一種控制橋頭路基不均勻沉降的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制橋頭路基不均勻沉降的方法。該方法的核心是比較路基單位體積重量與軟土地基流變初始值，若路基單位體積重量大于軟土地基流變初始值，則需增設(shè)路基底板或框格和打設(shè)短樁或縱向過渡性樁基，才能控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量；若路基單位體積重量小于軟土地基流變初始值，則只需增設(shè)路基底板或框格而不需要設(shè)短樁或縱向過渡性樁基，就能控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量。本發(fā)明的方法能夠控制橋頭路基不均勻沉降在工程允許范圍內(nèi)，達(dá)到治理軟土路基公路橋頭跳車現(xiàn)象的目的。公路部門統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明該方案比傳統(tǒng)宕渣填筑路基方案節(jié)約造價(jià)約30％。
【專利說(shuō)明】
一種控制橋頭路基不均勻沉降的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于工程設(shè)計(jì)方法領(lǐng)域，具體涉及一種控制橋頭路基不均勻沉降的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軟土路基不均勻沉降現(xiàn)象較多，特別是橋頭跳車問題更為突出。而現(xiàn)有軟土路基 之地基處理方法和分析方法也很多，為什么成功案例不多且適用性不廣呢？
【申請(qǐng)人】經(jīng)過研 究發(fā)現(xiàn)，其容易忽視的兩個(gè)原因?yàn)椋海?)路基連續(xù)體與離散體的主要差別：離散體可以承受 壓力，但是基本不承受拉力，也不能承受力矩;連續(xù)體可以承受壓力、拉力和力矩，控制路基 受力變形狀態(tài)整體性很重要；（2)軟土路基之地基軟土具有大孔隙比、高壓縮性、高含水量、 低滲透性、低強(qiáng)度、強(qiáng)流變性、結(jié)構(gòu)性強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn)，容易引發(fā)路基不均勻沉降現(xiàn)象， 控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量很關(guān)鍵。
[0003] 事實(shí)上現(xiàn)有軟土路基分析與處理方法都隱含路基變形協(xié)調(diào)控制假定，即路基具有 整體性，可以承受壓力、拉力和力矩，實(shí)際操作中往往忽視了路基整體性，例如宕渣路基只 能承受壓力，不能控制路基不均勻沉降。普遍考慮了軟土地基的固結(jié)和次固結(jié)影響，忽視了 控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量。因此，軟土路基不均勻沉降現(xiàn)象較多，特別是橋頭 跳車問題更為突出。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種控制橋頭路基不均勻 沉降的方法。
[0005] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有軟土路基分析與處理方法存在的兩個(gè)問題，傳統(tǒng)軟土路基分析理 論采用確定性方法(彈簧、粘壺、滑塊等)模擬軟土地基(顆粒)不確定性移動(dòng)特性，并且國(guó)際 上普遍認(rèn)為軟土地基之力計(jì)算較準(zhǔn)確、變形計(jì)算誤差較大，與函數(shù)關(guān)系y = f(x)矛盾。雖然 理論邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，但不符合辯證思維，只有技術(shù)上控制軟土顆粒規(guī)則移動(dòng)，即簡(jiǎn)易地控制路基 整體性，軟土路基變形計(jì)算結(jié)果才能在工程允許范圍之內(nèi)。在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和辯證思考的基礎(chǔ) 上，本發(fā)明圍繞控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量等 指標(biāo)改進(jìn)軟土路基設(shè)計(jì)。以1.5m尚路基為例說(shuō)明：
[0006] (1)沒有處理的橋頭宕渣路基，集中載荷作用對(duì)軟土沉降的影響
[0007]
(:1·1.).
[0008] 其中ri為底面距離車載中心線坐標(biāo)值。
[0009] (2)整體性或有底板路基，集中載荷作用對(duì)軟土沉降的影響
[0010] oz(r)=Ps貓+P車=1.73X9.8X1.5+2.037 = 27.47kPa(恒定值） （1.2)
[0011] σζ(η) = 29.4+0.8 = 30.2kPa (1.3)
[0012] 因此，公式（1.1)、（1.2)、（1.3)與圖1表明按照結(jié)構(gòu)變形協(xié)調(diào)控制方法改進(jìn)軟土路 基設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)中控制路基受力變形狀態(tài)整體性和縱向過渡性，其關(guān)鍵技術(shù)是控制路基 不均勻沉降的底板或框格和縱向過渡性粧基。其中粧的縱向過渡長(zhǎng)度與橋頭路基漸變高度 相關(guān)，輕質(zhì)材料要注意分層整體性控制和汽車荷載均勻分布結(jié)構(gòu)層控制。
[0013] 本發(fā)明的控制橋頭路基不均勻沉降的方法，具體采用如下技術(shù)方案：
[0014] 當(dāng)目標(biāo)路基為新建軟土路基時(shí)，步驟如下：
[0015] S101:比較路基單位體積重量與軟土地基流變初始值，若路基單位體積重量大于 軟土地基流變初始值，則預(yù)判需增設(shè)路基底板或框格和打設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，才能 控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量;若路基單位體積 重量小于軟土地基流變初始值，則預(yù)判只需增設(shè)路基底板或框格而不需要設(shè)短粧或縱向過 渡性粧基，就能控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量；
[0016] S102:人工整理平整縱向長(zhǎng)6~20m的軟土地基表面，并向橋外側(cè)路基方向傾斜3~ 5度。
[0017] S103:在人工整理平整軟土地基表面鋪設(shè)沙粒或碎石墊層，作為后續(xù)工序作業(yè)機(jī) 械墊層和軟土地基表面排水層；
[0018] S104:根據(jù)步驟S101的預(yù)判結(jié)果，若需要打設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，則沿橋梁邊 緣軟土地基橫向打設(shè)2排短粧或從橋梁邊緣開始每隔一定距離在軟土地基橫向打設(shè)1排縱 向過渡性粧基，作為路基底板或框格的支撐，控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量;若不 需要打設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，則跳過該步執(zhí)行S105;
[0019] S105:在軟土地基表面已鋪設(shè)的厚沙?；蛩槭瘔|層上面現(xiàn)澆或放置縱向長(zhǎng)6~20m 的預(yù)制鋼筋混凝土底板或框格，作為軟土路基受力變形狀態(tài)整體性的控制層，以控制軟土 路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量；
[0020] S106:填筑路基和做路面。
[0021]當(dāng)目標(biāo)路基為已建軟土路基時(shí)，步驟如下：
[0022] S201:從橋梁邊緣開始，整幅路基分層挖除縱向長(zhǎng)6~12m的現(xiàn)有路基路面，但保留 路肩部分以約束后續(xù)填筑輕質(zhì)材料的側(cè)向變形；
[0023] S202:整理平整已挖除路基底層，現(xiàn)澆或放置預(yù)制鋼筋混凝土底板或框格，作為后 續(xù)填筑輕質(zhì)材料均勻受力變形的控制層；
[0024] S203:在鋼筋混凝土底板或框格上面，現(xiàn)澆或放置預(yù)制輕質(zhì)材料結(jié)構(gòu)層，以減輕路 基自重以控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量；
[0025] S204:做增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)層，以平均重型車輛荷載，共同控制軟土路基受力變形狀態(tài) 整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量。
[0026]作為優(yōu)選，所述的步驟S104中，縱向過渡性粧基的間距為10m。
[0027] 作為優(yōu)選，所述的步驟S105中，厚沙粒或碎石墊層為50cm。
[0028] 作為優(yōu)選，所述的步驟S201中，挖除路基路面的厚度根據(jù)挖除單車道現(xiàn)有路基路 面重量大于換填輕質(zhì)材料重量加一輛重型車輛荷載之和并考慮1.2~1.5安全系數(shù)來(lái)確定。 [0029]本發(fā)明的方法能夠控制橋頭路基不均勻沉降在工程允許范圍內(nèi)，達(dá)到治理軟土路 基公路橋頭跳車現(xiàn)象的目的。公路部門統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明該方案比傳統(tǒng)宕渣填筑路基方案節(jié)約 造價(jià)約30 %。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為各種處置措施軟基受力分析對(duì)比圖；
[0031] 圖2為控制路基不均勻沉降的底板或框格和短粧；
[0032 ]圖3為控制路基不均勻沉降的底板或框格和縱向過渡性粧基。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說(shuō)明。本發(fā)明中各個(gè)實(shí)施方式的 技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。
[0034]本發(fā)明針對(duì)新建軟土路基和已建軟土路基分別采用不同的方法進(jìn)行處理。
[0035] 針對(duì)新建軟土路基
[0036] (1)首先根據(jù)路基單位體積重量與軟土地基流變初始值比較，進(jìn)行預(yù)判后續(xù)工序， 以便于施工準(zhǔn)備。若路基單位體積重量大于軟土地基流變初始值，則要增設(shè)路基底板或框 格和打設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，才能控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起 的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量;若路基單位體積重量小于軟土地基流變初始值，則只需增設(shè)路基底 板或框格、而不要設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，就能控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟 土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量。
[0037] (2)人工整理平整軟土地基表面，其縱向長(zhǎng)6~20m，并向橋外側(cè)路基方向傾斜3~5 度。注意此處應(yīng)采用人工進(jìn)行平整，若采用重型機(jī)械整理平整軟土地基表面作業(yè)容易破壞 軟土地基表層硬殼，反而適得其反。
[0038] (3)在人工整理平整軟土地基表面鋪設(shè)50cm厚沙?；蛩槭瘔|層，作為下步工序作 業(yè)機(jī)械墊層和軟土地基表面排水層。
[0039] (4)如圖2和3所示，根據(jù)步驟(1)的需要，沿橋梁邊緣軟土地基橫向打設(shè)2排短粧或 從橋梁邊緣開始每隔l〇m在軟土地基橫向打設(shè)1排縱向過渡性粧基，作為路基底板或框格的 支撐，控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量。
[0040] (5)在軟土地基表面縱向長(zhǎng)6~20m范圍內(nèi)，已鋪設(shè)50cm厚沙?；蛩槭瘔|層上面現(xiàn) 澆或放置預(yù)制鋼筋混凝土底板或框格，其縱向長(zhǎng)6~20m，作為軟土路基受力變形狀態(tài)整體 性的控制層，真正控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降 量，達(dá)到治理軟土路基公路橋頭跳車現(xiàn)象的目的。
[0041 ] (6)按規(guī)范填筑路基和做路面。
[0042] 針對(duì)已建軟土路基：
[0043] (1)從橋梁邊緣開始，整幅路基分層挖除現(xiàn)有路基路面，其縱向長(zhǎng)6~12m，但保留 路肩部分以約束后續(xù)填筑輕質(zhì)材料的側(cè)向變形。挖除路基路面的厚度根據(jù)挖除單車道現(xiàn)有 路基路面重量大于換填輕質(zhì)材料重量加一輛重型車輛荷載之和并考慮1.2~1.5安全系數(shù) 來(lái)確定。
[0044] (2)整理平整已挖除路基底層，現(xiàn)澆或放置預(yù)制鋼筋混凝土底板或框格，作為后續(xù) 填筑輕質(zhì)材料均勻受力變形的控制層。
[0045] (3)在已現(xiàn)澆或放置預(yù)制鋼筋混凝土底板或框格上面，現(xiàn)澆或放置預(yù)制輕質(zhì)材料 結(jié)構(gòu)層，減輕路基自重以控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量。
[0046] (4)做增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)層，有利于平均重型車輛荷載，共同控制軟土路基受力變形狀 態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量，達(dá)到治理軟土路基公路橋頭跳車現(xiàn)象的目 的。
[0047]以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發(fā)明，凡 采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種控制橋頭路基不均勻沉降的方法，其特征在于， 當(dāng)目標(biāo)路基為新建軟土路基時(shí)，步驟如下： SlOl:比較路基單位體積重量與軟土地基流變初始值，若路基單位體積重量大于軟土 地基流變初始值，則預(yù)判需增設(shè)路基底板或框格和打設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，才能控制 軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量;若路基單位體積重量 小于軟土地基流變初始值，則預(yù)判只需增設(shè)路基底板或框格而不需要設(shè)短粧或縱向過渡性 粧基，就能控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量； S102:人工整理平整縱向長(zhǎng)6~20m的軟土地基表面，并向橋外側(cè)路基方向傾斜3~5度； S103:在人工整理平整軟土地基表面鋪設(shè)沙?；蛩槭瘔|層，作為后續(xù)工序作業(yè)機(jī)械墊 層和軟土地基表面排水層； S104:根據(jù)步驟SlOl的預(yù)判結(jié)果，若需要打設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，則沿橋梁邊緣軟 土地基橫向打設(shè)2排短粧或從橋梁邊緣開始每隔一定距離在軟土地基橫向打設(shè)1排縱向過 渡性粧基，作為路基底板或框格的支撐，控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量;若不需要 打設(shè)短粧或縱向過渡性粧基，則跳過該步執(zhí)行S105; S105:在軟土地基表面已鋪設(shè)的厚沙粒或碎石墊層上面現(xiàn)澆或放置縱向長(zhǎng)6~20m的預(yù) 制鋼筋混凝土底板或框格，作為軟土路基受力變形狀態(tài)整體性的控制層，以控制軟土路基 受力變形狀態(tài)整體性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量； S106:填筑路基和做路面。 當(dāng)目標(biāo)路基為已建軟土路基時(shí)，步驟如下： S201:從橋梁邊緣開始，整幅路基分層挖除縱向長(zhǎng)6~12m的現(xiàn)有路基路面，但保留路肩 部分以約束后續(xù)填筑輕質(zhì)材料的側(cè)向變形； S202:整理平整已挖除路基底層，現(xiàn)澆或放置預(yù)制鋼筋混凝土底板或框格，作為后續(xù)填 筑輕質(zhì)材料均勻受力變形的控制層； S203:在鋼筋混凝土底板或框格上面，現(xiàn)澆或放置預(yù)制輕質(zhì)材料結(jié)構(gòu)層，以減輕路基自 重以控制軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量； S204:做增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)層，以平均重型車輛荷載，共同控制軟土路基受力變形狀態(tài)整體 性和軟土流變引起的不穩(wěn)定連續(xù)沉降量。2. 如權(quán)利要求1所述的控制橋頭路基不均勻沉降的方法，其特征在于，所述的步驟S104 中，縱向過渡性粧基的間距為IOm。3. 如權(quán)利要求1所述的控制橋頭路基不均勻沉降的方法，其特征在于，所述的步驟S105 中，厚沙?；蛩槭瘔|層為50cm〇4. 如權(quán)利要求1所述的控制橋頭路基不均勻沉降的方法，其特征在于，所述的步驟S201 中，挖除路基路面的厚度根據(jù)挖除單車道現(xiàn)有路基路面重量大于換填輕質(zhì)材料重量加一輛 重型車輛荷載之和并考慮1.2~1.5安全系數(shù)來(lái)確定。
【文檔編號(hào)】E01C3/00GK105887603SQ201610310571
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】朱漢華, 陳孟沖
【申請(qǐng)人】寧波市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司