CN116335113A - 一种软土路基和柔性路基的堆载预压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，包括：将路堤压实并确定预压材料；确定每种路基层材料的预压长度和堆载高度；将路堤分为第一预压区和第二预压区，先对第一预压区预压，然后进行第二批预压；预压结束后补充因路基沉降而增加的土方，碾压压实；将路基层材料按设计厚度和铺筑位置依次铺筑在预压完成的路堤上；重复预压施工，进行下一段路堤的堆载预压。本发明利用路基层材料（填土、砂砾垫层材料等）堆载预压，每完成一段预压即可进行铺筑，预压材料的两批次堆载预压长度满足用于铺筑该段路堤的铺筑需求，减少运载量，提高施工效率；用路基层材料代替传统的土方预压，减少土方用量，降低对周围环境的影响，减少工程投资。
Description
技术领域
本发明涉及软土路基加固领域，尤其是涉及一种用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法。
背景技术
在公路工程中，由于道路路较长，跨越底层较为复杂多变，在施工过程中不可避免地会遇到软土地基或柔性地基。软土地基的处理不仅要满足于提高路基承载力，降低路基不均匀沉降，保证道路的安全可靠性等，还对加快施工进度、缩短项目建设工期、降低工程造价等方面提出了更高的要求。
目前，软土地基的处理方法主要有换填法和加固法两种。堆载预压法是最常用的加固方法之一，堆载预压法是通过在软土地基上施加荷载，软土地基中的空隙水在荷载压力的作用下沿着路基旁的排水系统排出地基，土体逐渐固结并提高地基承载力，消除地基的部分沉降，待地基满足工后沉降要求后再逐步卸去预压荷载。然而，现有的堆载方法大多采用土方进行预压，在预压过程中需要根据沉降量及时补充预压土方，在预压期结束后需要使用施工机械对预压土方进行清理与转运，整个过程不仅需要大量的土方资源，对周边环境影响较大且运输量大，增大了项目投资，也在一定程度上制约了土方堆载预压方案的使用场合。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，采用路基层材料作为预压材料，在预压时采用分批预压，所用材料能够在预压区域立即进行铺筑路面，加快施工进度，能够节省土方资源，降低项目投资。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，所述堆载预压方法采用路面层材料进行分段堆载预压，具体包括以下内容：
S1，将路堤压实至路堤的压实度满足技术要求；
S2，确定路堤的预压材料，预压材料为路基层材料，其包括路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料；
S3，确定每种路基层材料的预压长度和堆载高度；
S4，将每段路堤分为第一预压区和第二预压区，第一预压区包括多段沿路堤纵向间隔布设的第一预压段；将每种路基层材料分类堆载在第一预压段上进行第一批预压，每段第一预压段堆载一种路基层材料；
S5，第二预压区具有多段沿路堤纵向间隔布设的第二预压段，第一预压段和第二预压段交错布设；待第一预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压；
S6，待第二预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，向第一批预压区和第二批预压区补充因路基沉降而增加的压实土方，碾压压实并达到路基设计标高；
S7，将路基层材料按设计厚度和铺筑位置依次铺筑在预压完成的路堤上；
S8，重复步骤S4-S7进行下一段路堤的堆载预压。
在上述技术方案中，本发明利用路基层材料作为预压材料对软土路基（或柔性路基）进行分段预压，并将每段路堤分批预压，所用路基层材料能够在预压区域立即进行铺筑路面，不仅能加快施工进度，还能够节省土方资源，还能减少预压材料的运载工程量，进而大大降低了项目投资。
在本发明的优选实施方式中，所述S3包括以下具体内容：
S31，计算路堤所承受的荷载P；
S311，计算路基达到工后沉降所需的路基压实土厚度h 1 ，根据路基压实土厚度和土方重度计算压实土提供的荷载P 土 ；
S312，根据主路的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算主路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P主；
根据辅助的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算辅路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P辅；
S313，根据步骤S311得到的荷载P 土 和步骤S313中的荷载P主、P辅，确定主路的总荷载P1和辅路的总荷载P2，其中，P1=P主+ P土；P2=P辅+ P土；
S314，根据P 1 和P 2 ，确定路堤在铺筑完成后所承受的荷载P，P = max (P1, P2)，且所述荷载P为预压荷载；
S32，计算每种路基层材料的堆载厚度和预压长度
S321，根据路基层材料的铺筑宽度与铺筑厚度，确定每延米主路的路基层材料体积V 1 和每延米辅道上的路基层材料体积V 2 ；
S322，根据V 1 和V 2 ，确定主路和辅道上每种材料的总体积V并进行归一化处理得到归一化体积比，其中V =V 1 +V 2 ；
S323，根据步骤S314计算得到的预压荷载和每种材料的重度，计算确定每种材料的堆载高度并进行归一化处理，并得到归一化高度比
S324，以路基压实土的预压长度L 0 作为基准，计算每种材料的预压长度L；其中，L=L 0 ×归一化体积比÷归一化高度比。
在上述方案中，本发明根据路堤所承载的荷载（即铺筑完成后所增加的上）、路基层材料所提供的荷载以及铺筑长度进行合理的计算，确定每种材料的堆载长度、堆载宽度和堆载厚度，确保第一预压段和第二预压段的预压荷载一致，进而确保软土路堤（或柔性路基）的加固效果。
在本发明的优选实施方式中，在所述S4中，将路基层材料分类堆载在第一预压段之前还包括：在第一预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度；
在所述S5中，在将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压之前还包括：在第二预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度。
在本附加方案中，利用土工布将压实的路堤和预压材料隔离，有效避免路基层材料交叉污染；另外，土工布的长度和宽度均大于预压材料的堆载宽度和长度，以便于路基层材料的整体转移，还能进一步避免交叉污染。
在本发明的优选实施方式中，所述第一预压区和第二预压去均按路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料的顺序进行堆载预压。该路基层材料的堆载顺序和路基层材料自下而上的铺筑顺序一致，便于区分和后续的铺筑施工。
在本发明的优选实施方式中，在所述S4中的第一批预压和所述S5的第二批预压过程中，分别对预压路基进行沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测，以监控堆载预压的各项指标是否达到设计要求范围内。
在本发明的优选实施方式中，所述沉降监测采用沉降板与沉降钉，沉降板布设在预压路基的中心，沉降钉安装在预压路基的中心及两侧的土路肩侧。在本附加方案中，本发明利用沉降板和沉降钉结合观测路基顶面沉降，以便于控制加载速率，预测沉降趋势，确定预压卸载时间，为地基沉降增加土方量提供计算依据。
在本发明的优选实施方式中，所述水平位移监测采用测斜桩与边桩，所述测斜桩与边桩埋设在沉降断面的填方边坡坡脚处，用于监测边坡场区是否出现侧向滑移；所述深层分层沉降监测采用分层沉降仪，用于监测地下软土在预压期发生的固结沉降；所述孔隙水压力监测采用孔隙水压力计，所述孔隙水压力计布设于路基的中心线上，用于监测预压内软土地基的排水情况与有效应力的增加情况。
在本发明的优选实施方式中，所述沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测的监测频率为：在堆载施工过程中，每日监测次数不少于两次；在堆载完成后两周内，每隔一天监测一次；在堆载施工后两个月至六个月之间，每周监测两次，确保沉降高度和孔隙水等指标均达到设计要求。
在本发明的优选实施方式中，在所述S5中，第一预压区和第二预压区所用的路基层材料的铺筑长度相等，且第一预压区和第二预压区的的预压长度之和等于路基层材料的铺筑长度。这也就意味着，路堤上铺筑所用路基层材料整好能完成该段路堤的两批次预压需求，预压完成后可直接对预压后的路堤进行铺筑，减少运载工程量，提高施工进度，降低工程成本。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明利用路基层材料（填土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料）堆载预压，每完成一段预压即可进行铺筑，预压材料的两批次堆载预压长度略小于材料的铺筑长度，预压结束后即可用于铺筑该段路堤的铺筑需求，减少运载量，提高施工效率；另外，用路基层材料代替传统的土方预压，减少土方用量，降低对周围环境的影响，减少工程投资。
附图说明
图1是本发明的施工流程图。
图2是实施例1中某扩建公路项目的断面图（图中路堤总宽度为41.2m，左侧为老路基，图中老路基的宽度为11.1m）。
图3是实施例1中第一批预压分布图（图中自左向右依次为路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类上基层材料和粒料类下基层材料）。
图4是实施例1中第二批预压分布图（图中自左向右依次为路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类上基层材料和粒料类下基层材料）。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
本发明提供了一种软土路基和柔性路基的堆载预压方法，该堆载预压方法采用路面层材料进行分段堆载预压，实现了每段路堤的分批预压，所用的路基层材料能够在预压区域立即进行铺筑路面，不仅能加快施工进度，还能够节省土方资源，还能减少预压材料的运载工程量，进而大大降低了项目投资。
结合图1可知，本发明所述的软土路基和柔性路基的堆载预压方法，包括以下步骤：S1，将路堤压实并检测压实度（可用压实密度仪进行检测），若压实度达不到技术要求，则增加碾压遍数直至路堤的压实度达到设计要求，；
S2，确定路堤的预压材料，预压材料为路基层材料，其包括路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料；
S3，确定每种路面结构层材料的预压长度和堆载高度；
S4，将每段路堤分为第一预压区和第二预压区，将第一预压区划分为多段沿路堤纵向间隔布设的第一预压段（由于各路基层材料的铺设厚度盒重度不同，则每种材料的堆载预压高度和预压长度也各不相同））；将每种路基层材料分类堆载在第一预压段上进行第一批预压，每段第一预压段堆载一种路基层材料；
在第一批预压过程中，分别对预压路基进行沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测，直至达到沉降稳定标准（即推算的工后沉降应小于设计容许值，并且连续2个月的观测沉降不超过5mm/月）；若第一预压区的沉降参数达不到设计要求，则延长第一批预压的预压时间；
S5，第二预压区具有多段沿路堤纵向间隔布设的第二预压段，第一预压段和第二预压段交错布设；待第一预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压；
在第二批预压过程中，分别对预压路基进行沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测，直至达到沉降稳定标准（即推算的工后沉降应小于设计容许值，并且连续2个月的观测沉降不超过5mm/月）；若第二预压区的沉降参数达不到设计要求，则延长第二批预压的预压时间；
本发明通过先预压一半路段（即第一批预压），再预压另一半路段（即第二批预压），第一批预压和第二预压预压的路段间隔布置，以实现整段路堤的预压；
S6，待第二预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，向第一批预压区和第二批预压区补充因路基沉降而增加的压实土方，碾压压实并达到路基设计标高；若补充土方的压实度达不到设计要求，则增加碾压遍数；
S7，将路基层材料按设计厚度依次铺筑在预压完成的路堤上；优选的，第一预压区和第二预压区所用的路基层材料的铺筑长度相等，且第一预压区和第二预压区的的预压长度之和等于路基层材料的铺筑长度；
S8，重复步骤S4-S7进行下一段路堤的堆载预压。
在本发明中，各路基层材料的用量和预压长度是本发明的设计难点，路基层材料的长度不易过长，否则将增加调配运费。因而，在一定路段范围内，用于预压的路基层材料刚好用于本路段的路基层施工对减少运输量和降低工程费用至关重要。其中，本发明中各路基层预压长度的计算过程如下：
S31，计算路堤所承受的荷载P；
S311，计算路基达到工后沉降所需的路基压实土厚度h，根据路基压实土厚度和土方重度计算压实土提供的荷载P 土 ；
S312，根据主路的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算主路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P主；
根据辅助的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算辅路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P辅；
S313，根据步骤S311得到的荷载P 土 和步骤S313中的荷载P主、P辅，确定主路的总荷载P1和辅路的总荷载P2，其中，P1=P主+ P土；P2=P辅+ P土；
S314，根据P 1 和P 2 ，确定路堤在铺筑完成后所承受的荷载P，P = max (P1, P2)，且所述荷载P为预压荷载；
S32，计算每种路基层材料的堆载厚度和预压长度
S321，根据路基层材料的铺筑宽度与铺筑厚度，确定每延米主路的路基层材料体积V 1 和每延米辅道上的路基层材料体积V 2 ；
S322，根据V 1 和V 2 ，确定主路和辅道上每种材料的总体积V并进行归一化处理得到归一化体积比，其中V=V 1 +V 2 ；
S323，根据步骤S314计算得到的预压荷载和每种材料的重度，计算确定每种材料的堆载高度并进行归一化处理，并得到归一化高度比；
S324，以路基压实土的预压长度L 0 作为基准，计算每种材料的预压长度L；其中，L=L 0 ×归一化体积比÷归一化高度比。
在后续分段时，由于每段路堤修路铺筑所用到的材料厚度和重度各不相同，则每种路基层材料的堆载高度和预压长度也各不相同。分段时，为便于施工，按按路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料的顺序进行堆载预压，且每种材料的分批次预压长度相等。另外，为减少运输量，第二批预压的材料堆载顺序和第一批预压相同，这样在实际施工时只需要将每种材料向前移动至空白的第二预压段即可。
在实际施工时，为避免路基层材料和已压实的路堤交叉污染，在将路基层材料分类堆载在第一预压段之前还包括：在第一预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度；土工布的长度和宽度均大于预压材料的堆载宽度和长度，便于路基层材料的整体转移，还能进一步避免交叉污染；
在S5中，在将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压之前还包括：在第二预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度；
若第一批预压结束后土工布没有出现破损，则可铺设在第二预压段；若第一批预压结束后土工布出现破损而影响使用，则更换新的土工布。
在本发明的优选实施方式中，沉降监测采用沉降板与沉降钉，沉降板布设在预压路基的中心，沉降钉安装在预压路基的中心及两侧的土路肩侧。在预压过程中，利用沉降板和沉降钉结合观测路基顶面沉降，以便于控制加载速率，预测沉降趋势，确定预压卸载时间，并为地基沉降增加土方量提供计算依据；
水平位移监测采用测斜桩与边桩，测斜桩与边桩埋设在沉降断面的填方边坡坡脚处，用于监测边坡场区是否出现侧向滑移；深层分层沉降监测采用分层沉降仪，用于监测地下软土在预压期发生的固结沉降；
孔隙水压力监测采用孔隙水压力计，孔隙水压力计布设于路基的中心线上，用于监测预压内软土地基的排水情况与有效应力的增加情况。
在实际监测时，沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测的监测频率一致，在堆载施工过程中，每日监测次数至少两次，以精准掌握路堤的参数变化情况；在堆载完成后两周内，每隔一天监测一次；在堆载施工后两个月至六个月之间，每周监测两次。
实施例1 以某高速扩建项目为例，对其堆载预压方案做更加详细的说明
该高速扩建项目的路线全长约53公里，路基宽41.2m，老路宽12.3m，主路路基宽25.2m，两侧辅道宽6.8m，其标准横断面如图1所示。
该项目处于孟加拉湾平原地带，水网密布，所经区域水塘较多，软基路基很多。地勘结果显示，大部分路段存在6-8m的软土路基。
在图2中，老路位于左侧，由于老路运行多年，老路路基沉降已经达到稳定状态，因而不需要对老路地基进行沉降加固处理，只需要对拼宽部分进行堆载预压即可。其中，图2中老路路基的宽度为1.0m + 5.5m + 0.3m +4.3m=11.1m；则堆载预压宽度W=41.2 m - 1.0m - 5.5 m-0.3 m-4.3 m = 30.1m。
以该项目中的某一段软土路基的堆载预压为例，对其拼宽部分的堆载预压做出更加详细的说明。具体包括以下步骤：
S1，将路堤压实，用压实度检测仪检测路堤的压实度，若经碾压后的路堤的压实度不满足技术要求则对路堤进行二次碾压，直至路堤的压实度满足技术要求；
S2，确定预压材料，预压材料采用修路所用的路基层材料，包括路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料；
S3，确定每种路面结构层材料的预压长度和堆载高度，具体包括：
S31，计算路堤所承受的荷载P；
计算确定软基路段满足工后沉降要求所需要的超载预压土方，经计算该项目某段软基路段需要超载预压1m高的土方；根据路基压实土厚度（即1m）和土方重度（17 KN/m3）计算压实土提供的荷载P土，P土=17 KPa；
S312，根据主路的路基结构层的铺设厚度和材料，以及路面结构层材料、铺设厚度，计算主路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P主，结果见表1；
表1 主路上各材料所提供的荷载
注：表1中每种材料所提供的荷载=材料的重度×材料的铺筑厚度。
由表1可知，主路的路基结构层和路面结构层所提供的总荷载P主等于各材料所提供的荷载之和，P主= 29.665 KPa；
根据辅路的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺筑厚度，计算辅路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P辅，辅路施工时不需要粒料类下基层，故在计算时不考虑粒料类下基层，具体结果见表2；
表2 辅路上各材料提供的荷载
注：表2中每种材料所提供的荷载=材料的重度×材料的铺筑厚度。
由表2可知，辅路的路基结构层和路面结构层所提供的总荷载P 辅 等于各材料所提供的荷载之和，P 辅 = 23.83 KPa；
S313，根据荷载P 土 和步骤S312中计算得到的荷载P 主 、P 辅 ，确定主路所承受的总荷载P1和辅路所承受的总荷载P 2 ；
其中，P 1 = P 主 + P 土 = 29.665 KPa+ 17 KPa = 46.665 KPa；
P
2
=P
辅
+ P
土
= 23.83 KPa+ 17 KPa= 40.83 KPa；
S314，确定路堤所承受的荷载P，P = max (P1, P2)= 46.665KPa；以铺筑完成后路堤所承受的荷载作为预压荷载进行预压，即预压荷载为46.665KPa；
S32，在实际堆载时，鉴于沥青材料的特性，本发明仅以路基层材料（即路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类上基层材料和粒料类下基层材料）作为预压材料堆载预压；
S321，根据各路基层材料的铺筑宽度与铺筑厚度，计算每延米路段的路基层材料的体积，结果见表3和表4；
表3 每延米路段的路基层材料的体积（主路）
表4 每延米路段的路基层材料的体积（辅道）
S322，根据表3和表4中主路和辅道铺筑所需要的各材料体积，计算每种材料的每延米路段的堆载体积并进行归一化处理，结果如表5所示；
表5 每延米路段的各材料总体积及归一化体积比
其中，表5中V=V 1 +V 2 ；
S323，根据所需的预压荷载46.665 KPa与各路基层材料重度，计算确定每种材料的堆载高度并进行归一化处理，结果见表6；
表6 各材料的每延米堆载高度及归一化高度比
注：表6中堆载高度=预压荷载÷材料的重度；
S324，以路基压实土作为基准，计算各材料的堆载高度和预压长度。其中，以路基压实土的预压长度L 0 作为计算基准，则其余材料的预压长度L=L 0 ×归一化体积比÷归一化高度比，各材料的预压长度和所需要的总体积见表7；
表7 各材料的预压长度和堆载总体积
注：1)表7中路基压实土的预压长度L 0 为500m；2)表7中各材料的堆载总体积=预压长度×预压宽度×堆载高度；
S4，将某段路堤分为第一预压区和第二预压区，第一预压区包括五段沿路堤纵向间隔布设的第一预压段；将每种路基层材料分类堆载在第一预压段上进行第一批预压，每段第一预压段堆载一种路基层材料；
在实际堆载时，按路基压实土、砂砾垫层、粒料类底基层、粒料类下基层和粒料类上基层的顺序沿路堤纵向分类堆载，堆载宽度均为30.1m，预压长度依次为500m、490m、512.4m、288.3m和401.2m，堆载厚度依次为2.745m、2.745m、2.333m、2.222m和2.222m，具体见图3；
S5，第二预压区具有五段沿路堤纵向间隔布设的第二预压段，第一预压段和第二预压段交错布设；待第一预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，将路基压实土、砂砾垫层、粒料类底基层、粒料类下基层和粒料类上基层分别向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压，五种材料的堆载宽度为30.1m；预压长度依次为500m、490m、512.4m、288.3m和401.2m，堆载厚度依次为2.745m、2.745m、2.333m、2.222m和2.222m，具体见图4；
S6，待第二预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，向第一批预压区和第二批预压区补充因路基沉降而增加的压实土方，碾压压实并达到路基设计标高；若压实度达不到设计要求，则增加碾压遍数；
S7，将路基层材料按设计厚度（主路的路基层材料的设计铺筑厚度见表1和辅路的路基层材料的设计铺筑厚度见表2）依次铺筑在预压完成的路堤上，预压所用的路基层材料所能铺筑的长度见表8；
表8 预压用路基层材料的铺筑长度
注：铺筑长度 = 堆载总体积÷铺筑厚度÷铺筑宽度；
S8，重复步骤S4-S7进行下一段路堤的堆载预压。
在预压过程中，为避免所采用的路基层材料和路堤相互污染，在堆载预压材料之前在路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度，利用土工布进行隔离；若第一批预压结束后，土工布完好无损仍可继续使用，可作为第二批次预压的隔离层；若第一批预压结束后，土工布出现破损，则应该更换新的土工布。
在第一批预压过程中和第二批预压过程中，均需要对路堤进行沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测；其中，沉降监测采用沉降板与沉降钉组成，沉降板布设在预压路基的中心，沉降钉安装在预压路基的中心及两侧的土路肩侧；水平位移监测采用测斜桩与边桩，测斜桩与边桩埋设在沉降断面的填方边坡坡脚处；深层分层沉降监测采用分层沉降仪；孔隙水压力监测采用孔隙水压力计，所述孔隙水压力计布设于路基的中心线上；
另外，沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测的监测频率为：在堆载施工过程中，每日监测次数不少于两次；在堆载完成后两周内，每隔一天监测一次；在堆载施工后两个月至六个月之间，每周监测两次。
由本发明可知，第一预压区和第二预压区所用的路基层材料的铺筑长度相等，约为4561m（见表8）；第一预压区和第二预压区的的预压长度之和为（500+490+512.4+288.3+401.2）×2=4384m；路基层材料的预压长度略小于铺筑长度。这意味着，预压期结束后，预压所用到的各材料均能够在预压区域立即进行铺筑路面，加快了施工进度，能够节省土方资源，降低项目投资。
经比对，本发明的堆载预压方法与常规的土方堆载预压方法相比能够节约84%的运载量，降低运载成本，还能节约大量预压土方，降低投资。具体为：
（1）根据预压荷载46.665KPa，将堆载材料转化为土方，则土方的堆载高度H=46.665/17=2.745m，预压宽度为30.1m，则完成2192m预压所需要的土方的总体积V=2.745 m ×2192 m×30.1 m=181112.9m 3 。
常规堆载预压方法的土方取自周边5km范围内，因此运距取5km。将所需运输的方量与运距相乘，得到总运载工程量。
（2）本发明中路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料的总体积见表5；平均运距依次为2192m、2192m、855m、1165m和1480m，则总运载工程量见表9。
表9 总运载工程量对比
由表9可知，预压一段2192m长的道路，按照传统堆载预压方法，需要的总运载工程量为9.06×108；采用本发明的预压方法，合计总运载工程量为2.72×108，能够节省70%的运载量，节约大量预压土方，加快施工进度，降低项目投资，产生明显的经济效应。
需要强调的是，以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因而，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：所述堆载预压方法采用路面层材料进行分段堆载预压，具体包括以下内容：
S1，将路堤压实至路堤的压实度满足技术要求；
S2，确定路堤的预压材料，预压材料为路基层材料，其包括路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料；
S3，确定每种路基层材料的预压长度和堆载高度；
S4，将每段路堤分为第一预压区和第二预压区，第一预压区包括多段沿路堤纵向间隔布设的第一预压段；将每种路基层材料分类堆载在第一预压段上进行第一批预压，每段第一预压段堆载一种路基层材料；
S5，第二预压区具有多段沿路堤纵向间隔布设的第二预压段，第一预压段和第二预压段交错布设；待第一预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压；
S6，待第二预压区的软土路基达到沉降稳定标准后，向第一批预压区和第二批预压区补充因路基沉降而增加的压实土方，碾压压实并达到路基设计标高；
S7，将路基层材料按设计厚度和铺筑位置依次铺筑在预压完成的路堤上；
S8，重复步骤S4-S7进行下一段路堤的堆载预压。
2.根据权利要求1所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：所述S3包括以下具体内容：
S31，计算路堤所承受的荷载P；
S311，计算路基达到工后沉降所需的路基压实土厚度h 1 ，根据路基压实土厚度和土方重度计算压实土提供的荷载P 土 ；
S312，根据主路的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算主路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P主；
根据辅助的路基层材料和路面结构层材料的重度和铺设厚度，计算辅路的路基结构层和路面结构层所提供的荷载P辅；
S313，根据步骤S311得到的荷载P 土 和步骤S313中的荷载P主、P辅，确定主路的总荷载P1和辅路的总荷载P2，其中，P1 =P主 + P土；P2 =P辅 + P土；
S314，根据P 1 和P 2 ，确定路堤在铺筑完成后所承受的荷载P，P = max (P1, P2)，且所述荷载P为预压荷载；
S32，计算每种路基层材料的堆载厚度和预压长度
S321，根据路基层材料的铺筑宽度与铺筑厚度，确定每延米主路的路基层材料体积V 1 和每延米辅道上的路基层材料体积V 2 ；
S322，根据V 1 和V 2 ，确定主路和辅道上每种材料的总体积V并进行归一化处理得到归一化体积比，其中V = V 1 +V 2 ；
S323，根据步骤S314计算得到的预压荷载和每种材料的重度，计算确定每种材料的堆载高度并进行归一化处理，并得到归一化高度比
S324，以路基压实土的预压长度L 0 作为基准，计算每种材料的预压长度L；其中，L = L 0 ×归一化体积比÷归一化高度比。
3.根据权利要求1所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：在所述S4中，将路基层材料分类堆载在第一预压段之前还包括：在第一预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度；
在所述S5中，在将每种预压材料向前移动至与其相邻的第二预压段上进行第二批预压之前还包括：在第二预压段对应的路堤上铺设土工布，土工布的宽度大于路基层材料的堆载宽度，土工布的长度大于路基层材料的预压长度。
4.根据权利要求1所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：所述第一预压区和第二预压去均按路基压实土、砂砾垫层材料、粒料类底基层材料、粒料类下基层材料和粒料类上基层材料的顺序进行堆载预压。
5.根据权利要求1所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：在所述S4中的第一批预压和所述S5的第二批预压过程中，分别对预压路基进行沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测。
6.根据权利要求5所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：所述沉降监测采用沉降板与沉降钉，沉降板布设在预压路基的中心，沉降钉安装在预压路基的中心及两侧的土路肩侧。
7.根据权利要求5所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：所述水平位移监测采用测斜桩与边桩，所述测斜桩与边桩埋设在沉降断面的填方边坡坡脚处；所述深层分层沉降监测采用分层沉降仪；所述孔隙水压力监测采用孔隙水压力计，所述孔隙水压力计布设于路基的中心线上。
8.根据权利要求5所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：所述沉降监测、水平位移监测、深层分层沉降监测和孔隙水压力监测的监测频率为：在堆载施工过程中，每日监测次数不少于两次；在堆载完成后两周内，每隔一天监测一次；在堆载施工后两个月至六个月之间，每周监测两次。
9.根据权利要求2所述的用于软土路基和柔性路基的堆载预压方法，其特征在于：在所述S5中，第一预压区和第二预压区所用的路基层材料的铺筑长度相等，且第一预压区和第二预压区的的预压长度之和等于路基层材料的铺筑长度。
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|---|---|---|---|---|
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