河南交通畢業(yè)論文

1、河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文論文題目：高速公路軟土地基處理方法探究系 別： 道橋工程系 專業(yè)班級： 09級道橋09304班 姓 名： 許曉達(dá)學(xué) 號： 0901010410指導(dǎo)老師： 都敬麗完成日期： 2012 年 04 月 摘 要我國沿江、沿湖、沿海等處廣泛分布著軟土，而這些地區(qū)一般又是發(fā)達(dá)地區(qū)，對公路需要迫切，尤其是高速公路。因而在高路堤、大型橋梁，大量的涵洞、通道處軟土都給它們帶來不同程度的危害。如路基的滑移，開裂，路面起伏不平，橋涵通道等人工構(gòu)造物處的跳車顛簸而使這些地區(qū)的公路建設(shè)者感到非常棘手，要花大量人力、物力、財力和時間，去進(jìn)行勘察、測試、設(shè)計、科研和施工。目的是為了整治好，

2、處理好地基，使來往車輛及司乘人員安全，快速，舒適地行駛在公路上。 本文主要對幾種常用的公路軟土地基處理的加固方法和幾種常用軟基處理方法的施工管理進(jìn)行了探究。施工時應(yīng)根據(jù)地基土的工程特性，選用適當(dāng)?shù)奶幚泶胧ｊP(guān)鍵詞：公路，軟土地基，處理，施工方法 目 錄一 引言1二 軟土地基的介紹與分析2一孔隙比和天然含水量大2二壓縮性高2三透水性差2四抗剪強度低2五靈敏度高2三 軟土地基對公路的危害4四 軟土地基施工處理的基本方法5一塑料板排水法5二砂井5三袋裝砂井5四土工聚合物處治6五堆載預(yù)壓6六深層攪拌樁法7七換填土層法71墊層法72強夯擠淤法.83排水砂墊層.8八.粉噴樁法8九.反壓護(hù)道9十cfg樁9十

3、一.石灰淺坑法9五 結(jié)論10參考文獻(xiàn)11致 謝12一 引言軟土對公路的危害，引起我國公路方面各部門的重視，科研、設(shè)計、施工等單位全力以赴，協(xié)同作戰(zhàn)，經(jīng)過多年努力，已摸索了不少對策，并取得了可喜的成績?？蒲胁块T成立了專門機(jī)構(gòu)，組織機(jī)關(guān)。交通部下屬科研院、所有之，為了承擔(dān)軟土科研及試驗工程臨時組成科研小組也有之。近年來為集設(shè)計、科研與施工為一體專門服務(wù)于軟基，也兼作其它特殊性巖土處治工程而紛紛出現(xiàn)一些新型的巖土公司，在廣東、湖南、遼寧、陜西等省均有，這樣的聯(lián)合配套公司，給軟基處理帶來新的生機(jī)。 勘察設(shè)計部門利用他們勘察單位的優(yōu)勢，采用多種勘探，測試手段，尤其近年來不僅用單一的鉆探方法而且更廣泛采用

4、靜力觸探、十字板剪、旁壓等原位測試儀具以及多種土工儀器進(jìn)行原狀土和擾動土的物理、力學(xué)、水理試驗項目，為設(shè)計提供了可靠的地質(zhì)資料和各種必需的土工試驗數(shù)據(jù)，大大提高設(shè)計成果的可靠度。在設(shè)計方法方面更有大的突破，過去對軟土的沉降、穩(wěn)定計算，多用手算，現(xiàn)在采用計算輔助設(shè)計，不僅加快了設(shè)計進(jìn)度，而且便于優(yōu)化設(shè)計，且能迅速提供設(shè)計成果，也無形中減輕了設(shè)計人員的勞動強度。施工部門由于目前軟土部門趨向?qū)I(yè)化。公路部門有，航務(wù)、鐵道、市政、水電等部門也有。它們擁有專門的施工機(jī)械，可使用多種材料進(jìn)行軟基處理施工，并能埋置檢測觀察儀進(jìn)行具體監(jiān)測，從而也保證了施工質(zhì)量和施工安全。其他部門在學(xué)術(shù)活動方面，不少學(xué)會或有關(guān)

5、情報單位，不時地舉行軟土地基經(jīng)驗次序或?qū)ｎ}研究會，以提高科技人員素質(zhì)并收到取長補短加快信息傳遞的多方面的效果。 在管理工作方面：交通部急生產(chǎn)單位之所急，最近正組織幾個單位，經(jīng)過三年努力，編制出交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路軟土地基路堤設(shè)計施工技術(shù)規(guī)范，它的即將頒布與出版，將使我國公路軟土地基無論在設(shè)計方面或施工方面，出現(xiàn)了有章可循的局面。二 軟土地基的定義及特征軟土在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山間谷地均有廣泛分布。所謂軟土，從廣義上說，就是強度低、壓縮性高、承載能力低的一種軟塑到流塑狀態(tài)的粘性土。軟土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。堤防工程中主要是指天然含水量大于液限、天然孔隙

6、比大于或等于1.5的亞粘土、粘土所組成的淤泥和天然孔隙比大于1.0小于1.5的粘土組成的淤泥質(zhì)粘土。修建在軟土地區(qū)的路基，主要是路堤填筑荷載引起軟基滑動破壞的穩(wěn)定問題和量大且時間長的沉降問題。軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基，其承載能力很低，一般不超過50kpa。其主要特征如下：一 孔隙比和天然含水量大 我國軟土的天然孔隙比e一般在1.01.9之間，大部分軟土的天然含水量34%72%，液限一般為35%60%，普遍大于液限。二 壓縮性高我國淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮系數(shù)一般都大于05mpa-1，建造在這種軟土上的建筑物將發(fā)生較大的沉降，尤其是沉降的不均勻性，會造成建筑物

7、的開裂和損壞。三 透水性差 軟弱土盡管其含水量大，透水性卻很小，滲透系數(shù)均在10-810-6cms之間。因此，土體受到荷載作用后，呈現(xiàn)很高的孔隙水壓，影響地基的壓密固結(jié)。四抗剪強度低軟土通常呈軟塑流塑狀態(tài)，在外部荷載作用下，抗剪性能極差，我國軟土無側(cè)限抗剪強度一般小于30kpa（相當(dāng)于0.3kpa）。不排水剪時，其內(nèi)摩擦角幾乎為零，抗剪強度僅取決于凝聚力c，一般c30kpa；固結(jié)快剪時，內(nèi)摩擦角515。五 靈敏度高軟粘土上尤其是海相沉積的軟粘土，在結(jié)構(gòu)未被破壞時具有一定的抗剪強度，但一經(jīng)擾動，抗剪強度將顯著降低。其靈敏度（含水量不變時原狀土與重塑土無側(cè)限抗壓強度之比）一般在34之間，有的甚至更

8、高。其長期抗剪強度只有一般土質(zhì)抗剪強度的40%80%。三 軟土地基對公路的危害路基是道路線性的主體，貫穿公路全線，與沿線的橋梁、涵洞和隧道等相連接。路基是在天然地表面上按照道路的設(shè)計線形（位置）和設(shè)計斷面（幾何形狀）的要求填筑或開挖而成的巖土結(jié)構(gòu)物，是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。如果路堤松軟不穩(wěn)定，在行車荷載的反復(fù)作用下，將會引起路面的不均勻沉降，從而影響路面的平整度，導(dǎo)致車速降低，燃料消耗增加，甚至導(dǎo)致路面過早破壞，嚴(yán)重時會引起路堤塌方或滑坡，造成重大的交通事故。隨著我國高等級公路的不斷修建，濕軟地基的處理加固已顯得越來越重要。作為路基本身或其支承體，軟土地基因土體含水量大、空隙比大而使地基呈現(xiàn)出強度低

9、、壓縮性大、沉降量大的軟弱土層地基。在軟土地基上修筑路基，若不加處理，往往會發(fā)生路基失穩(wěn)或過量沉陷，導(dǎo)致路基病害的產(chǎn)生，繼而影響車輛的正常運行。四 軟土地基施工處理的基本方法隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在軟土地基上修建高速公路的數(shù)量越來越多。對軟土地基進(jìn)行處理，已引起設(shè)計、施工和管理人員的高度重視，近年來工程實踐已積累了大量的第一手資料。人們對軟土的種類及其性質(zhì)有了比較統(tǒng)一的認(rèn)識，根據(jù)高速公路地基軟土的不同特征、分布情況和地理環(huán)境等因素，可采用一種或兩種以上的軟土地基處理方法。在施工中經(jīng)常碰到的情況多數(shù)不是軟土地基，因為如果有軟土地基一般情況在設(shè)計時應(yīng)該根據(jù)地質(zhì)資料，提出處理方法。多數(shù)情況是有

10、局部地段地質(zhì)情況和原來設(shè)計不同，出現(xiàn)局部地基承載力達(dá)不到設(shè)計要求，或者由于局部地段含水量過大（原有排水系統(tǒng)不暢，原有地基土質(zhì)滲水性不好）造成地基軟彈（翻漿，彈簧土地段）。當(dāng)路堤經(jīng)穩(wěn)定驗算或沉降計算不能滿足設(shè)計要求時，對道路工程有嚴(yán)重影響的是當(dāng)路堤經(jīng)穩(wěn)定驗算或沉降計算不能滿足設(shè)計要求時，必須對軟土地基進(jìn)行加固。根據(jù)出現(xiàn)的這些情況一般常用的方法主要有：一 塑料板排水法塑料板排水法是把用濾膜包裹的塑料芯板用機(jī)械打入軟土地基，利用濾膜的透水性和塑料板的溝槽構(gòu)造把水匯集起來排到地面砂墊層內(nèi)的軟基加固方法。塑料芯板是由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成的兩面帶有間隔溝槽的板條，濾膜一般采用不低于60號、耐腐蝕的滌

11、綸襯布，且含膠量不小于35%。插入土中形成豎向排水通道。因其施工簡單、快捷，應(yīng)用較為廣泛。最大有效處理深度18米。二 砂井砂井是利用各種打樁機(jī)具擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱，形成較大的密實柱體，提高軟土地基的整體抗剪強度，減少沉降。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用，又稱排水砂井。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)墊層，以構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于5m時。最大有效處理深度18米。三 袋裝砂井 為了縮短砂井排水距離，往往預(yù)先在直徑約7的圓筒狀聚丙烯或其他適用的編織料制成的袋里裝滿砂，然后放入成空中的，此法稱為袋裝砂井。袋裝砂井

12、主要用導(dǎo)管式振動打樁機(jī)（在進(jìn)行方式上普遍采用的有軌道門架式、履帶臂架式、吊機(jī)導(dǎo)架式等），選用聚丙烯或其他適用的編織料制成的袋，采用滲水率較高的中、粗砂（大于0.5的砂的含量宜占總重的50以下，含泥量不應(yīng)大于3。滲透系數(shù)不應(yīng)小于510-3cms），按整平原地面攤鋪下層砂墊層機(jī)具定位打入套管沉入砂袋拔出套管機(jī)具移位埋砂袋頭攤鋪上層砂墊層的施工工藝流程進(jìn)行。經(jīng)對固結(jié)時間的影響沒有井距那樣敏感。但一般砂井如果井經(jīng)太小，既無法施工，也無法防止因地基變形而斷開失效。因此，現(xiàn)在廣泛采用網(wǎng)狀織物袋裝砂井，其直徑僅7左右，比一般砂井要省料得多，造價比一般砂井低廉，且不會因施工操作上的誤差或地基發(fā)生水平和垂直變形

13、而喪失其連續(xù)性。最大有效處理深度18米。四 土工聚合物處治土工布鋪設(shè)于路堤底部，在路基自重作用下受拉產(chǎn)生抗滑力矩，提高路基穩(wěn)定性。土工布在軟土地基加固中的作用包括排水、隔離、應(yīng)力分散和加筋補強。土工格柵加固土的機(jī)理存在于格柵與土的相互作用之中。一般可歸納為格柵表面與土的摩擦作用；格柵孔眼對土的鎖定作用和格柵肋的被動抗阻作用。三種作用均能充分約束土的顆粒側(cè)向位移，從而大大地增強了土體的自身穩(wěn)定性，對土的加固效果明顯高于其他土工織物。高填土可適當(dāng)分層，采用土工布加強路堤剛度，并在軟土基上隔墊，使荷載均勻，避免局部破壞，對地下水防治相當(dāng)有利，也可以用土工布攤鋪軟土底層，并折向沿邊坡作防護(hù)，這樣既提高

14、基底剛度，也使邊坡受到維護(hù)，有利于排水和因地基應(yīng)力再分配而增加路基的穩(wěn)定性。在軟土地基表層鋪設(shè)一層或多層土工織物，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基的承載能力，同時也不影響排水。對于淤泥之類高含水量的超軟弱地基，在采用砂井及其他深層加固法之前，土工織物鋪墊可作為前期處理，以提高施工的可能性。五 堆載預(yù)壓法在軟土地基上修筑路堤，通過填土堆載預(yù)壓，使地基土壓密、沉降、固結(jié)，從而提高地基強度，減少路堤建成后的沉降量。堆載預(yù)壓法對各類軟弱地基均有效；使用材料、機(jī)具簡單，施工操作方便。但堆載預(yù)壓需要一定時間，適合工期要求不緊的項目。對于深厚的飽和軟土，排水固結(jié)所需要的時間很長，同時需要大

15、量的堆載材料，在使用上會受限。其方式有超載預(yù)壓（進(jìn)行預(yù)壓的荷載超過設(shè)計的道路工程荷載）和等載預(yù)壓（預(yù)壓荷載等于道路工程荷載）兩種。如果工期不緊，可以先填筑一部分或全部，使地基經(jīng)過一段時間固結(jié)沉降，然后再填筑和鋪筑路面。最大有效處理深度30米。六 深層攪拌樁法深層攪拌法，是膠結(jié)法處理軟土地基的一種。它利用水泥漿材料作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，就地在軟土中利用壓縮空氣噴射水泥漿，與軟土強行攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的地基，以達(dá)到提高地基承載力、減少地基沉降量的目的。其地基應(yīng)視為復(fù)合地基，樁土共同承擔(dān)應(yīng)力。它具有施工速度

16、快，設(shè)備輕便，便于移動，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點，且工后沉降較小，排水固結(jié)時間短。利用工程鉆機(jī)，將旋噴注漿管置入預(yù)定的地基加固深度，通過鉆桿旋轉(zhuǎn)，徐徐上升，將預(yù)先配制好的漿液，以一定的壓力從噴嘴噴出，沖擊土體，使土和漿液攪拌成混合體，形成具有一定強度的人工地基。最大有效處理深度20米。七 換填土層法這是最常用的方法。這種方法最大有效處理深度3米。采用人工或機(jī)械挖除路堤下全部軟土，換填強度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料，形成良好的持力層，從而改變地基承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力，施工時應(yīng)注意坑邊穩(wěn)定，保證填料質(zhì)量，填料應(yīng)分層夯實。換填的深度要根據(jù)承載力確定。主要的施工方

17、法有：1墊層法 其基本原理是挖除淺層軟弱土或不良土，分層碾壓或夯實土，按回填的材料可分為砂（或砂石）墊層、碎石墊層、粉煤灰墊層、干渣墊層、土（灰土、二灰）墊層等。干渣又分為分級干渣、混合干渣和原狀干渣；粉煤灰分為濕排灰和調(diào)濕灰。換土墊層法可提高持力層的承載力，減少沉降量；常用機(jī)械碾壓、平板振動和重錘夯實進(jìn)行施工。該法常用于基坑面積寬大和開挖土方量較大的回填土方工程，一般適用于處理淺層軟弱土層（淤泥質(zhì)土、松散素填土、雜填土、浜填土以及已完成自重固結(jié)的沖填土等）與低洼區(qū)域的填筑。一般處理深度為23m。適用于處理淺層非飽和軟弱土層、素填土和雜填土等。2強夯擠淤法 如當(dāng)?shù)厥县S富，亦可直接在路基基底拋

18、投片石，將濕軟土層擠出基底范圍，以提高路基強度的方法稱為強夯擠淤法。在路基底從中部向兩側(cè)拋投一定數(shù)量的片石，將淤泥擠出路基范圍，以提高路基強度，所有片石宜采用不易風(fēng)化的大石塊，尺寸一般0.3m。其上鋪0.1m厚碎石及0.1m厚砂層后再填土。這種方法的適用范圍為：軟土厚度3.0m，表層無硬殼，呈流動狀態(tài)、排水困難的地基狀態(tài)。就是在有軟土或彈簧土以及有積水的路段填石頭，填石的高度以露出要處理的路段原有土層（或積水）高度為宜。在填石的過程中注意一定要用推土機(jī)把石塊壓實，不能出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象。然后再填筑土方。采用邊強夯、邊填碎石、邊擠淤的方法，在地基中形成碎石墩體，可提高地基承載力和減小變形。適用于厚度較

19、小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗才能確定其適應(yīng)性。3排水砂墊層在軟土地基上鋪設(shè)厚度為 0.61.0米的砂層，可使軟土頂面增加一個排水面，在填土的過程中，荷載逐漸增加，促使軟土地基排水固結(jié)滲出的水就可以從砂墊層中排走。促進(jìn)路基底的排水固結(jié)，提高路基的強度及穩(wěn)定性。砂墊層材料的選擇以透水性好的砂或砂礫 (74u篩孔通過率為 3%以下)為宜，以保證所需的排水能力。在軟土層頂面鋪砂墊層，主要起淺層水平排水作用，使軟土中的水分在路堤自重的壓力作用下，加速沉降發(fā)展，縮短固結(jié)時間。但對基底應(yīng)力分布和沉降量的大小無顯著影響。適用于路堤高度小于兩倍極限高度（在天然軟土地基上，基底不作特殊加固處理而用快速施

20、工方法修筑路堤的填筑最大高度），軟土層及其硬殼較薄，或軟土表面滲透性很低的硬殼等情況。亦適用于軟土層稍厚但具有雙面排水條件的地基。為了保證砂墊層的滲水作用，在砂墊層上應(yīng)該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側(cè)要修好排水溝，通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外，保持路基的穩(wěn)定。八 粉噴樁法噴粉樁法的正式名稱為粉體深層噴粉攪拌法，是膠結(jié)法處理軟土地基的一種。它利用水泥或石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，就地在軟土中利用壓縮空氣噴射石灰或水泥干粉，與軟土強行攪拌，利用固化劑與軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng)，使軟土固結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的地基，以達(dá)到提高地

21、基承載力、減少地基沉降量的目的。其地基應(yīng)視為復(fù)合地基，樁土共同承擔(dān)應(yīng)力。它具有施工速度快，設(shè)備輕便，便于移動，方法容易掌握，處理深度較大等優(yōu)點，且工后沉降較小，排水固結(jié)時間短。九 反壓護(hù)道反壓護(hù)道是借在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和一定高度的護(hù)道的反壓作用，以防止地基破壞保證路基穩(wěn)定的一種有效措施。反壓護(hù)道施工簡單，既不需特殊的施工機(jī)械和昂貴的材料，也不需控制施工速度。反壓護(hù)道用于非耕作區(qū)和土源豐富的地區(qū)較為合適，在耕作區(qū)因大量占用農(nóng)田，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，最好不用或少用。為了保證護(hù)道本身的穩(wěn)定，其高度不能超過極限高度。護(hù)道高采用路堤高的，1312較為合理。因此反壓護(hù)道適用于路堤高度不大于極限高度的1.5倍

22、2倍的情況。十 cfg樁 近年來，復(fù)合地基理論的研究和應(yīng)用發(fā)展較快，一些新的樁型、施工設(shè)備和施工工藝應(yīng)運而生。cfg樁是由水泥與土結(jié)合而成的樁與天然地基復(fù)合，適用于軟基處理且是一種較為經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方法。cfg是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是由中國建筑科學(xué)研究院提出的一種新型樁體，樁身的材料是在素混凝土樁的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，主要由碎石、石屑、粉煤灰、摻適量水泥和水拌和而成，具有良好的和易性。碎石是該樁體的粗骨料。石屑是填充碎石孔隙，改善骨料級配的次骨架材料。粉煤灰具有細(xì)骨料和低標(biāo)號水泥的作用。cfg樁和樁間土一起通過由碎石或石屑組成的褥墊層形成cfg復(fù)合地基。cfg樁利用振動打樁機(jī)擊沉直徑為3

23、00400mm的樁管，在管內(nèi)邊振動邊填入碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例配合的材料，形成半剛性的樁體，與原地基形成復(fù)合地基，也可用其他的方法成孔。十一 石灰淺坑法由于粘性土含水量影響，施工中經(jīng)常出現(xiàn)“彈簧土”松軟現(xiàn)象。一般較輕的可以采用挖土?xí)窀桑盟榛靥畹姆椒ǎ骸笆覝\坑法”可以用于各種不同面積的路段（就是說大面積可以使用，小面積也可以使用）。具體做法是：挖4050cm方形或圓形，深一般1m上下的坑，清除坑內(nèi)的滲水（最好挖好坑后，第二天清除滲水），放入深為坑深1/3的生石灰，即可回填碾壓?？拥男芯嗪涂泳嘣谳p度彈簧路段為56m，在嚴(yán)重彈簧路段為34m。四 結(jié)論總之，軟土地基的強度或變形的問題是工

24、程土中必須十分注意的問題，過大的沉降及不均勻的沉降造成軟土地區(qū)大量的工程事故。隨著高等級公路建設(shè)在全國各地迅速展開，隨之而來的則是由于軟土低級處理措施不當(dāng)而出現(xiàn)的各種病害。如何采取行之有效的處理措施控制工后沉降。保證公路運營的安全和舒適性，已越來越引起人們的廣泛關(guān)注。只有在設(shè)計上充分重視，針對不同的地基采取不同的處理方案，不斷應(yīng)用新工藝、新材料，施工中嚴(yán)格遵守規(guī)程，控制好填筑材料的質(zhì)量，級配及建筑速度，必要時可多種處理措施綜合使用，才能使工后沉降滿足設(shè)計控制要求。參考文獻(xiàn)1 謝輝，張明.城市道路軟土地基處理 j；城市交通出版社，2005年04期；2 袁得富，史建黨. 公路工程軟土地基處理 j；河南科技出版社，2006年10期； 3徐至鈞.建筑地基處理技術(shù)叢書:軟土地基和預(yù)壓法地基處理m.機(jī)械工業(yè)出版社，2005；4王曉謀，袁懷宇.高等級公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)m.人民交通出版社，2001；5 黃繼榮.淺談城市道路軟土地基處理 j；廣東建材出版社， 2003年05期；5 吳勝坤.對公路軟基常用處理方法及效果評價j；廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006年；7 金善蓉.高速公路軟土地基的處理與運用