道路设计中堆载预压法的应用

林 旸

(安徽瑞成土木工程设计咨询有限公司 安徽 合肥 230000)

一、预压法工作原理

堆载预压法是指在地基上设置排水管道，以缩短土壤的冻结速度，可有效解决土壤沉降和稳定性问题。该方法是在建筑物荷载作用前对自然地基施加荷载预压。同时，设置垂直排水体和在柔软的地面上铺设水平排水垫等措施可以加快土壤中的水分含量。

二、案例概述

实例道路的总长度约为2.5公里，被规划为城市二级道路。设计速度为40km/h，双向四车道，红线宽度为35m，加注线高度大于5m，整条线分布较厚的软土层。软土层主要由淤泥层，淤泥层和粉质次粘土层组成。

三、预压设计方法

整条线的软土深度大于10m。软土层性质较差，含水量较高。通过对常用软土地基处理方法的适用性和经济性的比较和选择，提出了一种塑料排水板与桩预压结合的方法。

(一)预压系统设计

1.材料的选择

原则上，为了保证路堤压实度的材料可以用作路堤荷载材料，例如粘土，淤泥，中粗砂等。对于路面结构的过载和转换荷载，可以使用固体材料或液体材料。从性能，可操作性上和环境影响方面，因为这部分已装载的材料需要在预装载后卸载。该项目周围的沙土十分丰富，可以使用中粗砂作为堆积材料。

2.预压载荷的确定

预压载荷应根据所需的地基承载力，施工过程中的所需沉降量和土壤性质来确定。通常，它应等于施加的载荷(即等于载荷预载荷)。本项目一般路段采用等负荷预载，桥头段采用过载预载。超载土柱的高度为1m。

3.时间的确定

预压期是根据平地机在预压施工期间的稳定性计算确定的，通常不少于6个月。该项目的前期按6个月考虑。

(二)排水系统设计

1.排水垫材料

排水垫材料通常是由无纺布，具有中等的粗砂和较少的泥浆所组成，可以在过滤的同时起到关键的作用。沙垫的宽度比路堤两侧斜坡的脚宽0.5m。通常，沙垫的渗透系数≥5×103cm/s，泥浆含量小于5%。沙垫层的厚度取决于铺设方法和地基的沉降，通常为40-100cm。应考虑某些承载能力要求。本项目的沙垫按50cm厚度设计。

2.垂直排水体

排水立管分为三种类型：普通人孔，袋装人孔和塑料排水板。此设计使用经济的塑料排水板。塑料板使用双面排水土工布滤膜和C型塑料排水板。水底应穿过粉质次生粘土层，并进入砂层或≥0.5m的次生粘土层。排水板通常排列成三角形或正方形，间距为1.0-2.0m。具体距离取决于预压缩期，土壤质量和工程成本。该项目的排水板以规则的三角形间距排列，间距为1.2m。

(三)沉降与稳定性计算

在预压法的设计阶段，有必要计算在设计荷载下可能发生的总沉降量，在施工过程中可能完成的沉降量以及通车后可能产生的剩余沉降量。通过设计计算出的施工后沉降应符合规范的要求。预载法的稳定性验算主要包括施工期的地基稳定性和施工期的稳定性。稳定性和沉降的计算是预压法设计的重要组成部分。该项目的沉降和稳定性由计算机计算。

(四)施工监控设计

软土地基施工监测主要是监测路基在充填和预压过程中的动态变形，并动态监测和管理路基施工。该项目的施工监控设计可动态监控施工期间的沉降和稳定性。

表1 监测项目及目的

四、设计注意事项

(一)测量技术要求

初步确定预压缩方案后，应提供测量技术要求，并应特别强调一些物理指标和力学指标的测试指标，以免延误施工期。具体的物理指标包括天然水含量，天然密度，液体极限，可塑性极限，可塑性指数，流动性力学指标包括直接快速剪切，固结快速剪切，无侧限抗压强度，三轴剪切，压缩试验和固结试验。

(二)堆料

使用预压法处理软土地基时，一部分附加材料是路堤填料，另一部分是路面结构转换载荷(超载)。预加载后，需要卸载路基高程以上的过载。重载和卸载是非常繁琐的工作。在实际设计过程中，应在材料运输，存储和卸载的范围内考虑路基高程以上的堆放材料。

(三)加载率

填充率控制标准为：路堤中心沉降率小于15mm/D，斜管横向位移率小于3mm/D，位移侧桩横向位移率小于5mm/D，加载时的单级孔隙压力系数小于0.6，综合孔隙压力系数小于1.0。当单级孔隙压力系数小于0.4或单级孔隙压力系数的增量耗散大于50%时，将增加下一级载荷。普通填料的载荷厚度为30-50cm。

(四)结算补偿的计算

在预压过程中，由于软土层的固结和沉降，为了保持加载高度恒定，有必要补充下沉土层的厚度。根据计算机的计算结果，道路横断面的中心沉降最大，坡脚两侧的沉降较小，为盆地曲线。因此，基于分水岭曲线而不是矩形，沉降补偿的计算更加准确。

(五)卸货标准

卸货标准采用沉降率法，即在路堤完成后，观察沉降过程。连续三个月观察到沉降速率小于3mm/月，沉降加速度小于0。根据沉降曲线，可以推断出未来可能的沉降量小于施工后的结算标准。

(六)完成测试

为了测试预压效果，每100-150m设置一个钻孔，并在加固前后分别钻孔。对基础土壤样品进行物理和机械指标测试分析，测量土壤特性的变化，列出比较表，比较和判断基础处理的效果，并为预载停止提供依据。测量项目主要包括水含量，密度，孔隙率，可压缩指数，坚牢度，固体剪切指数等。

五、结论

本文介绍了预加载方法的主要设计内容和注意事项，可为类似工程设计中的设计人员提供参考。