毕业设计-武汉至英山高速公路六标段软土路基处理及工后沉降预测.doc

武汉至英山高速公路六标段软土路基处理及工后沉降预测开题报告全套设计加153893706毕业设计(论文)开题报告题目： 武汉至英山高速公路六标段软土路基 处理及工后沉降预测课 题 类 别： 设计 论文学 生 姓 名： 学 号： 班 级： 岩土09-01班专业（全称）： 土木工程（岩土工程方向）指 导 教 师： 2013年 3 月一、本课题设计（研究）的目的：软土一般是指在静水和缓慢流水环境中沉积，以黏粒为主并伴有微生物作用的近代沉积物。软土是一种呈软塑到流塑状态，其外观以灰色为主的细土粒，如淤泥和淤泥质土、泥炭土和沼泽土，以及其他 高压缩性饱和黏性土、粉土等。其中淤泥和淤泥质土是软土的主要类型。软土地基系指由淤泥、淤泥质土、松软冲填土与杂填土，或其他高压缩性软弱土层构成的地基。它具有高压缩性、抗剪强度低、透水性小、触变性、流变性及不均匀性等特点。通过这次设计，对软地基进行加工，改善地基土的剪切特性，压缩特性，渗透特性，动力特性。提高软土地基的强度和稳定行，降低地基的压缩性减少沉降和不均匀沉降。防止地震时地基的振动液化，消除区域性土的湿陷性，膨胀性和冻胀性。软土地基经过处理后，防止各类建筑物倒塌下沉，倾斜等恶性事故的发生，确保上部基础和建筑物的使用安全和耐久性。代替造价基础和桩基础，具有较好的经济效益。在全面分析国内外有关软土地基处理方法的基础上，结合武汉至英山高速公路六标段软土的分布特征，在对软土地基处理方案技术经济比较的基础上，提出最优处理方法。通过对本可课题的研究，增加自己理论联系实践的能力，合理运用所学知识的同时，对以后工作中可能遇到的困难也用了一个初步的认识，能更好地面对和处理。二、设计（研究）现状和发展趋势（文献综述）：（1）研究现状：近30年来，国内外软土路基处理技术方面发展十分迅速，传统方法得到改进，新的技术不断涌现。随着科技的发展，人们在改造工程特性的同时，不断丰富了对土的特性的研究和认识，从而进一步推动了软土地基处理技术和方法的更新，因而成为了土力学基础工程领域中一个较有生命力的分支。随着国民经济的快速发展，高速发展的社会使得人们的时间观念愈来愈强烈，这就要求能在较短的时间内到达目的地。武汉至英山高速公路是国家规划的“十三纵十五横”重点公路中的“一横”上海至武威公路武汉至刘安支线湖北境内路段，也是湖北省规划的“五纵三横一环”公路主骨架中的“一横”的重要组成部分；是武汉及其以西地区至安徽及长江三角洲地区最便捷的公路通道，也是武汉城市圈向东北地区辐射的重要公路载体。因此它不仅要求路堤的稳定，更重要的是对工后沉降有严格的要求和标准。因此，需要在设计施工中对工后不均匀沉降量严格控制。从全国范围来看，经济发达的城市主要分布在我国东南沿海、长江三角洲以及平原地区，这些地区大部分分布着含水量高、压缩性大、强度低、透水性差、覆盖层厚、埋深浅的弱土层。在路堤荷载作用下，软土路基很容易发生承载力不足、沉降量大、不均匀沉降和固结完成时间长等问题。因此在软土路基上修建高速公路，需要解决的关键问题就是满足路基的稳定性和沉降控制。关于软土地基的处理方法目前主要有以下几种：强夯法：强夯法是指在极短的时间内对地基施加一个巨大的冲击能量，这种突然释放的巨大能量转化为各种振动波向土中传播，破坏了土的结构，达到夯实的目的。强夯法亦称动力固结法，近年来用强夯法处理地基的工程较多，有成有败，因而学术界和工程界争论较多。强夯法施工设备简单，不需加固材料，费用低，周期短。但应注意，强夯法有严格的土质适用范围，主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘土、粉土和黄土地基。软土的饱和度接近1，是不宜使用强夯法的，但在有些地区，软土中与液化层交互存在，进行强夯处理，可采用低夯能进行加固，以减小对软土的扰动，避免破坏软土层的结构，否则对工后沉降不利。所以，采用强夯法首先应考虑的是地层构造。排水固结法：排水固结法是在建筑物建造之前，在场地内利用堆土或其他重物对地基进行预压，使地基在预压荷载作用下逐渐固结压密这是一种使用多年的方法，至今仍被普遍采用，其主要特点是理论成熟，施工设备简单，费用低。如砂井排水法，对于盛产砂料的地区，当是首选方案。但由于排水固结法需要预压荷载，且预压时间长，对工期紧迫、缺乏压载条件的工程是难以采用的。此外，排水固结法只能加速固结沉降而不能减少固结沉降量，因此对沉降和不均匀沉降要求严格的工程必须慎重选择。大量的实测资料表明，排水固结法的有效处理深度约为1215m，超过这一深度，孔晾水压力消散相当困难和缓慢，故设计时应加以考虑。当地基中有下伏透水层时，排水速度将大大加快。另外，孟庆山等人采用强夯法、排水固结法和动力排水固结法3种不同方案，对某地基进行加固处理，且从孔隙水压力消散、动力触探、静力触探及室内土工试验等方面，不同方案的加固处理效果进行对比研究，证实了动力排水固结法是处理饱和软粘土地基的有效方法，施工中亦可加以应用。水泥土搅拌法：水泥土搅拌法是最新软土加固方法之一，分为喷粉法（或称干法）及喷浆法（或称湿法）两种，这两种方法的加固机理和设计方法相同，仅施工方法不同，因而从实用条件出发也宜分别采用。天然含水量小于30%的软弱土层，例如杂填土及粉粒含量高的粉土、砂土宜采用喷浆法；如地基土为天然含水量大于30%塑性指数大于10的软土，则宜采用喷粉法。水泥土搅拌法不仅可以较大地提高地基土的承载力，而且在加固深度内可以减少原地基沉降量的1/3至2/3，沉降较快趋于稳定，在选择方案时，具有明显优势。与其他处理方法相比，水泥土搅拌法一般造价较高，水泥用量大。所以，寻求更经济合理的配方以降低工程费用，是亟待解决的课题。目前，国内有些单位已着手研究，例如在水泥中掺人粉煤灰，周红波等人利用高钙粉煤灰加固处理上海地区软土地基，能加固和改善软土物理力学性能，在强度、压缩性、渗透以及抗液化能力等方面有明显改善，既能充分发挥其材料特性，提高软土的地基承载力，又可以充分利用固体废弃物达到保护环境的目的。由于高钙粉煤灰具有自硬性和较高的活性，可以代替水泥作粉喷桩加固促淤软土地基的原料，也在节约资源方面显示出优越性，取得良好效果。但对适用地层、材料配方、沉降特性等方面尚有待继续研究。振动碎石桩法：振动碎石桩法是用振动或冲击荷载，在软土地基中成孔，再将碎石挤密人土中，形成大直径的桩体，并与原地基土形成复合地基，从而改善地基的工程性能碎石桩法是在砂井基础上发展起来的，与砂井不同的是，碎石桩不仅具有砂井的排水固结作用，而且具有置换挤密作用，故亦称振冲置换法或振冲挤密法。振冲置换法适用于不排水抗剪强度大于20kPa的粘性土、粉土、砂土和填土地基；振冲挤密法适用于粘粒含量小于10%的松散砂土或粉土地基。对于软土地基，由于软土侧向约束作用微弱，透水性差，高灵敏度的软土被“挤密”破坏了原结构，以致达不到预期的加固目的，故失败的工程亦不鲜见。所以采用时必须十分慎重，并进行仔细地方案比较。石灰桩法：石灰桩挤密法就是先把桩管打人土中，再拔出桩管，向桩孔内夯填生石灰，使地基得到加固。利用生石灰加固土体在我国具有悠久的历史，在盛产石灰的地区，当是一种首选方法。据研究，解决石灰桩的“软心”问题，必须在石灰中掺人粉煤灰等其他掺入料，投人孔中的石灰必须粉碎并压密，以提高桩身强度。由于生石灰的运输，保管都比较困难，所以涉及施工机具和施工工艺的问题还有待进一步解决。真空堆载联合预压法：真空预压法是在需要加固的软粘土地基中设置砂井或竖向排水带，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透水的密封膜与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中带有滤水管的分布管道，用射流泵进行抽气抽水，从而达到加固地基的目的。真空堆载联合预压是在真空预压和堆载预压基础上发展起来的软基加固方法，具有真空预压和堆载预压的双重效果。空堆载联合预压比较适合加固深厚软土层地基，处理效果明显，同时能很好地解决软土路基的不均匀沉降，最大限度地减少了软基的工后沉降，而且真空预压在水平方向产生了一个负压力，可以平衡堆载产生的向外挤压作用，加速软基处理速度，克服了排水固结时间较长，地基承载力和稳定性难以满足工程要求的缺点。 （2）发展趋势：软土工程特性的复杂多变性决定了在选择加固处理方法时，应周密考虑多方面因素的影响。在软土土质方面，对渗透性与灵敏度更应予以重视，因为这些特殊性常常成为一些方法成败的关键，只有在特殊条件下才能采用强夯、振冲桩、电渗、硅化，在软土含砂较多而有较强的渗透性，或不因受冲击、扰动而强度有较大的降低时，才有可能取得较理想的效果。所以，采用这些加固方法时应特别慎重，尽量考虑到各种因素的影响。由于各种加固方法各有其特点和适用性，而实际工程中施工环境、地质条件等千差万别，所以，在实际施工中，结合采用各种方法，如将粉喷桩和排水板有机结合，用粉喷桩、石灰桩联合加固软弱地基等，利用各自优点，达到经济、有效加固软土地基的目的。在原有处理方法的基础上，学术界、工程界也在尝试用其他的方法加固软土地基，如用有纺土工织物作为加筋材料加固软土地基，用电动土工合成材料电渗加固软弱粘土地基，以及利用工业废料钢渣制桩处理地基，都取得了良好的效果。但在采用这些方法之前，一定要先了解其适用范围及注意事项。三、设计（研究）的重点与难点，拟采用的途径（研究手段）：武英高速公路第06合同段起止里程K51+400K67+500，全段长度16.1km，第06合同段软土分布在K57+685K57+900段、K58+380K58+460段和K59+500K61+240段。K57+685K57+900段范围内软土分布不均，成分不一，主要为流塑状淤泥质亚粘土，软土厚度1.3m1.7m，顶板埋深02.3m，K58+380K58+460段也软土厚度较薄，且埋深较浅。对于以上两段，设计采用换填法处理，换填深度1m2m。K59+500K61+240段软土连续分布，软土厚度为5m15m，软土层含水量25%35%，表现为夹层形式，软土底面一般都有砂、砾、碎石或强风化片麻岩层，排水条件较好。设计主要采用了两种处理措施，对于桥头段、管涵处采取了水泥湿喷桩复合地基处理方式，对于普通路基段采取了塑料排水带加堆载预压的处理方式。四、设计（研究）进度计划： 1、收集资料、调研、撰写开题报告-第4-6周2、理解设计任务并进行总体方案设计-第6-8周3、设计、制图、英文翻译-第8-12周4、编程、专题-第12-13周5、论文编写-第13-15周6、答辩准备-第16周7、答辩-第17周五、参考文献及设计依据1.折学森著，软土地基沉降计算M，人民交通出版社，19982.洪毓康主编，土质学与土力学M(第二版)，人民交通出版社， 19903.钱家欢，殷宗泽主编，土工原理与计算M(第二版)，中国水利水电出版社，19964 .方左英主编，路基工程M，人民交通出版社，19935 .张诚厚等编著，高速公路软基处理M，中国建筑工业出版社，19976.公路路基设计规范S（JTG D302004）7.公路路基施工技术规范S（JTJ03395）8.公路软土地基路堤设计与施工技术规范S（JTJ01796）9.公路桥涵地基与基础设计规范S（JTJ02485）10. 地基处理手册M，第二版，北京，中国建筑工业出版社，2000,11Singh A，Mitchell J.K General stress-strain-time function for clayJJournal of the clay mechan