台背等载预压方案设计.docx
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台背等载预压方案设计
桥涵台背等载预压方案
一、总则
从己建高速公路运行情况来看，存在工后沉降较大，特别是造成“桥头跳车”现象，轻者影响行车速度，损害车辆，严重导致交通事故，造成人员伤亡。
因此，高速公路对地基工后沉降有严格的要求。
为减小高速公路建设的工后沉降。
通常在建造前会进行较长时间的堆载预压，以消除大部分固结沉降和次固结沉降，尽管如此，公路路堤在使用期间本身自重荷载和车辆交通荷载作用下也会由于地基的变形而在很长时间继续沉降。
因此，一些研究人员和工程技术人员认为，应根据路堤建造、地基处理、路面铺装和使用期的养护维修等综合考虑工后沉降的处理措施，采用“优化技术经济”对策，满足工程使用的要求。
以工程总投资最省为原则选用路堤软基处理方案，允许部分的工后沉降由日后养护维修中解决。
这就需对工程的工后沉降进行较为准确的预测，使得预测结果与实际控制的沉降结果更为接近和准确。
车辆荷载在工后沉降计算中占有相当的比重，不采用堆载预压地基处于欠载状态，路基在车辆荷载加上后，势必要产生沉降。
而由于桥头路基和桥涵构造物的差异沉降，造成桥头跳车，从而影响行车舒适性。
因此为有效控制工后沉降，避免桥头跳车，需对桥头路基及明涵涵背进行等载预压处理。
路基堆载预压工后沉降控制标准相当严格：
一般路基不大于15mm，路桥交界差异沉降不大于5mm。
因此为有效控制工后沉降，准确确定卸载时间，需对路基进行预压沉降观测。
二、编制依据
1、《公路工程技术标准》JTGB01-2003
2、《公路桥涵设计通用规》JTGD60-2004
3、《公路桥涵地基与基础设计规》JTGD63-2007；
4、《公路路基设计规》JTGD30-2004；
5、《公路桥涵设计通用规》JTGD60-2004；
6、《公路路基施工技术规》JTGF10-2006；
7、《公路桥涵施工技术规》JTG/TF50-2011；
8、《公路工程施工监理规》JTGG10-2006；
9、《公路工程施工安全技术规程》JTG076-95；
10、《桥台台后路基预压构造图》；
三、堆载预压围
根据设计要求，本项目所有填方段桥头路基（除填石路基）及明涵台背均需进行堆载预压。
四、预压设计要点
4.1.堆载土选择
根据现场实际情况，本着减少征地，保护良田的原则，预压土方可采用清除地表土、利用挖方段剩余的土方、刷边坡多余土方及其它施工弃土，也可从附近取土场取土。
4.2.预压高度
桥台、涵背预压采用等载预压，其预压高度为路面结构层换算土层厚度和汽车荷载等代土层厚度之和。
4.2.1.路面结构等代土层厚度如表1所示
等代土层厚度表1
项目
路面结构层
换算土层厚度
上面层
4cm沥青玛蹄脂碎石SMA-13
6.25cm
下面层
8cm密级配改姓沥青碎石ATB-25
12.6cm
封层
热熔改性沥青碎石
基层
32cm水泥稳定碎石（水泥掺量5%）
48cm
底基层
20cm水泥稳定碎石（水泥掺量3.5%）
30cm
垫层
15cm天然砂砾（中湿路段）
22.5
4.2.2.汽车荷载等代土层厚度
根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）、《公路桥涵设计通用规》（JTGD60-2004），桥头、涵背路基段汽车荷载采用公路-Ⅰ级车辆荷载。
预压区长度暂以10m计，根据《公路桥涵设计通用规》（JTGD60-2004）得每车道车辆荷载Pk=520KN，则车辆荷载等代荷载区标准值=12.73KN/m，则汽车荷载等代土层厚度为：
12.73/10/1.6*100=79.6cm。
则桥台、涵背预压荷载等代土层厚度为：
119.35+79.6=198.95cm。
根据以上计算，堆载预压土层厚度确定为200cm。
4.3.预压时间
地基总沉降计算方法:
经验系数法
主固结沉降计算方法:
e-p曲线法
运用有限元程序对台后路基填土进行了单元划分（图1），加载考虑分层加载（图2），其地基沉降采用经验系数法计算，主固结沉降采用e-p曲线法计算。
图1网格模型图图2加载预压示意图
经计算，超载高度和预压时间对应的路基沉降值如表3所示：
超载高度及预压时间对沉降量的影响表3
序号
预压时间
堆载高度
1m
堆载高度
2m
堆载高度
3m
1
预压时间10天
10.3
22.3
36.6
2
预压时间20天
12
25.6
43.4
3
预压时间30天
12.4
26.5
45.3
4
预压时间40天
12.7
27.1
46.4
5
预压时间60天
13
27.7
47.8
6
预压时间90天
13.2
28
48.5
7
预压时间120天
13.2
28.1
48.6
8
预压时间150天
13.2
28.1
48.7
图3超载预压和沉降量的关系
根据以上图表分析，等载堆载预压时长确定为不少于90天，具体卸载时间应根据路基堆载预压期间观测绘制的“沉降－时间”曲线图，进行沉降预测和工后沉降的推算，当推算后的工后沉降满足要求时方可卸载。
五、施工要点
5.1.施工准备
施工时必须首先填筑与桥头、相接路基段落（不含桥头路基、涵背处理长度）不小于20m，路基施工结束后方可进行桥台的施工，待相邻路基段落及桥台施工完毕后，按照设计宽度、长度，定位出堆载预压围。
准备足够数量的堆载预压土。
5.2.防污染层的施工
5.2.1.基床底层顶面处理
对经试验检测合格的基床底层的填筑顶面，进行路堤的高程、宽度、横坡、平整度等测量。
整理后填报路基基床底层分项工程表，自评合格后，报监理工程师检查验收，验收合格后进行堆载预压的施工。
清理合格的基床底层顶面，扫除凸出表面的坚硬物体，使基床表面平整、光洁、无坑洼现象，局部坑洼及不平顺处，应由人工修整，使其平顺。
5.2.2.防渗土工布的铺设
在预压土填筑施工前，在基床顶面铺设一层复合土工布，以防止预压土对基床底层造成污染和地表降水渗入基床底层，同时也为预压期满后的卸载提供分界依据，防止卸载时扰动基床底层结构，保证路基的整体性和稳固性。
基床底层顶面整平处理后即开始铺设土工布，铺设时一般从路基的一侧到另一侧，沿路基横断面方向进行，土工布纵、横向接缝采用搭接，其搭接宽度应不小于10cm，搭接的叠压方向要一致，把上预压土方向的一侧放在上面，土工布铺设应做到平整顺直，没有褶皱，扭曲，损坏等，同时还应注意尽量减少接缝，避免过量拉伸，影响土工布的使用性能。
5.3.施工工艺流程
5.3.1.堆载预压施工工艺流程顺序为：
铺设复合土工膜
分层填筑预压土
沉降观测及数据分析
沉降评估合格后卸载。
详见堆载预压施工工艺框图。
堆载预压施工工艺框图
5.3.2.基床底层顶面检测合格后，按照设计要求测量放出堆载预压土的边线。
在基床底层顶面铺设一层复合土工布（＞150kg/m2,CBR顶破强度不小于2.0KN）。
土工布铺设时，由两边向中间铺设，搭接宽度不小于10cm，中间土工布压在两侧土工布上面，利于横向排水；纵向搭接时，上预压土方向一侧土工布放在上面。
5.3.3.堆载土横向填筑断面为正梯形，高度为2.0m、边坡坡率为1:
1.5；纵向边坡坡率为1：
1.5。
堆载预压土顶面做成2%的横坡，并做好相应的排水措施。
路堤与桥头、涵背连接处设置不小于25m的堆载预压加长过渡段，堆载预压断面同相临路基。
堆载预压土顶面做成2%的横坡，并做好相应的排水措施。
5.3.4.填筑时采用挖机和装载机装土，自卸汽车运输，推土机摊铺，人工配合平地机整平（在沉降观测桩周围1m围的路基采用人工填筑整平），压路机碾压。
预压土填筑过程中第一层填土应采用采用倒卸法施工，轻型机械摊铺压实，防止土工布被压破，地表降水渗入基床底层及污染基床底层顶面。
分层填筑厚度不宜大于30cm，填筑完每一层后进行试验检测，碾压方式采用挖掘机或其他重型机械来回行走的方式，要求碾压完毕后容重不小于18KN/m3，压实度不小于85%。
经检测合格后再进行下一层填筑。
5.3.5.堆载时严格控制加载速度，边堆土边推平，填筑预压土过程中，要对路基沉降观测桩和位移观测桩按照设计规定的频次进行观测，确保每级荷载下的路基稳定性。
当预压土方达到设计填筑高度后，进行堆载土边坡修整，根据测量需要做好沉降观测台阶，及时对表面进行平整，做出横坡，坡度不小于2%，然后在堆载土方表面覆盖一层复合土工布以防止雨水冲刷、大风起尘等侵蚀路基，破坏自然环境。
最后清理洒落在路基边坡上的余土，使路基堆载预压现场整洁、美观。
开始进入静载预压期。
5.3.6.在预压土分层填筑完成后的预压期，按照设计要求的频率进行详细的沉降观测，记录。
达到规定的预压时间（至少3个月）后进行工后沉降评估，评估合格后进行卸载。
5.3.7.堆载预压土卸载应分层进行，卸载过程中不得污染已施工完成的路基；机械施工时预留20cm厚度，剩余部分土方由人工清除，以防止污染基床底层和破坏基床底层整体性和稳固性，最后清理复合土工布。
预压土卸载完毕后，对基床底层进行修整，必要时补充填土，碾压达到设计要求后施工基床表层。
5.4.堆载预压的沉降观测
5.4.1.沉降观测桩的埋设
根据设计图纸要求，路基根据设计断面设置沉降观测桩进行沉降观测和位移观测。
上堆载预压土时应将线路中心沉降观测板接至堆载预压土顶面以上10cm，并在其两侧设置一组沉降观测板，至堆载预压土顶面10cm，并用红油漆做好标识，以用来观测路基面的沉降，上土时要做好对沉降观测管的保护，先将沉降观测管周围用土围起来，再上其余部分土方，防止机械碰撞沉降观测管。
5.4.2.沉降观测
在预压土分层填筑过程中及填筑完成后的预压期，按照设计要求的频率进行详细的沉降观测，达到规定的预压时间（至少3个月）后进行工后沉降分析，分析评估沉降稳定并且工后沉降满足要求后进行卸载。
沉降观测由测量队负责，预压期的沉降观测从加载施工开始，具体要求如下：
①路基沉降观测的频率应不低于下表要求：
观测阶段
观测频次
填筑或堆载
一般
1次/天
沉降量突变
2～3次/天
两次填筑间隔时间较长
1次/天
堆载预压至卸载
第1个月
1次/周
第2个月
1次/1周
第3个月
1次/1周
3个月以后
1次/2周
②沉降水准测量的重复精度不低于±1mm，读数取至0.1mm；剖面沉降观测的重复精度不低于±4mm/30m。
③沉降观测过程中应及时记录测量结果。
④根据沉降观测结果绘制沉降-时间曲线图。
5.4.3.沉降数据分析及评估
根据设计文件，结合路基实际沉降情况及整个工程工期的要求，堆载预压期不少于3个月，堆载预压卸载时间应根据观测资料和工后沉降推算结果，由建设单位组织设计、监理、施工单位共同研究确定卸载时间。
如果沉降期满路基沉降变形仍不收敛，及时与监理方、设计方以及业主方取得联系，共同协商，采取延长预压期等措施进行处理。
外业测量的原始数据经整理后进行列表、计算，然后对计算的结果进行分析。
当评估认为沉降稳定即可以卸载。
反之如果沉降未稳定则需要继续预压，预压稳定后经同意可进行卸载。
5.4.4.沉降观测动态控制报告
预压期间，每个月根据观测的结果，对各项测量数据进行认真分析、比较，提交沉降观测动态控制报告。
报告容包括：
工程进展情况、沉降标工作状态情况、沉降观测成果分析及典型工作地质断面地基处理方法的填土过程与沉降量关系曲线图。
通过报告结论，全面了解目前工程进展情况、预压段的实施情况，确定卸载及不可卸载段落，及时控制预压段的施工。
同时通过对典型断面沉降过程的分析，及时准确地掌握整个预压处理段的路基沉降稳定过程。
5.5.卸载及沉降补填
5.5.1.卸载
当经过沉降资料评估，堆载预压土可以卸载后，应分层进行，卸载过程中不得污染已施工完成的路基；机械施工时预留20cm厚度，剩余部分土方由人工清除，以防止污染基床底层和破坏基床底层整体性和稳固性，最后清理复合土工布。
预压土卸载完毕后，对基床底层进行修整，必要时补充填土，碾压达到设计要求后施工基床表层。
5.5.2.沉降补填
对卸去预压土的基床底层顶面进行测量，测量结果与设计高程进行比较，对于沉降后高差在10cm以上的，可以用路基填料进行补填。
当沉降后高差在10cm以时，不得用路基填料进行补填，应施工砂垫层隔断层，差额部分用基床表层级配碎石进行补填。
5.6.安全、环保措施
5.6.1安全保证措施
①强化安全法制观念，严格执行安全工作书面交底，双方认可，坚持特殊工种持安全操作证上岗制度等。
②施工机械的使用严格按照有关规定执行，无关人员严禁使用。
③加强施工管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥。
④专人指挥机械操作，自卸车行走时按统一路线。
⑤现场电气设备均作漏电保护装置，配电线采用三相五线制。
⑥夜间施工配足够的照明设施。
⑦取土坑四周进行安全防护，并设置相应的安全警示牌。
5.6.2.环境保护措施
①遵守国家和当地有关水土保持的规定，采取必要的措施防止施工中的染料、油、沥青、污水、废料和垃圾等有害物质对环境的污染。
②合理安排工序，尽量利用路基换填的挖除部分土方或其它弃，减少取土量，减少水土流失，做好边坡防护，防止滑坡和崩塌。
③预压土填筑应尽量避开雨季，如无法错开雨季，施工时应及时掌握雨情，做好雨前的防护措施，避免易受侵蚀或者填筑的裸露面受到雨水的直接冲刷，防止雨水冲刷造成水土流失。
④弃土场选地要与地方有关部门协商，结合造地统一规划，一般选择在坡度较缓的山坡、荒地，避开大面积的汇水谷地，并事先构筑拦碴工程，布置截、排水设施。
施工过程中不得破坏、占压、干扰河道、水道及既有灌溉、排水系统。
⑤弃土的堆放要先建设拦挡墙（坝）及排水设施，并堆放整齐，堆放结束后采取抛洒碎石法覆盖取土场，防止破坏脆弱的生态环境。
六、进度、质量、安全保证措施
6.1.进度保证措施
路基堆载预压，由于工期紧，且施工受雨季影响较大，且部分区间路基为运架梁通道，因此施工必须保证有足够的资源投入，统筹安排，合理组织，以保证总体进度目标的实现。
为此制定相应的措施：
①认真分析，编制预压土填筑计划，做好各工序之间的衔接，以确保工期目标的实现。
②选用有丰富经验的优秀施工队伍施工，确保施工过程顺利。
③充分投入劳动力、机械设备和物资。
提前准备施工需要的各类材料；保证进入施工现场的人员为熟练工、机械机况良好，数量足够；物资备料充足,满足施工需求。
④充分了解工程技术难点，针对技术难点采取切实可行技术方案、技术措施。
做到技术准备先行，技术交底超前。
⑤未经设计书面同意，严禁擅自采用超载预压方式代替（或减少）预压时间。
6.2.质量保证措施
①选择优质的预压土，合适的碾压机械，填筑过程中，分层碾压，确保压实厚度，填筑过程中，安排专人进行试验检测压实度；
②施工过程中，做好临时排水设施，防止雨水浸泡预压土；
③在填筑预压土之前，在基床底层顶铺设土工布，隔离路基防止预压土污染路基，预压土顶面必须反包，确保路基填筑不被污染；
④做好工后沉降桩的保护，确保路基工后沉降观测的及时和数据准确，为预压土卸载提供合理的依据；
⑤充分保证预压时间，在沉降观测数据合格，通过沉降观测结果评估完成后，方可卸载。
6.3.安全保证措施
①加强安全施工教育，提高全员安全意识，开工前进行安全教育和安全培训，堆载预压之前，技术部门做好安全技术交底工作，避免施工过程中出现安全事故；
②施工过程中，设专职安全员指挥预压土压实机械以及预压土运输车辆，尤其填筑和压实边坡处，防止机械伤人和侧翻；
③施工现场设安全标志。
危险作业区悬挂“危险”或者“禁止通行”、“严禁烟火”等标志，夜间设红灯示警；
④预压土填筑时，边坡应按照设计要求保证压实度，防止由于压实不到位出现边坡滑坡现象。
七、施工注意事项
（1）等载预压施工时，必须首先填筑与桥头、相接路基段落（不含桥头路基、涵背处理长度）不小于20m，路基施工结束后方可进行桥台的施工，待相邻路基段落及桥台施工完毕后，才可进行堆载预压施工。
（2）施工时桩柱式桥台必须采用反钻法施工，即将桥头路基及锥坡部分与路基一起分层填筑，台帽前预留宽度不小于2.5米的平台，压实标准与路基部分一致，待达到台帽底标高以后，再钻孔浇筑桥台桩基混凝土。
（3）小桥、明涵台背预压，必须待相关上部梁、板架设完成，且采取必要的临时支撑措施后方可进行堆载预压施工。
（4）施工方应结合现场实际对每处预压施工点做出详细的施工组织计划、由建设单位组织设计、监理、施工单位现场察看并确定后方可实施。
（5）桥涵台背设计采用等载预压方式，不得超载预压，以防桥涵台背变形、路堤失稳。
施工时，应加强桥台、涵台变形和沉降观测，确保桥台安全。
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