DB33T 904-2013 公路软土地基路堤设计规范.pdf
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1、ICS 93.080 P66 DB33 浙江省地方标准 DB 33/T 9042013 公路软土地基路堤设计规范 Code for design of highway embankment on soft ground 2013-12-31 发布 2014-01-31 实施 浙江省质量技术监督局 发 布 DB33/T 9042013 I 目 次 前言.IV 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 基本规定.4 4.1 软土的界定.4 4.2 基础资料.5 4.3 工程勘察.5 4.4 沉降与稳定标准.5 4.5 设计.6 4.6 施工要求.8 4.7 设计文件的编制.8
2、5 浙江省软土的工程特性及勘察.9 5.1 软土的分类与工程特性.9 5.2 工程勘察.11 6 浅层处理.15 6.1 一般规定.15 6.2 设计.15 6.3 施工要求.18 6.4 质量检验.19 7 土工合成材料加筋.19 7.1 一般规定.19 7.2 设计.21 7.3 施工要求.23 7.4 质量检验.24 8 排水固结法.24 8.1 一般规定.24 8.2 设计.24 8.3 施工要求.28 8.4 质量检验.28 9 水泥搅拌桩.28 9.1 一般规定.28 9.2 设计.29 9.3 施工要求.32 DB33/T 9042013 II 9.4 质量检验.33 10 桩承
3、式加筋路堤.33 10.1 一般规定.33 10.2 设计.33 10.3 施工要求.40 10.4 质量检验.40 11 塑料套管混凝土桩.40 11.1 一般规定.40 11.2 设计.41 11.3 施工要求.42 11.4 质量检验.43 12 轻质路堤.43 12.1 一般规定.43 12.2 泡沫混凝土轻质路堤.44 12.3 EPS 块体轻质路堤.46 12.4 EPS 颗粒混合土轻质路堤.49 12.5 粉煤灰轻质路堤.51 13 动态监测与分析.52 13.1 一般规定.52 13.2 观测仪标及断面布置.52 13.3 沉降观测.52 13.4 侧向位移观测.53 13.5
4、 观测频率.53 13.6 监测成果分析.53 13.7 监测控制指标.53 13.8 沉降预测和预抛高计算.54 附录 A(资料性附录)浙江省软土分布图.56 附录 B(规范性附录)不同地基处理方法的软土试验项目.57 附录 C(规范性附录)软土室内试验项目.58 附录 D(资料性附录)浙江省软土工程特性.59 附录 E(资料性附录)浙江省典型软土物理力学性质指标表.60 附录 F(规范性附录)桩体荷载分担比系数.66 参考文献.67 DB33/T 9042013 III 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由浙江省交通运输厅提出并归口。本标准起草单位:浙江省交
5、通规划设计研究院。本标准主要起草人:杨少华、段冰、郑束宁、毛斌、袁迎捷、刘健、江建坤、陈建荣、俞帆、单君、黄天元、姜正晖、任超、张天宝、徐立新、朱益军、陈永辉、王新泉。请注意本标准的某些内容可能涉及专利,本标准的发布机构不承担这些专利的责任。DB33/T 9042013 1 公路软土地基路堤设计规范 1 范围 本标准规定了各软基处理方法的勘察设计原则、施工要点和质量检验的主要要求。本标准适用于新建、改扩建的各等级公路软土地基路堤的设计。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改
6、单)适用于本文件。GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50007 建筑地基基础设计规范 JTG C20 公路工程地质勘察规范 JTG D30 公路路基设计规范 JTG D40 公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D50 公路沥青路面设计规范 JTG E40 公路土工试验规程 JTG F10 公路路基施工技术规范 JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准(第一册 土建工程)JGJ 94 建筑桩基技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 软土 soft soil 滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水率高、天然孔隙比大、压缩性高和抗剪强度低的细粒土。3.2 极限填筑高
7、度 limited Height of filling 在天然软土地基上用快速施工的方法修筑一般断面的路基所能填筑的最大高度,称为极限填筑高度。3.3 堆载预压 preloading 在软土地基上施加荷载,促使地基排水、固结、压密,以提高地基强度,减少在使用荷载作用下产生的工后沉降量。若预压荷载等于路基荷载与路面等效荷载之和,称为等载预压;若预压荷载大于路基DB33/T 9042013 2 荷载与路面等效荷载之和,称为超载预压;若预压荷载小于路基荷载与路面等效荷载之和,称为欠载预压。3.4 真空预压法 vacuum preloading method 通过对覆盖于设置竖向排水体地基表面的不透气
8、薄膜内抽真空,而使地基固结的地基处理方法。3.5 真空联合堆载预压 vacuum-surcharge preloading 在真空预压的同时,结合路基填筑荷载的联合预压作用,达到加速软土地基固结,提高地基强度和稳定性的一种地基处理方法。3.6 预压期 preloading period 路基初次填到设计预压标高后,至卸载开始时或路面结构层开始施工时所持续的时间。3.7 浅层处理 shallow treatment 通过置换、加筋、夯压、浅层固化、设置褥垫等方式对表层软土进行处理,以提高地基承载力的一种方法。3.8 土工合成材料 geosynthetics 以塑料、化纤、合成橡胶等为原料,制成的
9、各种聚合物产品。置于土体内部、表面或填料之间,发挥排水、隔离、反滤、加筋等作用的材料。3.9 加筋 method of reinforcement 在土或填料中加入土工合成材料、钢筋等条带网格状抗拉材料,以改善土或填料的力学性能,提高路基稳定性和均化沉降的方法。3.10 水泥搅拌桩 cement mixing piles 以水泥作为固化剂的主剂,利用搅拌机械将固化剂和地基土强制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的一种桩体。3.11 复合地基 composite subgrade 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。DB33/T 9042013
10、 3 3.12 桩承式加筋路堤 pile-supported reinforced embankment 在软土地基中按一定间距打设刚性桩,在桩顶端设置相应尺寸的桩帽(或称为托板),并在桩帽顶面铺设土工合成材料加筋垫层,然后填筑形成的路堤。3.13 塑料套管混凝土桩 plastic tube cast-in-place concrete pile 带塑料套管的现浇混凝土桩。由预制桩尖、塑料套管、套管内混凝土、顶部桩帽四部分组成;按一定间距将塑料套管打入软土地基中,套管内用混凝土浇注成桩。3.14 负摩阻力和中性点 negative skin friction and neutral point
11、 桩身周围土由于自重固结、地下水位下降、地面附加荷载等原因而产生大于桩身的沉降时,土对桩侧表面产生向下的摩阻力,称为负摩阻力。在桩身某一深度处的桩土位移量相等,该处称为中性点。中性点是正、负摩阻力的分界点。3.15 轻质路堤 lightweight embankment 将泡沫混凝土、EPS块体、EPS颗粒混合土、粉煤灰等轻质材料作为路基填料,以减少沉降、增加稳定性的一种路堤型式。3.16 泡沫混凝土 foamed concrete 将发泡剂、水溶液用物理方法制备成泡沫群,并加入到由水泥、水、外加剂(集料)制成的浆液中,经混合搅拌、浇筑成型的含有大量封闭气孔的轻质材料。3.17 EPS 块体
12、expanded polyStyrene block 由聚苯乙烯发泡形成的块体,是一种轻质路基填料。3.18 EPS 颗粒混合轻质土 mixed lightweight soil with EPS 将原料土、EPS颗粒、固化材料和水混合搅拌均匀后,经压实和固化作用形成的一种改性人造轻质土。3.19 动态设计方法 dynamic design method 根据施工过程中的反馈信息和监测资料,对设计参数及设计方案进行验证和优化的软基处理设计方法。DB33/T 9042013 4 3.20 施工动态控制技术 dynamic control technology for construction 根
13、据施工过程中的反馈信息和监测资料,对施工方案的安全性和合理性进行判断,动态跟踪和调整施工的控制技术。3.21 路基填筑期预抛高 pre-flip height for subgrade settlement during subgrade filling 为了补偿预压期路基沉降,在路基填筑期内就将预压期内发生的路基沉降量作为路基填筑高度的一部分预先填筑的方法。3.22 路面施工期预抛高 pre-flip height for settlement during pavement 在路面结构层施工之前预先采用路基填筑材料,或在路面施工过程中预先采用路面材料来补偿沉平控制时间内所发生的沉降量的方法
14、。3.23 预抛高沉平时间 the needed time for settlement equal to pre-flip height 路面施工期预抛高后,路面标高因地基沉降而沉至原设计标高所需的时间。4 基本规定 4.1 软土的界定 4.1.1 软土主要有淤泥、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、软塑至流塑黏土、软塑至流塑粉质黏土、稍密粉土、有机质土、泥炭质土、泥炭等。4.1.2 软土鉴别可按表 1 执行。表1 软土鉴别指标表 特征指标 名 称 塑 性 指 数 Ip 天 然 含水率 w(%)天 然 孔隙比 e 直剪快剪内摩擦角 q()压缩系数 a0.1-0.2(MPa-1)十字板 抗剪强度(kP
15、a)静力触探 锥尖阻力 qc(MPa)标准贯入试验锤击数 N(次)有机质含量 w u(%)黏 性 土 淤 泥 35 w L e1.5 5 0.5 35 0.75 淤泥质 黏 土 Ip17 1.0e1.5 淤泥质 粉质黏土 10Ip17 黏 土 Ip17 ww L或e1.0 粉质黏土 10Ip17 粉 土 7Ip10 30 e0.9 0.3 2 8 有机质土 5w u10 泥炭质土 10w u60 泥 炭 w u60 注1:当天然含水率和天然孔隙比两个指标同时满足时即可划为软土。注2:w L指液限(%)。注3:液限、塑限分别采用76g锥试验确定。DB33/T 9042013 5 4.2 基础资料
16、 4.2.1 软土地基路堤设计应收集调查沿线的气象、水文、地形地貌、地质构造、工程地质及水文地质等资料。4.2.2 根据设计要求还应收集和调查以下内容:a)路线纵横断面及桥梁、通道、涵洞的布设等各相关专业的设计资料;b)软土路段两侧附近的已有构筑物、管线等环境状况;c)路堤填筑材料的来源、特性等有关情况;d)附近公路、铁路、水利工程的软基处理相关经验;e)改扩建路段原有路基软土处理方法和沉降情况。4.3 工程勘察 4.3.1 应根据道路等级、工程规模及场地条件,采用综合勘察方法,多种勘察手段互相补充验证,勘察成果和精度满足各阶段的设计要求。4.3.2 应加强勘察过程控制,重视原位测试工作,严格
17、按操作规程规定的要求操作,保证勘察资料的准确性。4.3.3 对可能导致地基失稳的沿河、傍山、暗浜、暗塘及桥头高填土等路段,应加强地质勘察工作,查明软土层的分布及其在纵向、横向的厚度和性质变化,为设计选线和路堤设计提供地质依据。4.4 沉降与稳定标准 4.4.1 新建工程沉降控制标准:公路软土地基在路面设计使用年限内的工后沉降应满足表 2 的要求,同时对差异沉降的过渡应满足其渐变率0.5%。表2 工后沉降控制标准 设计速度 路段类型 桥梁与路基 相邻路段 箱式通道、涵洞与 路基相邻路段 一般路段 100km/h 0.10m 0.15m 0.30m 80km/h 0.15m 0.20m 0.40m
18、 60km/h 0.20m 0.30m 0.5m 注:桥式通道按桥梁考虑。4.4.2 稳定控制标准:公路软土地基设计应进行路堤的稳定验算,其稳定安全系数应满足表 3 的规定值。DB33/T 9042013 6 表3 稳定安全系数 固结有效应力法 改进总强度法 简化 Bishop 法 Janbu 法 不考虑 固结 考虑 固结 不考虑 固结 考虑 固结 直接快剪 1.1 1.2 静力触探、十字板剪切 1.2 1.3 三轴有效剪切 1.4 4.5 设计 4.5.1 设计原则 设计应遵循以下原则:a)应遵循“安全适用、技术先进、经济合理、质量可控”的设计原则,做到因地制宜、合理选材、节约资源、保护环境
19、;b)应重视软土地区地质选线工作,对深厚软土区尽可能避绕;软基处理方案应根据全寿命的设计理念从技术、经济等方面综合比选;c)应采用动态设计方法,重视施工监测与分析。当工程性质复杂,无类似的工程经验可借鉴时,应选择合适的试验段,对软基处理方案进行试验研究,为设计、施工提供依据;d)除执行本标准外,还应符合国家及行业现行有关标准、规范的规定。4.5.2 设计步骤 设计步骤如下:a)根据不同沉降控制标准进行路基路段划分:桥梁与路基相邻路段的划分长度一般为 30 m50 m,箱式通道或箱式涵洞与路基相邻路段的划分长度一般为 20 m40 m,圆管涵与路基相邻路段的划分长度一般为 10 m20 m,其余
20、为一般路段;b)根据软土层厚度及其指标、填土高度等情况,分别对不同路段进行综合分析,提出代表性的典型路段;c)分析各典型路段在天然地基条件下的总沉降、工后沉降、极限填筑高度、稳定安全系数等,根据沉降及稳定控制标准,确定是否需进行地基处理;d)根据处理方法的选用原则,拟定典型路段的各适用处理方案,进行计算分析和综合比较,确定最终处理方案。4.5.3 选用原则 4.5.3.1 一般路段 a)软土层深度为 3 m5 m 时,宜选用浅层处理或堆载预压;软土层深度大于 5 m 时,宜选用排水固结法或复合地基,当填土高度较大,稳定不能满足设计要求时,可结合加筋处理。b)软土层厚度大于 10 m 时,宜选用
21、排水固结法或复合地基,并结合等载预压或超载预压;当预压高度较大,稳定不能满足设计要求时,可结合加筋处理。c)在填土高、工期紧的情况下,可选用桩承式加筋路堤、轻质路堤或真空联合堆载预压等方案。计算方法 采用指标 安 全 系 数 DB33/T 9042013 7 4.5.3.2 桥梁、通道、涵洞与路基相邻路段 a)填土高度较低(3.0 m)并具备预压条件时,宜选用排水固结法结合堆载预压的处理方法。b)填土高度较高时(3.0 m),宜选用桩承式加筋路堤或水泥搅拌桩等方法。c)填土高度超过 23 倍的极限填筑高度时,宜选用桩承式加筋路堤,或选用泡沫混凝土、EPS块体、EPS 颗粒混合土、粉煤灰等轻质填
22、料,并可结合排水固结、复合地基等方法综合处理。4.5.3.3 不同处理方法相邻路段 存在差异沉降的相邻路段,应做过渡处理设计。两构造物之间,当一般路段长度小于50m时,宜采用与构造物相邻路段相同的处理方法。4.5.3.4 特殊地形地貌路段 a)傍山路段软土分布纵横向变化较大。当软土埋深浅、厚度薄时,宜选用置换法;当软土深厚时,宜选用轻质路堤或钻孔灌注桩等处理方法。b)临河塘路段,根据软土层条件和稳定验算结果,宜选用预应力管桩等桩承式加筋路堤、轻质路堤等处理方法。c)桥下、杆线下方等施工设备受净空限制路段,宜选用钻孔灌注桩、轻质路堤等对设备高度要求低的处理方法。d)临近重要构筑物路段,宜选用钻孔
23、灌注桩、水泥搅拌桩、轻质路堤等对构筑物影响小的处理方法;不宜选用真空预压、排水固结等易产生地基沉降及侧向位移等不良影响的处理方法。4.5.3.5 改扩建路段 a)路基拼接时,原有路基与拓宽路基的路拱横坡度的工后增大值不应大于 0.5%;拓宽路基桥头路段工后沉降不大于 5cm,桥头路段总沉降不大于 15 cm,一般路段工后沉降不大于 15 cm。b)原有路基已基本完成地基沉降的路段,路基拓宽范围的软土地基处理宜选用桩承式加筋路堤或复合地基,不宜选用排水固结法处理。c)原有路基尚未完成地基沉降的路段,路基拓宽范围的软土地基处理可选用排水固结法,或原处理方式相同的处理方法。4.5.4 沉降与稳定计算
24、 4.5.4.1 设计应进行软基的沉降与稳定性计算分析工作,必要时应采用有限元等数值分析方法进行验算。沉降计算和稳定验算应考虑路堤在施工期与预压期由于地基沉降而补方的填料增重的影响。4.5.4.2 沉降计算应包含总沉降及工后沉降的计算,具体计算如下:a)总沉降 总沉降S宜按式(1)计算:scSm S.(1)式中:sm综合经验修正系数,与地基条件,荷载强度,加荷速率等因素有关,其范围一般为0.91.7;cS主固结沉降(mm)。总沉降S也可按式(2)计算:DB33/T 9042013 8 dcsSSSS.(2)式中:dS瞬时沉降(mm);sS次固结沉降(mm)。b)工后沉降 路面设计使用年限内的工
25、后沉降Sp可按式(3)计算:tdtppSS S.(3)式中:tpS路面设计使用年限末的地基沉降量(mm);tdS路面交工时的地基沉降量(mm)。4.5.4.3 稳定验算 软土地基路堤的稳定验算一般采用固结有效应力法、改进总强度法,有条件时也可采用简化Bishop法;对于非圆弧滑动验算,宜采用Janbu普通条分法。验算时按施工期和营运期的荷载分别计算安全系数。施工期的荷载包括路堤自重,营运期的荷载包括路堤自重、路面的增重及行车荷载。4.5.5 高速公路、一级公路应采用动态设计方法和施工动态控制技术,二级及以下公路宜采用动态设计方法和施工动态控制技术。4.6 施工要求 4.6.1 施工组织设计应满
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