公路软基砂垫层置换技术.pdf

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1、器基础与结构工程Foundation&StructureEngineering公路软基砂垫层置换技术于宏智1，牛超然2，宁金华3(1．吉林市惠鹏招标咨询有限公司，吉林132013；2．淄博坤宁路桥设计有限公司，山东淄博255000；3．白山市江源区公路管理段，吉林白山134700)摘要：介绍了软土的定义、t程特性、危害和软基砂石垫层换填法的概念、原理，结合施工经验，重点介绍了换填法的垫层厚度和宽度优化计算方法以及施工方法。关键词：公路软基；砂垫层：换填法中图分类号：TU472．21文献标志码：B文章编号：

2、1009—7767(2010)02—0124—03TechniqueofReplacementbySandCushionforHighwaySoftFoundationYuHongzhi，NiuChaoran，NingJinhual软土的定义及其特性软土一般指天然含水量大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的黏性土川。如：淤泥、淤泥质土、粉土、泥炭以及其他高压缩性饱和黏性土等。软土主要特征是：天然含水量高达45％一-'50％，大于液限，天然孔隙比≥1。压缩性高(0．5～1．0MPa一-)。强度低，渗

3、透系数小。因此，软土具有如下工程性质：1)触变性。当原状土受到震动以后，破坏了原来的结构连接，降低了土的强度或使土变成稀释状态。触变性大小通常用灵敏度来表示．其值一般在1～3之间，个别可达8～9。2)流变性。软土除固结会引起变形外，在剪应力作用下，土体还会发生缓慢的、长期的剪切变形。这对结构物地基的沉降有较大影响，对边坡稳定性不利。3)高压缩性。软土是属于高压缩性的土。压缩系数大。这类土的大部分压缩变形发生在垂直压力为100kPa左右，往往导致路基沉陷。4)低强度。由于其具有上述特性。其强度一般很低。其不

4、排水抗剪强度均在20kPa以下。5)低透水性。软土透水性能弱，一般垂向渗透系数在10巧～104之间。对地基的排水同结不利。这将导致路基在很长时间内都会出现沉降。6)不均匀性。由于沉积环境的变化，黏性土层中常夹有厚薄不等的粉土使沉降在水平和垂直分布上有所差异。因此路基将会出现差异沉降。124啼荭发求t．1ET2010No．2(Mar．)V01．28在公路建设中，如遇到软基处理不当，往往会导致两方面的问题：①强度及稳定性问题。当地基的剪切强度不足以承受路堤及路面外荷载时，地基可能会发生局部或整体剪切破坏。造成

5、路堤塌方、失稳，桥台破坏。②沉降变形问题。当地基在上部及外部荷载作用下产生过大的沉降变形时。会影响道路的正常使用。特别是产生过大的不均匀沉降时．路面会发生开裂破坏，使构造物与路堤衔接处出现差异沉降，进而引起桥头跳车，涵身、通道凹陷，沉降缝托宽而漏水和路面横坡变缓、积水等。目前，对于软土地基的处理方法很多，如换填法、深层密实法、排水固结法、加筋技术和化学加同方法等。本文仅就换土垫层换填法加以探讨。2换填法原理及适用范围换填法是将地基浅层一定深度的软弱土层挖除，然后回填强度较大、压缩性较小、料源丰富、价格低廉

6、且无腐蚀的砂、碎石、石渣、素土、灰土、矿渣以及其他性能稳定的材料。分层夯实至要求的干密度．作为持力层，以达到增强承载力、减小地基沉降量的目的。垫层所起作用主要有【21：1)提高地基承载力与地基下土层的抗剪强度。2)减小沉降量。一般来说，地基中浅层部分的沉降量占总沉降量的比例较大。换填后可减小这部分的沉降：另外。由于换填材料对应力的扩散作用可以使作用在下卧层的压力减小．从而减少下卧层的沉降。3)加速软弱土层的排水同结。不透水基础或透水性差的路堤直接与软弱土层相接触，在荷载作用下，使软弱土层不易同结，形成较大

7、的孔隙水压力，这可能导致地基强度降低从而发生塑性破坏。而砂石等垫层材料透水性大、排水良好，可迅速消散孔隙水压力，加速其下软弱土层的固结。提高强度。4)防止冻涨。由于粗颗粒垫层孔隙率大，不易产生毛细管现象．切断了冰晶体增大所需的水源，因此可以防止寒冷地区的地基土发牛冻胀现象，此时砂垫层底面应满足当地冻结深度的埋深要求。3砂垫层厚度和宽度优化计算砂垫层的厚度应根据垫层底部软弱土层的地基承载力设计值来确定，即：作用在垫层底面处的总应力(自重应力和附加应力之和)不超过垫层底部软弱土层的地基承载力。计算公式为：8z

8、+8,：≤．丘。(I)式中：挽为相应于荷载标准组合下，垫层底面处的附加应力值，kPa；&为垫层底面处土的自重应力值，kPa；厂掘为垫层底面处软弱土层经深度修正后的地基承载力特征值，kPa。垫层底面处的附加应力值龟可按应力扩散角进行简化，即：对于对条形基础，最=孚娑[鱼妻；(2)D+Zztan∥对于矩形基础，龟=可i夏芝笔蕞‰。(3)式(2)和(3)中：Z为矩形基础底面的长度，m；b为矩形基础或条形基础底面的宽度，m；2为垫层的