《路桥工程软土地基处理技术指南》编制说明.docx
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1、附件2路桥工程软土地基处理技术指南(征求意见稿)编制说明路桥工程软土地基处理技术指南标准起草组二O二二年十月范围、处理深度、超载大小和预压时间等均可能发生改变。因此, 动态设计对公路软土地基处理非常重要。5.6目前我国软土地基处理方法繁多,施工工艺和设备不断 更新,但每一种软土地基处理的方法都有严格的适用条件和应用 范围。珠海地区的普遍特点是地下水位高,淤泥的含水量高,某 些地区淤泥的有机质含量也高。在别的地区非常适用的地基处理 方法,在珠海地区不适用。因此,路桥工程软土地基处理设计, 应强调方法合理,精心设计,因地制宜和就地取材。本指南列入的地基处理方法,是珠海地区广泛应用,并积累 丰富工程
2、经验的地基处理方法,或者虽然目前应用还不是很广 泛,但应用前景良好的方法。但有些未列入指南的的新方法、新 技术、新材料、新工艺和新设备,如果经过足够的现场试验,证 实能取得较好的地基处理效果,满足设计要求,且经济合理时, 可按国家标准或行业标准的规定进行设计与施工,并提倡在珠海 地区公路路桥工程软土地基处理工程中推广应用。5.8简化Bishop法和Janbu普遍条分法都是较精确的计算方 法,Janbu普遍条分法还常用于非圆弧滑动面的稳定验算。但由 于两种计算方法需要采用有效抗剪强度指标,取样试验的工作量 比较大,且对计算精度提高有限,因此提出只在试验工程或路堤 的重点部位等对计算精度比较敏感的
3、部位,有选择性地应用。工程实例表明,稳定验算的容许安全系数与所采用的计算方 法及采用的抗剪强度指标有关,对不同的设计计算方法和强度指 标应该采用不同的容许安全系数,才能够准确地评价工程安全与 否。因此,根据不同的计算方法与抗剪强度指标,分别给出了稳 定安全系数容许值。(6)软土工程勘察本章明确了软土工程勘察的内容及其相应规定,明确了软土 的分布与分类,并以设计和管理为目标,对一般路段的工可勘察、 初步勘察和详细勘察提出明确要求。1)与有关国家标准、行业标准和地方标准比较情况参考行业标准公路工程地质勘察规范(JTGC20-2011), 行业标准公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007)
4、、 行业标准软土地区岩土工程勘察规程(JGJ83-2011) 行业 标准市政工程勘察规范(CJJ56-2012)、国家标准岩土工程 勘察规范(GB5002L2001, 2009年版)等规范中关于软土工程 勘察的相关条款,并进行重新编排。条,根据软土原状土的天然含水率查表确定软土地基承 载力基本容许值%k时,考虑了新填海造陆场地软土和内陆非海 相沉积软土这两种情况。条,对于软土层的取样间距,按公路工程地质勘察规 范(JTG C20-2011),在0-10m的深度范围内,每1.015m应 取样1件(组);10m以下,每1.5-2.0m应取样1件(组),变 层应立即取样。考虑到取样间距偏密,取样率达
5、3050%,野外 勘察取样一般也很难满足,也无此必要,故对勘察取样间距进行 了适当调整为:在010m的深度范围内,每1.52.0m应取样1 件(组);10m以下,每2.03.0m应取样1件(组)。10632条、条,对于初详勘钻探点间距,按公路工程地 质勘察规范(JTG C20-2011)规范,勘探点间距过大,无法指 导软基处理设计与施工,因此参照行业标准市政工程勘察规范 (CJJ56-2012)及软基勘察经验对软基详勘勘探点的间距进行了适 当调整。2)体现珠海地方特色部分附录A,珠海市第四系地层综合柱状图,解决标准中关于 珠海市第四系地层划分这一难点。用图表综合的方式反映了珠海 市第四系全部地
6、层的名称、成因、厚度变化,地层特征。附录B,珠海市第四系软土厚度分布图,解决标准中关于 珠海市软土分布规律这一难点。用软土等厚图的形式直观的反映 了珠海市软土的分布范围及其厚度变化规律。3)相关条文说明如下软土的鉴别指标见下表1表1软土鉴别指标指标名称天然含 水率少 (%)天然 孔隙 比e十字板 抗剪强 度Q静力触探 比贯入阻 力Ps标准贯 入试验 锤击数N压缩系数0. 1-0. 2指标 值三WlN1. 0宜1.2,本次修改为Fsl.lo过渡段软基处理7.6.1 扩建路段增加了既有软土地基分析评价部分。扩建路段采用的处理方 法基本上是普通路段的处理方法,重点是要做好原有路基的处理 效果分析,采
7、用的处理方法要与原处理方法相协调,以减小不均 匀沉降。删除了桥台、涵洞(通道)结构部分与软基处理不相关的规 定。2)相关条文说明如下:7.3排水固结法18路桥工程软土地基处理技术指南(征求意见稿)编制说明一、工作简况.任务来源本项目来源于珠海市市场监督管理局关于批准下达2022 年珠海市地方标准制修订计划项目的通知,本标准是该通知的 第二十三项任务。根据该通知,并依据珠海市地方标准管理办 法,制定路桥工程软土地基处理技术指南。本标准由珠海交通集团有限公司、中南大学、珠海市规划设 计研究院、中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司、中国铁 建港航局集团有限公司、珠海交通工程技术有限公司、广东省珠
8、海工程勘察院、珠海市交通勘察设计院有限公司、广东省交通规 划设计研究院股份有限公司、湖南省交通规划勘察设计院有限公 司、武汉谦城桩工科技股份有限公司等共同起草。1 .本标准制定的必要性和意义(1)软土在珠海分布广泛,且有显著的区域性特点,路桥 工程建设规模大,有必要制定适合珠海软土特点的地基处理技术 指南,填补该方面建设管理标准的空缺。随着粤港澳大湾区发展战略的实施,珠海作为联系广大中西 部内陆与港澳的门户,高等级公路、铁路和大型市政交通工程等 基础设施建设日渐增多,特别是路桥建设活动更为频繁。由于珠 海为滨海深厚软土地区(最厚达67.4m),软土分布广泛(占陆.1适用条件及工艺选择a)根据珠
9、海地区软土地基处理经验,在确保土源供应充足情 况下,真空联合堆载预压处理工期为79个月,堆载(超载)预 压处理工期一般不低于12个月。在满足土源供应和工期两个条件 下,软土地基处理可采用排水固结法。根据珠海平沙新城起步区 道路软土路基大面积采用真空联合堆载预压处理工艺,堆载施工 过程中路堤稳定性较好,处理效果较好,工后沉降观测值较小, 符合设计和规范要求,在有条件的情况下应大面积推广使用。e)真空预压是利用大气的压力预压,理论最大压力为lOOkPa, 在目前的工艺和设备条件下能够达到的泵后最大压力为96kPa,膜 下压力一般为80 kPa。对于填料的重度为20kN/m3的路堤,相当 于4.0m
10、高的路堤荷载。当路堤高度超过4.0m时,仅靠真空预压达 不到等载预压的效果,会造成较大的工后沉降。因此,要求对于 设计荷载较大的路堤,采用真空联合堆载预压,以获得超载预压 的效果,减小工后沉降。根据珠海地区真空预压或真空联合堆载预压处理时,会导致 周边场地拉裂,影响范围约30m,因此公路附近有建筑物时,应 慎用真空联合堆载预压法,或采取有效的隔离措施。1.1 .2设计竖向排水系统a)根据珠海平沙新城起步区道路工程软土路基处理经验,采 用塑料排水板具有施工速度快,排水效果好,处理后软土物理力 学指标提高幅度较大,软土地基处理效果较好,应推广使用。19h)公式(8)参考了赵维炳主编的排水固结加固软
11、土地基 技术指南。7.323 隔离与密封系统a)深圳河治理二期工程距离真空预压区8m处,最大侧向位 移达33.5cm,影响范围达40mo南沙港真空预压工程距离真空预 压区30m水平位移和沉降都较明显。京珠高速公路广珠北段真空 联合堆载预压路段坡脚沉降1.11.5m,导致距离路堤坡脚10m范 围的水稻由于长期积水而枯萎。珠海金湾航空城核心区道路真空 联合堆载预压工程,导致距离处理边线外20m出现10cm的裂缝, 25m处引起水泥路面分缝加宽10mm。因而应对真空联合堆载预压 工程的影响范围和影响程度进行评估,必要时采取防治措施。723.5 预压期与荷载系统d)工后差异沉降率等于工后差异沉降与水平
12、距离之间的比 值。一般路段工后沉降超过规范值对行车安全舒适运行影响不 大,但结构物附近路段极易产生跳车现象,其主要原因是工后差 异沉降率过大,因此除了对工后沉降、沉降速率要求外,还对工 后差异沉降提出要求。j)该卸载标准在平沙新城真空联合堆载预压处理中采用,具 有很好的操作性和适用性,对于堆载预压处理可参照采用。723.6 土桩复合地基法土搅拌桩复合地基723.6.1.1 条件20水泥搅拌桩加固软土地基主要基于复合地基的原理,对于未 正常固结的软弱地基(如新近吹填土的场地),由于未完成自重 固结,桩间土不仅会后期沉降较大,还会产生下拉的负摩擦力而 降低了加固土体的效果,因此不适用。珠海濒临海边
13、,项目建设遇到涨潮退潮的情况比较多,有水 泥搅拌桩应用成功的范例,如珠海市情侣北路(南段)排洪水系 建设工程,但仍须通过现场试验确定其适用性。723.6.1.2 设计a)由于粉体材料的施工质量不易控制,且存在污染环境的问 题,因此优先选用喷浆搅拌法,只有在特定的条件下可选用喷粉 搅拌法。f)珠海地区的软土的酸碱度一般呈弱碱性或弱酸性性,以弱 碱性为主,有机质含量在6%以上,当粗颗粒含量达到一定量时 (25%以上时),采用普通硅酸盐水泥就可以形成完整的搅拌桩 体,反之,很难形成完整的搅拌桩,这是南方沿海地区搅拌桩实 践过程中的难题,在洪湾区表现的非常明显,需要通过室内和现 场试桩试验以普通硅酸盐
14、水泥为基础进行固化料的选配和改良, 确定普通硅酸盐水泥、改良固化剂的配比以及相应外掺剂的掺 量,而不仅仅通过室内试验确定固化剂,因为室内搅拌条件和现 场搅拌条件不一样,室内试块的无侧限抗压强度指标只能作为参 考,不能作为现场成桩质量和相应配合比的选择依据。对于以黏粒组超过75%的淤泥质软土,为促进搅拌桩在施工 过程中水化反应,降低无效搅拌的概率,需要在固化剂浆液中添21 加一定量的分散剂组分,分散剂组分可以是无机组分六偏磷酸 钠,也可以是有机分散剂草酸钠、木质钙黄素等,具体分散剂的 选配和用量通过室内试验进行确定。对于有机质含量超过8%的淤泥质软土,在固化剂浆液中,为 提高钙质水化产物的生成量
15、,需要在固化剂浆液中添加少量生石 膏,补充固化剂浆液中的钙离子。具体用量应根据室内试验试进 行确定。珠海地区软土地基处理最大的问题是采用普通硅酸盐水泥 作为固化材料,对于部分粗颗粒含量较少的淤泥质软土很难形成 完整桩体,因此,在进行设计时,应强调珠海海相淤泥质软土的 特性,不拘泥于将普通硅酸盐水泥作为主要固化材料,也可以通 过室内及现场试桩试验的材料配合比结果,将固化剂作为主要固 化材料,并通过对成桩完整性测试、单桩承载力或复合地基承载 力等方面进行评判。k)对环粽帆荽、排水固结地基,有式 。耳及 4Vsz2()式中: 超静孔压(kPa);区土的压缩模量(kPa);&士的渗透系数(cm/s)
16、o假设搅拌桩桩身孔压等于0,亚内桩间土超静孔压减少加,导 致复合堆基喜效应力增大(1一咐,等沉区桩间土分担的有效应力 (1 - m)du增量为1 加+3,因此复合地基等沉区有式(2) o22ksd2u(T-m + mn)EQt An,5z2(2)式中:”复合地基桩间土超静孔压(kPa) o因此相对天然地基、排水固结地基(路堤),复合地基固结 系数应乘以1-加Om)采用固化剂变掺量设计,使桩身强度为变参数,但由于 施工难以控制,可操作性不强,仅在特殊地质条件下采用。n)水泥土搅拌桩桩顶铺设垫层,能调整搅拌桩和桩间土的 荷载分担作用,还有利于加快复合地基固结沉降。当桩间土软弱 时垫层厚度取大值,反
17、之取小值。加筋材料可以减少路堤对地基 的水平推力,有利于避免搅拌桩弯拉破坏,有利于地基稳定。o)等载取值参阅本指南第7.325中第a)小点内容。723.6.2 旋喷桩复合地基条件公路和城市道路建设中经常遇到高压线下、桥梁下等施工空 间受到限制的路段,可选用高压旋喷桩。723.7 桩复合地基法条件刚性桩持力于顶面严重倾斜的基岩且残积土层较薄时,路基 整体稳定性较差,应慎用刚性桩复合地基。由于路堤填土低或软 土极差等原因,部分工程采用桩筏基础或桩板基础,宜参考桩基 工程设计。723.7.1 237.522桩帽较大覆盖率的桩帽可以有效提高桩荷载率,减少对土工合成 材料的依赖,因此桩帽覆盖率应尽量大。
18、部分公路桩帽偏小,且 未配筋,也未与桩身通过锚筋连接,路堤填筑时桩帽断裂严重, 部分桩帽与桩脱离,路基沉降量较大。7.523垫层路堤加筋层数越多,抗拉强度利用率越低,因此建议采用高 强度土工格栅、双向铺设的单向土工格栅。723.7.2 路堤桩帽顶面以下填土不但会增大桩间土沉降、降低桩承载力, 而且可能导致地基浅层软土发生滑动现象,因此应限制桩帽顶面 以下填土的厚度。723.8 混合轻质土法设计a)气泡混合轻质土如果直接暴露使用,在风、雨、温差等因 素影响下,会出现严重的风化损毁,且会出现剥落现象,因此严 禁直接暴露使用。b)气泡混合轻质土路堤最关键的指标为施工湿重度和抗压 强度。气泡混合轻质土
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