软基处理堆载预压应用
发布时间：2020-01-13
浏览次数：
来源：湖州市交通学会
张嵩
摘要：随着我国交通行业的不断发展，建设的公路项目数量也越来越多。但是在我国东南沿海、三角洲冲积平原地区碰到的软土则经常会出现路基沉降的情况。本文以某省道的沉降问题为例，探讨了在某些环境下堆载预压沉降控制的应用推广。
关键词：沉降观测；软基处理；堆载预压；国省道
0 前言
近几年，在我国东南沿海、三角洲冲积平原地区的公路建设事业蓬勃发展，对于人民群众的出行给予了很大的便利。但是在建设的过程中仍然存在一些问题，比较常见的就是软土路基的沉降。在高速公路或其他规模较大的项目上都能较好的在质量保证和资金控制上做出最合适的选择。但是在一些规模较小的国省道的建设中，沉降控制设计手段比较单一、不够灵活。对资金和地方环境产生不必要的损失。因此，在保证路基质量的前提下，尽量减少成本，保持原有地质地貌。也是为国家的基础建设和环境卫生做出有力的贡献。
1 工程概况
德清县某省道处于冲湖积平原，部分软土路段表层为粉质黏土（厚度h=0.8m、天然含水量ω=31.4%、液性指数IL=0.81）、下卧淤泥质黏土（厚度h=18m、天然含水量ω=50.6%、液性指数IL=1.59）。在开工前期对线内软土地基段（K0+310-K1+210）处理方案进行优化时，综合考虑该工程存在挖填结合的实际情况，而且工程建设周期相对较长。经过计算后决定采用堆载预压（高度2.5m）进行软基处理。先在挖方路基挖除可利用填料进行堆载预压。结束后再挖除利用。即节省了资金又解决了填料堆放场地的问题。预压期设计6个月，路基沉降过程进行监测控制，通过观测数据及时掌握和纠正沉降过程当中发生的问题。
2 堆载预压法作用机理及观测方法
堆载预压法是土料、块石、砂料或建筑物本身（路堤、坝体、房屋等）作为荷载，对被加固地基进行预压，软土地基在此附加荷载作用下，产生正的超孔隙水应力，经过一段时间后，超孔隙水应力逐渐消散，土中有效应力不断增长，地基土得以固结，强度得以提高。堆载预压法就是通过使土体排水固结从而达到土体强度增加的目的[1]。
堆载预压法过程中需对地基的沉降和位移进行连续观测记录，通过观测数据对工程施工进行控制。及时整理、汇总观测结果，计算出各个观测点的累计沉降量等数据，并绘制沉降速率-时间关系曲线图进行分析。
3 沉降观测布设情况
K0+310-K1+210段软土路基处理采用地表沉降观测，观测设施由基准点、水准仪、沉降板组成。基准点每200米一个，垂直于路中心线50米以外，土质坚硬便于长期保存和使用；水准仪采用徕卡NA2型；沉降板布设纵向间距50米，共17个沉降观测点。路基沉降监测工作从2015年9月10日开始，2016年6月4日结束，总共265天。路基沉降监测的频率为5到10天一次，并且记录好监测情况。
4 观测沉降数据分析
CJ1-CJ17累计沉降量时域图
沉降号 | 3月9日 | 4月7日 | 5月5日 | 6月4日 | 4月份沉降变化量（mm） | 5月份沉降变化量（mm） | 6月份沉降变化量（mm） | 沉降速率（mm/d） |
CJ1 | -352.81 | -357.32 | -360.40 | -361.86 | -4.51 | -3.08 | -1.46 | 1.37 |
CJ2 | -290.14 | -294.98 | -298.29 | -299.87 | -4.84 | -3.31 | -1.58 | 1.13 |
CJ3 | -348.91 | -353.48 | -356.58 | -358.04 | -4.57 | -3.10 | -1.46 | 1.32 |
CJ4 | -361.25 | -366.06 | -369.33 | -370.87 | -4.81 | -3.27 | -1.54 | 1.40 |
CJ5 | -396.79 | -400.60 | -403.20 | -404.43 | -3.81 | -2.60 | -1.23 | 1.53 |
CJ6 | -276.99 | -281.72 | -285.14 | -286.77 | -4.73 | -3.42 | -1.63 | 1.08 |
CJ7 | -288.06 | -292.12 | -295.57 | -297.20 | -4.06 | -3.45 | -1.63 | 1.12 |
CJ8 | -293.81 | -298.75 | -302.14 | -303.77 | -4.94 | -3.39 | -1.63 | 1.15 |
CJ9 | -336.76 | -341.60 | -344.91 | -346.49 | -4.84 | -3.31 | -1.58 | 1.31 |
CJ10 | -271.84 | -276.39 | -279.49 | -280.95 | -4.55 | -3.10 | -1.46 | 1.06 |
CJ11 | -276.17 | -280.98 | -284.25 | -285.79 | -4.81 | -3.27 | -1.54 | 1.08 |
CJ12 | -305.59 | -310.43 | -313.74 | -315.32 | -4.84 | -3.31 | -1.58 | 1.19 |
CJ13 | -336.76 | -341.57 | -344.84 | -346.38 | -4.81 | -3.27 | -1.54 | 1.19 |
CJ14 | -334.81 | -339.71 | -343.10 | -344.73 | -4.9 | -3.39 | -1.63 | 1.30 |
CJ15 | -310.99 | -315.54 | -318.64 | -320.10 | -4.55 | -3.10 | -1.46 | 1.21 |
CJ16 | -314.29 | -319.04 | -322.22 | -323.72 | -4.75 | -3.18 | -1.50 | 1.22 |
CJ17 | -340.21 | -344.94 | -348.08 | -349.55 | -4.73 | -3.14 | -1.47 | 1.32 |
（1）根据观测数据在CJ1-CJ17累计最大沉降量约为404mm，累计最小沉降量为280mm，最大沉降量速度为1.53mm/d，最小沉降量速度为1.06mm/d；
（2）从累计沉降量时域图可以明显看出，加荷载期间沉降量速率变化越来越小，趋于稳定趋势；
（3）工后4月、5月、6月连续三个月各个测点工后沉降小于5mm/月，满足设计要求。
5 堆载预压过程中软基沉降的影响因素
（1）填土高度对路基沉降的影响
根据观测路段的资料，路基沉降量随着填土高度的增加而逐渐增大，并随着填土高度的增加，沉降趋势趋缓。沉降在填土高度的影响下同时还受路基宽度和侧向变形等因素影响。
（2）填筑速率对路基沉降的影响
填筑期间，填土高的路段沉降量大，填土低的路段沉降量相对较小，在填土暂停后，路基断面各部位的沉降都会延续很长一段时间，但主要沉降发生在填土过程中。施工速率对最终沉降量几乎没有影响。填筑速度快，反而产生过大孔隙水压力，可能危及路基的稳定性。
软土地基的沉降，主要由两部分组成：固结沉降和侧向位移引起的沉降。固结沉降于土的压缩性特征及应力的大小有关。而瞬间沉降是由侧向变形引起的，侧向变形与荷载引起的剪应力及土的抗剪强度有关。如果外荷载增大的速度过快，可能引起较大的侧向变形，所以由侧向变形引起沉降的大小与施工速度有关。过快的施工速度使填土荷载达到或超过地基的极限承载能力时，侧向位移将加剧增大。
结束语
随着我国社会经济的不断发展，交通行业中建设的公路数量也越来越多。在国省道道路施工过程中，对于软土地基处理的方法不灵活无形中也会造成国有资金的浪费。以德清县某省道的施工情况来看，采用利用方来进行堆载预压做软基处理，不仅仅工程质量上满足设计要求，建设资金也节省了不少，也水土环境上也最大限度地维持了原状。所以在某些施工周期较长，适合堆载预压的工程项目上我觉得采用这种方法是值得推广的。
参考文献
[1] 陈惠满. 堆载预压法引起水平应力增长的分析. 《路基工程》, 2011年第2期
分享到：
