高填方

高填方（通用12篇）

高填方 篇1

路基施工小结

滠口车站改建、滠口左右线及京广改线路基施工里程K1172+940~K1176+600。本单位工程地基处理、基床以下路堤、基床、路基支档、路基防护、路基排水6个分部工程，其中：地基处理分部有原地面平整碾压、抛填片石2个分项工程；基床以下路堤分部有一般路堤填筑、路堤与桥台间过渡段填筑、加筋土路堤填筑3个分项；基床分部有基床底层、基床表层、路基面3个分项；路基支档分部有重力式挡墙基坑开挖、重力式挡墙强身砌筑2个分项；路基防护有植物防护、浆砌护坡、干砌片石护坡3个分项；路基排水分部有排水沟槽、侧沟排水沟2个分项。

本路基单位工程正线路基基床底层厚1.9m，基床表层厚0.6m，总厚2.5m；站线路基基床底层厚0.9m，基床表层厚0.3m，总厚1.2m。基床部分采用A组填料，基床以下路堤填筑采用B组填料，本段路基基床表层压实标准正线要求孔隙率n<28，要求地基系数K30>150Mpa/m，站线要求孔隙率n<29，要求地基系数K30>140Mpa/m，表层压实标准采用双指标控制；本段内路基基床以下路堤压实标准要求孔隙率n<32，要求地基系数K30>110Mpa/m，基床以下路堤压实检测每层进行孔隙率n控制，隔一层进行K30压实标准控制。

本工程段内路基施工经过水塘较多，施工方法采用抛填片石挤淤方法处理水塘路基地段，在抛填片石上填筑渗水土碾压密室；对于设计不做特别处理地段，采用机械清除表层树根、杂草，碾压平整后，方可进行路基填筑施工。

滠口车站改建、滠口左右线及京广改线路基填筑施工根据《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003）要求进行试验段施工。总结试验控制参数，形成有指导意义的技术参数用于路基填筑施工。

滠口车站改建、滠口左右线及京广改线路基填筑施工严格按照“四区段八流程”的规范要求进行施工，施工步骤如下：

1>卸料 填土前根据单车运输能力，提前打好方格网。采用后八轮自卸汽车运土，其装载能力约为14m3，按照松铺系数要求，从路基中线往两侧打方格网（即中间一个方格的中线与路基中线重合），基床以下每层路堤填筑厚度0.45m，其中基床表层分2次进行填筑，每层填筑厚度0.3m。两侧放宽0.2~0.3m以保证边坡压实质量。

2>摊铺及整平

填筑区段卸土后，先采用推土机粗略整平，再使用平地机进行精确整平，先两侧后中间，做到平直圆顺，层面平整，中间稍高，两侧形成不小于2%的排水横坡，以利于排水。整平要做到填筑面在纵向和横向平顺均匀，以保证压路机车轮能均匀接触地面进行碾压。

3>洒水或晾晒

本步骤主要在于控制填料含水量。当含水量太低时，则在表层适当洒水以适合碾压为度；当填料含水率太高时，则摊铺后进行晾晒，降低含水量以适合碾压为度。

4>碾压

在测定含水量符合要求及用平地机整平做出路拱后，即进行压路机碾压密实，碾压完毕后进行检测及测定高程。

为确保填土密实，采用20t重型振动式压路机进行碾压。碾压过程分5次进行，第一遍静压，第二边弱振，第三、四遍强振，第五遍静压。压路机行车速度控制在2~3 Km/h，由两边向中央进退式进行。横向接头要重叠0.4m~0.5m。做到压实均匀，无漏压、死角，以保证全区段碾压符合要求。

5>检测

路基碾压完毕后，进行路基检测，检测方法使用K30和孔隙率n，监理见证检测。检测完毕后合格后进行下一道工序施工。

本段内路基填筑施工质量符合设计及规范要求。

中铁七局集团有限公司天兴洲项目部

第三项目分部 2009年2月28日

高填方 篇2

高填方路基在修筑过程中和投入使用后, 在很长一段时间内, 将持续不断地发生沉降变形。在施工过程中, 由于高路基填筑高度大, 路基本身的自重对其地基表面的附加压力很大, 为了确保地基能在稳定状态下工作, 以利于发现问题并及时进行处理, 在施工过程中及完工后必须加以有效监测和信息反馈。在高等级公路建设过程中, 一直把变形观测作为一项非常重要的内容。要认识沉降规律, 需对观测值进行处理, 其中重要的一项便是沉降预测。本文采用S型成长曲线预测理论对高填方路基沉降进行预测。

1 S型成长曲线预测模型

S型增长模型具有多种形式, 常用的主要有以下5种:Logistic模型、Gompertz模型、Richards模型、Weibull模型和Mmrgan-Mercer-Flodin模型。

实践证明, Logistic曲线能很好地反应全过程的沉降量同时间的关系, 尤其是后期预测曲线更加符合实际。该方法在高速公路预测中具有很好的适用性。

Logistic模型的一般形式如下:

式中:yt为第t期的沉降预测值;t为时间;a、b、c为待定参数, 求出这3个参数即可建立Logistic曲线方程, 从而可以对今后的yt进行预测。

传统上利用三段计算法求出各个参数。三段计算法有以下两点要求:1) 时间序列中的数据项数或时间的期数n是3的倍数, 并把总项数分为3段, 每段含n/3=r项;2) 自变量的时间间隔相等或时间长短相等, 前后连续, 期数t由1开始顺编, 即取t=1, 2, 3, …, n。按此要求, 则时间序列中各项数分别为y13, y2, y3, …, yn。将其分为3段:

第1段为t=1, 2, 3, …, r1

第2段为t=r+1, r+2, r+3, …, 2r

第3段为t=2r+1, 2r+2, 2r+3, …, 3r

设S1, S2, S3分别为3个段内各项数值的倒数和, 即

则参数

目前, 随着许多大型数学软件的诞生, 可用Matlab、Mathematica等大型数值分析软件的参数拟合模块求解这三4个参数, 建立Logistic曲线方程, 对今后的进行预测。

2 案例分析

青临高速公路临朐段为研究场地, 此段位于山东省东南部, 北起山东临沂市沂水县的穆陵关, 向南终于沂南与莒县界的日东高速公路。

此工程填土高度近似呈线性增长。从埋板开始起第一个月每3天观测一次, 第二个月至第三个月每7天观测一次, 从第四个月起每15天观测一次, 直至铺筑路面。随着沉降量的减小, 沉降趋于稳定。通车以后, 每一至三个月观测一次。

本文选取K92+250及K92+600断面的左、中、右三个点进行长期观测, 下面选取其中较为典型的K92+250断面中心点数据进行分析。 (d) 20 40 60 80 100mm) 26.3 49.0 92.6 147.5 178.5 1 (d) 140 160 180 200 220

K92+250断面路基中心点沉降板240天内观测数据经过插值、整理后, 如表51、图1所示。mm) 211.1 218.6 223.5 227.6 229.3

3 结论S

从中明显可以看出曲线主体部分呈S型, 其发展过程可概括为:

1) 弹性变形阶段:开始加载时, 土体处于弹性状态, 在荷载增加的最初阶段, 沉降线性增加;

2) 固结变形阶段:随着荷载的不断加大和时间的增长, 地基土中孔隙水逐渐排出, 超静孔隙水压力逐步消散, 土体逐渐压密产生体积压缩变形, 进入弹塑性状态, 随着塑性区的不断开展, 土体沉降速率不断增长;

3) 次固结阶段:当荷载不再增加, 孔隙水压力接近完全消散, 此时固结过程尚未全部完成, 且土骨架粘滞蠕变起主导作用, 土体的沉降将随着时间的推移而继续增加, 但沉降速率则慢慢变小;4) 稳定阶段:随着时间的继续增加, 沉降速率接近于零, 逐渐达到稳定的极限状态, 此时的沉降为最终沉降量。

摘要：在全面分析高填方路堤沉降量与时间关系的基础上, 建立了S型成长曲线预测模型, 并分别对某高填方路基沉降进行了实例预测, 结果表明S型成长曲线预测模型适合于预测路堤沉降。

关键词：高填方,预测模型,沉降预测

参考文献

[1]孟庆新.软土地基变形分析与沉降预测[D].河北大学硕士学位论文, 2006.

[2]张铁壮.基于稳定监测对高速公路软土地基沉降特性研究[D].河北大学硕士学位论文, 2006.

[3]王伟, 宰金珉, 卢廷浩.软土工后沉降双曲线模型与指数曲线模型分析[J].江苏大学学报, 2008, 29 (2) .

[4]吴志敏, 尹晔, 屠毓敏.数据处理方法在路堤工后沉降预测中的应用[J].中南公路工程, 2006, 31 (6) .

探析公路高填方滑坡处治技术 篇3

关键词工程;高填方滑坡;处治技术;预应力

中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)072-0037-01

1坡处治技术方案比选

1)坡处治技术方案方案的提出。方案一:预应力锚索抗滑桩+挡土板+挡土墙+预应力锚索框架+刷方减重+综合排水设施。该方案以抗滑桩为滑坡处治的主体工程,以预应力锚索框架防护、综合排水设施为辅助工程,根据工程地质情况和下滑力,采用预应力锚索抗滑桩、普通锚索抗滑桩和路肩挡土墙相结合的抗滑结构,抗滑桩采用预制混凝土板连接,防止桩间土的挤出为防止南侧松散滑体在雨季形成的泥石流对沟底村庄造成破坏,在南侧沟口设干砌片石坝式挡墙,拦截下泻的泥石流。在滑坡上部进行刷方减重,以减少滑体的下滑力,增加滑体的稳定性;在滑体的上部采用预应力锚索框架进行坡面防护,以增强路基的稳定性在路侧护栏下设泄水孔,与锚索框架、桩前排水沟形成综合排水系统,将地表水排出路基范围外。方案二:路肩挡土墙+抗滑挡土墙+锚索框架+刷方减重+排水设施。挡土墙为滑坡处治的主体工程,刷方减重、护坡、排水为辅助工程,在滑体的上部设置一排路肩挡土墙,以保证路基的稳定性,在滑体的下缘设置一排重力式挡土墙对滑体进行刷方减重,以减少滑体的下滑力,增加滑体的稳定性坡面防护工程采用锚索框架采用截水沟排除地表降水,采用渗沟排除滑坡体中泉眼涌出的地下水。方案三:抗滑桩+挡土板+重力式挡土墙+锚索框架+刷方减重排水设施。抗滑桩与挡土墙综合使用,刷方减重、护坡、排水为辅助工程,方案三的优点是用抗滑桩取代方案二中的挡土墙作为滑坡体上部的抗滑结构,能避免对滑体的二次扰动。

2)方案比选。根据“一次根治、不留后患、经济、适用”的处治原则,对以上方案进行比选。方案一根据地质情况和下滑力的大小布设抗滑结构,充分利用预应力锚索抗滑桩受力特性良好的优点,减小了污工体积和施工难度考虑到坡体中下部已接近稳定状态,因此仅设置一段干砌片石坝式挡墙以拦截下泻的泥石流,摒弃了方案二、三全断面设置抗滑结构的做法,可有效降低工程造价刷方减重、预应力锚索框架和排水设施等使方案一在整体上趋于合理。经以上对比分析,方案一目的明确,技术可靠,施工方法简便,较其它两种方案更为合理、安全和经济,在设计和施工中将采用方案一对滑坡进行综合处治。

2处治设计技术研究

1)滑坡挡结构体系。推荐方案采用了抗滑桩+挡土墙+预应力锚索框架防护的组合结构,在K5+820~K5+836设浆砌片石路肩挡土墙。为防止南侧松散滑体在雨季形成的泥石流对沟底村庄造成破坏,在南侧沟口设干砌片石坝式挡墙,拦截下泻的泥石流。根据滑动面位置、滑坡推力大小,在中部沟槽处设计为预应力锚索抗滑桩,在两侧设置普通抗滑桩。预应力锚索抗滑桩分为单层预应力锚索抗滑桩和双层预应力锚索抗滑桩。桩间设钢筋混凝土挡土板,以防土体从桩间滑出。

2)抗滑桩合理桩间距计算。①土拱效应分析。在边坡工程中,当抗滑桩施工完成后,在抗滑桩阻碍坡体位移而使自身产生变形的同时,相邻桩之间的土体有向坡体外侧移动的趋势。在靠近桩体处的剥落较少,而在远离桩体处的剥落较大,即在相邻两桩之间的不同位置有不同的位移。在设桩处位移较小,在两桩中间位移较大。在这种情况下就会引起桩间土体与桩后土体抗剪能力的发挥而在土体中形成“楔紧”作用,即形成土拱效应,以限制桩间土体的滑出,并将桩后坡体压力传递到两侧桩上,此时相邻的两桩起到了拱脚的作用。由于桩后坡体在一定高度范围内自上而下均有土拱效应,但对于桩体作用最直接且最有意义的则为桩体在滑面以上范围内的土拱,即土拱在桩顶及其以下的部分应为主要的研究对象,所以取这一部分的土拱进行分析并建立计算模型。②控制条件。要保证相邻两桩间土拱正常发挥作用,就需要满足桩间的静力平衡条件,即两桩侧面的摩阻力之和不小于桩间作用于土拱上的压力坡体压力。为便于分析可取等号,其表达式为:,

式中φ、c势为桩间后侧土体的粘聚力和内摩擦角。由于土拱的跨中截面是最不利截面,所以在此处土体要满足强度条件同时,由于跨中截面处的前缘点比后缘点受力更为不利,因此取跨中截面处前缘满足强度条件,这里采用莫尔一库仑强度准则。此时,若取K=1,则跨中截面弯矩为零。于是跨中截面处前缘点应力σM为。由于桩前土体已被开挖,所以在俯视平面内M点处于单向应力状态,根据莫尔库仑强度准则可得:,将1式代入2式得出:。在桩间距设置合理的情况下,在同一桩体后侧的局部区域内桩顶及其以下附近范围内,相邻两侧的土拱会形成三角形受压区。因此,应该保证该三角形受压区能正常发挥效用而不被破坏,即此处应该滿足强度条件。,这样,根据上述个主要控制条件就可以较为合理地确定桩间距。

3坡面防护技术

在K5+836~K6+160范围内,设置锚索框架,以抑制边坡变形,增强路基的稳定性,框架内回填种植土植草,以减缓地表径流流速,防止冲刷。坡面承载体为钢筋混凝土框架,嵌入坡面。锚索框架间距3.0*3.0m,截面0.5*0.5m,采用C25混凝土现场浇筑。每束锚索采用3根φS15.2小高强度、低松弛钢绞线,倾角25°固于滑床下稳定地层中,锚固段长度10m锚索束。锚索设计荷载485kN锁定荷载360kN。

4滑坡防排水措施

在路侧护栏下设泄水孔,与锚索框架、桩前排水沟形成综合排水系统,将地表水排出路基和支挡结构的范围以外。当发现坡体有坑洼、塌陷、裂缝时,应立即处理。要夯实整平坡面,减少坑洼,夯填裂缝,防止积水,尽量减少地表水的渗入量。对于裂缝,应沿裂缝挖至失灭为止,若裂缝太深,至少需挖1m至一定宽度,裂缝两侧的扰动土也要挖掉,再用当地的有适当含水量的粘性土分层填塞夯实,在夏季或气候干燥的时候,如有必要在分层填塞时要随时洒水。在填塞山坡裂缝切忌采用砂或透水性强的土。夯实裂缝时,顶部要夯成鱼背形,可以防止地表水在己夯实的裂缝处滞留而渗透下去。

5回填土选用和技术要求

为保证挡土墙和抗滑桩的正常使用和经济合理性,填料的选择是一项重要的工作。由土压力理论可知,填料的内摩擦角越大,主动土压力就越小而填料的容重越大,主动土压力就越大。因此应选择内摩擦角大、容重小的填料,应优先选择砂类土、碎砾石土填筑。这些填料透水性好、抗剪强度大且稳定、易排水,能显著减少土压力。粘性土的压实性和透水性较差,又常具有吸水膨胀性和冻胀性,产生侧向膨胀压力,从而影响挡土墙的稳定,一般不宜采用粘性土。当不得己采用时,应适当掺入碎石、砾石和粗砂等。严禁使用腐殖土、盐渍土、淤泥、白至土及硅藻土等作为填料,填料中也不应含有机物、冰块、草皮、树根等杂物及生活垃圾,不能使用冻胀材料。

6结语

在系统分析现有滑坡防护技术的基础上,提出了以预应力锚索抗滑桩+普通抗滑桩+重力式挡土墙的组合支护结构治理滑坡,采用预应力锚索框架结构和植草技术对滑坡段路基边坡进行防护同时给出合理的防排水技术。

参考文献

[1]杨天亮,建兵.路滑坡成因与防治及预报方法研究.西部探矿工程,2005.

[2]汪益敏,陈辉.路基边坡问题研究现状.公路工程,2004.

高填方 篇4

强夯法控制高填方变形的离心模型试验

文章通过四个模型的离心模拟试验,对某机场强夯加固后的高填方地基土的变形沉降问题进行了模拟研究,并结合现场试验对该机场高填方地基强夯处理效果进行了综合评价.试验结果表明,由于填方土高度过大,未经强夯法处理的高填方地基的`最终沉降量满足不了工程设计要求;而经过强夯处理的地基,填方土体瞬时沉降和固结沉降在施工后都能迅速完成,变形和沉降可得到控制,这说明强夯法可用于控制丘陵山区高填方地基的不均匀沉降.

作 者：黄涛 张西华 曹江英 贺玉龙 HUANG Tao ZHANG Xi-hua CAO Jiang-ying HE Yu-long 作者单位：西南交通大学环境科学与工程学院,成都,610031刊 名：水文地质工程地质 ISTIC PKU英文刊名：HYDROGEOLOGY AND ENGINEERING GEOLOGY年，卷(期)：34(4)分类号：P642.2 P631.8关键词：强夯 高填方 离心模型试验 沉降

填方整改方案 篇5

金山大道（四纵线）快速干道起点接悦来片区已建成的金山大道，与柑悦大道相交形成沙井湾立交，与金山大道连接线相交形成杨柳沟立交，与椿萱大道相交形成蒋家山立交，上跨猪肠溪河，继续向北与渝广（重庆至广安）高速相接，是重庆北部一条重要的纵向交通走廊。其中本工程起点接悦来片区已建成的金山大道，向北上跨柑悦大道后，从敖家坟水库东侧经过，终点为渝北区和北部新区分界处，主线长1.64 Km，设计速度80km/h，双向8车道，标准路幅宽度为44m，为城市快速路，含沙井湾互通立交1座。

二、返工段描述

金山大道K6+860~K0+960段为半挖半填路段，路基左半幅均为填方，设计最大填方高度5m。

三、返工原因

2011年12月22日，项目部检查工地时发现金沙大道K6+860~K0+960段路基左幅已进行了填方施工（填方高度3m）。但该施工区未采用有效的碾压设备，仅使用了挖掘机履带进行碾压。项目部管理人员阻止其继续施工，但施工班组以该段为金山大道K6+800~K0+860段挖方区路段出渣施工便道为由继续施工。

四、整改措施

经相关参建单位及项目部研究决定对该段进行限期返工处理，具体方案如下：

1、对已填筑部分进行彻底清除，按规范要求对原地表进行二次清表。清表完成后报请质检站、业主及监理单位进行验收。

2、清表结束后，按要求对挖填结合部位按规范挖成台阶状（台阶宽度2m，高度1~2m）。

3、对原地表进行压实后分层进行石方填筑，并按规范填石路堤要求（分层厚

度，石方≤60cm）对路床顶下1.5m以下范围进行分层回填并碾压，碾压采用LT320B振动压路机进行压实，达到压实层顶面稳定，不再下沉，即相临轮迹高差小于5mm；路堤0m~1.5m范围采用土方回填，土方分层厚度（土方≤30cm）并碾压至压实度达到设计要求。

4、此路段施工设备配备挖掘机1台（小松PC-320），自卸汽车2台（红岩），压路机1台（LT320B），推土机1台(山推120)。

5、整个返工过程的施工项目部配专人进行跟踪检查并留有影像资料。

五、处理措施

为保证路基施工质量，消除路基填方隐患，同时规范施工程序和工艺，项目部决定对该部位施工的路基工区对其立即按整改措施立即整改。

高填方 篇6

1．现象

填土受夯打(碾压)后，基土发生颤动，受夯击(碾压)处下陷，四周鼓起，形成软塑状态，而体积并没有压缩，人踩上去有一种颤动感觉，在人工填土地基内，成片出现这种橡皮土(又称弹簧土)，将使地基的承载力降低，变形加大，地基长时间不能得到稳定。

2．原因分析

在含水量很大的粘土或粉质粘土、淤泥质土、腐殖土等原状土地基土进行回填，或采用这种土作土料进行回填时，由于原状土被扰动，颗粒之间的毛细孔遭到破坏，水分不易渗透和散发。当施工时气温较高，对其进行夯击或碾压，表面易形成一层硬壳，更加阻止了水分的渗透和散发，因而使土形成软塑状态的橡皮土。这种土埋藏越深，水分散发越慢，长时间内不易消失。

3．预防措施

(1) 夯(压)实填土时，应适当控制填土的含水量，土的最优含水量可通过击实试验定，也可采用 2up 十 2 作为土的施工控制含水量(wp 为土的塑限)，

工地简单检验，一般以手握成团，落地开花为宜。

(2)避免在含水量过大的粘土、粉质粘土、淤泥质土、腐殖土等原状土上进行回填。

(3)填方区如有地表水时，应设排水沟排走；有地下水应降低至基底 0．5m 以下。

(4)暂停一段时间回填，使橡皮土含水量逐渐降低。

4．治理方法

(1) 用干土、石灰粉、碎砖等吸水材料均匀掺入橡皮土中，吸收土中水分，降低土的含水量。

(2)将橡皮土翻松、晾晒、风干至最优含水量范围，再夯(压)实。

高填方边坡变形及破坏机理研究 篇7

高填方边坡在大规模工程建设中, 一方面作为工程建 (构) 筑物的基本环境, 工程建设会在很大程度上打破原有自然边坡的平衡状态, 使边坡偏离甚至远离平衡状态, 控制与管理不当会带来边坡变形与失稳, 形成边坡地质灾害;另一方面, 它又构成工程设施的承载体, 工程的荷载效应可能会影响和改变它的承载条件和承载环境, 从而反过来影响岩土边坡的稳定性。

2 研究模型的建立

实际工程中, 每个高填方边坡都具有各自不同的特点, 要研究高填方边坡的一般的规律性的东西, 必须先进行模型的概化和边界条件的简化, 文中仅研究单一平缓地基上填筑的高填方边坡, 在本研究中假定填土的参数不变化, 研究填筑坡率和地基参数发生变化时, 填方边坡的变形趋势, 填方边坡的变形采用二维有限元计算, 计算单元采用四边形单元, 对于边坡的变形本文仅从小变形的角度来考虑即分析边坡破坏前的应变情况和分布规律, 因此在土的本构模型上选择线弹性模型, 边坡坡高15m, 边坡填筑的坡率为1:1, 1:1.5, 1:2三种。

计算参数见表1 :

3 计算分析

3.1 计算结果

安全系数计算结果见表2:

3.2 计算结果分析

由以上的计算分析可知当地基较硬时, 边坡最大的竖向和水平位移都出现在填土区域, 边坡最大水平位移出现在1/3～1/2H边坡高度, 且靠近坡面, 边坡最危险的滑面也出现在填土内部, 而此时随着边坡填筑坡率的减缓, 边坡的最大竖向位移基本不变, 边坡最大水平位移逐渐减少, 最大水平位移的位置在高度方向上基本不变, 在水平方向上有远离坡面的趋势, 边坡安全系数明显提高。 当地基较软时, 边坡最大竖向位移仍出现在填土顶面, 但随着地基土变形模量的减少, 最大竖向位移显著增大, 地基土本身的竖向位移也随之增大, 且坡脚前缘附近有正位移出现, 即坡体前缘将出现隆起, 边坡最大的水平位移出现在地基土区域, 高度方向为原地面以下一倍坡高处, 水平方向接近于坡体中部。此时随着填筑坡率的减缓, 边坡的最大竖向位移基本不变, 最大水平位移虽然随之减少但趋势不明显。边坡滑面最深处出现在地基土区域, 滑面最大深度约为原地面以下1倍坡高处, 此时坡率的改变对边坡安全系数的提升几乎可以忽略不计。

4 结束语

填筑边坡的坡率和下伏地基土的土质对填筑边坡的稳定性均有影响。高填方边坡的竖向最大位移都出现在坡顶, 水平位移出现在距离原始地面-H～+1/2H的区域, 地基土越软, 水平位移出现的位置越靠下。

当地基土较硬时, 高填方边坡的最危险滑动面仅出现在填土区域, 此时可以通过改善填土 (如加大压实度, 加筋) 或放缓坡率来促使填土边坡达到稳定。当地基土较软时, 最危险的滑面将穿越地基, 此时仅放缓坡率或改善填土对边坡的稳定性提高作用非常有限。

参考文献

[1]钱家欢, 殷宗泽.土工原理与计算[M].中国水利水电出版社, 1995年版。

[2]胡中雄.土力学与环境土工学[M].同济大学出版社, 1997年版。

高填方 篇8

【关键词】高填方路基沉降；原因分析；处理措施

路基是路面的基础，高填方路段路基不均匀沉降必然会导致路面破坏，从而使公路的使用性能大大降低甚至危及行车安全。

一、主要原因分析

（一）路基基底的压实度不够

未按设计要求严格控制好高填方路段地基的压实度，从导致路堤随之沉降或开裂。

（二）路基排水不当引起地基承载力下降

在施工过程中，虽按设计要求进行了排水处理，经检测各项指标满足要求，但由于地形限制排水处理不当，受水浸泡，使得地基的承载力急剧下降而导致路基下沉。

（三）高填方路基与一般路基过渡段的地基沉降不均。

（四）填料不合格：由于高填方段的淤泥、陷湿性黄土、冻土、有机土清除不彻底，或者填料中混有生活垃圾以及含草皮、树根的腐殖土，这些土块遇水即变成淤泥。

（五）纵向分幅填筑、半填半挖搭接不好：高填方路基和一般路基填筑一样，最好是整幅分层填筑，但有的路段受各种条件的限制，需沿纵向分幅填筑。在实际施工过程中，如果对高填方路基的填筑不严格控制，有时会出现垂直式无搭接填筑，而这种施工结果会引起前后两幅沉降不均匀。半填半挖路段如果施工不规范，也同样会出现沉降。

（六）细粒土、砂类土、砾石土等用作填料时，均应严格控制在其最佳含水量±2%以内压实。当填料的实际含水量不符合要求时，应均匀加水或将土摊平晾干，使其达到上述要求后方可进行压实作业。运至路堤上的土需要加水时，用水车均匀地浇洒在土中，一定要用拌合设备拌合均匀，每层填料碾压时的含水量控制不均，造成压实度不均匀。否则，碾压完成后，每一层的压实度不均匀即会引起整个路堤的不均匀沉降。

（七）其它方面的原因

1、在一些大型压实机械无法施工的地方，如一些路桥过渡的死角和有管线等设施压路机不能靠近的地方，未用小型夯实机械配合施工，这些薄弱点会留下隐患。

2、压实厚度超标，每一层土整平不好，碾压后会出现局部压实度不够。

3、填料来源不同，其性质相差较大，且未分层填筑，则引起不均匀沉降导致路基开裂或局部沉陷。

二、路基下沉的处治措施

（一）根据以上可能出现原因，我标段AK1+965-AK1+975段左侧路基开裂情况属于高填方路基与一般路基过渡段的地基沉降不均造成。为减少对其他作业面的干扰，结合以上原因，我标段拟采用灌浆法对病害路基进行处治。灌浆法是利用液压、气压或电化学原理，对路基下沉部分钻孔，孔深应穿透薄弱层。然后通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤压等方式灌入填料的空隙，经人工控制一定的时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学性能稳定的“结石体”，可以完全防止或减弱路基的下沉。由于浆液的扩散能力和灌浆压力的大小密切相关，所以不同填料及形态的路基，采用的灌浆压力主要取决于路基的密实度、强度、初始压力、钻孔深度、灌浆位置及操作规程等因素。而这些因素又很难准确预知，因而必须通过现场试验来确定。水泥浆液在不同地质和不同灌浆压力条件下，在地下流动的形式不同，当灌浆压力较低时，路基填料渗透性较好，水泥浆在中等浓度的情况下以渗流的方式渗入路基土的孔隙，这时认为路基原结构未受扰动和破坏；上述情况称为渗流注浆法，压力控制在0.5-1.5MPa，适用于碎石土、砂砾土填料的路基。对于粘性土填筑的路基由于其渗透性很小，通过渗入灌浆法难以奏效。当灌浆压力提高到一定程度时，会发现单位时间内注浆量明显上升，实际上粘性土路基已在注浆周围发生纵向劈裂，浆液沿裂隙流入土体，并将土体切割成不规则的块体，在块体之间形成互相穿插的胶状水泥结石，粘性土又受到充填浆液时的压缩，形成一种复合型岩土，从而提高了路基的强度和刚度。这种方式称为劈开式或胀裂式灌浆。灌浆法施工程序如下：

1、打孔

（1）打孔原则 ；为满足路基强度的要求，打孔要结合灌浆的特点、路基形态等因素来考虑。既要充分发挥灌浆孔的效率，又能保证浆液灌注在路基加固范围内，防止留下空白区和跑浆，打孔时还应视路基实际情况而定。

（2）打孔方法；根据原路基施工时的原始记录，估算路基孔隙率，通过试验测定灌浆量，然后确定钻孔数量。如果需要全幅灌浆，应采用等距离梅花形方格网打孔，中间孔浅，边缘孔较深。孔距一般以2.0～2.5m为宜。

2、钻孔：为确保原路基不受损坏，成孔的孔径应尽量小，且必须采用于钻法，严禁加水，否则路堤受水浸泡，路基原结构受到破坏，造成不必要的经济损失，还将给注浆带来不必要的麻烦。钻孔深度视路基高度和路基填料阶情况而定。

3、下注浆管：首先选取适当的注浆管，注浆管底部预留20～30cm空隙，确保浆液的灌注流畅。钻子L口要密封，一般用木塞填充膨胀水泥的方法，以保证浆液不从钻孔口溢出。

4、注浆：灌浆的主要内容是灌浆压力、浆液浓度和操作规程。灌浆压力是保证灌浆质量的重要因素。如果压力过小，浆液流不到预计范围内，扩散范围小易形成空白区；如果压力过大，则会损坏原路基结构，顶破路面或冲垮边坡，以致使浆液沿路基薄弱部位冲出路基，达不到灌注的目的。因此，注浆压力应通过现场试验而定。

三、施工中易出现问题的处理

（一）注浆过程中，发现冒浆、漏浆时，应根据具体情况采用表面封堵、添加速凝剂、低压泵送、浓浆、限流、间歇注浆等方法进行处理；

（二）注浆过程中发现串浆时，如串浆孔具备注浆条件，可以同时进行注浆，应一泵注一孔，否则应将串浆孔用塞塞住，待注浆孔注浆结束后，串浆孔再进行扫孔，而后进行钻进和补浆；

（三）注浆工作必须持续，若因故中断可按以下原则进行处理：应及早恢复注浆，否则应立即冲洗钻孔，而后恢复注浆，若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔而后注浆；

1、恢复注浆时应使用开注比级的水泥浆进行灌注，如注入率与中断前的相近，即可用中断前比级的水泥浆继续进行灌注；如注入率与中断前的减少较少则浆液应逐级加浓继续灌注；

2、恢复注浆后，如注入率较中断前减少较多且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施，如加大临近孔的注浆压力或加孔.通过对该段处治后路基的观测，至今未发现沉降现象，说明灌浆法处理高填方路基下沉是成功的，达到了预计的目的。

四、结束语

高填方 篇9

【关键词】高填方路基；沉降控制；快速施工技术

0.前言

我国经济的突飞猛进发展和人民生活水平的日渐提高，加快了我国高速公路的发展，由此我国的高速公路建设也进入了蓬勃发展的阶段。当前我国的高速公路在建设过程中必须充分考虑地质地形和气候等多种条件，而随着高填方路基的不断出现，施工的难度也随之增加，这就使得稳定沉降成为其迫切需要解决的问题。所以，提高高填方路基的快速施工技术、加强其沉降控制已经成为当前公路工程施工中必须重视的问题。

1.公路高填方路基的快速施工技术

1.1施工技术特点

高填方路基常指填筑断面的面积、路堤的累计沉降以及填筑的高度都比较大的公路路基，它的施工工序比较复杂。由于高填方路基的填筑断面面积比较大，所以工程量就会非常大，因而工期比较长，在施工过程中会涉及到各种填筑问题，因而很难控制好它的质量。高填方路基的填筑高度也比较大，所以路基的边坡一定要具备充足的稳定性和充足的整体抗压性。路基自身累计沉降大便使得路堤施工单位必须严格控制路堤的沉降高度，不允许有丝毫的误差存在。另外高填方路基施工结束后其使用过程中常会出现各种各样的问题，以至于加大了维修整治的困难，而车辆运营阶段该路基又经常会出现各种病害，比如路基边坡出现滑动，路基整体和局部会出现沉降，还有路基出现开裂现象等。在路基填筑结束后，尽管地基能够承受的土压力可以保持稳定，但是道路通行期间不仅会受到土压力，还会受到行车和外界环境等诸多方面因素的影响，所以在高填方路堤施工完成后的一年时间里一定要加强养护工作。

1.2快速施工工序

高填方路基在快速施工时，涵盖施工前的试验、填筑以及压实等多道工序。施工之前必须开展填筑试验，一般要以填方地段为试验路段，长度控制在200米左右。试验时，所需设备的类型和参数也要反复进行试验，这样才能将工程里的各种设备及参数确定下来，以便施工阶段作业的顺利开展。施工之前一定要认真勘察填方区域，熟悉掌握地质以及图纸的情况，对于特殊地基要结合相关施工规范，采取有效措施处理好地基。一般情况下需把地面树木以及腐殖土都清除干净，并且要把降积水排除干净，进行晾晒和平整，之后还要在原来的地面开挖出宽度超过1米的台阶，并用压路机对其进行碾压，一直到确保压实度满足施工规范要求为止。

2.沉降控制技术措施分析

2.1分析沉降的方法

高填方路基发生沉降主要表现在路基的沉降，它包含两方面的内容，一种是沉降本身，另一种则是对沉降的预测。通常路基沉降技术以及预测的方法分为两种，第一种属于分层综合法，它是按照施工规范和相关的标准准确计算出路基最后的沉降量，该方法在实际施工中应用的比较广泛；第二种属于数值计算法，也就是借助成熟的理论，结合土质特点，构建出不同的模型，进而利用计算机把各限元沉降量给计算出来。还有一种方法是在实际沉降资料基础上，把路基沉降量推算出来，由于这种方法优势比较明显，所以在实际工程中经常被采用。沉降预测方法是结合施工现场的实测数据而进行的，这种方法既简单易行，又便于操作，因而结果和实际情况比较吻合.前两种方法要根据实际工程案例进行衡量，然而由于取样过程中的干扰因素比较多，所以实际结果要和理论沉降量有很大的区别。在高速公路工程中，最为重要的是对预测和对施工后的沉降进行控制。然而实际施工时，要全面预测并分析路基沉降的数据，对于施工工艺要合理进行选择，只有这样才能确保路基的沉降稳定性。

2.2采取控制沉降的技术

实际施工过程中，对沉降的控制要从施工准备阶段就开始，在工程施工的前期，一定要先设置2到3个观测基点，而且基点设置的位置一定要在沉降范围之外的地方，然后辅助以全站仪以及水准仪等各种精密仪器，对基点位置标高和相关基线的方位进行测量，一般情况下路基两边位置也就是堤坡脚处以及坡脚之外2米和4米 处，要在对称点位置设置三个观测点，每个观测点之间要保持200米的距离，所有的观测点都要采用钢筋混凝土将其浇筑为土桩，其尺寸大小一般为15×15×150cm。施工人员填筑路基前，要把全站仪测定好的基点标高以及基线方位当作初始位置的设置标准，并且要仔细做好记录；正式对路基浇筑前，至少每天要对施工现场观测一次，假如观测点位移和沉降数值变得比较小时，则可以每三天测量一次；假如没有多大变化，就可以一星期测量一次，所有的观测数据都要做好详细的记录。

为了控制好沉降，在整个施工过程中一定要先将填层的厚度以及填筑的宽度控制好。在对每一层进行初平后，还需检查一遍填层的厚度，通常填筑厚度不得低于30厘米。假如检查过程中出现大于施工规范范围内的，就要采取适当的减薄措施。在借助推土机初铺时，一定要控制好摊铺的宽度，摊铺宽度不能小于设计的宽度，一般需以超过50厘米为最佳范围，这样路基边缘压实度就可以得到保证。填筑路堤时，必须派专人监管施工现场，全程指挥施工现场的工作，以便确保填层的厚度以及平整度可以满足相关标准的要求，进而促使路基密实度也可以满足施工规范要求。另外施工人员一定要严格控制填层土质的质量，但是填筑前要经过大量试验以便确定填料质量的合格，如果填料土里面含有有害杂质坚决不能采用。假如填料土质不一样就需因地制宜，也就是对于不同的土质要填筑不一样的填料，在这个过程中填料必须连续进行填筑，其厚度不能小于50厘米。简单而言强度越小透水性越差的土就要填筑在最下层，相反的强度越大土质越好的良性土就需要填筑在上层。填土时一定要确保压实度达到施工规范要求，每一层填筑完都需要派专业人员检测试验压实度，特别是比较薄弱的路基地段，必须做完善的抽查试验，一旦密实度不能满足施工要求，就要采取强夯法等有效措施及时进行处理，以确保路基压实度达标。在对高填土路基进行施工时，事先要做好排水工作。

2.3采取快速补强的措施

整个高填方路基快速施工以后可能会出现路基下沉以及路面不均匀沉降或者侧移等各种隐患，这时便可以拟定对局部进行压密注浆的方法进行处理。所谓压密注浆法也就是在一定压力下，先填充好原地层出现的空隙和裂隙，随后伴随着压力的不断增大，顺着土体的最小主应力面劈裂，在浆液的不断扩散与延伸下，便会产生板状以及树根状的浆脉，并能和原状土结合成质量非常好的复合地基。这种施工工艺不仅可以将路基的承载力提高，还能加快施工的速度，并将工程的造价成本降低。

3.结语

总而言之，伴随着我国公路工程项目的高速发展，高填方路基施工面积也不断扩大。在整个高填方路基施工过程中最为关键的环节便是对工程施工质量的控制，特别是对沉降的控制。整个施工过程一定要严格遵守高填方路基施工的标准，熟悉掌握影响沉降形成的原因，采取科学合理的施工技术，做好施工现场人员的指挥与调度工作，只有这样才能控制好路基的沉降，将高填方路基的施工水平提高。 [科]

【参考文献】

[1]赵龙龙.高填方路基下沉的原因分析及对策[J].山西科技，2013（01）.

高填方边坡变形的灰色预测模型 篇10

灰色系统理论是以某些既含有已知信息又含有未知信息的系统作为研究对象, 其特点是可以充分利用已有“最小信息”, 选择适合的数据挖掘方式, 生成弱化其随机性, 展现其规律性, 以预测不可知的未来信息。近年来, 灰色理论在不同学科、不同领域, 特别是岩土工程变形预测分析中取得了较多应用成果。

自然界中的边坡工程十分常见, 由于边坡岩土体的各向异性、非均质性和对边坡结构认识的不充分性, 其变形量和稳定性的评价与预测具有很大的不确定性。因此, 结合监测手段来预测边坡随时间的位移变化, 已成为边坡稳定性预测的重要研究方法[1,2,3,4,5]。对边坡预测的方法及模型很多, 考虑到边坡地质条件的复杂性, 可将边坡视为部分信息已知、部分信息未知的灰色系统[6,7]。国内外的很多学者采用灰色系统理论对边坡位移进行预测, 并取得了一定的效果。

1 灰色模型

灰色系统是通过对原始数据的整理来寻求其变化规律的, 这是一种寻求数据的现实规律的途径。灰色模型GM是利用原始离散数据建立微分形式的动态方程。

1.1 GM (1, 1) 模型

灰色预测GM (1, 1) 模型是单序列的一阶线性动态模型, 对时间序列数据进行数量大小的预测, 具有所需要的原始数据小, 准确性高等特点。设X (0) = (x (0) (1) , x (0) (2) , …, x (0) (n) ) , X (0) = (x (0) (1) , x (0) (2) , …, x (0) (n) ) 为原始数列, X (1) = (x (1) (1) , x (1) (2) , …, x (1) (n) ) 为X (0) 的1-AGO (即一次累加) 序列, 其中的灰导数为:

令z (1) = (x (1) (2) , x (1) (3) , …, x (1) (n) ) 为数列X (1) 的紧邻均值生成序列, 即

于是定义GM (1, 1) 的灰微分方程模型为:

即:x (0) (k) +az (1) (k) =b。

用一元线性回归, 即最小二乘法求它们的估计值为于是GM (1, 1) 的灰微分方程对应的白微分方程为:

从而相应地得到预测值:

1.2 模型精度检验

预测模型建立后, 需要对其精度进行检验, GM模型一般有三种检验方式, 即残差大小检验, 后验差检验和关联度检验。灰色模型的精度通常用后验差方法进行检验, 即对残差分布的统计特性进行检验, 它由后验差比值C和小误差概率p共同描述。后验差比值C是预测残差方差S2与原始数据方差S1的比值:

对于给定的C0>0, 当C<C0时, 称模型为均方差比合格模型。

称为小误差概率, 对于给定的p0>0, 当p>p0时称模型为小误差概率合格模型。

其中,

的残差序列。

利用C和p两个指标综合评定预测模型的精度, 具体的标准如表1所示。

1.3 模型修正

若C和p均在允许的范围之内, 则可以利用GM模型进行预测, 否则可用残差序列建立预测模型进行修正, 直到满足所需要的精度为止, 然后进行预测。

2 工程应用

为了确保填方边坡施工过程中的稳定程度, 实现信息化施工, 边坡的水平垂直位移采用徕卡TM30全站仪进行观测, 通过监测数据分析可对岩土体的时效性进行研究。

以某格宾石笼高填方边坡监测数据为例进行变形监测预测分析。选取CJ32测点的水平垂直位移测试数据如表2所示, 进行数据分析与预测。

GM (1, 1) 建模是以等时距为基础。但是在实际高填方边坡监测过程中所得到的监测数据资料大部分时间间隔是不相等的。利用拉格朗日插值算法计算得到本文数据的多项式:

其中, y1为边坡水平位移值;y2为边坡垂直位移值;t为时间。

利用插值所得拉格朗日多项式将实测数据转化为GM (1, 1) 建模所需数据, 如表3, 表4所示。预测值及残差如表3, 表4和图1, 图2所示。

mm

mm

根据上述模型精度检验, 可得水平位移后验误差为C=0.198 7<0.35, 小误差概率p=1>0.95;垂直位移后验误差为C=0.280 1<0.35, 小误差概率0.80≤p=0.91<0.95。由表1可知, 模型的精度为良好, 满足后验误差要求。

预测精度随着时间的推移而逐步降低。随着时间的增加, 干扰因素将不断增加, 老数据的信息意义将逐步降低, 应该及时补充新的数据, 这样才能真正反映系统的发展趋势。

3 结语

1) 利用灰色理论GM (1, 1) 模型对高填方边坡监测信息建立了预测分析模型。对于评价边坡稳定性及信息化施工具有重要的应用价值。

2) 工程实例应用表明, 选择灰色系统对高填方边坡现场监测数据进行预测, 可以得到较为满意的结果。

3) 在利用GM (1, 1) 模型时, 为保证预测的现实逼近性, 要不断利用实测新数据, 更新GM (1, 1) 模型。

参考文献

[1]黄铭, 葛修润, 王浩.灰色模型在岩体线法变形测量中的应用[J].岩石力学与工程学报, 2001, 20 (2) :235-238.

[2]谢全敏, 朱瑞赓.岩体边坡稳定性灰色聚类空间预测方法[J].金属矿山, 1997 (6) :1-5.

[3]孙世国, 朱广轶, 王思敬.露天边坡与山坡复合体变形灰色预测[J].辽宁工程技术大学学报, 2002, 21 (6) :696-698.

[4]蒋永远.灰色理论在岩石边坡稳定分析和预测中的应用[J].土工基础, 2003, 17 (3) :54-57.

[5]彭轩明, 赵欣, 陈小婷.土体流变破坏时间的灰色预测模型[J].岩土力学, 2003, 24 (6) :1074-1077.

[6]邓聚龙.灰色系统理论及其应用[M].武汉:华中理工大学出版社, 1988.

高填方高速公路涵洞基础设计初探 篇11

在现在高速公路设计中, 特别是山区高等级公路受平、纵面指标的限制, 不可避免地出现接连不断的高填方路段。在桥涵设计中, 常常会遇到路线跨越深沟 (渠) 的情况, 为了满足道路横向交通或路基横向排水的要求, 需要在此处设置桥梁或涵洞, 出于路基土石方填挖平衡和经济方面的考虑人们普遍采用了高填土涵洞方案。通常对于高填土涵洞的设计问题, 上部结构可通过增加截面尺寸或钢筋数量来解决:而下部结构截面尺寸变化幅度大, 基础所受的垂直力要求地基容许承载力在1000k Pa以上, 一般的地基很难达到要求。本文就分离式和整体式基础的计算结果做简要对比, 并给出部分设计参考数据以及施工注意事项。

2 涵洞基础底应力计算

高填土涵洞, 洞身主要承受的荷载是填土自重和土压力, 汽车活载效应较小, 若换算成土层厚度Hd, 回填土容重取γ=18k N/m3, 当填土高度H0=1m时, 汽车一20级Hd=2.2m, 汽车一超20级Hd=2.6m, 当H0=4m时, 汽车一20级Hd=0.5m, 汽车一超20级Hd=0.6m, 当填土高度大于12m时, 几乎可以忽略活载的影响, 认为涵洞只承受土的自重和土压力。

2.1 分离式基础的基底应力计算。

以钢筋混凝土拱涵为例.基础断面如图1所示, 计算结果如下。2.1.1当填土高度H=18m, 跨径L=4m, 台高h=3m时, a=140cm, b=460 cm, c=80cm, H0=200cm, 计算最大基底应力δ=820 k Pa, 基础的混凝土用量15.2m3。2.1.2填土高度H=26m, 跨径L=5m, 台高h=4m时, a=190cm, b=600cm, c=100cm, H0=250cm, 计算最大基底应力δ=1174k Pa, 基础的混凝土用量24.6m3。一般地基承载力约为400k Pa, 即使考虑基底应力修正, 一般地基仍不能满足要求, 这说明在一般地基上高填土涵洞不宜采用分离式基础。

2.2 整体式基础的基底应力计算。

若采用整体式基础, 基础断面如图2所示, 其计算结果为:2.2.1当填土高度H=18m, 跨径L=4m, 台高h=3m时, a=140cm, b1=200cm, b2=270cm, Bj=740cm, C=25cm, HB=70cm, DH=70cm, Hz=140cm, 基础最大基底应力δ=415k Pa, 每米涵长基础混凝土用量8.5m3。2.2.2当填土高度H=26m, 跨径L=5m, 台高h=4m时, a=190cm, bl=250cm, b2=340cm, Bj=930cm, C=25cm, HB=120cm, DH=130cm, Hz=250cm, 基础最大基底应力δ=570k Pa, 每米涵长基础混凝土用量18.8m3。对于整体基础而言, 很显然土压力为内力, 不产生对基底的弯矩, 从而降低基底应力。与分离式基础相比, 它有节省工程量、整体性能好的特点。此外, 整体式基础还能使地基土的容许承载力较分离式降低一半, 从而满足在一般地基上建高填土涵洞的承载力要求, 这两点在实际工程中具有很重要指导意义。

2.3 基底容许承载力的修正。

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》 (JTJ 024-85) 第2.1.3条, 对于一般粘性土地基, 不考虑宽度修正。当H>3 m, 且h/b≤4时, 修正后的地基容许承载力计算如下:

式中:[δ]-地基土修正后的容许承载力;[δ0]—天然地基土的容许承载力;γ—基底以上土的换算容重;H-基础底面的计算埋置深 (H<3m时不修正) 。对于H的计算, 本文参照的是《工业与民用建筑规范》的计算方法, 与《公路桥涵的基础设计规范》 (JTJ 024-85) 有所不同, 对于分离式基础, 基础埋置深度H值从洞内铺砌顶面算至基底;对于整体式基础, 整个涵洞基础的受力特点相当于地下室基础, 涵洞顶上及两侧的路基填土层相当于在基础底面标高上作用有侧向超载, 其值为r H, 它将阻止基底下的土向两侧挤出, 从而增加地基的强度。所以, 整体式基础埋置深应从路面计算至基底, 如果涵洞一侧为斜面, 则取基础边缘外2倍基础宽范围内的最低覆土高度计算。

对于本文上面算例可以得到:分离式基础H<3 m, 不修正。

整体式基础[δ0]=300 k Pa, 修正后的地基容许承载力为:

[δ1]=680 k Pa>410 k Pa, 基底应力满足要求;

[δ2]=850 k Pa>570 k Pa, 基底应力满足要求。

3 设计参考表及施工注意事项

3.1 设计参考表。根据上面的计算思路, 通过编写V-B计算程序, 可以很容易设计结果, 表1、2供设计参考数据。

3.2施工注意事项。结合以往的施工经验, 对于高填土涵洞施工除按一般技术规范的要求外, 还应注意以下几个方面:3.2.1涵身两侧填土时, 需在结构砌筑强度达到100%以上方可进行。填土需分层填筑, 不得采用大型机械推土碾压, 更不能只在一侧夯填, 必须两侧同时对称进行。3.2.2施工过程中, 当涵洞顶填土厚度不足0.5米时, 严禁任何重型机械车辆通过, 并不得使用震动碾进行碾压。3.2.3对于钢筋混凝土拱涵, 拱圈混凝土达到设计强度的100%方可进行拱顶填土。拱顶填土必须两侧对称进行, 严禁不对称填土。涵台后填土至涵台顶面后方可浇筑拱圈, 严禁涵台后填土未完成就浇筑拱圈。浇筑拱圈应在低温时进行, 合拢时温度不得大于15℃。

4 结论

高填方 篇12

关键词：地基处理;高填方路堤;桩网复合地基;土拱效应;桩土应力比

中图分类号：TU472.1 文献标识码：A

PilenetCompositeFoundationBearingMechanismandtheMethod

toCalculatethePilesoilStressRatioinHighEmbankment

YANGMinghui，YAOYi，ZHAOMinghua

（GeotechnicalEngineeringInstituteofHunanUniv，Changsha，Hunan410082，China）

Abstract：Accordingtothemechanicalcharacteristicsofpilenetcompositefoundationofhighfillsectionofsoftsoilsubgradeunderembankmentload，thispapermadeanindepthanalysisoftheloadtransfermechanismfromthetoptothebottom.Firstly，embankmentsoilwassimplifiedasaninsideandoutsidecolumn.Then，accordingtointegraldifferentialbalancebetweentheinsideandtheoutsidesoilcolumn，theheightoftheinitialplaneofequalsettlementcanbederivedandthesoilarcheffectofhighembankmentfillcanbereasonablysimulated.Secondly，whentheloadtransferstothegeotechnicalcushionlayer，thinfilmisusedtosimulatetheloaddistributionbetweenthepileandthesoil.Basedontheresultsofpreviousderivations，pilenetcompositefoundationcanbedividedintogeogrid，pileandsoilelementsbetweenthepilebodies.Thepileandthesoilbetweenthepilesweresimplifiedasanelasticsupport.Thepilesoilstressratiocalculationformulaofthehighfillsectionpilenetcompositefoundationcanbederived.Finally，thispaperstudiedthemaininfluenceparametersofthepilenetcompositefoundationpilesoilstressratiointhehighfillsection.Theresultsshowthat，withtheincreaseofembankmentheight，thepilesoilstressratiodecreases，namely，withtheincreaseoffillheightpileandsoil，theloaddistributiontendstobemoreuniform，buttheincreaseofpilespacingorthecompressionmoduluswillincreasethepilesoilstressratio.Furthermore，theincreaseofgeogridtensilestrengthwillcausetheincreaseofpilesoilstressratio，buttheinfluenceofgeogridtensilestrengthissmall.

Keywords：foundationtreatment;highfillembankment;pilenetcompositefoundation;soilarcheffect;pilesoilstressratio

桩网复合地基是近年发展起来的一种有效的高填方段软土路基加固方法[1]，其由筋材、桩和桩间土组成的一种以桩作为竖向增强体、筋材作为水平向增强体的联合型复合地基，同时具备竖向增强体复合地基与水平向增强体复合地基的加固优点，能很好地提高地基土体承载力及减小不均匀沉降.但对于高填方段，桩网复合地基工作机理更为复杂，涉及路堤填土、桩、桩间土和筋材之间相互作用，而对承载机理的研究为高填方段桩网复合地基合理设计的基础，可见，深入研究高填方段桩网复合地基的承载机理具有重要的工程意义与理论价值.

国内外学者已对桩网复合地基的变形性能和受力特征进行了相关研究.如Hewlett等[2]用室内模型试验验证了土拱的存在，并基于弹塑性理论和极限状态分析了三维土拱效应;陈云敏等[3]改进了Hewlett的极限状态分析法，但这些研究均未考虑筋材的影响;而饶卫国等[4]根据土工合成材料在上部路堤荷载下产生抛物线形挠曲变形的假定分析了拉膜效应;陈昌富等[5]综合考虑了土拱效应和拉膜效应，并引入了Winkler地基模型推导出了桩土应力比计算公式.

然而，高填方桩网复合地基中的土拱效应、拉膜效应和桩土相互作用三者并非独立存在.目前俞缙[6]、张军[7]和赵明华等[8]通过考虑三者的共同作用得到桩土应力比的计算公式，但计算方法都较为复杂.在此背景下，本文拟通过改进的桩网荷载传递模型和假定的土工合成材料变形模式，深入分析路堤土拱效应、筋材拉膜效应及桩土相互作用，并在此基础上，推导出适用于工程实际的高填方桩网复合地基的桩土应力比计算方法，以供相关工程设计参考.

1桩网复合地基荷载传递机理分析

桩网复合地基一般由水平向增强体及竖向增强体组成，二者共同作用，对地基形成双向增强作用.众多研究表明，对于路堤荷载，当路堤高度达到一定值后，将形成土拱[9].此外，由于土工垫层的存在，促进了桩间土上部荷载进一步向桩顶转移，进而使桩土差异沉降减小，这就是水平加筋体的拉膜效应，因此，在分析桩网复合地基的荷载传递时，必须合理考虑上述土拱及拉膜效应.

1.1土拱效应分析

设路堤高度为h，等沉面高度为he（h>he），以填土表面为z轴零点，向下为正，建立路堤荷载下双向复合地基的受力模型如图1所示.

为便于分析，特做如下假定：

1）路堤填料为均质各向同性的散体材料.

2）桩与桩间土均为理想的线弹性体，忽略它们的径向变形及桩与桩之间的相互影响.

将路堤填土划分为各土柱（如图2（a）所示）.在等沉面以下，任取某土柱（高度为he，宽度为桩径d）设为内土柱，则其与外土柱由于差异沉降在界面必存在一定摩阻力.假设该侧摩阻力在桩顶与等沉面高度范围内呈线性分布[10]，则距离路堤填土表面z处内土柱侧摩阻力τ可按下式计算：

τ=0，0≤z≤h-he;

（z-h+he）fKaσpo/he，h-he≤z≤h.（1）

式中：f为内外土柱界面摩擦系数，f=tanφ;Ka为土压力系数，Ka=tan2（45°-φ/2）;φ为路堤填土内摩擦角;σpo为内土柱在网面处的平均竖向应力，kPa.

若在内土柱z深度处取一微元段dz进行受力分析（如图2（b）所示），根据竖向受力平衡条件，可得微段内土柱的受力平衡方程为：

Apσpt+γApdz+τπddz=Apσpt+Apdσpt.（2）

式中：Ap为桩体截面积，Ap=πd2/4（d为桩体直径），m2;σpt为内土柱在距离填土表面深度z处的平均竖向应力，kPa;γ为填土重度，kN/m3.

求解式（2）可得：

σpt=γz+2fKaσpodhe[z2-2（h-he）z]+C.（3）

式中：C为待定参数.考虑到填土表面至等沉面范围内（0≤z≤h-he），由于无差异沉降，内土柱与外土柱界面不存在摩阻力，则这两部分填土受到的垂直应力均为γz，即z=h-he时，有σpt=γ（h-he），代入式（3）可知：

σpt=γz+2fKaσpodhe[z2-2（h-he）z+

（h-he）2].（4）

对式（4）令z=h，可得内土柱在土工膜上表面处的平均竖向应力为：

σpo=dd-2fheKaγh.（5）

再对内土柱与外土柱的联合土柱进行整体分析，如图3所示.其中外土柱直径de为桩体的影响直径，此时内外土柱之间的摩擦力为内力，可不予考虑.由此建立联合土柱竖向平衡方程：

Aeγz=Apσpt+（Ae-Ap）σst.（6）

式中：Ae为桩体等效作用面积（Ae=πde2/4），m2;de为桩体的影响直径，m;当按照等边三角形布置桩时，de=1.05l;当正方形布置桩时，de=1.128l;σst为外土柱在距离填土表面深度z处平均竖向应力，kPa.

令m=Ap/Ae，则由式（6）可得任意截面z处的外土柱平均竖向应力：

σst=γz-mσpt1-m，h-he≤z≤h.（7）

令z=h，则由式（5）和式（7）可得土工格栅上表面处外土柱的平均竖向应力为：

σso=γh1-m（1-mdd-2fheKa）.（8）

由作用力与反作用力可知，内土柱受到外土柱的向下拖拽力产生压缩变形，则外土柱受到内土柱向上提升力产生拉伸变形，且路堤等沉面填土高度he内的内外土柱的压缩变形与拉伸变形之和应等于桩土差异沉降：

Δs=∫hh-heσpt-γzEcdz+∫hh-heγz-σstEsdz.（9）

式中：Δs为路堤底面处桩土最大差异沉降，m;Ec为路堤填土拉伸模量，kPa;Es为路堤填土压缩模量，kPa.填土的拉伸模量对应卸载回弹变形，通常Es≥Ec.为便于计算，取Es=Ec=E.

由式（4），式（7）和式（9）可得关于路堤等沉面填土高度he的隐性方程：

Δs=∫hh-he2fKaσpo[z2-2（h-he）z+（h-he）2]E（1-m）dhedz=

2fKah2eσpo3dE（1-m）=2fKah2e3E（1-m）（d-2fheKa）γh.（10）

若桩土差异沉降Δs已知，则由式（10）可得等沉面高度为：

he=3（1-m）EΔs2γh（1+2γhd3（1-m）EΔsfKa-1）.（11）

1.2土工格栅拉膜效应分析

由以上分析可知，等沉面高度计算关键在于求解桩土差异沉降Δs.而当荷载传递至土工格栅时，土工格栅在路堤荷载作用下将会产生向下弹性变形，显然，其最大扰度即为桩土最大差异沉降Δs.

建立土工格栅受力模型如图4所示，其在路堤荷载作用下形成拉膜效应[10].其中桩间距为sd，且格栅变形满足圆弧形[11]，最大变形为Δs，令，由几何关系可得格栅变形后的长度lm为：

sinθ=4β/（1+4β2）;（12）

lm=（sd-d）/2β（1+4β2）arctan（2β）.（13）

式中：β=Δs/（sd-d）.一般地，β值很小，可取arctan（2β）=2β，则由式（13）可知格栅的应变ε为：

ε=4Δs2/（sd-d）2.（14）

根据其应力应变关系，可得桩边缘处土工格栅的张拉应力为：

T=Egε=4Δs2（sd-d）2Eg.（15）

式中：Eg为土工格栅的抗拉模量，kN/m.

分析土工格栅下桩土相互作用，仍取单个桩体与其影响范围内土体形成同心圆柱体作为典型单元体进行分析（如图3（a）所示）.采用文献[12]中桩土加固区桩周土的典型位移模式：

ws=wp+αc（1-zzm）ra-eβc（ra-1）.（16）

式中：ws为桩间土位移，m;wp为桩体的位移，m;zm为中性点处的深度，m;αc和βc为待定参数.

由于不考虑径向位移，由式（16）对r求偏导数，可得土单元的剪应变：

γs=wsr=αca（1-zzm）1-βceβc（ra-1）.（17）

它与土的剪切模量之积为土单元的剪应力：

τs=Gsγs=

E0αc2a（1+μs）（1-zzm）1-βceβc（ra-1）.（18）

式中：E0，μs分别为桩间土的变形模量与泊松比.对于任意的z，当r=b时，τs=0，则

1-βceβc（ba-1）=0.（19）

由式（18）可得在z=0处桩侧剪应力（摩阻力）：

τsa0=E0αc2a（1+μs）（1-βc）.（20）

假设桩顶处桩侧摩阻力达到了某极限值的某一水平R（R的取值根据工程具体情况确定，当地基土为软土时，其不排水抗剪强度较小，可认为桩顶处桩侧摩阻力达到最大值，即取R=1），即当z=0时，τsαo=Rτf，则

E0αc2a（1+μs）（1-βc）=Rτf.（21）

联立式（19）和式（21）即可求得αc和βc，代入式（16），令z=0，r=b即可求得桩顶表面处桩土差异沉降：

Δs=ws-wp=αcba-eβc（ba-1）.（22）

2桩土应力比的求解

将式（22）求得的桩土差异沉降Δs代入式（11）即可求得等沉面高度he，再代入式（15）即可求得土工格栅的张拉应力T.然后将求得等沉面高度he代入式（5）和式（8）即可求得土工格栅上表面处桩上平均应力σpo和土上平均应力σso.

考虑桩顶部分的格栅受力（如图4（b）所示），对桩顶部分的格栅进行受力分析，由竖向平衡条件可得：

Apσp=Apσpo+πdTsinθ.

即σp=σpo+4dTsinθ.（23）

同理可得：

σs=σso-4m（1-m）dTsinθ.（24）

式中：σp为土工格栅下桩顶面的平均竖向应力，kPa;σs为土工格栅桩间土顶面的平均竖向应力，kPa.然后将σpo，σso，T和sinθ代入式（23）和式（24）即可求得桩顶平均竖向应力σp和σs，进而可求得桩土应力比n=σp/σs.

n=σpσs=σpo+4dTsinθσso-4m（1-m）dTsinθ=

（1-m）4Tsinθ（d-2fheKa）+γhd2γdh（d-2fheKa-md）-4mdTsinθ（d-2fheKa）.（25）

由式（25）可知，高填方段桩土应力比与填土重度γ与高度h，填土的压缩模量Es，填土的内摩擦角φ，桩体直径d，相邻桩体轴心距Sd，置换率m，桩顶摩阻力发挥系数R，桩间土变形模量E0等参数有关.

3工程案例分析

3.1工程案例1

杭州市绕城高速公路（北线）桥头深厚软基处理工程试验段（K28+730～K28+870）[13]主要地层为粉质黏土（厚1.4～1.6m）、淤泥（厚5.0～7.0m）和粉质黏土（厚5.1～6.4m）.采用桩网复合地基加固路基，桩径为500mm，三角形布置，桩间距1.3m，桩顶设有砂垫层和土工格栅.根据室内外试验结果并参照文献[12]，取填土内摩擦角φ=30°，填土压缩模量Es=15MPa，填土重度γ=20kN/m3，桩间土变形模量Eo=2.7MPa，路堤高度h=5.18m，土工格栅的抗拉模量Eg=500kN/m，参照文献[14]，取桩顶摩阻力发挥系数R=1，桩侧极限摩阻力τf=20kPa，参照土体泊松比的取值范围取桩间土的泊松比μs=0.4.利用本文推导的新公式计算的桩土应力比与实测值进行对比，计算结果见表1.从表1可以看出，本文计算结果与实测值相比文献[6]更为接近.

3.2工程案例2