軟土地基加固處理技術(shù)在城市道路設(shè)計

1、軟土地基加固處理技術(shù)在道路設(shè)計中的應(yīng)用 報告人：陸崢嶸1前 言軟土地基處理 是道路工程設(shè)計中需要解決的主要課題之一.2軟土地基處理在道路工程中常見問題一 -地基承載力和穩(wěn)定性問題 在道路荷載（靜力和動力荷載）作用下，地基承載力不能滿足要求時，地基會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，影響道路的正常使用，引起道路破壞或邊坡失穩(wěn)。 3軟土地基處理在道路工程中常見問題二 -沉降、水平位移及不均勻沉降問題 在荷載作用下（靜力和動力荷載），地基產(chǎn)生變形。當(dāng)?shù)缆烦两?、水平位移、或不均勻沉降超過相應(yīng)的允許值時，將會影響道路的正常使用，甚至可能引起破壞。道路沉降量較大時，不均勻沉降往往也比較大，不均勻沉降對道路的危害更大

2、。 4 這五類地基處理思路是通過各種方法改良地基土的工程特性，從而實現(xiàn)減少工后沉降和提高路基承載力的目標(biāo)。5 近年來，軟土地基治理受到重視，軟土技術(shù)研究和探索發(fā)展很快，傳統(tǒng)技術(shù)研究日益成熟，新思路、新技術(shù)、新工藝也層出不窮。傳統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)和提高-雙向水泥攪拌樁技術(shù)、水泥粉煤灰碎石樁 （CFG樁）、擠密砂石樁、石灰樁、沖擊壓實、爆破擠淤、真空聯(lián)合堆載預(yù)壓減少路基附加應(yīng)力-輕質(zhì)材料（粉煤灰路堤、輪胎土、EPS）增加地基剛度-現(xiàn)澆混凝土管樁、鋼筋砼路堤樁、預(yù)應(yīng)力管樁增加路面剛度-連續(xù)配筋砼基層+瀝青砼面層 總體而言，這些軟土地基新技術(shù)工藝上有所突破，理論上也有獨特的分析，也各有其適用范圍。6如何在眾多

3、軟土地基治理技術(shù)中選擇出一種適用于本地區(qū)、本工程的技術(shù)？工程中選用軟土地基治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： 技術(shù)可行 造價合理 質(zhì)量可控7匯報核心一個思考：道路軟土地基設(shè)計思路二個問題： 橋后“二次跳車”解決方案 超載下路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案8一、傳統(tǒng)軟土地基處理的思路及方法 處理目標(biāo)： 減小工后沉降 提高地基承載力重點面場 地統(tǒng)一剛度靜荷載9構(gòu)置物構(gòu)置物道 路線剛?cè)峤惶鎰傂泽w剛性體路堤路堤路堤柔性體柔性體柔性體汽車行駛剛?cè)峤惶?，沉降差異，產(chǎn)生跳車10構(gòu)置物構(gòu)置物路 堤剛性體特殊剛性體剛性體路堤路堤路堤柔性體柔性體柔性體剛性樁軟基處理代價大高鐵、橋臺后等特殊場合選用11構(gòu)置物構(gòu)置物剛性體剛性體路堤路堤路堤柔性體柔性

4、體柔性體路 堤提升剛度剛?cè)岵贿B續(xù)深層軟基處理后續(xù)沉降道路運行時仍需考慮車輛高速行駛平整需要。12構(gòu)置物構(gòu)置物剛性體剛性體路堤路堤路堤柔性體柔性體柔性體路 堤提高淺層剛度工后沉降未得到有效解決淺層軟基處理13人工打造“硬層殼” 通過對路面結(jié)構(gòu)下一定深度范圍內(nèi)換填碎石、塘渣等材料并加鋪土工格柵的處理方式，達(dá)到提高路基整體剛度的目的。該方案造價低，適用范圍廣，路基回彈模量可以有效提高，是路堤軟土地基處理的首選方案。14沖擊壓實沖擊壓實技術(shù)是將當(dāng)前振動壓實的高頻率、低振幅改為高振幅、低頻率，在壓實作用中增加對土石方的壓實功能。 沖擊壓實技術(shù)施工方便，效果較好。沖擊壓實處理有效深度僅2.5m，但沖擊壓實

5、提高路基承載力以及地基剛度，可以很好解決路堤填土施工時填土難以壓實的問題。雖然沖擊壓實對周邊環(huán)境有一定的影響，但沖擊壓實影響范圍較小（一般距離建筑物2m即可），沖擊壓實對地下結(jié)構(gòu)影響范圍2.5m。15構(gòu)置物構(gòu)置物剛性體剛性體路堤路堤路堤柔性體柔性體柔性體路 堤提高淺層剛度工后沉降未得到有效解決淺層軟基處理代價小道路運行時仍需考慮車輛高速行駛平整需要。16構(gòu)置物構(gòu)置物路堤路堤路堤路橋銜接段沉降協(xié)調(diào)變形關(guān)鍵點路橋銜接段路橋銜接段路橋銜接段路橋銜接段剛?cè)嶙冃螀f(xié)調(diào)剛?cè)嶙冃螀f(xié)調(diào)剛?cè)嶙冃螀f(xié)調(diào)剛?cè)嶙冃螀f(xié)調(diào)17構(gòu)置物構(gòu)置物路堤路堤路堤路 堤路基剛度提高有限路面剛度提高淺層軟基處理重載交通重載、大流量連續(xù)配筋混

6、凝土基層于一般路段的應(yīng)用18構(gòu)置物構(gòu)置物路堤路堤路堤路橋銜接段路橋差異沉降沉降過渡剛性樁多級過渡理論 于路橋銜接段的應(yīng)用19道路軟土路基處理的核心問題路橋銜接段處理一般路段處理道路低填、重荷載20連續(xù)配筋混凝土基層于一般路段的應(yīng)用21路面網(wǎng)裂在超重車輛的反復(fù)碾壓下，路面將產(chǎn)生沿輪跡線的不均勻沉降、縱向開裂等問題。22軟土地基重載低路堤的力學(xué)分析 路基剛度提高有限，在路面結(jié)構(gòu)中需要選擇剛度大材料作為持力層。2324半剛性基層在重載交通下的局限性常用的半剛性基層有石灰粉煤灰碎石及水泥穩(wěn)定碎石，應(yīng)用極為廣泛；這種材料承載力高，但抗拉性能較差，在重車作用下存在一次性拉裂的可能，將加速路面結(jié)構(gòu)的損壞。半

7、剛性基層所用結(jié)合料中的石灰、水泥均具有溫縮性及干縮性的特點，后者受集料級配、細(xì)料塑性及后期養(yǎng)護(hù)條件影響大，處置不當(dāng)易出現(xiàn)不規(guī)則裂縫；25 水泥砼面層在重荷載交通下的局限性水泥砼剛度大，彎拉回彈模量可達(dá)（2.54.0）104MPa ，可滿足軟土地基低路堤重荷載交通下對路面的剛度需求；板塊間不均勻沉降，引起車輛行駛“不平順”，成為在高等級道路上使用的“致命傷”。26普通水泥砼基層+瀝青砼面層的局限性普通水泥砼加鋪瀝青面層的核心問題即為防止反射裂縫，主要措施包括板底注漿、設(shè)置夾層（土工格柵、聚酯玻纖布、橡膠瀝青夾層SAMI等）等。27水泥砼基層反射裂縫28 尋求一種剛度足夠大，且裂縫寬度可控制在一定

8、范圍內(nèi)不致于反射至瀝青面層的結(jié)構(gòu)，成為解決軟土地基低路堤重載交通下路面結(jié)構(gòu)選擇的主要問題。29連續(xù)配筋混凝土(CRC)和瀝青混凝土(AC)復(fù) 合式路面結(jié)構(gòu) 復(fù) 合式路面結(jié)構(gòu)利用了2種材料的優(yōu)點，剛中有柔，以 剛為主，以連續(xù)配筋混凝土良好的整體強度與剛度 作為結(jié)構(gòu)承重層 ，以瀝青混凝土作為罩面，提高路面 的行駛舒適性 ，同時，AC層還有減少車輪對路面的 沖擊振動、擴散荷載以及便于養(yǎng)護(hù)維修等特點，大大 改善了路面的使用性能。 采用連續(xù)配筋混凝土作道路基層，可在最大限度提供剛度足夠大的基層的同時，避免出現(xiàn)普通水泥混凝土基層加鋪瀝青路面時易出現(xiàn)的反射裂縫。 30 連續(xù)配筋混凝土基層的應(yīng)用 水泥路面中增

9、設(shè)鋼筋除了提高路面承載能力及對地基條件的適應(yīng)性外，最本質(zhì)的原因仍然是通過鋼筋提供的拉力將縫兩側(cè)的水泥板塊拉在一塊，形成嵌鎖結(jié)構(gòu)從而提高水泥板塊的整體應(yīng)力擴散能力；31連續(xù)配筋混凝土配筋率 配筋率=0.60.8%的縱向鋼筋，才能將路面橫向裂縫間距控制在1.02.5m之間、裂縫寬度控制1mm以內(nèi)，從而保證混凝土路面的整體性。32連續(xù)配筋混凝土端部設(shè)計 國內(nèi)外常見的端部處理方法有：矩形地錨梁錨固、混凝土灌注樁錨固、寬翼緣工字梁 、連續(xù)設(shè)置脹縫等四種。由于混凝土灌注樁的造價較高 ，施工較復(fù)雜，而連續(xù)設(shè)置脹縫 ，往往因脹縫處理不好 ，會造成許多接縫損壞 。常用的方法為矩形地錨梁和寬翼緣工字梁兩種約束方案

10、。 33上海外環(huán)線改建項目中采用路面結(jié)構(gòu)：4cm 瀝青馬蹄酯碎石混合料（SMA-13 SBS改性）6cm 中粒式瀝青砼（AC-20C）24cm 連續(xù)配筋砼銑刨原路面利用原三渣基層。 工程實例34 外環(huán)線道路交通量大，使用1年有余，未出現(xiàn)反射裂縫，目前連續(xù)配筋基層使用狀況仍在觀察中。35總結(jié)與展望CRCP能滿足重載交通下的路面結(jié)構(gòu)剛度的需求，對消除重車引起的不均勻沉降方面具有廣闊的應(yīng)用前景；連續(xù)配筋混凝土加鋪瀝青層（CRCP）的路面結(jié)構(gòu)組合方式作為長壽命路面的推薦結(jié)構(gòu)型式之一。對連續(xù)配筋混凝土路面應(yīng)用于軟土地基低路堤重載交通的探討，其實際應(yīng)用需要更多工程積累及驗證。36剛性樁法多級過渡理論 于路

11、橋銜接段的應(yīng)用37剛性樁復(fù)合地基法是指采用預(yù)制樁、灌注樁等剛性樁作為地基豎向增強體而形成的由地基土和增強體共同承擔(dān)荷載，并在增強體頂部設(shè)置墊層形成剛性樁復(fù)合地基的地基處理方法。剛性樁復(fù)合地基法的定義38 剛性樁復(fù)合地基法近年來發(fā)展較快，在路橋銜接段、高速公路拓寬新老路基搭接段得到廣泛的應(yīng)用。尤其是軟土厚度超過20m以上的路段39路橋銜接段的“剛?cè)帷边^渡路橋過渡段是剛性橋臺與柔性路堤的結(jié)合路段，是剛性與柔性結(jié)構(gòu)的銜接部位。剛性橋臺柔性路堤剛性樁結(jié)合橋頭搭板40橋后“二次跳車”現(xiàn)象 路橋過渡段選用單一樁長的剛性樁，極易在剛性樁處理末端與路堤之間產(chǎn)生剛?cè)嵬蛔儯鸪两挡町?，產(chǎn)生“橋頭不跳、路中跳”的

12、現(xiàn)象。二次跳車41工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn) 道路等級橋臺與道路銜接處涵洞、通道處一般路段高速公路、一級公路0.1m0.2m0.3m二級公路0.2m0.3m0.5m 根據(jù)公路路基設(shè)計規(guī)范（JTGD30-2004）對工后沉降的控制標(biāo)準(zhǔn)，橋臺與道路銜接處與一般路段之間的控制標(biāo)準(zhǔn)的差異性，導(dǎo)致出現(xiàn)“橋頭不跳，路中跳”的現(xiàn)象，導(dǎo)致橋頭跳車處理失敗。 因此，處理橋頭跳車的問題衍生為如何實現(xiàn)橋臺與一般路段的平穩(wěn)過渡的問題，在此基礎(chǔ)上，“分區(qū)加固，逐級過渡”的剛性過渡理論能很好的解決這一難題。 42 剛性樁過渡的理論核心剛性樁樁長樁距變寬或逐級縮短沉降平順過渡43理論控制模型多級過渡通過計算得到的一般路段的工后沉降量

13、44有限元模擬計算 通過有限元模擬計算評估剛性樁過渡的加固效果，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計與施工提供參考，本文選用PLAXIS進(jìn)行數(shù)值模擬計算。 計算模型 模型網(wǎng)格劃分45多級過渡加固25m樁長15m樁長10m樁長沉降突變46多級過渡加固25m樁長15m樁長10m樁長沉降變形云圖 一般路段與加固區(qū)結(jié)合部橋臺與加固區(qū)結(jié)合部47多級過渡加固25m樁長15m樁長10m樁長路基頂面沉降曲線圖 多級過渡加固方法可以很好的控制過渡段的不均勻沉降，沉降大體呈線形分布。 48 通過理論計算表明，在橋臺后設(shè)置一定距離的過渡段，能較好的協(xié)調(diào)橋頭與處理段，處理段與一般路段的協(xié)調(diào)變形，避免出現(xiàn)較大的差異沉降。并且通過計算分析表明，對于剛性樁，通過改變樁長能獲得較好的效果。49剛性樁過渡理論一般設(shè)計過程首先，計算時制定不同區(qū)域的工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)；其次，按照不同的工后沉降反算出所需打設(shè)深度；最后，根據(jù)軟件的計算結(jié)果確定設(shè)計方案。樁長變化通過理論計算劃定步驟一：制定過渡區(qū)的工后沉降控制