路基的施工方案论文.doc

南京铁道职业技术学院 毕 业 论 文 题 目： 软土地基的处理方法及施工控制 作 者： 顾扬扬 学 号：02307110224 二级学院： 动力工程学院 系 ： 铁道工程系 专 业： 铁道工程技术 班 级： 铁道工程 1101 指导者： 张鹏 评阅者： 2014 年 4 月 毕业设计（论文）中文摘要 软土地基的处理方法及施工控制 摘要 软土一般指外观以灰色为主，天然孔隙比大于或等于 1.0,且天然含水量大 于液限的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、 固结系数小、固结时间长、 灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复 杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。软土路基的处理的目的是提高该段 公路路基的稳定性和承载能力。 关键词 软土地基 软土层 地基处理 目 次 1 绪论1 2.软土及软土地基的定义、成因1 2.1 软土的定义1 2.2 软土的成因2 3.软土地基处理的目的和意义3 4 软土基地处理的最新发展3 4.1 地基处理机械的选择 3 4.2 地基处理材料的选择3 4.3 地基处理技术的选择4 5.软土地基的处理方法4 5.1 堤身自重挤淤法.3 5.2 抛石挤淤法.4 5.3 垫层法.4 5.4 预压砂井法.4 5.5 振动水冲法.4 5.6 旋喷法.5 5.7 强夯法.6 5.8.土工合成材料加筋加固法 7 6、处理乍嘉苏高速公路软土地基处理7 7.软土地基加固与处理注意事项10 7.1 路基状况.10 7.2 道路性质.10 7.3 施工环境.10 结 论11 致 谢12 参 考 文 献13 1 1、绪论、绪论 改革开放30年来，我国的国民经济建设取得了飞速发展，许多高楼大厦拔地而起，各 种城市基础设施建设日臻完备。作为国民经济重大支柱产业之一的交通土建行业，遇到了 空前发展的良好机遇。特别在经济发达的沿海地区和内陆平原地带，其发展速度更为迅猛。 中国地域辽阔，从古至今，不管是那里，都分布着不同种类的土，因土的种类不同，所以 土的抗剪强度、压缩和透水存在很大的差别，在不同的地基土，有一些是软弱土还有不良 土软土地基，在我国在平原，谷地这些的地方均分布的比较广泛。软土地基对建筑纯在很 大的危险性，稍有处理不当机会造成危险还有让构造物沉降过大或不均匀沉降，致使路基 出现问题，对结构物造成不同程度的损坏，地基础的如何直接影响到建筑的质量。软土路 基的处理的目的是提高该段公路路基的稳定性和承载能力 从 20 世纪末以来，在新的科技革命及跨国公司迅速发展的带动下，出现了不少的新 的机械。现在社会要发展所以提高了很多处理软土路基的方法；根据不同的角度，采用了“ 强夯法”和“振动水冲法” ；如果从提高土排水及排水固结的这个角度出发，我们也发展了塑 料排水带、砂井预压和土工聚合物等等。地基的处理方法有下面几种排水固结法（如排水 砂井、塑料排水板、堆载预压、真空预压）；钢性状基础（如 CFG 桩、混凝土管桩等） ；深层密实法（如强夯、振冲挤密、爆破挤密、灰土桩等）；置换法双层地基或复合地基 （如浅层换填、深层搅拌桩、碎石桩等）。 2 2、软土地基的意义、成因、软土地基的意义、成因 2.12.1 软土的定义软土的定义 软土一般指外观以灰色为主，天然孔隙比大于或等于 1.0,且天然含水量大于液限的细 粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时 间长、 灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差 较大等特点。 2.22.2 软土的成因软土的成因 软土是第四纪后期地表流水所形成的沉积物质，多数分布于海滨、湖滨、河流沿岸等 地势比较低洼地带，地表终年潮湿或积水。所以地表往往生长有大量芦苇、塔头草、小叶 樟等喜水性植物，由于这些植物的生长和死亡，使软土中含有较多的腐殖质和有机物。我 省主要分布于三江平原和松嫩平原腹地。另外在其它地区有零星分布，三江平原软土属泥 沼型，而其它地区主要属软土型。软土由于厚度不同，其对工程的影响也不同。软土多分 布于沼泽化湿地地带，而泥沼多分布于沼泽地区，软土的形成时间晚于泥沼形成时间。 3 3、软土地基处理的目的和作用、软土地基处理的目的和作用 软土地基处理的意义主要起排水固结作用，通过在软基上铺格栅，上面再铺砂砾层， 使得软基中的水通过上面荷载的作用，排水出土体，并从砂砾层中渗出，达到排水固结的 目的。 4 4、软土基地处理的最新发展、软土基地处理的最新发展 4.14.1 地基处理机械的选择地基处理机械的选择 换土法，需要用到挖掘机、自卸卡车、压路机 强夯法，需要用到夯锤和履带吊 预压砂井法，需要用到钻机、吊车、混凝土块等等 振冲法，需要用到碎石打桩机等 灌浆法，需要用到钻机和压力注浆机 4.24.2 地基处理材料的选择地基处理材料的选择 最好是用河沙，因为河沙不带酸碱，性能也相当稳定，不会对地下基础造成损害，当 然造价相对高一点，但是我认为这比较重要，占建筑的造价也不多。选矿后剩下的沙就很 难说了，因为不知道它的各种有害物含量。 4.34.3 地基处理技术的发展地基处理技术的发展 地基处理技术发展趋势预测： 4.3.1、无刚性竖向增强体的时代，靠扩大承力面积减小基底附加应力，不过也可视作 满布“土”桩； 4.3.2、桩基础，桩与基础底板（承台）刚接，依上部结构在柱、墙下布桩，亦称“拜 桩教”始祖； 4.3.3、疏桩，分考虑桩端下持力层塑性变形的高人与设计失误的低手两类，无法克服 后期沉降大甚至不收敛； 4.3.4、褥垫层，开创复合地基伟大时代，“土”桩重现江湖，可惜机理不清、厚度受限 、检测矛盾、有待发展； 4.3.5、长短桩刚性桩复合地基，不想浪费上部好的持力层，“拜桩教”回光返照，交互 折减、更说不清； 4.3.6、不同模量桩型组合复合地基，利用刚度大的桩承载，刚度低的桩解决失陷性、 液化，“土”桩深造； 4.3.7、两项内容，一是指桩顶预留沉降，天津大学郑刚教授的专利，打响了推翻褥垫 层的第一枪； 二是指采用不同长度或类型的桩时，一部分桩与基础底板（承台）直接接触 ，另一部分不直接接触； 4.3.8、改变桩顶（或桩端）物件或材料的模量，是单桩（均匀布桩）复合地基研究的 最高形式， 以南京工业大学宰金珉教授桩端位移调节和梅国雄教授纵向预应变桩最为典型 ； 4.3.9、变刚度调平设计，将“依受力布桩”改变为“依沉降布桩”，上部结构、基础和地 基共同分析， 追求岩土工程地基处理的最高境界：“沉降大且均匀”，大幅度降低用桩量的 同时增加了可靠度， 几乎完美，只剩两个缺陷：一是边、角桩受力不满足，二是与疏桩类 似的后期沉降大甚至不收敛； 4.3.10、将桩伴侣与竖向增强体结合成“变刚度调平桩”，应用于变刚度调平设计，解 决最后两个缺陷， 土所承担的承载也由一代桩时代的近乎于零提高到大团圆九代桩时 代的近乎于全部， 桩仅起“止沉”作用，用桩量降低到极致，桩的一家人（桩伴侣、竖向增 强体、土）大团圆。 5 5、软土地基的处理方法、软土地基的处理方法 5.15.1 爆破挤淤爆破挤淤 爆破挤淤是海底软基处理的一种方法，是通过爆破的办法清除海底的淤泥，实现淤泥 和石料的置换。通过爆炸冲击作用降低淤泥结构性强度，同时利用抛石体本身的自重使爆 前处于平衡状态的抛石体向强度降低处的淤泥内滑移，达到泥、石置换的目的。首先沿建 筑物长轴线抛填达到爆炸处理的设计高程与宽度，形成爆前抛石堤纵断面线，然后在抛石 堤前端“泥石”交界面前方一定位置、一定深度处的淤泥层内埋置单排群药包，引爆群 药包，在淤泥内形成爆炸空腔，抛石体随即坍塌充填空腔形成“石舌” ，同时抛石体前方和 下方一定范围内的淤泥被爆炸弱化，强度降低，抛石体下沉滑移挤淤。随后进行抛石，当 淤泥内剪应力超过其抗剪强度时，抛石体沿定向滑移线朝前方定向滑移，达到新的平衡后 滑移停 止。继续加高抛填，从而又出现新的定向滑移下沉，如此反复出现多次，直到抛石 堤稳定为止，此时单循环结束 5.25.2 抛石挤淤法抛石挤淤法 抛石挤淤法施工简单、迅速、方便。适用于常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动 状态，厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3-4m 的软土；在特别软的 地面上施工由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排出时；适用于石料丰富，运 距较短的情况。 5.35.3 垫层法垫层法 当建筑物基础下持力土层比较软弱，不能满足设计荷载或变形的要求时，常在地基表 面铺设一定厚度的垫层，或者把表面部分软弱土层挖去，置换成强度较大的砂石素土等， 处理地基表层，这类方法叫做垫层法。 5.45.4 预压砂井法预压砂井法 在软土层中按一定距离打入管井,井中灌入透水性良好的砂,形成排水“砂井” ，在堆载 预压下，加速地基排水固结，提高地基承载能力。 （砂井堆载预压法）适用于处理深厚软土 和冲填土地基，多用于处理机场跑道、水工结构、道路、码头等工程地基。 5.55.5 振动水冲法振动水冲法 是以起重机吊起振冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生高频振动，同时起 动水泵，通过喷嘴喷射高压水流，在边振边冲的共同作用下，将振动器沉到土中的预定深 度，经清孔后，从地面向孔内逐段填入碎石，使其在振动作用下被挤密实，达到要求的密 实度后即可提升振动器，如此反复直至地面，在地基中形成一个大直径的密实桩体与原地 基构成复合地基，提高地基承载力，减少沉降，是一种快速、经济有效的加固方法。 5.65.6 强夯法强夯法 指的是为提高软弱地基的承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层使地基迅速固结的方法。 称动力固结法,利用起吊设备,将 1040 吨的重锤提升至 1040 米高处使其自由下落，依 靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。这是在重锤夯实法基础上发展起来的，而其加固 机理又与它不一样，这是一种地基处理的新方法。 5.7.5.7.土工合成材料加筋加固法土工合成材料加筋加固法 加筋法是指在建筑物基础软弱处在土基中加入特殊材料（金属丝，土木材料等） 。常见 的种类有三种，土工合成材料，土钉墙技术和加筋土。土工合成材料是一种新型的岩土工 程材料。它以人工合成的聚合物，如塑料、化纤、合成橡胶等为原料，制成各种类型的产 品，置于土体内部、表面或各层土体之间，发挥加强或保护土体的作用。土工合成材料可 分为土工织物、土工膜、特种土工合成材料和复合型土工合成材料等类型。 6 6、处理乍嘉苏高速公路软土地基处理、处理乍嘉苏高速公路软土地基处理 是浙江省水运公路主干线“两纵、两横、十八连、三绕、三通道”中的一连和所在区 域嘉兴市“四纵五横“公路主骨架的主轴，是连接苏南经济区和杭（州）嘉（兴）湖（州） 平原经济区的交通纽带。全线采用高速公路标准,路基宽 28 m,设计行车速度 120 km /h。 2002 年建成通车。本工程项目地处杭嘉湖平原区,不良地质体主要为软土,均需进行软基处 理。采用的处理方法主要有：水泥搅拌桩、塑料排水板、砂砾垫层等。 （1）水泥搅拌桩）水泥搅拌桩 施工流程 桩位放样钻机就位检验、调整钻机正循环钻进至设计深度打开高压注浆泵 反循环提钻并喷水泥浆至工作基准面以下0.3m重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度 反循环提钻至地表成桩结束施工下一根桩。 （2）砂砾垫层施工方法）砂砾垫层施工方法 对表土进行清理和平整,在达到规定压实度的基底上铺设第一层砂砾垫层,为减少 对原地面的扰动,计算好砂砾垫层的方量,集中铺设。为防止砂的流失及加强垫层排水作用, 在垫层边缘设置了护脚砂袋,施工时要注意保证土工布和土工格栅的搭接长度,土工格栅和 土工布施工结束后,铺设第二层砂垫层,同样铺设一条砂道,然后摊平碾压。 （3）塑料排水板）塑料排水板 塑料排水板施工方法如下：塑料排水板用插板机插入软土地基，在上部预压荷载作 用下，软土地基中空隙水由塑料排水板排到上部铺垫的砂层或水平塑料排水管中，由其他 地方排出，加速软基固结。在软土地基处理中，塑料排水板的作用设计，施工设备基本与 袋砂井相同。 塑料排水板加固软土地基的优点： 1. 滤水性好，排水畅通，排水效果有保证。 2. 材料有良好的强度和延展性，能适合地基变形能力而不影响排水性能。 3. 排水板断面尺寸小，施打排水板过程中对地基扰动小。 4. 可在超软弱地基上进行插板施工。 5. 施工快、工期短，每台插板机每日可插板15000m 以上，造价比袋砂井低。 对于深厚的软土地基采用排水固结法进行加固时，从技术上和经济上考虑，采用排水 板几乎是唯一经济、有效、可行的方法 塑料排水板施工宜在铺设砂垫层后按下列顺序进行 a、根据打设板位标记进行打设机定位 b、安装管靴 c、沉设套管 d、开机打设至设计标高 e、提升套管 f、剪断塑料排水板 g、检查并记录板位等打设情况 h、移动打设机至下一板位 回插入套管扁嘴中,长约 1215 cm 拉紧塑板,使锚靴紧贴套管下端,以免套管在下沉过 程中挤进泥砂,再在上面铺设土工格栅和砂砾层。 乍嘉苏高速公路从 2002 年十月通车以来，从养护单位提供的沉降观测数据报告 来看,各种形式的软基段落己趋稳定,以上各种针对性的软基处理方法，取得了良好的处理 效果，具有一定的参考价值。 结语结语 经过广大工程技术人员的努力,浙江省的高速公路软土地基处理已经取得了一定成绩, 但技术水平还有待提高。软土地基如若处理不当所造成的危害是不容忽视的,所以我们必须 根据现场地质情况和使用要求灵活选取既保证质量又经济的软基处理方法。 7 7、软土地基加固注意事项、软土地基加固注意事项 7.17.1 在强度上不如自然形成的地基的基础上，换填毕竟是人工制造的地基。即密实程度 不如自然土层。因此那，在施工中一定需要严格注意对土层的压实，一定要保证紧密程度 达到规定的要求。还有在施工中需注意，换填法只适用于浅层地基，如果软土部分比较深 或者还有埋到地下的，使用这种方式必然会耗费大量人力与物力，对于所做的工程而言肯 定是没有利处。 7.27.2 再选材料上应该选择三种不同的材料去构建人工做的地基，还有素土、矿渣以及砂 石。如果在施工当中，把三者充分融合在一起才能保障人工地基的密实度和硬度。人工做 的地基要的抗剪的强度非常大，这样才让压缩性降低，就像将原来有的缝隙填满，让工程 建设中避免发生地基下陷或者坍塌的情况。 7.37.3 在使用当中需要对填土留下空间，以至于进行有效的排水，使地基的水分减少从而 减少地基的坍塌。这样地基的水减少，就避免冬季层结块现象也会减少，使土层不会在冬 季强度降低。 7.47.4 根据不同的施工环境从而选择的处理方法也不一样，使用经济性也不行。就像噪音 、振动地基及地下水的变化和排出的泥水等，在选择施工方法时也一定要考虑。同时在路 堤高度较而地基特别软弱的情况下，周围地基经常发生大的隆起或沉降。这样，在路堤坡 脚附近有民房和重要构造物时，应考虑以减小总沉降量且控制剪切变形的方法为主要措施 。一定不能采取用这种类似的方法，应该提前对可能受到影响的物体进行保护，不然就要 用高架构造物代替。 结论结论 软土地基处理是一个复杂的、难度大的工程，软土地基的性质因地而异，因层而异