淺議高等級公路軟土地基路堤設計 軟土地基路堤施工監(jiān)測目的是什么

　　本文將介紹在工程中應用的路堤設計原理、軟土地基處理方法及EPS輕質路堤設計方法。 　　 　　1.引言 　　軟土在工程領域屬于不良地質，由于其抗剪強度低、含水量高、滲透性小、孔隙比大、壓縮性高、觸變性等特點，使得軟土地區(qū)的高等級公路建設發(fā)展緩慢，所以軟土地基路堤設計是一個關乎軟土地區(qū)發(fā)展的重大問題。結合大量的軟土地基路堤處理的實例可知，軟土地基路堤設計的主要目的是：滿足穩(wěn)定設計要求，滿足沉降設計要求，路堤填筑速度和工期控制，處治方案設計及方案優(yōu)選，施工條件、機具、材料的控制與選擇。對于軟土地基處理方法的選擇，應該根據地基處理的目的、緣由，按工程的實際情況（天然地基的形狀、大小、所設計公路的標準、所建工程對周圍環(huán)境的影響等），有針對性的選擇符合規(guī)范要求、造價合理的方案。以下將從軟土地基路堤設計原理方面進行介紹。
　　2.路堤的穩(wěn)定驗算及沉降計算
　　荷載加到地基上后，地基內部將相應的產生變形與應力。在地基設計中應對荷載所引起的變形給予高度的重視。前面我們已經提到了，軟土地基有著壓縮性高、滲透性低的特點，所以固結變形的時間持續(xù)的較長，荷載加到地基上以后，地基會相應的出現沉降量過大，并且地基的抗滑穩(wěn)定性會出現不足，這樣的結果是不僅會使道路的實用價值大大降低，還會使修筑完成的路堤造成損壞。綜上所述，在設計軟土地基路堤的工程中，必須考慮軟土地基的沉降以及抗滑穩(wěn)定性的驗算。不過，工程實際中兩者又有著十分復雜的關系，按照當下的計算方法是將兩個按古典力學的方法，進行單獨核算，而把固結度的計算與路堤填筑高度隨沉降的變化和穩(wěn)定的計互相的結合起來，這樣就把兩者的計算相互聯系起來。
　　2.1路堤穩(wěn)定驗算
　　在軟土地基路基的穩(wěn)定驗算中，通常采用瑞典圓弧滑動法，在瑞典圓弧滑動法中常用的有，有效固結應力法、改進總強度法，條件滿足時甚至可以采用簡化后的Janbu普遍條分法及Bishop法。
　　2.2沉降計算方法
　　地基的沉降地基計算中，課題研究是根據土力學的相關理論來確定的，通常來說，地基沉降按照所發(fā)生的機理和順序，沉降由三部分組成:荷載加到地基上后，剪切變形的地基會產生相應的附加沉降量（瞬時沉降）S1；由于排水固結所引起的主固結沉降S2;當固結進行到沉降的后期，變形速率與孔隙水應力都很小時，與時間的增長相應的土骨架蠕變會產生相應的沉降S3。
　　3.高等級公路軟土地基處治方法
　　在我國如今的高等級公路軟土地基的處理方案中，應用較多的是，墊層及淺層置換預壓法、深層排水固結預壓法和復合地基處理法等，另外值得注意的是，在發(fā)達國家應用較多的以EPS輕質路堤為代表的輕質材料路堤法也是很值得推廣的工程做法。
　　4.EPS輕質路堤設計
　　在軟土地區(qū)修建道路及橋梁時，由于路堤的沉降及橋頭的差異性沉降引起工程質量問題和使用性能的例子屢見不鮮，所以一定要對軟弱地基進行相應的處理。在工程實例中，出現過因為過度、過快的填筑路堤，從而造成路堤坍塌；或因為在路堤上加載過重，造成軟土層發(fā)生較大的側向偏移，致使橋臺（墩）樁傾斜，甚至柱身的開裂；這都會嚴重影響路堤的使用性能、工程質量和行車的舒適安全性，況且一旦出現以上事故，所面臨的養(yǎng)護與維修工作將十分艱巨。
　　為了更好的解決減輕路堤的沉降、保證路堤的穩(wěn)定性的問題，目前日本、歐美等經濟發(fā)達國家，在路堤工程中尋找了一種輕質材料作為路堤填料，它的優(yōu)點是可以減輕路堤的重量、具有足夠的強度、不易壓縮變形。其中新型的材料是EPS（Expanded Polystyrene,發(fā)泡聚苯乙烯）塊體材料，它是一種良好的路基替代材料，是由球珠狀或顆粒狀的聚苯乙烯樹脂添加發(fā)泡劑后所形成的發(fā)泡樹脂。下面介紹其性能及工程設計方法。
　　4.1材料特性
　　超輕性，EPS的容重相當于砂土的十分之一，相當于一項減輕荷載的措施；耐壓性，EPS在彈性范圍內的壓縮強度能夠達到60-140 ，這與填土材料的物理力學性能、承載力和變形性能相近；自立性，EPS重疊成一個自立面后，上部受到荷載作用后，側向的變形特別小，可作為橋臺（墩）或擋土墻的臺背填料，可大幅度的使對構造物背面的側向壓力降低；耐水性，EPS是合成的樹脂發(fā)泡體，內部的憎水性獨立氣泡會使水分難以進入材料，最大的吸水量不超過10%；化學穩(wěn)定性，EPS能較好的抵抗酸、堿、動植物油、鹽類等；施工便捷性，不需大型機械，受施工現場自然條件的影響很小，施工速度快。綜上特點，EPS可使路堤大幅度地降低地基垂直土壓力及支擋結構的側向土壓力，從而減小軟土地基的沉降量、防止路堤-結構物錯臺、防止側向擠出、節(jié)約資源。
　　4.2 EPS類型及構造要求
　　按照斷面的不同EPS輕質路堤可分為，梯形斷面結構、直立式斷面結構；構造要求是，對EPS塊體材料必須做好坡面防護工作，有三種方式來進行防護，斜坡式（在其外側設置寬度為1.5m到2.0m的包邊土）、重力式擋土墻（設置重力式擋土墻于EPS塊體外側）、柱板式輕型結構。
　　4.3 EPS路堤設計由一下幾部分組成
　　路基整體穩(wěn)定性驗算、地基的沉降變形計算、密度的確定、防撞護欄的設計、地下水位的控制及排水、與土路堤的連接及施工放樣等。
　　整體穩(wěn)定性驗算由三部分組成，地基承載力驗算、整體抗滑穩(wěn)定性驗算、抗浮穩(wěn)定性驗算；地基的沉降變形計算采用分層總和法，且取在無側向變形的條件下的壓縮量；密度的確定應根據工程的實際情況決定，使結構強度可靠、造價合理；防撞護欄的設計，根據相應公路的規(guī)范來決定；地下水位及排水通道的設置，是影響EPS輕質路堤使用質量的關鍵性因素，必須予以足夠的重視；在處理EPS輕質路堤的鏈接問題是，應設置過渡段，以利于EPS塊體的受力于變形保持連續(xù)。
　　5.小結
　　在軟土地基上修建高等級公路，常遇到由于差異性沉降致使路面變形、路面平整性遭到破壞等現象。又由于軟土地基在我國沿海及內陸地區(qū)廣泛存在，地質條件復雜多變，增大了技術處理的難度。針對這種現狀，我認為應該有綜合治理的理念，即地基處理與減輕路堤荷載并行，減輕荷載與修補并行，地基處理與修補并行。即把上述的地基處理、路堤設計結合起來。
　　參考文獻：
　　[1]王曉謀.高等級公路軟土地基路堤設計與施工技術.北京:人民交通出版社.2001.
　　[2]徐澤中.公路軟土地基路堤設計與施工關鍵技術.北京：人民交通出版社.2007.
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