软土地基加固处理技术在城市道路设计.ppt

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1、软土地基加固处理技术在道路设计中的应用,上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司,报告人：陆峥嵘,前 言,软土地基处理 是道路工程设计中需要解决的主要课题之一.,软土地基处理在道路工程中常见问题一-地基承载力和稳定性问题,在道路荷载（静力和动力荷载）作用下，地基承载力不能满足要求时，地基会产生局部或整体剪切破坏，影响道路的正常使用，引起道路破坏或边坡失稳。,软土地基处理在道路工程中常见问题二-沉降、水平位移及不均匀沉降问题,在荷载作用下（静力和动力荷载），地基产生变形。当道路沉降、水平位移、或不均匀沉降超过相应的允许值时，将会影响道路的正常使用，甚至可能引起破坏。道路沉降量较大时，不均匀沉降往往也

2、比较大，不均匀沉降对道路的危害更大。,这五类地基处理思路是通过各种方法改良地基土的工程特性，从而实现减少工后沉降和提高路基承载力的目标。,近年来，软土地基治理受到重视，软土技术研究和探索发展很快，传统技术研究日益成熟，新思路、新技术、新工艺也层出不穷。传统技术改进和提高-双向水泥搅拌桩技术、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）、挤密砂石桩、石灰桩、冲击压实、爆破挤淤、真空联合堆载预压减少路基附加应力-轻质材料（粉煤灰路堤、轮胎土、EPS）增加地基刚度-现浇混凝土管桩、钢筋砼路堤桩、预应力管桩增加路面刚度-连续配筋砼基层+沥青砼面层,总体而言，这些软土地基新技术工艺上有所突破，理论上也有独特的分析，也各

3、有其适用范围。,如何在众多软土地基治理技术中选择出一种适用于本地区、本工程的技术？,工程中选用软土地基治理技术标准：技术可行 造价合理 质量可控,汇报核心,一个思考：道路软土地基设计思路二个问题：桥后“二次跳车”解决方案 超载下路面结构的优化方案,一、传统软土地基处理的思路及方法,处理目标：减小工后沉降 提高地基承载力,重点,面,场 地,统一刚度,静荷载,汽车行驶刚柔交替，沉降差异，产生跳车,刚性桩软基处理,代价大,高铁、桥台后等特殊场合选用,深层软基处理,后续沉降,道路运行时仍需考虑车辆高速行驶平整需要。,浅层软基处理,人工打造“硬层壳”,通过对路面结构下一定深度范围内换填碎石、塘渣等材料并

4、加铺土工格栅的处理方式，达到提高路基整体刚度的目的。该方案造价低，适用范围广，路基回弹模量可以有效提高，是路堤软土地基处理的首选方案。,冲击压实,冲击压实技术是将当前振动压实的高频率、低振幅改为高振幅、低频率，在压实作用中增加对土石方的压实功能。,冲击压实技术施工方便，效果较好。冲击压实处理有效深度仅2.5m，但冲击压实提高路基承载力以及地基刚度，可以很好解决路堤填土施工时填土难以压实的问题。虽然冲击压实对周边环境有一定的影响，但冲击压实影响范围较小（一般距离建筑物2m即可），冲击压实对地下结构影响范围2.5m。,浅层软基处理,代价小,道路运行时仍需考虑车辆高速行驶平整需要。,路桥衔接段沉降协

5、调变形关键点,浅层软基处理,重载交通,重载、大流量,连续配筋混凝土基层于一般路段的应用,刚性桩多级过渡理论 于路桥衔接段的应用,道路软土路基处理的核心问题,路桥衔接段处理,一般路段处理,低填、重荷载,连续配筋混凝土基层于一般路段的应用,路面网裂,在超重车辆的反复碾压下，路面将产生沿轮迹线的不均匀沉降、纵向开裂等问题。,软土地基重载低路堤的力学分析,路基刚度提高有限，在路面结构中需要选择刚度大材料作为持力层。,半刚性基层在重载交通下的局限性,常用的半刚性基层有石灰粉煤灰碎石及水泥稳定碎石，应用极为广泛；这种材料承载力高，但抗拉性能较差，在重车作用下存在一次性拉裂的可能，将加速路面结构的损坏。半刚

6、性基层所用结合料中的石灰、水泥均具有温缩性及干缩性的特点，后者受集料级配、细料塑性及后期养护条件影响大，处置不当易出现不规则裂缝；,水泥砼面层在重荷载交通下的局限性,水泥砼刚度大，弯拉回弹模量可达（2.54.0）104MPa，可满足软土地基低路堤重荷载交通下对路面的刚度需求；板块间不均匀沉降，引起车辆行驶“不平顺”，成为在高等级道路上使用的“致命伤”。,普通水泥砼基层+沥青砼面层的局限性,普通水泥砼加铺沥青面层的核心问题即为防止反射裂缝，主要措施包括板底注浆、设置夹层（土工格栅、聚酯玻纤布、橡胶沥青夹层SAMI等）等。,水泥砼基层反射裂缝,寻求一种刚度足够大，且裂缝宽度可控制在一定范围内不致于

7、反射至沥青面层的结构，成为解决软土地基低路堤重载交通下路面结构选择的主要问题。,连续配筋混凝土(CRC)和沥青混凝土(AC)复 合式路面结构,复 合式路面结构利用了2种材料的优点，刚中有柔，以 刚为主，以连续配筋混凝土良好的整体强度与刚度 作为结构承重层，以沥青混凝土作为罩面，提高路面 的行驶舒适性，同时，AC层还有减少车轮对路面的 冲击振动、扩散荷载以及便于养护维修等特点，大大 改善了路面的使用性能。采用连续配筋混凝土作道路基层，可在最大限度提供刚度足够大的基层的同时，避免出现普通水泥混凝土基层加铺沥青路面时易出现的反射裂缝。,连续配筋混凝土基层的应用,水泥路面中增设钢筋除了提高路面承载能力

8、及对地基条件的适应性外，最本质的原因仍然是通过钢筋提供的拉力将缝两侧的水泥板块拉在一块，形成嵌锁结构从而提高水泥板块的整体应力扩散能力；,连续配筋混凝土配筋率,配筋率=0.60.8%的纵向钢筋，才能将路面横向裂缝间距控制在1.02.5m之间、裂缝宽度控制1mm以内，从而保证混凝土路面的整体性。,连续配筋混凝土端部设计,国内外常见的端部处理方法有：矩形地锚梁锚固、混凝土灌注桩锚固、宽翼缘工字梁、连续设置胀缝等四种。由于混凝土灌注桩的造价较高，施工较复杂，而连续设置胀缝，往往因胀缝处理不好，会造成许多接缝损坏。常用的方法为矩形地锚梁和宽翼缘工字梁两种约束方案。,上海外环线改建项目中采用路面结构：4

9、cm 沥青马蹄酯碎石混合料（SMA-13 SBS改性）6cm 中粒式沥青砼（AC-20C）24cm 连续配筋砼铣刨原路面利用原三渣基层。,工程实例,外环线道路交通量大，使用1年有余，未出现反射裂缝，目前连续配筋基层使用状况仍在观察中。,总结与展望,CRCP能满足重载交通下的路面结构刚度的需求，对消除重车引起的不均匀沉降方面具有广阔的应用前景；连续配筋混凝土加铺沥青层（CRCP）的路面结构组合方式作为长寿命路面的推荐结构型式之一。对连续配筋混凝土路面应用于软土地基低路堤重载交通的探讨，其实际应用需要更多工程积累及验证。,刚性桩法多级过渡理论 于路桥衔接段的应用,刚性桩复合地基法是指采用预制桩、灌

10、注桩等刚性桩作为地基竖向增强体而形成的由地基土和增强体共同承担荷载，并在增强体顶部设置垫层形成刚性桩复合地基的地基处理方法。,刚性桩复合地基法的定义,刚性桩复合地基法近年来发展较快，在路桥衔接段、高速公路拓宽新老路基搭接段得到广泛的应用。,尤其是软土厚度超过20m以上的路段,路桥衔接段的“刚柔”过渡,路桥过渡段是刚性桥台与柔性路堤的结合路段，是刚性与柔性结构的衔接部位。,刚性桥台,柔性路堤,刚性桩结合桥头搭板,桥后“二次跳车”现象,路桥过渡段选用单一桩长的刚性桩，极易在刚性桩处理末端与路堤之间产生刚柔突变，引起沉降差异，产生“桥头不跳、路中跳”的现象。,二次跳车,工后沉降控制标准,根据公路路基

11、设计规范（JTGD30-2004）对工后沉降的控制标准，桥台与道路衔接处与一般路段之间的控制标准的差异性，导致出现“桥头不跳，路中跳”的现象，导致桥头跳车处理失败。因此，处理桥头跳车的问题衍生为如何实现桥台与一般路段的平稳过渡的问题，在此基础上，“分区加固，逐级过渡”的刚性过渡理论能很好的解决这一难题。,刚性桩过渡的理论核心,刚性桩桩长,桩距变宽或逐级缩短,沉降平顺过渡,理论控制模型,多级过渡,通过计算得到的一般路段的工后沉降量,有限元模拟计算,通过有限元模拟计算评估刚性桩过渡的加固效果，为进一步优化设计与施工提供参考，本文选用PLAXIS进行数值模拟计算。,计算模型,模型网格划分,多级过渡加

12、固,25m桩长,15m桩长,10m桩长,沉降突变,多级过渡加固,25m桩长,15m桩长,10m桩长,沉降变形云图,一般路段与加固区结合部,桥台与加固区结合部,多级过渡加固,25m桩长,15m桩长,10m桩长,路基顶面沉降曲线图,多级过渡加固方法可以很好的控制过渡段的不均匀沉降，沉降大体呈线形分布。,通过理论计算表明，在桥台后设置一定距离的过渡段，能较好的协调桥头与处理段，处理段与一般路段的协调变形，避免出现较大的差异沉降。并且通过计算分析表明，对于刚性桩，通过改变桩长能获得较好的效果。,刚性桩过渡理论一般设计过程,首先，计算时制定不同区域的工后沉降控制标准；其次，按照不同的工后沉降反算出所需打设深度；最后，根据软件的计算结果确定设计方案。,桩长变化通过理论计算划定,步骤一：制定过渡区的工后沉降控制标准,步骤二：按照制定的工后沉降反算出所需打设深度,步骤三：根据打设深度，设计工程方案,工程实例,本公司负责设计的宁波市东外环路B标工程，采用本理论正在实施，所使用桩型为塑料套管混凝土桩（TC桩）,总结与展望,本次汇报只是对刚性桩多级过渡理论初步的探讨，技术还有待在今后的工程实践中不断的补充完善。刚性桩过渡理论的设计体系；刚性桩与柔性桩联合过渡研究；分区加固区域范围研究；过渡形式的分析研究。,谢谢各位!,