软土路基路堤填筑施工控制指标探讨

第21卷第1期土工基础Vol.21No.12007年2月SoilEng.andFoundationFeb.2007软土路基路堤填筑施工控制指标探讨12牛志勇,张元才(1.上海教育建设管理咨询有限公司,上海200331;2.华东交通大学,江西南昌330013)摘要:分析现行施工控制指标单一限值的不合理性,指出施工控制指标应考虑路堤填筑不同阶段的地基变形与固结性状;同时还分析地质条件和土质特性对高速公路沉降速率限值的影响,探索建立高速公路施工控制指标综合体系的方法。关键词:软土路基,超载预压,施工控制,沉降速率中图分类号:TU472文献标识码:B文章编号:100423152(2007)0120063202隙比基本保持不变,由于这一阶段固结系数很大,故1引言一般不可能产生大的侧向变形。第二阶段,结构大量破损阶段,这时除了颗粒间的滑移外,伴有结构的超载预压法加固软土路基,一般说来预压填土塌陷。第三阶段重塑土,颗粒间的滑移成为变形的的高度会大于软土路堤的极限高度,路堤往往面临主要原因。在观测到的沉降曲线上,即沉降曲线沉失稳的可能性。在这种情况之下,路堤的填筑需要降速率突然增大,因此,将这一拐点作为阶段的划分采用分级逐渐加载的方式,即软土路基在前一级荷点。载作用下排水固结,抗剪强度不断提高,当地基的承对实际工程来讲,软土变形阶段性的划分点需[2]载力达到一定程度之后再施加下一级荷载,以保证结合实际变形观测曲线予以确定。张诚厚等通过路堤在整个加荷过程中的稳定。在实际工程中,一对沪宁高速公路实测资料的分析,发现软土路基变般需通过沉降和稳定观测达到对路堤填筑的动态控形曲线在加载过程中有两个“拐点”,第一个出现在制。采用动态观测法指导路堤施工,至关重要的是填土达到临界高度时,第二个拐点出现在填土高度确定合适的施工控制指标。施工控制指标定得过为4.3～4.8m时,此时路基土塑性区开展,沉降将大,会导致在路堤尚未稳定时就匆忙进行下一级填明显加大,这即是软土结构大量塌陷的填土高度。上施工,危及路堤安全:施工控制指标定得过于保由此,可以对将软土路堤的填筑过程分为三阶守,又会拖长路堤填筑期,造成人力物力的浪费。施段,其相应的变形性状分析如下:工控制指标的确定,长期以来是靠经验确定的,从软第一阶段,低填土阶段。此阶段填土高度在软土变形机理上研究得少。笔者认为,对这一重要的土路基临界高度之下,软土地基上插入竖向排水体指标值必须从软土变形机理出发,结合变形计算予后地基固结系数大,荷载作用下地基土排水固结速以分析,方可以得到更为合理和可靠的认识。度快,固结沉降大.地基抗剪能力相对于荷载(填土低)较强,剪切变形小,瞬时沉降小.这一阶段固结沉2软土路基变形阶段性及施工控制指降占主导地位,沉降速率大,侧位移速率小。标第二阶段,中间阶段。此阶段填土高度介于临界高度和沉降曲线出现拐点时对应的填上高度之2.1软土地基变形的阶段性间。随着竖向排水体周围土体水的进一步排出,土按地基极限承载力理论,软基破坏的一般形式体中含水量越来越少,淤泥质粘土渗透性差,故排水[1]为冲剪破坏,沈珠江(1998)将软土结构破损和滑量明显降低。离竖向排水体较远土体水分的排出有移划分成三阶段。第一阶段,软基保持完好状态下一个较长的时间过程,固结沉降开始变小。另外地的变形,但不能排除有少量的破损。可以认为其孔基土已具备一定的固结度,而荷载相对不太大,地基收稿日期:2005212223 64土工基础2007的抗剪强度尚能满足要求。在这一阶段,瞬时沉降填土速率加以控制。利用动态观测法指导施工既可会慢慢取代固结沉降,地基的沉降和侧位移开始增以保证路堤的稳定,又可以尽可能合理地缩短填筑[3]加。此阶段的后期,软基出现少数变形速率超限现期,达到经济有效的效果。象。若不加控制使加载速率太大,瞬时沉降将会急2.3建议剧增加进入第三阶段。从软土变形理论和软土地基在不同施工填筑阶第三阶段,高填土阶段,沉降曲线出现拐点之后段的变形和固结性状方面进行分析,摸清规律很重的填筑阶段。由于高应力下地基固结系数大大减要。总的来讲,在软土地基上填筑路堤,需要认真调小,排水固结越来越困难,地基土抗剪强度的提高跟查分析地质条件和土质参数,对软土厚度、压缩性和不上加荷速度,地基土在加载瞬间产生剪切变形,侧渗透性差别较大的路段,需要确立不同路段的施工位移和瞬时沉降开始增大。随着填土的进一步增控制指标值;在不同的路堤填筑阶段,也不能采用单高,地基应力和排水固结向地基的深层发展。这一一的控制指标,而应该充分重视和利用软土地基变阶段沉降和侧移速率多有超限,甚至出现填筑后几形的阶段性,在不同的阶段采用不同的控制指标值。天连续超限,然后才稳定下来。若侧位移速率超限建立这样的施工控制指标体系,比单一的指标限值不能稳定,路堤两侧沉降差异将越来越大,路堤可能复杂,然而以单一的指标去应对复杂的实际情况,其产生圆弧滑移破坏。本身就是不合理的。2.2软土路基变形阶段性的施工控制指标由于软土的变形和排水固结具有明显的阶段3小结性,那么在进行软土路基路堤填筑施工时也需要充分重视和利用这种特点。具体的讲:即在填土初期,(1)由于软土路基变形及排水固结存在明显的可以采取较快的加荷速率填上至临界高度。在第一阶段性,因此用一个统一的施工控制指标对所有工阶段的施工控制指标可以不受规范限制而放大许程进行控制是不合理的。在不同的填土施工阶段应多。许多工程实践也表明,在极限高度以下,即使地该采用不同的沉降控制标准,在填土初期应采用较基的沉降速率变得很大时,地基也未出现剪切破坏大的指标,后期采用较小指标严格控制加载。的现象。在填土中期,即沉降观测曲线尚未发生陡(2)对于不同地质情况特别是软土层厚度、渗透变的阶段,此阶段由于一般不会发生路堤整体滑移,性等不同的高等级公路路段,需要采用不同的沉降可以采用中等填筑速率进行路堤填土施工。此阶段控制标准。的施工控制指标,不能定得太大,因为太大的填筑速(3)在公路软基处理工程中,采用单一的一套施率会使侧移迅速增大,过早破坏土体的结构性,使路工指标体系难以真正起到控制路堤的稳定的作用,基变形过早进入第三阶段。同时施工控制指标也不需要同时考虑软土路基变形固结机理和地质条件、必过于保守,较慢的施工填筑速率会将填筑期拖得土性参数等影响因素,建立起分〔填筑〕阶段、分(高过长,无法达到节省人力物力和缩短总工期的效果。速公路)路段的施工控制综合指标体系。在第三阶段,即高填土阶段,此阶段软基侧向变形大,排水固结速率很慢,必须严格控制加荷速率,施参考文献工控制指标也必须定得更严格。在第三阶段的路堤填筑,应该采用慢速加载,采用加载-停歇-加载的[1]沈珠江.软土工程特性和软土地基设计[J].岩土工程学报,1998方式填筑到预定高度,通过监测判断地基变形趋于[2]张诚厚,袁文明,戴济群.高速公路地基处理[M].北京:中国建稳定之后方可考虑施加下一级荷载。这既能保证路筑工业出版社,1997堤的稳定,同时可以有效减小侧向挤出变形,减小由[3]方建勤.动态观测在软土地基路堤填筑施工中的应用[J].岩土于路基附加沉降引起的增加填土土方量。力学,1999施工控制标准的确定需要同软基变形阶段相适应,即在填土初期,采用较大的控制指标,在填土中期,采取中等大小的控制指标,需将侧移速率、沉降速率及孔压系数三项指标联合起来判断路基的稳定(下转第67页)性;而在高填土阶段,必须以更严格的控制指标值对 第1期杨医博等:水泥土强度室内试验方法探讨67[4]徐至钧主编,曹名葆编著.水泥土搅拌法处理地基[M].北京:机械工业出版社,2004参考文献[5]于宁,朱合华,梁仁旺.插钢筋水泥土力学性能的试验研究[J].土木工程学报,2004,37(11)[1]林鹏,许淑贤,许镇鸿.软土地基水泥土的室内强度试验分析[6]陈,彭建忠,韩静云等.水泥土强度的试件形状和尺寸效应试[J].西部探矿工程,2002,(4)验研究[J].岩土工程学报,2002,24(5)[2]李治平.水泥搅拌土(软土)的室内强度试验研究[J].岩土工程[7]林奕禧,黄春晓,赵一勋等.珠海地区水泥土抗压强度试验研究界,2004,7(2)[J].岩土工程界,2004增刊[3]方忠友.××地块水泥土室内配合比试验[J].上海地质,2002,(1)TheDiscussiononLaboratoryStrengthTestMethodofCementStabilizedSoil1,21,21,21,2YANGYibo,LIANGSong,MOHaihong,LIUShuozhuo(1.ShoolofArchitectureandCivilEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640;2.TheKeyLaboratoryofSubtropicalArchitecture,MinistryofEducation,GuangZhou510640,China)AbstractInemployingCementDeepMixingTechniquetoimprovesoftsoils,asuitablecontentofcementmustbechosenbythecementstabilizedsoillaboratorytest.ThefactthatthereisnotechnicalspecificationtodefiningtheexperimentalprocessisahindrancetotheuseandstudyonCementDeepMixingTechnique.Thedocumentretrievalandexperimentalinvestigationsuggestthatthelaboratorytestmethodofcementstabilizedsoilispresented.Keywordscementstabilizedsoil,strength,laboratorytestmethod(上接第64页)AStudyonFillingConstructionControlCriterionofSoftSubgradeSoilandEmbankment12NIUZhiyong,ZHANGYuancai(1.ShanghaiEducationConstructionManagement&ConsultationCo.,Ltd.,Shanghai200331;2.EastChinaJiaotongUniversity,Nanchang330013,China)AbstractThispaperanalyzestheirrationalityexistinginthecurrentsingleconstructioncontrolcriterion.Theauthorarguesthatdeformationandconsolidationindifferentstagesshouldbetakenintoaccountalongwiththeinfluenceofgeographicalcon2ditionsandsoilpropertiestoexpresswaysettlementlimitedspeed.Finally,thewritersuggestssomewaysonhowtoestablishexpresswayconstructioncontrolstandardmultiplesystem.Keywordssoftsoilsfoundation,over2loadedandpredictingpressure,constructioncontrol,settlementlimited