HPDS在路基换填深度计算中的应用
路基土的特性及设计参数
第二章路基土的特性及设计参数 小组讨论 讨论一：路基工作区计算时荷载应力有两种计算方法：1）用简化布辛尼斯克公式进行计算；2）用层状体系计算软件计算，请结合习题7和8讨论荷载大小、不同路面结构工作区深度的影响、应力计算方法对工作区深度的影响。 答：荷载大小对工作区深度的影响：由工作区深度计算公式可知：Za=√(3&KnP/γ)。荷载大小与工作区深度成正比。因此荷载越大，工作区深度越深。 不同路面结构对工作区深度的影响：路面结构的强度和模量远大于路基土，路面材料的容量也不同于路基土。路面结构的存在，使轮载传递到路基顶面的附加应力显著减小。因为路面结构和一定厚度的路基共同承担车辆荷载，路面结构与路基工作区组成了道路的工作区，也就是工作区深度=路面结构厚度+路基工作区深度。因此路面结构的厚度越大，道路工作区的深度也就越小。 应力计算方法对工作区深度的影响：（1）路基工作区深度的计算，布辛尼斯克公式与层状体系理论程序计算结果相差较多，轴重100KN时，n=5相差为；n=10相差为；轴重120KN时，n=5相差为；n=10相差为。（2）根据“公路低路堤设计指南”提出的情况，布辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度过小，而层状体系理论程序所得的比辛尼斯克修正公式所得的
路基工作区深度为大。（3）根据“公路低路堤设计指南”规定n=10，在采用层状体系理论公式后，采用n=5或n=10为宜，尚需再论证。 讨论二：请讨论路基顶面综合模量E和路基反应模量K的意义和在路面设计中的作用，如何结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K。 答：路基顶面综合模量E：即路基回弹模量。用路基回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形能力，因而可以应用弹性立论公式描述荷载与变形之间的关系。以回弹模量作为表征土基承载能力的参数，可以在以弹性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。 路基反应模量K：使用温克勒（E. Winkler）低级模型描述土基工作状态时，用路基反应模量K表征路基的承载力。温克勒地基又称为稠密液体地基。路基反应模量K相当于该液体的相对密度，路面板受到的路基反力相当于液体产生的浮力。 结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K： 1、快速路和主干路路基顶面设计回弹模量值不应小于30MPa；次干路和支路不应小于20MPa；当不满足上述要求时，应采取措施提高回弹模量。 2、路基设计中，应充分考虑道路运行中的各种不利因素，采取措施减小路基回弹模量的变异性，保证其持久性。 3、道路路基应处于干燥或中湿状态；对潮湿或过湿路基，必须采取措施
路基工程量计算
用横断面面积计算计算方法有积距法、坐标法、几何图形法、数方格法、求积仪法等，通常采用积距法和坐标法。 1.积距法： 即将断面按单位横宽划分为若干个梯形和三角形，每个小条块的面积近似按每个小条块中心高度与单位宽度的乘积：Ai=b hi 则横断面面积：A =b h1+b h2 +b h3 +… +b hn =b∑ hi 当 b = 1m 时，则 A 在数值上就等于各小条块平均高度之和∑ hi 。 2.坐标法： 若已知断面图上各转折点坐标（xi,yi）, 则断面面积为： A = [∑（xi yi+1-xi+1yi ) ] 1/2 坐标法的计算精度较高，适宜用计算机计算。 二、土石方数量计算 路基土石方数量在工程上通常采用近似方法计算。 1．平均断面法 即假定相邻断面间为一棱柱体，则其体积为： V=（A1+A2） 式中：V —体积，即土石方数量（m3）； A1、A2 —分别为相邻两断面的面积（m2）； L —相邻断面之间的距离（m）。 公路上常采用平均断面法计算，但其精度较差，只有当A1、A2相差不大时才较准确。 2．棱台体积法
当A1、A2相差较大时，则按棱台体公式计算： V= (A1+A2) L (1+ ) 式中：m = A1 / A2 ，其中A1 ＜A2。 此方法精度较高，应尽量采用。 计算路基土石方数量时，应扣除大、中桥及隧道所占路线长度的体积；桥头引道的土石方，可视需要全部或部分列入桥梁工程项目中，但应注意不要遗漏或重复；小桥涵所占的体积一般可不扣除。 路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积（填方扣除、挖方增加）。 路基工程中的挖方按天然密实方体积计算，填方按压实后的体积计算，各级公路在土石方调配时注意换算。 （第一个桩号挖方面积+第二个桩号挖方面积）/2=平均挖方面积，用平均挖方面积×长度=挖方体积。 宽度×厚度×长度＋每层放坡增加的方量（根据坡度来进行计算）。20(长）×3（宽）×0.5（厚）的道路，放坡1：3，每30cm一层。解：路基填方：20*3*0.5=30立方 坡度增加方量：20×0.75（坡度相同的情况下，可以取平均值）×0.25×2＝7.5立方 合计方量：37.5立方。 2 工程量计算规则 2.1共性计量规则 2.1.1土石方数量以体积计算时，开挖与运输数量以天然密实体积计算，填筑数量以压（夯）
换填垫层法定义知识讲解
换填垫层法定义
换填垫层法定义： 当建筑物基础下的持力层比较软弱、不能满足上部结构荷载对地基的要求时，常采用换填土垫层来处理软弱地基。即将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、砂石或灰土等，并分层夯实至设计要求的密实程度，作为地基的持力层。 换填垫层法主要作用： 换填法适于浅层地基处理，处理深度可达2～3米。在饱和软土上换填砂垫层时，砂垫层具有提高地基承载力，减小沉降量，防止冻胀和加速软土排水固结的作用。 具体表现为： (1)置换作用。将基底以下软弱土全部或部分挖出，换填为较密实材料，可提高地基承载力，增强地基稳定。 (2)应力扩散作用。基础底面下一定厚度垫层的应力扩散作用，可减小垫层下天然土层所受的压力和附加压力，从而减小基础沉降量，并使下卧层满足承载力的要求。 (3)加速固结作用。用透水性大的材料作垫层时，软土中的水分可部分通过它排除，在建筑物施工过程中，可加速软土的固结，减小建筑物建成后的工后沉降。 (4)防止冻胀。由于垫层材料是不冻胀材料，采用换土垫层对基础地面以下可冻胀土层全部或部分置换后，可防止土的冻胀作用。 (5)均匀地基反力与沉降作用。对石芽出露的山区地基，将石芽间软弱土层挖出，换填压缩性低的土料，并在石芽以上也设置垫层；或对于建筑物范围内局部存在松填土、暗沟、暗塘、古井、古墓或拆除旧基础后的坑穴，可进行局部换填，保证基础底面范围内土层压缩性和反力趋于均匀。 因此，换填的目的就是：提高承载力，增加地基强度；减少基础沉降；垫层采用透水材料可加速地基的排水固结。 1概念 换填法又称换土法。 所谓换土法是指将路基范围内的软土清除，用稳定性好的土、石回填并压实或夯实。在公路施工中，一般采用的是开挖换填天然砂砾,即在一定范围内,把影响路基稳定性的淤泥软土用挖掘机挖除,用天然砂砾进行换置,开挖换填深度在2m以内,采用分层填筑、分层压实、分层检测压实度的方法施工。从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。在换填过程中，对于换填的天然沙砾中石头的粒径、含量和级配也应充分考虑，最好做试验检测，避免无法压实而引起沉降。 浅层处理和深层处理很难明确划分界限，一般可认为地基浅层处理的范围大致在地面以下5m深度以内。浅层人工地基的采用不仅取决于建筑物荷载量值的大小，而且在更大程度上与地基土的物理力学性质有关。地基浅层处理与深层处理相比，一般使用比较简便的工艺技术和施工设备，耗费较少量的材料。 2适用范围
路基土的特性及设计参数
小组讨论 讨论一：路基工作区计算时荷载应力有两种计算方法：1）用简化布辛尼斯克公式进行计算；2）用层状体系计算软件计算，请结合习题7和8讨论荷载大小、不同路面结构工作区深度的影响、应力计算方法对工作区深度的影响。 答：荷载大小对工作区深度的影响：由工作区深度计算公式可知：Za=√(3&KnP/γ)。荷载大小与工作区深度成正比。因此荷载越大，工作区深度越深。 不同路面结构对工作区深度的影响：路面结构的强度和模量远大于路基土，路面材料的容量也不同于路基土。路面结构的存在，使轮载传递到路基顶面的附加应力显着减小。因为路面结构和一定厚度的路基共同承担车辆荷载，路面结构与路基工作区组成了道路的工作区，也就是工作区深度=路面结构厚度+路基工作区深度。因此路面结构的厚度越大，道路工作区的深度也就越小。 应力计算方法对工作区深度的影响：（1）路基工作区深度的计算，布辛尼斯克公式与层状体系理论程序计算结果相差较多，轴重100KN时，n=5相差为；n=10相差为；轴重120KN时，n=5相差为；n=10相差为。（2）根据“公路低路堤设计指南”提出的情况，布辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度过小，而层状体系理论程序所得的比辛尼斯克修正公式所得的路基工作区深度为大。（3）根据“公路低路堤设计指南”规定n=10，在
采用层状体系理论公式后，采用n=5或n=10为宜，尚需再论证。 讨论二：请讨论路基顶面综合模量E和路基反应模量K的意义和在路面设计中的作用，如何结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K。 答：路基顶面综合模量E：即路基回弹模量。用路基回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形能力，因而可以应用弹性立论公式描述荷载与变形之间的关系。以回弹模量作为表征土基承载能力的参数，可以在以弹性理论为基本体系的各种设计方法中得到应用。 路基反应模量K：使用温克勒（E. Winkler）低级模型描述土基工作状态时，用路基反应模量K表征路基的承载力。温克勒地基又称为稠密液体地基。路基反应模量K相当于该液体的相对密度，路面板受到的路基反力相当于液体产生的浮力。 结合路基湿度的变化选择路基顶面综合模量E或路基反应模量K： 1、快速路和主干路路基顶面设计回弹模量值不应小于30MPa；次干路和支路不应小于20MPa；当不满足上述要求时，应采取措施提高回弹模量。 2、路基设计中，应充分考虑道路运行中的各种不利因素，采取措施减小路基回弹模量的变异性，保证其持久性。 3、道路路基应处于干燥或中湿状态；对潮湿或过湿路基，必须采取措施改善其湿度状况或适当提高路基回弹模量。
换填垫层法地基处理计算书
16#东头基础承载力计算书 地勘报告采用的标高与总图标高不一致，差值为0.7米，总图上标注16#楼±标高为29.80米，对应地勘报告为30.50米，设计室内外高差0.3米，即设计室外地面对应地勘报告为30.20米，16#东头在地勘剖面上对应第20-20轴的117点。117点处现状地面为29.56米。 现场挖坑的坑底标高为25.0米，从地勘剖面看已深入第3层粘土层约0.5米。分层铺填级配砂石垫层总厚度为1.20米， 1、按照《建筑地基处理技术规范》4.2.2条复核中间轴基础尺寸 式4.2.2-1 z cz ae p p f +≤ 承载力修正用的埋深 5.5d m =，m 1.018，d ηγ==， 01.200.25,0.25=20， 取，查表z z m b θ=> 110 1.018(5.50.5)200ae f kPa =+??-= =5.51899cz p kPa ?= 故20099101z ae cz p f p kPa ≤-=-= 根据公式4.2.2-3 ()(2tan )(2tan ) k c z bl p p p b z l z θθ-=++且b l =，()2100k c bl p p kN -= 2ztan 4.56b m θ+== 4.562ztan 4.562 1.2tan 20 3.69b m θ=-=-??= 2、按照《建筑地基处理技术规范》4.2.2条复核南北边轴基础尺寸 式4.2.2-1 z cz ae p p f +≤ 承载力修正用的埋深 5.2d m =，m 1.018，d ηγ==， 01.200.25,0.25=20， 取，查表z z m b θ=> 110 1.018(5.20.5)194.6ae f kPa =+??-=
卵石土换填法及计算
重庆开县康园自行车厂厂房工程 卵石换填垫层计算和处理方法 根据重庆宏源勘测设计有限公司提供的重庆开县康园自行车有限公司厂房工程地勘报告，本工程基础采用卵石垫层法对地基进行处理，即在基础底面影响范围内（每边宽出柱下独立基础基底各范围内），挖除素填土层及及局部的冲洪积层，换填厚的4：3：3的级配卵石层，在卵石层之上做独立基础。换填卵石层置于粘土层上，粘土层地基基础承载力特征值不小于160 kPa。 具体要求及计算： 一、卵石填料的标准要求： 要求采用级配卵石，其配比关系宜为4：3：3即： 卵石4（砾径50≥d≥20mm）:圆砾3（砾径20≥d≥2mm）:中粗砂3（砾径2≥d≥）。最大粒径不超过50mm，含泥量﹙＜颗粒含量﹚不超过3%。二、施工参数： ①、使用18-24吨振动压路机； ②、压路机行驶度≤50m/min； ③、毎层压实填料虚铺厚度≤40cm； ④、毎层先静压2遍，再振压8遍。 三、卵石垫层承载力特征值f ak的确定 由静载荷试验确定或由N120超重型动力触探试验确定。由灌水、灌砂法确定其压实系数后，根据压实系数按JGJ79-2002表确定：当压实系数在时，对于地基基础设计等级为丙级的建筑，其承载力特征值可取250kPa。 四、卵石垫层的计算： 1、依据JGJ79-2002规范第条，垫层的厚度Z应根据下卧层的承载力确
定，并符合下式： Pz+Pcz ≤f az 式中：Pz-垫层底面处的附加压力 Pcz-垫层底面处土的自重压力 f az -垫层底面处土层的地基承载力特征值（深度修正后）。 2、灰土垫层的承载力 卵石垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，本工程的地基础设计等级为丙级，当4:3:3卵石垫层的压实系数不小于时，其承载力特征值f a 可采用250kPa 。 3、计算基础底面面积A ： 卵石垫层的地基承载力特征值﹙不做深度修正﹚f a =250kPa ，单柱荷重标准值F k =2400kN ，基础埋深d=，基础及上覆土的平均重度γ=20kN/m 3。 代入矩形基础面积计算公式：A=lb γd f F a k -=2400250 2.5*20-= 基础宽度b=L ≥d f F a k γ-=，取b=L= 4、卵石垫层强度f ak 的验算 卵石垫层的强度要滿足GB5007-2002 规范中式： f ak ≥p k 求基础底面处的平均压力值p k ：按GB5007-2002 规范中公式： A G F P K K K += 式中：F K----上部结构传至基础顶面的竖向压力=2400kN G K---基础自重和基础上的土重；矩形基础G K = (式中: L 、b 、d 分别为基础础的长度、宽度和埋深； γ 为基础和上伏土的平均重度取20kN/m 3)
路基软基换填计算书
工程名称：道路等级： 路面结构： 沥青路面设计年限： 15设计车速： 40车辆荷载： 公路I 级交通等级： 中等交通车道数：4 1.路面结构：总厚度 h =63 cm 面层 4 cm 7 cm AC-20中粒式基层 20 cm 底基层32 cm 2.土层参数 松散Y =4m f aj =80kPa Z= 3.37m f ak =55kPa 换填材料 换填厚度 H= 1.5m R=0m 路基软基换填计算 1、《公路工程技术标准》（JTG B01-2014） 3、《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JTG/T D31-02-2013） 2、《公路路基设计规范》（JTG D30-2015） 5%水泥稳定碎石设计路面至软基距离 XX 市XX 工程 6、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011） 一 、 设 计 参 数 图2 换填断面，见图2 图1 4%水泥稳定石屑块(片)石路基土质： 路基承载力特征值 路床底距软弱层距离 软弱下卧层承载力4、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004） 二 、 设 计 依 据 三、路面、路基、路基处理材料： 素填土路面、路基及土层断面，见图1 3.换填结构参数 C35混凝土换填顶面距路床距离5、《混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004） 二 级公路
S= 1.87m 本工程为:车辆荷载： 公路I 级图4 1.327m 2.036m b 1=0.6+2h ×tan α=1、荷载标准及作用范围 二级公路交通等级：中等交通图3 换填顶面回填材料 无四、 设 计 计 算 换填底面距软基距离根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2014），公路I 级和公路Ⅱ级的汽车荷载采用相同的车辆荷载标准值，车辆荷载的立面、平面布置及标准值应采用现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）车辆荷载的固定值。 根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）表7.0.4，计算车辆对路面作用采用550kN 车辆，两个后轴轴距1.4m ，一个轴荷载140kN ，车辆布置立面见图3（a ），平面尺寸见图3（b ），横向布置见图3（c ）。以横向布置2辆车同时作用。 作用在软基顶面的车辆荷载，路面结构层以30°的压力扩散角向下传递至路床，再以路基土的压力扩散角传递 至软基顶面。 根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）表4.3.1-2，轮着地宽度0.6m ，着地长度0.2m ，故车辆荷载分布宽度为： b 2=b 1+2Z ×tan β= 一组车轮的作用力分布如图4所示 横向一组后轮着地宽度b=0.6m ，见图4（a ）。 （a ）轮着地宽度方向 （b ）轮着地长度 方向
城市水泥混凝土路面在标准轴载下的路基工作区深度计算
城市水泥混凝土路面在标准轴载下的路基工作区深度计算 吴祖德 （常州市建设工程施工图设计审查中心，江苏常州 213002） 内容提要本文初探采用BISAR3.0软件计算城市各级水泥混凝土路面，在标准轴载100KN下的路基工作区深度。供讨论、参考。 关键词城市水泥混凝土路面标准轴载路基工作区深度 0前言 采用SHELL公司按弹性层状体系理论编制计算水泥混凝土路面结构应力、应变的BISAR 3.0软件，并按水泥混凝土面层与基层水泥稳定碎石层间按连续、光滑分别进行计算（其中，水泥稳定碎石层与10%石灰土层、10%石灰土层与路基土层间，均按连续计算）出水泥混凝土路面、路基在不同深度时的荷载应力值。 本文计算没有区分荷载位置，如板中、板边中点和板角，假定荷载在一块无限大的板中。实际荷载作用在板的不同荷位时，板角荷位路基压应力最大，板边次之，板中最小。但随着路基竖向深度的增加，这种差异逐渐变小。［1］ 由于已出版的“公路低路堤设计指南”（2013年4月出版）、“公路路基设计规范”（JTG D30-2015）（2015年5月1日实施），均已明确路基工作区深度的规定为：“汽车荷载通过路面传递到路基的应力与路基土自重应力之比大于0.1的应力分布深度范围。”故本次均按此标准计算。 1 常州市各级水泥混凝土路面在标准轴载100KN作用下路基工作区深度 表2 常州市各级水泥混凝土路面各种情况下的路基工作区深度（m）
（1）常州市水泥混凝土小区路在标准荷载100KN时路基中的应力分布 图1 水泥混凝土小区路在标准荷载100KN时路基中的应力分布（层间连续计算）
图3 水泥混凝土支路在标准荷载100KN时路基中的应力分布（层间连续计算）
软基路堤换填轻质土厚度确定方法
软基路堤换填轻质土厚度确定方法 发表时间：2019-06-11T15:30:11.287Z 来源：《建筑模拟》2019年第14期作者：蒋西成1 柳会颖2 [导读] 目前，我国的经济发展十分迅速，对工后沉降超过规范要求、稳定性不足的软基路堤，换填轻质土是一种快捷、可靠、经济、副作用小的处理方案。 蒋西成1 柳会颖2 1.湖北长江路桥股份有限公司湖北省 430200 2.身份证号：4290041993****3464 湖北省仙桃市 433000 摘要：目前，我国的经济发展十分迅速，对工后沉降超过规范要求、稳定性不足的软基路堤，换填轻质土是一种快捷、可靠、经济、副作用小的处理方案。现行规范缺少对换填厚度确定方法的规定，或规定方法存在不合理之处。在分析换填轻质土厚度现有方法缺点的基础上，对有齐全监测资料的路堤提出了固结度法确定轻质土换填厚度，对缺少监测资料的路堤提出利用补充勘察资料确定换填厚度的计算沉降法，对稳定性不足的路堤提出反算强度法确定换填厚度。最后，通过算例演示了换填轻质土厚度确定过程。 关键词：软基路堤；工后沉降；换填；泡沫轻质土；排水固结；复合地基 引言 为了更好地控制软土地基中高速公路的沉降量，公路在建设时需要不断优化设计方案和施工技艺。软土地基一般由淤泥及淤泥质土等软弱土层组成，淤泥及淤泥质土具有高的压缩性、高含水率、低渗透性、低强度等特性。这些特性是使路面产生过大沉降的主要因素。施工时路面的沉降过大可导致路堤失稳以及路面开裂等工程现象。在建设高速公路时往往要对软土地基进行处理，常用的地基处理方法有换填垫层法、轻质路堤法、振密挤密法、排水固结法、置换法、加筋法等。 1换填处置技术 1.1软基开挖 软土地基换填开挖前由测量员按照地面实际高程及设计高程，采用渐进开挖法进行开挖边线，然后按照路堑开挖边线确定坡顶截水沟位置，并确保在开挖路堑前完成坡顶截水沟施工，以防止降雨时发生坡面冲刷及路堑积水。开挖前，详细检查、核对设计图表，如有疑问及时复测更改，并根据设计图纸确定出路线中桩、桩界及弃土堆等位置。开挖位置确定后进行边坡放样，每挖一段距离确定出中线桩，并测定其标高及宽度，以控制路堑开挖面。软基开挖时应保持开挖边坡稳定，不得对周边建筑物或构造物产生影响，同时需时刻注意路堑边坡的稳定性，如遇到险情应及时报告并处理。 1.2下层土工格栅铺设 在回填至一定深度后，为保证回填路基整体性及安全性，应开始在回填碾压面上布设土工格栅。在铺设工作前，首先按照规范要求应对铺设的土工格栅进行质量检验，如果检查结果不符合相关标准，应当采取适当手段对土工格栅处理，碾压面铺设土工格栅施工参数如表1所示；其次，由于碾压路基面宽度大于土工格栅出厂宽度，因此为减少土工格栅搭接宽度，应优先选择宽幅土工格栅，最大限度保证土工格栅与路基轴线之间垂直分布，控制不同宽度土工格栅的搭接宽度在8～13cm之间，同时保证土工格栅铺设时的平整度和连接性，使得铺设土工格栅最大限度发挥与路基的共同作用。 2换填厚度确定现有方法评价 路基行业标准及关于轻质土路堤的地方规范对换填厚度未给出计算方法。对新建、运营公路桥头路堤换填厚度规定分别按式（1）和式 （2）计算：式中：ｈｌ为换填轻质土厚度；γｆ为填土重度；Ｋ为安全系数；Ｈｅ为将路面换算为填土的常规路基等效高度；Ｕｔ为地基平均固结度；Ｈｆ为预压阶段路基高度；γｌ为轻质土重度；Ｈｅ１为改造前Ｈｅ；Ｈｅ2为改造后Ｈｅ。对新建公路，软土厚度小于15ｍ时，Ｋ取1.2，否则取1.5；对运营公路，Ｋ取1.75。当γｆ＝20ｋＮ／ｍ3，Ｋ＝1.5，Ｈｅ＝7ｍ，Ｕｔ＝1，Ｈｆ＝7ｍ，γｌ＝6ｋＮ／ｍ3时，按式（1）得ｈｌ＝5ｍ。即预压高度与路基设计高度相等且完全固结时，仍需换填5ｍ，明显不合理，其主要原因是对Ｈｅ乘了安全系数Ｋ，而不是对轻质土厚度乘以安全系数Ｋ。另外，式（1）未考虑沉降土方的影响也是不合理的。式（2）假设改造前的路基荷载已经固结完毕，对很多工程是不合理的，因为不少工程由于各种原因改造前尚未固结完毕。该方法实质上是对改造后路基所有荷载均乘以安全系数，也是不合适的。式（1）和式（2）实质均是永久荷载等于目前已经固结的荷载，并考虑一定的安全储备，因此两者可以合并。 3换填厚度确定方法建议 3.1固结度法 由应变固结度定义可得式式中：Ｕｐ为目标固结度；Ｓｒａ为容许工后沉降；Ｓｅ为恒载对应的最终沉降。研究表明，软基路堤沉降与荷载基本成正比，因此得式式中：Ｓｆ为对应Ｔｆ的最终沉降。由应力固结度定义 得式并考虑安全系数可得式安全系数Ｋ宜取1.2。当容许工后沉降为0时，式（8）变为式（4），因此式（4）仅是式（8）的特例。应用式（8）时应将路面重度换算为地下水位以上填土重度，地下水位以下填土浮重度换算为地下水位以上填土重度。有详细的监测资料时，可根据监测资料推算Ｕｔ和Ｓｆ。当软土厚度超过15ｍ或存在软土下卧层时，利用表面沉降监测资料推算的Ｕｔ通常偏大、Ｓｆ通常偏小［14］，此时宜根据分层监测资料推算Ｕｔ和Ｓｆ。当监测资料不完全，
换填垫层法地基处理设计
换填垫层法地基处理设计 [摘要] 从土的压实机理出发，介绍了换填垫层法地基处理的设计方法。 [关键词] 软弱土地基换填垫层 1.概述 当软弱土地基的承载力和变形满足不了建筑物的要求，软弱土层的厚度又不大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层回填坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法称为换填垫层法。 换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换土深度一般不宜小于0.5m，也不宜大于3m。填料以渗水材料为佳。 垫层可选用下列材料：砂石、粉质粘土、灰土、矿渣、粉煤灰、其他工业废渣、土工合成材料等。 2.压实机理 当粘性土的土样含水量较小时，其粒间引力较大，在一定的外部压实功能作用下，还不能有效地克服引力而使土粒相对移动，这时压实效果比较差，当增大土样含水量时，结合水膜逐渐增厚，减小了引力，土粒在相同压实功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好。但当土样含水量增大到一定程度后，孔隙中就出现了自由水，结合水膜的扩大作用就不明显了，因而引力的减少就不显著，此时自由水填充在孔隙中，从而产生了阻止土粒移动的作用，所以压实效果又趋下降，因而设计时要选择一个“最优含水量”，这就是土的压实机理。 在工程实践中，对垫层的碾压质量的检验，要求能获得填土的最大干密度max,其最大干密度可用击实试验确定。在标准的击实方法的条件下，对于不同含水量的土样，可得到不同的干密度，从而绘制干密度和制备含水量w的关系曲线，在曲线上的峰值即为最大干密度max，与之对应的制备含水量为最优含水量wop。 垫层的压实标准可按表1选用： 表1 各种垫层的压实标准 施工方法换填材料类别压实系数 碾压、振密或夯实碎石、卵石 0.94～0.97 砂夹石（其中碎石、卵石占全重的30%～50%）
路基土石方计算与调配
一般情况下．横断面的面积以平方米为单位，取小数后一位，土石方的体积以立方米为单位，取至整数。 一、横断面面积计算 路基填挖的断面积是指断面图中地面线与路基设计线所围成的面积，一般常用的计算方 法如下。 1．积距法 积距法的原理是把断面面积垂直分割成宽度相等的若干条块，由于每一条块的宽度相等 所以在计算面积时，只需量取每一条块的平均高度，然后乘以宽度，即可得出每一条块的面积．如图1-4-13。 由此可见，积距法求面积就是在实际操作中转化为量取hi的累加值，这种操作可以用分 规按顺序连续量取每一条块的平均高度hi；分规最后的累计高就是∑hi，将条块宽度乘以累计高度∑hi，即为填或挖的面积。积距法也可以用厘米格纸拆成窄条作为量尺，每量一次hi ，在窄条上画好标记，从开始到最后标记的累计距离就是∑hi，然后乘以条块宽度b，即为所求面积。2．坐标法 如图1-4-14建立坐标系，给定多边形各顶点的坐标，由解析几何可得多边形面积的计算公式为； 式中：x，y——分别为设计线和地面线围成面积的各顶点的坐标，m。 坐标法精度较高，方法较繁，适用计算机计算。 3．几何图形法 当横断面的地面线较规则且横断面面积较大，可将路基横断面分为几个规则的几何图形，分别计算各图形面积后相加得到总面积。 3．混合法 在一个较大的横断面中，几何图形法和积距法共用，以加快计算速度。
在横断面面积计算中应注意以下几个问题： (1)填方和挖方的面积应分别计算。 (2)填方或挖方中的土石也应分别计算，因为其工程造价不同。 (3)有些情况下横断面上的某一部分面积可能既是挖方面积，又要算做填方面积（不良地质换填），例如，遇既要挖除，又要回填其他材料。 二、填挖方体积计算 1．平均断面法 2．棱台法 目前一般仍采用平均断面法计算填挖方体积。 三、路基土石方的调配 在路基的施工过程中，就某一断面的土石方而言，会发生三种情况。 一是挖去多余的土，形成路基，或者本桩有填有挖，利用了本桩的土后，还有多余，需要调走(挖余)； 二是借其他地方的土，形成路基，或者本桩有填有挖，利用了本桩的土后，还不够，需要借土(填缺)； 三是本桩有填有挖，利用本桩的土填挖平衡(本桩利用)。 针对这些情况，“挖余”有两种处理方法：调至其他断面利用或弃土废方。“填缺”也有两种解决办法：从其他断面调土或从路外借土。土方调配就是要解决这些问题。 1．调配原则 (1)先横向后纵向，填方首先考虑本桩利用，以减少借方和调运方数量。 (2)综合考虑不同的施工方法、运输条件、地形情况等因素、采用合理的经济用距。 (3)保护生态环境，避免或防止由于取土或弃土导致水土流失、河道堵塞、塌方等生态环境的恶化，要把保护生态环境放在重要的位置。这样工程造价可能有所提高，但远低于由于生态破坏后为恢复生态环境所付出的代价。 (4)土和石应分别调配。不同性质的土石应分别调配，以便分层填筑，分别计价。 (5)考虑到施工的因素，土石方一般不跨深沟或上坡调运；借土、废方要考虑借土还田，整地造田，排灌养殖，使公路建设和其他相关方面形成良性循环。 2．调配计算中的几个问题 (1)免费运距 (2)经济运距
(完整版)路基路面B作业答案
第三章路基路面材料的工程特性 1.名词解释： 轮迹横向分布系数：在路面结构设计中采用轮迹横向分布系数η来反映轮迹横向分布频率的影响。 路基工作区：在路基某一深度处当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小约1/n=1/101/5时该深度范围的路基称为路基工作区 地基反应模量：用温克尔E.Winkler地基模型描述土基工作状态时采用地基反应模量K表征土基的承载力。 加州承载比(CBR)：承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征并采用高质量标准碎石为标准以它们的相对比值表示CBR值。一种评定土基及路面材料承载能力的指标。 疲劳极限：疲劳强度随重复作用次数的增加而降低。有些材料在应力重复作用一定次数（如106～107次）后，疲劳强度不再下降，趋于稳定值，此稳定值称为疲劳极限。 曼诺(Miner)定律：假设某一荷载Pi作用Ni 次后使材料达到疲劳损坏，则此荷载作用一次就相当于消耗了材料疲劳寿命的1/Ni。现有P1，P2，…，Pk个荷载，各作用N1，N2，…Nk次后达到疲劳破坏，如果这些荷载实际作用n1，n2，…nk 次，则相应地各消耗材料疲劳寿命的份额为n1/N1，n2/N2，…，nk/Nk。这些荷载综合作用后，材料达到的疲劳损坏程度为() ∑==k iiiNnD1，此式简称为Miner定律。当D<1 时，材料尚未达到疲劳破坏，还可继续承受荷载作用，直到D=1为止。 2.何谓路基工作区？确定路基工作区有何意义？ 路基工作区：在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小（约1/n=1/10～1/5）时，该深度范围的路基称为路基工作区。 意义：路基工作区内，路基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要。当工作区深度大于路面填土高度时，行车荷载的作用不仅施加于路堤，而
路基地段换填报告
报告 (关于路基CFG桩地基处理换填一事) 由一工区承建的盘锦至营口客运专线工程PYTJ-2标段路基地段DK48+569.18～DK50+558位于既有沟海线左侧，新建盘营线基本与原沟海线平行，新建盘营线与原沟海线距离在3～5m内，该地段全部为水稻田地和河沟渠、鱼塘等，队伍进场时正值当地进行放水插秧作业期间。根据查证设计文件资料，该处地质条件多为粘土、粉质粘土、细沙等，土层较软，地基承载力低。不能满足长螺旋钻机作业条件，必须对原地面进行换填处理，达到满足施工所需的承载力。根据铁道部有关文件和既有线施工的相关要求，既有线必须保证安全运营，不允许出现施工中发生机械倾覆现象，对原地段进行换填，分层填筑山皮土、碾压后进行检测，确保满足机械作业所需的承载力要求。 一、长螺旋钻机承载力计算 承载力的计算包括持力层和软弱下卧层。 1．持力层承载力计算 作用在钢板顶面的荷载主要是长螺旋钻机的自重G，为简便计算，偏心受压的状态就不在做陈述，主要验算中心受压，所以，基础底面的压力应满足下列条件： (1)中心受压基础(图2-1(e)) pk≤[σ]（2-1） 式中Pk——相应于荷载效应标准组合时，基础底面处的平均压力值。KPa [σ]——即地基承载力容许值。KPa Gk—钻机自重设计值及钢板自重共499.8kN； A——基础底面面积，m2。 即4*1.2*1.2的钢板，共5.762m
K K G P A ==499.8/5.76=86.77KPa 由触探实验测得地基实际承载力即承载力容许值为81.55KPa 即k P ≥[σ]，所以持力层地基承载力不满足要求，无需进行软弱下卧层的验 算。 换填后实验室进行了承载力实验，实验结果详见实验报告。实验结果达到了机械设备施工要求。 具体施工详见专项施工方案 附件-1：路基CFG 桩专项施工方案 附件-2：CFG 桩换填工程数量计算表 附件-3：实验室地质承载力报告 附件-4：工程照片 此报告 中铁十九局集团有限公司盘营客专二标项目部一工区 2009年12月10日
工程量计算方法总结(路基+路面)
路基、路面组 初编版
路基、路面勘察设计工作总结 路基、路面设计的合理性是影响公路总体造价高低的一个重要原因，因此对路基、路面进行合理的设计显得何为重要！ 路基、路面的设计的内容主要包括：（1）本册目录、（2）说明书、（3）路基设计表、（4）路基标准横断面图、（5）一般路基设计图、（6）路基横断面设计图、超高方式图、（7）填前夯（压）实工程数量表、（8）高填深挖路基工程数量表、（9）低填及挖方路基处理工程数量表（低填浅挖出来工程数量表）、（10）低填及挖方路基处理设计图、（11）桥头路基处理工程数量表、（12）桥头路基处理工程设计图、（13）斜坡挖台阶工程数量表、（14）高陡及填挖交界处理工程数量表、（15）高陡路堤设计图、（16）半填半挖路基处理设计图、（17）填挖交界路基处理设计图、（18）新旧填方路基交界处理设计图、（19）特殊路基设计表、（20）特殊路基设计工程数量表(软土换填)、（21）特殊路基设计工程数量表(淤泥换填)、（22）特殊路基设计图、（23）旧路处理工程数量表、（24）路基土石方数量计算表（路床60cm）、（25）路基土石方数量计算表（路床60cm以下）、（26）路基每公里土石方数量表（路床60cm）、（27）路基每公里土石方数量表（路床60cm以下）、（28）路基土石方运量统计表（路床60cm）、（29）路基土石方运量统计表（路床60cm以下）、（30）清除表土工程数量表、（31）修整路基工程数量表、取土坑（场）、（32）弃土坑（场）一览表、取土场平面设计图、（33）弃土场平面设计图、（34）取土场、（35）弃土场排水防护工程数量表、（36）弃土堆防护工程一般设计图、（37）路基防护工程数量表：1.挡墙工程数量表、2.路基防护工程数量表（下边坡植草）、（38）路基防护工程设计图：挡土墙布置图、（39）路面工程数量表、（40）路面结构设计图、（41）水泥混凝土路面钢筋用量表、（42）水泥混凝土路面接缝构造图、（43）水泥混凝土路面接缝钢筋补强图、（44）路桥连接过渡段工程数量表、（45）桥头渐变段路面板分块布置图、（46）桥头渐变段砼路面板钢筋网布置图、（47）涵洞顶路面补强钢
沥青路面路基工作区的计算参数225
沥青路面路基工作区的计算参数 吴祖德 （常州市建设工程施工图设计审查中心，江苏常州 213002） 内容提要本文主要介绍在用SHELL公司的BISAR3.0程序时，各种计算参数供参考。 关键词 BISAR3.0程序路基工作区计算参数 （一）根据录用SHELL公司的BISAR3.0程序，计算车辆荷载作用下的路基深度方向的附加应力。计算图式： 图1 路基应力计算模型 图中δ为荷载当量圆半径；h i、E i、μi(i=0，1，…，n-1，n，为路面结构层数)分别为第i结构层的厚度、设计模量和泊松比；x轴为横断面方向；y轴为行车方向；z轴为路面结构深度方向。应力符号以拉应力为整，压应力为负。 （二）通过对图2中A～G点垂直应力σz进行计算，由计算结果可知：在路基的同一深度处，不同计算点的垂直应力σz在x轴方向上，随着坐标距离的增大而减小，垂直应力σz的最大值出现在路基土的顶面双轮轮隙中心处。故将计算点布置在路基土的顶面双轮轮隙中心处，即A处。（原先有计算点布在轮子中心点D,但从看计算结果相差很小） 图2 标准荷载作用下不同计算点在x轴方向上的位置分布示意
说明：（1）计算结果可看出，路基土的顶面垂直应力σz的最大值出现在路基土的顶面双轮轮隙中心处。 故将计算点布置在路基土的顶面双轮轮隙中心处，即A处。但与原先有计算点布在轮子中心点D的数据 比较来看，出入不大，因为相距根近，两个当量圆的半径距离，轴载100KN时为10.65cm×2=21.3cm; （2）对路面结构来讲，两个不同位置的计算结果相差很大。A点上没有荷载，所以表面应力为0，D点 上有轮压，所以荷载为最大，后轴重100KN时的表面应力为701.6kPa。故对于路面结构的荷载应力， 应以A点计算结果为准。 （三）计算轴载：可按轴重100KN（标准轴载）和130KN（较不利轴载，根据《公路沥青路面设计规范》 （JTG D50-2006）中，轴载换算公式的上限为130KN）。也可根据专用公路和以特重或特种车辆为主的 公路，根据实际情况经验论证后采用适宜的设计轴载和参数。例如：140KN、160KN、200KN、220KN等。
换填土处理路基
换填土处理路基 1、引用文件 《城镇道路工程施工及质量验收规范》CJJ 1-2008 《城镇道路路面设计规范》CJJ 169-2012 2、施工准备 作业条件 换填作业范围内需挖除的土有积水或泥浆，应在路基外侧挖集水井，将水引至集水井，然后用水泵将水排出，泥浆晾干再装运。 换填前解决基坑排水，除采用水沉法施工的砂石外，不得在浸水条件下施工，必要时应采用降低地下水位的措施。 材料及机具 材料 1）砂石：宜选用碎石、卵石、角砾、圆砾、砾砂、粗砂、中砂或石屑（粒径小于2mm的部分不应超过总量的45%），应级配良好，不含植物残体、垃圾等杂质。当使用粉细砂或石粉(粒径小于的部分不超过总量的9%)时，应掺入不少于总量30%的碎石或卵石。砂石的最大粒径不宜超过厚层的60%。对湿陷性黄土地基，不得选用砂石等透水材料。 2）粉质黏土：土料中有机质含量不得超过5%，亦不得含有冻土或膨胀土。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。用于湿陷性黄土或膨胀土地基的粉质黏土垫层，土料中不得夹有砖、瓦和石块。 3）灰土：体积配合比宜为2:8或3:7。土料宜用塑形指数10~15的亚黏土、黏土，不宜使用块状黏土和砂质粉土，不得含有松软杂质，其颗粒不得大于15mm。石灰宜用1~3级新鲜的消石灰，其颗粒不得大于5mm。 4）粉煤灰：粉煤灰应为低活性火山灰质材料，其SiO2、Al2O3和Fe2O3总量宜不小于70%，700℃时烧失量应小于10%；细度应满足90%通过筛孔，70%通过筛孔，比表面积宜大于2500cm2/g。 5）工业废渣：在有可靠试验结果或成功工程经验时，对质地坚硬、性能稳定、无腐蚀性和放射性危害的工业废渣等均可用于填筑换填处理。被选用工业废渣的粒径、级配和施工工艺等应通过试验确定。施工机具 1）施工机械设备：挖土机、自卸汽车、推土机、装载机、压路机、洒水车等。
换填垫层法案例计算分析
换填垫层法案例计算分析 发表时间：2016-05-31T15:02:27.990Z 来源：《基层建设》2016年3期作者：张锡辉 [导读] 广东城协建筑规划设计院有限公司东莞分公司换填法就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高。 张锡辉 广东城协建筑规划设计院有限公司东莞分公司 摘要：主要介绍换填垫层法的概念，适用范围，并结合具体工程进行垫层承载力计算和垫层下软弱土层的沉降变形验算。 关键词：垫层承载力计算；沉降变形验算 1.引言 换填法就是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的砂、碎石、卵石、素土、灰土、煤渣、矿渣等材料分层充填，并同时以人工或机械方法分层压、夯、振动，使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。 2.适用范围 换填法适用于浅层地基处理，包括淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑。换填法还适用于一些地域性特殊土的处理，用于膨胀土地基可消除地基土的胀缩作用，用于湿陷性黄土地基可消除黄土的湿陷性，用于山区地基可用于处理岩面倾斜、破碎、高低差，软硬不匀以及岩溶等，用于季节性冻土地基可消除冻胀力和防止冻胀损坏等。 3.工程案例 本工程位于某市工业园，结构体系为轻型门式刚架结构，建筑高度10.0m，最大跨度为30.0m，柱距为8.0，基本风压为0.30KN/m2，本工程建筑抗震设防类别为丙类.抗震设防烈度为六度；设计基本加速度为0.05g，所在场地设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类。 3.1、垫层承载力计算 （1）根据岩土工程勘察报告，土层分布分别为：（1）素填土、（2）淤泥质粉质黏土、（3）黏土、（4）粉质黏土、（5）黏土。（2）根据工程勘察报告，室外地面以下存在较厚软弱层（淤泥质粉质黏土），本层土工程性能差，力学强度低，承载力较低，不能作为持力层。鉴于轻型门式刚架结构竖向轴力不大，本工程采用换填垫层法进行地基处理，垫层的承载力特征值fak=100Kpa，垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定。 （3）基础的尺寸为2600X2600，基础埋深为1.0m，砂垫层厚度为1.5m，竖向轴力标准值为286KN，砂垫层剖面示意图详图1。
地基处理方法之换填垫层法【最新版】
地基处理方法之换填垫层法 垫层法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土以及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实(或振实)至要求的密实度。 垫层法分类 1.按垫层材料分类:砂垫层、碎石垫层、素土垫层、灰土垫层、粉煤灰垫层、加筋土垫层等。 2.按垫层所起作用分类:换土垫层、排水垫层、加筋土垫层。 垫层法适用条件:适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等的浅层处理，且建筑物荷载不太大的地基。换填法的处理深度通常宜控制在3m以内较为经济合理，但不应小于0.5m。 垫层的作用 在各类工程中，垫层所起的主要作用有时是不同的，如建筑物基础下的垫层主要是起换土作用;而在路堤和土坝等工程，主要是利用垫层起排水固结作用。
1. 换土垫层 (1)提高地基承载力 地基中的剪切破坏是从基础底面开始的，并随着基底压力的增大而逐渐向纵深发展。因此，若以强度较大的砂或其它填筑材料代替软弱土层，就可提高持力层承载力，从而避免地基破坏。 (2)减少地基沉降量 基础下地基浅层部分的应力较大，其沉降量一般在地基总沉降中所占的比例也较大，若以密实的砂或密实填筑材料代替浅层软弱土，就可减少地基的大部分沉降量。另外，由于密实垫层对应力的扩散作用，使作用在下卧土层上的压力较小，因此也相应减少了下卧土层的沉降量。 (3)加速软弱土层的排水固结 由于砂或碎石等垫层材料的透水性大，当软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力得以迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结，从而提高地基土强度。
(4)防止地基土冻胀 由于粗颗粒垫层材料的孔隙较大，不易产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中结冰所造成的冻胀。 2. 排水垫层 排水垫层是指软土地基上堤坝或大面积堆载基底等所铺设的水平排水层，一般采用透水性良好的中粗砂或碎石填筑，必要时在垫层底和上表面增设具有反滤性能的土工合成材料，防止砂石垫层被淤堵和拉裂。 其主要作用为: (1)作为水平排水层和下卧软土层的排水通道，加速地基的排水固结，提高浅层地基的抗剪强度，配合砂井，加固深部软土层; (2)约束软弱下卧层的侧向变形，提高地基的稳定性，并改善其变形性质。 3. 加筋土垫层