一种控制桥头路基不均匀沉降的方法
【专利摘要】本发明公开了一种控制桥头路基不均匀沉降的方法。该方法的核心是比较路基单位体积重量与软土地基流变初始值，若路基单位体积重量大于软土地基流变初始值，则需增设路基底板或框格和打设短桩或纵向过渡性桩基，才能控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量；若路基单位体积重量小于软土地基流变初始值，则只需增设路基底板或框格而不需要设短桩或纵向过渡性桩基，就能控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量。本发明的方法能够控制桥头路基不均匀沉降在工程允许范围内，达到治理软土路基公路桥头跳车现象的目的。公路部门统计结果表明该方案比传统宕渣填筑路基方案节约造价约30％。
【专利说明】
一种控制桥头路基不均匀沉降的方法
技术领域
[0001] 本发明属于工程设计方法领域，具体涉及一种控制桥头路基不均匀沉降的方法。
【背景技术】
[0002] 软土路基不均匀沉降现象较多，特别是桥头跳车问题更为突出。而现有软土路基 之地基处理方法和分析方法也很多，为什么成功案例不多且适用性不广呢？
【申请人】经过研 究发现，其容易忽视的两个原因为：（1)路基连续体与离散体的主要差别：离散体可以承受 压力，但是基本不承受拉力，也不能承受力矩;连续体可以承受压力、拉力和力矩，控制路基 受力变形状态整体性很重要；（2)软土路基之地基软土具有大孔隙比、高压缩性、高含水量、 低渗透性、低强度、强流变性、结构性强、灵敏度高等特点，容易引发路基不均匀沉降现象， 控制软土流变引起的不稳定连续沉降量很关键。
[0003] 事实上现有软土路基分析与处理方法都隐含路基变形协调控制假定，即路基具有 整体性，可以承受压力、拉力和力矩，实际操作中往往忽视了路基整体性，例如宕渣路基只 能承受压力，不能控制路基不均匀沉降。普遍考虑了软土地基的固结和次固结影响，忽视了 控制软土流变引起的不稳定连续沉降量。因此，软土路基不均匀沉降现象较多，特别是桥头 跳车问题更为突出。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种控制桥头路基不均匀 沉降的方法。
[0005] 本发明针对现有软土路基分析与处理方法存在的两个问题，传统软土路基分析理 论采用确定性方法(弹簧、粘壶、滑块等)模拟软土地基(颗粒)不确定性移动特性，并且国际 上普遍认为软土地基之力计算较准确、变形计算误差较大，与函数关系y = f(x)矛盾。虽然 理论逻辑严谨，但不符合辩证思维，只有技术上控制软土颗粒规则移动，即简易地控制路基 整体性，软土路基变形计算结果才能在工程允许范围之内。在总结经验和辩证思考的基础 上，本发明围绕控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量等 指标改进软土路基设计。以1.5m尚路基为例说明：
[0006] (1)没有处理的桥头宕渣路基，集中载荷作用对软土沉降的影响
[0007]
(:1·1.).
[0008] 其中ri为底面距离车载中心线坐标值。
[0009] (2)整体性或有底板路基，集中载荷作用对软土沉降的影响
[0010] oz(r)=Ps猫+P车=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)与图1表明按照结构变形协调控制方法改进软土路 基设计方法，设计中控制路基受力变形状态整体性和纵向过渡性，其关键技术是控制路基 不均匀沉降的底板或框格和纵向过渡性粧基。其中粧的纵向过渡长度与桥头路基渐变高度 相关，轻质材料要注意分层整体性控制和汽车荷载均匀分布结构层控制。
[0013] 本发明的控制桥头路基不均匀沉降的方法，具体采用如下技术方案：
[0014] 当目标路基为新建软土路基时，步骤如下：
[0015] S101:比较路基单位体积重量与软土地基流变初始值，若路基单位体积重量大于 软土地基流变初始值，则预判需增设路基底板或框格和打设短粧或纵向过渡性粧基，才能 控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量;若路基单位体积 重量小于软土地基流变初始值，则预判只需增设路基底板或框格而不需要设短粧或纵向过 渡性粧基，就能控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量；
[0016] S102:人工整理平整纵向长6~20m的软土地基表面，并向桥外侧路基方向倾斜3~ 5度。
[0017] S103:在人工整理平整软土地基表面铺设沙粒或碎石垫层，作为后续工序作业机 械垫层和软土地基表面排水层；
[0018] S104:根据步骤S101的预判结果，若需要打设短粧或纵向过渡性粧基，则沿桥梁边 缘软土地基横向打设2排短粧或从桥梁边缘开始每隔一定距离在软土地基横向打设1排纵 向过渡性粧基，作为路基底板或框格的支撑，控制软土流变引起的不稳定连续沉降量;若不 需要打设短粧或纵向过渡性粧基，则跳过该步执行S105;
[0019] S105:在软土地基表面已铺设的厚沙粒或碎石垫层上面现浇或放置纵向长6~20m 的预制钢筋混凝土底板或框格，作为软土路基受力变形状态整体性的控制层，以控制软土 路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量；
[0020] S106:填筑路基和做路面。
[0021]当目标路基为已建软土路基时，步骤如下：
[0022] S201:从桥梁边缘开始，整幅路基分层挖除纵向长6~12m的现有路基路面，但保留 路肩部分以约束后续填筑轻质材料的侧向变形；
[0023] S202:整理平整已挖除路基底层，现浇或放置预制钢筋混凝土底板或框格，作为后 续填筑轻质材料均匀受力变形的控制层；
[0024] S203:在钢筋混凝土底板或框格上面，现浇或放置预制轻质材料结构层，以减轻路 基自重以控制软土流变引起的不稳定连续沉降量；
[0025] S204:做增强路面结构层，以平均重型车辆荷载，共同控制软土路基受力变形状态 整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量。
[0026]作为优选，所述的步骤S104中，纵向过渡性粧基的间距为10m。
[0027] 作为优选，所述的步骤S105中，厚沙粒或碎石垫层为50cm。
[0028] 作为优选，所述的步骤S201中，挖除路基路面的厚度根据挖除单车道现有路基路 面重量大于换填轻质材料重量加一辆重型车辆荷载之和并考虑1.2~1.5安全系数来确定。 [0029]本发明的方法能够控制桥头路基不均匀沉降在工程允许范围内，达到治理软土路 基公路桥头跳车现象的目的。公路部门统计结果表明该方案比传统宕渣填筑路基方案节约 造价约30 %。
【附图说明】
[0030] 图1为各种处置措施软基受力分析对比图；
[0031] 图2为控制路基不均匀沉降的底板或框格和短粧；
[0032 ]图3为控制路基不均匀沉降的底板或框格和纵向过渡性粧基。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的 技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0034]本发明针对新建软土路基和已建软土路基分别采用不同的方法进行处理。
[0035] 针对新建软土路基
[0036] (1)首先根据路基单位体积重量与软土地基流变初始值比较，进行预判后续工序， 以便于施工准备。若路基单位体积重量大于软土地基流变初始值，则要增设路基底板或框 格和打设短粧或纵向过渡性粧基，才能控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起 的不稳定连续沉降量;若路基单位体积重量小于软土地基流变初始值，则只需增设路基底 板或框格、而不要设短粧或纵向过渡性粧基，就能控制软土路基受力变形状态整体性和软 土流变引起的不稳定连续沉降量。
[0037] (2)人工整理平整软土地基表面，其纵向长6~20m，并向桥外侧路基方向倾斜3~5 度。注意此处应采用人工进行平整，若采用重型机械整理平整软土地基表面作业容易破坏 软土地基表层硬壳，反而适得其反。
[0038] (3)在人工整理平整软土地基表面铺设50cm厚沙粒或碎石垫层，作为下步工序作 业机械垫层和软土地基表面排水层。
[0039] (4)如图2和3所示，根据步骤(1)的需要，沿桥梁边缘软土地基横向打设2排短粧或 从桥梁边缘开始每隔l〇m在软土地基横向打设1排纵向过渡性粧基，作为路基底板或框格的 支撑，控制软土流变引起的不稳定连续沉降量。
[0040] (5)在软土地基表面纵向长6~20m范围内，已铺设50cm厚沙粒或碎石垫层上面现 浇或放置预制钢筋混凝土底板或框格，其纵向长6~20m，作为软土路基受力变形状态整体 性的控制层，真正控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降 量，达到治理软土路基公路桥头跳车现象的目的。
[0041 ] (6)按规范填筑路基和做路面。
[0042] 针对已建软土路基：
[0043] (1)从桥梁边缘开始，整幅路基分层挖除现有路基路面，其纵向长6~12m，但保留 路肩部分以约束后续填筑轻质材料的侧向变形。挖除路基路面的厚度根据挖除单车道现有 路基路面重量大于换填轻质材料重量加一辆重型车辆荷载之和并考虑1.2~1.5安全系数 来确定。
[0044] (2)整理平整已挖除路基底层，现浇或放置预制钢筋混凝土底板或框格，作为后续 填筑轻质材料均匀受力变形的控制层。
[0045] (3)在已现浇或放置预制钢筋混凝土底板或框格上面，现浇或放置预制轻质材料 结构层，减轻路基自重以控制软土流变引起的不稳定连续沉降量。
[0046] (4)做增强路面结构层，有利于平均重型车辆荷载，共同控制软土路基受力变形状 态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量，达到治理软土路基公路桥头跳车现象的目 的。
[0047]以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明，凡 采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种控制桥头路基不均匀沉降的方法，其特征在于， 当目标路基为新建软土路基时，步骤如下： SlOl:比较路基单位体积重量与软土地基流变初始值，若路基单位体积重量大于软土 地基流变初始值，则预判需增设路基底板或框格和打设短粧或纵向过渡性粧基，才能控制 软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量;若路基单位体积重量 小于软土地基流变初始值，则预判只需增设路基底板或框格而不需要设短粧或纵向过渡性 粧基，就能控制软土路基受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量； S102:人工整理平整纵向长6~20m的软土地基表面，并向桥外侧路基方向倾斜3~5度； S103:在人工整理平整软土地基表面铺设沙粒或碎石垫层，作为后续工序作业机械垫 层和软土地基表面排水层； S104:根据步骤SlOl的预判结果，若需要打设短粧或纵向过渡性粧基，则沿桥梁边缘软 土地基横向打设2排短粧或从桥梁边缘开始每隔一定距离在软土地基横向打设1排纵向过 渡性粧基，作为路基底板或框格的支撑，控制软土流变引起的不稳定连续沉降量;若不需要 打设短粧或纵向过渡性粧基，则跳过该步执行S105; S105:在软土地基表面已铺设的厚沙粒或碎石垫层上面现浇或放置纵向长6~20m的预 制钢筋混凝土底板或框格，作为软土路基受力变形状态整体性的控制层，以控制软土路基 受力变形状态整体性和软土流变引起的不稳定连续沉降量； S106:填筑路基和做路面。 当目标路基为已建软土路基时，步骤如下： S201:从桥梁边缘开始，整幅路基分层挖除纵向长6~12m的现有路基路面，但保留路肩 部分以约束后续填筑轻质材料的侧向变形； S202:整理平整已挖除路基底层，现浇或放置预制钢筋混凝土底板或框格，作为后续填 筑轻质材料均匀受力变形的控制层； S203:在钢筋混凝土底板或框格上面，现浇或放置预制轻质材料结构层，以减轻路基自 重以控制软土流变引起的不稳定连续沉降量； S204:做增强路面结构层，以平均重型车辆荷载，共同控制软土路基受力变形状态整体 性和软土流变引起的不稳定连续沉降量。2. 如权利要求1所述的控制桥头路基不均匀沉降的方法，其特征在于，所述的步骤S104 中，纵向过渡性粧基的间距为IOm。3. 如权利要求1所述的控制桥头路基不均匀沉降的方法，其特征在于，所述的步骤S105 中，厚沙粒或碎石垫层为50cm〇4. 如权利要求1所述的控制桥头路基不均匀沉降的方法，其特征在于，所述的步骤S201 中，挖除路基路面的厚度根据挖除单车道现有路基路面重量大于换填轻质材料重量加一辆 重型车辆荷载之和并考虑1.2~1.5安全系数来确定。
【文档编号】E01C3/00GK105887603SQ201610310571
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】朱汉华, 陈孟冲
【申请人】宁波市交通规划设计研究院有限公司