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1、,道路软土地基处治路基支挡、防护工程设计,一、软土地基处治工程,广州市市政工程设计研究院,概述主要设计参数软土地基处治设计流程常用的软基处理方法软基处治方案的特点与适用范围软基的动态设计与监测主要图纸介绍交流与讨论,主要内容,一、概述,软基地基处治工程通用图在广东*设计院通用图基础上、根据我院的制图标准，主要在以下方面进行进行了修改、补充和完善。1、增加了参考图使用说明。2、增加了市政工程常用的旋喷桩设计图纸。3、增加了软基处理平面图、特殊路基地质纵断面设计图。4、根据市政工程特点调整了软土路基监测设计图表。5、根据新规范调整了设计图纸的一些细节参数。如土工格栅技术参数等。,二、主要设计参数,
2、（1）容许工后沉降：（如城市道路路基设计规范出版则执行新规范要求）城市主干道及高等级公路：桥台与路堤相邻处10cm，涵洞或涵洞式通道处20cm，一般路段30cm。城市次干道及低等级公路：桥台与路堤相邻处20cm，涵洞或涵洞式通道处30cm，一般路段50cm。（2）工后基准期一般为路面设计年限。（3）稳定验算和沉降计算按成层地基进行。路堤整体抗剪稳定验算采用圆弧条分法，稳定安全系数采用有效固结应力法计算。（4）主固结沉降采用分层总和法计算，可利用压缩试验的ep曲线、压缩模量Es计算软土地基的主固结沉降。总沉降采用沉降系数乘以主固结沉降计算所得，沉降系数一般为1.11.4（或根据地区经验确定）。（
3、5）稳定验算和沉降计算应考虑路堤在施工期与预压期由于地基沉降而多填筑的填料增重的影响；稳定验算应考虑地基土层的强度增长系数。（6）地基和路堤的抗剪强度均采用直接快剪试验或固结快剪试验指标。,三、软土地基处治设计流程,四、常用的软基处理方法,4.1换填法换填法适用于软土埋深普遍不大于3m的路段，将软土挖去，然后换填石屑、中粗砂等强度较高的透水性材料。换填材料应分层压实，分层厚度不超过30cm，并对每一层进行压实度及强度检验。优点：施工工艺和机具简单，施工速度快，费用较低，质量易控制，效果好。缺点：适用范围狭窄，换填深度一般不超过3.0m，有大量的弃方和填方，易造成环境污染和水土流失；,四、常用的
4、软基处理方法,4.2强夯法强夯法也称动力固结法或动力压密法，利用起吊设备，将1025吨的重锤提升至1025米高处使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。优点：具有工艺简单，施工速度快、费用低、适用范围广、效果好等优点。缺点：施工中噪音大，震动大，不适合在建筑物或人口密集处使用；对于范围窄的山区路段，进出场麻烦，工作面不易展开；最大处理深度约68米。,四、常用的软基处理方法,4.3强夯置换法强夯置换是强夯用于加固饱和软粘土地基的方法。强夯置换法的加固机理是形成复合地基，以提高地基承载力，减小沉降。粒料墩一般都有较好的透水性，利于土体中超孔隙水压力消散产生固结。优点：具有复合地基桩的优
5、点，工后沉降小，处理后地基承载力较高，施工效果好等优点。缺点：施工中噪音大，震动大，不适合在建筑物或人口密集处使用；强夯置换的处理深度有限，最大处理深度约68米。,四、常用的软基处理方法,4.4塑料排水板或袋装砂井通过在软基中打设塑料排水板或袋装砂井，增加地基横向排水通道，缩短排水路径，加速地基固结，提高路基的稳定性，使大部分沉降提前在施工期和预压期完成。，优点：加快地基固结速率，加速地基沉降；塑料排水板和袋装砂井施工速度快，质量易控制，工程费用低；处理深度较大，可达30m35m。缺点：不能较大的提高地基承载力，亦不能提高砂土地基的抗液化能力；对于深厚软土的桥头路段或对于深厚软土且工期小于1年
6、的工程难以满足工后沉降及工期的要求；由于沉降较复合地基大，又需要等载、超载，导致需要大量借方、且存在大量弃方。,四、常用的软基处理方法,4.5真空联合堆载预压法本法是将不透气的薄膜铺设在需要加固的软基表面的砂垫层上，将膜下土体间的空气和水抽出，形成真空，使土体排水而压密。适用于处理厚度较大的软土地基，需结合排水固结法综合处理。优点：施工工期快、填土速度很快，由于不需要超载，弃方量比一般排水固结法要少；处理最大深度可达25m；电力供应方便，真空泵可重复利用。缺点：该方法不能较大的提高地基承载力，亦不能提高砂土地基的抗液化能力；对施工工艺要求较高，工程费用也较高。,四、常用的软基处理方法,4.6水
7、泥土搅拌桩水泥土搅拌桩是通过机械搅拌作用将粉体（或水泥浆液）与土体混合后形成支撑桩体，桩体和桩间土共同形成复合地基。适用于软土深度不超过15m的桥涵路段，用于有机质含量高的地基需谨慎。优点：工后沉降量小，施工工期较短。在复合地基中属于造价较低的桩型。缺点：处理深度不宜超过15m，作为隐蔽工程，施工质量难以控制，如果桩长超过15m时，需要采用双向搅拌粉喷桩，桩体检测时间长。,四、常用的软基处理方法,4.7高压旋喷桩通过高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合，形成桩体；桩体和桩间土共同形成复合地基。适用于净空受限、软土深度不超过20m的路段，用于有机质含量高的地基需谨慎。优点：钻机高度低，特别适
8、合桥下、管线下等净空受限部位的软基加固项目；加固后地基强度提高较多，工后沉降小，施工工期较短。缺点：由于高压旋喷桩单价很高，大面积软基处理时不宜采用。,四、常用的软基处理方法,4.8 CFG桩CFG桩，是水泥粉煤灰碎石桩的简称，是由碎石、石屑、粉煤灰组成混合料，桩体强度等级可达C5C20，半刚性桩。CFG桩适用于软土深度不超过25m的桥涵路段。优点：沉管灌注施工，质量容易保证，桩身强度高；适用于各种类型的地基处理，工期短，工后沉降小，处理深度可达25m。缺点：造价较水泥搅拌桩高；作为隐蔽工程，当桩长超过25m以上，施工质量难以保证，需要采用长螺旋钻孔管内泵压法施工；检测较复杂。,四、常用的软基
9、处理方法,4.9 砂桩、碎石桩砂石桩法是指在地基中设置由砂、碎石组成的竖向桩体，碎石桩加固砂土地基抗液化的机理主要有挤密作用、排水降压作用和砂基预震效应三个方面。优点：可提高地基的承载力、降低孔隙比、减少地基沉降，提高地基抗液化能力，同时还兼有排水和置换作用。碎石桩效果比砂桩好，施工工期较短。缺点：砂、碎石用量大，处理费用较高，桩下部施工质量难以控制和检测，处理深度最大为15m20m，施工振动大。,四、常用的软基处理方法,4.10 预应力砼管桩预应力砼管桩（PHC桩）具有质量稳定可靠，桩身强度高，贯穿能力强、运输方便、施工速度快、工期短的特点。能与桩间土一起形成复合地基，提高地基承载力。但预应
10、力管桩造价太高，不适宜在路基处理时大面积使用。优点：产品由工厂流水线生产，质量稳定可靠，桩身强度高，贯穿能力强；运输方便，施工速度快，工期短，检测方便；可以比排水固结法大量减少地基沉降量；处理深度可达40m。缺点：造价很高，施工噪音大，远运距离远。,五、软基处治方案的特点与适用范围,5.1 软基处理方法简介见“软土路基设计方案比较表”1）换土垫层法适用于深度不超过3.0m的软土（含泥炭土）路段；2）强夯换填法适用于非饱和的松散砂层及粉砂土、松散的厚层人工填土和软土路段，深度不超过8m。强夯法还可用来对高路堤进行补强加固。对于城区、居民区和沉降敏感地区，强夯法不适宜。3）砂垫层、挖砂沟堆载软基处
11、理适用于深度不超过3.0m的渗透性稍好(如存在夹砂层或含砂量较大)、软基埋藏深度较小且非高填土的一般软土路段。4）袋装砂井（或塑料排水板）软基处理适用软土厚度不超过35m且填土高度不宜超过8m的路段，当稳定安全系数小时，可结合真空预压、反压护道使用。新旧路交界处以及周边对沉降敏感地区慎用。5）真空联合堆载预压软基处理适用于软土深度及厚度较大的桥涵路段或填土高度超过8m以上的深厚软土路段，需结合袋装砂井、塑料排水板等和堆载预压法综合处理。当存在夹砂层时，需和密封帷幕措施结合使用。新旧路交界处以及周边对沉降敏感地区慎用。,四、软基处治方案的特点与适用范围,6）反压护道软基处理适用于填土较高（一般8
12、.0m）的桥头和一般软土路段。由于反压护道要占用大量的土地，因此对农田地段、土地资源紧张区应尽量不采用反压护道。该法一般在出现滑塌险情时才作为应急方案使用。7）水泥搅拌桩复合地基处理适用于软土深度不超过15m的桥涵路段或填土高度超过8m且软土深度不超过15m的一般路段，用于有机质含量高、塑性指数大于25的地基须谨慎。当含水量小于30%或超过70%，干法不宜采用。8）旋喷桩复合地基处理适用土层同水泥搅拌桩，主要在净空受限时使用，因单价高，不适宜大面积使用。9）水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)、素砼桩适用于软土深度不超过20m（最大25m）的桥涵路段或填土高度超过8m的一般软土路段。施工方法有长螺旋钻
13、孔施工和振动沉管施工两类。10）砂桩、碎石桩复合地基处理适用于砂土液化路段和软土深度不超过20m的桥涵路段。11）预应力管桩适用于软土深度不超过40m的桥涵路段或填土高度超过8m的一般软土路段。12）筒桩适用于软土深度不超过30m的桥涵路段或填土高度超过8m的一般软土路段。,五、软基处治方案的特点与适用范围,5.2 软基处理方案的选择软基处理方案的选择主要考虑以下因素：1）路线总体设计2）施工工期要求（工期短时不适宜采用排水固结法）3）地质状况、软基分布及物理力学性质4）填土高度（填土高度大于8m时采用普通的堆载预压难以满足要求）5）结构物设置位置、类型及密度（主要考虑工后差异沉降）6）经济造
14、价（排水固结法造价较低）7）工可、初步设计等批复意见8）净空、管线等信息（净空受限时一般采用旋喷桩、注浆法处治）9）地形、地貌（水塘路段应先换填）,六、软基的动态设计与监测,6.1软基的动态设计（1）软基处理采用动态设计原则。1）软土在空间上分布不均，且分布范围相对变化大。2）软基处理方案、范围的适当调整是动态设计的另一重要组成部分（范围、深度调整）。（2）软基处理及填筑施工应加强动态控制。1）软基处理方案必须严格按监控指标和设计要求实施。2）在填筑过程中应增加监测频率，当发现侧向位移速率等指标不正常，路基有失稳的趋势时，必须立即向业主等相关单位通报，并立即向路基两侧卸载，必要时两侧再加反压护
15、道（含鱼塘填平）。（3）总而言之，动态设计和控制的目的是完善设计方案，确保软土路基处治彻底，动态设计和控制须与监控方案结合使用。,六、软基的动态设计与监测,6.2软基的监测方案同一路段、不同观测项目的测点布置在同一横断面上。如下路段必须设置监测断面：1）软土深度较深及性质极差的路段；2）填土高度最高路段或填土高度较高且软土深度较深的危险路段；3）桥头搭板尾端；4）距桥头50m左右处；5）涵洞；6）鱼塘等浸水路段；7）半填半挖及纵横向软土分布变化较大的路段；,六、软基的动态设计与监测,6.2软基的监测方案主要的监测手段：1）沉降板2）分层沉降标3）位移边桩4）测斜管5）孔隙水压力观测6）土压力观
16、测,七、主要的图纸介绍,1、初步设计：软土路基设计方案比较表,七、主要的图纸介绍,2、主要表格：软土分布一览表、软土路基设计表和工程数量表3、设计图纸：按地基处理方法分：1）换填垫层法、强夯法、反压护道法等浅层处理方法2）排水固结法（挖砂沟、袋装砂井、塑料排水板、真空联合堆载预压处治）3）复合地基（砂桩、碎石桩、水泥搅拌桩、旋喷桩、CFG桩法、素砼桩法、管桩、筒桩等）4）软基处理相关图纸（软基过渡段设计图、填筑加宽设计图、加载设计图、桥涵台反开挖设计图、软基监测设计图表5）另提供一份软基处理平面图和地质纵断面图作为参考。,八、交流与讨论,1、单向土工格栅和双向土工格栅的区别？设置层数？设置位置
17、？,2、高路堤（如20m以上）的地基承载力要求，高路堤下设置涵洞时的地基承载力要求，可否直接提h？如何考虑路基与地基的相互作用？,3、城市隧道位于淤泥层时，地基处理后隧道结构的工后沉降计算？,八、交流与讨论,土工合成材料 塑料土工格栅（GB/T 17689-2008）,建筑地基处理技术规范征求意见稿,八、交流与讨论,公路路基设计规范条：高路堤的地基承载力低于车辆动力荷载和路堤自重压力时，还应按承载力要求对地基进行处理。,公路路基施工技术规范条条文说明：填石路堤为防止地基承载力不足而导致路基 整体工后沉降过大或失稳破坏，因此除满足设计承载力要求外，还应满足不同路堤填高对地基承载力的要求：路堤高度
18、小于10m时，地基承载力不宜低于150KPa；路堤高度为1020m时，地基承载力不宜低于200KPa；路堤高度大于20m时，路堤宜填筑在岩石地基上。,河海大学殷宗泽认为：地基承载力是刚性、半刚性基础下地基的承载力，路基及土石坝下的地基仅作变形和边坡稳定验算，不要求作地基承载力验算。公路路基设计规范3.6条仅要求进行路堤稳定性计算。,同济大学高大钊认为：应该考虑地基承载力，并注意高填土的极限高度，与填筑速率有关。,八、交流与讨论,3、城市隧道位于淤泥层时，地基处理后隧道结构的沉降计算？,现有的沉降计算方法主要有分层总和法、规范公式法以及应力路径法。但均是以附加应力计算沉降。,珠海沿江路隧道设置在
19、淤泥中，淤泥深1525m，开挖隧道前先对隧道基底进行软基处理。由于隧道开挖回填后软基处理顶面的附加应力为零甚至为负（需考虑抗浮），此种情况如何计算隧道结构的工后沉降？软基处理时CFG桩的间距是按沉降控制还是承载力控制？淤泥层开挖后会出现回弹，在施工荷载和隧道结构结构的作用下，会产生多少沉降？如何计算？有无城市隧道工后沉降监测资料？,八、交流与讨论,有人认为：附加应力为0，仍有可能有沉降。产生沉降的根本原因是地基土的有效应力增加，此处虽然附加应力为0，但是地基土所处的环境发生了改变。首先有个卸荷回弹，回弹再压的沉降式一部分；另外，软塑状淤泥的埋藏条件发生变化，回填的地基土渗透性一般都比较好，下伏
20、软塑状淤泥中的水可能渗出，孔隙水压力降低，有效应力增加，发生沉降。也有人认为：隧道基底软基处理的目的主要是防止隧道的不均匀沉降。,二、路基支挡、防护工程,广州市市政工程设计研究院,概述预应力锚索设计图路基支挡、防护结构的特点与适用范围边坡防护与环境保护高边坡的动态设计与监测主要图纸介绍注意事项工程实例,主要内容,一、概述,路基支挡、防护工程通用图在广东*设计院通用图基础上、根据我院的制图标准，主要在以下方面进行进行了修改、补充和完善。1、增加了参考图使用说明。2、增加了人字骨架植草防护、客土喷播植草防护设计图纸。3、参考国内其他设计院的图纸，对预应力锚索的设计参数进行了较大幅度的修改。4、根据
21、市政工程的特点调整了坡高（将公路常用的10m坡高调整为8m、6m）5、根据新规范调整了设计图纸的一些参数，如土工格栅等。,二、预应力锚索设计图,2.1 预应力锚索框架坡面设计图,1、广东省*设计院“日“字形”防护框架：整体性好，单根预应力锚索拉力较小，坡面排水不佳。2、贵州省*设计院”井“字形防护框架：整体性较好，单根预应力锚索拉力大，坡面排水不佳。3、中交*设计院“条形”+人字骨架防护：整体性差，单根预应力锚索拉力较小，坡面排水好。4、本次通用图设计采用整体性较好的”日“字形框架防护结构,二、预应力锚索设计图,2.2 预应力锚索纵梁结构图,1、广东省*设计院“纵梁：纵梁顶部4N116，纵梁底
22、部4N125，中间2N2162、贵州省*设计院”纵梁：8N125+2N1253、中交*设计院纵梁：8N125 无N24、本次通用图设计考虑到框架梁受力的不确定性，采用8N125+2N218,二、预应力锚索设计图,2.3 其他修改,1、预应力锚索加固边坡坡高由10m调整为8m，如调整至6m反而不经济；2、由于公路钢筋混凝土及预应力混凝土规范（JTG D62-2004）的调整，将框架砼抗压强度等级由C25调整为C30；3、考虑到坡面的不平整，计入1.2的填凹系数；4、将原300600kN分解为300450kN，450600kN，600kN以上未出通用图；5、锚墩根据框架梁做相应修改。,三、路基支挡
23、、防护结构的特点与适用范围,3.1 植物防护系列,三、路基支挡、防护结构的特点与适用范围,3.2 骨架植草防护系列,三、路基支挡、防护结构的特点与适用范围,3.3 锚杆框架防护系列,三、路基支挡、防护结构的特点与适用范围,3.4 其他防护系列,四、边坡防护与环境保护,防护工程应与周边景观协调,四、边坡防护与环境保护,防护工程应与周边景观协调,五、高边坡的动态设计与监测,根据公路路基设计规范条以及城市道路路基设计规范（征求意见稿），高边坡及不良地质、特殊岩土地段的挖方边坡应采用施工监测、信息化动态设计。1、监测内容：对边坡的不稳定范围、移动方向、移动速度以及地下水、爆破振动等取得定量数据，供设计
24、分析；对锚固系统、挡土墙等加固措施的受力、变形等进行量测，验证其是否达到预期的作用，如未达到，应采取补救措施。,2、监测周期应根据道路等级、支挡结构特点、地质条件确定，对于快速路重点高边坡，监测周期应为边坡开挖至道路建成营运后不少于一年。,六、主要的图纸介绍,设计图纸：1、填方：喷播植草、三维网植草、人字骨架植草防护；2、挖方：1）喷播植草、三维网植草、人字骨架植草防护；2）拱形骨架、土工格室植草防护、客土喷播植草防护、植生袋植草防护；3）六棱砖防护、土钉墙+喷混植生、路堑边坡脚墙 4）砂浆锚杆、注浆钢锚杆、预应力锚索3、防护相关：踏步、急流槽及截水沟、路堑边坡排水设计图及边坡监测设计图；4、
25、其他防护：提供抗滑桩和桩板墙的结构图供初步设计参考。,边坡坡面防护的前提是边坡自身是稳定的。本图集中植物防护系列、骨架植草防护系列在边坡整体稳定的前提下可以直接使用。如边坡整体欠稳定，则需采取挡土墙、锚杆（索）加固、抗滑桩、桩板墙等工程措施，并应计算确定计算参数。本通用图中钢筋混凝土抗滑桩和桩板墙仅给出结构的基本形式，供初步设计参考，施工图设计不宜直接套用，需根据实际受力情况经计算确定具体结构尺寸及配筋。预应力锚索加固边坡应先对边坡进行稳定性分析，根据计算的下滑力，选择锚索加固方案，通用图给出了锚索设计吨位300KN600KN的框架梁、锚索、锚头等设计图，张拉吨位大于600kN的，其框架和锚头
26、需计算确定。由于挡土墙形式多样，一般设置挡土墙均需计算确定结构尺寸，本图集未包括挡土墙通用图。当挡土墙地基承载力不足或挡土墙与管线冲突时，可采取桩基托梁方式。在使用过程中如发现错误，欢迎批评指正。如在应用时有新工艺、新技术及新的设计思路，恳请指导，以便完善该图集设计。,七、注意事项,K23+100K23+360左边坡，坡高3048m，坡率：第一级第五级=1：0.5；1：0.75；1：1；1：1；1：1.25单级坡高10m，平台宽2m，本段残坡积亚粘土和全风化花岗片麻岩厚度大，抗剪强度低，遇水崩解，工程性质差。强风化花岗片麻岩工程性质较好，往下渐变到弱风化和微风化岩层。第一级和第二级局部存在半岩
27、半土现象。,八、工程实例,K24+020K24+140右边坡，最大坡高48m，坡率：第一级第五级=1：0.75；1：0.75；1：1；1：1；1：1.25单级坡高10m，平台宽2m，本段残坡积亚粘土和全风化花岗片麻岩厚度大，抗剪强度低，遇水崩解，工程性质差。强风化花岗片麻岩工程性质较好，往下渐变到弱风化和微风化岩层。,八、工程实例,K25+520K25+660右边坡：坡高67m，单级坡高10m，平台宽2m，坡率：第一级第七级=1：0.75；1：0.75；1：1；1：1；1：1.25；1：1.25；1：1.25原设计28锚杆加固，锚杆水平间距2.5m，后调整为预应力锚索框架加固。坡率、平台宽度相应调整见图，补勘资料表面，开挖后坡体均为全风化花岗片麻岩。,八、工程实例,谢谢！,
