袋裝砂井加固軟土地基設(shè)計(jì)計(jì)算

課程名稱：《鐵路路基工程》設(shè)計(jì)題目：袋裝砂井加固軟土地基設(shè)計(jì)計(jì)算院系：土木工程系專業(yè)：鐵道工程年級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：2010年06月課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)鐵道工程姓名學(xué)號(hào)開題日期：2010年5月10日完成日期：2010年6月20日題目袋裝砂井加固軟土地基設(shè)計(jì)計(jì)算一、設(shè)計(jì)的目的通過對(duì)袋裝砂井加固軟土地基的設(shè)計(jì)計(jì)算，首先達(dá)到掌握袋裝砂井加固軟土地基的設(shè)計(jì)計(jì)算過程，其次了解更多關(guān)于地基的知識(shí)與規(guī)范，更好的掌握與專業(yè)知識(shí)密切相關(guān)的工程內(nèi)容，將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際問題中去。形成對(duì)實(shí)際工程的大致認(rèn)識(shí)。二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求任務(wù)：1.計(jì)算路堤極限高度判斷是否需要采用加固措施2.設(shè)計(jì)袋裝砂井地基方案要求：1.5個(gè)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算表、1個(gè)沉降計(jì)算表、1個(gè)固結(jié)度計(jì)算表2.路堤填土進(jìn)度圖（或路堤填土進(jìn)度、固結(jié)度、沉降與時(shí)間關(guān)系曲線），砂墊層加打袋裝砂井加固地基代表性橫斷面圖（1：200），砂墊層加打袋裝砂井加固地基代表性半平面圖（1：200），袋裝砂井平面布置圖（1：50）砂墊層坡腳大樣圖（1:50）三、指導(dǎo)教師評(píng)語四、成績(jī)指導(dǎo)教師(簽章)2010年06月25日目錄TOC\o"1-2"\h\z\u一、設(shè)計(jì)依據(jù) 2二、極限高度計(jì)算 2三、加固方案比選 2四、采用袋裝砂井加固的設(shè)計(jì)計(jì)算 21.驗(yàn)算用袋裝砂井加固的可能性 22.砂墊層的布置 33.砂井長(zhǎng)度的假設(shè) 34.砂井直徑和間距的決定 55.砂井底部以下部分固結(jié)度的計(jì)算 66.砂井長(zhǎng)度的決定 6五、砂井地基沉降量計(jì)算 71.地基頂面中點(diǎn)處應(yīng)力計(jì)算 72.中軸線上地基中各點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算 83.垂直沉降計(jì)算 84.側(cè)向變形引起的沉降量計(jì)算 85.加荷完畢沉降量計(jì)算 96.施工期內(nèi)因基底沉降而增加的土方數(shù)量 97.路基面每側(cè)預(yù)留寬度 9六、固結(jié)度修正 9附錄 12路基填土進(jìn)度圖一、設(shè)計(jì)依據(jù)1.地基為飽和軟黏土，土質(zhì)均勻，厚18米，底部為不透水巖層，地下水位與地面標(biāo)高相同；2.土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下：土層參考指標(biāo)填土，，軟黏土地基天然強(qiáng)度：軟黏土壓縮實(shí)驗(yàn)資料壓力P（Kpa）050100200300400孔隙（e）1.3371.1521.0680.9690.9160.8663.線路資料直線地段，單線路堤，路堤高8米，路基面寬7.5米，邊坡坡度1:m=1:1.75,線路等級(jí)按I級(jí)次重型標(biāo)準(zhǔn)，活載換算高度，寬。填土?xí)r間為6個(gè)月，8個(gè)月竣工，12個(gè)月通車。施工速度按兩級(jí)加荷，第一級(jí)等速填土2個(gè)月，填土高為總高度的，停工2個(gè)月，第二級(jí)等速填土4個(gè)月竣工，再停工4個(gè)月后通車。二、極限高度計(jì)算：路堤高度，路堤和地基必須加固,方能保證安全使用。三、加固方案比選：1.反壓護(hù)道：反壓護(hù)道是借在路堤兩側(cè)填筑一定高度和一定寬度的護(hù)道的反壓作用，以防止地基破壞保證路基穩(wěn)定。施工簡(jiǎn)易，但占地面積大，用于非耕作區(qū)和土源豐富的地區(qū)。僅適用于路堤高度不大于極限高度的5/3~2倍的情況。2.換土方案：以人工、機(jī)械或爆破方法將地基土挖出，換填強(qiáng)度較高的砂、礫、卵石等滲水土。此方案從根本上改善了地基的性質(zhì)，效果甚佳。但僅適用于軟土層較薄，其上無覆蓋層的情況。3.普通砂井：砂井不連續(xù)性或縮頸現(xiàn)象不可避免，所用設(shè)備相對(duì)比較笨重，不便于在很軟弱的地基上大面積施工，從排水要求分析，不需要普通砂井這樣大的斷面，其完全是砂井施工的需要，故砂井材料消耗大，造價(jià)相對(duì)比較高。4.袋裝沙井：基本上解決了普通砂井所存在的問題。綜合考慮各方案的適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)等，本設(shè)計(jì)中路堤較高，軟土層較厚，用其他方法難以滿足路基的穩(wěn)定要求。從而選取袋裝砂井加固地基。四、采用袋裝砂井加固的設(shè)計(jì)計(jì)算1.驗(yàn)算用袋裝砂井砂井加固的可能性根據(jù)路堤高度、施工期限和基底土壤的性質(zhì)等，假設(shè)當(dāng)路堤填至設(shè)計(jì)標(biāo)高并立即通車時(shí)，地基土由于施打砂井后可能達(dá)到的固結(jié)度（假定）和假定砂井穿透整個(gè)軟土層，用圓弧法檢驗(yàn)其穩(wěn)定性，找到最危險(xiǎn)圓弧之穩(wěn)定系數(shù)。因此可以單獨(dú)使用砂井加固。具體計(jì)算見圖1-1及表1-1。圖1-1（圓心）2.砂墊層的布置在路堤底部的地基表面鋪設(shè)一層較薄的砂層，以使軟土頂面增加一個(gè)排水面，在逐級(jí)加荷作用下促使地基土排水固結(jié)，提高速度。砂墊層厚度取0.5m，伸出路堤坡腳1m，如圖1-2所示。圖1-23.砂井長(zhǎng)度的假設(shè)取圓心（2，16），試算三個(gè)半徑，分別取在右邊坡處、當(dāng)量土柱的右邊緣點(diǎn)、線路中心處，且半徑取為0.5的倍數(shù)。具體計(jì)算見圖1-3、1-4、1-5及表1-2、1-3、1-4。圖1-3（圓心）圖1-4（圓心）圖1-5（圓心）由于最危險(xiǎn)圓心周圍的幾個(gè)圓心之穩(wěn)定系數(shù)最小者切過基底的最大深度均在8m以內(nèi)，因此初步?jīng)Q定砂井長(zhǎng)度為8m進(jìn)行試算。4.砂井直徑和間距的決定取袋裝砂井直徑，填土期限為6個(gè)月，填土采用兩級(jí)加荷，固結(jié)時(shí)間為6個(gè)月?，F(xiàn)求滿足時(shí)的砂井間距。假定砂井按照三角形排列，砂井間距取1.2m。由于地基排水條件和附加應(yīng)力分布屬于“0-2”型，則，，，與前面假設(shè)的80%接近，所以砂井間距可采用1.2m。5.砂井底部以下部分固結(jié)度的計(jì)算按單面排水計(jì)算，且屬于“0-2”型6.砂井長(zhǎng)度的決定分別將砂井部分的固結(jié)度和砂井以下部分的固結(jié)度代入通砂井以下的圓弧，求得最危險(xiǎn)圓弧之穩(wěn)定系數(shù)，滿足要求。因此決定砂井長(zhǎng)度為8m。具體計(jì)算見圖1-6及表1-5。圖1-6（圓心）五、砂井地基沉降量計(jì)算計(jì)算依據(jù)：機(jī)車軸重路堤高度：，邊坡率，路基面寬壓縮曲線見圖1-7，計(jì)算草圖見1-8。圖1-7圖1-81.地基頂面中點(diǎn)處應(yīng)力計(jì)算2.中軸線上地基中各點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算中軸線上地基中各點(diǎn)（從地面算起）應(yīng)力的計(jì)算見表。中軸線上地基中各點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算圖1-9應(yīng)力曲線（應(yīng)力單位：）3.垂直沉降計(jì)算計(jì)算見表1-7。砂井范圍內(nèi)沉降量，。4.側(cè)向變形引起的沉降量計(jì)算cm取,則在鐵路路基使用年限內(nèi)可忽略由蠕變引起的次固結(jié)沉降量。從而，總沉降量為：5.加荷完畢沉降量計(jì)算砂井范圍砂井以下側(cè)向變形引起的沉降量所以，6.施工期內(nèi)因基底沉降而增加的土方數(shù)量7.路基面每側(cè)預(yù)留寬度六、固結(jié)度修正1.固結(jié)度計(jì)算表3-1固結(jié)度計(jì)算表月份2砂井區(qū)0.0097619.651.3023.010.063230.0946.1846.20砂井以下0.0062519.371.0522.7214.424砂井區(qū)0.0195220.432.0023.810.126451.1362.7662.79砂井以下0.0124919.871.4923.2414.758砂井區(qū)0.0390421.973.4425.360.252876.1282.1782.21砂井以下0.0249820.862.3924.2515.391