浅议高等级公路软土地基路堤设计 软土地基路堤施工监测目的是什么
时间：2020-07-12 07:24:21 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
本文将介绍在工程中应用的路堤设计原理、软土地基处理方法及EPS轻质路堤设计方法。 1.引言 软土在工程领域属于不良地质，由于其抗剪强度低、含水量高、渗透性小、孔隙比大、压缩性高、触变性等特点，使得软土地区的高等级公路建设发展缓慢，所以软土地基路堤设计是一个关乎软土地区发展的重大问题。结合大量的软土地基路堤处理的实例可知，软土地基路堤设计的主要目的是：满足稳定设计要求，满足沉降设计要求，路堤填筑速度和工期控制，处治方案设计及方案优选，施工条件、机具、材料的控制与选择。对于软土地基处理方法的选择，应该根据地基处理的目的、缘由，按工程的实际情况（天然地基的形状、大小、所设计公路的标准、所建工程对周围环境的影响等），有针对性的选择符合规范要求、造价合理的方案。以下将从软土地基路堤设计原理方面进行介绍。
2.路堤的稳定验算及沉降计算
荷载加到地基上后，地基内部将相应的产生变形与应力。在地基设计中应对荷载所引起的变形给予高度的重视。前面我们已经提到了，软土地基有着压缩性高、渗透性低的特点，所以固结变形的时间持续的较长，荷载加到地基上以后，地基会相应的出现沉降量过大，并且地基的抗滑稳定性会出现不足，这样的结果是不仅会使道路的实用价值大大降低，还会使修筑完成的路堤造成损坏。综上所述，在设计软土地基路堤的工程中，必须考虑软土地基的沉降以及抗滑稳定性的验算。不过，工程实际中两者又有着十分复杂的关系，按照当下的计算方法是将两个按古典力学的方法，进行单独核算，而把固结度的计算与路堤填筑高度随沉降的变化和稳定的计互相的结合起来，这样就把两者的计算相互联系起来。
2.1路堤稳定验算
在软土地基路基的稳定验算中，通常采用瑞典圆弧滑动法，在瑞典圆弧滑动法中常用的有，有效固结应力法、改进总强度法，条件满足时甚至可以采用简化后的Janbu普遍条分法及Bishop法。
2.2沉降计算方法
地基的沉降地基计算中，课题研究是根据土力学的相关理论来确定的，通常来说，地基沉降按照所发生的机理和顺序，沉降由三部分组成:荷载加到地基上后，剪切变形的地基会产生相应的附加沉降量（瞬时沉降）S1；由于排水固结所引起的主固结沉降S2;当固结进行到沉降的后期，变形速率与孔隙水应力都很小时，与时间的增长相应的土骨架蠕变会产生相应的沉降S3。
3.高等级公路软土地基处治方法
在我国如今的高等级公路软土地基的处理方案中，应用较多的是，垫层及浅层置换预压法、深层排水固结预压法和复合地基处理法等，另外值得注意的是，在发达国家应用较多的以EPS轻质路堤为代表的轻质材料路堤法也是很值得推广的工程做法。
4.EPS轻质路堤设计
在软土地区修建道路及桥梁时，由于路堤的沉降及桥头的差异性沉降引起工程质量问题和使用性能的例子屡见不鲜，所以一定要对软弱地基进行相应的处理。在工程实例中，出现过因为过度、过快的填筑路堤，从而造成路堤坍塌；或因为在路堤上加载过重，造成软土层发生较大的侧向偏移，致使桥台（墩）桩倾斜，甚至柱身的开裂；这都会严重影响路堤的使用性能、工程质量和行车的舒适安全性，况且一旦出现以上事故，所面临的养护与维修工作将十分艰巨。
为了更好的解决减轻路堤的沉降、保证路堤的稳定性的问题，目前日本、欧美等经济发达国家，在路堤工程中寻找了一种轻质材料作为路堤填料，它的优点是可以减轻路堤的重量、具有足够的强度、不易压缩变形。其中新型的材料是EPS（Expanded Polystyrene,发泡聚苯乙烯）块体材料，它是一种良好的路基替代材料，是由球珠状或颗粒状的聚苯乙烯树脂添加发泡剂后所形成的发泡树脂。下面介绍其性能及工程设计方法。
4.1材料特性
超轻性，EPS的容重相当于砂土的十分之一，相当于一项减轻荷载的措施；耐压性，EPS在弹性范围内的压缩强度能够达到60-140 ，这与填土材料的物理力学性能、承载力和变形性能相近；自立性，EPS重叠成一个自立面后，上部受到荷载作用后，侧向的变形特别小，可作为桥台（墩）或挡土墙的台背填料，可大幅度的使对构造物背面的侧向压力降低；耐水性，EPS是合成的树脂发泡体，内部的憎水性独立气泡会使水分难以进入材料，最大的吸水量不超过10%；化学稳定性，EPS能较好的抵抗酸、碱、动植物油、盐类等；施工便捷性，不需大型机械，受施工现场自然条件的影响很小，施工速度快。综上特点，EPS可使路堤大幅度地降低地基垂直土压力及支挡结构的侧向土压力，从而减小软土地基的沉降量、防止路堤-结构物错台、防止侧向挤出、节约资源。
4.2 EPS类型及构造要求
按照断面的不同EPS轻质路堤可分为，梯形断面结构、直立式断面结构；构造要求是，对EPS块体材料必须做好坡面防护工作，有三种方式来进行防护，斜坡式（在其外侧设置宽度为1.5m到2.0m的包边土）、重力式挡土墙（设置重力式挡土墙于EPS块体外侧）、柱板式轻型结构。
4.3 EPS路堤设计由一下几部分组成
路基整体稳定性验算、地基的沉降变形计算、密度的确定、防撞护栏的设计、地下水位的控制及排水、与土路堤的连接及施工放样等。
整体稳定性验算由三部分组成，地基承载力验算、整体抗滑稳定性验算、抗浮稳定性验算；地基的沉降变形计算采用分层总和法，且取在无侧向变形的条件下的压缩量；密度的确定应根据工程的实际情况决定，使结构强度可靠、造价合理；防撞护栏的设计，根据相应公路的规范来决定；地下水位及排水通道的设置，是影响EPS轻质路堤使用质量的关键性因素，必须予以足够的重视；在处理EPS轻质路堤的链接问题是，应设置过渡段，以利于EPS块体的受力于变形保持连续。
5.小结
在软土地基上修建高等级公路，常遇到由于差异性沉降致使路面变形、路面平整性遭到破坏等现象。又由于软土地基在我国沿海及内陆地区广泛存在，地质条件复杂多变，增大了技术处理的难度。针对这种现状，我认为应该有综合治理的理念，即地基处理与减轻路堤荷载并行，减轻荷载与修补并行，地基处理与修补并行。即把上述的地基处理、路堤设计结合起来。
参考文献：
[1]王晓谋.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术.北京:人民交通出版社.2001.
[2]徐泽中.公路软土地基路堤设计与施工关键技术.北京：人民交通出版社.2007.
（作者单位：天津市海顺交通工程设计有限公司300074）
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