软基处理方案的选定和土工合成材料的应用（可编辑）

软基处理方案的选定和土工合成材料的应用学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名年月日经指导教师同意,本学位论文属于保密,在一年解密后适用本授权书。指导教币签名爱屯学位论文作者签名董袒叫穆年/调习日卅年,二月巧日。/同济大学学位论文原创性声明本文郑重声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。签名若冲售一衅陟月曰摘要常熟市的新世纪大道是常熟市城区东部的一条南北向的城市主干道,全长公里,路宽,快车道为双向车道,各宽。本工程项目是常熟市城市交通的重点工程,是城市总体规划中的一项重要基础设施项目。新世纪大道全线地处长江三角洲冲积平原和河网地区,沿线地基土层软弱深厚,如何选择技术经济俱佳的软基加固方案,是工程实施中的首当其冲的一道巨大难题。本文根据作者亲身参加该工程建设全过程的实践,摘取其中关于软基处理方案制定和具体实施的实际工作信息作为撰写本论文的主要工程背景依据,分别就方案论证和具体确定、采用士工合成材料中的土工格栅强化软基和强化路面结结构层的决策、进行理论初步分析计算以及整理分析工程信息化跟踪资料等方面进行总结和撰写。本文作者在回顾和总结我国现行地基处理技术发展现状的基础上,根据新世纪大道工程沿线软基土层分布的实际条件,确定了以浅层换土填筑灰土垫层为主要选择的地基处理方案,又采用了保留粉质粘十硬壳层和铺设土工格栅加筋强化软基的措施。本文根据以此构建的新世纪大道地基条件进行了土工格栅加筋软基的理论分析和计算,辅以工程全过程的信息化跟踪,讨论和证明了这一方案选择的正确和有效。同时,本文也就采用土工格栅加筋强化道路面层结构的措施的有效性进行了初步的分析验算,从而论证了这举措用于新世纪大道工程也是正确的。新世纪大道正式通车运营,至今已逾两年。现今线路平整、直顺,全路段来出现路面裂缝。表明本项工程采用的浅层灰土垫层和土工合成材料加筋强化软基和道路面层的加固方案和措施,是合理而有效的。【关键词】新世纪大道,地基处理,换土垫层法,土合成材料,土工格栅,路面结构沉降监测,仃提要常熟市的新世纪大道是常熟市城区东部的一条南北向的城市主干道,全长公里,路宽,快车道为双向车道,各宽,中央为宽的绿化分隔带,两侧机动车道与非机动车道之间另设隔离绿化带总宽,外侧并设有宽近的绿化景观带示意图见图。本工程项目是迄今为止常熟市投资最大的城市道路,工程造价估计近亿元,是城市总体规划中的一项重要基础设施项目,道路设计标准定为一级公路。新世纪大道全线地处长江三角洲冲积平原和河网地区,沿线地基土层软弱深厚,如何选择技术经济俱佳的软基加固方案,是工程实施中的首当其冲的一道巨大难题。本文根据作者亲身参加该工程建设全过程的实践,摘取其中关于软基处理方案制定和具体实施的实际工作信息,作为撰写本论文的主要工程背景依据,分别就方案论证和具体确定、采用土工合成材料中的土工格栅强化软基和强化路面结构层的决策、进行理论初步分析计算以及整理分析工程信息化跟踪资料等方面进行总结和撰写。本文作者在回顾和总结我国现行地基处理技术发展现状的基础上,根据新世纪大道工程沿线软基土层分布的实际条件,确定了以浅层换土填筑灰土垫层为主要选择的地基处理方案,又采用了保留粉质粘土硬壳层和铺设士工格栅加筋强化软基的措施。本文根据以此构建的新世纪大道地基条件进行了土工格栅加筋软基的理论分析和计算,辅以工程全过程的信息化跟踪,讨论和证明了这一方案选择的正确和有效。同时,本文也就采用土工格栅加筋强化道路面层结构的措施的有效性进行了初步的分析验算,从而论证了这一举措用于新世纪大道工程也是正确的。新世纪大道正式通车运营,至今已逾两年。现今线路平整、直顺,全路段未出现路面裂缝。表明本项工程采用的浅层灰土垫层和土工合成材料加筋强化软基和道路面层的加固方案和措施,是合理而有效的。本文的工程实践总结和理论分析工作表明,在道路工程中,利用土工合成材料的加筋功能进行软基加固或路面强化,在实践中有良好的工程效果。但在理论计算分析方面作者尚是感到困惑,认为尚无成熟的方法和计算模式与之相适应特别是在计算软基因加筋后在道路荷载作用下的荷载选择和应力分布以及变形计算等方面有待完善。这也许是今后在类似工程中都将面对的问题。常熟市新世纪大道工程软基处理方案的选定和土工合成材料的应用前言江苏省常熟市的新世纪大道是常熟市城区东部的一条南北向的城市主干道,全长公里,路宽,快车道为双向车道,各宽,中央为宽的绿化分隔带,两侧机动车道与非机动车道之间另设隔离绿化带总宽两侧各宽,外侧并设有宽近的绿化景观带示意图见圈。本工程项目是迄今为止常熟市投资最大的城市道路,工程造价估计近亿元,是城市总体规划中的一项重要基础设施项目,道路设计标准定为一级公路。新世纪大道全线地处长江三角洲冲积平原和河网地区,沿线地基土层软弱深厚,如何选择技术经济俱佳的软基加固方案,是工程实施中的首当其冲的道巨大难题。本文根据作者亲身参加该工程建设全过程的实践,摘取其中关于软基处理方案制定和具体实施的实际工作信息,作为撰写本论文的主要工程背景依据,分别就方案论证和具体确定、采用工合成材料中的土工格栅强化软基和强化路面结构层的决策、进行理论初步分析计算以及整理分析工程信息化跟踪资料等方面进行总结和撰写作者在回顾和总结我国现行地基处理技术发展现状的基础上,根据新世纪大道工程沿线软基土层分布的实际条件,选择其中成熟可行的几种处理加固方法进行分析比较,在技术含施工可行性、环境保护、工期现实性、经济负担预估以及管理措施条件等诸方面逐个进行荆析论证与比较,最后作出采用浅层换土方案的决策。虽然,最终确定了这一比较省钱的加固方案,但作者决不掉以轻心,在具体技术措施方面也给予了保证,即保留表层粉质粘土硬壳层、上覆灰土垫层、夹铺土工格栅加筋强化软基,从而构建了新世纪大道的颇具特色和创意的地基图式。工程实践与计算分析结果和信息跟踪资料均显示,在全线的绝大部分路段,路面沉降均被控制在允许范围内,表明了这一处理方案的选定和实旄在技术经济两方面均是正确和有效的。作者在总结和分析现有的土工合成材料在高速公路和城市道路工程中应用的信息资料基础上,根据工程当时的市场实际,确定选用其中的玻纤土工格栅作为发挥加筋作用强化软基的首选材料,并绘出初步的测试参数提供分析计算。新世纪大道的工程实践证明,土工合成材料在道路工程中的应用加筋功能和作用可以有效地改善软基土体的强度和变形性状,从而减小道路的沉降和不均匀沉降,可以缓解和改善道路路面弯沉盆的横断面形态。大道竣工检测数据也表明,路面弯沉值也都被控制在允许值之内。此外,根据新世纪大道工程的重要性,应要求确保道路的良好运营状态。作者为了加强路面结构层,防止和抑制路基反射裂缝的扩展和向上延伸,以便有效地阻止路面结构层裂缝的出现,有利于道路的安全使用和顺畅通行。根据土工合成材料的特性,又采取了在道路面层底部铺设土工格栅以强化路面结构的措施。事实证明,这一举措也是有效和合理的。在新世纪大道工程的实践过程中,自始至终贯彻落实了的全过程的信息化跟踪,及时和适时地进行了质量测试数据的监控。这也是本工程管理工作和工程质量保证的一个创新和有效的举措。新世纪大道通车运营已逾两年,根据自始至终贯彻落实的信息化跟踪资料表明,全线路段平整、直顺,未出现路面裂缝,绝大部分路段的沉降变形被控制在允许范围内,表现了良好的工程质量效果,所以被评为年度常熟市的优质工程。本文的工程实践总结和理论分析工作表明,在道路工程中,利用土工合成材料的加筋功能进行软基加固或路面强化在实践中有良好的工程效果。但在理论计算分析和解释方面尚是感到滞后于工程实践,认为尚无成熟的方法和计算模式与之相适应。特别是在计算软基因加筋后,在道路荷载作用下的荷载传递和应力分布以及变形计算等方面还有待完普。这也许是今后在类似工程中都将面对的问题。旧蔷颦测照封鞲。逍番燃匝【上匝新世纪大道的工程地质条件新世纪大道总长公里,沿线均为地势低平的农田,地貌单元属长江中下游冲积平原地区,主要沉积地层为第四系全新统河口湖沼相冲积的粘砂性土层,地面高差一般为左右。全线就地基条件而言,大体上分南北两大段有较大差异。常浒河以北路段为虞西高亢平原区,地势略高,稍有起伏。地面标高一般在之间,因地势略高,区段内河流相对稀疏,狭窄。沉积地层为第四系河流相冲积底层,除局部分布有古河道外,浅部地基土层工程性能良好。常浒河以南区段为太湖流域湖荡平原区,地势低洼,湖塘河流密布,是典型的水乡地带,地面标高一般在左右。近表层第四系沉积主要为全新统湖沼相灰灰黑色高压缩性软土,在湖塘四周还见有泥炭层沉积分布。根据工程勘察报告显示,全线地面以下深度范围内,分布着的地质土层一般情况如下表所列,报告所建议提供的有关岩土工程的设计参数则如表所列。勘察报告揭示,沿线地基土层分布很不均匀,层面相互间起伏很大,这可从表中的土层厚度变化其中尤以第层的淤泥质粉质粘层为突出及第、三层软士的出现呈现局部区段等情况亦觅其一斑。层序不均即非均质的不均匀的地基条件特别是对于道路这样的线带型的土建工程的地基和路基的设计将会带来不少困难。因此,就全路丽言,从总体上应将其视为软土地基上的道路工程建设,只是南北两区段略有差异而已。勘察报告还建议,沿线地表的素填土、淤泥质填土、塘泥等软层土即厚度不大但浮软的等表层土在进行道路设计和掩工时,均应将其挖除。如此,路基施工中将需对道路路基表层实施一般约左右的回填换土层,这个回填换土层中包括了道路的结构基层厚度约和道路面层厚度约在内。就路基承受的外荷载说来,必需计入回填土的附加荷重,而整条线路将实际上是置身于其下厚约左右的软弱粘性土层地基上即将第层土作为一整个软土下卧层考虑。袭新世纪大道沿线媳质土层分布层厚范凰层序土名一般土性描述备注县索填士以牯性土堆壤为主,夹少量碎砖等杂质松散,淤泥质素填土为可底鬻泥,灌杂粘性,古多量有机质,孔隙较大辨士为植被层台植物根茎松散粉质粘土,黄褐色,舍铁质氧化物,具针孔桩孔淤泥质粉质粘土灰色,古多量有机质儡见揭色腐植质层暗绿色,黄褐色,项部含少量有机质,粉质粘土下部古多量铁质氧化物,结构均匀致密粉质牯土夹耪砂黄褐色,含铁质氧化物央嚣屡扮砂,具水平层理淤泥质糟质粘土灰色,禽多量有机质,夹宙块拭扮土主要在甜钻、央糖砂或粉砂孔中出现粉土央粉质粘土灰色禽有机质,夹少量贝壳碎眉和主要在钻灰白色钙质结核孔中出现糟质粘土夹粉土灰色台膏机质,央薄层耪,局部主要在酬钻地段为粉砂孔中出现黄褐色,上部夹粉质粘薄层,粘粒粉砂含量高,成分以长石、石英为主云母婷扶之粉质粘土夹粉砂灰黄褐色灰色,含铁质氧化物及少量有机质,夹少量粉砂糟质粘土暗绿色。黄揭色。顶部吉少量有机质下部古铁质氧化物黄褐色,吉铁质氯化物,夹薄层粉砂粉质粘土夹粉砂耪黄褐色,舍铁质氧化物夹薄层粉厦粘土具水平层理黄褐色含多量铁质氧化钫,成分以糟砂长石、石英为主,呈密实状态。一巾汛。黪澎慕藩卜塞塞耋非萋样皋萎洳塞豢鬈蒙氅誊誊赫卜卜鬻莲耄卜冷菇豢豢卜誊誊誊誉赫够柞器冷卜羹誊誊塞卜卜耄龟箕鎏口,一如爵卜。”腓黼一謦一卵营海斗口“器聂。盐借洳。攀奔蒜瓣姆离甜酒山蟀蓊两一蔽”娜赫斗螽奇赫”羚瓣鬻姿暴暴一蓄娄曙,斗圊兰营暑曼、喜挞涛蒌,墨毫厶虿萎藩墓淞巨基卜阑雠卜障障隧,。舔悱产篙署要墨号口舟翥孑羹黼一,貅露尊翟舟”赫译、寓磐”胃荪萋胃赫釜吲岔耳、一斗口阿荪羹,、胃嵛椠勺蠢面、,娄。新世纪大道地基条件与路基设计方案的设定根据工程勘察报告所提供的图表,我们将新世纪大道的地基条件作一一般性橇括,主要着眼于软土地基这一重点,因为从本文的后续部分将可看到,新世纪大道的路面面层结构设计和软土地基处理方法将因此有其适合于场地条件特点的思路和措施。软基土层剖面模式的设定新世纪大道软基土层剖面模式将在第层各亚层均全部被挖除的情况下设定。这样,从偏于安全角度,除个别特殊路段外,一般线路区间的地基土层剖面主要就由被保留的第层黄褐色粉质粘土之硬壳层和下卧的淤泥质粉质粘土层构成,同时考虑了由于新世纪大道的软基处理方案选定中,经过比较后确定了采用换土回填方法和铺设土工格栅加强软基的方案,所以就形成了在上述软粘性土层上作了厚度为的灰土垫层和在其层底铺设一层土工格栅的上覆加固层。这样,根据荷载计算的结果详后述以及为计算要求与方便考虑,新世纪大道的一般区间地基土剖面将有如图所示,即自上而下依次为灰土垫层厚度土工格栅黄褐色粉质粘土硬壳层,平均厚度为淤泥质粉质粘土层软弱下卧层,厚度取为图一。路基设计方案的确定根据上述的地基条件设定,路基设计方案几经比较和验算详后,为确保路面结构层的质量和控制道路沉降要求,选定了如图所示的路基剖面方案。在这方案选定的过程中,包括了对于软基处理方案的选定及其对选定路基设计方案的影响。特别需要提到的是,在新世纪大道路基的设计中,首次采用了夹铺土工格栅的加强措施图。图是对软基普遍采用水泥土搅拌桩加固时相应选定的道路结构层及路基的设计方案。图则是经过比较研究选定后的软基处理方案以及提出的经过土工格栅强化后的道路路面结构及其基层的设计方案。鐾一掣普卜霉好恒罂毗制一,、矗,燃、薰旧葡噬霉好留翼罨醐蛹捌球掣鼯匝婆震忒心妒、厶忒宣琏,婆卜,瀚、赠斗驯妇老。摩婚懈厘拳淤厶文车喇趣舞壬颦鼎接甓,京管警寰焱沁入、雾涨辏姆旧颦魁隧测入萋鋈萋垂新世纪大道软土地基处理方案比较概述软土地基上的道路工程地基处理方法如同其它工程领域一样,迄今已经有了长足的进展。在新世纪大道工程的软基处理作出选择过程中,我们对岩士工程领域在地基处理方面的技术和信息进行了回顾表,然后,再结合新世纪大道的软基实际条件进行技术经济全面的分析比较,以定取舍。由于道路工程是线带型的工程建筑项目,其巨大的长度方面的数字,决定了其加固或处理的土体的巨大面积或体积,由此而来的加固工程费用将都是庞大丽可观的。而在理论上说来,表中各种方法都是可供选择的,但考虑到软基之上的上部结构道路结构是属相对柔性的结构体,则通常情况下,除桥梁及其桥接坡等部分工程外,在区间线路上的地基处理方案选择上,表中第栏的方法应认为是首选的考虑。在这个基础上,再从技术可行性、工程造价、施工条件、工期以及环境安全等等因素作出统筹兼顾和分析比较。软土地基处理方案比较与选定用作比较的处理方法的选定。比较在上述考虑基础上,我们选择了表中的第、四种方法进行了技术经济等的比较,比较的结果列于表中。这里,对第、等方法只经过简单的估计和分析便决定可以放弃。为此,分别简要分析于下。碎砂石桩加固法碎砂石桩法是用振动、冲击或水冲等方式在软弱地层中成孔后在将碎石或砂挤压入已成的孔中,形成大直径的由碎砂石所构成的密实桩柱体,借以强化软基和改善软基承载性能。工程实践的经验表明,碎砂石桩的加固方法,对于松散砂土地基和人工填土地基有较好的适用性。近年,也逐渐扩展应用到粘性土地基甚至饱和软粘土地基,国内外都有成功的经验和信息报道。但国内也不乏应用失败的教训。主要是与其加固机理和施工方法对软土的不适应性有关。因为软粘土的渗透性一般很僦塥雹翱羹墨冥刊蹬鲤题长聪赵最旧掣老斗刊杉轻峰冥稍塥僻熙辎搽弊埕鬓耻叫嚣蛊凶一刊窖,盆漫鲜蝗。并璐凶窭赶卷辅氢葵蝴蠼埴一,怔塔饕瓣靛肝,磐辗瓣婿鼙,醐剐魁陶糊暄。烈蝌盘爆舞舞刊凶捆,舞蕞匿致躲匿匠醐魏描搁轼曩蝠餐叠,长霉曩寐,田辉齄刊强。枯蟹褪轼嬲鞋退醐爨础陲震。辗瓤卜糊旺匪旺畦哩蟛哩暖积蛔蝌唧蛔嘲枯蜊蝌璃咧蜀唰蛔器。靶旺矧倒聪魁童了一、,司档璐、匠眯司蜒、,、异柽取根嚼螂蛾制碘、司苗划州、司司司司辑掣刊、司司司砖盈赠塞“、司、司司司稻骝嚷州旺划卿、舞霉霹耀掣卅宅刊、司蝴司司司司司司司蝼眷刊鞠、司日司司司冒刊是鲜刊糕荟、司、司电司谣蓦卅妇留、精眷刊蝼靼缨螫燃蜒蠼蛆蛆蛙洳受鞲隧隧蝴出杂蛙噬鞲蛴制燃掣婢椒赚戋憾捌葵茜刮埘捌靶刭招出磊靶燃蠼燃念螂燃螫堪盎州燃辎撂螺出椒。筵趟媒熙枯鞋鞋戡噬辑匿矮话博螂坦霉撂斌刊颦世中甘小。一小,而灵敏度又高结构性强的软土其灵敏度更是突出,成桩过程中强烈地扰动和破坏了土体原始结构及其结构强度,加固施工结束后,地基土体便需要有一个由强度破坏到强度恢复直至强度强化的过程,这个过程是必需伴随着土中孔隙水的消散和孔隙压力向有效应力转换的性能的发生和发展的。软土中碎砂石桩对于这一性能的促进和“贡献”是非常缓慢和不“称职”的。所以,其对软土的挤密加固的效果较差,如果不再作一定的预压辅助,施工后的地基仍会留有较为可观的后期沉降。这一点,对于道路工程包括如昆承路这样的高等级道路建设,显然不能很好的满足要求。也许也是基于上述的实际情况,故有关规科】也作了一定的提醒,碎砂石桩的产生和应用发展,首先是对于砂土地基的有效性和适用性,而对于软土地区的使用,有其局限性的建议对于处理不排水抗剪强度不小于饱和粘性土地基和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性对饱和粘性土地基对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换处理等。在昆承路工程的软基处理方案选择中,相对于水泥土搅拌桩的加固方法,其选择性的优势并不突出,故对此就不再作试验和投入。注浆法与高压旋喷注浆法注浆法与高压旋喷注浆法基本上也是属同一种类型的软土加固方法。相对于高压旋喷注浆法,前者的注浆法通常泛指压浆压力一般例如,小于等于的压密注浆,它是利用液压、气压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入土层中,浆液以充填、渗透和压挤等方式,赶走土粒间或岩石裂隙间的水分和空气后占据其位景,经人工控制一定时间后,浆液将原来松软的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个强度较高的、防水性能好和化学稳定性良好的结石体,从而达到加固软土层的目的。一般的注浆法加固软土,其特点是施工工艺相对简单,但加固后的软土性质的改变不一定十分均匀。注浆法的这一弊病极大地限制了注浆法在加固需要承重的地基方面的使用价值,尤其是对于需要大面积地进行加固的工程项目。高压旋喷注浆法则为压浆压力高达的注浆法,它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水成为高压射流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体,同时钻杆以一定速度渐渐向上提升,将浆液与土粒强制搅拌混合,浆液凝固后,在土中形成一个常为圆柱形的固结体。主要用于加固地基,提高地基土的强度和改善士的交形性质,故可作为承载用的半刚性桩地基基础,也可用于挖方工程的支挡结构物或需要进行防渗隔止水的帷幕结构物等情况下的工程中。在全路段如果采用压密注浆加固软基,按设取一公里路段作为估价单位,设定的估算单位取值分别为路段长,加固深度,加固宽度只考虑单幅快车道下的地基土加固,注浆单价元,则将需耗费工程造价约为此万元。显然,除了在全路的某个局部区段或区块或节点上的路基工程的地基处理可以酌情考虑和选用外,就整个道路工程和道路区间而言,这是不可能采用的加固方案。而考虑到上述两种注浆法的工程单价相差可达倍,所以,对于高压旋喷注浆法同样也因此不可能被选用。预压排水固结法这是一种以预压加载和疏导土中水两种措施结合或只取其中之一进行加固软土的方法,它是以排除中孔隙水因而将士中的超孔隙水压力加速消散、迫使土体发生压缩沉降为机理特征的处理软基的方法。在道路建造中,于路基施工前期实施此法于软基,可使地基沉降提前发生并完成其总量之绝大部分,从而极大她减少了道路的工后沉降,满是使用期串的道路通行平顺安全的要求。对软基的预压加载可以使用道路路堤填筑的材料和其中的填土作为荷载,也可以先堆填填土预压而后再卸除,然后再作道路基层、结构层等路面结构。但是,预压堆载总是需要堆卸交替,需要耗费时间和工程费用。尤其要在全路段或大部分路段实施,则费工时费资金甚为可观。疏导软土中的孔隙水以及消散孔隙水压力的常用方法是在软土层中埋置排水砂井或袋装砂井或塑料排水板等提供土中水的竖、径向的排承通道,再辅以在加固土层顶部水平向地铺置一定厚度的砂垫层作为水平向疏水通道。就目前岩土工程技术的发展水平和一般的施工技术,结合就近的沪宁、沪杭、杭甬等的高速公路软基处理的经验表明,比较有效的处理深度将以为佳。如果在新世纪大道项目中采用塑料排水板和砂垫层联合处理软基,则引用土力学中的砂井涵结理论【】进行预测,我们得出的结果并不乐观。现简介于下设取加固范围单幅快车道宽度下地基宽度,即两侧各扩出。处理深度取。塑料排水板材尺寸取宽度,厚度,排水板间距,按等边三角形布设。则其当量砂井直径喀为【】卅矗,掣竺寸式中,、分别为塑料排水板的宽度和厚度。换算系数,本文取。当置砂井的等效影响直径磊和半径分别为应则并径比为珂毒等趔按照土力学中的砂井固结理论的固结度计算公式为一一,式中,矾、仉、坼一分别为“砂井”地基的总固结度、竖向固结度和径向固结度。其中一喜一争纠万以一了上列式中,、耳、分别为竖向、径向的时间因数和井径比的计算系数。它们可分别按下式计算刁等可矗护事上列式中。“,岛分别是地基土的竖向和径向水平向的固结系数/。根据本文的表所列,可选取“/靠/、一分别是地基土的排水固结时间和最大排水渗径。根据本文的前述的土层剖面安排,新世纪大道的地基在预压堆载下的竖向排水将只可能沿地基土层的顶部砂垫层中疏导而出,即属于单向排水,所以最大渗径将等于。根据上列各计算式,分别将相关数据代入,可计算得到如下表一的结果。表用砂并固结理论公式预测估算的结果、固结度径向固结度总固结度竖向固绪度固结时问、天,天/天采用预压排水固结方法加固软基,其目的是希望采取这一措施后,使地基土先期完成一大部分沉降。但从上表的结果不然看到,以完成,以上沉降量考虑,至少要给出半年左右的时间,工期的代价显而易见。虽然这只是理论模拟计算的数据结果,却也说明了,如果试图通过采用排水固结方法加固软基,则需要安排相当充裕的预压和排水固结时间,以换取让软基沉降量先期完成的效果。由于这一主要因素,在新世纪大道的工程施工中,限于整条线路的建造工期安排,这一方案便没有被采用的可能。除了上述计算结果显示的时间要求难以满足外,新世纪大道工程由于设计路面标高与原地面标高相差无几,在剥离表层耕植土、杂或素填土以及扣除路面结构层厚度等后,所需要换填的填并不很厚,若需施加预压所要求的填土超载,则需要另行堆填,即换言之,在新世纪大道工程中若采用预压和排水固结法加固软基,将没有条件利用道路的路堤路基本身的填土实施预压加载。因此考虑到另行施工的预压填方荷载的重复堆卸搬运,不仅费用较大,更需费时较长除了固结排水也需费时外,故最后未被采用。强夯法强夯法加固地基,通常是使用的重锤,将其举高即锤的落距。最高亦可达后落下,向地基土施加巨大的冲击能量击密土体,提高土层的均匀和密实度,从而提高土的强度,降低压缩性,改善砂土的振动液化条件等。强夯法加固地基早期多应用于加固砂土和碎石土地基,经过近余年的工程应用与发展,它已可适用于杂填土,碎石土,砂土,人工填土,湿陷性黄土及一般粘性土等地基的加固,对于饱和软粘土的适用性,因成功与失败的实例均有,因此倾向于须经过现场试验证明有效后方可使用。强夯法就其使用的工程类型和范围说来,已经十分广泛。一般工业与民用建筑、仓库、油罐、贮仓、公路和铁路路基、机场跑道及码头堆场等的地基加固,都使用了它。相对于有的地基处理方法,在施工工艺、施工造价等方面,强夯法有其竞争的优越性。它的局限性是其加固的有效深度以及施工时的噪音和振动。在现有的常规机械动能水平情况下,强夯法的加固有效深度约在左右。近年,在深圳、上海等发展起来的多级低能强夯法,被认为是有助于在软土地区有效应用强夯加固法的一种改进。它是与轻型井点降水组合构成的新型的强夯加固施工工艺。其工艺流程特点是强夯一抽降水一强夯一抽降水等工序多次循环,所以是多级强夯。显然,这种强夯加固法优点是强夯后能及时排除土中水消散土中的孔隙水压力,有利于土体加快密实施工工艺设备等相对简单,工程费用也相对较省些。当然,相对于常规传统的强夯法,它的加固施工工期较长,此外,其加固有效深度仍然无更大的提高。本项目新世纪大道的地基处理,在考虑强夯法的适用性时,其加固深度的局限性与新世纪大道地基下卧有厚达的淤泥质软弱粘性土的需要加固的现实要求有矛盾,加以强夯后需要给软土一定的“休息”时间,以利于其排水固结,这与比较紧迫的道路施工工期也有矛盾。所以最后亦未被采纳作为选用方案。水泥土搅拌桩加固法这是一种近些年在国内得到大量发展和广泛应用的饱和软土加固方法,又称水泥土搅拌法,有干、湿法之分。它是利用水泥或石灰等材料作为固化剂,通过特制的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂浆液或粉体强制搅拌,由固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土。从而提高软基的强度和增大抗变形能力。依据施工中进入搅拌的固化剂形态的的不同,水泥土搅拌法又分为水泥土搅拌以水泥浆液参与搅拌和粉体喷射搅拌以干粉喷射参与搅拌两种即湿法和干法。由于施工时经过搅拌的水泥土常呈桩柱状加固置换或挤密了软土,因此,前者俗称搅拌桩法,后者俗称粉喷桩法。采用水泥土搅拌法在软土中形成水泥土桩柱体,与桩周软土一起构成由半刚性桩体和软土共同组合的复合地基,起到直接承载上部结构荷载的作用。它将有效地改善地基士体受力状态,将上覆荷载通过这种复合地基扩散到下卧软层,起到减小下卧软层承载的效果。较之于原来的未经加固过的软土地基,搅拌桩复合地基自是极大地提高了地基承载力,大幅度地减小地基沉降。在新世纪大道软基处理方案选择过程中,考虑到水泥土搅拌法在我国的发展应用十分广泛,工艺比较成熟,施工材料供源相对方便,故也是作为主要选用对象之一予以关注。根据本文在前面所列示的新世纪大道地基土层分布可知,如果要将整个软土层全部用水泥土搅拌法加固,搅拌桩的长度将长达近,这将耗费巨额工程费用,无可取之优势。如果按照一般工程的做法,则是进行部分桩长加固,以形成软土表层的一定厚度的具有硬壳层功能的复合地基,其下仍然是下卧淤泥质软土,但上部道路荷载经过硬壳层的复合地基的扩散,将可能会满足其承载要求。基于上述的考虑,我们在新世纪大道工程中,进行了水泥土搅拌法加固地基的现场试验研究。搅拌桩加固的现场试验为此,新世纪大道工程选定了两处工点,即里程和二处进行了现场加固试验。试桩共计设置了根,除/根为水泥土粉喷桩外,其余均为水泥土搅拌桩。桩径均取巾,桩距取,呈井字形布设桩位。桩的入土深度取,采用水泥,掺量,天的单桩设计承载力要求达到,复合地基设计承载力为。试验工作内容包括根水泥土粉喷桩和根搅拌桩的现场取芯取样检测桩身旌工质量根搅拌桩的单桩静载荷试验和根搅拌桩复合地基静试验等三部分。现场试验结果桩身取芯结果段,水泥与土无胶结,估计与粉质粘土中的有机质含量较多有关段,水泥与土胶结良好。静载结果,单桩极限承载力分别为和复合地基承载力分别为、和。均没有达到设计要求。其它成桩施工中,发现桩体“自沉”,即桩头挖开后,其标高因桩身“下陷”而低于原定标高值。其中,粉喷桩“下陷”量较搅拌桩严重,一般可达,个别值达到。分析原因应认为除了水泥土的自身微置收缩外,应是由于试桩桩底土过分软弱,在成桩过程中,软士受到过分扰动,出现触变性,因而连桩身自重均难以承受而出现下陷一段距离。同时,桩身“下陷”现象,还与上述的桩身取芯结果所显示的情况有关,即桩周软士因富含有机质而无法与水泥浆良好胶结,无法形成所要求的可承载的桩柱体。分析试验结果表明采用短桩仍然无法在新世纪大道软基中形成理想的、有良好承载性能的复合地基的表层硬壳层,除非继续加大桩长,直至将整个软弱层贯穿。若如此,采用水泥士搅拌桩加固的方案,桩长一般将需要考虑到此地土层层面的起伏较大这势必将要支出巨额施工费用,在工程总体投入中所占的比例太高,故看来是不可取的。例如,取加固宽度为单幅快车道宽度为即两侧各扩出,桩距取,桩径取由,桩长,则按公里的路段考虑,需设置搅拌桩约根,水泥土方量约为,若单价取元/时,将需耗费工程造价万元。即使采用水泥搅拌桩,仍然会因软土中的有机质对水泥浆的不良好胶结而影响成桩质量,进而难以形成具有良好承载性能的复合地基硬壳层。如果这样,也就失去了采用水泥土搅拌桩加固软层的作用。目前现有的国内施工技术水平,对于水泥土搅拌桩的成桩施工,一般只在桩长不大于时有良好的质量保证,大体量的超长搅拌桩,尽管现在也已经有了多搅拌头的施工机械可以胜任,但势必将大幅度增加施工造价。大体量的水泥土搅拌桩施工对下卧淤泥质软土层的扰动十分剧烈,必需给予地基土层相当长的“休止期”。这与比较紧迫的建造工期要求不符。有鉴于上述,故没有选用水泥土搅拌桩加固作为新世纪大道的软基处理方案。浅层换土法浅层换土法即换土垫层法亦称换填垫层法,就是将基础底面下处理范围内的软弱土层挖除,然后分层换填以强度较大的砂、碎石、素土,灰土、二灰石灰、粉煤灰、煤渣、矿渣以及其它性能稳定、无侵蚀性等的材料,并夯压、振至所要求的密实度为止。换土垫层法常作为对浅层的软基需要进行处理时的首选方法。因为在基础底面以下或距基础底面不深的深度时,亦即埋深较浅处存在着松软土层,而如果这种软层又无法满足对其承载力和变形控制的要求而需要加固,但它本身厚度也较小,因而就适合采用挖除原土和换填新料的处理方法了。换填土料的力学性质自然应是要优于原土,加固施工后形成一个替代原土的、新的硬实持力层。它同时对于下卧土层也起到扩散上覆荷载的作用,有助于下卧层的承载和变形控制。在新世纪大道工程的软基加固方案选定中,采用换土垫层加固也就是利用粉质粘土硬壳层作为路床或路基持力层,挖除其上覆的耕土和杂素填土层后复填以灰土,并适当选定灰土的厚度,设定换土垫层碾压指标,使其成为设计要求的路基,提供可靠的承载力。由于道路设计标高较之原地面标高平均高出仅,故地基土的附加应力增量不大,且又未扰动原状淤质土,地基沉降不会很大,计算表明,大约在以内。采用浅层换土法,与前述的几种处理方法相比较,除了能够满足加固软基的基本要求外,其主要优点是既经济又可确保工期,这决定了采用本方法的最终取向。但是,在新世纪大道工程所处的整体环境条件下,采用浅层换土垫层加固软基,也还存在一些问题,包括路段内河塘交叉密布,如何解决地基的不均匀变形和路基的稳定性。灰土垫层与上置道路结构层之间变形的不协调,有可能引发路面的收缩裂缝。为确保换土垫层的质量和施工工期,必须选用优质土料,而本地无理想的士源材料,故需事先采取保证措施。工程场地地下水位很高,江南地区雨水偏多,路基施工时将可能经常遇水干扰,施工质量的保证需要及早谋划预案。所以,在确定选用浅层换土方法加固软基的首选方案后,相应地,我们也根据工程整体环境条件、道路质量要求和工期安排等条件,采用了一系列有针对性的技术和管理措施,以优化道路结构设计,强化道路施工管理,引入施工信息跟踪等综合手段。确保新世纪大道工程的顺利进行。软基处理方法的综合比较本文在上述部分进行了几种常用软基处理方法的利弊分析后,再就实际可供采用的四种方法作一归纳,示于表中。同时,这里进行的比较换是仅就全线路而言。因为每一种方法在大道的某个工程局部区段或路段或节点的软基处理中都有被采用的可能性因加固范围、局部工期调整、重要性、环境影响要求等的不同而异。表四种可供选择的软基处理方法比较序每公里线路加固方法方寨可行性环境安全工期可行性的加周费用万元号无施工技术难度加固有效深度受艰于塑抖排水板长度。对环境影嘀小没有工期条件预压捧水圃结法需要处理多余的顶压塑料排水扳长荷毂填士的卸运问题,间距排水固结需要耗费较砂垫层厚长的工期。度精要安排合理的墒工强夯噪音及降工艺流水排水对周边环相对需要较宽裕的施境影响较大工对问。有工期条件强夯法有效加固深度有限,因而不能理想地满足本项工程要求。硬壳层受到破坏,较蒸亦受扰动过剧,将会对后期沉降的控制不利施工泥浆的排有成熟旃工工艺无施工技术难度。放难免会影响制桩时会园软土中的和污染环境水泥土搅拌桩法有机质含量而影响成有工期条件桩质量。软基将受到过尉扰动将会对后期沉降的控制不利。工程造价耗费较大育成熟工艺,无施工技必须严格执行术难度。周密的弃土即有利于全线路铺开施剥高原表层的浅层换士工,因而有利于工期安耕檀土与新填排山黄土的卸装有工期条件必须实施严格的施工施工流水,则可管理和监督这一点将避免对环境的成为施工质量傈证的影响关键。必须辅以结构层的强化措施。说明衰中“工程费用栏”的估算标准按单幅快车道宽度,两德再各扩出,共的平面宽度长度取公里即长的线路加固深度则根据不同方法要求取定。灰土垫层土工格栅加强软基和强化路面结构综合方案的选择概述由上述介绍可知,经过技术经济各方面因素比较后,确定了新世纪大道的软基处理方案以浅层换土为主要选择的灰土垫层方案。但是正如已在前面指出的,采用的灰土垫层加固软基也仍存在着一些缺点,需要作出迸一步完善包括技术、管理诸方面。为此,我们首先引用土工合成材料中的土工格栅铺设于垫层底以其加筋作用来强化垫层和加强软基。继而又考虑到由于软基必然会发生沉降只是其大小的控制问题,所以必须防止因此而导致的道路基层出现反射裂缝并有向上延伸的可能。因此决定在道路面层与基层之间再加铺一层土工格栅的措施以强化路面结构层。同时,在整条道路建设中,强化道路施工管理以确保道路质量,加强施工信息跟踪以及适时信息反馈等。通过采取这一些综合的技术与管理手段来保障新世纪大道的工程质量。土工合成材料及其工程应用新世纪大道的软基处理的综合性方案中,主要通过采用土工合成材料中的土工格栅以强化软基与路面结构层。所以有必要对目前在包括道路工程在内的许多建设工程中常被采用的土工合成材料作一简要介绍。此前的许多工程实践业已表明,包括土工格栅在内的土工合成材料在岩土工程领域有着明显的功效和应用前景。作为岩土工程领域的一种新型材料,正日益被得到关注。此次新世纪大道工程中,我们通过实际应用工格栅也证明它也是软基加固的有效方法。尽管,它在加固机理的理论解释方面还不尽完善。本文也作了一些计算尝试。但还是需要工程界继续作出进一步的探索。士工合成材料与土工格橱土工合成材料是岩土工程领域内的新型材料,它以人工合成的聚合物为原料,制成各种产品嚣于土层的表面、内部或各个土层之间,发挥加强或保护士