软土路基处理方案.docx

1、软土路基处理方案4、本项目勘察设计重点、难点及应对措施本项目多经过渔田地区，地质条件较为特殊，第四系覆土厚度大，常水位高，多年形成的软土地基给工程带来相对难度，因此，对软土地基的处理非常重要。1）工后沉降规范允许值工后沉降控制表 桥 头涵 洞路 基10cm20cm30cm2）软基处理工艺比价软基处理较常采用的工艺有：塑料排水版（袋装砂井）堆载预压、塑料排水板（袋装砂井）真空预压、水泥喷粉桩（搅拌庄）、碎石桩、CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）、动力排水固结法等。各种软基处理工艺的优缺点、造价及工期比较见下表。软其处理工艺比较 工艺种类优点缺点塑料排水板（袋装砂井）堆载或超载预压（加固深度小于20米）

2、施工工艺成熟，方法简便，造价低，可有效消除主固结沉降工期长，若堆载高度太大则会显著增加造价塑料排水板（袋装砂井）真空预压（加固深度小于15米）可一次加载，省去分级加载和卸载的时间，预压时间少于堆载预压，可有效消除主固结沉降，适合大面积区域（道路堆场、码头、机场等）软基处理，不存在弃土问题工序要求高，尤其是止水帷幕和真空封膜要保证密封，造价稍高于堆载预压水泥喷粉桩（加固深度小于18米）工艺成熟，进度快，工期较短，可有效消除主、次固结沉降淤泥有机质含量较大时，处理效果不好；含水量较大时影响单桩强度；造价较高动力排水固结（加固深度8-10米）地基土在较短时间内完成大部分固结沉降，成为超固结土，大大降

3、低工后沉降并迅速提高承载力；此外，还可实现对地基的预震作用，有效地消除砂土液化；该法还有利于地下管线的开挖施工程序复杂；降水和排水措施必须得到保障；虾塘和水田路段不适用；处理深度一般不大于10米；对周边环境影响较大碎石桩（加固深度20-25米）工期短，工艺成熟，有较好的抗液化性能；利于孔隙水消散造价昂贵，且工后沉降较大；对于淤泥质土，成桩困难，桩径较难控制，承载力提高幅度较小挤密砂桩（加固深度约为20米）兼有挤密、置换和排水固结的作用；可有效处理易液化地基；造价比碎石桩低；工期较排水固结法短外理淤泥质地基需结合堆载预压，且需控制好置换率；不适合高承载力要求地基CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩，加固深

4、度25-30米）进度快，可达到较大的加固深度（大于20m）显著提高软基承载力和减少沉降造价较高，淤泥制裁地基采用何种成桩工艺（排水或挤土）有争议真空强排水联合低能量强夯动力固结法（加固深度小于10米）工期较真空预压短，造价较真空预压低，迅速提高表层土承载力，可有效控制差异沉降和消除主固结沉降，适合大面积区域（道路堆场、码头、机场等）软基处理，无弃土问题工艺要求高，对强夯参数、施工流程和检测标准需通过现场试验确定，对设计和施工的水平经验有较高要求软基处理造价及工期比较 工法单位（元/平方米）工期塑料排水板真空预压（排水板间距1.2米）130-140预压期3到4个月塑料排水板堆载预压（排水板间距1

5、.2米）220预压期4到6个月水泥喷粉桩（桩径50cm）间距1.5m220龄期30到60天间距1.8m190动力排水固结（袋装砂井间距1.2米，直径0.07米）150强夯期60-90天碎石桩（桩径0.8米，间距1.6-2.0米）530排水期15-20天挤密砂桩（桩径0.4米，间距1-1.5米）排水期15-30天CFG桩（桩径0.4米，间距1.8-2米）有砂桩274龄期30-60天无砂桩212真空强排水联合低能量强夯动力固结法（高真空击密法）110-1303到4个月注：加固深度统一按10米计。3）软基处理工艺简介袋装砂井（塑料排水板）排水固结法它是在软土路基中设置一系列竖向排水体（袋装砂井，塑料

6、排水板），在其上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通道，缩短排水距离，配合堆载预压、真空预压或真空堆载联合预压，从而加速软土的固结、加速强度的增长。排水固结法对消除软基次固结沉降的效果不明显。挤密砂桩砂桩是由于蒸汽或柴油打桩机或振动打桩机在松散的砂性土或人工填土中冲击或振动成孔并灌填砂料后形成的桩体。在成桩过程中，由于以周围砂性土产生了挤密作用，或同时产生了挤密或振密作用，从而提高了周围土体的密度，改善了地基的承载性能和整体稳定性，减少了地基的沉降。挤密砂桩最初主要用于挤密砂土地基，随着高效能专用机具的出现，又逐渐用于可液化粉土地基的加固。近年来，通过与预压法联合使用，在软弱粘性土地基上

7、取得了良好的效果，成为一种用途极为广泛的地基处理方法。碎石桩（振冲置换法）它是利用单向或双向搬起石头砸自己的振动头，边喷高压水流边下沉成孔，然后边填入碎石边振实，形成碎石桩；使桩体和原来的粘性土构成复合地基，以提高地基的承载力和减少沉降。但根据公路软土路基路堤设计与施工技术规范规定，采用湿法施工（水振动），地基的十字板抗剪强度应大于15KPa，干法施工（沉管法等），地基的十字板抗剪强度应大于10KPa，对于未能达到要求的土质，采用碎石桩时须慎重，应通过试验确定其适用性。水泥喷粉桩（搅拌桩）它是利用水泥作为固化剂的主剂，通过特别的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，形成坚硬的拌和

8、主体，与原地层形成复合地基。它分为浆喷法和粉喷法两种，当土质的天然含水量大于30%、塑性指数大于10时宜采用粉喷法，且粉喷法在相同的搅拌时间内要比浆喷法获得的强度要高，强度的离散性要小；但粉喷法没有浆喷法施工简单，其施工质量也没有浆喷法容易控制。由于其工程单价较高，对整体工程造价影响较大。动力排水固结它通过设置竖向向排水体系（袋装砂井或塑料排水板）和水平排水体系（中粗砂垫层和盲沟），并结合静荷载（填土堆载）和动荷载强夯夯击能），使得地基在较短时间内完成大部分固结沉降，成为超固结土，大大降低工后沉降并迅速提高承载力；此外，还可实现对地基的预震作用，有效地消除砂土液化；该法还有利于地下管线的开挖埋

9、设。运用这一方法，可在较短时间内从根本上改善地基土的物理力学特性，具有效果、工期、经济上的综合优势。但此法处理深度通常不超过10米，且受场地条件限制。真空强排水联合低能量强夯动力固结法（高真空击密法）真空强排水联合低能量强夯动力固结法通常采用三遍降水三遍强夯的施工工艺。a、真空降水施工在降水明沟内侧布置小区外围封闭管,外围封闭管与明沟一样要求相互贯通,外围封闭管井点管间距为2米，距小区边线距离为4-5米。第一次降水：均为3 m浅管，滤头长度为1.5米，井点管卧管间距为3m，井点管间距为2米，要求井点管周围灌粗砂至地面以下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封存死。降水至2.5 m以

10、下，连续72小时不间断降水。完毕后拆除区内井点管并保留外围封管，进行强夯。第二次降水：在第一遍强夯后，采用一长一短相间的井点管布置方式，短井点管管长3米，长井点管管长6米，井点间距为4米，卧管间距为4米，要求3米深井点管周围灌粗砂至地面下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封死。第一遍细夯后立即插管降水，并将夯坑及地表的明水及时排出。第二遍降水要求降至地面3米以下，连续降水7天。第三遍降水：在第二强夯后，采用一长一短相间的井点管布置方式。短井点管管长3米，长井点管管长6米，井点间距为4米，要求3米深井点管周围灌粗砂至地面下50cm，孔口地面以下50cm内用粘土或淤泥质土封死。第二遍

11、强夯后立即插管降水，并将夯坑及地表的明水及时排水。第二遍降水要求降至地面3米以下，连续降水7天。外围封管：井点间距为2米，管长为6米，井点管滤头处1米灌粗砂。b、低能量强夯强夯夯锤要求： 锤重10-10.5吨，锤底直径为2.5米。第一遍强夯： 夯击能量为400KJ-600KJ（根据现场实际情况进行适当调整）夯击击数为4-5击。二遍强夯：夯击能量为1000KJ-1200KJ（根据现场实际情况进行适当调理），夯击击数为4-5击。第三遍夯击：夯击能量为800KJ-1000KJ（根据现场实际情况进行适当调整），旱灾行搭接满夯，搭接尺寸不少于1/4夯锤直径，夯击击数为1-2击。每遍夯击完成之后进行推土机

12、推平，并测量夯后标高和计算沉降量。c、作业单元分块布置，每块面积约1万m2。4）软基处理设计方案场区岩土工程条件场区地面为第四系所覆盖，自上而上有人工填土层、冲积层及残积层。下伏基岩主要为可溶性灰岩。路堤极限填土高度估算极限填土高度是指在不作任何特殊加固处理，在天然软土地基上用不控制填土速度快速填筑方法修筑路堤，所能达到的最大高度。计算路堤极限填土高度时未考虑硬壳层的影响。根据址字板剪切测试结果确定：He = 0.3Cuk = 0.313.0 = 3.9（m）式中 He极限填土高度（m）； Cuk十字板抗剪强度标准值（KPa）结合当地软基处理工程实践经验，建议填土极限高度He=3.5m。本道路

13、软基工程特征填方高度不高，大部分路段填方高度（含路面结构）在1.0-5.0米左右，局部填方高度大于10.0米。硬壳层普遍厚度为6-8米，局部厚达10米。硬壳层为素填土和杂填土（局部含薄层耕土），本身具有较小的压缩性和较高的强度。软土层为淤泥质粘土及粉细砂，厚度较小（4-6米），埋深大（普遍6米以下），小部分路段埋深约2米。软土层工程特性差，承载力低，压缩性大。软土层普遍含砂量较大，适合采用排水固结法处理软基。淤泥质粘土、粉细砂层以下普遍为中粗砂层、砾砂层、砂质粘土层和强风化层，可作为道路持力层。道路场地现状部分为房屋地基，承载力较高，清表之后可直接填筑路基。道路场地现状大部分为农田、蕉林、果林

14、和灌溉沟渠和鱼塘，地表承载力差，需采取软基处理措施。地下水类型主要为上层滞水和也隙承压水，地下水位埋深一般为0.4-3.2米。软基处理方案通过近几年新建道路所采用各种软基处理措施的效果进行分析比较，并结合在周边地区的软基处理工程经验，本设计考虑综合采用浅层换填垫层、袋装砂井结合堆载预压等地基处理方法，现将各种方法的特点及适应性叙述如下：硬壳层较厚、软土层埋深大路段，因路基填方高度小，路基总沉降不大（须保证工后沉降小于30cm），主要考虑提高地表（路床或路堤）承载力和减小工后不均匀沉降问题，可采用换填垫层结合多层横向加筋的方法，既可收到较好的效果，又可降低造价，缩短工期。硬壳层薄、软土层厚度较大

15、路段，若工期较为宽松，可采用袋装砂井堆载或超载预压处理软基。预压期4-6个月。但从地质纵剖图来看，此路段长度不大，约200-300米，也可采用水泥搅拌桩处理，处理深度控制在15米之内，对总造价影响很小。对构筑物两端等工后沉降要求较高的路段，采用水泥搅拌桩处理。复合地基方法可有效消除路基次固结沉降。桩间距按复合地基沉降计算确定，涵洞处为1.5m左右，桥台附近为1.2m-1.5m。为使路基与桥台的沉降更好地过渡，往路基方向30m为桩距渐变段，桩间距按由桥台到路基方向桩间距由1.2m分两段渐变为1.5m的原则布置，分段间距10m，并在桩顶铺设一层级配碎石垫层，其上再设一层双向拉伸土工格栅加筋，涵洞基

16、础范围内不铺土工格栅。对于管线，涵洞等构造物，基底的设计高程即级配碎石垫层的高程。对于局部位于高压线下无法架设搅拌桩或袋装砂井机架路段，可采用高压旋喷桩处理软基。位于水塘路段，在堆载预压过程中，若水塘尚未换填，则需要施工反压护道并分级放坡，避免路基失稳。为了避免不同的软基处理方式对路堤造成的不均匀沉降，对于不同的处理方式交接处前后各15m土工格栅。为了避免填挖纵向交界处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降，对于填挖交界面沿纵向铺设长15m的土工格栅。为了避免半填半挖横断面接合处地基承载力差异对路堤造成的不均匀沉降，沿横向铺设土工格栅加筋。构造物段路基填筑在桥头路基及涵台两侧路基由于施工操作面有

17、限，路基填土不易压实，为保证路基整体稳定性能，在桥台及涵台背5m范围内呈倒梯形填筑透水性砂砾填料，并采用小平板震动仪器夯实，压实度要求不小于一般路基压实标准。5）软基处理施工及观测要点严格按照公路软土路堤设计与施工技术JTJ017-96的有关规定和各设计图中的具体说明进行施工。路基填筑采用薄层轮加法施工。薄层轮加法施工是建议在认真、细致、准确、及时的动态观测基础上的，施工中应高度重视观测工作，按设计要求布置观测点进行观测，及时整理观测数据，发现异常及时采取措施，各种观测仪器的观测密度见下表：观测仪器观测密度表观测中应注意：观基准点一定要稳定，应远离路基以免受路基沉降的影响。观测仪器精度应满足要

18、求，观测及记录应按操作规程执行。发现异常情况应立即通报业主与监理后采取措施沪宁高速公路江苏段路基路面设计概况来源：考试大【考试大：我的学习乐园,我的考试专家】2008年2月6日【摘 要】软土地基是沪宁高速公路江苏段的路基设计重点，软土的性质和特性对工程影响极大。软土地基处理标准、计算方法、压缩层深度、措施的采取等都直接影响着软基处理能否获得成功。通过修建试验路堤，验证设计，指导施工，对路基排水及防护以及路面设计都作了介绍，对路面材料施工等都提出了要求，使沪宁高速公路江苏段的路基路面设计取得了成功。【关键词】高速公路路基路面软土地基设计施工沪宁高速公路分东、西两段进行测设。东段位于长江三角洲平原

19、区，地势平坦，河网密布，全段长139.16km。西段位于太湖平原区及宁镇丘陵区，地势起伏，沟壑岗谷，纵横相间，全段长109.05km。东、西两段，尤数东段，广泛分布着大量软土层，对路基的稳定及变形影响十分突出，本文就路基路面设计及软土地基路堤设计的有关问题作简要介绍。1一般路基设计路基宽26m，为整体式路基，行车道及硬路肩横坡为2，土路肩横坡为4。在填方路基地段，边坡坡度一般为11.5，坡脚设1.0m宽护坡道。当路基高度6m时，路基上部6m边坡为11.5，路基下部边坡为11.75，并在坡脚设2m宽护坡道。坡脚外侧设深0.8m、底宽0.8m的梯形边沟，边沟外缘1.5m为公路用地界。在挖方路基地段

20、，边沟外坡脚均设有12m宽的平台，边坡坡率根据不同的地质构造、土石成份，一般为1111.5，同时也根据不同的开挖高度分级设置，级与级之间设有平台截水沟，坡顶外侧5m再设地面截水沟，以拦截地表水免于冲刷边坡坡面。公路用地线一般划在地面截水沟外侧1.5m处。对无需设置截水沟地段，则划在坡顶以外1.5m处。路基填土高度问题是东段路基设计任务的重点。沪宁高速公路处于富饶的长江三角洲平原，土地资源珍贵，经济发达，地价亦高，而路基愈高占地面积愈多。因此，路基的高低对降低沪宁高速公路造价有着十分突出的意义。沿线土源缺乏，解决高路基的土方则需一笔可观的费用。然而降低路基高度谈何容易，在人口稠密、河网密布、桥多

21、通道多的条件下，降低路基高度面临许多困难。初设中经过反复细致的工作，借鉴已建成的几条高速公路的经验，采取相应措施，最终将路基平均高度降低到3.6m。这比“工可”的平均高度5m则迈出一大步，为节约土地、降低工程造价取得可喜的成果。西段属平原和丘陵区，地形起伏较大，因此路基填挖变换频繁，横断面形式随之多样，有路堤、路堑、半填半挖等形式。因此，路基设计主要任务是确定挖方边坡的坡率。土质挖方边坡坡率根据边坡高度、土的密实程度、地下水地面水的生成条件、土的成因类型及生成时代等因素确定。岩石挖方边坡坡率是根据岩性、地质构造、岩面的风化破碎程度、边坡高度、地下水及地面水等因素综合分析确定。过湿土的处治是东、

22、西两段共同存在的问题，只是程度不一。如路基填土含水量过大、施工压实有困难时，则采用石灰（6）、二灰（石灰2，粉煤灰10）、粉煤灰（20）或NCS固化剂（4）对过湿土进行处治。2特殊路基（软土地基路堤）设计2.1软土分布概况沪宁线东段位长江下游三角洲，软土广泛分布，沿线累计长度有62.2km，占本段总长的44.7，呈冲积、湖积、沼泽积及海陆交互积相沉积。一般分布状况是表层以灰黄色亚粘土为主，呈硬塑至软塑状，标高位于2-7m。中层以淤泥质亚粘土为主，呈软塑至流塑状，具臭味，力学性质最差，标高位于-2-7m之间。下层复杂，分布不均匀，有粘性土层、粉砂层及淤泥质亚粘土层，呈硬塑至流塑状，标高-4-29

23、m。西段软土分布以太湖平原区为主，累计长16.3km，占本段总长的14.9，为湖积、冲积的灰、黑色淤泥质粘土。各层力学性质及柱状示意图见表1和图1。各层土物理力学性质指标值表1指标值项目土层亚粘土淤泥质粘性土粘性土淤泥质粘性土物理标指2337335822333245g/cm31.781.891.661.841.841.951.771.86e0.7480.9840.9721.4260.7140.9350.9501.194压缩指标E0.5-1 T/M2310220500300E1-2 T/M2420280640400Cc0.300.450.180.32Ch10-3cm2/s4.986.043.97

24、7.12Cv10-3cm2/s1.762.261.142.35强度指标Ccu T/M21.91.95.11.6cu17142016QuT/M25.44.121.07.02.2软基处理的技术标准软基是否需要处理和处理的技术标准，与高速公路行车的技术要求相联系。标准愈高，费用随之增高，要考虑经济效益。根据国内已建成高速公路的经验，本次设计采用路面完工后在使用年限内的工后沉降量，一般路基应30cm，路基与桥涵等构造物衔接处应10cm。这个标准将差异沉降限制在适当范围内，不至于对路面的纵横向产生过大影响。对桥头的路堤地基处理长度以58倍填土高度来控制。“工后”时间起于路面完工，直到路面的设计年限末为止

25、。路堤的稳定性验算采用固结有效应力法，施工期和营运期安全系数均需1.25。沉降计算采用考虑土层应力历史的压缩指数法，并用压缩模量法或压缩系数法校核。工期为路堤填筑速率以25cm/周控制，予压期不超过360天。路面施工期以360天控制。设计荷载按汽超20、挂120考虑，换算成等代荷载时的土柱高度为0.96m路基防护填方路基边坡采用铺种草皮或拱型浆砌片石衬砌拱方式进行防护。对于有可能受洪水浸蚀的路段，则采用浆砌片石护坡的方式防护，护坡高度由设计洪水位控制。挖方路基边坡的防护根据地质情况而定。土质边坡一般是放缓边坡，并在坡面上植草防护。但当挖方边坡超过5m高时，边坡还要设置浆砌片石加固。石质边坡视岩

26、石的风化破碎程度和边坡高度，分别采用挡土墙、护面墙和在破碎岩面上喷浆等方法进行防护。高度较大的边坡均要分级处理。每5m一级，每级分别设置2m宽的平台，平台要进行绿化，内侧设截水沟，将坡面水流引出路基以外，以防冲刷边坡。不论排水沟、边沟、还是截水沟，均采用浆砌片石铺砌加固。为了减少房屋拆迁，在需要控制用地的地段，设置填方路基护墙或路肩墙。高度不大于2m。挖方视需要设置上挡墙，以保证边坡稳定路基路面排水由路面排水、中央分隔带排水、路基排水等三部分组成路基路面综合排水体系，以排泄路线范围内的地表水流。4.1路面排水由路拱横坡向路基两侧排出。在设置超高地段，外侧路面由中间路缘带下所设的纵向排水沟、集水

27、井及横向排水管排入边坡急流槽，再向外排出。在填方路段，当路线纵坡大于或等于3时，于硬路肩边缘设置拦水带，根据纵坡大小决定开口的设置位置，将路面水集中排入路肩的水簸箕，再通过急流槽、排水沟排出。路线纵坡小于3的路段，不设置拦水带，利用路肩横坡漫流排出。此时边坡则需配合设置衬砌拱型浆砌片石护坡。在挖方路段，路面水通过路拱横坡漫流进入边沟排出。4.2中央分隔带排水中央分隔带斜式缘石内侧填土表面呈抛物线形，以利排除地表水。填土下设防渗层及纵向砂砾盲沟，并间隔一定距离，通过横向排水盲沟或 5cm硬塑管将渗入中央分隔带的降水排入边沟。4.3路基排水由边沟、排水沟、截水沟和涵洞以及原有沟渠河流相连接而组成。

28、全线形成公路自身完整的排水体系，以便尽快排除路基范围内的降水。排水体系与路基范围外的地表水隔断，互不相干。在平原稻田地段，为防止稻田水流入路基边沟，于边沟外侧设顶宽0.3m、高0.3m的栏水埂。挖方路段设置坡顶截水沟及平台截水沟，分别将地表水、边坡水排出。5路面设计5.1路面类型选定沪宁高速公路是国家重点工程，根据设计原则要求，要将本工程建设成一条技术标准高、投资省的高速公路。经过综合分析，认真进行方案研究，采用表面平整、行车舒适、无接缝和噪音小的柔性路面方案。基层选用板体性和扩散荷载能力好，又能减小面层的疲劳破坏，延长路面使用寿命，具有较大技术经济效益的整体型基层。这种结构可以满足重型车辆日

29、益发展的需要。5.2交通量根据“工可”的全面调查，经过本次测设时复查，预测2000年的交通量为20198辆/日，2010年为36602辆/日。车辆组成比例及代表车型见表2。表2车辆类别小客车大客车小货车中货车大货车代表车型北京BJ130日野KB211D解放CA340（3t）解放CA141（5t）黄河JN150比例（）25.410.76.645.811.5设计年限内一个车道上的累计当量轴次在东段为（2.552.93）107，在西段为（2.212.93）107。5.3路面结构组合及厚度本项工程位于公路自然区划IV2区内。路面结构组合是根据交通量、道路等级、材料来源、自然情况及地质条件进行设计的。设

30、计是依照现行规范，以路表容许弯沉值作为路面整体强度的控制指标，并对沥青砼面层及整体型材料基层进行弯拉应力验算。（1）行车道、路缘带采用三层式沥青砼面层。上面层：4（4）cm厚（AC-16B级配类型）；中面层：6（5）cm厚（AC-25级配类型）；下面层：6（6）cm厚（AC-25级配类型）；沥青下封层：不计入结构厚度；基层：20（18）cm厚二灰碎石；底基层：40（36）cm厚二灰土、二灰及石灰土。总厚度76（69）cm厚（括号数字为镇江支线的路面厚度）。（2）硬路肩路面结构组合与行车道相同。（3）通道外接线路面结构为2.5cm厚沥青表处加30cm厚二灰碎石；汽车通道连接线路面为20cm厚水泥混凝土及15cm厚二灰碎石；人行、机耕通道连接线路面为12cm厚水泥混凝土及15cm厚二灰碎石。5.4路面材料及技术要求（1）面层直接承受车轮荷载和大气作用，应具有坚实、耐久、抗裂、抗车辙、抗滑、抗水损害等多方面性能，其集料级配应符合规范要求。上面层粗集料采用金坛花山采石场或句容天王庙采石场的玄武岩。细集料采用坚硬、洁净、