一种软土路基和柔性路基的堆载预压方法与流程

本发明涉及软土路基加固领域，尤其是涉及一种用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法。

背景技术：

1、在公路工程中，由于道路路较长，跨越底层较为复杂多变，在施工过程中不可避免地会遇到软土地基或柔性地基。软土地基的处理不仅要满足于提高路基承载力，降低路基不均匀沉降，保证道路的安全可靠性等，还对加快施工进度、缩短项目建设工期、降低工程造价等方面提出了更高的要求。

2、目前，软土地基的处理方法主要有换填法和加固法两种。堆载预压法是最常用的加固方法之一，堆载预压法是通过在软土地基上施加荷载，软土地基中的空隙水在荷载压力的作用下沿着路基旁的排水系统排出地基，土体逐渐固结并提高地基承载力，消除地基的部分沉降，待地基满足工后沉降要求后再逐步卸去预压荷载。然而，现有的堆载方法大多采用土方进行预压，在预压过程中需要根据沉降量及时补充预压土方，在预压期结束后需要使用施工机械对预压土方进行清理与转运，整个过程不仅需要大量的土方资源，对周边环境影响较大且运输量大，增大了项目投资，也在一定程度上制约了土方堆载预压方案的使用场合。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，采用路基层材料作为预压材料，在预压时采用分批预压，所用材料能够在预压区域立即进行铺筑路面，加快施工进度，能够节省土方资源，降低项目投资。

2、为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

3、本发明所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，所述堆载预压方法采用路面层材料进行分段堆载预压，具体包括以下内容：

4、s1，将路堤压实至路堤的压实度满足技术要求；

5、s2，确定路堤的预压材料，预压材料为路基层材料，其包括路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料；

6、s3，确定每种路基层材料的预压长度和堆载高度；

7、s4，将每段路堤分为第一预压区和第二预压区，第一预压区包括多段沿路堤纵向间隔布设的第一预压段；将每种路基层材料分类堆载在第一预压段上进行第一批预压，每段第一预压段堆载一种路基层材料；

8、s5，第二预压区具有多段沿路堤纵向间隔布设的第二预压段，第一预压段和第二预压段交错布设；待第一预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压；

9、s6，待第二预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，向第一批预压区和第二批预压区补充因路基沉降而增加的压实土方，碾压压实并达到路基设计标高；

10、s7，将路基层材料按设计厚度和铺筑位置依次铺筑在预压完成的路堤上；

11、s8，重复步骤s4-s7进行下一段路堤的堆载预压。

12、在上述技术方案中，本发明利用路基层材料作为预压材料对软土路基（或柔性路基）进行分段预压，并将每段路堤分批预压，所用路基层材料能够在预压区域立即进行铺筑路面，不仅能加快施工进度，还能够节省土方资源，还能减少预压材料的运载工程量，进而大大降低了项目投资。

13、在本发明的优选实施方式中，所述s3包括以下具体内容：

14、s31，计算路堤所承受的荷载p；

15、s311，计算路基达到工后沉降所需的路基压实土厚度 h 1，根据路基压实土厚度和土方重度计算压实土提供的荷载 p 土；

16、s312，根据主路的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算主路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载p主；

17、根据辅助的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算辅路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载p辅；

18、s313，根据步骤s311得到的荷载 p 土和步骤s313中的荷载p主、p辅，确定主路的总荷载p1和辅路的总荷载p2，其中，p1=p主+ p土；p2=p辅+ p土；

19、s314，根据 p 1和 p 2，确定路堤在铺筑完成后所承受的荷载 p， p = max (p1, p2)，且所述荷载p为预压荷载；

20、s32，计算每种路基层材料的堆载厚度和预压长度

21、s321，根据路基层材料的铺筑宽度与铺筑厚度，确定每延米主路的路基层材料体积 v 1和每延米辅道上的路基层材料体积 v 2；

22、s322，根据 v 1和 v 2，确定主路和辅道上每种材料的总体积 v并进行归一化处理得到归一化体积比，其中v = v 1+ v 2；

23、s323，根据步骤s314计算得到的预压荷载和每种材料的重度，计算确定每种材料的堆载高度并进行归一化处理，并得到归一化高度比

24、s324，以路基压实土的预压长度 l 0作为基准，计算每种材料的预压长度 l；其中， l= l 0×归一化体积比÷归一化高度比。

25、在上述方案中，本发明根据路堤所承载的荷载（即铺筑完成后所增加的上）、路基层材料所提供的荷载以及铺筑长度进行合理的计算，确定每种材料的堆载长度、堆载宽度和堆载厚度，确保第一预压段和第二预压段的预压荷载一致，进而确保软土路堤（或柔性路基）的加固效果。

26、在本发明的优选实施方式中，在所述s4中，将路基层材料分类堆载在第一预压段之前还包括：在第一预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度；

27、在所述s5中，在将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压之前还包括：在第二预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度。

28、在本附加方案中，利用土工布将压实的路堤和预压材料隔离，有效避免路基层材料交叉污染；另外，土工布的长度和宽度均大于预压材料的堆载宽度和长度，以便于路基层材料的整体转移，还能进一步避免交叉污染。

29、在本发明的优选实施方式中，所述第一预压区和第二预压去均按路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料的顺序进行堆载预压。该路基层材料的堆载顺序和路基层材料自下而上的铺筑顺序一致，便于区分和后续的铺筑施工。

30、在本发明的优选实施方式中，在所述s4中的第一批预压和所述s5的第二批预压过程中，分别对预压路基进行沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测，以监控堆载预压的各项指标是否达到设计要求范围内。

31、在本发明的优选实施方式中，所述沉降监测采用沉降板与沉降钉，沉降板布设在预压路基的中心，沉降钉安装在预压路基的中心及两侧的土路肩侧。在本附加方案中，本发明利用沉降板和沉降钉结合观测路基顶面沉降，以便于控制加载速率，预测沉降趋势，确定预压卸载时间，为地基沉降增加土方量提供计算依据。

32、在本发明的优选实施方式中，所述水平位移监测采用测斜桩与边桩，所述测斜桩与边桩埋设在沉降断面的填方边坡坡脚处，用于监测边坡场区是否出现侧向滑移；所述深层分层沉降监测采用分层沉降仪，用于监测地下软土在预压期发生的固结沉降；所述孔隙水压力监测采用孔隙水压力计，所述孔隙水压力计布设于路基的中心线上，用于监测预压内软土地基的排水情况与有效应力的增加情况。

33、在本发明的优选实施方式中，所述沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测的监测频率为：在堆载施工过程中，每日监测次数不少于两次；在堆载完成后两周内，每隔一天监测一次；在堆载施工后两个月至六个月之间，每周监测两次，确保沉降高度和孔隙水等指标均达到设计要求。

34、在本发明的优选实施方式中，在所述s5中，第一预压区和第二预压区所用的路基层材料的铺筑长度相等，且第一预压区和第二预压区的的预压长度之和等于路基层材料的铺筑长度。这也就意味着，路堤上铺筑所用路基层材料整好能完成该段路堤的两批次预压需求，预压完成后可直接对预压后的路堤进行铺筑，减少运载工程量，提高施工进度，降低工程成本。

35、与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明利用路基层材料（填土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料）堆载预压，每完成一段预压即可进行铺筑，预压材料的两批次堆载预压长度略小于材料的铺筑长度，预压结束后即可用于铺筑该段路堤的铺筑需求，减少运载量，提高施工效率；另外，用路基层材料代替传统的土方预压，减少土方用量，降低对周围环境的影响，减少工程投资。