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摘要：對(duì)東莞鎮(zhèn)區(qū)聯(lián)網(wǎng)公路軟土地基路堤的設(shè)計(jì)過(guò)程做了簡(jiǎn)要論述，并結(jié)合工程實(shí)際情況介紹了塑料排水板、粉噴樁等軟土地基路堤的計(jì)算方法。

關(guān)鍵詞：軟土地基公路路堤設(shè)計(jì)軟基計(jì)算

東莞鎮(zhèn)區(qū)聯(lián)網(wǎng)公路總長(zhǎng)207.7km，公路等級(jí)一級(jí)，設(shè)計(jì)車(chē)速60km/h，雙向四車(chē)道或雙向六車(chē)道。包含老路改造加鋪瀝青路面、老路拓寬、新建道路三部分。按區(qū)域劃分為5個(gè)標(biāo)段。本文就一標(biāo)段軟土地基路堤設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)論述。

一、水文地質(zhì)概況

東莞地處珠三角平原區(qū)，地勢(shì)低平，降雨充沛，河網(wǎng)縱橫，地下水位受河水及潮水水位的影響。一標(biāo)段內(nèi)主要地表水系為東江及其支流水網(wǎng)，縱橫交錯(cuò)。地下水主要為孔隙潛水及基巖裂隙水，局部具微承壓性。地下水位8月期間穩(wěn)定水位標(biāo)高介于0.33～2.43m，隨潮汐波動(dòng)，但年變化幅度不超過(guò)2m。

原始地貌單元為海陸混合沉積地貌。建設(shè)范圍內(nèi)普遍分布有軟土，主要特征是：天然含水量高，孔隙比大，壓縮性高，強(qiáng)度低，滲透系數(shù)小。軟土工程性質(zhì)差。

二、特殊路基處理方法

本項(xiàng)目主要采用了以下幾種特殊路基處理方法：

1．墊層法（清淤換填）

本方法用于淺層較軟弱地基，即軟土深度不超過(guò)3米。其基本原理是挖除淺層軟土或不良土，換填砂礫，并分層碾壓夯實(shí)。該方法可以提高持力層的承載力，減少沉降量。但是如果換填厚度超過(guò)3m，從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)不可取。

2．塑料排水板

本方法用于深厚軟弱地基，且填土高度小于2m的路段。其基本原理是在軟基表面施加大于或等于設(shè)計(jì)使用荷載，經(jīng)施工期預(yù)壓后，使被加固土體中的孔隙水排出，軟基完成大部分或絕大部分的沉降，預(yù)壓完成后卸去預(yù)壓荷載，地基有些回彈，交付使用后地基承受使用荷載再次沉降，但沉降量很?。▋H為卸載時(shí)的回彈量加剩余沉降量）。達(dá)到減少路基工后沉降、孔隙水排出同時(shí)，有效應(yīng)力增加，土中孔隙體積減小，密實(shí)度加大，土體強(qiáng)度提高，地基承載力也得到提高。

本項(xiàng)目中采用等載預(yù)壓。堆載分級(jí)施加，荷載施加按設(shè)計(jì)加載曲線進(jìn)行。每200～300m設(shè)置一個(gè)檢測(cè)斷面，每個(gè)檢測(cè)斷面設(shè)置沉降板三組及邊樁二組。當(dāng)每天地基沉降量小于0.02mm時(shí)，可停止預(yù)壓。

3．粉噴樁

本方法用于深厚軟弱地基，且填土高度大于2m的路段以及橋頭、涵洞等承載力要求較高的路段。其基本原理是通過(guò)施工設(shè)備將水泥與原狀土的地基土充分?jǐn)嚢瓒纬伤嗤?，通過(guò)水泥的水化反應(yīng)及土顆粒與水泥水化物的凝硬作用、離子交換作用改變軟土的性質(zhì)，與樁間土形成復(fù)合地基，可以大大提高承載力，減少沉降。

三、設(shè)計(jì)計(jì)算

1．塑料排水板

本項(xiàng)目各層土的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表3-1：

各層土的物理力學(xué)指標(biāo)表3-1

注：該路段地下水埋深0.79m，填土高度2m。

（1）設(shè)計(jì)

井徑及間距經(jīng)多次固結(jié)試算確定為：等效井徑5cm，井距1m，三角形排列。本段軟土層較厚，底層沒(méi)有透水層，排水板的長(zhǎng)度為穿透持力層0.5m。平均長(zhǎng)度為13.0m。路基底部設(shè)置50cm砂墊層。并設(shè)置3%～4%的預(yù)拱度，保證砂墊層的使用質(zhì)量。

（2）計(jì)算

①沉降計(jì)算

總沉降包括瞬時(shí)沉降Sd、固結(jié)沉降Sc和次固結(jié)沉降Ss三部分。瞬時(shí)沉降是在加荷初始，地基土的孔隙水壓力來(lái)不及消散，土的孔隙來(lái)不及調(diào)整，由地基側(cè)向引起的。這種沉降一般不大，不宜精確計(jì)算。固結(jié)沉降是在上覆土壓力作用下，地基中的孔隙水逐漸排出，體積發(fā)生變化引起的，是地基的主要沉降。次固結(jié)沉降是指孔隙水壓力消散后，在一定有效應(yīng)力的作用下，土骨架由于蠕動(dòng)變形引起的，這種沉降很小，持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)。

本工程采用壓縮模量（Es）計(jì)算主固結(jié)沉降Sc：

式中：—壓縮模量；

—地基中各分層中點(diǎn)的附加應(yīng)力增量；

—分層厚度；

由上式計(jì)算得本段軟土地基的主固結(jié)沉降為Sc=0.311m，總沉降S=mSc=0.421m。

再根據(jù)，

分別計(jì)算出竣工時(shí)及基準(zhǔn)期結(jié)束時(shí)固結(jié)度Ut1、Ut2，則基準(zhǔn)期（15年）內(nèi)殘余沉降St=（Ut2-Ut1）S=0.163m<容許工后沉降0.30m.

②穩(wěn)定計(jì)算

采用有效固結(jié)應(yīng)力法對(duì)打排水板前后的路基滑動(dòng)面進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，比較其安全系數(shù)。

路基滑動(dòng)安全系數(shù)采用下式計(jì)算：

式中：—地基土內(nèi)抗剪力，，；

—路堤內(nèi)抗剪力；

—當(dāng)?shù)趈圖條的滑裂面在路基填料內(nèi)時(shí)，若該土條滑裂面與設(shè)置的屠工織物相交，則P為該層土工織物每延米寬（順路線方向）的設(shè)計(jì)拉力；

—各土條在滑弧切線方向的下滑力的總和，；

經(jīng)過(guò)計(jì)算，打排水板前后該段路基的滑動(dòng)破壞最危險(xiǎn)滑裂面安全系數(shù)分別為1.071，1.278，說(shuō)明打排水板后路基才穩(wěn)定。

2．粉噴樁

本項(xiàng)目各層土的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表3-2：

各層土的物理力學(xué)指標(biāo)表3-2

注：該段地下水埋深1.05m，填土高度6m，為橋頭路段。

（1）設(shè)計(jì)

樁徑500mm；多次試算確定樁距1.2m，正方形排列；樁長(zhǎng)須穿透持力層0.5m。樁噴粉量50kg/m（32.5R普通硅酸鹽水泥），摻入比約15%。90d齡期無(wú)側(cè)限極限抗壓強(qiáng)度為1200Kpa。單樁容許承載力為110KN，復(fù)合地基承載力為150Kpa。

（2）計(jì)算

①單樁承載力及復(fù)合地基承載力計(jì)算

單樁承載力計(jì)算公式：；

式中：—強(qiáng)度折減系數(shù)，可取0.35~0.50；

—樁的截面積；

復(fù)合地基承載力計(jì)算公式：；

式中：—面積置換率；

—樁間土天然承載力標(biāo)準(zhǔn)值；

—樁間土承載力折減系數(shù)，當(dāng)樁端為軟土?xí)r，可取0.5~1.0；當(dāng)樁端為硬土?xí)r，可取0.1~0.4；當(dāng)不考慮樁間軟土作用時(shí)，可取0。

根據(jù)地質(zhì)資料，計(jì)算得單樁承載力，復(fù)合地基承載力。

②沉降計(jì)算

樁土復(fù)合層壓縮變形按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：—樁土復(fù)合層頂面的平均壓力

—樁土復(fù)合層地面的附加應(yīng)力，其值為，其中為樁土復(fù)合體的平均容重。

—樁長(zhǎng)；

—樁土復(fù)合體的變形模量，其值為，分別為樁身灰土和樁間土的變形模量。可?。?00～200）。

復(fù)合體底面以下未加固土體的壓縮變形，采用分層綜合法進(jìn)行。

總沉降。

四、結(jié)語(yǔ)

軟土地基在選擇處理措施時(shí)，應(yīng)考慮地基條件、公路條件及施工條件，尤其要考慮處理措施的特點(diǎn)、對(duì)地基的適用性和效果，以確定符合處理目的的處理措施。

參考文獻(xiàn)

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