高等级公路软土地基处理的方法.doc

郑州交通职业学院毕 业 论 文论文题目：高等级公路软土地基处理的方法所属系别 交通工程系 专业班级 07级高等级公路维护与管理2班姓名 胡学辉 学号 200708050420223 指导教师 王东亮 撰写日期 2010年4月 摘 要软土在我国沿海地区和内陆平原或山间盆地都有比较广泛的分布，他们的成因，结构和形态虽然不同，但都具有含水量大，压缩性高，强度低和透水性差的特点。我国沿海主要是海岸沉积的软土，长江、黄河、珠江、海河、淮河等各大河流下游为陆相的河滩沉积和海相的三角洲沉积，洞庭湖、洪泽湖、太湖等各大湖泊周围广泛分布着有湖泊沉积的软土。而现在就我国对软土地基的处理还处在探索和发展的阶段。目前我国高等级公路所采用的软土地基处理方法都是大同小异！主要就是以固结排水法为主，例如采用塑料排水板、袋装沙井、挤密碎石桩、CFG桩、粉体搅拌桩以及碎砾石垫层，同时配合大面积的抛石挤淤法等。最近几年由于技术的进步和大胆的试验，同时在积累了大量的经验的基础上，一些新型的方法如塑料排水板堆载预压与反压互道复合地基处理，干振碎石桩加CFG桩等复合地基处理方法被用在高速公路软土地基的处理中。下面就我国近两年来应用在软基处理上的一种复合地基处理的方法做以下介绍，以便互相学习研究所用。关键词：软土地基，固结排水法，塑料排水板，塑料排水板堆载预压，复合地基，反压互道AbstractSoft soil in our coastal areas and inland plains or mountain basins Duyou wider distribution, they are the causes of structure and morphology are different, they all have a water content of large, high compressibility, low strength and water permeability Cha features. Coastal marine sediments is mainly of soft soil, the Yangtze River, Yellow River, Pearl River, Haihe River, Huaihe River and other major rivers in the flood for the terrestrial and marine deposits of the delta, Lake, Lake, Taihu Lake and other major widely distributed around the lake deposits of soft soil. And now our country is still in the treatment of soft exploration and development stage. At present, China highway approach used in soft soil are much the same! Mainly to consolidation of the main drainage method, such as plastic drain, manhole bag, gravel compaction pile, CFG pile and crushed gravel powder mixing cushion, in conjunction with a large area Rubble law in recent years because of technological advances and bold experiment has accumulated a wealth of experience at the same time, based on some new methods such as plastic drainage plate preloading combined with each other a counter-pressure treatment, dry vibration gravel pile and CFG pile treatment methods such as composite foundation is used in the treatment of soft soil foundation. Here in China the past two years on soft ground on the application of some composite foundation method to do the following description. Institute to learn from each other with. Key words: soft, drainage consolidation method, PVD, PVD preloading, composite foundation pressure to each other 目 录1 引言12 软基处理的基本理论知识12.1软基的一般性质12.2不良地基处治对策及目的12.3塑料排水板堆载预压沉降观测分析22.3.1沉降观测分析22.3.2最终沉降量及固结度推算23 设计的主题内容23.1塑料排水板施工方案、施工方法23.1.1塑料排水板的优点23.1.2材料要求33.1.3施工机械33.1.4施工工艺33.1.5关键工序控制33.1.6施工质量控制43.1.7施工中易出现的问题及解决的方法43.1.8塑料排水板质量检验43.1.9试验段需要得到的技术参数53.2堆载预压与塑料排水板复合地基施工要点53.2.1塑料排水板的长度和间距控制53.2.2复合地基附属工程63.2.3反压护道填土与沉降观测管安装63.2.4超载预压、卸载63.3堆载预压与沉降观测管的安装示意图73.3.1堆载预压示意图73.3.2沉降观测管的布置图74 结果分析与讨论75 总结8参考文献9致谢101 引言软基是高速公路在修建过程中经常遇到的问题，而软土地基对高速公路的危害也越来越引起人们的重视。就目前我国对软基的处理还处在探索和发展的阶段。目前我国高等级公路所采用的软土地基处理方法都是大同小异！主要就是以固结排水法为主，例如采用塑料排水板、袋装沙井，挤密碎石桩，CFG桩粉体搅拌桩以及碎砾石垫层，同时配合大面积的抛石挤淤法，堆载预压法等。最近几年由于技术的进步和大胆的试验同时在积累了大量的经验的基础上一些新型的复合地基处理方法被用在高速公路软土地基的处理中。本课题就我国近两年来应用在软基处理上的复合地基处理方法之一做以下介绍。2 软基处理的基本理论知识在确定软土地基的时候要通过地质勘探查明地质原因，根据实际情况应用不同的处理方法以降低工程造价缩短工期，达到最好的处理效果。 2.1软基的一般性质软土: 广义上讲就是强度低压缩性高的软土地基，主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的软土，空隙大的有机质土，泥炭以及松散沙等土层构成，在浅层地下水的作用下形成了承载力底的软土层。软土的特性主要表现为天然含水率高、孔隙比大、含水量在34%72%之间，孔隙比在1.01.9之间、饱和度一般大于95%、液限一般为35%60%、塑性指数为1330。我国软土多分布在江河湖海等处，但也在丘陵低洼和山区谷地赋存。由于其成因类型不同、厚度不一、性质各异、因此不能一律对待，首先应查明各地区特点和地质土质条件，有针对性地采取有效对策，作出合理的处理。 2.2不良地基处治对策及目的目前我国高等级公路所采用的软土地基处理方法都是大同小异！主要就是以固结排水法为主，例如采用塑料排水板、袋装沙井、挤密碎石桩、CFG桩粉体搅拌桩以及碎砾石垫层，同时配合大面积的抛石挤淤法、堆载预压法、强夯法换填法等。软土地基的处治包括沉降处治和稳定性处治两个方面的内容。沉降处治的目的是加速地基的固结沉降量减小总沉降量，以保证道路在运营过程中不应地基沉降造成车辆行驶的不安全和不舒服。稳定处治的目的。1、控制剪切变形：制止周围地基因路堤荷载作用发生隆起或流动。2、处进强度增长：加速地基强度的增长，以求得稳定。3、增加抗滑阻力：改变路提的形状（如增设反压护道）或换填部分地基，增加抗滑阻力，以求得稳定。2.3塑料排水板堆载预压沉降观测分析 2.3.1沉降观测分析变形及孔隙水压力观测从沙垫层和塑料排水板施工完成后开始算起，不考虑塑料排水板施工期间由于排水条件改善引起的沉降量。2.3.2最终沉降量及固结度推算据所测得的资料对最终的沉降量进行推算，并用观测的沉降值和计算值作比较确定铺设路面的时间。据已知沉降数据推算沉降及最终沉降主要有双曲线法，沉降速率法，三点法，星野法。双曲线法是假定下沉平均速率以双曲线形式减少的经验推测方法，如观测时间超过半年以上双曲线的推测结果与实测接近，此次采用双曲线法推测沉降公式为 St=Sa+t-ta/+(t-ta)Ta、Sa拟合计算起点参考点的观测时间与沉降值；t、 St拟合曲线上任意点的时间与对应的沉降值；、 根据实测值求出的参数。化为直线时分分别表示直线的截距与斜率；3 设计的主题内容插塑料排水板是排水固结法之一，是利用设置在地基中的竖向排板和地表进行加载预压或利用建（构）筑物自身重量的共同作用使饱和软土中的孔隙水逐渐排出地表，土体固结提高密实度和强度,消除大部份的水后沉降使地表稳定。主要运用于活淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土及杂填土的软土地基。对沿海地区的应用非常合适。在进行总体设计的时候要根据工程地质报告，设计插管打入地下持力层深度堆载厚度、土工反滤层沙垫层的厚度、插板的处理宽度、反压护道宽度、沉降观测管的放置位置等。3.1塑料排水板施工方案、施工方法3.1.1塑料排水板的优点1、滤水性好，排水畅通，能确保良好的排水效果。2、料具有一定的强度和延伸性，适合地基变形能力强，而不影响排水性能。 3、水带断面尺寸小，插板时对地基扰动小。 4、可在超软弱粘地层（如新吹填土基）之上进行插板施工。 5、施工速度快，工人劳动强度低，是软基加固工程的理想排水固结材料。3.1.2材料要求塑料排水板采用Bo型，结构形式为粘和式，外型尺寸均匀,厚度4.0mm,宽度为10cm，塑料排水板应采用原生塑料，采用不带铜丝类型的。按照设计塑料排水板的纵向通水量应30cmS（侧压力350Kpa），牢膜等孔径75m（以095计），复合体拉强度（干态）1.2KN10cm(延伸率为10%时)，滤膜纵向干态抗拉强度1.5KN/m（延伸率为10%时），滤膜湿态横向抗拉强度2.0KNcm（延伸率15%时，试件在水中浸泡24小时）。3.1.3施工机械塑料排水板法的施工机具我们采用了履带式插板机，履带式插板机行走方便，可在现场组装，接地面积大，一般地基在稍做处理后即可承受。3.1.4施工工艺塑料排水板具体工艺如下：平整场地开挖排水沟铺下层砂垫层稳定放样机具就位塑料排水板穿靴插入套管拔出套管割断排水板检查并记录板位等情况机具移位铺设上层砂垫层土工布反滤层。3.1.5关键工序控制1、注意排水板的技术性能，应按设计要求对每批进场的产品抽查检验合格后方可施工；施工前对照地质资料，在布置排水孔的场地范围内作必要的触探（探孔）检查，以尽量避免施打排水孔时碰到地下障碍物（探孔深度不要超过设计孔深60cm）。放样时根据设计情况准确定位，并在每个孔位都查好标记，标记使用石灰和细竹条等，做到明显且不易被损坏，定位准确，2、严格控制打设标高，穿靴时将塑料排水板端部穿过预制靴头，固定在架上，对折带子长度控制在1020cm，固定联结。将靴头套在空心套管端部，固定塑料排水板,并使其在下沉过程中能阻止泥砂进入套管。排水孔的施打过程要采用定载振动压入的方法，一直打到设计要求的深度，不允许重锤夯击。3、排水板在装运和储存期间，要包上厚保护层，在施工现场存放要注意防晒及泥浆、灰尘污染或其它物体的碰撞破坏。排水板施插过程，应注意是否在插入时真正送入土中，或在拔管（心轴）时，排水板回带上来。可经常注意卷筒内塑料板的耗用量。同时设置适当的预压下沉观测点，注意分级加荷的压缩量及其均匀性。3.1.6施工质量控制1、施工现场堆放的塑料排水板盘带加以覆盖，放置于洁净干燥处，防止污染和暴露在空气中老化。插入过程中导轨保证垂直，钢套管不得弯曲，透水滤套不得被撕破和污染；排水板底部保证可靠的锚固措施，以免拔出套管时将芯板带出，下料时应考虑上拔时的“跟带”长度，“跟带”长度控制在70cm以内，一旦超过报废重插。2、塑料排水板留口长度保证伸入砂垫层在50cm，使其与砂垫层贯通；并作好保护措施，以防机械、车辆进出时受损，影响排水效果。3、打设完毕后应立即摊铺第二层砂砾垫层，以防长时间暴露于空气中使板体老化。4、塑料排水板施工允许偏差按下表的规定控制：项次项目单位允许偏差检查方法和频率1板距cm15抽查2%2板长cm不小于设计查施工记录3竖制度%1.5查施工记录3.1.7施工中易出现的问题及解决的方法1、出现的问题：插板施工中，距进口一定范围内插孔不宜缩孔。提拔导管时发生“跟带”现象，桩管进入泥水污染排水板。遇到较干硬的粘土层时，进度缓慢。由于地基未有做先期的处理在施工时机器偏斜竖直度无法保证。2、解决方法：插孔不宜缩孔，采用扁状套管或是用中粗砂填灌插孔，这样就在塑料排水板的上端形成了砂井与塑料排水板的复合体。发生“跟带”现象，这与套管尺寸、端头结构、施工工艺和土层有关，其中最为关键的是端头结构，尽可能采用工艺先进的施工设备，大功率的机器。泥水进入导管的情况会造成污染排水板堵塞板槽，施工中要常使用清水冲洗导管。发生进度缓慢时采用加大功率和在导管中加少量清水，增加润滑。同时可以采用静压法以保证垂直度。3.1.8塑料排水板质量检验供料方应提供塑料排水板出厂合格证书及技术性参鉴定书。每批塑料排水板运抵工地后应进行外观检查与验收，其方法按现行行业标准塑料排水板检验标准（JTJ/T-257）有关规定执行。同批次生产的塑料排水板，每20万米进行一次抽样检验，单批次数量少于此数额时也应抽验一次，不同批次的塑料排水板应分批次抽验施工过程中的质量检验。每盘塑料排水板装机前后和施工过程中随时进行外观检查，发现不合格时应立即停用。跟换合格的排水板。要求板芯无接头槽齿、不倒伏、不带刺、无空洞、气泡。滤膜接头全长不多于1个，滤膜不得破损，少数破损可截除，破损较多则不应使用。板模连接：缝合型的缝线要在一个槽内并且连接，针距为4-6mm;粘合型的粘合缝要连接，宽度为46mm。3.1.9试验段需要得到的技术参数插板机对地基的压力、稳定性、打设能力、电流值、机动性及打设速度，如何定位准确，跟带长度及控制措施的合理性。塑排板搭接长度、防污最佳措施、排水盲沟的布置、沉降观测管的最佳布设位置。如同时找出如何处理插板进度缓慢与跟带的方法。3.2堆载预压与塑料排水板复合地基施工要点3.2.1塑料排水板的长度和间距控制国内外的软基加固经验表明：软土地基加固的成功与否，与垂直排水通道的施工质量和性能有很大的关系。利用塑料排水板作垂直排水通道进行软土地基加固必须合理地确定塑料排水板的质量参数和技术指标。塑料排水板的布设主要是确定长度、井径、间距等指标。对于塑料排水板在计算时要根据与袋装砂井周长相等的原则进行当量直径的换算：Dp=2(b)式中：Dp为当量直径（cm）；为排水板在周围土压作用下，透水能力的折减系数，一般取0.75，b、分别为排水板的宽度与厚度（cm）。按一般排水体尺寸，由上式计算的Dp5cm，但是考虑施工中的工艺要求，袋装砂井直径一般不小于7cm，所以换算塑料排水板直径取710cm为宜。一定附加荷载条件下排水体间距越小越有利于地基的排水固结，排水体的作用也就越显著，所以间距通常以12m为宜。排水体的布置可以按正方形或等边三角形布置。通过给定荷载、预压时间、允许工后沉降及软土的物理力学指标，我们可以确定塑料排水板的规格、间距、长度，如果再确定了规格和间距，就可以计算出长度，而且工程实践证明，塑料排水板一般应采取短而密的原则为好。我们在进行试验段塑料排水板长度计算时，通过改变排水板的间距和长度，计算不同情况下的总沉降量和工后沉降量，选择满足工后沉降量的间距和长度组合，再根据实际的土层情况，确定排水板的设计间距和设计长度。在计算时，采用经验系数法计算软土地基沉降，沉降系数选定m=1.25，主固结沉降采用e-p曲线法，固结度计算采用微分方程数值解法，压缩层厚度判断应力比为15%。根据以上计算并做实际修改后，排水板间距定为110cm，呈等边三角形布置，长度1520m不等。3.2.2复合地基附属工程沉降观测管的安装：沉降观测管的安装要在塑料排水板打设完成后进行安装，主要有沉降板和沉降管两部分组成。一般以四十到五十米设一处吗，按照路基的横坡每个观测面设左中右三处，按照路基逐层填筑不断地接长沉降管，直到路基填土顶。铺筑碎石垫层开挖排水盲沟：碎石垫层铺于土工格栅上，材料为干净的碎石，其含泥量不大于5%，厚度为50cm。排水盲沟在碎石垫层施工完成后施工，纵向布置在道路中轴线，横向每100m布设一道。盲沟断面呈倒梯形，构造为土工布包裹35cm级配均匀的碎石，土工布搭接长度不小于20cm。每100m布置一个集水井，设于土工布之上，集水井采用D700的钢筋混凝土管。在相临集水井中间位置作为分水点，对盲沟进行纵向找坡，坡度不小于1%。3.2.3反压护道填土反压护道应用粘土分四层填筑，每层50cm，并用推土机推平重叠轮迹碾压两遍。路基填土可采用粉细砂，但两侧应用粘性土包边，包边宽度不小于2.5m，边坡最大坡度为1：1；由于地基的沉降在不断进行，应考虑实际沉降情况。在超载前分层碾压达到路面高程；填土的松铺厚度随压实机具和方法而异，一般不大于30cm,第一层可适当加厚,但不应超过50cm；填土含水量应控制在最佳含水量2%的范围内，过干应适当洒水，过湿应适当晾晒；在填筑过程中，应控制填土速率，使地基处于稳定状态，其速率由现场观测结果确定。3.2.4超载预压、卸载在路基填土达到路面高程并经验收合格后，开始堆填超载土,超载土厚度为2m 或3.5t/m2，分两层进行并控制填土速率。超载预压期不少于6个月并且固结度达到90%方可卸载。在卸载时要分层卸载并且不可一次卸载完，要分层分时卸载，时间不可以连续要有间断，一般为一到五天。同时做好现场记录和观测，以便及时掌握现场情况，确定准确的卸载间隔时间。3.3堆载预压与沉降观测管的安装示意图3.3.1堆载预压示意图3.3.2沉降观测管的布置图4 结果分析与讨论由于在施工过程中，地基承载力太低虽然现场采用履带式插板机接触面积大，但是由于机器自身的重量。在靠近插管锤头的前履带受到锤头工作时巨大的冲击力使得前履带负重，这样桩机就发生了向前倾斜的现象，打入地下的塑料排水板的竖直度就难以控制。造成成桩质量问题，达不到最佳的排水效果。由于打设的排水板有20-30公分留在地表施工时没有急时对其进行覆盖保护。造成部分排水板板体老化板槽内被泥土污染赌赛了排水通道。经过现场观测，发现塑排板跟带现象比较严重，设计板长17米但实际下带只有15到16米。按照规范要求正常跟带应控制在70厘米以内，实际却达到2米这严重影响成桩质量大大降低了排水固结的效果。通过现场观察和研究，找出了一些对症的方法。对于前履带负重可采用垫高的方式，同时把锤头的震动沉管与锤头静压相互结合即保证了竖直度又保证了桩位。而对于跟带现象，现场加长了插管靴头的扁平程度，有以前的40cm增加到75cm。靴口扁平程度有以前的5cm减小到3cm。这样不但解决了跟带严重的问题，同时还有效的防止了沉管过程中淤泥进入套管污染排水板。5 总结在我国在建或以建高速公路中，都或多或少的对软土地基进行过处理。在总结他们成功经验的基础上，我们也大胆的采用一些改进的方法，把以前单一的方法相互配合。利用复合地基处理的先进方法来达到最好的处理效果。但其中还存在许多不合理的地方和不科学的方法；例如在