软土路基设计处理原则--王永超解析课件.ppt

1、软土路基设计处理原则软土路基设计处理原则 王永超王永超5.1软土路基设计处理的一般规定软土路基设计处理的一般规定 （1）在软土地基上修筑路堤时，应进行稳定验算与沉降计算。 （2）软土路基的设计是基于软土地基工程地质勘察取得的资料进行的。软土地基工程地质勘察工作应满足路线布设、方案比选、处治设计等技术工作的需要，采取合理的钻探工艺。 （3）处治方案应根据当地的地质、水文、施工机具、材料及环境等条件进行经济、技术比较，依据先简后繁、就地取材的原则决定。（4）软土地基路堤设计宜采用动态设计方法。注意发现、搜集软基试验或工程施工过程中影响设计的各种因素的变化，必要时应补充勘探。试验并修改原设计。 在软

2、土地基部位设计路基时，要综合考虑软土、土层成因、类别、分布范围、公路等级等，特别是对修建道路以后软土地基的发展趋势、危害程度等作出评价。 图为软土路基的设计研讨程序。5.1.1软土路基的一般研讨在软土路基设计研讨之前应先进行土质调查，土质调查分初步调查、第一次正式调查和第二次正式调查三个阶段。土质资料为：（1）土的判别种类。如比重、含水率等（2）土的强度特性。如固结系数、压缩系数等。 在软土地基上进行路基研讨时，先以不考虑处理的原地基进行研讨，一旦填土施工必需的安全率不能满足要求或工后沉降大于容许值时，则应针对具体问题选择处理方法，再进行稳定和沉降计算。填土和沉降计算的设计条件为：（1）地基条

3、件。区分软土地基的生成、成层状态、排水条件、各层土质常数。（2）施工条件。如填土形状、工程规模、进度、填土材料的土质常数等。（3）公路条件。如公路等级、技术要求、容许工后沉降量、必要的安全率等。5.1.2初步探讨 初步研讨是在初步调查的基础上所进行的粗略推算。主要是为了判定是否存在软土地基，根据土的强度等地基基本情况推断极限填土高度和总沉降量。一、基本地基条件的判定1.土强度的推算 通常用无侧限单轴抗压强度（表示为qu）或土的粘着力（表示为Cu,Cuqu/2）来表示土的强度，也可以根据下式推算。（1）根据标准贯入试验N值推算(2)根据圆锥指数qc值推断 (3)瑞典式触探结果 Nqu2181cu

4、qq51101SWSWuNWq0075. 00045. 0 式中：wsw静荷重（kg） Nsw每贯入1m的半回转数。2.压缩指数Cc的推算 用于初略估算固结沉降量的压缩指数Cc,可采用与液限WL或天然含水率wn之间的平均关系推算。（1）对于粘性土：Cc=0.014(wl-20) (2)对于泥炭土： Cc=0.0075wn3.平均含水率和平均无侧抗压强度 用不同层位的含水率wn及无侧限抗压强度qu考虑厚度分布，取其平均值作为软土层厚Z处的平均含水率wn及平均无侧限抗压强度qu. 二、极限填土高度及总沉降量推算 1.极限填土高度 式中：E-填土容重； qd-按软土层土质及厚度，按下表取值EdECq

5、H qd值 表5.1.32.总沉降量 总沉降量s可依据通常的方法求解，也可通过软土层平均体积压缩系数mV按公式计算概略值： p填土增加的应力（应力增量） H软土层厚度; 软土层平均体积压缩系数，可通过与平均含水量wn的关系求解。HP Vmsvm 5.1.3概略研讨 概略研讨是在第一次正式调查结束后、地基条件大体明了时进行。其目的是根据设定的填土条件和道路条件，预测道路在填土时产生的总沉降量、沉降速度及滑动破坏的稳定性等。 概略研讨又包括设计条件的假定、沉降概略计算和稳定概略计算三部分。 一、设计条件的假定 1.地基条件 由土质调查决定 2.施工条件 （1）填土形状尺寸。主要是填土设计高度的确定

6、，低填土应加入相当的铺装荷重和必要的车辆荷重。 （2）填土单位体积重量。 （3）填土速度。根据地基性质决定工期，填土速度宜控制在下表内： 填土速度 表5.1.4 （4）填土荷重在地基内增量取值与覆盖土的压力情况相同，即求位于各层中央深度处的应力增量p. 3.道路条件 道路条件主要是： （1）容许残余沉降量及安全率。 （2）沿线制约条件。如应了解沿线房屋及其他设施的位置、结构和形式等。 二、沉降概略计算 1.总沉降量 总沉降量可按下列三个式子计算。 2.沉降速度沉降速度可用时间t与沉降量Sct之间的关系求得。三、稳定概略计算进行稳定概略计算时应注意以下几点：（1）滑动面的形状，假定为圆弧形（2）

7、填土内的滑动面，不考虑其抗剪作用（3）土体分割块数，一般情况划分成数块至十数块即足够。 5.1.4详细研讨 当概略计算结果不能满足工程要求时，或尚有不明了的地方，应进一步作详细研讨。主要步骤： 一、设计条件的假定 对于地基，施工及道路条件的项目与概略研讨相同，但应补充修正有待于更需明确的事项。 二、沉降详细计算1.总沉降量(1)固结沉降量仍按概略计算中的公式计算。 （2）即时沉降量随填土足见增加而增加。2.沉降速度一般软土地基，仍按概略研讨中的公式进行计算。3残余沉降量残余沉降量是指某一规定基准时点以后又继续产生的沉降量。一般取固结沉降量与即时沉降量之和S减去从填土开始到基准时点t为止所产生的

8、沉降量St即为残余沉降量St S=S-St三、稳定详细计算充分考虑地基固结强度增加的因素后，用全应力法求得填土滑移破坏安全系数。 在计算稳定时注意以下几点： （1）增加应力p (2)滑动面土的固结度U 通常采用填土达到设计高度时，软土层的平均固结度U为稳定计算的数据。 （3）高填土的稳定计算 （4）抗剪强度减弱 塑性指数和灵敏度高的淤泥以及有机质土等堆积的泥炭质地基上进行填土时，应考虑由于变化或受到扰动、抗剪强度迅速降低的因素。 （5）有效应力法 5.2常见处理措施常见处理措施 在处理软土地基时，应认真进行调查，重视施工过程中的动态观测，随时进行调整。软土地基的处理一定要遵照“因地制宜、综合考

9、虑”的原则。 5.2.1垫层与浅层处理 一、垫层处治 就是把地基下一定深度内的软土全部或部分挖除，用砂、碎石、钢渣等强度高、水稳定性好的粒状材料回填，是浅层处处治的一种，适用于表层软土小于3m的软土路段的处理。 二、其他浅层处治 当软土层厚度较小时，也可采用其他的处治方法，如采用生石灰等浅层拌和、换填、抛石等方法进行。 三、垫层的作用 （1）提高地基承载力 （2）减少沉降量 （3）加速软弱土层的排水固结 （4）消除膨胀土地基上的胀缩作用 （5）防止季节性冻土的冻胀作用 （6）消除湿陷性黄土的湿险作用 （7）用于处理暗滨和暗沟场地。 5.2.2轻质路堤 使用容重小的轻质材料作路堤，可以减轻路堤自

10、重，达到减少沉降、增大稳定安全系数的目的。常用的轻质材料为粉煤灰。但粉煤灰抗冲刷的能力低，设计时应注意外层要具有足够的防护厚度。 5.2.3反压护道 根据需要可在路堤的两侧或一侧设置反压护道，设置反压护道会增大沉降量，加大用地宽度，因此一般不宜在用地受限制地区内设置。反压护道的高度宜为路堤的1/2。宽度应通过稳定计算确定，且应满足路堤工后沉降要求。 5.2.4加筋路堤 加筋路堤是采用变形小、老化慢、强度高的土工格栅、土工编织物等作加筋材料而修建的路堤。加筋材料的纵向或强度高的方向应垂直于公路的中线铺设，加筋材料应尽可能设置在路堤底部。 5.2.5粒料桩 粒料桩是为提高软弱地基的承载力，在需进行

11、地基处理的范围内，由碎石、砂砾、矿渣、砂等松散粒料作桩料，采用专用机械设置成较大直径的桩体。粒料桩是通过置换软土、加速地基排水固结作用、桩的应力集中作用共同来提高稳定系数的，通常不考虑它对地基土的挤密作用。 5.2.6加固土桩 加固土桩是用带有回转、翻松、喷粉与搅拌的机械，将软土地基局部范围内的某一深度、某一直径内的软土，用固化材料予以改良、加固形成的桩体。加固土桩的计算如下： （1）加固土桩的直径及设置深度、间距，应经稳定验算确定，并应能满足工后沉降的要求。 （2）加固土桩应进行配合比设计。 5.2.7预压及超载预压 为提高软弱地基的承载力，减小构筑物建成后的沉降，提高地基牢固度，预先在拟建

12、软土地基上施加一定的静荷载，使地基土压密称为预压。 为缩短地基孔隙水的排出距离，加速软土地基的固结过程，对于软土地基采用垂直设置袋装砂井、塑料排水板及其他排水土工合成材料形成的排水柱体，通常称为竖向排水体。常用的竖向排水体有袋装砂井、塑料排水板及其它种类的土工合成材料复合体。 5.2.9综合（组合）处置设计 为了同时解决沉降、稳定问题或使处治作用更为有效，可以考虑同时利用两种或两种以上处治措施进行综合处治。 综合处治的一般原则是：加速排水固结的措施与增加地基强度的措施相结合处治与地下处治相结合。在进行方案选择时，应根据当地的地质、水文、材料、施工、环境条件等，用两个或两个以上可行的方案进行经济、技术比较，选择最优方案。