。规范中所规 定的每公里应设置静力触探点数,未包括初勘可利用的静探点;当初勘 探点不能有效地利用,又需查明地质横断面时需适当补充测试点。 本条中所进行的原位测试工作还包括根据当地已积累的研究成果 或工作经验,求取静力触探与抗剪强度、压缩模量、地基承载力等指标 相关关系的工作,以便核查与校对室内试验资料。 3.3.7 基于详勘阶段已经能够掌握路堤填土高度相应的附加应力, 同时也从初勘资料中明确了地质断面,能够算出不同深度的自重应力, 详勘阶段确定钻孔深度的根据已经比较充分。因此,钻探深度应首先考 虑用应力比法合理确定。 本条中附加应力与自重应力的比例(0.1~0.15)专指在均质厚层 软土地基。该范围的选择:对构造物或桥头路堤建议按 O.1 考虑勘探深 度;对于长段路堤建议按 0.15 考虑勘探深度。非均质软土层勘察深度 可参照初勘阶段有关规定确定。 3.3.8 详勘阶段取样间距明显比初勘取样间距要密,这是基于两个 勘察阶段的任务目的、要求的详细程度以及概、预算控制的指标要求而 定出的。例如同为 10m 以上深度范围的非均质软土取样,初勘为每 1.0m~1.5m 取样;而详勘阶段限定每 1.0m 取样。 本条还规定了对厚层均质软土层的取样,这是由于详勘是在已有地 勘资料能够掌握地层结构与厚度尺寸的基础上进行的。这样做既可以少 取样品, 又能够取准, 取全该厚层均质软土层的试验样。 应当指出的是, 在这种情况下,取样的长度应满足试验项目、指标数量的要求。 3.3.9.1 室内试验说明中,增加了试验要求。这是因为几年来室内 试验工作或项目多做不齐全、样品试验方案考虑不周到,或对力学性质 的试验方面的应力历史、应力路径条件、加荷标准与级别、试验的边界
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条件以及现场、施工、运营的诸因素考虑不全面、不系统。以致试验资 料质量不高,甚至常忽略一些重要内容。如虽做了大量试验,未能评价 软土的应力历史条件(是欠固结、中等固结还是超固给土) ;有些试验 资料中有快剪试验指标,缺固结快剪指标;有的试验资料快剪值与无例 限抗压强度指标不相关,或相关差值太大;不少试验指标变异系数超出 精度范围很多等。所以本条对以上问题,做了强调。 本条再次强调了对试验数据应进行数理统计分析;并强调了可信 度水平的标准, 以满足施工图设计的技术与经济要求。 这里需明确的是, 对于施工图阶段的路堤或初设阶段大、中建筑物以及桥头路堤,指标的 采用应视其不利影响程度, 采用略高于或低于算数平均值 (如抗剪强度、 压缩模量取低值,压缩系数、变形量取高值)作为计算指标。其高于或 低于算术平均值的幅度,应视测定次数的多少、土质不均匀程度或构造 物重要程度。目前可采用算术平均值加(或减)一个标准差;为提高可 信度,建议逐步采用保证率平均值。 还应当强调的一些具体问题是:对软土的压缩与固结试验的初始加 荷,调整为 25kPa,第二级为 50kPa,以避免软土试验样品被挤出;剪 切试验加荷级数不应少于四级,一般应选加荷级别为 25kPa、50kPa、 100kPa、150kPa 或 200kPa;对于应用 e-lgP 曲线求压缩指数 Cc、回弹 指数 Cs,荷载最末级别以达到 3.2MPa 为宜。 3.3.9.2 3.3.9.2 表在选做的项目中:相对密度按细粒土分 类(粉质土、粘质土、有机质土等)选做;前期固结压力 Pc 按典型地质 路段各标准层做试验;有机物含量系对有机质土按塑性图 A 线上、下有 机质高(低)液限粘土选做;土的 pH 值按典型地质段、代表性土选做; 易溶盐含量按典型地质段有盐渍立性质的土选做;剪切试验内聚力 C’、 内摩擦角φ ’按典型地质段各标准层次的代表性土选做。 本条试验项目内容虽然较多,但其中有为了相互校核和补充用的指 标。如无例限抗压强度 qu,除了提供无侧限抗压强度指标,还可分析研 究变形模量, 并校核快剪内聚力 Cq 的准确度; 又如 Cu、 u、 Ccu 、 φ 与 c’、φ ’也有应用较高精度的少量三轴试验指标,检验和补充一般剪切 指标的作用。 对于所提的试验指标要注意,应用于路堤和桥址工程时,由于工程 项目的不同,试验指标也不同。例如,同为计算桥台或桥头填土的物理 性质,对路堤填土,其液限试验采用 100g 锥;对于桥台基底的液限试 验,规定为 76g 锥。因采用的锥重不同,同类土用于不同工程项目,其 液限、塑指值也不同。 3. 3.10 对于砂层和他和软粘土,因很难取得原状样品,故同时要求 进行现场原位测试。对砂层首先应进行标准贯入试验,并取样作筛分, 以确定砂层密度与砂层名称。对于饱和粘性土应首先作十字板剪切和灵 敏度试验,以直接取得不排水抗剪强度和土的灵敏度,用以判定受扰动
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后强度降低的程度。而静力触探测试则在有地区性相关指标时,应用的 效果比较符合实际。 3.3.11 鉴于详勘阶段的技术与经济方面的更高要求,应将本路段初 勘资料的技术指标纳入详勘工程地质报告的物理、力学指标统计分析 中,以提高指标的可靠性。 对于各典型路段工程地质纵断面图,这里只要求对分布有软土地基 的路段进行绘制工作。对不连续分布的软基路段,应分段绘制:对于不 连续分布的软基路段,如非软基部分的长度不长,也可一并绘制;对于 长段非软基路段的地质断面的编制,应按《公路工程地质勘察规程》 (JTJ064-86)办理。 路堤的稳定与沉降 4.1 一 般 规 定 4.1.1 软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大,对其上的路堤 设计要认真对待。稳定验算的目的(参见参考文献 5)就是进行一种强 度检验,即着地基与路堤是否发生由于抗剪强度不足造成的浅层、深层 滑动破坏,进而提出稳定措施的设计方案。沉降计算可以预计地基的竖 向变形,并为控制这种变形提供依据。 在软土地基上修筑路堤,如强度不足或变形过大将产生如下问题: (1) 地基抗剪强度不够引起路堤侧向整体滑动, 边坡外侧主体隆起。 桥头路堤纵向沿路线、向河床方向产生整体滑动,导致桥台的破坏。 (2)人工构造物与路堤衔接处产生差异沉降,引起跳车及路面的破 坏。 (3)涵身凹陷,过水断面减小;沉降缝被拉宽而漏水;端墙向外挤 出或后仰。 (4)路基底面治横向产生盆形沉降曲线,导致路面根坡变缓,影响 横向排水。 以上问题的出现将破坏或降底道路的使用质量,因此务必重视稳定 与沉降的设计计算。 4.1.2 这里的分段长度参考了钻探布孔的要求。通常在钻孔之间都 有一定数量的触探孔或其它的原位测试孔作补充,所以从资料的整理与 取用上来看,如果取样试验或原位测试成果的质量有保证时,这样分段 是不会造成过于简化与粗糙的。对于河滩沉积、谷地沉积和海岸沉积溺 谷相形成的软土,由于其分布、成分、厚度等具有多变性,计算段可以 视具体情况划分得细一些。 4.1.3 软土地基的土层是成层的,土性参数随空间与时间的不同而 发生变化。以往的稳定沉降计算,一般把地基简化为均质体(土性参数 取厚度的加权平均值) ,借助于图表进行,但这种简化处理造成了与实
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际的较大差异。在电算技术已普及的今天,对成层土层的稳定及沉降计 算并不太困难,因此建议不要再使用太粗糙、简化的图表。 4.1.4 对于压缩层厚度的确定,不少有关的教课书、手册及规范中 都有具体的要求,我们可归其为以下几种: (1)以附加应力△P 与自重应力 Po 之比来控制;当地基中某深度处 △P/Po≤0.1 时,该深度即为压缩层下限。 (2)原则同上,但以△P/Po≤0.2 来控制。 (3) 以地基中某深度处向上取 1.0m 土层的压缩量△Sn, 与该深度范 围土层的总压缩量 ∑△Si 之比来控制,要求满足条件 △Sn /∑△Si ≤ 0.025。 (4)作为对以上办法确定的压缩层厚度的补充,当其下仍有压缩 性大的土层存在时,要继续向下计算;反之当硬层埋藏较浅,硬层项面 的应力或其上土层的压缩量不满足以上要求时,也只计算到硬层顶为 止。 当软土地基的成层不均匀时,会出现软、硬层相间分布。这样在遇 到某压缩性较小的土层时,上述第 3 种的条件可能会满足;但是若向下 有极软层存在时,再检验该条件可能又不满足。 要求(4)所做的补充,常使设计人员根据钻孔深度决定压缩层厚 度。有些钻孔(如桥基孔)深度比较大,结果仅因为超出少许计算的沉 降,就导致处治措施的很大变化(从预压到地下处理) ,人们无法定量 控制设计。实际上压缩性的高低,从△P/Po 的值上已得到反映;即使 硬层项面在控制值范围内,因其压缩量极小,总沉降量并不增大。 通过对不同地区的高等级公路软基沉降量计算,可知一般条

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及稳定系数建立联系。这就影响了它在实际工程中的应用。第二类方法 是直接与潜在滑动面相联系的方法,如滑移场法(参见参考文献 26) 、 极限分析法、极限平衡法。
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在工程中得到广泛应用的是极限平衡法中的条分法。而条分法因其 滑动面及条间作用力或作用点的假设不同又衍生出多种方法。 本规范采用国内外广泛流行的条分中的三种方法,即总应力法、毕 肖普法、有效固结压力法。但本规范对前两种方法都进行了某些改造, 即参考文献 28 中的改进的φ =0 法及准毕肖普法。 极限平衡法中除圆弧条分法外,尚有土基承载力法、极限高度法。 若用土基的容许承载力来控制路堤设计则过于保守,因为容许承载力不 仅是对土基剪切强度进行控制而且对建筑物的沉降也是有所控制的。例 如桥涵土基为粘土、黄土时,其基本容许承载力是按承载板尺寸的相对 沉降的 2%来控制。然而我们软土地基路堤,在路面未铺前是允许产生 较大沉降的。如果我们路堤设计也用容许承载力来控制设计,将是一个 保守的设计。软土地基上的路堤设计是分强度与变形两个设计指标进行 控制的。 软土地基极限高度的计算本质上是对极限承载力的计算,通过极限 高度的计算以考察路堤是否超过了极限高度,就是考察路堤的载重是否 超过了极限承载力。极限高度的计算未考虑成层上的影响,也未考虑路 堤边坡路基两侧三角形荷载的影响,更未考虑施工或预压过程上基固结 的作用。不能简单地用验算极限高度来代替路堤的稳定计算。 4.1.7 由于在路基填筑过程中,土基产生沉降,因而实际填土厚度 比路基横断面设计的路堤填土厚度要大。据参考文献 28 一实例分析, 其路堤计算厚度比原厚度要大 14%。 此例尚未设置竖向排水体, 若设有 竖向排水体,则差异会更大。因此在计算沉降及稳定时,应预估这一增 加的路堤荷载的作用。此增高的荷载厚度可用试算法计算,建议使用考 虑了此增加厚度的电算程序来进行沉降、稳定计算。 4. 2 稳 定 验 算 4.2.1 本条的式(4.2.1-1)即总应力法;式(4.2.1-2)即有效固 结应力法(参见参考文献 28) ;式(4.2.1-3)即准毕肖普法(参见参 考文献 28) 。 一般φ =0 法不考虑土基固结后土层强度的提高;改进的φ =0 法则 考虑固结度及地下水位对土基强度的影响。因式中 U1 是时间的函数,故 F 也是时间的函数。 毕肖普法或简化的毕肖普法(克莱法)都必须事先测定土层的孔隙 压力或按渗流理论计算 U。但这样十分费事,费用很高,难以被公路测 设部门所接受。参考文献 28 为解决这一问题,提出了一个根据地下水 位及路堤自重作用下,固结过程中的固结度求算孔隙压力的方法,这就 为推广使用毕肖普法探索出一条途径。现已经用准毕肖普法、改进的φ =0 法等五种方法编制好了一套《软土基路堤综合处治设计程序》 (参见 参考文献 29、30) ,该程序已在国内应用。 用有效固结应力法计算稳定安全系数 F,当固结度 U 较小时,并不
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一定比用快剪指标采用瑞典法(参见参考文献 28)计算的安全系数 F 大。 当固结度小于快剪φ 1 的正切函数与固结快剪φ ci 的正切函数的比值 时,就会出现上述不合理情况。最合理的办法是把抗剪指标统一在有效 应力理论基础上使用毕肖普法计算 F,也可使用瑞典法计算 F。 4.2. 2 路堤的抗剪指标的取值问题是一个较为复杂的问题,因此具 体的取值方法未做严格规定,仅要求通过试验确定或按类似工程的类似 土质来确定。对细粒土,在取填料的料场土样做击实试验时,利用击实 后的土料饱水 3d 后,再进行直剪快剪试验,从而分别建立压实度与 c、 φ 、γ 的相关曲线。设计时,根据设计压实度从上述相关曲线上取相应 的 c、φ 、γ 值,当然也可直接按设计压实度制备试件再做剪切试验。 对粗粒土,在有条件时,可做大型直剪试验;无条件时,可用等重量代 换法处理后,按常规进行抗剪试验。

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综合上述资料对稳定安全系数作了如规范条文的规定。 4.3 沉 降 计 算 4.3.1 目前土力学所介绍的粘性土地基的沉降计算方法,可分为两
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大类:第一类是经验系数校正法,采用这种方法是出于对地基土的复杂 性以及理论分析结果不可能有很高的精度的认识。这种方法用地基的固 结沉降乘以沉降系数来计算地基的总沉降,而固结沉降可用 e-p 曲线或 压缩模量 Es 计算(参见参考文献 6) 。 第二类方法既看到了土的复杂性,同时也考虑到了现代工程对设计 质量要求的提高,在计算模式及计算手段上不断改进,但并非完全摆脱 了第一类方法;人们是从不同的角度来研究沉降的,所以有的成果仅是 沉降计算的一个侧面。纵观从 40 年代开始至今国内外学者的研究成果, 沉降计算的改进有以下四种途径: (1)从土的地质历史来改进沉降计算。这就是根据前期固结压力 将土的固结状态分为正常固结、欠固结和超固结三种情况,借助于土体 现场原始压缩曲线计算主固结沉降的 e-lgP 曲线法。 (2)考虑上的应力状态,对沉降计算进行改进。一般沉降计算依 据的压缩试验资料是室内单向压缩的试验结果,实际地基土的变形并不 是象在固结仪中仅沿一个方向这样简单,在竖向变形时测向变形也同时 产生。因此人们提出了三向应力状态下的沉降计算方法、对一维固结下 的沉降进行修正的方法以及模拟实际变形情况的应力路径法等。这方面 的研究工作是从 50 年代开始的。 (3)从土的变形特征来改进沉降计算。通过对地基沉降的全面分 析,人们发现沉降的过程可分为三个阶段——瞬时沉降、主固结沉降和 次固结沉降。在三个阶段中土体的变形特性是不同的,所以分阶段计算 沉降是比较合乎实际的。 (4)从计算方法上改进沉降计算。天然土体的结构与变形特性是 很复杂的,把土体假定为各向同性的半无限介质,采用线性弹性体的解 来求沉降与位移,必然导致与实际的差异。随着电算技术的发展,人们 有可能对复杂的但比较精确的理论模式进行分析,比如

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软土地基处治及路堤设计 5.1 一 般 规 定 5.1.1 近 10 年来随着高速公路的发展,在软基上修筑高路堤的机会
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很多。我国在软土地段的桥头路堤出现失稳者已不鲜见,甚至出现桥头 路堤沿纵向向河床方向滑动的事故,不但路堤破坏且导致桥台破坏,这 将增大处治投资且延长了施工期。产生失稳的原因,很大程度与设计计 算不当或根本不重视稳定验算及填筑速度的控制设计有关。 软土地基路堤设计的目的主要是对以下内容及指标实施控制: (1)设计方案经济合理,技术上可行。 (2)满足稳定设计指标(如抗滑稳定系数应大于规定值) (参见参 考文献 5) 。 (3)满足沉降设计指标(如工后沉降小于规定值) 。 (4)为满足稳定或沉降要求进行路堤填筑速度或施工期的控制设 计;路面铺装前预压或超载预压,多级加载的时间、高度、填筑速度的 控制设计。 (5)为满足上述指标所进行的处治方案的工程实体的尺寸设计以及 方案比选。 (6)为满足环保要求而对施工条件、机具、材料的控制或选择。软 土地基上路堤的设计计算工作相当繁重,特别是在成层上基又处于综合 处治下,许多计算工作要反复计算。这就要求解决计算手段问题,设计 人员必须掌握一个功能强的软土地基上路堤综合处治的电算程序。 5.1.2 容许工后沉降(又叫剩余沉降或残余沉降)涉及到的问题比 较多,它的取值直接影响到工程造价及道路的使用性能。国内外对这个 问题的看法不一样,而且看问题的角度也在变化。 1967 年日本道路协会《道路土工指针》曾规定:当土方工程结束后 立即铺筑高等级路面时,路堤中心处剩余沉降量的限值,对一般路段为 10cm~30cm;与桥梁等邻接的填土部位为 50cm~10cm。 1970 年日本道路公团关于土工、路面、排水及绿化的“设计要领” 中的准则是:一般路段的剩余沉降量,规定为预计的最终沉降量和路面 工程结束时的沉降量之差;但进行预压处理时,则把卸荷以后的沉降量 作为剩余沉降量来考虑,取值采用以下原则: (1)当涉及到路面工程结束后的路面平整度时,容许值为 10cm; (2)当涉及到箱涵开挖施工的预留沉降量时,容许值为 30cm。 1989 年日本道路协会的《软土地基处理技术指南》要求:路面铺筑 后 3 年内,路堤中心处容许沉降可由道路重要性决定;与桥梁邻接的填 土路段(桥头引道)以 10cm~30cm 控制。 最新的日本《等级公路设计规范》不考虑容许工后沉降,重点放在 填方稳定分析上。不考虑的理由有三: (1)采用经济的施工办法,确定无法减少长期沉降(这里指次固结 沉降) ; (2) 道路填方时, 即使长期沉降量很大, 在维修管理阶段也能控制;
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(3)地基沉降量随时间的变化关系难以预测。 原联邦德国交通部 1990 年新颁布的《软弱地基上道路建设规范》 对预压规定为:预压荷载的高度及作用时间必须保证;道路运营期由于 堤身自重及行车荷载作用,不引起地基土的初期加荷。即要求预压期本 地基土中任一点处,固结后达到的孔隙比所对应的当量应力,不能被运 营期该点的有效应力所突破。次固结在这种预压处理后可以忽略不计。 根据国内资料的介绍,美国除对桥头引道规定 12.7mm~25.4mm 的 容许差异沉降外,路面容许总沉降或差异沉降常不作规定,一条道路的 工后沉降 0.30m~0.61m 是容许的。法国要求桥头引道部分的容许工后 沉降为 3cm~5cm,在一般路段为 10cm,对应的地基固纬度为 85%~ 95%。 从以上的资料来看,日本对工后沉降的重视程度逐渐减小,主要把 问题放在养护中解决,这可减少一次性投资;但养护工作的质量水平、 所用机械的自动化程度必须有一定要求,否则必然影响道路的运营效 率。德国对预压的要求是很严的,并通过预压达到控制次固结的目的。 法国与美国对桥头的差异沉降控制也很重视。 从国内的情况看,公路上对这一问题的研究,在“六五”期间交通 部重庆公路科研所主持的“利用经济可行的办法进行软基处治的设计” 课题中已涉及到。研究报告根据对桥头引道及一般路段实测沉降结果的 分析,参考日本、美国的标准及国内建工部门对建筑物基础容许沉降的 要求,对容许工后沉降提出的建议是:中低级公路以稳定为主,路堤中 心处容许工后沉降不作规定,视使用情况通过养护弥补。对于高等级公 路铺筑路面 20 年内,邻近桥梁等人工构造物的路堤段(其长度据路线 纵坡取 50m~100m)的容许值为 10cm~20cm,其它路段为 30cm~55cm。 京津塘高速公路设计时,根据该路的实际条件,参考上面的研究结 果,在征求了国内外有关专家意见的基础上,更具体地制定了所用的容 许工后沉降标准(参见参考文献 6) : (1) 主线上的大、 小桥及通道, 中、 在与两端填土路堤毗连处取 0.1m, 涵洞处取 0.2m,除此之外为 0.3m; (2)分离式立交的跨线桥与引道路堤填土毗连处,在被交道路为一 级时取 0.2m,在被交道路为二级或二级以下时取 0.3m,引道填土部分 分别为 0.45m 和 0.6m。 在京津塘高速公路之后设计的广佛、杭甬、深汕等高等级公路,对 容许工后沉降也参考国内外情况作了相差不大的规定。 我国高速公路的建设还处于起步阶段,设计、修建高质量、高效率 的道路对于吸引各方投资,促进交通事业的发展都有不可忽视的作用。 作为整个工程的第一步,设计中的标准必须严格。这里的取值,基本接 近这些年来国内高等级公路设计所采用的。路面设计使用年限是指大修 的年限,在此之间的维修工作是必不可少的,即使非软基上的道路也是
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如此。 5. 1.3 在进行地下竖向排水体施工时,打桩机械的振动及桩管的扰 动,严重破坏了地基的强度和透水能力。这些不利因素的影响在理论分 析时很难处理,这就造成了在施工后某段时间内,理论推算结果与实际 的较大差别。国内外有不少资料介绍,地基处理后的初期沉降量,还没 有不做处理的大。从京津塘高速公路软基试验工程的沉降观测成果来 看,设袋装砂井或塑料排水板路段的路堤中心沉降,在 4~5 个月后恢 复正常,而路肩处的沉降要在 6 个月后才恢复正常,所以限制预压期不 致过短是必需的。日本《高等级公路设计规范》明确指出:预压施工时, 原则上要在预压填土后放置 6 个月以上时间。从近 10 年来国内高等级 公路软基处治设计的情况来看,最短 6 个月的预压期,不论是从工期方 面还是从经济方面考虑,都是可接受的。 5. 1.6 天然土体的性质不同于一般的均质材料,它具有空间甚至时 间上的变异性,人们通过各种勘探测试手段所能揭示的,仅是有限范围 内的情况。同时由于土力学中的理论分析计算模式都是建立在一定的假 定基础之上的,众多不确定因素的影响就造成了理论分析结果与实际的 差异。要比较好地解决这些问题,就要重视施工过程中的动态观测。比 如根据孔隙水压力的变化、侧向变位桩的位移判断路堤的稳定性;由实 测沉降曲线计算沉降速率决定路面铺筑时间等。在地下处治工程施工过 程中,若发现地层变化异常,可做进一步勘察工作,对设计方案进行调 整与变更。 5.2 垫层与浅层处治 5.2.1~5. 2. 2 在地基处理与加固中,垫层通常指换土垫层处治方 法,就是把基底下一定深度范围内的软弱土基全部或部分挖除,用砂、 碎石等强度高、水稳性能好的粒状材料回填,这实际上属于浅层处治措 施。这里我们把垫层与浅层处治分开,垫层就特指地面上设置的专门用 于孔隙水排出的透水性垫层。由于这种垫层的作用在于排水,所以选材 上多用中、 粗砂。 垫层的厚度以能保证不至因沉降发生断裂为宜, 30cm~ 50cm 的值经试验工程与实际工程验证是比较合适的。 垫层的宽度适当大 于路堤底宽,可以防止施工过程中由于施工机械的破坏对垫层的有效作 用造成的影响。 对于砂垫层的排水作用由于地基下沉、砂垫层弯曲后可能会受到影 响,仍有人对此担心而主张在地基上做土拱,这是没有必要的。因为孔 隙水是在地基中孔隙水压力消散过程中排出的,是有压水,只要排水通 道不断开,孔隙水就能排出地基,这一点已被试验工程所证实。做土拱 的办法给施工带来很大的困难,土拱也无效果,这种方法是不可取的。 浅层处治一般指从地表 30cm~150cm 之间,但随施工机械能力的提 高,适用范围也在扩大。例如日本沟槽型的石灰土拌合机,能进行浅层
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拌合深度为地面以下 1.3m,而叶轮回转型则达 1.8m。 5.2.3~5.2. 4 铁路规范(参见参考文献 17)规定,当软土厚度小 于 3m 时可用换填、抛石挤淤措施,故对适用条件作了如条文的规定。 抛石(堆土)排淤的处治深度与抛石(堆土)路堤自重所产生的地面变 形有关。抛石(堆土)排淤实质上是使土基产生整体剪切滑移破坏而达 到置换软土的目的。为了在排淤中土基产生整体破坏时,不致使路堤的 整体性受到大的影响,通常的做法是在路堤底、地表上铺设网状土工织 物如格栅材料或土工布,使之形成一个柔性筏基。为达到排水及隔离的 作用,网状材料或土工布都铺在砂或砂砾垫层下,但对上述铺设材料的 方法能作出定量试验研究的为数很少(参见参考文献 10) 。为了能将抛 石(堆土)排淤纳入稳定验算中,铺设材料的作用按加筋材料计算,而 排淤的深度估计则难以进行计算。排淤后置换区域的 c、φ 值可取用路 堤填料的 c、φ 值。这样浅层处理仍可用本规范中的第四章进行稳定计 算。抛石(堆土)排淤仅适用极软塑、流塑的软土。浅层拌合的处治深 度可按施工

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成材料在国内均有厂家生产。塑料格栅的拉力比有纺土工布的拉力大。 由于无纺土工布拉力及抗变形的能力比编织土工布差,故不应选用无纺 布作加筋材料。仅参考文献 36 从蠕变及排水考虑,建议采用无纺布且
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建议预拉加筋以减少加筋路堤的水平位移。国内修建加筋路堤的不多, 因造价高。 在软土地基上一般加筋路堤的边坡坡度与一般的填土路堤边坡坡 度相同,否则按加筋上挡墙设计。 5.5. 3 国内部分厂家所产的编织类土工布的拉伸试验结果(参见参 考文献 37)表明,它的纵向极限延伸率可达 16.3%~27.5%。一般有 纺织物延伸率小于 40%(参见参考文献 38) ,土工格栅则小于 20%。作 为加筋路堤稳定计算用的设计强度,应据织物可能在路堤内发生的应变 (延伸率)来取用。 参考文献 38 建议选用延伸率为 2.0%~6.0%的抗拉强度为设计强 度;有的则允许有 10%的延伸率。国外(参见参考文献 39)发现在土 工织物中允许用 10%的应变而土堤没有发生过量变形。 我国云南水塘立 交桥高路堤也按 10%的延伸率取用设计拉力,已通车数年来未出现问 题。 据国外(参见参考文献 40)的统计,土工织物特性见表 5.5.3。 可知编织类土工布的最大(破裂时)延伸率一般不会大于 35%;非编织 类的织物强度低,变形大,价格高,故一般不宜作为路堤的加筋材料。 织物的条带拉伸试验的有关规定是引用参考文献 41、42 提出的方 法。 5.5.4 为满足加筋材料的抗拉拔作用而作了本条规定。 法国 J.P.gouac 先生(参见参考文献 43)根据试验结果建议抵抗 织物拉拔的安全系数为 2。 我国《公路加筋土工程设计规范》 (JTJ 015-91)中的表 5.1 内, 列出了在不同荷载组合下,抗拔安全系数为 1.2~2.0。本条结合路堤 设计而取安全系数为 1.5。 5.5.5 根据参考文献 43 的介绍,土的内摩擦角φ s 与加筋材料间

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应力集中作用三方面来共同提高稳定系数的。 应把设有 “桩” 的范围内, 土深为桩长的这一部分立体,作为桩与土的复合地基看待。复合地基属 地基范畴,而桩基属基础范畴,两者有本质区别。复合地基理论的最基 本假定为桩与土的协调变形,为此从理论上分析复合地基不可能存在桩
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的负摩阻力及群桩效应问题 (参见参考文献 44) 但实际上复合地基中, 。 可能存在变形不协调情况(例如桩的刺入破坏) ,但它远比桩基中变形 不协调情况程度低,故采用复合地基理论比传统的桩基理论更为合理。 特别是对于路堤在铺路面前允许有较大的地基沉降的情况,更是合理 的。抗剪强度按复合地基理论计算(参见参考文献 9、23、44、45) ,为 了进行路堤稳定验算,只需计算复合地基的抗剪强度及路堤的整体抗剪 裂的稳定安全系数,不需计算单桩承载力。 5.8.3 以往对沉管法(单管或双管)中砂桩施工的适用范围对软土 的天然强度只作高限而未作低限的限制(参见参考文献 46、47、48) 。 当然对其它粒料桩,如用沉管法也不应作限制。但对于湿法的水振冲粒 料桩,则对地基条件提出了限制,以往国内一般认为水振冲法只适用于 地基不排水抗剪强度 cu 大于 20kPa 的情况(参见参考文献 47) ;我国规 范 (参见参考文献 46) 也规定水振冲碎石桩仅宜于不排水抗剪强度不小 于 20kPa 的地基。但在国外在 1983 年~1988 年间有多个作者根据工程 实例(参见参考文献 49)撰文指出:水振冲法可用于 cu=15kPa~50kPa 的地基。 Greenwood 甚至认为, 即使在粘性土不排水抗剪强度低于 7kPa 时仍可成功制桩。Juran 等(1988 年)指出,在他们统计的 24 项工程 中, u<20kPa 的占 54%, c 其中 cu< 10kPa 的占 12%, 10kPa<Cu<15kPa 的占 15%,15kPa<Cu<20kPa 的占 27%。目前为止国内有几项成功的 工程为 Cu<20kPa。德国有人指出(参见参考文献 47) ,水振冲法只适用 于不排水抗剪强度为 15hP~50kPa 的软土。虽然 Cu<15kPa 者也有成功 的例证,但为慎重起见,本款仍规定湿法振冲桩的适用范围为 Cu > 15kPa,干法施工(如沉管法)的地基规定 Cu>10kPa。值得注意的是: 《建筑地基处理技术规范》 (参见参考文献 46)根本就未对用挤密(沉 管)成孔的砂、石桩的地质条件进行限制,而只对湿法的振冲桩作了地 质条件的限制。日本规范(参见参考文献 12)用有套管的成孔方法也未 对地质条件进行限制。 王盛源在珠江电厂地基处治(参见参考文献 49)中,用湿法大粒径 碎石桩对十字板剪切强度仅 13kPa~17kPa、 淤泥深达 21m 的地基处理成 功;交通部重庆公路科研所在云南的试验路上用水振冲碎石桩处理了土 基的十字板强度为 10kPa~20kPa 的软土地获成功。国内外的实际工程 均说明规范(参见参考文献 46)对湿法的限制偏于保守,故作出了如条 文的规定。 5.8.4 《公路加筋土工程设计规范》 (JTJ 015-91)规定砂(碎) 石类土的计算内摩擦角为 35°~40°,砂类土为 28°。参考文献 47 介 绍碎石桩的内摩擦角一般用 35°~45°,多数采用 38°。国外一些著 名施工单位也有采用高达 42°的。日本(参见参考文献 12)规定,砂 用 25°,碎石用 35°。盛从文建议用 38°~42°,对卵石或砂卵石可
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采用 38°。为慎重起见,且考虑到软土对碎石桩污染,本款建议碎石用 38°,砂卵(砾)石用 35°,砂用 28°。 5.8.7 粒料桩与桩间土的应力比 n 是随土质与深度的不同以及荷载 的大小、 作用时间而变化的。 参考文献 50 对软粘土内的砂桩建议用 3~ 4,碎石桩用 3~6;天津地区(参见参考文献引)软土的 n 为 1.74~ 3.45;西安饱和黄土(参见参考文献 52)为 1.50~1.56;云南水塘站 (参见参考文献 53)为 2.40~3.16;另据国内外 11 项工程统计,n 为 1.59~6.0。日本(参见参考文献 45)建议 n 采用 2~5,日本规范(参 见参考文献 12) 规定用 3。 考虑到按经验取值进行设计时, 应偏于安全, 故规定如条文。 5.8.11 粒料桩的级配要求是直接引用日本规范(参见参考文献 12) 。 关于大粒径碎石桩的有关碎石尺寸的规定主要参考王盛源在珠江电厂 地基处治的经验(参见参考文献 49) 。珠江电厂碎石桩的碎石尺寸放宽 到 15cm,为慎重起见本规范放宽到 10cm。 5. 9 加 固 土 桩 5.9.1 将石灰、水泥或其他某些对土固化的材料(参见参考文献 54、 55) ,用某种专用的机械,如深层拌合机、旋喷机械把软土地基加固, 形成一根根的加固土桩,分布在路基底面及两侧,以增加路堤与土基的 整体抗滑能力。也可以用加固土桩紧密排列形成一条条的或格状的地下 连续加固土墙。所使用的固化材料可以是浆状(如石灰浆、水泥浆、二 次浆等) ,也可以是粉状(生石灰粉、干水泥、干 NCS 固化剂等) 。显然 粉状比浆状的技术效果好, 但机械设置要复杂些, 且粉尘污染大。 9. 5. 2 对单纯的石灰桩历来争议很大,但用石灰粉作固化材料的加固土桩已在 广州开发区处理含水量达 44%~90%的软土得到了十余项工程的成功 应用,且技术效果与经济效益均是显著的。因此不能将石灰桩与石灰加 固土桩混淆。 因加固土桩或加固土地下连续墙属非离散材料,不象碎石桩是离散 材料,因而加固土桩不起排水作用,而主要是通过置换软土及应力集中 作用两方面来提高稳定系数的。 5.9.3 由《建筑地基处理技术规范》 (参见参考文献 49)知深层搅拌 法适用于地基承载力标准值不大于 120kPa 的软土地基。经折算(由汉 森公式)软土的极限承载力。σ o= 5.14Cu,取安全系数为 3,则软土的 容许承载力σ o=2.75Cu,其地基不排水剪应力不大于 45KPa 。 5.9.4~5.9.6 计算公式是依据把设有加固土桩的土基区域内的主 体视为复合土体,其抗剪强度按复合地基(参见参考文献 28、44、47) 理论计算,3 个计算式都考虑了地基土的排水固结及地下水位对地基强 度的影响。 5.9.7 加固土桩的加固土试件可在室内制备,但因室内拌合比实际 工程拌合得均匀,据参考文献 37 介绍现场加固土的强度与室内试验强
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度之比, 一般最差的也可确保 1/4~1/3。 实际工程中也有达到 3/4~ 1 以上的。故本条规定室内制备的加固土试件的强度 qu

治后是否预压有关,当末预压时 n 随荷载 P 加大而变大,预压后 n 随荷 载 P 加大而减少。n 与加载后的时间也有关,但当加载半年后 n 基本趋
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于稳定。对两根水泥拌合土桩的试验结果的 n 为 5~8。 《岩土工程治理 手册》建议在他和粘土地基的水泥土桩的 n 取用 3~5。据郭志业(参见 参考文献 49)在上海以及据连云港、福州、昆明的水泥加固桩的实测试 验可知 n 一般为 3.0~7.5(按 n 随时间基本稳定后统计) ,而大多数实 测的 n 值能保证在 3~4,郭志业建议 n 取 3.2~5.2,故作了如本款的 规定。 5.10 综合(组合)处治设计 5.10.1 一种处治措施的效果与作用总是有局限性的,而在软土地基 的路堤处治设计中,可能既要解决变形问题,又要解决强度问题,就势 必采用一种以上的措施加以综合处治。另一方面为加强发挥某一作用, 往往也可同时采取一种以上的措施来促进该作用的加强。例如欲加速沉 降,以减少工后沉降,除了设计预压或超载预压之外,尚可设置竖向排 水设施、排水垫层与之组合,使其能加速工前的预压或超压沉降,更加 减少工后沉降。 软土地基的处治方法很多,但有些处治方法并不适于公路上应用。 如真空预压,就不如用路堤自重预压经济;电渗法、井点法费用高,未 见公路上应用过; 纯石灰桩不但争议大, 而且也不如石灰加固土桩经济。 强夯碎石(粒料)桩因其处治的桩深难以预测,故未列入规范中。 组合设计计算可用电算程序(参见参考文献 29、30)来进行。该程 序各措施的作用综合计算,不是单一的简单叠加,而是将它们的各自作 用与沉降、固结度、稳定计算有机的进行综合计算。 5.10.2 在进行方案选择时,应根据当地的地质、水文、材料、 施工、环境条件,用两个或两个以上可行的方案进行经济、技术比较, 选择其最优方案。 设计方案确定后,对于软土而言,有必要进行工前或工中试验路的 测试,以便修正设计。例如竖向排水设施可能因施工对软土产

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软土地基处治施工 6.1 一 般 规 定

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6.1.1 本章按处治手段并结合其在我国公路工程中的应用进行施工 技术规范的编制。有些处治手段如土工织物、碎石桩、粉喷桩实践还不 多,资料数据缺乏;有些处治手段的加固机理以及计算方法目前还不是 十分明确,尚须进一步探讨。因此在应用时须根据具体情况进行经济技 术综合考虑,因地制宜,以达到最佳的综合效益(参见参考文献 57) 。 6.1.2~6.1.5 软基处治和其它土工问题的解决一样,包括以下四 个环节: (1)对地质资料、土工试验的详细检查,对设计图和实践经验的调 查研究。 (2)室内试验和现场试验,特别是对重要工程。 (3)施工现场的监测(参见参考文献 58) ,观测数据的收集。 (4)反复分析,验证设计,监测工程安全。 上述四个环节是解决土工问题最理想的方法,即近年来国际岩土工 程界提出的观测方法(参见参考文献 59) ,称其为“边观察,边分析” 方法,必要时可据以修改设计(参见参考文献 60) 。 6.1.6 目前新技术、新工艺、新机具、新测试方法不断涌现,当开 发、引进新的软基处治方法或进行软基处治方法比较时,应在大规模施 工前进行现场试验,以验证该处治方法的可靠性(参见参考文献 60) , 并验证设计参数、工艺参数作为施工时的控制指标,掌握必要的施工经 验和施工工艺。 6.1.7 在软基处治施工过程中,要特别注意环境保护。对所采用的 处治材料进行毒性含量的试验(如粉煤灰和可能污染的工业废料)并研 究其对土壤、 地面水、 地下水的污染; 在施工过程中排废物的合理处置; 振动、噪音对周围环境的影响等。 6.2 层及浅层处治 6.2.1 垫层与浅层处治的最简单做法是表层加固。当软弱土层位于 表层,厚度不大,或上部荷载较小时,采用表层加固可以取得较好的技 术经济效果。 6.2.2 当泥沼及软土厚度小于 2.0m 时可换填软基,分层回填碾压加 固。分层填土碾压不需其他建筑材料,但应回填渗水性土,并在两侧或 一侧设置必要的排水沟;对非他和粘性土的杂填土的软弱表层,也可添 加适量石灰、水泥。 6.2. 3 抛石挤淤一般用于当泥沼及软土厚度小于 3.0m,且其软层位 于水下,更换土壤施工困难或基底直接落在含水量极高的淤泥上,稠度 远超过液限,呈流动状态。一般地说,抛石是经济的,但技术上缺少把 握,因此,当淤泥较厚时选用本法须慎重。 6.2.4 砂(砾)垫层 6. 2. 4.1 当与排水固结法综合处治软基时,其含泥量不大于 3%。 当采用天然级配砂砾石时, 一般要求最大粒径不宜大于 50mm, 上海地区
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规定最大粒径不大于 100mm。 6.2. 4.2 碾压法施工时最优含水量一般控制在 8%~12%。摊铺厚 度为 250mm~350mm,压实机具为 60kN~100kN 压路机。 6.4 土工合成材料 6.4.1 合成纤维材料作为新的工程材料在岩土工程中的应用将愈来 愈广泛。但是描述这种土工新材料的技术名称并不统一,国内名称有土 工纤维、土工织物、化纤滤网、塑料薄膜等。本节定名统称为土工合成 材料。 土工合成材料由合成纤维制成。目前世界各国用于生产土工纤维 者多以丙纶(聚丙烯) 、涤纶(聚酯)为主要原料,其主要特性

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在国外(主要是日本、瑞典)浆液固化剂 70 年代中期在地基加固 工程中实际协用。国内由冶金工业部建筑研究院和交通部水运规划设计 院合作, 1977 年 10 月开始进行深层搅拌法的研究, 于 1980 年在上海宝 山钢铁总厂软土地基加固工程使用获得成功,并通过冶金部级鉴定。
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对粉体固化剂,1967 年瑞典 Kjeld Pans 提出使用石灰搅拌桩加固 15m 深度范围内的软土地基的设想, 并于 1971 年在现场制成第一根用生 石灰作为加固料制成的搅拌桩。近十多年来,石灰粉喷射搅拌加固软土 地基技术在瑞典、芬兰、挪威、法国、英国、原联邦德国、美国、加拿 大等国家得到广泛应用。 国内铁道部第四勘察设计院于 1983 年初开始 引进该项技术进行试验研究, 1985 年 4 月通过铁道部技术鉴定, 建议逐 步推广使用。1992 年该院在沪宁高速公路、沪嘉高速公路延伸段,利用 水泥粉体喷射搅拌桩加固软土地基高路堤的试验,取得一定效果。 6.9.2 粉喷桩施工前需先进行工艺性试验,以便掌握施工现场的成 桩经验及有关技术参数。试验的桩数不宜少于 5 根。 6.9.3 影响粉喷桩加固软土地基的质量因素很多,试料土的采集应 保持原来含水量,水泥土拌和均匀。在室内制备不同配比的试件,进行 不同龄期的无例限抗压强度试验,选取符合设计强度的配比作为现场施 工的配方依据。当施工现场所用粉料品种与标号同室内试验所用的不同 时,为保证粉喷桩强度满足设计要求,对每一批不同规格的粉体应备样 进行配比试验。 大量试验表明, 龄期的水泥土试块强度可达标准强度 7d 的 30%~50%,所以进行短龄期的强度试验,即可判断是否满足要求。 6.9.4 加固土桩施工工艺具体要求如下: (1)定位:调正导轨垂直度,钻头对中桩位。 (2)预搅下沉:启动电机,放松起吊钢丝绳,空压机送气,使钻头 沿导轨下沉钻进至设计深度。注意工作电流不应大于额定电流。 (3)钻杆提升:粉体发送器送灰至喷灰口(或开启灰浆泵待浆液到 达喷浆口) ,按规定的提升速度,边喷、边搅拌、边提升直至桩

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路堤施工与观测 7. 1 一 般 规 定 7.1.1 (1)软土地基路堤施工,也同一般地区路堤施工一样,在施 工时要对现场进行实地调查和核对。但由于软土地基需要作些处理工 程, 故特别强调对不符合实际情况的设计内容, 不仅需要进行修改设计, 而且要作些补充地质勘察工作,以保证修改设计的质量。 (2)在软土地基处路堤施工前,一般先安排试验工程。因此正 式施工时,施工单位不仅要熟悉施工设计文件,而且还应掌握试验工程 的有关资料,应用其成果,吸取其经验,以指导路堤施工。 7.1.3 软土段路堤施工,需埋设一些观测和测试仪具,并及时测试, 指导施工,以确保施工安全和路基稳定。 7. 1.4 软土地区路堤施工应尽早安排,一般提倡用充裕时间,采取 路堤自然沉降,求得固结,逐渐趋于稳定。力求少花或不花钱取得进行 深层地基处理的效果,即达到“以时间换金钱”的目的。 我国基建程序是工程未批准立项前,资金往往未到位,征地也没有 依据,工程难以开工。一旦上马,又由于工期紧迫,而不得不采取一些 处理措施,以加速地基排水、固结,达到稳定。但此时也应提前进行, 尤其是控制工期的桥头、涵洞等构造物处路堤应注意提前开工。同时应 注意充分利用南方深秋至春初间的少雨黄金季节和北方少冰雪、无冻 土、避开汛期的旱季暖天等有利时期施工,以达到事半功倍的效果。具 有代表性路段,宜结合本路采用方案同时还可适当增加些处理方案,在 主干线上选择一段路做试验工程,提前施工,以取得一些经验和数据, 对原设计进行检验,并据以指导施
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大于 0.5cm/昼夜。 7. 2. 6 软土地基施工时,要特别注意路堤和桥涵、通道等人工构造 物衔接部位的施工,以尽量减少因不均匀沉降而出现的“跳车”现象和 为此而投入的经常维修工作。
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根据各地的经验,一方面要求桥台处路堤应提前施工预压;另一方 面是桥背填土采用内摩擦角大于 35 的渗水性土填筑,并注意分层压 实,对压路机难进场工作的部位用小打夯机夯实。 7.3 吹填砂路堤 7.3.1 吹填砂路堤的砂料场,应尽量选在靠近软土施工地段的通航 海湾或河流上,并事先对料场进行认真调查,使砂料的质量及储量得以 保障。 7.3.3.1 采用直接吹填之砂层,一般具有 90%的压实度,但吹填路 堤上部应用碾压机具,进行有效压实。 吹砂路堤的压实机具,应优先采用重型振动压路机和冲振法进行。 由机械或人工推运的扰动砂层,无论其所在层次如何,均应碾压到要求 的密实度。 7. 3.3.2 挡水堤的尺寸,一般应按设计图纸的要求施工。设计时可 参考下列数据: 最终顶部宽度不小于 1.0m,其外边坡一般为 1:1.5~1:20,内 边坡为 1:0.75~1:1.5;水下挡水堤外边坡一般采用 1:2~1:3。 抽吸吹填砂,可采用二级(或三级)方式进行。如二次抽吸是由一 次抽吸设备,通过砂管将砂料输送到一段距离,排至河流或有足够容积 的不渗漏之库塘或土坑中后,再由二次抽吸设备将砂送至施工路段吹 填。 7.3.4.1 吹砂路堤之盲沟,一般在吹填完成后开挖修筑,以免吹填 时被泥水淤塞,丧失排水能力。盲沟可全由干砌片石修筑,或在沟壁上 盖以混凝土板,内填片石亦可;盲沟尺寸及距离,应根据计算确定。 路堤吹填时,往往有大量河水及泥土流出,应迅速加以排除。排除 时要与当地有关部门及农田、水利经营者取得联系,以免造成危害。在 不容许大量吹填泥水横向排除路段,应修筑不透水挡土堤,以引导水流 流向纵向,流到合适位置再行排除。 7.3.5 凡砂料直接暴露的路堤,均应铺筑包边土,以防路堤崩塌和 冲刷,它也是边坡的一种防护方法。 包边土可采用粘性土修筑,厚度一般为 40cm~100cm。 在铺包边土前,应对填砂路堤按设计边坡陡度进行修整。 7.4 粉煤灰路堤 7. 4.1 粉煤灰用作路堤一般有三种类型: (1)全部用粉煤炭作为填料,外面边坡采用包边土加固; (2)粉煤灰及土以夹层填筑; (3)粉煤灰、土(或砂)混合后填筑。 7.4.2 粉煤灰在使用前,应对原材料进行试验,以测定其化学、物 理、水理性质和路用性质,合格者方可使用。
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对掺入的土(砂)需作混合料技术指标试验。 对土及砂亦应进行试验。 7.5 矿 渣 路 堤 7.5. 1 矿渣是高炉重矿渣的简称,是炼铁高炉的熔渣,从高炉运到 渣场后,在大气中自然冷却凝固的废渣;或凝固后通过浇水使之加快冷 却,或经过一定时间的自然消解,再经过破碎加工,即为矿渣碎石,用 这种材料填筑的路堤强度高、造价低,并可变废为宝。在京津塘高速公 路地区曾广泛使用。 国外应用矿渣作建筑骨料,已有约 100 年的历史,现已成为具有商 业价值的产品。国内应用矿渣始于 50 年代,公路工程建设于 70 年代在 塘沽疏港路应用。 国内应用矿渣虽已有几十年的历史, 但普及程度不够。 这是因为这些废渣中含有一定量的游离石灰或石灰固溶体,该石灰在遇 水后水化生成 Ca(OH)2,体积增加近一

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点看护,便于集中观测,统一观测频率,更重要的是便于各观测项目数 据的综合分析。 7. 6.6 测点保护工作十分重要,很多试验由于观测后期对测点保护 不力,或不保护,致使测点破坏或管子阻塞而无法继续观测,造成前功 尽弃。 因此, 在本条中强调了对测点的保护, 旨在观测工作能善始善终, 取得满意成果。 7. 6.8 观测频率应与位移速率相适应,位移越小,观测频率也可减 慢;反之位移越大,观测频率越要加快。一般路堤在极限高度以下,位 移较小,观测次数可少些。极限高度以上填筑时,路堤极易失稳,因此, 要求每填一层均要观测,间歇期要增加测次;当位移曲线骤然变大时, 更要跟踪观测,分析原因,并考虑是否需要采取措施。 7.6.10.1 对地基稳定性最好是埋设深层测斜管进行观测,但由于 测斜管理设难度大, 测定工作量也大, 对生产路段来说不太现实, 因此, 一般均通过在路堤趾部以外埋设位移边桩来观测其位移情况。由于其简 单易测,故为一般工程常用。 地面横向位移标(边桩)观测断面纵向的设置间距(100m~200m) 是以目前国内几条高速公路通常采用的间距为依据确定的,其中考虑了 既要了解掌握地基位移情况,又不致给施工单位增加过大的工作量。这
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里重点强调了桥头纵向波脚、填挖交界的填方端、沿河等特殊路段应酌 情增加设置观测点,因为这是极易失稳的部位,故本款对这些特殊路段 提出增加测点的要求。 7.6.10.2 (1)边桩的设置个数是以控制路基稳定为目的而确定的。 如果路基失稳,路堤两侧一定范围内必定会有隆起的迹象,因此,边桩 应打在最可能隆起的部位。根据有关试验路资料和工程实践,一般地基 失稳隆起位置大都在趾部至以外 10m 处范围内,因此,本规定除要求进 桩设置在这一范围内外,还要求应结合根据地基条件预测的可能出现的 滑裂面位置,来设置位移边桩。 (2)边桩的长度应是原地面以下要求的埋深加所穿过的填筑层厚 度和外露高度之和。 7.6.10.3 工作基桩是作为控制测点的基准桩,因此,必须打设在 变形区以外。一般软土地基多在平原地区,软土区域分布很广,靠数米 长的预制桩打入作为控制基桩不保险(人为影响而变位) 。因此,本条 建议采用废弃钻孔无缝钢管作为桩身,采用钻孔设备打入,可使桩身埋 入土中 10m 以上,这样可保证基桩的基准性和测点的长期观测。 7.6.10.4 校核基点用以控制工作基点,要求布设在变形区以外地 基稳定的地点。平原地区可用预制混凝土桩或无缝钢管(钻孔废弃的) 作桩体,打入深度要求大于 10m。丘陵或有岩体露头的区域,可采用预 制混凝土桩打到硬土层或直接以坚硬的露头岩体作基点。总之,校核基 点(桩)在使用过程中不能有位移。 7.6.10.6 地基土体内部水平位移的观测,首先需要深埋测斜管, 通过测斜仪进入测斜管测定沿深度方向各点的水平位移值。测斜管的埋 设要求很高,既要理深至无水平位移的深层硬土中,又要严格控制测斜 管在土中的垂直度,而且观测工作量也较大,故一般不作为常规施工生 产路段的观测项目。但沿河、临河等凌空面大而稳定性很差的路段,为 防止施工中路基失稳或有效地控制路基填筑速率,根据需要确定进行这 一观测项目。 7.6.11 路堤施工沉降观测的目的主要有三个:一是控制填土速率; 二是根据实测沉降曲线预测地基固结情况,根据推定的残余下沉量确定 填方预留沉降量、余宽及涵洞的预留沉降量和断面余量,同时确定构造 物和路面结构的施工期; 三是实测路堤沉降为施工计量提供依据。 因此, 一般软土地基路段施工,要求每间隔 200m 左右设置一个观测点。桥头 引道路段至少设置 3 个观测断面, 第一块沉降板应设置在桥头搭板末端 或桥台桩位处(有台前预压时) ,沉降板间距离不宜超过 50m。 7.6.11.3 无论在纵向还是在路堤横向,沉降板布点越多,测得的 结果越能反映路堤沉降的真实性。但测点越多,无论是费用还是测试工 作量、测点保护工作量和测点对施工的影响等方面因素都有增加,从满 足需要与施工便利性考虑,一般路段沉降板设置在路中心,桥头引道增
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设路肩及坡趾(可用边桩兼测)测点。 沉降板结构除测杆使用具有一定刚度金属管较妥外,底板也可用混 凝土浇制,保护套管可用硬质并具有一定强度的塑料管。保护管作用是 使测杆处于自由状态,防止测杆与路基填料直接接触发生摩擦,影响沉 降结果。 测杆项应略高于套管上口,这是因为观测时水准尺要直接置于测杆 顶,若套管高于测杆则无法立尺。 盖顶距碾压面高度不宜大于 50cm, 有两个原因: 一是沉降板接长后 自由高度过大时易损坏,自然力或人力作用易折断或弯曲,标高变化或 者测杆与套管卡住,而不反映正确的沉降量;二是自由高度过大,则立 尺不稳或无法立尺。 7.6.11.4 观测仪器采用 S1 及 S3 水准仪。S1 水准仪作二等水准测量 用,主要用于工作基桩和校核基桩标高检测;S3 水准仪作三等水准测量 用,主要在填筑过程观测沉降用。 7.6.11.5 利用工作基准桩及校核基拉观测水平位移和沉降,可以 了解到地基变形范围及桩本身处的变位情况。 7.6.12 沉降测点保护与位移测点保护同样重要,除考虑施工机械碰 撞外,还应考虑现场环境、人为因素的损坏。 试 验 工 程 8.1 一 般 规 定 8.1 .1 软基试验工程是以验证设计和指导施工为主要目的的工程项 目,为保证工程质量,本条规定处于软土地基上的高速公路、一级、二 级公路应结合工程提前修筑试验工程。因试验工程属前期工程,故要求 在工程全面开工前取得试验成果(参见参考文献 58) 。 8.1.2 试验工程不同于一般的试验路。试验路只单纯地解决某个难 点;而试验工程所解决的是从设计到施工的各方面的综合性问题,不但 试验内容多,而且研究的深度也较深,还必须有针对性。 8.1.4 选址要求 8. 1.4.1 试验工程应选址于被指导的路段上。但因属前期工程,由 于某些原因还不能在即将实施的路段上进行试验时, 可选在地质、 填料、 路堤型式、填高与实施工程相一致邻近主线的其它路段上。 8.1.4.2 软基试验工程主要是对在软基上填筑路堤进行设计与施工 方面的试验研究,因此,选址时应尽可能考虑减少其它因素对其试验的 影响,故要选在方便施工的、纵坡较小和直线段上。试验路段长度的确 定应考虑到路堤宽度,路段长度至少应大于两倍的路堤底宽。另外,还 应考虑填筑时施工机械的上下和掉头的长度。如果试验段两端有构造 物,则应考虑人工构造物与路堤邻接部分的填筑的特殊性要求对试验段
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的影响,故要求它们之间的距离不小于 2.5 倍底宽。 8.1.4.3 许多公路工程的施工辅道设在施工路堤的两侧。但对于软 基试验工程来说,紧靠路基的施工便道,由于施工车辆的往返通行,特 别是重车的通行,对地基的影响很大,如果靠的太近,对试验段观测值 有直接的影响,因此,要求试验路段两侧不设或远设辅道。 8.1.6 不论采用何种软基处理方法,软土的固结均有一个过程,一 般 3m~4m 高路堤, 填筑期需 3~6 个月左右。 若采用深层排水处理方法, 从计算看, 预压 6~12 个月, 地基固结度一般可达到 80%~90%。 然而, 由于地基性状不一,其固结时间也不同。从实测情况看,地基实际固结 速度一般要比计算来得慢。杭甬高速公路软基试验工程有几个观测点, 预压时间两年,其固结度才达到 90%左右。所以,要求观测期从路堤填 筑开始算起至少有 1 年半以上时间。 8.1.7 目前软基测试技术发展很快,仪器、设备也很多,观测仪器、 设备的好坏直接关系到观测数据的可靠性。因此,要求严格选型,挑选 质优价廉的观测仪器。特别是有些埋置式仪器(如孔压计、土压计) , 出厂后有个相对的稳定期,要求仪器的埋置时间必须在它本身的稳定期 后。故规定所有仪器在试验工程开工前两个月准备好(包括计量仪器的 标定和稳定期) 。 8.2 试验工程地质勘察 8.2. 3 我国目前地基的原位测试技术也发展很快,原位测试可避免 由于取样、运送、试验过程引起的扰动和试验误差。但由于当前的计算 理论还未能完全与之相配合,因此,靠钻孔取样试验取得土性指标来进 行计算的一整套设计方法还不能完全由原位测试替代。所以,要求在机 钻的同时,还必须采用原位测试手段辅助验证,这种两者结合的方法既 可提高计算值的可靠性,又可帮助分析土层分布及土性状况。 8.2.5 山前坡地、沿河路段,由于其地基土层横向倾斜或土性变化 大,再加上路堤一侧凌空面大,故是失稳最易发生的地方,因此对于这 种路段要重点勘察地基的横向情况。 8. 3 试验工程设计 8.3.1 试验工程除应进行常规的施工图设计外,还应专门进行观测 设计。观测设计对于试验工程十分重要,它是试验方案的具体体现,也 是试验研究不可缺少的基础工作。因此,在这一节中对工程设计和观测 设计明确了设计的内容和要求。 8.3.2 (1)各试验区段的划分主要依据不同的地基条件和处理方案 以及路堤结构型式,一般一种地基情况采用一种处理型式或一种结构型 式为一个试验观测区段。 (2)有些观测仪标(井)可在地基处理之前埋设,如地下水位井, 不受路堤加载影响的测量基准桩、沉降板。有些需要在地基处理之后填 筑之前埋设,如需要深埋的测斜管、孔隙水压计、土压力计、深层沉降
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计等。若先埋后地基处理,则在处理时极易触及仪标,而致受损或遭破 坏。因此,在设计中应根据各种仪器埋设部位明确埋设时间,以便与施 工配合。 (3)软土地基在路堤荷载作用下发生沉降。由于路堤呈梯形断面, 因此,路堤沉降呈盆形,即中心沉降大,两侧沉降相对要小。沉降后的 路堤边坡坡率已不是原填筑时的坡率,因此,填筑坡率陡于设计坡率。 设计时应计算沉降前后的坡率变化,使沉降后的路堤边坡与设计坡率吻 合,故除提出路堤设计坡率之外,还应提供施工坡率。 8. 3.3 观测设计是试验工程特有的设计项目,其设计应针对试验观 测内容进行。有关观测标点设置位置、观测用仪器的名称和型号、仪标 埋设要求、保护装置以及加工件的设计等均应明确和提供设计图纸。 8.4 试验工程观测 8.4.1 变形观测、应力观测和承载力观测中所包括的项目均属目前 国内外土木工程常规采用的观测项目,这类观测技术简易直观可靠,已 被广泛接受和认可,以此作为软基试验的观测完全能适应目前工程建设 的需要。从仪器设备方面看也是常用而比较容易办到的,经济上也是与 近期国力相适应的。 8.4.2 每个试验观测段均有一组不同内容的观测点。为便于施工各 观测数据的互相验证和分析,要求同一个试验段中的所有测点尽可能集 中布置在同一个观测断面上。观测表中所列项目为试验工程常用观测项 目。 有关试验工程测试点布置,示例如下: (1)平面布置 一种试验观测段落中的各种测点宜集中布设于垂直于路堤中线的 横轴线上。当测点多而在横轴线上布设不下时,应紧靠轴线两侧布设; 当路基设有中央分隔带时,路中的测点应布设于中央分隔带中;当路基 不设中央分隔带时,外露测点应采取保护措施,以防碰撞损坏。平面布 置示例见图 8. 4. 2-1。 (2)横向立面布置 外露的测标一般布设在路中、路肩、边坡及路基以外部位;水杯、 上压力盒及单孔出水量井等隐埋式测点根据需要可在全断面布设。边坡 趾部及以外边桩视地基变形情况确定测点位置。孔隙水压力计要求一孔 单只埋设,深度方向不在同一垂线上,但平面位置上应尽可能聚集在一 起,以便于电缆集中外引和保护。立面布置见图 8. 4. 2-2。 8.4.3.1 地面沉降观测一般用沉降板或水杯观测法。沉降板埋设简 单易测,为一般工程单位所接受,但测杆外露,易遭施工车辆或机械的 碰撞而受损。 水杯的装置较复杂, 加工精度要求高, 埋置时难度亦较大, 它能进行多个测点观测,但观测工作量相对较大,又由于测定的是水杯
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的水位,故高温天气对测值会有些影响。因此,本款仅提沉降板观测。 若试验工程需要和测量条件允许也可采用水杯观测法,采用时可参照其 它有关此法的规定和要求。 8. 4. 3. 2 通过土体内部沉降观测,可以了解到软土层在沿深度方向 各层次及某一层位土体的压缩情况。分层沉降标降标置深度可贯穿整个 软土层厚,各分层测点布设间距一般为 1.0m,甚至更密。深标

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是测定某一层位以下主体压缩量的,故深标的理置位置应根据实际需要 而确定。如对于软土层较厚,排水处理又不能穿透整个层厚时,为了解 排水井下未处理软土的固结压缩情况,深标可设至未处理软土须面(排 水井底面) 。 8.4.4.1 我国几条高速公路的软基试验工程观测资料均证实,地基 在路堤荷载作用下,主体最大的水平位移发生于地面以下 5m~8m 的范 围内,而地面的位移要比最大点的位移小得多。由此可知,土体的破坏 不是从地表面开始向下发展,而是从 5m~8m 处的最大位移点逐渐向上 发展,根据这一实际情况,试验工程中路堤范围之内水平位移的观测要 求采用测斜管法。 8.4.4. 2 路堤范围之外地基的侧向水平位移观测采用边桩法是基于 此法设点简易,观测方便,并可兼测地表沉降或隆起。但由于埋置深度 浅,位移测值小,故边桩测量仪器要求采用精度高的精密水准仪。 8.4.5 通过在地基土体内部埋设孔隙水压力计观测土体孔隙水压力 变化,以便掌握地基在承受不同排水条件下、不同附加应力时的固结状 态,从而了解并据此分析地基土固结程度及地基处理效果。 8.4.5.4 要保证埋设后的孔隙水压力计具有 100%的成活率,埋设 是个关键,而理设中的封孔成了关键的关键。从我国已做的几条高速公 路软基试验路孔压计埋设情况看,一孔多只的埋设方法难以保证只只成 活,也难以保证上下测点串孔。浙江省杭甬高速公路绍兴试验路采用的 有一孔单只埋设,也有一孔数只埋设的,观测结果表明,一孔单只埋设 的成活率达到 100%,而且观测数据可靠;而一孔多只的,成活率低, 即使成活,但有些由于封孔不密闭,上、下串孔,导致观测数据异常。 因此,还是提倡一孔单只的埋设方法。
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8.4.6.1 土压力计的选型内容包括根据被测点应力或反力的大小确 定其规格、土压力计的内部结构(应变式或钢弦式)以及其外形构造。 8.4.6.2 土压力计可测定路堤基底、土工织物底面、结构基础底面、 地基浅层不同深度地基反力,以及墙背等位置的应力,也可测定复合地 基单桩及桩间反力。 8.4. 8 地下水位井主要是了解试验区地下水位随季节变化情况,它 所反映的是区域内水位自然变化的情况,以此检验试验区的孔隙水压 力。由于路堤应力范围是随路堤宽度和高度的不同而不同的,如 26m 宽度、 3m~4m 高的路堤,一般应力影响范围可及至坡脚外 50m 之远, 因此,地下水位井的埋设尽可能在 50m 之外。 8.4.9 单孔出水量井是通过设置在单个排水井(袋装砂井或塑料排 水带)顶部的出水装置,观测单个排水井出水量情况,其中包括路堤施 工过程中的出水量、出水率(日出水量) ,以此检验分析地基处理效果 及地基固结情况。 8. 4. 11 资料分析 8.4.11.1 观测数据的计算、校核和汇总要求不过夜,因为它们反 映的是当时的地基或路堤的变形和应力情况,若不及时便无法了解当时 的情况,更无法采取相应的处理措施。 8.4.11.3 成果曲线不是事后绘制,而是随观测次数的增加逐项后 延而成,这样便能直观地从图上看出各测点曲线变化趋势,能全面地了 解与分析地基土质的变化情况。 8.4.11.4 由实测的成果曲线反算地基固结系数或推算最终沉降量 的方法较多,常用的有双曲线法、沉降速率法、三点法,除此之外,还 有日本常用的星野法和浅岗松尾法。这些方法经试用均有优缺点,关键 是应用时需凭一定的经验和技巧。本款列上的几种方法相对较常用,应 用者可根据实测情况将几种方法试用一下,视拟合程度的好坏,选择与 实际情况较吻合或接近的某种方法。 几种常用的推算方法如下: (1)双曲线法 双曲线法是假定下沉平均速度以双曲线形式减少的经验推导法。从 填土开始到任意时间 t 的沉降量 St(沉降模式见图 8.4.11-1)可用下 式求得:

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随试验研究工作的深入分阶段提出,或者根据本成果所用于的工程进展 或计划分期提出。一般分中间报告和最终报告(参见参考文献 3、60、 63) 。 用于指导设计和施工的研究成果必须是全面正确而可靠的。因此, 为避免研究成果的片面性和不成熟性,成果在通过专家的评审或鉴定 后,才可推广和应用。 参考文献 1.交通部第一公路勘察设计院.软土地区高等级公路路基工程地 质勘探.1992. 2.交通部第一公路勘察设计院.京津塘高速公路软土试验工程地 质报告.1987. 3.交通部第一公路勘察设计院.京津塘高速公路试验工程科研观 测总报告.1992. 4.交通部第一公路勘察设计院.京津塘高速公路软基试验工程观 测.1992. 5.交通部第一公路勘察设计院.京津塘高速公路软基试验工程稳 定分析报告.1992. 6.交通部第一公路勘察设计院.京津塘高速公路试验工程沉降分 析研究.1992. 7.交通部第一公路勘察设计院.京津塘高速公路沉降速率分析程 序与应用.1992. 8.港口工程技术规范(JTJ219—87) . 9.曾国熙等主编.地基处理手册. 1988. 10. [日」福罔正已编.最新软弱地基处理方法.丁玉琴译.1988.
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公路软土地基路堤设计与施工技术规范 JTJ 017-96 条文说明
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