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谈珠江三角洲区域道路地基处理设计

2021/12/09 阅读:

【摘要】珠江三角洲区域普遍分布着软土层,由于软土含水量高,孔隙率大,在道路建设过程中,应及时处理,否则极易引起路堤边坡的滑动失稳,产生安全问题。论文通过某现状道路的提升改造项目,详细介绍了其路基设计方案,并提出了相应的地基处理措施,具有一定的参考价值。

【关键词】珠江三角洲区域;软土;地基处理;稳定性

1引言

江门市位于珠江三角洲平原区,根据地质报告,项目所在地特殊性岩土主要为软土。软土一般具有触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特点,在外加荷载及其自重的作用下,极易出现剪切破坏,产生沉降变形[1],尤其是路基与桥涵构造物等衔接处的差异沉降,会影响道路使用质量,严重时会危及行车安全。此外,当路堤较高,施工速度较快,路基边坡坡度过陡及地基承载力不足时,若对软土地基处理不当,也极易引起路堤边坡的滑动失稳。因此,为了保持地基稳定,保证地基具有足够的承载力,必须对软土地基进行加固处理。

2工程概况

五邑路位于江门市江海区及新会区,现状存在车流量大、平交口多、交通混行、内涝严重等问题,迫切需要进行升级改造。依据详勘成果,结合旧路竣工图资料,项目区普遍分布有软土,旧路部分路段采用排水固结点处理措施,局部采用复合地基进行处理,如粉喷桩、搅拌桩等,路面沉降已趋稳定。

3路基处理

3.1总体建议

对于加宽路基和新建桥头路基,在外加荷载及其自重的作用下极易出现剪切破坏,产生沉降变形,尤其是路基和桥涵构造物等衔接处的差异沉降超出一定范围时,会危及行车安全。此外,当路堤较高,路基边坡坡度过陡及地基承载力不足时,若对软土地基处理不当,也极易引起路堤边坡失稳。因此,为保障地基的稳定性,应在施工前进行地基加固处理。根据该地区的具体情况,可采用换填法和复合地基进行处理。复合地基可选用水泥搅拌桩、钉形双向水泥搅拌桩、CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)、管桩等[2]。在桥位区,若选择摩擦桩基础,对桥梁桩基承载力进行计算时,应结合桩基地面的荷载分布,综合考虑软土的自重及固结强度,并计算软土引起的负摩阻;进行桥梁上部结构施工时,应根据施工工艺的特点,对软土分布区域进行地基变形及强度验算,并采取一定的措施,以确保施工安全。

3.2路基处理方案设计

3.2.1桥头路基处理设计

为了减少路基在桥台台背位置产生的不均匀沉降,进而减轻跳车现象、提高车辆行驶的舒适性,对桥梁桥台台后路基的填筑需进行特殊处理。

1)桥台后3m+H(H=路床底标高-基础顶面标高)范围内填筑砂砾。砂砾材料应均匀、密实、颗粒级配良好,铺设完成后,应满足最小强度要求和压实度≥96%的要求,路床填料最大粒径应小于100mm。台后填筑宜待桥台施工及架梁完成后,且桥台混凝土强度达到设计强度后进行。

2)台后路基填筑要求

台背或墙后填土应分层回填压实,分层松铺厚度宜小于20cm;当采用小型夯实机或小型振动压路机时,松铺厚度不宜大于15cm,并应充分压实。桥台台后填土宜与锥坡填土同时进行。对于扶壁台和薄壁台,宜在梁体安装完成后,在两侧平衡地进行填土;对于柱式、肋式和座板式桥台,宜在柱和肋柱侧对称、平衡地进行填土。涵洞填土应在涵洞两侧对称均匀分层回填压实。

3)包边土施工

包边土应和台后填料同步施工,并应分层压实。包边土应采用亚黏土或黏土,液限小于50%,塑性指数大于8、小于26。在进行包边前,应就土的物理性质进行室内试验和现场试验。包边土应分层压实或夯实,压实度与一般填土路基相应层位的压实度一致。

3.2.2新旧路基拼接设计

本项目为旧路拓宽改造项目,对于旧路扩建段,设计过程中的主要问题是如何处理填方段新旧路基间的衔接,减少新旧路基间的不均匀沉降。为保证加宽路基与旧路基的良好衔接,新旧路基衔接技术要点如下。

1)路基边坡及基底清方

原路基边坡两侧拆除既有防护圬工及排水工程后,清除原有厚30cm的耕植土,清除路基边坡内的树根杂草等杂物。两侧旧路基坡脚至加宽路基坡脚范围内,清除土路肩宽75cm,回填合格土后碾压,其压实度应不小于90%,清坡土和基底清表土不得用作路基填料。

2)新旧路基衔接

对旧路基边坡进行清坡处理后,在旧路基边坡上开挖台阶,台阶底向内倾斜坡度为3%,自下而上开挖,台阶宽度不小于1.5m,高度宜为1.0m。路堤填料选用透水性及级配良好的砂砾材料,填料的最小强度和压实度等应满足路基填料的规范要求。在每级台阶上铺设1层双向钢塑土工格栅,格栅铺设长度不小于5m,其中,伸入旧路基部分宽1.5m,并用U形钉固定在台阶上,与旧路基衔接端部利用准16mm短锚锚固,其余伸入扩建路基部分。复合地基处理段基底应满铺土工格栅。路基压实效果决定了新旧路基的拼接施工质量,路基拼接位置应增加压实功及碾压次数,以减少新旧路基间的差异沉降,碾压遍数为10~15遍。当加宽宽度小于1.0m时,既有边坡需超挖、翻填,超挖宽度不小于2.0m,严禁出现贴坡现象。

3)拓宽段路基的地基处理

为减小新旧路基之间的不均匀沉降,拓宽路段路基原则上应采用强处理的方式,即根据地质勘察报告选择合适的复合地基处理方式。

3.2.3软土路基处理设计

本项目位于珠江三角洲平原区,地面坡度平缓,高差在2.2~5.4m,项目周边有农田、小河、鱼塘,涌沟纵横,线路上跨睦州水道、4条小型河涌(江睦路至胜利南路段)、江门河及江门水道。本项目路线所经地区多为稻田、耕地、鱼塘、厂房以及大型住宅小区。根据地质勘察报告:本项目特殊地基主要为软土地基,项目所在区域存在的不良地质为局部分布的饱和砂土地震液化和软土震陷。项目区普遍存在软土的分布,层厚不均匀,厚约0.90~24.20m,平均厚度为6.51m。层面起伏很大,厚薄不均。结合本项目实际特征,项目为旧路拓宽改建,旧路原设计为堆载预压处理,旧路经多年使用沉降趋于稳定,项目特殊路基设计主要以控制新旧路基不均匀变形为主,兼顾路基稳定性、结构承载力及使用性能。根据原位测试成果及土工试验报告,本项目软土地基的处理方法及处理原则如下:

1)主线拓宽段:主线拓宽范围采用水泥搅拌桩复合地基处理。主线拓宽段软基处理断面如图1所示。

2)主线桥头引道段:(1)引道路堤高度Hw≥2.0m时,路段路基采用高压旋喷桩处理;(2)引道路堤高度Hw<2.0m时,路段旧路范围不处理,加宽范围采用水泥搅拌桩处理。

3)一般辅路路段:(1)路堤高度<1.0m的一般辅路路基,路床100cm范围采用换填砂砾处理;(2)路堤高度≥1.0m的一般辅路、过鱼塘路段或地下设计有大型箱涵等构造物路段辅路,采用加固土桩复合地基处理;(3)既有桥涵加长路段辅路,台后(涵底)采用加固土桩复合地基处理,台前设置过渡段。

3.3软土地基处理设计参数

1)水泥搅拌桩:桩径为50cm,桩体所用水泥为42.5R级及以上的普通硅酸盐水泥,水灰比宜为0.45~0.55,水泥掺和量为20%~25%,设计推荐水泥量70kg/m3,具体水泥掺量数值根据试桩确定。一般主路/辅路范围桩间距为1.3m;桥头路段或设有较宽渠箱路段桩间距为1.1m;一般路段采用正三角形布置,桥头路段沿桥幅方向采用矩形布置。路基横向宽度范围内,处理至路基两侧坡脚处,对于拼接路基,旧路基削肩设置挖台阶后从第一级台阶边缘开始布置。桩顶设置30cm砂垫层和30cm碎石褥垫层[3]。

2)高压旋喷桩:桩径为50cm,采用等级为42.5R普通硅酸盐水泥,浆液为纯水泥浆,水灰比1∶1,设计水泥量为180kg/m3。一般主路/辅路范围桩间距1.8m;桥头或设置较宽渠箱路段桩间距1.5m,均采用矩形布置。路基横向宽度,处理至路基两侧坡脚处,对于拼接路基,旧路基削肩设置挖台阶后从第一级台阶边缘开始布置。旧路范围内高压旋喷桩可不设置工作垫层。

3)换填处理:换填处理视地质及现状道路与设计线位的相对关系,对一般辅路段设计路面结构层以下的100cm范围路床进行换填砂砾处理[4]。

4结语

江门位于珠江三角洲平原区,水系发达,江门水道及其小河道等水系呈网状分布,为地下水渗入补给提供了充足水源,普遍存在软土层。若不能对其进行有效的处理,将直接影响行车的安全性和稳定性。地基的处理应严格按照相关的规范和标准,同时,还需结合项目情况具体分析,根据土层的物理力学性质,合理选取路基处理方法,提升道路的稳定性和舒适性。

【参考文献】

[1]刘国华.土质学与土力学[M].北京:化学工业出版社,2009.

[2]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:化学工业出版社,2007.

[3]龚晓南.地基处理手册[M].北京:化学工业出版社,2008.

[4]中华人民共和国交通运输部.公路软土地基路堤设计与施工技术细则:JTG/TD31-02—2013[S].北京:人民交通出版社,2013.

作者:梁亮 单位:广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司

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