公路软土地基路堤设计与施工技术规范jtj017-96条文说明(编辑修改稿)

公路软土地基路堤设计与施工技术规范jtj017-96条文说明(编辑修改稿)内容摘要：

p、 a、 cv、 cq、φ q、 cg及 φ g 为必做的试验项目。 表中 Gs 、 D、 qu、 Pc、 pH、三轴试验及有机物与易溶盐含量为选做试验项目，其中相对密度 Gs按土类（细粒土分类）选做。 颗粒组成的试验：对粗粒组（粒径大于 ）做筛分，对细粒组（粒 径小于 ）做颗分。 前期固结压力 Pc 、三轴试验内摩擦角 φ 与内聚力 c、有机物含量、酸碱度按各典型路段的代表层选做。 无侧限抗压强度小 qu 按代表性样品选做。 易溶盐含量只对盐渍化土按典型路段选做。 为了提出水平向固结系数 cH指标，应选择少部分样品做试验，但应注意与垂向固结系数 cv的配套应用。 计算指标液性指数 IL应为 76g 锥重时试验的稠度值结果；变形模量可根据无侧限试验的图形计算；软土的前期固给压力 Pc 、土的压缩指数 Cc与回弹指数Cs依 elgP 曲线图求得。 3． 2． 3. 5 在 选用原位测试方法时，应注意与钻探、室内试验的配合和对比。 分析原位测试成果时，应注意仪器设备、试验条件、试验方法对测试结果的影响。 3． 2. 4 软土地基工程地质勘察资料的汇总整理，按做为工程地质勘察报告的专项报告内容编列（参见参考文献 2）。 3. 2. 4． 1 所列“报告”的文字部分中应作出的“工程地质评价及预测”，是指对所勘察路段在路堤荷载作用下的沉降量和稳定性的评 价，建议按路堤荷载 3m～ 5m 高度来计算绘制沉降量曲线及稳定性曲线，并据此提出相应的工程治理方案。 3. 2. 4． 2 所列图表资料 部分中，原位测试成果资料的图式分别为： Suh； Ps（或 f s、 qc） h； Nh关系图，其纵、横比例尺以适当为宜。 试验成果的图件中，孔隙比与荷载关系图（即 eP 曲线），固结系数与荷载 关系图（即 CvP 曲线）和无侧限抗压试验应力与应变图（即 σ ε 曲线）的纵、横比例尺应以能较明显的表示出其相关关系为宜。 但同一类曲线的比例尺应力求统一，不宜多变，以避免在进行比较时造成不便。 3． 3 详 细 勘 察 3． 3． 1～ 3． 3． 5 指出了详细勘察阶段的依据与目的、具体任务；规定了详细勘察的工作基础，工程地质 调绘、勘探的顺序与具体内容；详细勘察阶段地质勘探专项的工作内容（参见参考文献 2）以及详勘阶段地质勘探的工作手段与应该达到的要求。 3． 3. 6 强调指出应充分利用前期的地勘资料，包括工程可行性研究阶段、初勘阶段的成果，使得工程地质勘察的调查、勘探、测试、室内试验的资料更全面与系统；还强调了要查明横向地质断面。 本条提出了勘探点布置、位置控制方法、孔点容许移动范围等内容。 3． 3． 6． 1 详勘阶段钻探点间距控制（见表 3． 3． 6． 1）注明中规定：设计填土高度大于极限高度的路段或处于桥头路段用低限。 这里极限填土高度是指以快速的填筑速率所能填筑路堤的最大高度。 所提出的桥头路段用低限，是因为桥头路段设计的容许沉降要求严（容许工后沉降小于 10cm），对地质资料与划段界限要求相应要更准确和详细。 注明还规定了特殊条件下，钻孔间距尚应视具体情况适当加密。 这里的特殊情况推成因类型特殊、地质层层次多、厚度变化频繁、地形变化大，纵、横断面地质条件差异明显等情况。 按设计计算要求（根据本规范第 4. 1． 2 条规定）划分计算段，“分段长度宜为 300m～ 500m；桥头路堤及人工构造物附近，应按 30m～ 50m 分段”。 而分段的依据除荷载强度变化外，其他地质条件是主要依据，故钻孔间距应视具体情况适当加密。 3． 3． 6． 3 本条规定应充分利用初勘时的静力触探资料。 规范中所规定的每公里应设置静力触探点数，未包括初勘可利用的静探点；当初勘探点不能有效地利用，又需查明地质横断面时需适当补充测试点。 本条中所进行的原位测试工作还包括根据当地已积累的研究成果或工作经验，求取静力触探与抗剪强度、压缩模量、地基承载力等指标相关关系的工作，以便核查与校对室内试验资料。 3． 3． 7 基于详勘阶段已经能够掌握路堤填土高度相应 的附加应力，同时也从初勘资料中明确了地质断面，能够算出不同深度的自重应力，详勘阶段确定钻孔深度的根据已经比较充分。 因此，钻探深度应首先考虑用应力比法合理确定。 本条中附加应力与自重应力的比例（ ～ ）专指在均质厚层软土地基。 该范围的选择：对构造物或桥头路堤建议按 考虑勘探深度；对于长段路堤建议按 考虑勘探深度。 非均质软土层勘察深度可参照初勘阶段有关规定确定。 3． 3． 8 详勘阶段取样间距明显比初勘取样间距要密，这是基于两个勘察阶段的任务目的、要求的详细程度以及概、预算控制的指标 要求而定出的。 例如同为10m 以上深度范围的非均质软土取样，初勘为每 ～ 取样；而详勘阶段限定每 取样。 本条还规定了对厚层均质软土层的取样，这是由于详勘是在已有地勘资料能够掌握地层结构与厚度尺寸的基础上进行的。 这样做既可以少取样品，又能够取准，取全该厚层均质软土层的试验样。 应当指出的是，在这种情况下，取样的长度应满足试验项目、指标数量的要求。 3． 3． 9． 1 室内试验说明中，增加了试验要求。 这是因为几年来室内试验工作或项目多做不齐全、样品试验方案考虑不周到，或对力学性质的试验方面 的应力历史、应力路径条件、加荷标准与级别、试验的边界条件以及现场、施工、运营的诸因素考虑不全面、不系统。 以致试验资料质量不高，甚至常忽略一些重要内 容。 如虽做了大量试验，未能评价软土的应力历史条件（是欠固结、中等固结还是超固给土）；有些试验资料中有快剪试验指标，缺固结快剪指标；有的试验资料快剪值与无例限抗压强度指标不相关，或相关差值太大；不少试验指标变异系数超出精度范围很多等。 所以本条对以上问题，做了强调。 本条再次强调了对试验数据应进行数理统计分析；并强调了可信度水平的标准，以满足施工图设计的技 术与经济要求。 这里需明确的是，对于施工图阶段的路堤或初设阶段大、中建筑物以及桥头路堤，指标的采用应视其不利影响程度，采用略高于或低于算数平均值（如抗剪强度、压缩模量取低值，压缩系数、变形量取高值）作为计算指标。 其高于或低于算术平均值的幅度，应视测定次数的多少、土质不均匀程度或构造物重要程度。 目前可采用算术平均值加（或减）一个标准差；为提高可信度，建议逐步采用保证率平均值。 还应当强调的一些具体问题是：对软土的压缩与固结试验的初始加荷，调整为 25kPa，第二级为 50kPa，以避免软土试验样品被挤出； 剪切试验加荷级数不应少于四级，一般应选加荷级别为 25kPa、 50kPa、 100kPa、 150kPa 或 200kPa；对于应用 elgP 曲线求压缩指数 Cc、回弹指数 Cs，荷载最末级别以达到 为宜。 3． 3． 9． 2 3． 3． 9． 2 表在选做的项目中：相对密度按细粒土分类（粉质土、粘质土、有机质土等）选做；前期固结压力 Pc按典型地质路段各标准层做试验；有机物含量系对有机质土按塑性图 A线上、下有机质高（低）液限粘土选做；土的 pH 值按典型地质段、代表性土选做；易溶盐含量按典型地质段有盐渍立性质的土选做 ；剪切试验内聚力 C’、内摩擦角 φ ’按典型地质段各标准层次的代表性土选做。 本条试验项目内容虽然较多，但其中有为了相互校核和补充用的指标。 如无例限抗压强度 qu，除了提供无侧限抗压强度指标，还可分析研究变形模量，并校 核快剪内聚力 Cq的准确度；又如 Cu、φ u、 Ccu 、 与 c’、φ ’也有应用较高精度的少量三轴试验指标，检验和补充一般剪切指标的作用。 对于所提的试验指标要注意，应用于路堤和桥址工程时，由于工程项目的不同，试验指标也不同。 例如，同为计算桥台或桥头填土的物理性质，对路堤填土，其 液限试验采用 100g 锥；对于桥台基底的液限试验，规定为 76g 锥。 因采用的锥重不同，同类土用于不同工程项目，其液限、塑指值也不同。 3. 3． 10 对于砂层和他和软粘土，因很难取得原状样品，故同时要求进行现场原位测试。 对砂层首先应进行标准贯入试验，并取样作筛分，以确定砂层密度与砂层名称。 对于饱和粘性土应首先作十字板剪切和灵敏度试验，以直接取得不排水抗剪强度和土的灵敏度，用以判定受扰动后强度降低的程度。 而静力触探测试则在有地区性相关指标时，应用的效果比较符合实际。 3． 3． 11 鉴于详勘阶段的技术与经济方面 的更高要求，应将本路段初勘资料的技术指标纳入详勘工程地质报告的物理、力学指标统计分析中，以提高指标的可靠性。 对于各典型路段工程地质纵断面图，这里只要求对分布有软土地基的路段进行绘制工作。 对不连续分布的软基路段，应分段绘制：对于不连续分布的软基路段，如非软基部分的长度不长，也可一并绘制；对于长段非软基路段的地质断面的编制，应按《公路工程地质勘察规程》（ JTJ064－ 86）办理。 4 路堤的稳定与沉降 4． 1 一 般 规 定 4． 1． 1 软土地基的特点是强度低、固结慢、变形大，对其上的路堤设计 要认真对待。 稳定验算的目的（参见参考文献 5）就是进行一种强度检验，即着地基与路堤是否发生由于抗剪强度不足造成的浅层、深层滑动破坏，进而提出稳定措 施的设计方案。 沉降计算可以预计地基的竖向变形，并为控制这种变形提供依据。 在软土地基上修筑路堤，如强度不足或变形过大将产生如下问题： （ 1）地基抗剪强度不够引起路堤侧向整体滑动，边坡外侧主体隆起。 桥头路堤纵向沿路线、向河床方向产生整体滑动，导致桥台的破坏。 （ 2）人工构造物与路堤衔接处产生差异沉降，引起跳车及路面的破坏。 （ 3）涵身凹陷，过 水断面减小；沉降缝被拉宽而漏水；端墙向外挤出或后仰。 （ 4）路基底面治横向产生盆形沉降曲线，导致路面根坡变缓，影响横向排水。 以上问题的出现将破坏或降底道路的使用质量，因此务必重视稳定与沉降的设计计算。 4． 1． 2 这里的分段长度参考了钻探布孔的要求。 通常在钻孔之间都有一定数量的触探孔或其它的原位测试孔作补充，所以从资料的整理与取用上来看，如果取样试验或原位测试成果的质量有保证时，这样分段是不会造成过于简化与粗糙的。 对于河滩沉积、谷地沉积和海岸沉积溺谷相形成的软土，由于其分布、成分、厚度等具 有多变性，计算段可以视具体情况划分得细一些。 4． 1． 3 软土地基的土层是成层的，土性参数随空间与时间的不同而发生变化。 以往的稳定沉降计算，一般把地基简化为均质体（土性参数取厚度的加权平均值），借助于图表进行，但这种简化处理造成了与实际的较大差异。 在电算技术已普及的今天，对成层土层的稳定及沉降计算并不太困难，因此建议不要再使用太粗糙、简化的图表。 4． 1． 4 对于压缩层厚度的确定，不少有关的教课书、手册及规范中都有具体的要求，我们可归其为以下几种： （ 1）以附加应力 △ P 与自重应力 Po之比来控制；当 地基中某深度处 △ P／ Po≤ 时，该深度即为压缩层下限。 （ 2）原则同上，但以 △ P／ Po≤ 来控制。 （ 3）以地基中某深度处向上取 土层的压缩量 △ Sn，与该深度范围土层的总压缩量 ∑△ Si之比来控制，要求满足条件 △ Sn／∑△ Si≤。 （ 4）作为对以上办法确定的压缩层厚度的补充，当其下仍有压缩性大的土层存在时，要继续向下计算；反之当硬层埋藏较浅，硬层项面的应力或其上土层的压缩量不满足以上要求时，也只计算到硬层顶为止。 当软土地基的成层不均匀时，会出现软、硬层相间 分布。 这样在遇到某压缩性较小的土层时，上述第 3 种的条件可能会满足；但是若向下有极软层存在时，再检验该条件可能又不满足。 要求（ 4）所做的补充，常使设计人员根据钻孔深度决定压缩层厚度。 有些钻孔（如桥基孔）深度比较大，结果仅因为超出少许计算的沉降，就导致处治措施的很大变化（从预压到地下处理），人们无法定量控制设计。 实际上压缩性的高低，从 △ P／ Po 的值上已得到反映；即使硬层项面在控制值范围内，因其压缩量极小，总沉降量并不增大。 通过对不同地区的高等级公路软基沉降量计算，可知一般条 及 稳定系数建立联系。 这就影响了它在实际工程中的应用。 第二类方法是直接与潜在滑动面相联系的方法，如滑移场法（参见参考文献 26）、极限分析法、极限平衡法。 在工程中得到广泛应用的是极限平衡法中的条分法。 而条分法因其滑动面及条间作用力或作用点的假设不同又衍生出多种方法。 本规范采用国内外广泛流行的条分中的三种方法，即总应力法、毕肖普法、有效固结压力法。 但本规范对前两种方法都进行了某些改造，即参考文献 28 中的改进的 φ =0 法及准毕肖普法。 极限平衡法中除圆弧条分法外，尚有土基承载力法、极限高度法。 若用土基的容许承载力来控制路堤设计则过于保守，因为容许承载力不仅是对土基剪切强度进行控制而且对建筑物的沉降也是有所控制的。 例如桥涵土基为粘土、黄土时，其基本容许承载力是按承载板尺寸的相对沉降的 2％来控制。 然而我们软土地基路堤，在路面未铺前是允许产生较大沉降的。 如果我们路堤设计也用容许承载力来控制设计，将是一个保守的设计。 软土地基上的路堤设计是分强度与变形两个设计指标进行。