论文部分内容阅读
【摘 要】高填方路基填筑断面较大，控制变形难度大，通过对高填方路基处理中天然地基处理要求、压实度及填料特性进行分析，介绍了高填方路基沉降观测的内容和监测点的埋设，并分析了路基的沉降规律，在观测数据基础上研究了高填方路基的沉降过程及自重变形规律。
【关键词】路基；高填方；沉降；控制
0.引言
公路工程中高填方路基能够有效的节约土地的特点，是山区中常用的路基形式，但在设计、施工时还有很多难题没有解决，例如高填方路基的稳定性评价、沉降估计等，施工质量监测和控制，以及高填方的边坡稳定性问题。
1.高填方路基处理及快速施工方法
1.1天然地基处理
软土地基经过处理后要满足强度要求、变形要求、稳定性要求以及水稳定性要求，根据路基土的不同性质选择不同的处理方法，考虑的因素包括地质条件、结构物条件、工程环境、施工材料以及施工用的机械设备。处理方法有表层处理法能够控制剪切变形，增强抗滑能力，还有换填法、反压护道法、固结排水法、凝固法和构造物法等。
1.2高填方路基填料和压实度要求
填料的选择上要按照规范和设计要求选取，对填料进行液限、塑性、击实以及承载比试验，确定填料性能能够满足填筑要求。CBR值较高的填料要优先采用，填料中碎石含量要占全部的30%～50%。保持填料均匀，不能使用沼泽土、淤泥、生活和建筑垃圾作为填料，塑性指数大于24，液限大于40%，或者有机含量大于5%的填料不能使用。
压实标准要根据公路承载力及强度要求，并结合高填方路基的快速施工来确定。每层的填筑厚度根據压实机具的有效压实深度及压实度要求确定，填筑时自下而上逐层施工，在前一层满足压制质量要求后才能进行下一层施工， 保证填筑高度范围内的稳定性。另外分层厚度要考虑填料性质、最大干密度以及最佳含水率等条件。
1.3路基填筑施工程序
路基填筑快速施工程序，一般对上下行车道进行半幅施工，可以在一侧施工时保证施工车辆的正常运行，这里介绍的施工方法为同时填筑全幅施工法，在路侧设置通行便道。施工程序为全幅宽度的布置填料，计算有效压实厚度，并以此确定运送车辆和形式路线。通过合理的 填料布置位置和稀疏程度来提高施工速度；分层均匀摊铺，根据机械和土质状况确定虚铺系数，减小分层的填筑厚度以保证压实质量；采用振动式压路机进行振动压实，并冲压补强，加速填土的固结变形，从而提高地基承载力；以水泥或石灰为稳定剂处理上层路基，形成80cm厚的石灰稳定碎石土，避免施工荷载对路基上层的扰动，防止雨水的冲刷等；然后进行边坡防护，高填方路基的边坡面积大，在雨水、荷载等外部环境作用下容易发生变形、冲刷、滑塌和沉降现象，防护措施根据路基特点确定，坡面防护要和路基工程同步进行，缩短土基的裸露时间；变形观测，在路基中央埋设地面沉降板，路基两侧埋设分层沉降板，路基坡脚处设置水平位移桩进行路基观测。
2.高填方路基变形观测
2.1监测站点布置
沿道路纵向设置多个观测断面，地面沉降板和分层标埋设于路基中央，分层沉降板在填筑过程中埋设于两侧边坡，在路基坡脚处设置水平位移边桩。按照填筑顺序在填筑前后设立监测站点，设立基点网，熟悉周边环境，并开始初值观测。
2.2监测内容和要求
天然路基经过换填后，以施工过程中埋设的地面沉降板进行沉降观测，得到不同填筑高度时，各断面的沉降变形情况，路基中心地面的沉降速率不能超过每昼夜1.0cm。以路基两侧边坡分层沉降板观测路基各断面的分层沉降情况，得到土体沿深度方向的沉降量，监测施工沉降变形。坡脚的水平位移监测由埋设在各断面坡脚的水平位移边柱来完成，坡角的水平位移速率每昼夜不大于0.5cm，当超过这个限值时要立即停止施工。所有埋设仪器，都要测定初始读数，施工期每一层路基填筑完成后都要进行观测，特殊原因停止施工时至少72小时对沉降板观测一次，直到路基填筑完成。
2.3路基沉降特征分析
高填方路基施工过程中路基的沉降规律为沉降和地基土本身的密度和变形模量有关，路基土的压实度和变形模量越大，沉降就越小；随着填筑高度的增加，沉降会明显增加，并且施工荷载造成的附加应力也会增加路基沉降量；分层填筑的路基，分层厚度的大小影响沉降量，分层厚度越大，总的沉降量也越大，并有最佳的分层填筑厚度，当大于此厚度时，沉降量会明显增加，而小于次厚度时分层厚度对沉降的影响较小；沉降会随着加载出现快速沉降特征，受到施工时对路基采取的特殊处理措施的影响；原路基土质对沉降也有一定影响，当原路基为淤泥等软土时，沉降明显增大，其本身的土体固结和压缩变形都会引起路基的沉降差异；越靠近路基中线，路基沉降越大，在两侧则较小，土质不均匀时，土质较软处沉降大；加强下层路基的压实度和施工质量，能够保证土体初始沉降加快，有利于路基的稳定性。
3.填方路基沉降过程分析
3.1填方路基承载力
路基的沉降变形和其本身承载力有很大关系，当荷载小于一定数值时，变形和荷载呈现出线性关系，能够用弹性力学进行解释，当荷载增大时，变形会急剧增加，路基开始出现塑性变形，要从定性和定量两个方面来分析路基中塑性区域的发展，得到地基的临界荷载。
路基在外部荷载的作用下。附加应力增大，内部应力发生变化，剪应力也随之增大，当大于某一临界值时达到极限平衡状态，开始出现塑性区，如果荷载不断增大，塑性区域形成连通，就会造成整个路基的破坏。路基承载力有极限承载力和容许承载力，达到极限承载力时就会导致路基的失稳破坏，容许承载力则是路基的安全变形范围。
3.2高填方路基的特征
高填方路基具有流变特性，并在沉降过程中起着重要的作用，路基的工后沉降需要一个长时间的过程，变形主要原因是有蠕变引起。蠕变变形量和土颗粒的骨架结构形式有关，并与粘聚力大小、颗粒形式、密实度、饱和度以及渗透特性都有密切关系，会因填料的不同而改变。
高填方路基的压实特性，当粘性土在塑限含水量时具有较好的变形能力，压实效果好，土的最大干密度越大，压实度越高。最大干密度和天然干密度具有线性关系，天然干密度也大，最大干密度也越大。充分压实能够有效的减少路基沉降，能够固加速填土的固结变形，有效减少工后沉降。
3.3高填方路基的自重变形
路基的自重变形规律为，当填土高度小于1.5m时，自重较小，对变形影响不明显，随着填筑高度的增加，自重变形会逐渐加快，所以路基较低时可以不考虑自重变形的影响。但路基较高时要重视自重变形作用，采取必要的措施在施工期间完成土体的固结。在填筑时要控制填筑速率，填筑过快时，自重变形会在短时间内快速增大，扰动基底的土体，出现路基的纵向裂缝。高填路基会在自重作用下发生后期变形，产生次固结作用，做好沉降观测，并合理的预测高填方路基的工后沉降对控制路基稳定性有很大作用。
【参考文献】
[1]郑华，王志亮.基于参数反演的软土路基沉降计算与分析.水文地质工程地质，2004（3）：89-92.
[2]李世壮.车辆荷载作用下复合地基的沉降研究.长春工程学院学报（自然科学版），2002，3（2）：26-25.
[3]汪浩，黄晓明.软土地基上高速公路加宽的有限元分析.公路交通科技，2004（8）：21-24.
[4]苏超，徐泽中，吴任.高速公路拼接段地基参数反分析方法及其应用.河海大学学报，2000，28（6）：38-42.
[5]刘银生，杨洞援.公路软土地基总沉降预测研究.公路交通科技，1999，16（3）：68-70.
[6]刘勇健.用人工神经网络预测高速公路软土地基的最终沉降.公路交通科技，2000，17（6）：15-1.
【关键词】路基；高填方；沉降；控制
0.引言
公路工程中高填方路基能够有效的节约土地的特点，是山区中常用的路基形式，但在设计、施工时还有很多难题没有解决，例如高填方路基的稳定性评价、沉降估计等，施工质量监测和控制，以及高填方的边坡稳定性问题。
1.高填方路基处理及快速施工方法
1.1天然地基处理
软土地基经过处理后要满足强度要求、变形要求、稳定性要求以及水稳定性要求，根据路基土的不同性质选择不同的处理方法，考虑的因素包括地质条件、结构物条件、工程环境、施工材料以及施工用的机械设备。处理方法有表层处理法能够控制剪切变形，增强抗滑能力，还有换填法、反压护道法、固结排水法、凝固法和构造物法等。
1.2高填方路基填料和压实度要求
填料的选择上要按照规范和设计要求选取，对填料进行液限、塑性、击实以及承载比试验，确定填料性能能够满足填筑要求。CBR值较高的填料要优先采用，填料中碎石含量要占全部的30%～50%。保持填料均匀，不能使用沼泽土、淤泥、生活和建筑垃圾作为填料，塑性指数大于24，液限大于40%，或者有机含量大于5%的填料不能使用。
压实标准要根据公路承载力及强度要求，并结合高填方路基的快速施工来确定。每层的填筑厚度根據压实机具的有效压实深度及压实度要求确定，填筑时自下而上逐层施工，在前一层满足压制质量要求后才能进行下一层施工， 保证填筑高度范围内的稳定性。另外分层厚度要考虑填料性质、最大干密度以及最佳含水率等条件。
1.3路基填筑施工程序
路基填筑快速施工程序，一般对上下行车道进行半幅施工，可以在一侧施工时保证施工车辆的正常运行，这里介绍的施工方法为同时填筑全幅施工法，在路侧设置通行便道。施工程序为全幅宽度的布置填料，计算有效压实厚度，并以此确定运送车辆和形式路线。通过合理的 填料布置位置和稀疏程度来提高施工速度；分层均匀摊铺，根据机械和土质状况确定虚铺系数，减小分层的填筑厚度以保证压实质量；采用振动式压路机进行振动压实，并冲压补强，加速填土的固结变形，从而提高地基承载力；以水泥或石灰为稳定剂处理上层路基，形成80cm厚的石灰稳定碎石土，避免施工荷载对路基上层的扰动，防止雨水的冲刷等；然后进行边坡防护，高填方路基的边坡面积大，在雨水、荷载等外部环境作用下容易发生变形、冲刷、滑塌和沉降现象，防护措施根据路基特点确定，坡面防护要和路基工程同步进行，缩短土基的裸露时间；变形观测，在路基中央埋设地面沉降板，路基两侧埋设分层沉降板，路基坡脚处设置水平位移桩进行路基观测。
2.高填方路基变形观测
2.1监测站点布置
沿道路纵向设置多个观测断面，地面沉降板和分层标埋设于路基中央，分层沉降板在填筑过程中埋设于两侧边坡，在路基坡脚处设置水平位移边桩。按照填筑顺序在填筑前后设立监测站点，设立基点网，熟悉周边环境，并开始初值观测。
2.2监测内容和要求
天然路基经过换填后，以施工过程中埋设的地面沉降板进行沉降观测，得到不同填筑高度时，各断面的沉降变形情况，路基中心地面的沉降速率不能超过每昼夜1.0cm。以路基两侧边坡分层沉降板观测路基各断面的分层沉降情况，得到土体沿深度方向的沉降量，监测施工沉降变形。坡脚的水平位移监测由埋设在各断面坡脚的水平位移边柱来完成，坡角的水平位移速率每昼夜不大于0.5cm，当超过这个限值时要立即停止施工。所有埋设仪器，都要测定初始读数，施工期每一层路基填筑完成后都要进行观测，特殊原因停止施工时至少72小时对沉降板观测一次，直到路基填筑完成。
2.3路基沉降特征分析
高填方路基施工过程中路基的沉降规律为沉降和地基土本身的密度和变形模量有关，路基土的压实度和变形模量越大，沉降就越小；随着填筑高度的增加，沉降会明显增加，并且施工荷载造成的附加应力也会增加路基沉降量；分层填筑的路基，分层厚度的大小影响沉降量，分层厚度越大，总的沉降量也越大，并有最佳的分层填筑厚度，当大于此厚度时，沉降量会明显增加，而小于次厚度时分层厚度对沉降的影响较小；沉降会随着加载出现快速沉降特征，受到施工时对路基采取的特殊处理措施的影响；原路基土质对沉降也有一定影响，当原路基为淤泥等软土时，沉降明显增大，其本身的土体固结和压缩变形都会引起路基的沉降差异；越靠近路基中线，路基沉降越大，在两侧则较小，土质不均匀时，土质较软处沉降大；加强下层路基的压实度和施工质量，能够保证土体初始沉降加快，有利于路基的稳定性。
3.填方路基沉降过程分析
3.1填方路基承载力
路基的沉降变形和其本身承载力有很大关系，当荷载小于一定数值时，变形和荷载呈现出线性关系，能够用弹性力学进行解释，当荷载增大时，变形会急剧增加，路基开始出现塑性变形，要从定性和定量两个方面来分析路基中塑性区域的发展，得到地基的临界荷载。
路基在外部荷载的作用下。附加应力增大，内部应力发生变化，剪应力也随之增大，当大于某一临界值时达到极限平衡状态，开始出现塑性区，如果荷载不断增大，塑性区域形成连通，就会造成整个路基的破坏。路基承载力有极限承载力和容许承载力，达到极限承载力时就会导致路基的失稳破坏，容许承载力则是路基的安全变形范围。
3.2高填方路基的特征
高填方路基具有流变特性，并在沉降过程中起着重要的作用，路基的工后沉降需要一个长时间的过程，变形主要原因是有蠕变引起。蠕变变形量和土颗粒的骨架结构形式有关，并与粘聚力大小、颗粒形式、密实度、饱和度以及渗透特性都有密切关系，会因填料的不同而改变。
高填方路基的压实特性，当粘性土在塑限含水量时具有较好的变形能力，压实效果好，土的最大干密度越大，压实度越高。最大干密度和天然干密度具有线性关系，天然干密度也大，最大干密度也越大。充分压实能够有效的减少路基沉降，能够固加速填土的固结变形，有效减少工后沉降。
3.3高填方路基的自重变形
路基的自重变形规律为，当填土高度小于1.5m时，自重较小，对变形影响不明显，随着填筑高度的增加，自重变形会逐渐加快，所以路基较低时可以不考虑自重变形的影响。但路基较高时要重视自重变形作用，采取必要的措施在施工期间完成土体的固结。在填筑时要控制填筑速率，填筑过快时，自重变形会在短时间内快速增大，扰动基底的土体，出现路基的纵向裂缝。高填路基会在自重作用下发生后期变形，产生次固结作用，做好沉降观测，并合理的预测高填方路基的工后沉降对控制路基稳定性有很大作用。
【参考文献】
[1]郑华，王志亮.基于参数反演的软土路基沉降计算与分析.水文地质工程地质，2004（3）：89-92.
[2]李世壮.车辆荷载作用下复合地基的沉降研究.长春工程学院学报（自然科学版），2002，3（2）：26-25.
[3]汪浩，黄晓明.软土地基上高速公路加宽的有限元分析.公路交通科技，2004（8）：21-24.
[4]苏超，徐泽中，吴任.高速公路拼接段地基参数反分析方法及其应用.河海大学学报，2000，28（6）：38-42.
[5]刘银生，杨洞援.公路软土地基总沉降预测研究.公路交通科技，1999，16（3）：68-70.
[6]刘勇健.用人工神经网络预测高速公路软土地基的最终沉降.公路交通科技，2000，17（6）：15-1.