填方高度及填土土质对高填方路基沉降影响分析.pdf

文章编号:10045716(2006)08026204中图分类号:U416.1 文献标识码:B填方高度及填土土质对高填方路基沉降影响分析王世彪,隋耀华(广东有色工程勘察设计院,广东 广州510080)摘 要:以湖南省境内的常张与衡枣高速公路沉降观测资料为依据,分析研究了不同填方高度、不同填土土质对高路堤沉降的影响,其中主要通过对不同填方高度下几个典型观测点的沉降资料和对7种不同填土的路基沉降资料的整理,探讨了不同影响因素下的高填方路基沉降变形特性。关键词:高路堤;沉降;填方高度 近年来随着高速公路建设规模的提高,使得面临的地质条件日趋复杂,如湖南境内的耒宜高速公路、衡枣高速公路、常张高速公路等,由于沿线多为丘陵山区,地形与土质条件复杂,高填深挖及半填半挖极其普遍。半填半挖高差达610m较多,填方高度10m以上者常见,最大填方高度20余米甚至达30余米,由于受条件限制,全线路基采用不同土质的填料,局部地段采用了不良土质。根据常张高速公路和衡枣高速公路的沉降观测资料,分析探讨不同土质高路堤的沉降变化规律及影响因素,并通过对不同填方高度下几个典型观测点的沉降数据的整理,分析不同填方高度下的路基沉降规律。1填方高度对路基沉降的影响高速公路路基产生的沉降主要是由上层填土所施加的荷载引起的,并且随填方高度的增加地基产生的沉降增大,但是填方高度和地基产生的沉降量之间是按什么规律变化的呢,主要通过实测沉降资料探讨地基沉降量随填方高度的变化规律。通过对常张高速公路和衡枣高速公路几个典型观测点不同填方高度下的路基沉降量的分析,探讨填方高度对路基沉降的影响。常张高速公路典型断面K140+260,该点原地基土质为低液限粘土,填土也为低液限粘土,地基沉降板埋设时间为2003年8月15日,到2004年10月20日共观测432d,累计填土达到16.78m,按地基沉降量随填土高度的变化及其拟合曲线绘于图1,由图1可知,地基沉降量随填土高度是按一定规律变化的,拟合曲线公式为:s=1.0411h2+5.5662h 常张高速公路K159+585观测点地基土质为低液限粘土,并进行粉喷桩处理,填土为红砂岩,地基沉降板埋板时间为2003年11月2日,到2004年12月15日共观测409d,累计填土达到13.07m,按地基沉降量随填土高度的变化及其拟合曲线绘于图2,由图2可知,地基沉降量随填土高度仍然按一定规律变化,二次拟合曲线为:s=1.1629h2+7.3168h 衡枣高速公路K179+885处为高液限粘土路堤,地基土质为含砾高液限粘土,2001年7月30日埋地基板,到2003年6月13日共观测683d,累计填土达9.03m,按地基沉降量随填土高度的变化及其拟合曲线绘于图3,二次拟合曲线为:s=0.9723h2+9.5214h图1K140+260沉降随填方高度变化曲线图2K159+585沉降随填方高度变化曲线图3K179+885沉降随填方高度变化曲线 衡枣高速公路K176+295.5处为溶洞区换填片石特殊地基总第124期2006年第8期 西部探矿工程WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERINGseries No.124Aug.2006处理,2001年9月26日埋地基板,到2004年6月29日共观测1007d,累计填土达9.19m,按地基沉降量随填土高度的变化及其拟合曲线绘于图4,二次拟合曲线为:s=3.7602h2+21.637h图4K176+295.5沉降随填方高度变化曲线 衡枣高速公路K83+740处为清淤换填砂砾特殊地基处理,2001年8月20日埋板,到2004年7月2日共观测1033d,累计填土10.77m,按地基沉降量随填土高度的变化及其拟合曲线绘于图5,二次拟合曲线为:图5K83+740沉降随填方高度变化曲线 由图1图5可以看出,地基沉降量随填土高度的增加而增加,并且是按一定的规律在变化,二次曲线拟合的效果较好,但是由于地基沉降不仅受上层填土高度的影响,也同时受地基土质、土层厚度、地基处理方法及观测时间等因素的影响,故并不能得出一个统一的规律。但通过分析,仍然可以为类似工程的施工或设计提供借鉴。2 不同土质填土路堤沉降分析下面通过常张高速公路地基沉降和总沉降资料来分析填土路堤本身的沉降,其中选择的观测点附近既有地基沉降板也有总沉降板,它们之间相应时间段内的差值即为填土本身在埋总沉降板之后的沉降量。常张高速公路1122标段填土包括:卵石土夹页岩、低液限粘土夹页岩、页岩、级配良好砾、灰岩、低液限粘土、红砂岩。2.1 卵石土加页岩K96+939处:总沉降板板底标高98.832,埋板时间为2004年5月17日;K96+940为地基沉降板,板底标高92.020。故两板之间填土厚度为6.812m,到2005年1月共观测232d;填土沉降变化曲线如图6所示。2.2 低液限粘土加页岩图6K96+939处填土沉降变化曲线K103+401处:总沉降板板底标高121.540,埋板时间为2004年6月9日;K103+400为地基沉降板,板底标高112.956,故两板之间填土厚度为8.584m,填土土质以页岩为主,底层有一定的低液限粘土,到2005年1月份共观测211d,沉降量及沉降速率变化曲线如图7所示。图7K103+401处填土沉降变化曲线2.3 页岩K117+422处:总沉降板板底标高116.952,埋板时间为2003年12月11日;K117+420为地基沉降板,板底标高109.440,故两板之间填土厚度为7.512m,填土土质全部为页岩,到2005年1月份共观测391d,变化曲线如图8所示。图8K117+422处填土沉降变化曲线2.4 级配良好砾K123+120.6处:此处为典型观测断面,上层板底标高为3622006年第8期王世彪,隋耀华:填方高度及填土土质对高填方路基沉降影响分析128.488,埋板时间为下层板K123+123.8板底标高为117.608,故两板中间的填土高度为10.88m,填土土质为级配良好砾石,到2005年1月共观测324d,变化曲线如图9所示。图9K123+120处填土沉降变化曲线2.5 灰岩K136+295处:总沉降板板底标高205.257,埋板时间为2003年12月11日;K136+310为地基沉降板,板底标高188.738,故两板之间填土厚度为16.519m,填土土质为灰岩,沉降量及沉降速率变化曲线如图10所示。图10K136+295处填土沉降变化曲线2.6 低液限粘土K140+255处:此处为一典型断面,选择两个高差较大观测点,总沉降板板底标高218.350,埋板时间为2003年12月28日,K140+260为地基沉降板,板底标高207.610,故两板之间填土厚度为11.10m,填土土质为低液限粘土,到2005年1月份共观测379d,其中总沉降板上填土达到6.17m,由于数据较多仅画出变化曲线如图11所示。2.7 红砂岩K164+942处:总沉降板板底标高166.570,埋板时间为2004年2月16日,K140+940为 地 基 沉 降 板,板 底标 高154.541,故两板之间填土厚度为12.029m,填土土质为红砂岩,到2005年1月份共观测327d,其中总沉降板上填土0.93m,填土沉降及速率变化曲线如图12所示。通过对以上7种主要填土相应的沉降及其沉降速率变化曲线,可以看出各种填土沉降速率都是由大到小,慢慢趋于稳定,在观测开始阶段沉降量及沉降速率都很大,这主要和开始阶段施工荷载的作用及观测误差等外界因素有关,其中低液限粘土的沉降速率中间段波动很大,这主要和上层填土高度的增加及现场施工有关,随着上层填土的不再变化最终也在慢慢趋于稳定。图11K140+255处填土沉降变化曲线图12K164+942处填土沉降变化曲线为了能对各种填土进行比较精确的对比,需要各种填土的观测时间、填土本身高度及上层填土高度都尽可能的接近,现取典型观测断面下各种填土观测时间220d、上层填土高度适当进行转换成相同高度,对结果按填土本身高度取平均值,所得结果如表1所示。表1K62+682实测值与预测值对比填土土质观测点观测天数(d)沉降量(mm)上层填土高度(m)填土本身高度(m)转化后平均高度沉降量(mm)平均值(mm/m)卵石土加页岩K96+939214 26.780.586.8123.933.68K97+318.5213 30.960.359.0613.42低液限粘土K103+381211 14.870.458.2921.791.73加页岩 K103+401211 14.280.408.5841.66页岩K117+422225 36.520.767.5124.864.86级配良好砾K123+120.6220 66.082.8310.881.071.07灰岩K136+295221 72.140.2916.5194.373.73K136+311.5221 53.530.2617.1633.08低液限粘土K140+255229 96.616.1711.101.221.19K140+270227 72.893.0413.641.16红砂岩K164+942213 33.720.5312.0292.802.85K164+952213 35.030.4212.1392.89 从表1可以看出,页岩、灰岩及卵石土加页岩的填料沉降量比较大,这主要和这几种填料的级配不良有关,填料粒径均相对较大,细填料相对较少,由于颗粒之间的孔隙比较大,填料的变形462西 部 探 矿 工 程 Aug.2006No.8文章编号:10045716(2006)08026502中图分类号:U41815 文献标识码:B减少水泥稳定土基层收缩裂缝的措施郭兰英1,朱 利2,孙树贤1,周 红1,周庆波1(1.鲁东大学,山东 烟台264001;2.烟台沪丰房地产开发有限公司,山东 烟台264000)摘 要:为了减少水泥稳定土半刚性基层上沥青层由于半刚性基层的收缩裂缝而产生反射裂缝或对应裂缝,从材料选择、施工工艺过程及养生条件等方面提出了防治裂缝的措施。关键词:水泥;强度;裂缝;防治 在粉碎的或原来松散的土中,掺入足量的水泥和水,经拌和、摊铺、压实及养生后得到的混合料,当其抗压强度符合规定的要求时,称为水泥稳定土。用水泥稳定细粒土得到的混合料简称水泥土(如细粒土为砂简称水泥砂);用水泥稳定级配碎石和未筛分碎石得到的混合料简称水泥碎石;用水泥稳定砂砾得到的混合料简称水泥砂砾。由于水泥稳定土基层具有整体性好、承载力高、刚度大、抗冻性和水稳定性好,并且较为经济的优点,能适应不同的气候与水文条件,特别是在潮湿寒冷地区的适应性较其他稳定土更强。所以,水泥稳定土的使用范围很广,在工业发达、水泥产量大的国家,大量采用了水泥稳定土。目前,我国也已广泛应用于各级公路的基层或底基层中。对于高等级道路上的基层,还应要求其收缩性小。而常用的水泥稳定土半刚性材料恰恰有一最大的缺点,就是收缩性较大,这将导致沥青路面的反射裂缝,造成沥青路面的一些病害。水泥稳定土半刚性基层材料的收缩性包括两方面:一是由于水分减少而产生干缩的程度;二是由于温度降低而产生温度收缩的程度。为了减少水泥稳定土半刚性基层上沥青层由于半刚性基层的收缩裂缝而产生反射裂缝或对应裂缝,应尽可能采取必要的有效措施来减少水泥稳定土半刚性基层本身的收缩裂缝。1 减少水泥稳定土基层收缩裂缝的措施不像土体产生固结沉降,而是由于颗粒之间不断的咬合摩擦而导致大颗粒不断破碎、小颗粒不断充填缝隙致使路堤变形。低液限粘土加页岩和级配良好砾的填料沉降量最小,这主要是由于两种填料级配较好,渗水性强、水稳定性好,是施工性能良好的优质填料。红砂岩及低液限粘土和其它填料相比并不是很大,这主要是由于红砂岩遇水崩解膨胀的工程性质及施工控制并采取相应的措施有关,例如让红砂岩完全崩解后反复碾压密实并掺入一定的填料。3结束语通过对常张高速公路和衡枣高速公路某些典型观测断面不同填方高度,不同填土土质情况下路基沉降资料的整理,分析了不同影响因素下的路基沉降变形特性,得出路基沉降量随填土高度的增加而增加,并且是按一定的规律而变化,同时受不同因素的影响而表现出不同的变化趋势。不同填土土质受其性质及施工等的影响而表现出不同的沉降特性,相信通过本文的分析能够为类似工程的施工和设计提供借鉴。参考文献:1 交通部第二公路勘察设计院.路基(第2版)M.北京:人民交通出版社,1996.2 经纬,刘松玉,等.软土地基上路堤沉降变形特性分析J.岩土工程学报,2001,23(6):728730.3 罗恒.耒宜高速(南段)路基沉降监测及分析J.长沙铁道学院学报,2002,20(2).4 王良民,朱长歧,等.软土路基沉降与软土层厚度及填土高度的关系分析J.岩土力学,2003,24:431434.5 周传文.京津塘高速公路软土地基试验工程总沉降的分析研究A.京津塘高速公路论文集C.北京:人民交通出版社,1997.Analysis on the Influence of Height and Soil Quality ofEmbankment on the Settlement of High Embankment RoadbedWANG Shi2biao,XU Xiao2yu,SUI Yao2hua(Guangdong Nonf errous Metals Engineering Investigation andDesign Institute,Guangzhou Guangdong510080,China)Abstract:The influences of different embankment heights and soil tex2tures on the settlement of high embankment are analyzed and studied onthe basis of observed data of settlement in Changzhang and Hengzao ex2pressways within Hunan boundary;among the rest,the settlement de2formation characteristics of high embankment under different influencedfactors are discussed through the settlement data with different embank2ment heights in several classic observed points and seven roadbed settle2ment data of different kinds of embankments.Key words:high embankment;settlement;height of embankment总第124期2006年第8期 西部探矿工程WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERINGseries No.124Aug.2006