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文档简介

公路软土地基路堤设计规范(参照现行行业标准)1范围

本规范规定了公路软土地基路堤设计的基本原则、勘察要求、地基处理方案选择与设计、路堤本体设计、沉降计算与稳定分析、排水与防护设计等内容。

本规范适用于各级公路(高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路)的软土地基路堤设计,对于特殊地区(如滨海软土、沼泽软土、黄河冲积平原软土等)的软土地基路堤设计,除应符合本规范外,还应结合区域地质特点和相关专项要求执行。2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

JTG/TD31-02—2013公路软土地基路堤设计与施工技术细则

JTGD30—2015公路路基设计规范

JTG/T3331-07—2024公路膨胀土路基设计与施工技术规范

T/CHCA001-2023公路路基填料设计指南

JTG/TC20—2011公路工程地质勘察规范

JGJ79—2012建筑地基处理技术规范3术语和定义

3.1软土:指天然含水率高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。

3.2软土地基:由软土组成的地基,在公路路堤荷载作用下易产生较大沉降和不均匀沉降,可能影响路基稳定性和路面使用性能。

3.3复合地基:通过在软土地基中设置增强体(如刚性桩、柔性桩、散体材料桩等),由增强体和桩间土共同承担荷载的人工地基。

3.4差异沉降:路堤不同部位(如新旧路基交接处、桥涵与路基衔接处)因地基条件、荷载分布差异产生的沉降差值。

3.5工后沉降:公路建成通车后,在行车荷载和自然因素作用下,地基仍继续产生的沉降量。4设计原则

4.1安全耐久原则:确保软土地基路堤在施工期、运营期具有足够的稳定性,控制工后沉降在允许范围内,保障公路结构安全和长期使用性能。

4.2因地制宜原则:结合工程地质条件、水文条件、公路等级、荷载要求及施工条件,合理选择地基处理方案和路堤设计参数,做到技术可行、经济合理。

4.3环保节能原则:优先采用就地取材的填料和环保型地基处理技术,减少对周边生态环境的破坏,节约土地资源和能源。

4.4动态设计原则:根据勘察资料、施工监测数据及时调整设计方案,应对软土地基的复杂性和不确定性。

4.5协同设计原则:统筹考虑地基处理、路堤填筑、排水系统、防护工程的设计,确保各部分功能协调,形成完整的路基防护体系。5勘察要求

5.1勘察目的:查明软土地基的分布范围、厚度、层理结构、物理力学性质(含水率、孔隙比、压缩系数、抗剪强度等),了解地下水类型、水位埋深及变化规律,为地基处理方案选择和路堤设计提供准确的地质资料。

5.2勘察内容

5.2.1工程地质勘察:采用钻探、静力触探、动力触探等手段,查明软土的分层情况、厚度及承载力特征值;对特殊地段(如路基加宽段、桥涵台背)应加密勘察点。

5.2.2水文地质勘察:查明地下水的补给、排泄条件,测定地下水的水位、水质,分析地下水对路堤稳定性和填料的影响。

5.2.3周边环境勘察:调查周边建筑物、地下管线、农田水利设施等分布情况,评估路堤施工和运营对周边环境的影响。

5.3勘察报告:应包含勘察概况、地形地貌、地层岩性、水文地质条件、软土物理力学指标统计、地基承载力评价、工程地质结论及设计建议等内容。6地基处理设计

6.1处理方案选择

6.1.1处理方案选择应综合考虑软土厚度、路堤高度、公路等级、工期要求、工程造价等因素,可选用浅层处理、复合地基、排水固结等单一或组合处理方案。

6.1.2浅层软土(厚度≤2m)处理:可采用换填法、冲击碾压法、高速液压夯实法等,换填材料应选用级配良好的碎石、砂砾、粉质黏土等优质填料,换填深度应满足地基承载力要求。

6.1.3中层软土(2m<厚度≤10m)处理:可采用粒料桩、加固土桩、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)等复合地基方案;对于工期紧、承载力要求高的路段(如高速公路改扩建工程),可优先选用刚性桩复合地基(如预应力钢筋混凝土薄壁管桩PTC桩),其具有承载力高、沉降变形小、施工对周边影响小等特点。

6.1.4深层软土(厚度>10m)处理:可采用排水固结法(塑料排水板+堆载预压、真空预压)结合复合地基的组合方案,加速软土固结,提高地基承载力。

6.1.5特殊地段处理:高速公路加宽段新旧路基交接处,应重点处理新拼宽部分地基,减少新旧地基差异沉降,可选用刚性桩复合地基、注浆加固等方案,避免路面产生纵向裂缝。

6.2复合地基设计

6.2.1刚性桩复合地基:由桩体、桩帽、加筋垫层组成,桩体可选用预应力管桩、混凝土方桩等,桩帽宜采用现浇混凝土,加筋垫层应选用级配碎石并铺设钢塑土工格栅。

6.2.2单桩承载力计算:应根据《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/TD31-02—2013)相关规定,结合地质资料计算单桩竖向承载力设计值,确保单桩承载力满足荷载要求,安全系数不应低于1.65。

6.2.3复合地基承载力计算:采用面积置换率法计算复合地基承载力特征值,应考虑桩间土承载力发挥系数和单桩承载力发挥系数,确保复合地基承载力满足路堤荷载要求。

6.2.4桩间距与布置:桩间距应根据复合地基承载力要求和施工条件确定,宜采用正方形或等边三角形布置;刚性桩桩间距一般为2.0~3.0m,桩长应穿透软土层,嵌入下部承载力较高的土层不少于1.0m。

6.3排水固结设计

6.3.1塑料排水板布置:应采用等边三角形或正方形布置,间距为1.0~2.0m,排水板深度应穿透软土层,进入排水砂垫层。

6.3.2预压荷载:堆载预压荷载应不小于路堤设计荷载的1.1倍,真空预压压力应控制在0.08~0.10MPa,预压时间应根据软土固结特性确定,确保工后沉降满足要求。7路堤本体设计

7.1填料选择与要求

7.1.1路堤填料应符合《公路路基填料设计指南》(T/CHCA001-2023)规定,优先选用级配良好、强度高、压缩性小的填料(如碎石、砂砾、优质粉质黏土等),严禁使用淤泥、淤泥质土、冻土、有机土等不合格填料。

7.1.2填料性能指标:高速公路、一级公路路堤填料的CBR值不应低于8%,二级公路不应低于6%,三级、四级公路不应低于4%;填料的最大干密度和最佳含水率应通过室内试验确定。

7.2路堤断面设计

7.2.1路堤高度:应根据软土地基承载力、工后沉降要求及地形条件确定,对于软土厚度大、承载力低的路段,应适当降低路堤高度,必要时设置桥头搭板、过渡段等措施。

7.2.2边坡坡度:路堤边坡坡度应根据填料类型、路堤高度及地基稳定性确定,软土地基路堤边坡应适当放缓,一般情况下,填方高度≤8m时边坡坡度为1:1.5~1:2.0;填方高度>8m时应设置平台,平台宽度不少于2.0m,平台以上边坡坡度为1:1.5~1:2.0,平台以下为1:2.0~1:2.5。

7.2.3加宽与超高:曲线段路堤应考虑加宽值,超高路段应结合排水设计,确保路面排水畅通。

7.3分层填筑与压实要求

7.3.1路堤应分层填筑、分层压实,分层厚度应根据压实机械性能、填料类型确定,一般情况下,压实层厚度不应超过30cm。

7.3.2压实标准:高速公路、一级公路路堤压实度不应低于96%,二级公路不应低于95%,三级、四级公路不应低于94%(下路床)和93%(上路堤)。8沉降计算与稳定分析

8.1沉降计算

8.1.1计算内容:应计算路堤施工期沉降、工后沉降及差异沉降,工后沉降限值应符合《公路路基设计规范》(JTGD30—2015)规定:高速公路、一级公路工后沉降不应超过15cm,二级公路不应超过20cm,三级、四级公路不应超过30cm;桥涵与路基衔接处工后沉降差不应超过5cm。

8.1.2计算方法:软土地基沉降计算可采用单向压缩分层总和法、弹性理论法、数值分析法等,刚性桩复合地基沉降应按《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/TD31-02—2013)规定,采用单向压缩分层总和法计算桩端平面以下压缩层的最终沉降,并考虑桩基沉降计算经验系数。

8.1.3计算参数:压缩模量、附加应力等计算参数应根据勘察资料和室内试验确定,对于分层明显的软土地基,应分层计算沉降量并叠加。

8.2稳定分析

8.2.1分析内容:应进行路堤施工期、运营期的整体稳定性分析,重点验算边坡滑动、地基承载力不足导致的失稳风险。

8.2.2分析方法:可采用极限平衡法(如瑞典条分法、毕肖普法)、数值分析法(如有限元法),对于软土地基路堤,应考虑孔隙水压力的影响,采用有效应力法进行分析。

8.2.3安全系数要求:高速公路、一级公路路堤稳定安全系数不应低于1.3,二级公路不应低于1.25,三级、四级公路不应低于1.2。9排水与防护设计

9.1排水设计

9.1.1地表排水:应在路堤两侧设置边沟、排水沟,在坡脚设置碎落台,确保雨水及时排出,避免雨水渗入软土地基;填方高度较大时,应在路堤顶部设置截水沟,拦截上方地表径流。

9.1.2地下排水:软土地基路堤应设置排水砂垫层、盲沟等地下排水设施,排水砂垫层厚度不应小于30cm,粒径为2~5cm,盲沟应与边沟、排水沟连通,及时排出地基孔隙水,加速软土固结。

9.1.3桥头排水:桥涵台背应设置碎石排水层和渗沟,避免台背积水导致地基软化。

9.2防护设计

9.2.1边坡防护:根据路堤高度、填料类型及气候条件,选用植草、铺草皮、浆砌片石护坡、格构防护等措施;对于软土地基路堤,宜采用柔性防护(如土工格栅、植草防护),适应地基沉降变形。

9.2.2坡脚防护:应在路堤坡脚设置护脚、抛石防护等措施,防止水流冲刷坡脚,破坏地基稳定性。

9.2.3新旧路基衔接防护:高速公路加宽段新旧路基之间应铺设土工格栅,增强路基整体性,减少差异沉降导致的路面开裂。10施工监测与动态调整

10.1监测内容:软土地基路堤施工期间应进行沉降监测、位移监测、孔隙水压力监测,运营期间应持续进行沉降监测。

10.2监测点布置:沉降监测点应沿路堤中心线、两侧坡脚及新旧路基交接处布置,间距为20~50m;位移监测点应布置在路堤边坡坡脚、坡中及坡顶,间距为10~20m;孔隙水压力监测点应布置在软土层中,深度应覆盖主要压缩层。

10.3监测频率:施工期沉降监测频率为每填筑一层监测一次,位移监测频率为每2~3天监测一次;运营初期监测频率为每月一次,后期可根据沉降速率调整为每季度一次。

10.4动态调整:根据监测数据及时分析地基沉降和路堤稳定性,若沉降速率超过预警值(如日均沉降>10mm)或位移超过限值,应暂停施工,调整地基处理方案或施工参数,待沉降稳定后再继续施工。11特殊路段设计要求

11.1桥涵台背软土地基:应采用复合地基(如CFG桩、注浆加固)或排水固结法处理,台背填料应选用透水性好的碎石、砂砾,分层压实,压实度不应低于96%;设置桥头搭板,搭板长度为5~8m,减少桥涵与路基的差异沉

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