某高速公路工程的設(shè)計(jì)基本條件和依據(jù)分析案例綜述1.1工程概況在江蘇省“五縱九橫五聯(lián)”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中高速公路CY-SJ-1標(biāo)段屬于“縱三”組成部分，通過(guò)常州西繞城高速北接五峰山過(guò)江通道，南聯(lián)寧杭高速公路。向北接通京滬高速，通過(guò)這一路段打通京杭快速通道。本項(xiàng)目建設(shè)對(duì)于強(qiáng)化長(zhǎng)江以南中部城市—常州的路網(wǎng)結(jié)點(diǎn)功能，增強(qiáng)長(zhǎng)江以北城市與蘇錫常之間的聯(lián)系紐帶作用，加強(qiáng)區(qū)域間的交流與合作，特別是更加緊密的聯(lián)系長(zhǎng)江三角洲經(jīng)濟(jì)圈中心城市，以及向蘇北腹地輻射具有重要的意義。蘇錫常南部高速公路以及本項(xiàng)目共線段最終決定使用雙向八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，其余路段使用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。主要技術(shù)指標(biāo)位于表1。表1主要技術(shù)指標(biāo)表序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1道路等級(jí)高速公路2路基寬度42.0m/34.5m3設(shè)計(jì)速度120km/h4荷載標(biāo)準(zhǔn)公路－I級(jí)5地震動(dòng)峰值加速度地震動(dòng)峰值加速度為0.10g6設(shè)計(jì)洪水頻率特大橋1/300，其余1/100全線采用雙向八車道，路基全寬42m，各組成部分為：中間帶4.5m(左側(cè)路緣帶為2×0.75m，中央分隔帶3.0m)，行車道為2×4×3.75m，硬路肩（含右側(cè)路緣帶0.5m）為2×3.0m，土路肩為2×0.75m。主線填方路基，當(dāng)路基高度≤6.0m時(shí)，邊坡坡率均為1:1.5，當(dāng)路基高度＞6.0m時(shí)，邊坡上部6.0m坡率為1:1.5，6m以下坡率為1:1.75，護(hù)坡道寬1.0m。護(hù)坡道設(shè)置向外傾斜4.0%的橫坡，護(hù)坡道外設(shè)底寬為0.65m，溝深為0.5m，邊溝坡率為1:0.75的預(yù)制混凝土碟形邊溝。根據(jù)取土坑勘察結(jié)果，項(xiàng)目沿線路基土多為高液限黏土，高液限黏土天然含水率一般為24.0～33.8%；100g錐液限含水率49.0～72.6%；100g錐塑性指數(shù)24.4～41.1；<0.002mm的黏粒含量為16.3～30.0%；自由膨脹率多在36～46%之間，整體具弱膨脹性。路基載荷及車輛載荷控制：設(shè)計(jì)荷載按公路-I級(jí)考慮，換算成等代荷載的土柱高度約0.90m。路堤綜合填土容重采用19KN/m3。1.2地質(zhì)水文條件地層主要為全新統(tǒng)黏性土層及上更新統(tǒng)黏性土、粉土、粉砂層，局部地段淺部堆積人工填土層。軟土層較厚且含水量較高，根據(jù)取土坑勘察結(jié)果，項(xiàng)目沿線路基土多為高液限黏土，高液限黏土天然含水率一般為24.0～33.8%；100g錐液限含水率49.0～72.6%；100g錐塑性指數(shù)24.4～41.1；小于0.002mm的黏粒含量為16.3～30.0%；自由膨脹率多在36～46%之間，整體具弱膨脹性。設(shè)計(jì)路段k0+655—k0+753段的重點(diǎn)處理土層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，工程性質(zhì)較差，是地基處理中的重點(diǎn)和關(guān)鍵。具體土層分布如圖1.2所示。圖1.2設(shè)計(jì)路段縱斷面圖1.2.1主要地質(zhì)層特征1b素填土：灰黃色，濕，松散～稍密，以黏性土為主，主要分布于既有河塘、田埂之處，勘察揭示層厚一般0.5～2.6m，臨近村莊附近也分布有雜填土?？辈旖沂疚溥M(jìn)高新區(qū)樞紐匝道CK0+970～CK1+110段、DK0+470～DK0+610段及FK0+100～FK0+270段，上述段落原為魚塘，受工程建設(shè)影響進(jìn)行回填，填土一般層厚2.0～3.0m，最厚可達(dá)5.3m。1-1黏土：灰黃色，可塑～硬塑，土質(zhì)較均，局部夾粉土薄層，具中等～中偏高壓縮性，局部夾粉土薄層，淺部30cm為種植土?？辈旖沂緦雍?.6～3.3m；地基土承載力基本容許值[fa0]=110kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=30kPa。2-1黏土：灰黃色，勘察揭示一般層厚1.2～9.1m；地基土承載力基本容許值[fa0]=180～200kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=45～50kPa。2-1a粉質(zhì)黏土：灰色～灰黃色，軟塑～可塑，斷續(xù)分布于2-1層之下，勘察揭示一般層厚0.9～7.3m；地基土承載力基本容許值[fa0]=120kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=35kPa。2-2、2-4層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土：灰色，流塑，局部軟塑，具高孔隙比，高壓縮性，層頂埋深4.0～7.1m，層底埋深6.2～9.1m，層厚0.6～3.6m，分布于主線K0+630～K0+720、K0+840～K0+930段及武進(jìn)高新區(qū)樞紐C、D匝道路基段；地基土承載力基本容許值[fa0]=80kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=20kPa。2-3粉土：部分為粉砂層，灰色～灰黃色，濕，中密為主，夾粉質(zhì)黏土及粉砂薄層，局部互層狀分布，具中等～中偏低壓縮性，較連續(xù)分布于場(chǎng)區(qū)中部，勘察揭示最大層厚16.5m；地基土承載力基本容許值[fa0]=130～150kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=35～40kPa。2-3a粉質(zhì)黏土夾粉砂：部分為淤泥質(zhì)土層，灰色，軟塑～流塑，土質(zhì)不均，夾粉土及粉砂薄層，局部互層狀分布，呈透鏡體狀分布于2-3層上下，勘察揭示層厚0.8～6.6m；地基土承載力基本容許值[fa0]=110kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=30kPa。3-1粉質(zhì)黏土：黃灰～灰黃色，硬塑，局部可塑，土質(zhì)不均，夾鐵錳質(zhì)結(jié)核，含砂礓5%左右，局部富集達(dá)30%。一般粒徑0.2～3.0cm，最大可見粒徑8.0cm，具中等～中偏低壓縮性，具雙層結(jié)構(gòu)，勘察揭示最大12.4m；地基土承載力基本容許值[fa0]=240～270kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=60～70kPa。3-1b黏土：灰色，軟塑為主，較連續(xù)分布于3-1層之中，該層局部為粉質(zhì)黏土夾粉砂互層狀分布；本次勘察主要揭示于K1+150～K2+240、K2+550～K3+800、K4+260～K4+420、K4+700～K5+850段；一般層頂埋深25.8～33.4m，一般層底埋深28.9～38.5m，層厚0.9～6.3m；地基土承載力基本容許值[fa0]=100kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=30kPa。3-1c粉土：部分為粉砂層，灰色～灰黃色，濕，中密狀，土質(zhì)不純，夾粉質(zhì)黏土及粉砂薄層，具中等～中偏低壓縮性，斷續(xù)分布于3-1層之下，勘察揭示一般層厚0.5～13.1m；地基土承載力基本容許值[fa0]=160～180kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=40～45kPa。3-3粉土：部分為粉砂，灰色～黃灰色，濕，密實(shí)狀，土質(zhì)不純，夾薄層黏性土及粉砂，具中等～中偏低壓縮性，勘察揭示層厚1.3～9.8m；地基土承載力基本容許值[fa0]=180～200kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=45～50kPa。3-3a粉質(zhì)黏土：灰黃色，可塑～軟塑，土質(zhì)不均，具高孔隙比，夾粉土及粉砂薄層，局部互層狀分布，具中等～中偏高壓縮性，勘察揭示最大層厚12.8m；地基土承載力基本容許值[fa0]=130～150kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=35～40kPa。4-1黏土：黃灰～灰黃色，硬塑為主，局部堅(jiān)硬，土質(zhì)較均，局部含砂礓達(dá)5%左右，最大可見粒徑5.0cm，具中等～中偏低壓縮性，揭示于場(chǎng)區(qū)中下部，勘察揭示最大層厚31.1m；地基土承載力基本容許值[fa0]=240～260kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=60～70kPa。4-1a粉質(zhì)黏土：灰黃色，可塑～軟塑，土質(zhì)不均，局部夾粉土及粉砂薄層，局部互層狀分布，具中等～中偏高壓縮性，局部分布，呈透鏡狀分布于4-1層中，勘察揭示一般層厚0.7～8.4m，局部較厚可達(dá)13.7m；地基土承載力基本容許值[fa0]=130kPa，鉆孔樁樁側(cè)土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qik=35kPa。具體設(shè)計(jì)路段的土層物理性質(zhì)如下表1.2所示。表1.2土層物理力學(xué)指標(biāo)及設(shè)計(jì)參數(shù)推薦值表巖土編號(hào)巖土名稱天然

含水

率

ω

(%)質(zhì)量

密度

ρ

(g/cm3)天然孔隙比e塑性

指數(shù)

IP液性

指數(shù)

IL直剪α1-2

(1/MPa)Es1-2

(MPa)標(biāo)貫

擊數(shù)

N

(擊)雙橋靜探黏聚

力

Cq

(kPa)

(快剪)內(nèi)摩

擦角

φq

(度)

(快剪)錐尖阻力

qcMPa側(cè)阻力fskPa1-1黏土26.51.940.78417.80.2738.011.90.257.482.858.21.3752.82-1黏土26.71.970.75418.00.2845.413.50.238.222.0210.41.6574.32-1a粉質(zhì)黏土30.71.910.86012.40.7523.310.20.365.263.569.11.5340.92-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土37.41.801.04213.21.1214.86.30.524.021.774.50.9019.22-3粉土29.11.910.8347.80.7614.224.50.219.116.4615.74.3953.12-3a粉質(zhì)黏土夾粉砂30.71.890.87611.80.7821.88.50.335.723.169.21.9747.72-4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土27.41.801.00213.21.1214.86.30.494.381.654.51.1021.23-1粉質(zhì)黏土24.92.000.70716.50.1954.714.90.218.833.1619.63.27131.03-1b黏土40.31.791.09916.80.9816.27.30.503.978.5//3-1c粉土29.01.910.8328.10.8012.823.70.209.4420.76.751373-3粉土26.71.950.7618.40.6412.624.60.237.8226.2//3-3a粉質(zhì)黏土30.11.920.84013.00.7222.810.40.345.5013.8//4-1黏土25.12.000.72517.90.2058.115.20.1810.562.9822.4//4-1a粉質(zhì)黏土30.61.930.84114.10.7425.810.70.345.4515.3//1.3參考規(guī)范及資料《土力學(xué)》，盧廷浩主編，南京：河海大學(xué)出版社，2001《土工原理與計(jì)算》（第二版），錢家歡、殷宗澤主編，中國(guó)水利水電出版社，1996《公路軟土地基路堤設(shè)