道路設計中堆載預壓法的應用

林 旸

(安徽瑞成土木工程設計咨詢有限公司 安徽 合肥 230000)

一、預壓法工作原理

堆載預壓法是指在地基上設置排水管道，以縮短土壤的凍結速度，可有效解決土壤沉降和穩(wěn)定性問題。該方法是在建筑物荷載作用前對自然地基施加荷載預壓。同時，設置垂直排水體和在柔軟的地面上鋪設水平排水墊等措施可以加快土壤中的水分含量。

二、案例概述

實例道路的總長度約為2.5公里，被規(guī)劃為城市二級道路。設計速度為40km/h，雙向四車道，紅線寬度為35m，加注線高度大于5m，整條線分布較厚的軟土層。軟土層主要由淤泥層，淤泥層和粉質次粘土層組成。

三、預壓設計方法

整條線的軟土深度大于10m。軟土層性質較差，含水量較高。通過對常用軟土地基處理方法的適用性和經濟性的比較和選擇，提出了一種塑料排水板與樁預壓結合的方法。

(一)預壓系統(tǒng)設計

1.材料的選擇

原則上，為了保證路堤壓實度的材料可以用作路堤荷載材料，例如粘土，淤泥，中粗砂等。對于路面結構的過載和轉換荷載，可以使用固體材料或液體材料。從性能，可操作性上和環(huán)境影響方面，因為這部分已裝載的材料需要在預裝載后卸載。該項目周圍的沙土十分豐富，可以使用中粗砂作為堆積材料。

2.預壓載荷的確定

預壓載荷應根據所需的地基承載力，施工過程中的所需沉降量和土壤性質來確定。通常，它應等于施加的載荷(即等于載荷預載荷)。本項目一般路段采用等負荷預載，橋頭段采用過載預載。超載土柱的高度為1m。

3.時間的確定

預壓期是根據平地機在預壓施工期間的穩(wěn)定性計算確定的，通常不少于6個月。該項目的前期按6個月考慮。

(二)排水系統(tǒng)設計

1.排水墊材料

排水墊材料通常是由無紡布，具有中等的粗砂和較少的泥漿所組成，可以在過濾的同時起到關鍵的作用。沙墊的寬度比路堤兩側斜坡的腳寬0.5m。通常，沙墊的滲透系數≥5×103cm/s，泥漿含量小于5%。沙墊層的厚度取決于鋪設方法和地基的沉降，通常為40-100cm。應考慮某些承載能力要求。本項目的沙墊按50cm厚度設計。

2.垂直排水體

排水立管分為三種類型：普通人孔，袋裝人孔和塑料排水板。此設計使用經濟的塑料排水板。塑料板使用雙面排水土工布濾膜和C型塑料排水板。水底應穿過粉質次生粘土層，并進入砂層或≥0.5m的次生粘土層。排水板通常排列成三角形或正方形，間距為1.0-2.0m。具體距離取決于預壓縮期，土壤質量和工程成本。該項目的排水板以規(guī)則的三角形間距排列，間距為1.2m。

(三)沉降與穩(wěn)定性計算

在預壓法的設計階段，有必要計算在設計荷載下可能發(fā)生的總沉降量，在施工過程中可能完成的沉降量以及通車后可能產生的剩余沉降量。通過設計計算出的施工后沉降應符合規(guī)范的要求。預載法的穩(wěn)定性驗算主要包括施工期的地基穩(wěn)定性和施工期的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性和沉降的計算是預壓法設計的重要組成部分。該項目的沉降和穩(wěn)定性由計算機計算。

(四)施工監(jiān)控設計

軟土地基施工監(jiān)測主要是監(jiān)測路基在充填和預壓過程中的動態(tài)變形，并動態(tài)監(jiān)測和管理路基施工。該項目的施工監(jiān)控設計可動態(tài)監(jiān)控施工期間的沉降和穩(wěn)定性。

表1 監(jiān)測項目及目的

四、設計注意事項

(一)測量技術要求

初步確定預壓縮方案后，應提供測量技術要求，并應特別強調一些物理指標和力學指標的測試指標，以免延誤施工期。具體的物理指標包括天然水含量，天然密度，液體極限，可塑性極限，可塑性指數，流動性力學指標包括直接快速剪切，固結快速剪切，無側限抗壓強度，三軸剪切，壓縮試驗和固結試驗。

(二)堆料

使用預壓法處理軟土地基時，一部分附加材料是路堤填料，另一部分是路面結構轉換載荷(超載)。預加載后，需要卸載路基高程以上的過載。重載和卸載是非常繁瑣的工作。在實際設計過程中，應在材料運輸，存儲和卸載的范圍內考慮路基高程以上的堆放材料。

(三)加載率

填充率控制標準為：路堤中心沉降率小于15mm/D，斜管橫向位移率小于3mm/D，位移側樁橫向位移率小于5mm/D，加載時的單級孔隙壓力系數小于0.6，綜合孔隙壓力系數小于1.0。當單級孔隙壓力系數小于0.4或單級孔隙壓力系數的增量耗散大于50%時，將增加下一級載荷。普通填料的載荷厚度為30-50cm。

(四)結算補償的計算

在預壓過程中，由于軟土層的固結和沉降，為了保持加載高度恒定，有必要補充下沉土層的厚度。根據計算機的計算結果，道路橫斷面的中心沉降最大，坡腳兩側的沉降較小，為盆地曲線。因此，基于分水嶺曲線而不是矩形，沉降補償的計算更加準確。

(五)卸貨標準

卸貨標準采用沉降率法，即在路堤完成后，觀察沉降過程。連續(xù)三個月觀察到沉降速率小于3mm/月，沉降加速度小于0。根據沉降曲線，可以推斷出未來可能的沉降量小于施工后的結算標準。

(六)完成測試

為了測試預壓效果，每100-150m設置一個鉆孔，并在加固前后分別鉆孔。對基礎土壤樣品進行物理和機械指標測試分析，測量土壤特性的變化，列出比較表，比較和判斷基礎處理的效果，并為預載停止提供依據。測量項目主要包括水含量，密度，孔隙率，可壓縮指數，堅牢度，固體剪切指數等。

五、結論

本文介紹了預加載方法的主要設計內容和注意事項，可為類似工程設計中的設計人員提供參考。