城市道路软地基的检测

岩土工程监测与控制

二〇一二年十二月

目录

一、城市道路软地基工程概况 .............................................................................................................. 1 二、项目施工方案 .................................................................................................................................. 1 三、城市道路软土路基的特点 .............................................................................................................. 1 (1)软土路基具有含水量较高、孔隙比较大的特点 ......................................................................... 1 (2)软土具有明显的结构性 ................................................................................................................. 1 (3)具有明显的流变性 ......................................................................................................................... 1 (4)压缩性高，透水性差 ..................................................................................................................... 1 (5)抗剪强度很低 ................................................................................................................................. 2 四、城市道路软土路基处理方案的选择 .............................................................................................. 2 五、城市道路软土路基的检测 .............................................................................................................. 3 （一）复合地基承载力检测 .................................................................................................................. 3 （二）桩体完整性检测 .......................................................................................................................... 4 六、检测点设计 ...................................................................................................................................... 4 ( 1) 地表沉降 ....................................................................................................................................... 4 ( 2) 分层沉降 ....................................................................................................................................... 5 ( 3) 地基深层沉降 ............................................................................................................................... 5 ( 4) 地表水平位移桩 ........................................................................................................................... 5 ( 5) 地基土体水平位移( 测斜)........................................................................................................... 6 ( 6) 地基孔隙水压力 ........................................................................................................................... 6 ( 7) 单孔出水量 ................................................................................................................................... 7 七、结束语 .............................................................................................................................................. 7 八、参考文献 .......................................................................................................................................... 7

设计依据：

1. 《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)

2．《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》(JTJ017—96) 3.《城市道路设计规范》(CJJ37—90) 4.《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)

5.《公路与城市道路设计手册》.中国建筑工业出版社. 6．《路基施工规范》（2006）

城市道路软地基的检测

摘要：随着经济的发展，城市道路工程规模不断扩大，目前我国已建成和正在修建的城市道路工程，很多区域路基为软土路基，软土层较厚，分布较广，软土路基的处理工作成为道路建设研究的重点。通常，软土路基对市政道路的不利影响主要是由于软土路基的抗剪强度不足，难以承受路面传递的荷载作用，在荷载作用下软土路基会产生局部或者整体剪切破坏，从而产生路面路堤塌方、失稳，造成道路结构层的破坏。 关键词：城市道路 软地基 抗剪强度 荷载 检测 一、城市道路软地基工程概况

顺安路作为安庆市中部城区的一条重要地交通性次干道，起着贯通中部城区南北交通的作用，道路全长3.8Km，红线宽40m，双向四车道，三块板断面，沥青混凝土路面，其中穿越新河河道处，建设40m 三跨型墩刚构桥一座。项目所在区域，地貌场地位于河漫滩相和Ⅰ级阶级相连区域，分别属软弱场地土~~中硬场地土，场地内沟、塘众多，水系复杂，路基下大部分为粉质粘土（地基承载力=90~150Kpa）及淤泥质粉质粘土（地基承载力=65~70Kpa）,地下水丰富，属孔隙潜水，在丰水季节，地下水位埋深0.3-1.5 米，综合分析，本次道路建设场地大部分属于软弱地基。 二、项目施工方案

（1）因项目所在区域水系密布，地下水丰富，所以施工过程中，必须大力降水，方能保证软基处理方案的顺利实施。在实际施工中，采用了挖边沟降水的方式，整个路基施工过程中，均进行了可靠的排水，顺利保证了工程的后序实施。

（2）软基处理方案实施过程中对于抛石挤於段，抛填的块片石必须用重型压路机反复碾压稳定密实后，方可回填路基土。

（3）对于粉喷桩的施工，现场严格控制喷灰量的误差，要求单桩喷灰量的允许偏差不超过8%，成桩28 天后，抽芯取样进行无测限抗压强度试验，要求>0.8MPa，，实测值最小为1.1MPa，地基处理后，要求复合地基承载力≧120KPa，实测为145KPa，满足了地基要 求，粉喷桩的处理方式基本满足达到预定效果。 三、城市道路软土路基的特点

软土路基是路基中土的含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性能较差以及抗剪强度低。软土的成分复杂，含有大量的碳酸盐以及蒸发盐等化学成因物质和腐殖泥碎屑等生物成因物质。软土一般是在流水环境中沉积而成，带有粉砂颗粒并呈现明显的层理，地区差异性较大。主要特点如下：

(1)软土路基具有含水量较高、孔隙比较大的特点

因为软土主要由粘土粒组和粉土粒组组成，并含少量的有机质，在不同地址环境下陈继伟絮状结构。软土一般含水量35—80％ ，空隙比为1～2。 (2)软土具有明显的结构性

即当原状软土受到振动或挤压以后，土体絮状结构连接受到破坏，土的强度显著降低，甚至呈流动态。软土扰动后，随着静置时间的延长，其强度会逐步恢复。 (3)具有明显的流变性

在剪应力的作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在固结沉降完成后，软土还可能产生可观的次固结沉降。 (4)压缩性高，透水性差

软土的压缩模量Es<4MPa，其压缩性随着液限的增大而增大。软土渗透性小，一般竖向渗透系数在(10．6～l0．8cm／s)之间，因此土层在自重或荷载作用下达到完全固结所需要的时间

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是很长的。

(5)抗剪强度很低

我国软土天然不排水抗剪强度一般小于20kPa，有效内摩擦角2°～35°。在荷载的作用下，如果软土路基能够排水固结，软土抗剪强度将产生显著变化。软土排水固结速度越快，则其强度改善效果越明显。

四、城市道路软土路基处理方案的选择

软土路基的处理方法很多，各种方法都是根据各种软弱地基的性质发展起来的，很多种方法具有多种处理效果，国内现行分类标准很多，按照地基处理的作用机理，将地基处理方法分为：排水固结法，振（挤）密法，置换及拌入法，灌浆法，加筋法和冷热处理法等。本项目为当年的市重点工程，项目工期要求十分紧迫。。因项目路线较长，针对项目的不同路段、地质情况不尽相同的特点，经反复方案比选，最终选定如下软基处理方案：

（1）对于软弱路基粉质粘土路段（地基承载力=90~120Kpa），采用垫层法处理，即在道路结构层下增设30cm 块片石的方式来增加路基的稳定性；

（2）对于水塘段，因道路沿线水塘较多，且面积较大，经勘察，塘底淤泥基本在1.0-2.5米之间，为抓紧工期，对于水塘段，采用抛石挤淤法施工。具体操作为：抽干水塘积水后，由路中开始向前突进后再渐次两侧展开抛填块片石，块片石厚度按1.0 米控制，对于局部淤泥较深处，以抛填块片石顶面稳定为控制标准，块片石经重型压路机碾压稳定后，再按路基要求分层回填粘性土。

（3）对于道路中部—面积约为3600 ㎡水塘，因实测水塘底淤泥较厚约2.5~3.0 米，其下为深约3~4 米的淤泥质粉质粘土层（地基承载力=65Kpa），对于此处水塘采用粉喷桩加固，具体措施为：抽干水塘积水，除去表层淤泥后，按间距1.2 米，桩径0.5 米，等边三角形布置粉喷桩。桩长约为6m，控制桩端位于粉质粘土层上（地基承载力=150KPa），桩顶铺设30cm 碎石垫层。

（4）对于桥梁桥台与道路两侧连接线处，为减少桥头跳车现象的发生，对于桥台与道路衔接段采用粉喷桩处理，具体措施为：在桥台两侧各50 米范围内采用粉喷桩加固，桩径0.5 米，间距1.0 米，等边三角形排列，桩底设置30cm 厚碎石垫层，桩长均为9m，控制桩端位于粉质粘土层（地基承载力=150KPa）上。

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五、城市道路软土路基的检测 （一）复合地基承载力检测 1、检测方法

采用复合地基静载试验。 2、仪器设备

本投标者拟采用RS-JYB静载荷测试系统，该测试系统每套由以下设备组成：

 油压千斤顶 2000kN 1台；  位移传感器 4只；  压力传感器 1只；  桩基静载荷测试分析系统 1台；  电动油泵 1台；  钢梁、承压板及其他附件若干。

3、检测数量

单位工程总桩数的0.5%-1%，且每个单位工程场地测点数不少于3点。具体桩号随机抽取或由现场监理确定。对施工有疑问的桩必须检测。 4、试验要点 （1）载荷装置

采用承重梁加配重反力装置，用千斤顶配合高压油泵施加反力，试验载荷装置见下图。试验补载、控制加荷量、记录沉降位移均由仪器自动控制。

配 重钢梁垫墩高压油泵压力传感器位移传感器油压千斤顶控制盒RS-JYB型载荷试验仪

图1现场试验装置示意图

（2）加载与沉降观测 1）试验加载量

采用了国标规定的慢速维持荷载法。试验的最大荷载大于设计要求值的两倍。 2）加载分级

加荷级差取最大加载量的1/8～1/12，第一级荷载加倍。 3）相对稳定标准

每加一级荷载前后均应各读记承压板沉降量一次，以后每半小时读记一次。当一小时内沉降量小于0.1mm时，即可加下一级荷载观测。

4）静载荷试验加载过程中出现下列情况之一时，即可终止加载： ①沉降急骤增大、土被挤出或压板周围出现明显的裂缝； ②累计的沉降量已大于承压板宽度或直径的6%；

③总加载量达到设计要求值的两倍以上。 5）桩头处理

将桩头截至设计标高并凿平。试验前垫约1～2cm厚中砂或粗砂并找平，试验正式开始前应预压。

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6）试验时间

应在桩身强度达到要求后进行试验。 7）资料处理及试验结果分析

当压力一沉降曲线上极限荷载能确定，而其值不小于对应比例界限的2倍时，可取比例界限；当其值小于对应比例界限的2倍时，可取极限荷载的一半；

当压力一沉降曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定：以粘性土为主的地基，取s/b（或s/d）=0.015所对应的压力为复合地基基本承载力；以粉土或砂土为主的地基，取s/b（或s/d）=0.01所对应的压力为复合地基基本承载力。按相对变形确定的承载力值不应大于最大加载压力的一半。 （二）桩体完整性检测 1、测试方法

采用低应变动力试验。 2、仪器设备

（1） 检测仪器采用武汉岩海公司生产的RS-1616K（P）型基桩动测仪，具有信号显示、储存和处理分析功能；

（2）激振设备为力锤。 3、检测数量

不少于单位工程总桩数的10% ，且每个单位工程不少于2根，具体桩号随机抽取或现场监理确定，对施工有疑问的桩必须检测。 4、试验要点

（1）在检测前，对被测桩头除去浮渣，凿除松动和有裂缝部分，大致凿平，中心激振处和传感器安装处要磨平。

（2）用黄油将传感器粘在桩顶安装传感器的地方，传感器安装应与桩顶面垂直，应有足够的粘接强度，传感器底面粘接剂越薄越好，传感器应安装在距中心2/3半径处。

（3）通过现场试验选择不同材质的锤头或锤垫，力棒的长短根据桩的长短相应确定。 （4） 激振方向应沿桩轴线方向。

（5）电源及测试系统应处于正常状态，接地良好，方可接通电源开始检测。检测时用力棒进行激振，测试信号由基桩动测仪通过加速度传感器接收并存储。 （6）测试参数的确定：

①桩身波速可通过测试不少于5根现场完整桩，确定该工地桩身的波速平均值vc。 ②采样时间间隔或采样频率根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择。 ③传感器的设定值按计量检定结果设定。

（7）根据桩径大小，桩心对称布置2～4个检测点；每个检测点记录的有效信号数应不少于3个，并采集2个以上好的波形。

（8）测试时应及时观察实测波形的重复性，若一致性较差或有异常，应分析原因，增加检测点数量。

（9）根据所测波形和桩的灌注日期、强度等级、地质情况等因素，判定桩的完整性。给出检测成果分析、结论、建议及整改措施。 六、检测点设计

根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》( JT J 017- 96) 中规定的方法进行埋设, 同时参考有关设计文件。 ( 1) 地表沉降

地表沉降仪由沉降板和沉降杆组成, 设置于路基中间, 埋设在砂垫内, 沉降板采用50

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cm×50 cm厚1 cm的钢板, 中间垂直点焊直径为4 cm的

钢管, 管头有丝口, 随路堤填筑高度增加而接高, 外用6 cm的圆管保护, 并在其附近稳定区域设置水准点,用水准仪测量管顶端的标高, 从而计算沉降量。 ( 2) 分层沉降

分层沉降仪由分层沉降管、磁环、波纹管和分层沉降仪组成, 在路基中间用钻机打孔至持力层, 根据地质情况在相应深度处安装磁环, 下好沉降管后, 用膨胀土封孔, 以便磁环和地层同步沉降, 用

分层沉降仪测量各磁环的位置, 分别计算各地层的沉降量。 ( 3) 地基深层沉降

深层沉降标由主杆和保护管组成, 主杆底端装有50 cm的阻头标头。在路基中间用钻机打孔至排水处理边界( 16 m左右) , 先将保护管下入孔中, 再下主杆, 定位后将保护管拔离标头30 cm, 用砂填塞孔壁与保护管间隙, 见图3。

图3 地基深层沉降仪设置示意

( 4) 地表水平位移桩

地表水平位移桩垂直于路基方向布设, 每组3根, 规格为15 cm15c×150 cm, 埋设于路堤坡脚1. 0 m以外, 间距为2. 0 m, 入土1.0～1. 5 m,桩顶标高相同, 且在同一直线上。另外在不受路基影响的范围以外, 同一直线上设置二个固定桩, 通过固定桩测量每根桩的相对位移, 见图4。

图4 地面位移桩设置示意

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( 5) 地基土体水平位移( 测斜)

在路基坡脚用钻机打孔, 孔深20 m左右( 根据地质情况) , 将测斜管下到钻孔中, 管与孔之间用砂充填。现场用测斜仪测定任意深度处管的倾斜度, 然后计算土体的水平位移量及其方向, 见图5。

图5 地下位移计设置示意

( 6) 地基孔隙水压力

该方法包括孔隙水压力计和频率计, 见图6。在路基中间打孔, 用导向线将孔隙水压力计放至设计深度, 用膨胀土封土, 导线引至路基坡脚并加保护。用频率计测量各深度处的孔隙水压力。根据工程地质勘探资料, 每个测点埋置3 个孔隙水压力计, 深度分别为3. 0 m、8. 0 m、15. 0 m。

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图6 孔隙水压力仪设置示意

( 7) 单孔出水量

在监测桩位确定的位置上挖出一个排水井, 顶端50 cm处套上留有气管和排水管的出水井管,外引排气和排水管至路基的集水箱, 见下图。

图7 单孔出水量仪设置示意

七、结束语

软土地基在道路工程中造成的危害很大,如引起路基的滑移、开裂,路面的起伏不平,桥涵通道处的跳车颠簸等等。如何进行软基处理,一直是困扰公路建设者的一大难题。而上述的一些加固处理措施,就是为了增加地基承载力,提高地基强度,减小地基沉降量,使过往车辆及司乘人员能安全、快速、舒适地行驶在公路上。但是,在实际工程中应综合考虑经济、水文、地质、材料、机械设备能力等各方面因素,选取最为经济合理的软土地基处理方案。软土地基的处理方法很多，但目的只有一个：提高软土地基的强度，保证地基的稳定，降低软土的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降，确保建筑物的安全和正常使用。为了这么一个目的，许多研究人员都在寻找新方法来满足实际工程要求，以达到最有效、最经济的效果。 八、参考文献

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[2] 刘俊.软土地基处理施工技术在工程中的应用[J].建筑与工程，2009.9 (3)：304 [3] 朱铃华.软土地基处理方法研究[J].建筑与工程，2009.35 (6)：744-746 [4] 张晓青.浅谈几种软土地基处理的方法[J].山西建筑，2009.6 (2)：153-155

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