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摘要:本文主要根据黄冈市城东新区白潭湖大道建设作为工程实例,对城市道路软土路基相关的处理方法的选择以及应用进行一定程度的研究分析,望可供同行借鉴、参考。
关键词:城市道路 软土路基 技术
中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:
一、工程实例分析
(一)工程概况
白潭湖大道(原名白潭湖西路)为黄冈市城东新区环白潭湖地区的一条南北向城市主干道,东侧(新港一路~湖滨大道路段)紧邻白潭湖,北起现状G106(东门路),南至现状南湖路,路线全长5102.044m,道路红线宽40m,计算行车速度40km/h。工程地处郊区,多为菜地,水塘,耕地。地势略有起伏,地面高程介于17.10-26.85m。局部地下分布光缆、供水管。
场区勘探深度范围内,根据地层岩性及物理力学性质,结合地层形成时代、成因类型,将场地地层由上至下按按岩性及物理力学性质共分为6个工程地质组,具体描述如下:
层耕表土层,杂色,松散-稍密,主要成份由粘性土组成。局部路段有分布,厚度为0.30~0.60m。土石类别为松土。
-1a层淤泥质土层,灰绿色,流塑,含有机质。具臭味。部分路段有分布,厚度为1.6~3.2m。土石类别为软土。
-1层淤泥质粉质粘土,灰褐色、灰绿色,流塑-软塑,含有机质。具臭味。部分路段有分布,厚度为2.5~15.1m。土石类别为软土。
-2层粉质粘土,黄褐色、紫红色,可塑,含少量铁锰质氧化物斑点。局部缺失。厚度为0.7~7.4m。土石类别为中软土。
③层粉质粘土层,黄褐色、紫红色,硬塑,含大量铁锰质氧化物斑点,全线分布,厚度为0.9~8.6m。土石类别为硬土。
层强风化泥质砂岩,红褐色、紫红色,密实,风化裂隙发育,含白色和灰绿色粉砂岩团块,含中风化泥质粉砂岩透镜体。全线分布,最大揭露厚度9.40。土石类别为软石。
根据《黄冈市白潭湖西路岩土工程勘察报告》,各土层推荐承载力、压缩模量和摩阻力标准值等设计参数建议值见下表:
根据线路工程地质条件,线路路基分垄岗、冲湖积平原两个地质区。在沿线的2个工程地质区的基础上,根据上部路基土的工程特点及分布情况进一步划分3个亚区。
垄岗区: 一般粘性土路基(I)、软土路基(Ⅱ)
冲湖积平原区:软土路基(Ⅲ)
I区:分布于分布于D0+000~D2+310路段。
Ⅱ区:分布于分布于D2+310~D3+380路段。
Ⅲ区:分布于D3+380~D5+102.044路段。
垄岗区的一般粘性土路基(I)工程地质条件相对较好,地层清表压实后可直接作持力层;垄岗区的软土路基(Ⅱ)含水量较高,其中淤泥质土和淤泥质粉质粘土的含水量为35.9~73.7%,天然孔隙比为1~1.92,直剪内摩擦角为2.5~6.5°,压缩系数为0.5~1.92,压缩模量为2.5~3.5MPa,地基承载力特征值为60~80KPa,由此可得出工程地质条件差且软土层厚度小。
同理,冲湖积平原区的软土路基(Ⅲ)工程地质条件差,软土易引起地基路面不均匀沉降,同时软土层厚度大。
(二)地基处理标准
软基处理应主要控制工后沉降,其主要设计标准如下:
(1)容许工后沉降
工后沉降控制标准,由于本工程为城市主干道,对行车舒适度要求较高,本工程机动车道工后沉降按提高两级控制,即桥头相邻路段≤0.1m,一般路段≤0.30m,纵向差异沉降渐变率≤0.5%;
(2)路堤稳定
软土地基设计应进行路堤的稳定验算,其稳定安全系数应满足下表的规定值。
稳定安全系数控制表
(3)路基填土沉降控制
沿路堤中线地面沉降速率<1.0cm/天
坡脚处水平位移<0.5cm/天
(4)施工工期
软土地基处理后,应填土预压,若连续两个月的观测的沉降速率小于5mm/月时称为路基稳定,以此控制路基填筑施工工期。
(三)通过对各路段的计算得出地基处理设计
我国经过多年探索,积累了大量道路软基处理方法,设计时既要综合考虑其针对的不同地质情况,同时也要兼顾处置方式的造价、工期、施工工艺的简易性以及对环境的影响等因素。常见软基处理方式如下表:
表5-16常用软基处理方法比较表
由上表可见,要提高处理的效果往往需要增加造价。如复合地基法和垫层法。因此对规模较大的道路来说,将会给项目的建设和建设带来一定压力。如果一味追求低造价却会对环境造成一定程度的影响,如强夯地基处理法。因此合理确定地基处理方法是非常重要的。本项目根据实际情况选择三种地基处理方式。
(1)一般路段路基处理
场地范围内普遍分布 “①层耕表土”,平均层厚0.6米。以机械(人工)清除为主,清除深度控制在土路床顶面以下150cm以内,同时对现状土进行探压,若达不到压实度要求则置换或呛灰处理;
(2)过水塘(沟)路段路基处理
根据项目所在区域有较充足麻料用于路基填筑,因此地基处理时考虑采用以麻料作为主要填料。该处理方式主要适用于一般水塘路段及淤泥质粉质粘土埋深 ≤6m且厚度3~5m路段。具体分三种情况:
①当沟塘的大部分面积处于路基范围内且水塘无保留价值时,处理全部沟塘并抽干其积水,将淤泥质土全部清除,然后采用一定级配的麻料分层碾压密实至路床顶面标高。
②当沟塘的小部分面积处于路基范围内时,根据路基填筑高度和长度先筑土围堰堤,再抽干路基与围堰堤之间的水。将淤泥质土全部清除。先采用中粗砂回填至地下水位以上或鱼塘水面以上,然后再回填一定级配的麻料分层碾压至路床顶面标高。在坡脚外侧设置编织袋围堰抽水清淤,工后拆除编织袋围堰。围堰顶高应高于施工期水位0.5m,顶宽2m、内外坡比均为1:1.5,围堰内边线距离道路边坡线应满足施工要求。迎水面砌筑浆砌片石护坡。
③对淤泥层厚度大于3米以上路段,采用抛石+换填的方式处理。即清除表层3m厚淤泥,抛石50cm并碾压至不下沉,回填中粗砂至至地下水位以上或鱼塘水面以上,然后回填麻料至路床顶面。
过水塘(沟)路段路基处理情况三
(3)桥头段及淤泥质粉质粘土埋深较深路段路基处理。
根据本工程地质勘查报告,道路在K3+380~设计终点存在较厚的②-1层软土层, K3+380~K3+630段软土厚度为3―5m,K3+760~设计终点段②-1层层厚在10m以上。经过沉降计算,针对不同的软土土层厚度提出以下处理方案。
K3+380~K3+630段②-1层软土厚度为3―5m,设计采用粉喷桩(干法)进行处理,桩径为0.5m, 路基范围内桩距为1.1m,桩长5m,均采用正三角形布置。
K3+760~设计终点段②-1层厚在10—16m,设计采用粉喷桩(干法)进行处理,桩径为0.5m,路基范围内桩距为1.1m,桩长12.0m,均采用正三角形布置。
单桩竖向承载力特征值不小于100kN,复合地基承载力特征值不小于110kPa。
二、处理效果的预计
通过对各路段的计算得出一般路基工后沉降小于15cm,而桥头路基的工后沉降小于9cm,道路竣工时的固结度也达到了88%,竣工后的15年更达到了99.8%。因此其工后沉降或固结度均能满足软土路基处理标准,处理方案是可行的。
三、结语
在道路工程建设之前选择正确的地基处理方式是十分重要的,其關乎道路安全和使用性能。本工程在选择地基处理方案前借鉴了相关类似工程经验,同时结合本工程自身特点,有针对性选取安全有效处理软土地基的方案。软基处理是目前工程建设中较为复杂和重要的工作,因此设计者不但应认真细致,同时要有深层次的考虑,如怎样采取措施,在满足规范要求的前提下更经济高效地完成地基处理。希望通过广大设计工作者的共同努力,更好地解决软土路基在道路工程中的问题,有效提高道路的质量。
参考文献:
[1]王研.城市道路软土路基处理方法与应用[J].中国科技博览,2009,(17)16-21
[2]李果.粉喷桩处理城市道路软土路基的设计与施工工艺[J].城市建设理论研究(电子版),2011,(19)19-19
关键词:城市道路 软土路基 技术
中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:
一、工程实例分析
(一)工程概况
白潭湖大道(原名白潭湖西路)为黄冈市城东新区环白潭湖地区的一条南北向城市主干道,东侧(新港一路~湖滨大道路段)紧邻白潭湖,北起现状G106(东门路),南至现状南湖路,路线全长5102.044m,道路红线宽40m,计算行车速度40km/h。工程地处郊区,多为菜地,水塘,耕地。地势略有起伏,地面高程介于17.10-26.85m。局部地下分布光缆、供水管。
场区勘探深度范围内,根据地层岩性及物理力学性质,结合地层形成时代、成因类型,将场地地层由上至下按按岩性及物理力学性质共分为6个工程地质组,具体描述如下:
层耕表土层,杂色,松散-稍密,主要成份由粘性土组成。局部路段有分布,厚度为0.30~0.60m。土石类别为松土。
-1a层淤泥质土层,灰绿色,流塑,含有机质。具臭味。部分路段有分布,厚度为1.6~3.2m。土石类别为软土。
-1层淤泥质粉质粘土,灰褐色、灰绿色,流塑-软塑,含有机质。具臭味。部分路段有分布,厚度为2.5~15.1m。土石类别为软土。
-2层粉质粘土,黄褐色、紫红色,可塑,含少量铁锰质氧化物斑点。局部缺失。厚度为0.7~7.4m。土石类别为中软土。
③层粉质粘土层,黄褐色、紫红色,硬塑,含大量铁锰质氧化物斑点,全线分布,厚度为0.9~8.6m。土石类别为硬土。
层强风化泥质砂岩,红褐色、紫红色,密实,风化裂隙发育,含白色和灰绿色粉砂岩团块,含中风化泥质粉砂岩透镜体。全线分布,最大揭露厚度9.40。土石类别为软石。
根据《黄冈市白潭湖西路岩土工程勘察报告》,各土层推荐承载力、压缩模量和摩阻力标准值等设计参数建议值见下表:
根据线路工程地质条件,线路路基分垄岗、冲湖积平原两个地质区。在沿线的2个工程地质区的基础上,根据上部路基土的工程特点及分布情况进一步划分3个亚区。
垄岗区: 一般粘性土路基(I)、软土路基(Ⅱ)
冲湖积平原区:软土路基(Ⅲ)
I区:分布于分布于D0+000~D2+310路段。
Ⅱ区:分布于分布于D2+310~D3+380路段。
Ⅲ区:分布于D3+380~D5+102.044路段。
垄岗区的一般粘性土路基(I)工程地质条件相对较好,地层清表压实后可直接作持力层;垄岗区的软土路基(Ⅱ)含水量较高,其中淤泥质土和淤泥质粉质粘土的含水量为35.9~73.7%,天然孔隙比为1~1.92,直剪内摩擦角为2.5~6.5°,压缩系数为0.5~1.92,压缩模量为2.5~3.5MPa,地基承载力特征值为60~80KPa,由此可得出工程地质条件差且软土层厚度小。
同理,冲湖积平原区的软土路基(Ⅲ)工程地质条件差,软土易引起地基路面不均匀沉降,同时软土层厚度大。
(二)地基处理标准
软基处理应主要控制工后沉降,其主要设计标准如下:
(1)容许工后沉降
工后沉降控制标准,由于本工程为城市主干道,对行车舒适度要求较高,本工程机动车道工后沉降按提高两级控制,即桥头相邻路段≤0.1m,一般路段≤0.30m,纵向差异沉降渐变率≤0.5%;
(2)路堤稳定
软土地基设计应进行路堤的稳定验算,其稳定安全系数应满足下表的规定值。
稳定安全系数控制表
(3)路基填土沉降控制
沿路堤中线地面沉降速率<1.0cm/天
坡脚处水平位移<0.5cm/天
(4)施工工期
软土地基处理后,应填土预压,若连续两个月的观测的沉降速率小于5mm/月时称为路基稳定,以此控制路基填筑施工工期。
(三)通过对各路段的计算得出地基处理设计
我国经过多年探索,积累了大量道路软基处理方法,设计时既要综合考虑其针对的不同地质情况,同时也要兼顾处置方式的造价、工期、施工工艺的简易性以及对环境的影响等因素。常见软基处理方式如下表:
表5-16常用软基处理方法比较表
由上表可见,要提高处理的效果往往需要增加造价。如复合地基法和垫层法。因此对规模较大的道路来说,将会给项目的建设和建设带来一定压力。如果一味追求低造价却会对环境造成一定程度的影响,如强夯地基处理法。因此合理确定地基处理方法是非常重要的。本项目根据实际情况选择三种地基处理方式。
(1)一般路段路基处理
场地范围内普遍分布 “①层耕表土”,平均层厚0.6米。以机械(人工)清除为主,清除深度控制在土路床顶面以下150cm以内,同时对现状土进行探压,若达不到压实度要求则置换或呛灰处理;
(2)过水塘(沟)路段路基处理
根据项目所在区域有较充足麻料用于路基填筑,因此地基处理时考虑采用以麻料作为主要填料。该处理方式主要适用于一般水塘路段及淤泥质粉质粘土埋深 ≤6m且厚度3~5m路段。具体分三种情况:
①当沟塘的大部分面积处于路基范围内且水塘无保留价值时,处理全部沟塘并抽干其积水,将淤泥质土全部清除,然后采用一定级配的麻料分层碾压密实至路床顶面标高。
②当沟塘的小部分面积处于路基范围内时,根据路基填筑高度和长度先筑土围堰堤,再抽干路基与围堰堤之间的水。将淤泥质土全部清除。先采用中粗砂回填至地下水位以上或鱼塘水面以上,然后再回填一定级配的麻料分层碾压至路床顶面标高。在坡脚外侧设置编织袋围堰抽水清淤,工后拆除编织袋围堰。围堰顶高应高于施工期水位0.5m,顶宽2m、内外坡比均为1:1.5,围堰内边线距离道路边坡线应满足施工要求。迎水面砌筑浆砌片石护坡。
③对淤泥层厚度大于3米以上路段,采用抛石+换填的方式处理。即清除表层3m厚淤泥,抛石50cm并碾压至不下沉,回填中粗砂至至地下水位以上或鱼塘水面以上,然后回填麻料至路床顶面。
过水塘(沟)路段路基处理情况三
(3)桥头段及淤泥质粉质粘土埋深较深路段路基处理。
根据本工程地质勘查报告,道路在K3+380~设计终点存在较厚的②-1层软土层, K3+380~K3+630段软土厚度为3―5m,K3+760~设计终点段②-1层层厚在10m以上。经过沉降计算,针对不同的软土土层厚度提出以下处理方案。
K3+380~K3+630段②-1层软土厚度为3―5m,设计采用粉喷桩(干法)进行处理,桩径为0.5m, 路基范围内桩距为1.1m,桩长5m,均采用正三角形布置。
K3+760~设计终点段②-1层厚在10—16m,设计采用粉喷桩(干法)进行处理,桩径为0.5m,路基范围内桩距为1.1m,桩长12.0m,均采用正三角形布置。
单桩竖向承载力特征值不小于100kN,复合地基承载力特征值不小于110kPa。
二、处理效果的预计
通过对各路段的计算得出一般路基工后沉降小于15cm,而桥头路基的工后沉降小于9cm,道路竣工时的固结度也达到了88%,竣工后的15年更达到了99.8%。因此其工后沉降或固结度均能满足软土路基处理标准,处理方案是可行的。
三、结语
在道路工程建设之前选择正确的地基处理方式是十分重要的,其關乎道路安全和使用性能。本工程在选择地基处理方案前借鉴了相关类似工程经验,同时结合本工程自身特点,有针对性选取安全有效处理软土地基的方案。软基处理是目前工程建设中较为复杂和重要的工作,因此设计者不但应认真细致,同时要有深层次的考虑,如怎样采取措施,在满足规范要求的前提下更经济高效地完成地基处理。希望通过广大设计工作者的共同努力,更好地解决软土路基在道路工程中的问题,有效提高道路的质量。
参考文献:
[1]王研.城市道路软土路基处理方法与应用[J].中国科技博览,2009,(17)16-21
[2]李果.粉喷桩处理城市道路软土路基的设计与施工工艺[J].城市建设理论研究(电子版),2011,(19)19-19