淺論換填法處理公路軟土地基的質(zhì)量控制畢業(yè)論文(新)

1、.淺論換填法處理公路軟土地基的質(zhì)量控制摘要：在道路設(shè)計(jì)施工過程中，不時(shí)會遇到軟土路基的處理問題，軟基處置與施工的質(zhì)量控制決定軟土地基的施工的成敗。文中介紹了在軟土地基施工中，對軟土的鑒別、處治方案、質(zhì)量檢測等。 軟土分布廣、種類多，正確認(rèn)識軟土的性質(zhì)，科學(xué)地對軟土進(jìn)行鑒別，對工程建設(shè)有著重要的意義。一、軟土綜述1. 軟土的概念軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度和承載力低的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土以及其它高壓縮性粘土、粉土等。淤泥是在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土，其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5；當(dāng)天然孔隙比小于1.

2、5而大于1.0時(shí)稱為淤泥質(zhì)土。泥碳是喜水植物遺體在缺氧條件下，經(jīng)緩慢分解而形成的泥沼覆蓋層。其特點(diǎn)是持水性大，密度較小。 2. 軟土的組成和狀態(tài)特征軟土泛指淤泥及淤泥質(zhì)土，是第四紀(jì)后期于沿海地區(qū)的濱海相、瀉湖相、三角洲相和溺谷相，內(nèi)陸平原或山區(qū)的湖相和沖擊洪積沼澤相等靜水或非常緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟粘性土。軟土的組成和狀態(tài)特征是由其生成環(huán)境決定的。由于它形成于上述水流不通暢、飽和缺氧的靜水盆地，這類土主要由粘粒和粉粒等細(xì)小顆粒組成。淤泥的粘粒含量較高，一般達(dá)3060。粘粒的粘土礦物成分以伊利石和蒙脫石為主，含大量的有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)含量一般達(dá)515，最大達(dá)1725。這些

3、粘土礦物和有機(jī)質(zhì)顆粒表面帶有大量負(fù)電荷，與水分子作用非常強(qiáng)烈，因而在其顆粒外圍形成很厚的結(jié)合水膜，且在沉積過程中由于粒間靜電荷引力和分子引力作用，形成絮狀和蜂窩狀結(jié)構(gòu)。所以，軟土含大量的結(jié)合水，并由于存在一定強(qiáng)度的粒間連結(jié)而具有顯著的結(jié)構(gòu)性。 由于軟土的生成環(huán)境及粒度、礦物組成和結(jié)構(gòu)特征，結(jié)構(gòu)性顯著且處于形成初期，呈飽和狀態(tài)，這都使軟土在其自重作用下難于壓密，而且來不及壓密。因此，不僅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠壓密狀態(tài)，以致其孔隙比和天然含水量隨埋藏深度很小變化，因而土質(zhì)特別松軟。淤泥質(zhì)土一般則呈稍欠壓密或正常壓密狀態(tài)，其強(qiáng)度有所增大。 淤泥和淤泥質(zhì)土一般呈軟塑狀態(tài)，但

4、當(dāng)其結(jié)構(gòu)一經(jīng)擾動破壞，就會使其強(qiáng)度劇烈降低甚至呈流動狀態(tài)。因此，淤泥和淤泥質(zhì)土的稠度實(shí)際上通常處于潛流狀態(tài)。 3. 軟土的物理力學(xué)特性(1) 高含水量和高孔隙性 軟土的天然含水量一般為5070，最大甚至超過200。液限一般為4060，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在12之間，最大達(dá)34。其飽和度一般大于95，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強(qiáng)度的重要因素。 (2) 滲透性弱 軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-4i×10-8cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或

5、極薄層粉、細(xì)砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。 由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的固結(jié)過程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對地基強(qiáng)度有顯著影響。 (3) 壓縮性高 軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù)a0.10.2一般為0.71.5MPa-1,最大達(dá)4.5Mpa1（例如渤海海淤），它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土質(zhì)本身的因素而言，該類土在荷載作用下的變形有變形大而不均勻、變形穩(wěn)定歷時(shí)長的特征。 (4) 抗剪強(qiáng)度低 軟土的抗剪強(qiáng)度小且與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)，不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小，且與其側(cè)壓力大小無關(guān)。排水條件下

6、的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大。 (5) 較顯著的觸變性和蠕變形。 軟粘土在結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)具有一定的抗剪強(qiáng)度，但一經(jīng)擾動，抗剪強(qiáng)度將顯著降低。其靈敏度（含水量不變時(shí)原狀土與重塑土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比）一般在34之間，有的甚至更高。4.軟土的鑒別條件交通部標(biāo)準(zhǔn)公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范（JTJ017-96）中規(guī)定軟土鑒別標(biāo)準(zhǔn)為天然含水量35%和液限，天然孔隙比1，十字板剪切強(qiáng)度35Kpa.(3) 天然含水量的測定 天然含水量是土的基本物理性指標(biāo)之一，它反映的土的狀態(tài)，含水量的變化將使得土的稠度、飽和程度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨之而變化，其測定可采用公路土工試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定試驗(yàn)方法測定，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與35

7、、液限進(jìn)行比較。 (2) 天然孔隙比 孔隙比，是土中孔隙體積與土粒體積之比，天然狀態(tài)下土的孔隙比稱之為天然孔隙比，是土的一個(gè)重要的物理性指標(biāo)，可用來評價(jià)天然土層的密實(shí)程度。其測定方法可測定土粒比重、土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指標(biāo)通過計(jì)算而得。 (3) 十字板剪切強(qiáng)度十字板剪切試驗(yàn)是原位測試技術(shù)中一種發(fā)展較早、技術(shù)比較成熟得方法。試驗(yàn)時(shí)將十字板頭插入土中，以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速率對側(cè)頭施加扭力，直到將土剪損，測出十字板旋轉(zhuǎn)時(shí)所形成的圓柱體表面處土的抵抗扭矩，從而可算出土對十字板的不排水抗剪強(qiáng)度。 二、軟土地基的危害軟土對于路基的破壞性主要是其在自重和外界載荷的作用下，導(dǎo)致毛細(xì)水上升至土體內(nèi)，

8、使得土體中孔隙水的壓力增大，土粒間的有效應(yīng)力降低，因而產(chǎn)生剪切破壞。軟土的破壞作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：1. 強(qiáng)度降低，地基承載力不足，對于軟土路堤容易產(chǎn)生垮塌現(xiàn)象，影響行車安全。2. 是由于土的固結(jié)產(chǎn)生不均勻沉降，容易對其上的路面結(jié)構(gòu)層造成破壞。3. 在冰凍地區(qū)，由于軟土的高含水量而產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象。4. 造成路基土剛度的不均勻，從而影響路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量。5. 對于膨脹土，在充水與脫水的循環(huán)中，產(chǎn)生脹縮作用。三、換填處理的作用原理換填處治適用于淺層軟土的處治，是將地基淺層一定深度的軟弱土層挖除，而后回填強(qiáng)度較大、壓縮性較小、料源豐富、價(jià)格低廉且無腐蝕的片石、天然級配碎石、碎石、砂礫、砂、等性能穩(wěn)定的

9、材料，分層回填壓實(shí)，以達(dá)到增強(qiáng)承載力、減小地基沉降的目的。經(jīng)換填處理后，可以將上部荷載擴(kuò)散傳遞到下臥土層，如下臥層系較軟弱土層，墊層可使下臥土層加速固結(jié)沉降。墊層所起作用主要有： 1.提高地基承載力地基承載力與土基抗剪強(qiáng)度有關(guān)，如果用內(nèi)摩阻力高的材料換填軟弱土層，可提高土層的地基承載力。2.減小地基沉降一般情況下，地基中淺層部分的沉降量占總沉降量的比重較大，換填后可減小這相當(dāng)一部分的沉降，同時(shí)換填材料對附加應(yīng)力的擴(kuò)散作用，可以讓作用在墊層下的下臥層附加壓力減小，從而減少下臥層的沉降； 3.加快軟弱土層的排水固結(jié)當(dāng)軟弱土層在上層荷載作用下，由于滲透系數(shù)低，不易排水固結(jié)，形成較大的孔隙水壓力，降低

10、土層的有效抗剪強(qiáng)度，從而產(chǎn)生塑性破壞的危險(xiǎn)。片塊石、天然級配碎石、砂礫等墊層材料由于孔隙率大、滲透系數(shù)大，在荷載作用下產(chǎn)生的固結(jié)水能及時(shí)排除，能加速土層的固結(jié)，從而達(dá)到提高強(qiáng)度、降低沉降的作用。4.降低路基土層剛度的不均勻性5.避免凍脹由于用作墊層材料的片石、天然級配碎石、砂礫石等的粗粒料孔隙率大，不會產(chǎn)生毛細(xì)管效應(yīng)，通過適當(dāng)?shù)呐潘O(shè)施也不會產(chǎn)生積水，在冰凍區(qū)不會因?yàn)樘鞖夂涠Y(jié)冰產(chǎn)生凍脹。6.降低土基的不均勻沉降由于用作墊層材料的粒料層具有在一定的變形情況下不影響其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因而具有一定的緩沖差異沉降的作用，從而降低土基的不均勻沉降。四、換填處理方法1.軟土地基的勘查對軟土地基的查勘應(yīng)查

11、明軟土層類型、厚度、分布范圍、水文條件、與地表水關(guān)系，有無地下暗溝、泉眼等。2.處理方法(1) 對地下暗溝、泉眼的處理根據(jù)地下水源的補(bǔ)給來源、流量大小的不同需作不同的處治。對水流量較小的暗溝、泉眼可作一盲溝，將水流導(dǎo)出路基進(jìn)入公路排水系統(tǒng)。為防止細(xì)粒土堵塞盲溝孔隙，可在盲溝的上下游端部作及上下層作反濾層。對多層窄級配反濾料可用太沙基反濾準(zhǔn)則進(jìn)行級配設(shè)計(jì)：D15/d854D15/d154式中：D15-反濾層的有效粒徑(顆粒級配曲線上含量為15%的粒徑)；d15-被保護(hù)土料的有效粒徑(顆粒級配曲線上含量為15%的粒徑)；d85-被保護(hù)土料的控制粒徑(顆粒級配曲線上含量為85%的粒徑)；對寬級配混合料反濾料可用中國水利水電科學(xué)研究院濾層準(zhǔn)則進(jìn)行級配設(shè)計(jì)：不均勻系數(shù)Cv5時(shí)，D20/d707不均勻系數(shù)Cv5、滲透破壞形式為非管涌破壞時(shí)，D20/dk7不均勻系數(shù)Cv5、滲透破壞形式為非管涌破壞時(shí)，D20/d157式中：D20-反濾層的等效粒徑(顆粒級配曲線上含量為20%的粒徑)；dk-被保護(hù)土料的控制粒徑(顆粒級配曲線上含量為15%的粒徑)；具體確定方法見下表d70-被保護(hù)土料的控制粒徑(顆粒級配曲線上含量為70%的粒徑)；d15-被