宣贯--公路软土地基路堤设计与施工技术细则---杨少华

2013.05宣贯材料杨少华教授级高工《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》JTG/TD31-02-2013浙江省交通规划设计研究院2013.05宣贯提纲一、复合地基处理方法1、复合地基定义与分类2、粒料桩的设计与施工要点3、加固土桩的设计与施工要点4、刚性桩的设计与施工要点二、轻质路堤1、土工泡沫塑料路堤2、现浇泡沫轻质土路堤2013.05一、复合地基处理方法复合地基定义：部分土体被增强或被置换形成增强体，由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。复合地基分类：柔性桩复合地基（粒料桩等）半刚性桩复合地基（加固土桩等）刚性桩复合地基（预应力管桩等）2013.05按施工方法分类：振冲置换法沉管置换法适用范围：振冲置换法：地基土的十字板抗剪强度不宜小于15kPa沉管法：地基土的十字板抗剪强度不宜小于20kPa1、粒料桩的设计与施工要点2013.05振冲置换法：1、粒料桩的设计与施工要点振冲挤密法振冲置换法沉管法：振动沉管法冲击沉管法单管法双管法2013.05振冲置换法2013.05振冲置换法2013.05振冲置换法2013.05沉管法①桩靴闭合，桩管垂直就位②将桩管沉入土层设计深度③向桩管内灌碎石(砂)④边振边拔桩管至地面⑤施工完成碎石(砂)图13-5一次拔管法施工工艺2013.05沉管法2013.05沉管法2013.05沉管法2013.05活瓣桩靴预制混凝土桩靴沉管碎石桩施工工艺2013.05沉管碎石桩2013.05强夯碎石桩2013.05强夯碎石桩2013.05设计要点桩长：不宜小于5m，但也不宜大于20m；一般在相对硬层埋深不大时，桩长应达到相对硬层桩径：沉管法施工的桩径一般为50cm，振冲法施工的桩径一般为0.8～1.2m。桩距：沉管法桩距不宜大于1.8m，振冲法桩距不宜大于3.0m；相邻桩净距不应大于4.0倍桩径。2013.05设计要点稳定性计算：采用复合地基抗剪强度sppsmm)1(cptancos22/edDm沉降计算：SSsz1/[1(1)]snmWdD2013.05设计要点承载力计算：skpkspkfmmff11、应通过现场复合地基载荷试验确定2、初步设计时估算：skspkfnmf)1(12013.05施工要点材料要求各类材料含泥量均不得大于5%。粒料最大粒径一般为50mm，最大不超过100mm。施工机械要求1、一般采用振冲器、吊机或施工专用平车和水泵。2、振冲器功率应与设计桩间距一致。3、吊机起吊能力宜为10~20t；自行井架式专用平车最大加固深度不宜超过15m；抗扭胶管式专用汽车最大加固深度一般不超过12m。2013.05施工要点施工前应进行成桩工艺和成桩挤密试验处理软粘土地基时宜从中间向外围或间隔跳打。在临近既有建筑物施工时，应背离建筑物方向进行。2013.05施工要点振冲法施工1、水的控制控制水的压力和水量，一般使用流量为200～400L/min，水压为200～600kPa。施工前准备—→振动器定位—→成孔—→清孔—→加料振密—→关机停水—→振动器移位—→表层处理。2、电的控制：控制振冲过程中的电压和电流。3、料的控制根据试桩试验的成果控制每次往孔内加料的数量及每根桩的总量。2013.05施工要点沉管法施工1、分一次拔管成桩、逐步拔管成桩、重复压管成桩三种方法。2、打桩机机架应稳固可靠，套管上下移动的导轨应垂直。3、留振时间宜为10~20s。施工前准备—→成孔机具定位—→成孔—→孔内投料—→振捣—→制桩至孔口—→机具移位。4、拔管速度宜为1.5~3.0m/min。2013.05质量检验项次检查项目规定值或允许偏差检查方法及頻率1桩距(mm)±150抽查桩数2%2桩径(mm)不小于设计抽查桩数2%3桩长(m)不小于设计查施工记录并结合重型动力触探4竖直度(%)≤1.5查施工记录5粒料灌入率不小于设计查施工记录6桩身密实度锤击数5(灌入量100mm)重型动力触探，成桩数1-2%7承载力不小于设计载荷试验，成桩数0.2-0.5%，且不少于3处2013.052、加固土桩的设计与施工要点按施工方法分类：拌和桩法浆喷桩法（湿喷法）粉喷桩法（干喷法）适用范围：软土地基的十字板抗剪强度不宜小于10kPa；有机质含量不宜大于10%2013.05加固土桩水泥搅拌桩一般处理软基深度不宜超过10m，采用双向搅拌头时可适当增加深度。。2013.05加固土桩在国外，水泥搅拌桩处理深度最深可达30多米，直径达到1.6m。2013.05双向搅拌头2013.05双向搅拌头现场双向搅拌设备2013.05处理深度超过10～12m时，可选用双向搅拌工艺2013.05加固土桩2013.05水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）适用范围：处理十字板剪切强度不小于20kPa的软土地基。CFG桩的桩体强度宜为5～20MPa，设计强度应满足路堤沉降与稳定的要求。桩料的配合比应根据成桩要求的混合料坍落度和桩体设计强度确定：坍落度宜为30～50mm；桩体的设计强度应取28d无侧限抗压强度。桩端应落在强度相对较高的土层上，最大桩长不宜大于30m.桩径宜为0.35～0.6m。2013.05水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）的粗集料可采用碎石或砾石，泵送混合料时砾石最大粒径不宜大于25mm，碎石粒径不宜大于20mm，振动沉管灌注混合料时粗集料最大粒径不宜大于50mm。CFG桩宜采用振动沉管灌注法成桩。施工要求：搅拌均匀，搅拌时间不得少于1分钟；拔管过程中及时补充投料；拔管速度为1.2～1.5m/min；设计桩距较小时，宜按隔桩跳打的顺序施工，间隔时间不宜小于7d2013.05水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）CFG桩设备2013.05设计要点加固土桩的直径与长度、间距应经沉降和稳定验算确定。桩长：竖向承载桩宜穿透软弱土层到达承载力相对较高的土层；为提高抗滑稳定性而设置的搅拌桩，其桩长应超过危险滑弧以下2m。粉喷施工加固深度不宜大于12m，浆喷法施工加固土柱加固深度不宜大于20m。2013.05设计要点桩距：不应大于4倍桩径。桩径：桩径不应小于50cm。整体稳定性验算-圆弧滑动法sppsmm)1(τps—复合地基抗剪强度，可取加固土桩龄期为90d的原状试件无侧限抗压强度的一半计算；也可按设计配合比由室内制备的加固土试件（直径50mm，高度100m的圆柱体）测得的90d的无侧限抗压强度乘以0.30的折减系数求得2013.05设计要点沉降计算——采用复合地基的理论进行计算sppsEmmEE)1(包含加固区的沉降量S1和下卧层的沉降量S2S1采用复合压缩模量计算83.4puEq11niiipsipShES2可按《建筑地基基础设计规范》（GB50007）中相关规定进行计算2013.05设计要点承载力计算：1、应通过现场复合地基载荷试验确定2、初步设计时估算：skpaspkfmARmf)1(apsiippRUqlqApcuaAfRRa取较小值2013.05施工要点材料要求固化剂宜采用水泥或石灰，也可采用多种固化材料的混合物。1、水泥：强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥，掺量宜为被加固土质量的12%-20%；浆喷法水灰比可为0.45-0.55。2、石灰：磨细I级生石灰，最大粒径应小于2mm。施工前应进行成桩工艺和成桩强度试验2013.05施工要点粉喷桩施工1、在钻进时需保持连续喷射压缩空气，以保证喷灰口不被堵塞，钻杆内不进水。钻进速度宜为0.8—1.5m/min。2、按0.5～0.8m/min速度提升，当提升至距离地面0.3～0.5m时发送器停止喷粉。3、在地面以下1/2～1/3桩长并不小于5m的范围内或桩身全长进行复搅，速度控制在0.5～0.8m/min。施工前准备—→机具定位—→预搅下沉—→提杆喷粉—→复搅—→提杆出孔—→机具移位。2013.05施工要点浆喷桩施工2、提升喷浆搅拌，钻头反向旋转提升，同时喷浆，提升速度控制范围0.5～0.8m/min。1、按设计要求的配比制备水泥浆，并存放在集料斗中。3、在地面以下一定范围内进行复搅，速度控制在0.5～0.8m/min。施工前准备—→机具定位—→预搅下沉(同时制浆)—→提升喷浆—→复搅—→提杆出孔—→机具移位。2013.05质量检验项次检查项目规定值或允许偏差检查方法及頻率1桩径不小于设计值用钢尺量，总桩数2%，并不得少于3根2桩距(mm)±100用钢尺量，总桩数2%，并不得少于3根3垂直度(%)≤1.5查施工记录4桩长（mm）不小于设计值查施工记录并结合钻探取芯5单桩每延米喷浆（粉）量（%）不小于设计值查施工记录6桩体无侧限抗压强度不小于设计值成桩28后钻孔取芯，桩体三等分段各取芯样一个，总桩数1%-2%，并不得少于3根7单桩或复合地基承载力不小于设计值静载试验，总桩数0.2-0.5%，并不得少于3根2013.053、刚性桩的设计与施工要点桩型：预应力混凝土薄壁管桩(PTC)、预应力高强混凝土管桩(PHC)、预制混凝土方桩、钻孔灌注桩、现浇薄壁筒桩。适用范围：深厚软土地基上荷载较大、变形要求较严格的高路堤段；桥头或通道与路堤的衔接部位；拓宽路堤2013.05刚性桩预制方桩预制管桩2013.05现浇混凝土大直径管桩充分发挥单位混凝土的效能，大量节省混凝土并能有效提高桩基承载力。2013.05现浇混凝土大直径管桩2013.05现浇混凝土大直径管桩2013.05设计要点设计内容桩的布置(桩型、桩径、桩长、间距、桩帽)及受力计算；垫层的设计；桩体的承载力验算；地基沉降计算和稳定验算2013.05垫层：级配良好的砂砾、碎石、中粗砂、含泥量较小（不大于15%）的土石混合料（宕渣），厚度不宜小于0.3m水平加筋体材料：一般采用土工格栅、高强土工布、土工格室等桩帽：圆形或方形，材料宜采用C30混凝土，厚度宜为0.3-0.4m，桩帽直径或边长宜为1.0-1.5m。材料设计要点2013.05稳定性要求—圆弧滑动法沉降要求—进行沉降计算进行控制桩长由以下条件控制：设计要点2013.05桩帽的设计BDpQu'设计要点桩帽可采用圆柱体、台体或倒锥台体，桩帽直径或边长宜为1.0～1.5m，厚度宜为0.3～0.4m，宜采用C30砼现浇。2013.05Terzaghi（1943）提出土拱效应理论英国规范BS8006根据Hewlett的土拱理论，提出“临界高度”的概念及计算方法陈云敏、贾宁等（2004）对Hewlett计算方法进行改进徐立新（2007）对路堤系统进行了整体分析，建立了平衡方程组桩顶荷载的计算理论Softsoil设计要点2013.05考虑土拱效应，桩顶上的荷载压力计算如下：桩顶荷载设计要点capFpKSUppcapKSKKFp1111212321213222212ppKppSUKKbSKKSHp))(()(222bSFHSsucap1/)1(1/)(22cruupHSPHSPR桩体荷载分担比：pR2013.05桩体荷载分担比为Ф、b/S、S/H的函数，计算结果列成表格如下（部分）：桩顶荷载设计要点pR2013.05为确保土拱效应的形成，避免桩土间的沉降差异反射到路面而出现蘑菇状高低起伏，要求：临界高度设计要点1.4()HSbα1，土拱还未进入塑性状态，α≥1,土拱已进入塑性状态，当α=1，正好处于临界状态222((1)(1)()capsucrFSbHS2013.05土工合成材料拉力：加筋体的设计满足:加筋体Do等效圆直径Di等效圆直径u，P桩桩帽uP设计要点gTbbSWT6112)(maxggETmax222)1(bSSRHSWpTmaxaTT2013.05承载力