軟土路基畢業(yè)設計

1、 河北工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書作 者： 封君海 學 號： 086836 系： 土木工程 專業(yè)： 土木工程（道橋方向） 題 目： 天津濱海新區(qū)軟基路堤設計方案評價分析 指導者： 李艷春 教授 評閱者： 2012年 6 月 6 日 河北工業(yè)大學城市學院2012屆本科畢業(yè)設計說明書 畢業(yè)設計中文摘要天津濱海新區(qū)軟基路堤設計方案評價分析摘要： 本文依托濱海新區(qū)的主要的氣候條件、交通狀況以及濱海新區(qū)的地質(zhì)概況研究分析適合濱海新區(qū)軟土路基的施工方案，在文中通過了解濱海新區(qū)軟土路基的形成原因以及軟土路基的工程特性，然后依據(jù)此土的工程特性依托土力學的知識計算地基承載力，分析軟土路基的邊坡穩(wěn)定性，并計算軟土路基的

2、瞬時沉降以及固結沉降。之后再對濱海新區(qū)典型道路方案進行軟土路基的施工驗算，通過方案對比，選出最適合濱海新區(qū)軟土路基的設計施工方案。關鍵詞： 軟土路基 沉降 邊坡穩(wěn)定性 方案比對畢業(yè)設計外文摘要Title:Appraisaland Analysis of Design Chart for Embankment in Tianjin New Area BinHai Abstract:This paper based on the binhai new area of main climate condition, the traffic situation and the binhai new a

3、rea of geological survey research analysis for the binhai new area of soft soil subgrade construction plan, by understanding the binhai new area in the soft soil foundation formation reasons and soft soil subgrade engineering characteristic, then based on the engineering characteristics of soil on t

4、he soil mechanics knowledge foundation bearing capacity calculation, analysis of soft soil subgrade slope stability, and calculation of soft soil subgrade instantaneous settlement and consolidation settlement. Then the binhai new area of typical road schemes of soft soil subgrade construction check,

5、 through the scheme contrast, choose the most suitable for the binhai new area of soft soil subgrade construction scheme design.Keywords: subgrade subside slope stability measurement Comparisons schemes河北工業(yè)大學城市學院2012屆本科畢業(yè)設計說明書 目 次第一章：緒論1第二章：濱海新區(qū)氣候條件以及地質(zhì)概況22.1濱海新區(qū)氣候條件22.2濱海新區(qū)交通情況22.3濱海新區(qū)地質(zhì)概況3第三章：軟土工程

6、特性43.1地質(zhì)分層情況43.2軟土的概念與成因43.3軟土的工程特性53.4軟土地基評價5第四章：軟土地基相關計算74.1軟土地基承載力計算74.2總沉降計算114.3瞬時沉降計算114.4固結沉降計算124.5次固結沉降計算134.6實用沉降計算方法14第五章：軟土地區(qū)邊坡穩(wěn)定性155.1邊坡穩(wěn)定性分析155.2瑞典圓弧滑動法155.3瑞典條分法165.4邊坡防護175.5鹽漬土地區(qū)邊坡防護18第六章：軟土地基處理方法196.1.常見的地基處理方法196.2軟基處理方案的選擇196.3.常用軟基處理方法的介紹21第七章：天津濱海新區(qū)方案驗算267.1天津中新生態(tài)城驗算267.2天津空港加工

7、區(qū)道路驗算297.3天津港集裝箱物流中心道路軟基處理驗算307.4天津臨港工業(yè)區(qū)道路軟基處理驗算32結 論34參考文獻：35致 謝1河北工業(yè)大學城市學院2012屆本科畢業(yè)設計第一章：緒論隨著濱海新區(qū)發(fā)展規(guī)模日益擴大，高速公路在濱海新區(qū)的發(fā)展也是迅猛之極，如此迅速的發(fā)展對公路設計提出了更加嚴格的要求，尤其是對軟土地基處理方式提出了更高的要求。而軟土路基的代表地區(qū)就包括天津濱海新區(qū)。天津濱海新區(qū)是典型的軟土地基，壓縮性大，含水量大，流動性大等等特點。為了更好地響應濱海新區(qū)高速迅猛的發(fā)展狀態(tài)，我們就必須更好地認識、掌握軟土路基的工程特性，進行典型道路處理方式的方案比對，以便在公路設計軟土地基處理上做

8、到省時省力，經(jīng)濟，安全等方針，為天津濱海新區(qū)軟土路基處理設計翻開新的篇章。為了剛好的設計軟土路基處理方式，首先我們得了解什么是軟土，軟土有哪些工程特性，有哪些分類這些對工程建設都有著重要的意義。首先在濱海、湖泊、河灘上沉積的天然含水量高、壓縮性強、流動性高、空隙比大的細粒土叫做軟土。軟土的工程特性為：含水量大、流動性大、空隙比大壓縮性大等。其主要分為谷底沉積、河灘沉積、濱海沉積、湖泊沉積和藻澤沉積等五大類。本文主要依托濱海新區(qū)的氣候條件、交通狀況以及濱海新區(qū)地質(zhì)概況等數(shù)據(jù)，對濱海地區(qū)軟土路基進行計算分析，然后通過對濱海新區(qū)典型道路軟土路基施工方案進行驗算分析比對，最終選出最為適合濱海新區(qū)的設計

9、施工方案。第二章：濱海新區(qū)氣候條件以及地質(zhì)概況2.1濱海新區(qū)氣候條件天津位于中緯度歐亞大陸東岸，主要受季風環(huán)流的支配，是東亞季風較多的地區(qū)，屬大陸性氣候。氣候特征主要是，四季分明，夏季炎熱，雨水比較集中；秋季天高氣爽，冷暖適中；春季多風干旱；冬季寒冷，干燥雪少。天津季風比較盛行，春、冬季風速比較大，夏、秋季風速比較小。年平均風速為24米/秒，多為西南風。天津年平均氣溫在11.412.9°C，平均市區(qū)氣溫最高為12.9°C。7月最熱，平均氣溫在2627°C；1月最冷，平均氣溫在-3-5°C。天津無霜期平均為196246天，無霜期最短為171天，無霜期最長為

10、267天。在四季中，最長為冬季，有156167天；夏季次之，有87103天；最短的秋季僅為5056天；春季5661天。天津降水大概天數(shù)為6370天，降水量年平均為520660mm。在地區(qū)分布上，平原少于山地，內(nèi)地少于沿海。在季節(jié)分布上，六、七、八三個月降水量占全年的75%左右。2.2濱海新區(qū)交通情況 濱海新區(qū)近幾年響應政府號召實行改革開放，發(fā)展十分迅猛，隨著這種迅速發(fā)展局面的開展，反觀道路交通已經(jīng)開始呈現(xiàn)疲態(tài)，開始慢慢不能滿足新區(qū)經(jīng)濟快速發(fā)展的需求，因此加快高速公路建設改造是當下當務之急的事情，必須進一步增強濱海新區(qū)向外輻射范圍，只有這樣才能和其他城市更好地互通有無，以便滿足濱海新區(qū)高、迅、猛

11、的發(fā)展要求。 濱海新區(qū)由三個行政區(qū)和三個功能區(qū)組成。其中行政區(qū)包括：大港區(qū)、塘沽區(qū)、漢沽區(qū)；工程區(qū)包括：天津港、開發(fā)區(qū)、保稅區(qū)。這些網(wǎng)絡區(qū)域路網(wǎng)建設特點是，各自區(qū)域內(nèi)部溝通良好，但是彼此之間的聯(lián)通卻不盡如人意，彼此之間的聯(lián)通較少，即使有公路等級也比較低，可以說交通非常不方便，通行能力不高，這就給嚴重影響濱海新區(qū)進一步的發(fā)展策略，而造成如此這般的原因主要是軟土路基施工比較復雜，這就給我們公路設計人員提出了新的課題，讓我們進一步重視濱海新區(qū)軟土路基施工設計，已達到濱海新區(qū)開發(fā)開展的要求。 2.3濱海新區(qū)地質(zhì)概況天津濱海新區(qū)地處渤海灣,地貌以濱海沉積相為主。天津濱海新區(qū)起初大部分地區(qū)為海灘鹽田,后來

12、經(jīng)過人工填土整平為建筑場地,地質(zhì)環(huán)境條件特別復雜。天津濱海新區(qū)地面以下24 m多為雜填土和吹填土;地面以下10 m左右基本是淤泥質(zhì)土層,有50%左右的含水量,孔隙比在1.6左右,這類土層承載力低,滲透性很低, 壓縮性高,豎向滲透系數(shù)為1.2×10-77.3×10-8 cm/s;地面以下10 m到18 m左右大多為粘土和亞粘土,含水量逐漸減小,空隙比同樣逐漸減小，夾薄層粉砂;18 m以下為亞粘土,此類土層為樁基的良好持力層。由于天津濱海新區(qū)屬典型的軟土地基,因此要在此類地基上興建港口建筑物,就必須對軟土或超軟土地基進行科學改良處理。 圖21天津濱海分布圖第三章：軟土工程特性3

13、.1地質(zhì)分層情況 濱海新區(qū)地質(zhì)根據(jù)其成因，其主要可分為以下幾層如表3-1地質(zhì)分層：分層名稱厚度m主要成分巖性組成壓縮性人工填土層1-2素填土第一陸相層4河流沖積相粘土、亞粘土中等-高等第一海相層2-15淺海相沉積亞粘土、粘土淤泥質(zhì)土、亞砂土中等-高等第二陸相層5沖擊-湖積沉積亞粘土高等第三陸相層9河流沖積相亞粘土、粉砂、粘土第二海相層濱海-潮汐帶沉積相粘土、亞粘土第四陸相層河床-河漫灘沉積相粘土、亞粘土、細砂3.2軟土的概念與成因3.2.1軟土的概念軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范規(guī)定軟土的判別應符合下列要求：（1）外觀以灰色為主的細粒土；（2）天然含水量大于或等于液限；（3）天然孔隙比大于或等于1.

14、0。3.2.2軟土的成因所謂軟土，比規(guī)范中的定義廣泛，其中就包括包括強度無法達到設計要求的濕粘土。路基干濕狀態(tài)與路基強度及穩(wěn)定性密切相關。土中含水量的高低決定路基干濕狀態(tài)，而決定土中含水量的高低的是各種濕源的作用和延續(xù)時間。由于路面較寬、路基相對較低、排水設施又不夠完善，使得各種生活污水以及降水向路基內(nèi)滲透、地下水位不斷升高，使得路基長期處于潮濕狀態(tài)，再加上土的水穩(wěn)定性差等原因，致使路基軟化。3.3軟土的工程特性表3-2軟土的工程特性含水量空隙比滲透性壓縮性流動性結構性強度較高大很小較高明顯明顯滲透系數(shù)壓縮系數(shù)0.5錯誤！未找到引用源。壓縮指數(shù)0.35-0.75備注35%-80%1-2很可能在

15、主固結沉降之后繼續(xù)產(chǎn)生次固結沉降一般為絮狀結構3.4軟土地基評價3.4.1穩(wěn)定性評價遇下列情況時應評價地基的穩(wěn)定性。當“建物”離河岸、池塘、海岸等邊坡較近時，應評價軟土側(cè)向擠出或滑移的可能性。當?shù)鼗芰Ψ秶鷥?nèi)有頂面傾斜的基巖或硬土層，應評價軟土沿該面產(chǎn)生滑移的可能性。當場地位于強震區(qū)，應分析場地和地基的地震效應：飽和砂土、粉土液化判別、場地穩(wěn)定性和震陷的可能性評定 。水文地質(zhì)條件變化較大時，分析其對地基和穩(wěn)定性的影響。淺層含沼氣的地基，分析沼氣逸出時對地基穩(wěn)定性和變形的影響。3.4.2地基承載力軟土地區(qū)淺基礎的地基承載力受變形控制，因此要綜合考慮地基土、基礎和上部結構的相互作用，理論與地區(qū)經(jīng)驗

16、相結合。軟土地區(qū)（上海、天津、福建、浙江等）規(guī)范推薦的計算公式。雙層土地基的承載力公式。原位測試確定靜載、靜探、旁壓、十字板等3.4.3軟土地基強度和變形評價注意事項（1）不宜用單一方法計算確定，應采取原位測試、理論計算及地區(qū)經(jīng)驗相結合的綜合方法確定。（2）評價時應考慮下列因素：軟土的物理力學性質(zhì)及取樣技術、試驗方法等；軟土的形成條件，成層特點、均勻性、應力歷史、地下水及其變化。上部結構類型、剛度，對不均勻的敏感性，荷載性質(zhì)、大小及分布特征；基礎的類型、尺寸、埋深和剛度等；施工方法、工序及加荷速率對軟土性質(zhì)的影響。3.4.4軟土土體穩(wěn)定性分析在軟土地基上填筑土堤或房屋建筑最危險的階段是施工剛結

17、束；在軟土地基上挖方工程最危險的不是施工剛結束，而是開挖后相當長時間。由于卸荷產(chǎn)生的負超孔壓逐漸消散，土的抗剪強度逐漸降低； 天然軟土邊坡（蠕變）-土坡穩(wěn)定受軟土長期強度控制第四章：軟土地基相關計算4.1軟土地基承載力計算 如今工程勘察和設計人員在做任何項目時都必須面對的一個指標“地基承載力”, 并在實際工作中我們只有明確這些概念的詳細含義像地基承載力特征值、設計值、容許承載力、極限承載力等相關概念。我們才能對影響地基承載力的因素做出準確分析,在工程實踐中才能嫻熟的應用。而軟土地基,由于其自身工程特性的復雜程度, 為地基承載力的影響因素分析大大的提高了難度。本文沿海地區(qū)為例,分析了軟土地基承載

18、力的影響因素, 并分析和評價了不同軟土地基承載力的計算公式適用性。4.1.1軟土的承載力應按下列方法之一或多種方法，結合建筑物等級和場地復雜程度已變形控制的原則，作出綜合評價。（1） 根據(jù)軟土的現(xiàn)場鑒別和物理力學試驗的統(tǒng)計指標，對沿海地區(qū)淤泥或淤泥土評價時，可參考下表4-1承載力參數(shù)值。 表 4-1沿海地區(qū)淤泥或淤泥土基本承載力參考值天然含水量（%）36404550556575100908070605040（2）利用軟弱土的c、值的統(tǒng)計指標，按建筑地基基礎設計規(guī)范（GB50007-2002）的臨塑荷載理論公式計算確定地基承載力。當采用直剪骨節(jié)快剪法確定的c、值時，宜對抗剪強度峰值以七折進行修正

19、，或根據(jù)當?shù)亟?jīng)驗采用不充分固結快剪的c、值。當荷載偏心距e小于或等于1/30基底寬度時，地基承載力特征值的臨塑載荷理論公式表達如下：41 式中：由土的抗剪強度指標確定的地基承載力特征值（kPa） 基礎埋深（m） 基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位一下取浮重度 基底一下圖的黏聚力標準值（kPa） 承載力系數(shù)，根據(jù)基底一下土的內(nèi)摩擦角標準值由下表4-2取值。表4-2 承載力系數(shù)00.00 1.00 3.14 220.61 3.44 6.04 20.03 1.12 3.32 240.80 3.87 6.45 40.06 1.25 3.51 261.10 4.37 6.90 60.10 1.39

20、3.71 281.40 4.93 7.40 80.14 1.55 3.93 301.90 5.59 7.95 100.18 1.73 4.17 322.60 6.35 8.55 120.23 1.34 4.42 343.40 7.21 9.22 140.29 2.17 4.69 364.20 8.25 9.97 160.36 2.43 5.00 385.00 9.44 10.80 180.43 2.72 5.31 406.00 10.84 11.73 200.51 3.06 5.66 土的內(nèi)摩擦角標準值和黏聚力標準值可按下列規(guī)定確定：根據(jù)室內(nèi)n組三軸剪切（或直剪）試驗的結果，按下列公式計算土的

21、抗剪強度指標和c的變異系數(shù)、試驗平均值和標準差：4-2444333 式中：分別為土性指標或c的變異系數(shù)、試驗平均值、標準差。按下列公式計算內(nèi)摩擦角和黏聚力的統(tǒng)計修正系數(shù)：4645 式中：分別為內(nèi)摩擦角和黏聚力的統(tǒng)計修正系數(shù)； 分別為內(nèi)摩擦角和黏聚力的變異系數(shù)。土的內(nèi)摩擦角標準值和黏聚力標準值為：4748式中：-分別為內(nèi)摩擦角和黏聚力的試驗平均值。按公式確定地基承載力時，只保證地基強度有足夠的安全度，不能滿足變形要求，故還應進行地基變形驗算。（3） 計算地基極限承載力 建筑地基基礎設計規(guī)范 ( GB50007- 2002) 中給出了容許塑性區(qū)最大深度為基地寬度的1/4 時的臨界荷載計算公式,實質(zhì)

22、屬于容許承載力的范疇。 計算地基極限承載力的公式有太沙基( Terzaghi K) 公式、漢森(Hanson) 公式、斯肯普頓( skenpton) 公式等。表4-3 各方法計算公式公式太沙基公式漢森公式容許承載力計算極限承載力計算基本假定條件基礎底面粗糙的條形基礎；地基完全剪切整體滑動破壞在梅耶霍夫公式假定基礎上，進一步考慮了基礎傾斜放置和深基礎的情況公式斯肯普頓公式規(guī)范法容許承載力計算極限承載力計算無法判定基本假定條件在普朗特爾特殊理論解基礎上進行假設和簡化后得到的半經(jīng)驗性理論解基底應力均勻分布；容許塑性區(qū)最大開展深度為地基深度的1/4（4） 利用靜力觸探、十字板剪切及其他原位試驗資料與荷

23、載試驗結果進行比較，并結合本地區(qū)經(jīng)驗確定。我國各地軟土都有相應的原位測試確定承載力的經(jīng)驗計算公式。利用十字板剪切試驗，我國鐵路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（TB10002.5-2005）在檢驗地基沉降的同時，提出如下公式以供地基強度驗算之需。49對于小橋和涵洞基礎，也可以用下式確定軟土地基容許承載力：410式中：m安全系數(shù)，按軟土的靈敏度及建筑物對變形的要求而選用1.52.5 不排水剪切強度（kPa），可有三軸試驗或原位十字板剪切試驗確定 H基礎埋置深度（m），對于一般受水流沖刷的墩臺，由一般沖刷線算起，不受水 流沖刷者，由天然地面算起，位于挖方內(nèi)時，由開挖后的地面算起 基礎地面以上土層的加權平均重

24、度 軟土的基本承載力（kPa)利用靜力觸探試驗，1980年鐵道部門制定出靜力觸探使用技術暫行規(guī)定，在規(guī)定中，對軟土及一般粘土、亞粘土地基的基本承載力可按下式求得：411式中：地基的基本承載力（kPa） 靜力觸探比貫入阻力（kPa）利用標準貫入試驗，當N<18，對一般黏性土，可參考下列經(jīng)驗公式計算地基承載力特征值：41211式中：地基承載力特征值（kPa） 經(jīng)桿長修正后，標準貫入擊數(shù)的統(tǒng)計值（5） 對缺乏建筑物經(jīng)驗的地區(qū)和甲級建筑物地基，宜以較大面積壓板的荷載試驗確定。（6） 應用地區(qū)建筑經(jīng)驗，采取工程地質(zhì)類比法確定。（7） 當?shù)鼗两涤嬎闵疃确秶鷥?nèi)有軟弱下臥層時，應驗算下臥層的強度。計算

25、方法按現(xiàn)行地基規(guī)范的有關規(guī)定執(zhí)行。（8） 當設計采用的承載力接近修正承載力特征值時，應提出建筑施工的家和速率和限額，以避免局部的塑性變形，甚至整體的剪切破壞。（9） 強震區(qū)天然地基土的抗震承載力不得提高。4.1.2.提高地基承載力方法 軟土地基處理的目的是要提高軟土地基的強度, 保證地基的穩(wěn)定, 降低軟土的壓縮性, 減少基礎的沉降和不均勻沉降, 確保建筑物的安全和正常使用。通常提高地基承載力的方法有：換土墊層法、預壓法、強夯法、灰土擠密樁法和土樁擠密法、振沖碎石樁法、高壓噴射注漿法、水泥攪拌樁法、水泥粉煤灰碎石樁、短鋼筋混凝土疏樁、托換法、柱錘沖擴樁法等等，各種方法的具體操作方法與使用條件等，

26、將在后文有詳細介紹。4.2總沉降計算S=錯誤！未找到引用源。+錯誤！未找到引用源。+錯誤！未找到引用源。 413式中錯誤！未找到引用源。瞬時沉降量單位為mm 錯誤！未找到引用源。固結沉降量單位為mm 錯誤！未找到引用源。次固結沉降量單位為mm4.3瞬時沉降計算是沉降量，它的形成原因是荷載作用下地基由于側(cè)向剪切變形引起的。這種沉降一般認為是在荷載作用后立即馬上就發(fā)生的沉降。在總沉降量中在其中所占的比例是不可忽略的。影響的因素有很多很多，其中包括彈性模量、泊松比、硬殼層、壓縮層厚度等等等等?，F(xiàn)在我們計算的時候經(jīng)常會出現(xiàn)計算值偏小嚴重的情況，經(jīng)過分析我們得出我們在計算時一般都采用彈性理論公式的方法計

27、算。而采用這種方法的弊端就在于軟土的泊松比和彈性模量不容易準確的測出來，因此就會出現(xiàn)計算值經(jīng)常偏小嚴重。這樣一來就會給我們設計人員無形中增加了設計難度，為了避免這種不可抗拒的誤差，我們必須在今后的研究中盡可能想出更好地計算方法以便在實際施工中偏差減小。這樣一來施工準確度也會大大增加。一般來說地基中地下水位較高，粘性土均系飽和土。飽和土在瞬時加荷時，可認為體積是不可壓縮的，泊松比值可取0.5.雖然粘性土是各向異性的，但這樣的假設對瞬時沉降的計算沒有影響。確定彈性模量E比較困難。一般可從三軸不排水試驗或單軸壓縮試驗得到的應力應變關系曲線上，量取初始段切線的斜率，以此作為彈性模量，稱為初始切線彈性模

28、量。這樣求得的E可能偏低，比較正確的方法是在三軸儀中進行重復加荷和退荷試驗，求得再加荷模量，以此來代替E，算得的初始沉降才與實測值比較一致。4.4固結沉降計算固結沉降的計算采用分層總和法。分層總和法計算各分層土的豎向壓縮量一般取路基基底中心點位置以下的附加應力為計算依據(jù)，然后我們一般假定各分層上豎向壓縮量組成了基礎平均沉降量s。在就算出來之后，我們再次假設側(cè)向變形沒有發(fā)生，之后豎向發(fā)生壓縮變形，根據(jù)這個假設我們就可以利用室內(nèi)側(cè)限壓縮的實驗結果來計算。計算步驟如下（1） 首先地基土分層。成層土的地下水面及層面是天然的分層界面，分層厚度不應該大于0.4b（b為基底寬度）。（2） 計算各個層面的自重

29、應力。土自重應力必須從天然地面起算。（3） 最后進行各層面基底中心點處豎向附加應力414415。（4） 公式： 式中：每層的平均自重應力 每層的平均附加應力 第i分層上、下面的自重應力 第i分層上、下面的附加應力（1） 地基沉降計算深度（或壓縮層厚度）的確定。若高壓縮性土在該深度以下，則沉降計算深度的限值應取地基附加應力等于自重應力的10(即=0.1)深度。通常沉降計算深度的限值取地基附加應力等于自重應力的20(即=0.2)深度；計算各分層土的壓縮量：416式中：第i分層土的厚度； 代表第i分層土上下層面自重應力值的平均值 -代表第i分層土自重應力平均值（2） 疊加計算基礎的平均沉降量。417

30、4.5次固結沉降計算 是在持續(xù)荷載作用下由于土骨架的蠕變使部分粘結水被擠出以及土粒重新調(diào)整位置而引起的沉降。一般認為，是土中孔隙水已被排除，土體在主固結已結束后的繼續(xù)變形。軟土在固結后期，吸水層也受到擠壓而其中一部分水轉(zhuǎn)化為自由水。轉(zhuǎn)變的過程甚為緩慢，但引起的壓縮量有時很可觀。與不能截然分開,常規(guī)壓縮試驗ep曲線中也包含部分次固結變形。有機質(zhì)土、高塑性粘土及泥炭的次固結系數(shù)較大，較大，對于軟土通常認為可不計。但在軟土地基上高等級道路路堤高而寬的情況下，荷載大，且路堤越高次固結沉降量也越大，沉降變形量隨時間的推移逐漸增大的情況不可忽視，尤其是次固結沉降主要發(fā)生在路堤施工完成后的較長時期內(nèi)，對工后

31、沉降量的影響有重要意義。實際工程中，計算次固結沉降的常規(guī)公式為418式中：S次固結沉降量單位為mm初始孔隙比H壓縮土層厚度量單位為mm 次固結系數(shù) 為次固結沉降的起終時間 其中與兩個參數(shù)可通過常規(guī)土工試驗和固結試驗測定?！?9】4.6實用沉降計算方法地基沉降一般由三部分組成：加載時的初始沉降、固結沉降、次固結沉降這種分類對粘性土適合，砂土沉降只能依靠經(jīng)驗方法4.6.1錯誤！未找到引用源。曲線形態(tài)及前期固結壓力的確定(1) 錯誤！未找到引用源。 曲線的一個優(yōu)點是實用壓力范圍內(nèi)試驗曲線呈直線，壓縮性指標不隨壓力而變，利于沉降計算。（2）前期固結壓力 錯誤！未找到引用源。 （地質(zhì)歷史上受過的最大固結

32、壓力）。據(jù) 錯誤！未找到引用源。 將土分類正常固結土錯誤！未找到引用源。超固結土錯誤！未找到引用源。欠固結土錯誤！未找到引用源。<錯誤！未找到引用源。第五章：軟土地區(qū)邊坡穩(wěn)定性5.1邊坡穩(wěn)定性分析 具有斜坡面的土體的結構叫做邊坡，一般來說邊坡的穩(wěn)定性失穩(wěn)基本上是由于土體在外荷載作用下或者是在自重的影響下，地基中土的的盈利狀態(tài)出現(xiàn)變化從而導致土體失穩(wěn)，影響路基邊坡的穩(wěn)定性。這時就出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象即在一定的范圍內(nèi)，一部分土體整體沿著某一面(在軟基中一般為平面或曲面)產(chǎn)生向下或者向外移動。并且我們知道滑坡在工程施工中經(jīng)常出現(xiàn)，因此我們要做好預防。堤防工程設計規(guī)范（GB5028-98）中提出，土堤邊

33、坡的抗滑穩(wěn)定分析可分為正常情況與非正常情況。堤坡及防洪墻的整體抗滑穩(wěn)定性計算可以采用瑞典圓弧滑動法(有效應力法與總應力法)。堤基或者防洪墻下的土基存在較薄軟弱土層時，應采用改良圓弧法。并且穩(wěn)定計算采用的土體抗剪強度指標與計算方法可根據(jù)各種情況選用。表5-1 計算方法的選用工作狀態(tài)計算方法使用儀器試驗方法強度指標施工期總應力法直剪儀三軸儀快剪不排水剪穩(wěn)定滲流期有效應力法直剪儀三軸儀慢剪固結排水剪水位降落期總應力法直剪儀三軸儀固結排水剪固結不排水剪5.2瑞典圓弧滑動法5.2.1基本假設：（1）均質(zhì)土（2）二維（3）圓弧滑動面（4）滑動土體呈剛性轉(zhuǎn)的（5）在滑動面上處于極限平衡狀態(tài)5.2.2平衡條件

34、：（各力對O的力矩平衡）（1） 滑動力矩ORdCBA 圖5-1滑動力矩圖（2） 抗滑力矩：51式中：是未知函數(shù)，當=0（粘土不排水強度）時，52（3）安全系數(shù)：注意：（1） 當時，是l(x,y)的函數(shù)，無法得到Fs的理論解 （2）其中圓心O及半徑R是任意假設的，還必須計算若干組（O, R）找到最小安全系數(shù) 最可能滑動面 （3）適用于飽和粘土5.3瑞典條分法5.3.1基本原理: 瑞典圓弧滑動面條分法，該方法之所以是條分法中最簡單的一種是由于忽略土條之間的相互作用力的影響。其原理是將假定滑動面以上的土體分成n個垂直土條，對作用于各土條上的力進行力矩和力平衡分析，以求出在極限平衡狀態(tài)下土體穩(wěn)定的安全

35、系數(shù)。5.3.2分析步驟（1） 按比例繪出土坡剖面（2） 任選一圓心O，確定滑動面，將滑動面以上土體分成幾個等寬或不等寬土條 如下圖所示 圖5-2土坡剖面圖5.4邊坡防護 坡防護工程對于公路的穩(wěn)定性和使用壽命有著深遠的影響。邊坡綜合防護設計是高等級公路設計的重要內(nèi)容之一，需根據(jù)公路等級、土質(zhì)、降雨強度、地形、地下水、材料來源等情況綜合考慮，并合理布局，因地制宜的選擇合理、實用、美觀、經(jīng)濟的工程措施，確保高等級公路的穩(wěn)定和高速行車安全。常見的邊坡防護有以下幾種：（1）SNS柔性主動防護網(wǎng)（2）植物防護：路堤邊坡植物防護路塹邊坡植物防護（3）生態(tài)石籠防護（4）框格防護（5）噴漿、噴射混凝土防護（6

36、）漿砌、干砌片石坡體加固及坡面防護：重力式擋土墻加固漿砌片石坡面防護（7）土釘防護 （8）邊坡綜合防護：窗式護面墻加六棱形混凝土塊培土植草防護地梁間窗孔式護面墻植草防護地梁間窗孔式護面墻加六棱形混凝土塊培土植草防護剛性防護坡面綠化5.5鹽漬土地區(qū)邊坡防護5.5.1邊坡病害情況 鹽漬土地區(qū)公路邊坡的病害主要表現(xiàn)為沖蝕、松脹、起皮、坍塌等，這些病害造成了邊坡土的大量流失，危害公路結構的穩(wěn)定。5.5.1.1邊坡松脹 由于鹽在土中的遷移、結晶、脫水、集聚等作用，鹽漬土地區(qū)道路工程中的裸露土面( 土路肩、邊溝等處)會出現(xiàn)疏松、起皮、脫落等現(xiàn)象，從而對道路結構造成損害。5.5.1.2邊坡溶蝕易溶鹽的淋溶是

37、鹽漬土地區(qū)道路工程的主要病害之一。由于邊坡直接露在地表，從而受水蝕作用就更加明顯，導致病害更加突出。當高含易溶鹽的硬路肩和邊坡被低礦化度的水流( 融雪、降雨、地面集流、地面徑流等等)集中流入時，易溶鹽會在土體中迅速溶解，并且隨水流失，在該處鹽漬土體內(nèi)形成更大的孔隙，從而導致更大的水流通過，如此下去隨著時間的積累，該處便會被沖刷成一空洞。5.5.1.3邊坡侵蝕鹽漬土地區(qū)公路邊坡的侵蝕嚴重，主要表現(xiàn)在一下坡面沖刷、局部掏空、沿河路堤水毀等3方面。5.5.2鹽漬土地區(qū)邊坡防護措施（1） 工程防護：草泥護坡、素灰土護坡、卵石護坡、枳芨護坡。（2） 生物防治在邊坡種植一些耐鹽堿植物，如苦豆子、紅柳等，依

38、靠植物的根系防止水土流失，穩(wěn)固邊坡，改善鹽漬土環(huán)境。同時，如果鹽堿化程度過于嚴重，在種植植物的時候可將原有鹽漬土使用耕質(zhì)土換填，再栽種植物。（3） 綜合處理 就邊坡防護研究來看，不應只考慮單純的工程防護或生物學防護方法，應該將兩者有機結合起來，發(fā)揮它們各自的長處，達到優(yōu)勢互補。這樣做既節(jié)省了費用，又美化了環(huán)境，還可以維護生態(tài)平衡。就邊坡植物的配置方式而言，需根據(jù)公路的坡向、地段及周圍的自然環(huán)境，將各種配置方式有機的結合起來，從而使公路邊坡的綠化設計達到實用性、藝術性、有效性的完美結合。第六章：軟土地基處理方法目前， 不論是全國還是濱海新區(qū)公路建設都在迅速發(fā)展，而這其中軟土路基的處理一直是一塊“

39、難啃的骨頭”。其中因為地形的變幻多樣就決定了不能不適用同一種地基處理方式，在我國地形復雜多變，因此我們就得耐心分析每種地形每種土質(zhì)應該選用哪種軟土路基處理方式，因為選擇方案的適合與否直接影響最后工程的進度以及經(jīng)濟因素，因此根據(jù)實際情況的進行多方面的比對找出具有針對性的處理方案是十分必要的。6.1.常見的地基處理方法常用的地基處理方法可分以下六類：第一類：換土墊層法，其包括重錘夯實法、平板振動法、機械碾壓法、強夯擠淤法等處理方法。第二類：深層密實法，其包括強夯法、擠密法（砂樁擠密法，震動水沖法、灰土樁、二灰樁、二灰樁或土樁擠密法，石灰樁擠密法）等處理方法。第三類：排水固結法，其包括真空預壓法、堆

40、載預壓法、降水預壓法、電滲預壓法等處理方法。第四類：加筋法，其包括加筋土、土錨、土釘、土工聚合物、樹根樁、碎石樁等處理方法。第五類：熱學法，其包括熱加固法、凍結法等處理方法。第六類：化學加固法，其包括灌漿法、水泥攪拌法、高壓噴射法等處理方法。6.2軟基處理方案的選擇解決路基穩(wěn)定性問題和沉降問題是軟土路基處理的目的。因此選擇最適合最有效的方法對路基的處理起到至關重要的作用。 各種軟基處理方法都有其適用范圍與條件。在實際工程中應該根據(jù)不同的設計要求和地質(zhì)條件選擇合適的處理方法。有時只采用一種方法，例如對于埋深很淺的軟土，可以直接采用換填法處理。而有時要幾種方法組合起來使用，從而發(fā)揮各種方法的特長，

41、最終取得良好的效果，如對于路堤段粘土層較厚的軟基處理，可采用豎向排水法、堆載預壓法和砂墊層法組合使用，會取得較理想的效果。有時可把兩種或幾種處理機理的處理方法組合，形成一種全新的處理方法，如在處理埋深較深且排水條件不佳的軟基時，把強夯法與換填法結合，可形成強夯置換法，可以取得較佳的效果。所以，在實際工程中選擇軟基處理方法，需從以下幾方面去考慮： （1）根據(jù)土質(zhì)條件、施工條件和道路條件，對軟土地基作穩(wěn)定性和沉降分析，提出軟基處理的理論依據(jù)及明確處理后要達到的要求。土質(zhì)條件包括土的類型、粒度級配、粘粒含量、含水量、滲透性、土層結構及其物理力學特性等。施工條件指路堤形狀、工程進度要求、填料性質(zhì)、沿線

42、環(huán)境和用地限制等。道路條件指道路的性質(zhì)和等級、設計荷載、容許的工后沉降量及要求的安全系數(shù)等。根據(jù)上述三個條件，計算軟基的穩(wěn)定性、沉降量和側(cè)向位移量，然后可提出軟基處理的理論依據(jù)及明確要處理的目的和處理后要達到的要求。（2）研究機理，因地制宜，提出可采用的軟基處理方法。上面已經(jīng)提到四類軟基處理的機理、針對性、適用范圍，對于同一軟基處理可通過不同的處理機理達到處理效果。所以，根據(jù)處理后要達到的要求，結合工程本身具體情況，可采用單一的處理方法、復合的處理方法和不同處理機理的處理方法。（3）對能達到處理效果的處理方法進行技術可靠性、施工難易程度、工程造價、工期影響、對周圍環(huán)境影響的方面的綜合評比，確定

43、最合理的軟基處理方案。能達到相同處理效果的不同處理方法都會有其局限性，有各自的優(yōu)缺點。在實際工程中，要優(yōu)先或側(cè)重考慮哪方面的影響，會直接影響著軟基處理方案的選取。如對于埋深較深且含水量大的粘性土軟土地基的處理，可采用堆載預壓法、砂井加堆載預壓法、強夯置換法、深層攪拌法等處理方法。堆載預壓法造價低，但所需工期長；砂井加堆載預壓法造價明顯高于前者，但可大大縮短工期強夯置換法處理效果好，工期短，但會對周圍環(huán)境尤其是周圍建筑物會產(chǎn)生大的影響；深層攪拌法有造價高、施工難度大、對周圍環(huán)境有一定的污染的缺點。所以，在實際工程中，就需要明確須考慮的因素，哪些因素須優(yōu)先，才能確定處理方案。軟基處理方法的選擇與確

44、定可以根據(jù)以下步驟確定：（1） 搜集該地區(qū)詳細的巖土工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等等的設計資料；（2） 根據(jù)資料與規(guī)范要求，初步選出幾種可供考慮的地基處理方法。（3） 適用范圍、耗用材料、預期處理效果、從加固原理、施工機械、工期要求和環(huán)境影響等方面進行認真的技術經(jīng)濟分析和對比，根據(jù)安全可靠、經(jīng)濟合理施工方便、等原則選擇最佳的地基處理方法?！?8】（4）對以選中的方案按照基礎設計的等級和場地復雜程度，為了檢驗設計參數(shù)個處理效果，在有代表性的場地上進行相應的現(xiàn)場試驗或?qū)嶒炐允┕?，并進行必要的測試。如果達不到設計要求，應該查清楚原因，修改設計參數(shù)或調(diào)整地基處理方法。6.3.常用軟基處理方法的介紹6.3.1換土

45、墊層法機械碾壓法、平板振動法、重錘夯實法的原理及作用相同挖除淺層軟弱土或不良土，然后分層碾壓夯實土層，按回填的材料可分為碎石墊層、灰土墊層、干渣墊層、二灰墊層、砂墊層、素土墊層，粉煤灰墊層等。它可減少沉降量，提高持力層的的承載力，盡量消除土的濕陷性和脹縮性，防止土的凍脹作用以及改善圖的抗液化性。開挖土方量較大和基坑面積寬大的回填土工程常用機械碾壓法，一般適用于處理淺層軟弱地基、濕陷性黃土地基、膨脹土地基、季節(jié)性凍土地基、素填土和雜填土地基。重錘夯實法一般適用于地下水位以上稍濕的粘性土、濕陷性黃土、砂土、雜填土以及分層填土地基。【16】【17】平板振動法適用于處理無粘性土或粒粘含量少和通水性好的

46、雜填土地基。強夯擠淤法采用邊強夯邊填碎石邊擠於的方法，在地基中形成碎石墩體，以提高地基承載力和減小沉降。適用于厚度較小的淤泥和淤泥質(zhì)土地基。應通過現(xiàn)場試驗才能確定其實用性?！?6】這種方法的優(yōu)點是可就地取材，施工方便，不需特殊的機械設備，機能縮短工期又能降低造價。因此，這種方法在軟基處理中應用較為普遍。6.3.2加筋法這種方法是在人工填土的路堤或擋土墻內(nèi)鋪設土工聚合物、鋼條、鋼帶、尼龍繩或玻璃纖維等作為拉筋，或者設置樹根樁或碎石樁等在軟弱土層上，使這種人工復合土體，可承抗壓受抗拉、抗剪和抗彎作用，以此來提高地基承載力，增加地基穩(wěn)定性以及減少沉降。加筋土和土錨適用于人工填土的擋土墻結構和路堤。土

47、釘適用于土坡穩(wěn)定。土工聚合物適用于粘性土、砂土和軟土。樹根樁適用于各類土。碎石樁適用于粘性土。對與軟土，經(jīng)實驗研究證明施工有效時方可使用。6.3.3排水固結法排水固結法是對天然地基加載預壓，或者在建筑物建造以前，在場地先進行加載預壓，使土體中的孔隙水排出，土體逐漸固結，地基發(fā)生沉降，同時地基強度逐步提高；或者先在天然地基中設置塑料排水板等豎向排水體、袋裝砂井或普通砂井，然后再利用建筑物的本身重量分級逐漸加荷的一種方法。排水固結法常用于解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題。（1） 對于穩(wěn)定問題，排水固結法可以加速地基土的抗剪強度的增長，從而提高地基的承載力和穩(wěn)定性。（2） 對于沉降問題，排水固結法可以

48、使地基的沉降在加載預壓期間基本完成或大部分完成，保證建筑物在使用期間不至于產(chǎn)生過大的沉降和沉降差；實際上，排水固結法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分組成，兩者是相輔相成的。如果沒有加壓系統(tǒng)，孔隙中的水沒有壓力差就不會自然排出，地基也得不到固結；如果不縮短土層的排水距離，只增加固結壓力，也不可能在預壓期間盡快的完成設計所要求的沉降量，使加載不能順利進行。排水系統(tǒng)可以由在天然地基中設置的豎向排水體和地面鋪設的水平排水砂墊層組成，也可以利用天然地基土層本身的透水性排水。加壓系統(tǒng)的作用是使地基上的固結壓力增加因而產(chǎn)生固結作用。排水固結法的原理是：飽和軟土地基在荷載作用下，途中空隙越來越小，這時候固結變形開

49、始在地基中產(chǎn)生。與此同時，隨著有效應力越來越高，超靜孔隙水壓力的越來越小，地基土強度出現(xiàn)逐漸增加的趨勢。處理各種淤泥質(zhì)圖、沖填土、淤泥等飽和粘性土地基最適合用排水固結法。存在連續(xù)薄砂層的地基特別適合砂井法。而地下水位降低法、電滲法和真空預壓發(fā)由于不會造成剪應力增加，因此地基不會因為剪應力發(fā)生剪切破壞，所以很適合于很軟弱的粘土地基。6.3.3.1塑料排水板塑料排水板是一種垂直排水材料，它的功能特性是能夠加速軟土地基排水固結。當它進入軟土地基后，它的進水阻力相對較小從而從四周土體中把孔隙水排出，為了提高地基的承載力，可以使孔隙水沿垂直排水通道排出，并使得使得土體固結。塑料排水板分為兩類一種是單一型

50、，一種是復合型。目前，復合型結構在我國施工中應用較多。其結構由形成骨架和排水通道的芯板及用于濾水的外膜組成。 塑料排水板有著較好的功能特性，其主要表現(xiàn)在以下幾方面: （1）力學性能很好 （2）縱向通水能力很強。 （3）濾膜滲透性和隔土性都非常強。6.3.4粉噴樁法粉噴樁法的制樁過程是在軟土地基中將加固材料（如水泥粉或石灰粉等）通過攪拌機械和原位地基土攪拌混合成樁，不會有較大的擠土效應。其使用的的固化材料是石灰粉或水泥粉，在干燥狀態(tài)下它們能吸收樁體附近軟土中的水分。它加固的往往是軟土地基，而天然軟粘土具有顯著的結構特性，顆粒之間膠結作用抑制了超孔隙水壓的產(chǎn)生。粉噴樁的一般施工工藝為如下:（1）

51、對準樁位，調(diào)試鉆機機身，保證鉆桿的垂直度，啟動鉆機下鉆，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動空壓機送氣，鉆進土層。（2） 當鉆到設計孔深的時候， 關閉送氣閥門，然后噴送粉體固化劑。（3） 根據(jù)要求，噴料要停留一段時間， 等到確認粉體固化劑已到樁底時， 才可提升攪拌鉆頭。（4） 提升到設計樁頂標高時，必須停止噴粉。（5） 打開送氣閥， 關閉送料閥，空壓機不停機，攪拌鉆頭提升到樁頂時停止提升，在原位轉(zhuǎn)動2min，以保證樁頭均勻密實。（6） 進行二次攪拌。（7） 將攪拌鉆頭提出地面，停止主電機、空壓機， 填寫施工記錄。（8） 移動到下一個樁位， 繼續(xù)作業(yè)。【21】粉噴樁法有以下優(yōu)點：適應于快速填筑施工，施工中

52、振動小、噪聲低，與水泥土攪拌樁、碎石樁等相比，其成本低、速度快。施工過程相對來說比較簡單、應用的技術也比較可靠；和其它軟基處理方法相比，能夠較有效的解決橋頭跳車這一現(xiàn)象；加固工藝合理。在制做樁的過程中只需向待處理部分的土層中均勻噴射一定量的固化料干粉即可，無需再注入水分，這樣做可以使其中的固化劑充分的吸收水分，從而達到增強和加固待處理部分的效果； 6.3.5高壓噴射注漿法高壓噴射注漿法一般是利用鉆機鉆至設計處理深度形成導孔，再將帶有特殊噴嘴的噴射管插入至設計的土層深度，以高壓設備使?jié){液或水和氣成為20MPa左右甚至更高的高壓流從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定速度漸漸向上提升，將漿液與土粒強制攪拌混合，經(jīng)過凝結固化，便在圖中形成固結體。高壓噴射固結體