台背处理方案设计实施及沉降观测Word文档下载推荐.docx
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因此在填方高度确定的情况下，采用粉煤灰处理台背。
由于台背处理的重要性，必须考虑台背填土的强度问题，因此本方案考虑采用强度和整体性都较好的二灰土，其比例为粉煤灰：
石灰：
土＝70：
10：
20，据试验其强度值较高，处理方案见原方案图。
4．石粉回填处理台背
在商开高速公路9标采用了石粉回填处理台背的方案，由于石粉的级配良好，压实性能好，经压实后，强度高，压缩模量小，为验证该种处理方法处理的有效性，我们在9标现场确定了一座有典型意义的通道墙背作为观测点，并商定由9标的施工单位中建四局负责观测工作。
（二）沉降观测方案设计与实施
1、土工材料处理的台背沉降观测（桥位：
K195+170.5分离式立交桥、K189+929.5中桥霍尔果斯台）
1）、地基沉降观测
（1）目的：
了解台背不同填土高度下地基的沉降量以及沿纵向的变化。
（2）观测方案：
台背回填之前，分别在台背中线距台身1米、4米处的原地面埋设沉降板各一块，沉降板规格见附图。
接杆长度20—30cm，台背回填时分层接杆，每层必须先填土压实再通过测量定点挖小洞接上沉降观测杆，保证观测杆处于填土下，（10）直至路基顶面。
观测频率见附表。
2）、路堤沉降观测
了解台背回填高度下回填土的压缩沉降量以及沿纵向的变化。
在台背处理并回填完后，在路基的顶面（95区）沿中线分别距台身0.5米、3.5米和8米处埋沉降板各一块，路面施工时再接杆从中央分隔带伸出，长期观测路基沉降量的变化。
2、水泥土、二灰土处理台背沉降观测（桥位:
K192+679中桥）
了解两种台背处理方式在相同填土高度下地基的沉降变化。
在同一座桥的两侧分别采用水泥土和二灰土处理台背，两个台背回填之前，分别在台背中线距台身1米和4米处的原地面埋设沉降板各一块，按前述方法接杆并观测。
了解两种台背处理方式在相同填土高度下回填土的压缩沉降量以及沿纵向的变化。
在台背处理并回填完后，在路基的顶面沿中线分别距台身0.5米、4米和8米处埋沉降板各一块，路面施工时再接杆从中央分隔带伸出，长期观测路基沉降量的变化。
3、其它要求沉降观测的位置（桥位：
K189+929.5中桥、开封东互通式立交匝道跨主线桥两头及9标已现场商定的石粉回填处理的通道墙背）
了解不同填土高度下地基的沉降量
（4）观测方案：
台背回填之前，分别在台背中线距台身1米和4米
处的原地面埋设沉降板各一块，按前述方法接杆并观测。
了解台背填土高度下回填土的压缩沉降量以及沿纵向的变化。
4、观测精度及方法
在路堤填筑期，由于沉降量一般较大，观测精度可适当低一些，取3—4mm为宜，应采用四等水准测量或红、黑面五等水准测量；
在预压期及路面施工期观测精度要求较高，因此95区完成以后，沉降观测精度要求取1mm，可采用二等水准测量，否则至少用三等水准测量。
二等水准测量仪器采用DS1精密水准仪，配用因瓦水准尺；
三、四等水准测量，采用DS3水准仪，配用3米长的红、黑面木质水准尺，水准尺各部分转动应灵活。
着重指出，不允许用塔尺进行沉降观测，因为塔尺上没有园水准仪，尺子的垂直度难以控制，若尺子前后有倾斜，加上风的影响，则尺子上3—5mm处的读数可达5—10mm的误差影响，这样就失去了沉降观测的精度意义。
沉降观测频率表
时间
频率
填筑期间
1次/7天
非填筑期
1次/15天
路基填完至通车
1次/1月
通车后
1次/3月
沉降板示意图
（三）关于台背处理解决桥头跳车措施的补充
对于台背地基较好、工后沉降极小的低填方地段，采用水泥土、石灰土、碎石粉等回填后，基本上能消除桥头跳车问题，但在填方高度小于4米左右的低填方情况下，由于水泥土或石灰土按规范要求回填的长度约在6米以内，若采用6米长的搭板，则搭板端部为一般路堤的粉质回填土，此时要避免板端错台而引起跳车位置向板端转移，为解决这一问题，建议采取以下措施：
在搭板远台端，板下一定范围内铺设二至三层土工格网，由此加强板下土层强度，避免板端错台而引起跳车。
此时，土工格网主要起到如下几个方面的作用：
1、扩散荷载，特别是汽车的动荷载作用，从而减小沉降特别是非均匀沉降；
2、板端土工格网起到柔性枕垫作用，并使板端填土形成一整体，由此避免板端错台而跳车。
考虑到目前的施工条件，这几层土工网可铺设在93区、95区或底基层内，格网长度3--5米左右，层间距30—60厘米，可采用倒台阶型布置（如图）。
桥台搭板与路堤填土接头下格栅布置图
埋置式桥台中采用土工格网处理台背，在国内外还是首次采用，目前尚未见到有关研究报道。
由于土工格网在埋置式桥台中无法使其一端固定在台背上，使土与台背无法通过土工格网而连成一整体，从而使土工格网处理后的台背存在与台背错台的可能，若取消搭板，则可能会引起桥头跳车，因此在方案选择时，我们在采用土工格网的同时，仍采用搭板。
（四）.粉土地区台背处理几种典型方法的分析研究
在粉性土地区，粉土路基的沉降主要由地基沉降和路堤填土的压缩变形两个方面的原因所引起，特别在高路堤情况下，这一表现更为明显。
因此，要解决桥头跳车问题，必须同时解决地基沉降与台背填土的压缩变形问题。
在商开高速公路，沿线地基的一个显著特性就是：
地基主要为厚度达数十米的粉土层，在高填方情况下，由于压缩层厚度可达20~30时，尽管粉土，解决办法是采用必要的地基处理，但由于地基处理深度有限，故必须保证地基有一定的预压期，条件允许时，最好采用超载预压以保证面层完工后的工后沉降不影响路面质量。
由于地基沉降问题已在前面论述，故本章内容仅讨论台背填土的处理问题。
1、土工格栅处理台背技术方法研究
本方法已进行过较多的研究,故不再在本报告中研究.
2、石灰土处理台背的技术方法研究
本方法的研究见第四章报告.
3碎石土处理台背的技术方法研究
3．1作用机理
作为半刚性材料的碎石土，一方面由于其良好的级配，因而使其更容易压实，另一方面，达到一定压实度的碎石土，不仅由于良好的压实效果而使其具有较小的压缩性，更由于其良好的透水性与刚度，而使其具有极小的工后沉降，特别是碎石土的压缩沉降特性基本不受含水量变化的影响。
因此不会出现湿陷压缩或干缩现象，同时其较好的刚性也使其不会产生蠕变，因此，碎石土与粉土相比，通常具有小得多的压缩系数与工后沉降的特性，采用碎石土处理台背可以基本消除台背填土本身的压缩变形。
3．2适用土质及注意问题
由于碎石土不仅能解决台背土本身的压缩变形问题，但由于碎石土的容重远大于粉质土，因此在地基条件不好、填方高度较高的情况下，采用碎石土可能会出现地基沉降量与地基固结沉降稳定时间增加的情况，此时，地基沉降量的增加可能会大于台背填土压缩变形沉降量，在此情况下，采用碎石土并不能解决桥头跳车问题。
例如相同压实度的碎石土的容重比粉土容重要高出10%，则6M填土的荷载增加10
，地基沉降量增加15%，固结时间延长安街22%.
4二灰土或粉煤灰处理台背
4．1作用机理
粉煤灰的一个主要优点就是其容重小，采用粉煤灰这种轻型填料处理台背可通过减小台背填土的重量而大幅度减小台背地基的沉降量及沉降稳定时间，为减小台背填土本身的压缩性，可采用在粉煤灰中添加少量比例的石灰土而成为二灰土回填。
这一方面可提高台背填土的强度，改善其压缩性能。
另一方面，同样具有粉煤灰重量轻的优点，从而既能减小地基的沉降量，又能减小台背填土本身的压缩变形量。
4．2适用土质及注意问题
由于粉煤灰主要是通过减轻路堤填土的重量而减小地基的沉降，因此粉煤灰在软土地基或地基条件较差、地基压缩性较大的粉土地基中能较为有效的减小其沉降量。
从同一填方高度及地基条件的沉降计算结果表明：
在填方高度为4m时，粉煤灰回填可比一般土回填能减少20%的沉降量，填方高度达6m时，则能减少35%的沉降量，填方高度为8m时，能减少45%的沉降量。
由此可见，填方高度越大，则采用粉煤灰回填能显著减小地基的沉降量，但需注意的是，当地基中的软土层或高压缩土层厚度不大，软土层以下为压缩性、透水性均为良好的地基时，则采用粉煤灰并不能大幅度减小地基沉降量，因为此时的压缩沉降特别是工后沉降主要由厚度有限的软土层压缩引起，故粉煤灰回填尽管由于重量的减轻而能减小地基的沉降量，但由于压缩层厚度并未改变，故在这样的地基中并不适宜采用粉煤灰回填，通过计算发现，这一软土层的厚度为：
填方高度为4m时，软土层厚度〈6m；
填方高度为6m时，软土层厚度〈9m；
填方高度为8m时则软土层厚度约为12m。
3、结论与讨论
为解决桥头跳车问题，台背处理可根据具体情况分别采用不同的处理方法。
其中土工格栅法、水泥土、石灰土、碎石土等方法主要适用于地基条件较好或地基沉降量小的地段，特别是由于碎石土的容重较大，因此对地基的要求更严格，以免过多的增加地基的沉降而使工后沉降量不降反升。
另外通过计算，填方高度较低时（<
6m）一般采用石灰土或水泥土等材料较为经济可靠。
但在填方高度（>
6m）较高时，采用土工格栅处理台背在经济上更具有优势。
因此在确定台背处理方案时，要综合考虑地基条件、填方高度及填土种类的影响，根据要处理的地基或填土的具体条件确定处理方案。
第二章、高填方台背地基的固结沉降及地基处理方法
一）台背地基钻探取样
为研究了解台背地基是否需要特殊处理的方法、并为地基沉降计算模型的建立提供最直接的原状土物理力学指标，我们在六月份对拟定为重点试验段的三座桥（K195+170.5、K192+679、K189+929.5）分别进行了台背地基的钻孔取样工作。
本次钻探共布置钻探-静探对比孔六组，勘探点位置为每桥桥头各一组，钻探采用设备为XY—1型钻机、静探采用SY—10型静力触探车、LMC—C210型静探微机采集数据，实际完成钻孔六个，静探孔五个，进行标贯试验11次，采集原状土样14件。
二）台背地基原状土室内试验
我们对每件原状土样都进行了室内固结试验，测定其压缩系数及固结系数。
各土样固结试验结果附后。
由于对粉质土取原状样的方法不完善，在取样过程中对原状土存在不同程度的扰动，另外在搬运土样过程中也有不同程度的扰动，种种因素都引起了试验结果的离散性，误差的不可预测性，这在计算过程中使得参数选取有一定的不准确性，这些都需通过实际观测来修正、完善。
三）试验点台背地基的固结沉降计算
1、商开高速公路k195+170.5桥东台背地基固结沉降模型
据钻孔资料，此台背地基沿公路横向剖面土层结构如下：
1）、0—3.7米为粉质粘土夹粉土，地下水位为1.6米，水位以上r=18.24kN/m3，地下水位以下rsat=18.93kN/m3；
2）、3.7—6.4米为粉土夹粉质粘土，rsat=19.73kN/m3；
3）、6.4—9.4米为淤泥质粉砂，rsat=19.63kN/m3；
4）、9.4—13.3米为粉砂，rsat=19.62kN/m3；
5）、13.3—24.4米为粉质粘土，rsat=19.62kN/m3；
6）、24.4—35.5米为细砂，rsat=20.1kN/m3；
7）35.5—39米为粉质粘土，rsat=19.62kN/m3。
台背顶部宽26米，坡比为1:
1.5，台背填土r=18.7kN/m3，填土高度为9米。
各土层e-p曲线图见原状土样试验结果图。
下面计算其最终沉降量：
台背顶宽为26米，坡比为1:
1.5，填土高度为9米，可知其底宽为38米。
1）将其视为顶宽为26米，底宽为38米，其最大荷载为P=9*19.62=168.3kN/m2的梯形分布荷载作用于一半无限长条形地基上。
下面用分层总和法计算该台背中点地基的最终沉降量（见下表）。
分层总和法计算该台背中点地基的最终沉降量表
层号
分层点深度m
层厚
m
自重应力
бci（kPa）
应力系数
附加应力
бzi（kPa）
平均自重应力
бcip（kPa）
平均附加应力
бzip（kPa）
бcip
+
бzip
孔隙比
分层沉降量
cm
e1
e2
84.2
1
1.6
29.2
14.6
98.8
0.829
0.797
2.8
2
3.7
2.1
48.3
0.993
83.6
38.8
83.9
122.7
0.873
0.833
4.4
3
6.4
2.7
75.1
0.98
82.5
61.7
83.1
144.8
0.671
0.66
1.8
4
9.4
104.6
0.947
79.7
89.9
81.1
171
0.678
0.665
2.2
5
13.3
3.9
142.8
0.88
74.1
123.7
76.9
200.6
0.612
0.608
6
24.4
11.1
251.7
55.6
197.3
64.8
262.1
0.594
9.5
7
26
268.2
0.632
53.2
260
54.4
314.4
0.606
0.603
0.2
由上表计算可知，地基压缩层厚度为26米。
总沉降量s=2.8+4.4+1.8+2.2+1+9.5+0.2=21.9cm
由于在6.4—9.4m为淤泥质粉砂，9.4—13.3m为粉砂，它们透水性都较好，静力触探表明其承载力高，可把它们作为透水层考虑，固结时间主要受6.4m以上的粉质粘土控制。
固结时间计算如下：
a=p1/p2=84.2/82.5=1.02
则地基土固结度达90%的时间因数Tv=0.848，
达80%的时间因数Tv=0.567
Cv=1.65*10-6（m2/s）
固结度达90%所需时间t=0.848*6.4*6.4/（1.65*10-6）=0.68年
固结度达80%所需时间t=0.567*6.4*6.4/（1.65*10-6）=0.46年。
2）将其视为顶宽为26米，底宽为38米，其最大荷载为P=9*19.62=168.3kN/m2的梯形分布荷载作用于一无限长条形地基上。
168.3
182.9
0.78
4.3
167.1
167.7
206.5
0.811
6.9
164.9
166
227.8
0.652
159.4
162.2
252
0.657
3.8
148.1
153.7
277.5
0.605
1.7
111.1
129.6
326.9
0.581
18.7
35.3
10.9
363.9
0.5
307.8
97.6
405.4
0.604
0.6
8
39
400.2
0.456
76.7
382
80.4
462.5
0.57
0.553
由上表计算可知，地基压缩层厚度为39米。
总沉降量s=4.3+6.9+3+3.8+1.7+18.7+2.7+3.9=45cm
台背中点地基沿纵向在台前锥坡边缘沉降量最小、约为21cm，一般填方路基的最终沉降量为45cm。
台背填土的沉降量介于两者之间。
a=p1/p2=168.3/164.9=1.02
Cv=0.92*10-6（m2/s）
固结度达90%所需时间t=0.848*6.4*6.4/（0.92*10-6）=1.22年
固结度达80%所需时间t=0.567*6.4*6.4/（0.92*10-6）=0.82年。
2、商开高速公路k192+679中桥东台背地基固结沉降模型
1）、0—2.7米为素填土，地下水位为1.7米，地下水位以上r=18.54kN/m3，地下水位以下rsat=19.62kN/m3；
2）、2.7—4.0米为粉土，rsat=19.62kN/m3；
3）、4.0—6.6米为粉质粘土夹粉土，rsat=18.93kN/m3；
4）、6.6—12.9米为淤泥质粉砂，rsat=19.62kN/m3；
5）、12.9—14.2米为粉质粘土与粉砂互层，rsat=19.62kN/m3；
6）、14.2—15.7米为粉质粘土rsat=19.42kN/m3；
7）、15.7—17.9米为细砂，rsat=20.1kN/m3；
8）、17.9—22.5米为粉质粘土，rsat=19.62kN/m3；
9）、22.5—30米为细砂，rsat=20.1kN/m3。
1.5，台背填土为石灰:
土:
粉煤灰=1:
2:
7的二灰土，r=15kN/m3，填土高度为4米。
各土层e-p曲线见原状土样试验结果图。
1.5，填土高度为4米，可知其底宽为31
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