地基加固课程设计(共12页)

1、交通运输学院课程设计目录(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc324629137 一 引言(ynyn) PAGEREF _Toc324629137 h 1 HYPERLINK l _Toc324629139 二 甘肃省黄土地质(dzh)特性 1 HYPERLINK l _Toc324629143 三 地基加固设计原则2 HYPERLINK l _Toc324629144 1 一般原则2 HYPERLINK l _Toc324629144 2 应采用的加固原则2 HYPERLINK l _Toc324629146 四 一般地基加固方法3 HYPERLINK l

2、 _Toc324629147 五 应采用的地基加固方法之一-强夯法4 HYPERLINK l _Toc324629144 1 概述4 HYPERLINK l _Toc324629144 2 施工工艺5 HYPERLINK l _Toc324629144 3 施工工序6 HYPERLINK l _Toc324629147 六 应采用的地基加固方法之二-灌浆法7 HYPERLINK l _Toc324629144 1 概述7 HYPERLINK l _Toc324629144 2 施工工艺7 HYPERLINK l _Toc324629144 3 施工工序8 HYPERLINK l _Toc324

3、629153 七 工程实例海岗公路8 HYPERLINK l _Toc324629144 1 工程简介8 HYPERLINK l _Toc324629144 2 地基加固8 HYPERLINK l _Toc324629154 八 结束语10 HYPERLINK l _Toc324629154 九 参考文献11 关于(guny)甘肃省道路地基加固设计 一 引言(ynyn) 黄土是第四纪的一种特殊堆积物。由于黄土具有易溶蚀、易冲刷、湿陷性，各向异性等工程特性，使得黄土地区的路基容易产生多种特有的问题和病害。黄土路堑边坡容易吐现剥落(blu)、冲刷、滑坍、泥流等变形破坏；黄土路堤工坡面易遭雨水冲刷，

4、形成沟槽，路肩和坡面容易发生滑坍。坚固耐用的公路路基是公路建设的基础是道路交通安全的重要保证四通八达的公路网特别是高等级公路的大量涌现，满足了人们高效、安全、便利、舒适的出行要求。但是。公路路基由于受到不问的地质水文及气候条件的限制经常会出现坍塌、滑坡、沉降等灾害性事件严重危及公路交通安全。因此必须加强公路路基的加同和防护。能不能达到道路安全标准、是否符合公路安全性能是公路路基的加固和防护的立足点。公路路基的加同和防护有利于保护当地的生态环境将道路交通建设对当地环境、生态的影响降到最低限度。同时，公路路基的加固和防护，还有利于有效利用现有资源，实现公路建设的可持续发展。甘肃省大多数地区在自然区

5、划中属于III区-黄土高原干湿过渡区，所以在地基加固中应采取合适的加固方法，以保证路基路面的强度及稳定性。对于高等级道路（高速公路及一级公路）的特殊地段，如临近河渠，湿陷严重的地方，采用灌浆法和强夯法结合的办法；而对于二级及以下公路多采用强夯法；另外，低等级道路中可以采用挤密法及浅层搅拌法。本文以甘肃省内二级公路海岗公路为例，通过分析其地质条件和施工标准介绍了两种地基加固办法，分别是强夯、灌浆两种方法。二 甘肃省黄土地质特性公路黄土高原干湿过渡区的主要特点是主要分布黄土和黄土状土。筑路面临的主要问题是粉质大孔型黄土的冲蚀和遇水湿陷。天水、陇西地区：低阶地黄土湿陷系数平均为0028 0090，自

6、重湿陷系数平均为 0005 0053；高阶地黄土湿陷系数平均为0038 0112，自重湿陷系数平均为 0008 0058，属中强 一极强( II级 一级)湿陷性黄土和 自重湿陷性黄土。武威、张掖地区：在上部 0 m 20 m 内，存在不连续的层状湿陷性黄土，湿陷系数 0018 0063，呈轻微或中等( I级 级)湿陷性。三 地基加固(ji )设计原则 HYPERLINK l _Toc324629144 1 一般(ybn)原则基础与地基的加固工程属于现有结构的地下加固工程, 其难度、造价、施工持续时间等往往比新建筑物更多更大, 此外还可能涉及停产或居民动迁等问题。因此在加固时宜尽可能考虑周详,根

7、据(gnj)结构特点、土质情况选择合理的加固方案,在确定是否加固及采用何种加固方案时应考虑下列原则: 挖掘地基潜力。当现有建筑地基基础状态良好、地质条件较好时, 应尽量发挥地基与基础的潜力。如考虑建筑物对地基的长期压密使原地基的承载力提高;考虑地基承载力的深宽修正。 确定计算地基荷载。现有建筑在进行加固时, 原设计资料、计算书等未必齐全, 地基的承载力也不一定用足, 上部结构的加固或改建与扩建均使地基上的荷载变更,通常均会增加。如果增加后超出地基容许承载力的5% 10%左右, 则一般不考虑地基基础的加固, 而考虑调整或加强上部结构的刚度来解决。 尽量采用改善结构整体刚度的措施。如加强墙体刚度,

8、加强纵横墙的连接等, 可使结构的空间工作能力加强, 从而有助于减轻不均匀沉降或减少绝对沉降,因在地基与基础的计算理论中未考虑上部结构空间工作的影响。 尽量取简易的结构构造措施。如在基础抗滑能力不足时增设基础下的防滑趾; 在基础旁边设置坚固的刚性地坪;在与相邻基础间设置地基梁将水平剪力分担到相邻基础上等。总之, 在考虑地基基础问题时, 不应孤立地仅考虑地基与基础本身, 还应着眼于结构与地基的共同作用, 可用加强上部的办法来弥补地基方面的不足; 可用较简单的地下浅层操作来代替深层或水下操作。 HYPERLINK l _Toc324629144 2 应采用的加固原则位于湿陷性黄土地段的路基，宜设在湿

9、陷等级轻微、湿陷土层较薄、排水条件较好的地段。路基应避开有滑坡、崩塌、陷穴群 、冲沟发育、地下水出露的塬梁边缘和斜坡地段。如必须(bx)通过，应有充分依据和切实可行的工程措施。位于冲沟沟头和陷穴附近的路基 ，应分析(fnx)评价其发展趋势及对路基的危害程度，并在设计中考虑冲沟和陷穴对路基稳定性的影响。黄土地区路基设计应特别(tbi)注意加强排水，采取拦截、分散的处理原则 ，设置防冲刷、防渗漏和有利于水土保持的综合排水设施及防护工程，并妥善处理农 田水利设施与路基的相互干扰。总之，黄土地区路基设计，应查明黄土分布范围、厚度及其变化规律：沿线黄土的成因类型和地层特征：路线所处的地貌单元及地表水、地

10、下水等情况，各种不同地层黄土的物理、力学性质、湿陷性类型和温陷等级。四 常用的地基加固方法在软弱地基上填筑路基，为保证路堤稳定和控制工后沉降，应考虑地基、道路及施工等条件，采取适宜的加固处理方法。软弱地基的加固处理方法很多，按其作用机理大致分为换填材料、排水固结、挤压密实、胶结硬化、调整结构等类型。如表a所示：表a类型分类方法介绍及适用范围换填材料开挖换填将需要处理的软土层土挖除，用适当的材料回填并压实；适用于软弱土层位于地表而换挖深度不超过3m的场合。抛石挤淤采用不小于30的片石，沿路中线向前抛填，再渐次向两侧扩展，将基地的淤泥挤出。待抛石外露后，进行填塞碾压，并铺上反滤层，再填土；适用于排

11、水困难的洼地，软弱土层易于流动，厚度较薄，表层无硬壳，石料来源充足。爆破排淤将炸药放在软弱层中爆炸，排走淤泥或泥炭，再进行回填；适用于爆破对周围环境无不良影响的地区。排水固结砂垫层在路堤和地基之间铺设厚度为0.51.0m的中砂、粗砂或砂砾层，增加排水面；适用于软土层不很厚和路堤高度小于两倍极限高度的情况。沙井排水采用螺钻、沉管或射水等方式在地基中形成竖向排水井孔，再灌入粗砂、中砂，以缩短排水距离，加速固结沉降；适用于软土层较厚（超过5m）、路堤较高的情况。袋装沙井将砂装入长条形透水性好的编织袋内，用导管式震动打桩机成孔，再将砂袋置于井孔中；塑料排水板将塑料排水板用插板机置于软土中，无需灌砂，土

12、层中孔隙水渗入到塑料芯板的纵向凹槽内，再排入砂垫层。挤压密实强夯以812吨的重锤和820m的落距，对地层表面进行强力夯击，利用冲击波和动应力使地基土密实，实现加固。挤密在地基中用锤击、震冲、爆破等方法成孔，然后向孔内逐层夯填砂、碎石、石灰等材料，形成直径较大的桩体，并与桩间挤密的土共同组成复合地基，以提高地基强度，减少沉降量。胶结硬化浅层搅拌将石灰、水泥等结合料掺入表层土内，加以拌合，进行压实形成硬层；适用于处治深度不超过1.5m的情况。深层搅拌利用特制的搅拌机械在地层内将喷入的加固料与地基土强制拌合，形成加固土桩体或墙体，以提高地基承载力，限制软土的侧向挤动及阻止地下水渗透水流。高压喷浆用高

13、压泥浆泵将化学浆液通过特殊喷嘴高速喷出，使浆液和土混合、胶结硬化后，就在地基中形成柱状或壁状的加固体。达到加固目的。灌浆利用压力或电化学原理通过注浆把浆液均匀的注入地层内，浆液以填充、渗透等方式，赶走土颗粒或岩体裂隙中的水分和空气并占据其位置，经过一定时间后，将原岩土层胶结成整体。调整结构轻质路堤采用粉煤灰路堤，降低地基应力，以提高路堤的稳定性和减小沉降量。反压护道在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，使路堤下的地基土向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。加筋路堤将能承受一定拉力的土工织物，塑料隔栅和筋条等材料铺设在路堤的底部增强路堤强度扩散基地应力，阻止侧向挤出，从而提高地基承载力和

14、减小差异沉降。五 应采用的地基(dj)加固方法之一-强夯法1 概述(i sh)1.1 强夯法的加固(ji )机理对强夯法的加固路基不均匀沉降的机理认识，即在极短的时间内对内地基土体施加一个巨大的冲击能量，这种突然释放的巨大能量将使土体发生一系列物理变化，如土体结构破坏或液化，排水固结压密，触变恢复等。1.2 强夯法的特点(tdin)加固效果好。强夯地基可降低地基土的孔隙率、减小压缩性，提高压实度、增加干密度(md)、提高土体的压缩模量，还可以改善土体抗震动液化的能力和消除土的湿陷性，可增加地基的均匀性，从而提高地基的承载力。适用范围广。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷

15、性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他(qt)粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。经济性能好。强夯加固地基一般无需辅助的建材，除了强夯机械的台班费用外，没有其它消耗，因此费用低廉。其加固费用与桩基、置换、注浆、加筋等处理方法相比较常常是最低的。2 施工工艺2.1 施工机具起重机械：根据工程所用的夯锤和起重高度来选用起重机的型号，一般采用（150-250kN）W501履带式吊车，配上自动脱钩装置释重，其稳定性好，行走方便；起重力应大于夯锤质量的34倍，起重高度一般在1025m 之间。夯锤：一般选用铸铁或铸钢台形锤，夯能较

16、大时宜用钢锤，其地面形式宜采用圆形，其面积视具体情况而定；一般对湿陷性黄土为4-6 ，锤底净压力为30-35kPa。夯锤底部设置左右对称并上下贯通的4个150200mm 气孔，以减少起吊时的吸附力和落锤时气垫的阻力，减少能量损失。锚系设备（门架）：由横梁和2个支腿组成，支腿的结构形式为格构式，门架上部横梁中心铰接于吊杆顶部。其他设备有推土机、装载机、电焊机、加油机和相应测试项目的试验仪器等。2.2 准备工作施工前将公路用地范围的路基表土、种植土、腐殖土、淤泥、树根全部挖出，清表厚度不小于30厘米，并不得小于设计要求。强夯施工前，应对地基进行相关试验，对不均匀土层适当增多钻孔和原位测试工作，掌握

17、土质隋况。根据地形情况每隔50-100米取一处进行图样分析，确定最佳含水量和最大干密度，以指导地基夯实施工。因路基冻融或下雨造成地表湿软，应清除软土或翻挖晾晒，以避免影响夯实质量。强夯施工前应查明现场范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高等，并采取必要的措施，以免(ymin)因强夯施工而造成破坏。2000KN.m 以下强（重）夯距地面、地上障碍物的水平距离不得小于20米，距地下障碍物的水平距离不得小于10米。2.3施工(sh gng)强夯前应先平整施工场地，用推土机预压二遍，修筑机械设备进出场道路，保证(bozhng)有足够的净空高度、宽度、路面强度和转弯半径，以利于起重设备行驶，又能处

18、理湿陷、空洞问题，预防事故发生。场地周围作好排水沟。夯点位置和夯距：以路基上某一固定桩号的坐标为控制点在整平好的场地标设夯点，布点应在边坡位置设置夯击布点的控制桩或采用对线位置布点的坐标进行记录。夯点间距按 3 m3 m 正三角形置（梅花形）。在强夯大面积施工中，上下两层的夯点应错开置；为了使深层土体得到加固，第一遍夯击点的间距要大，下一遍夯点往往布置在上一遍点的中间，最后一遍则以较低的夯击能，一夯搭一夯地拍夯，用以确保地表土的均匀性和较高的密实度。距路床0.5m2.0m 采用满布夯点，且夯点重合面不小于 1/3进行夯处理。虚铺厚度：距路床顶2m 以下层次虚铺厚度不大于1.5 m，距路床顶0.

19、5 m2.0m 部位，虚铺厚度不大于1m。以上处理层均由夯底部高程开始计算虚铺厚度。粒径控制： 填筑材料采用隧道出渣的泥岩，爆破后的最大粒径不宜超过压实层厚的1/ 2，否则应进行剔除或二次破碎。对于个别运到现场的超粒径填料，进行人工破碎。人工破碎困难的采用铲车挖机清除出路基。填距路床顶 2m 以下层次粒径一般不得大于 5 0cm。距路床顶 0.5m2.0m 部位，粒径一般不得大于30cm。强夯顺序：强夯应分段进行，顺序从边缘夯向中央。起重机直线行驶，从一边向另一边进行，每夯完一遍，用推土机整平场地，放线定位即可接着进行下一遍夯击。强夯法的加固顺序是：先深后浅，即先加固深层土，再加固中层土，最后

20、加固表层土。最后一遍夯完后，再以低能量满夯一遍，有条件时以采用小夯锤夯击为佳。夯击遍数：夯击遍数一般通过每夯坑的夯沉压缩量、土质条件和计算沉降要求来确定。土体压缩层越厚，土的颗粒越细，含水量越高，夯击的遍数宜多；当夯击沉降量为计算最终沉降量的8090%时，即视为夯击完毕。目前，我国已有地基处理强夯控制标准。为了更好地确保路基的填筑质量，按照每夯点的夯击遍数依据最后(zuhu)两击的平均夯沉量不大于3.5cm 及最后两击每击夯沉量极值不大于5cm 的双控指标控制来确定。3 施工(sh gng)工序、清理夯击范围内地表腐殖土并用(bn yn)推土机整平，在夯击范围内修筑排水沟，以利于雨天排水，作业

21、范围内不积水；、测量人员按照图纸设计要求放出夯击点点位，用白灰标出夯击点位圆心，并测量场地高程；强夯两遍，夯点以梅花状排布，第一遍夯点按正方形布置，第二遍夯点布置在第一遍夯点的中间。强夯结束后，以低能量（600KN.m）满夯夯平，每点夯打 3-4 击，夯痕间以 1/4d 搭接。满夯与第二遍夯击之间的间隔时间5 天。、起重机就位，调平夯锤，使夯锤对准夯击点位置；、测量夯前锤顶标高；、夯锤起吊到 4m 高度，标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；、起重机就位，使夯锤对准夯点位置；、测量夯前锤顶标高；、将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程；若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜

22、时，应及时将坑底整平；、重复（h）步骤，直至最后两击的平均沉降量小于 2cm，完成一个夯点的夯击；、重复(c)到（i）夯击步骤完成第一遍全部夯点的夯击；、用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；、实验人员检测地基的承载力,符合设计要求后报检监理；六 应采用的地基加固方法之二灌浆法1 概述灌浆就是要让水泥或其他浆液在周围土体中通过渗透、充填、压密扩展形成浆脉。由于地层中士体的不均匀性，通过钻孔向土层中加压灌入一定水灰比的浆液，一方面灌浆孔向外扩张形成圆柱状浆体钻孔周围土体被挤压充填，紧靠浆体的土体遭受破坏和剪切，形成塑性变形区离浆体较远的土体则发生弹性变形钻孔周围土体的整个密度得到提高。另一方面随着

23、灌浆的进行，土体裂缝的发展和浆液的渗透，浆液在地层中形成方向各异、厚簿不一的片状、条状、团块状浆体。纵模交铬的浆脉随着其凝结硬化，造成结石体与土体之间紧密而粗糙的接触，沿灌浆管形成不规则的、直径粗细相问的桩柱体。这种桩柱体与旌密的地基土形成复合地基，相互共同作用起到衽制沉降、握高承载力的作用。2 施工工艺根据(gnj)多台机同时作业、现场施工条件、工程地质条件和灌浆方法等，施工顺序采取从里往外的方式进行。正式施工前准备工作(gngzu)：正式施工前，保证设备器具和材料按时到场，着霞做好灌浆试验工作，调整灌浆压力、浆液扩散半径、孔距和排距后及时将孔位放样至实地。3 施工(sh gng)工序（如图

24、a）封孔成孔待凝灌浆灌浆搅浆安放灌浆管并孔口封堵搅浆安放灌浆管并孔口封堵成孔图a七 工程实例海岗公路1 工程简介海岗公路，位于甘肃省永登县及红古区，是典型的黄土地基。其主线起点顺接海石湾方正路终点，桩号为K0+000，路线依海石湾城镇规划向西沿山脚布设至K2+700右转向北以隧道群穿过长岭（海石湾隧道和窑街隧道），隧道群进口位于海石湾以北，位于窑街以南，隧道长度分别是2010m和1694m。此后路线沿旧路加宽在K8+470处跨过大通河至大通河西岸布设，避开窑街街道，期间在K8+851.95及K13+160处两次下穿铁路，至K15+400处再次跨过大通河后在大通河东岸布设至K18+600绕过乐山

25、村后与原公路相接，之后沿原有公路布设至K22+800处避开河桥南关村街道沿山坡布线，与K28+200处接旧路，沿旧路布设至K36+000处接入铁合金厂生活区及厂区，其中连城镇及部分局部路段离开旧路改线，之后沿大通河东西两岸交替布设至终点岗子沟。主线路线全长60.954Km。HGLJ3标段起点桩号K38+500，终点桩号K59+362，起于铁合金厂西，经小杏儿村，终点位于岗子沟，与青海交界处，全长20.918Km。该段主要沿原有公路路线，路基宽度一般为10米和8.5米。海岗公路(gngl)概算投资14.62亿元，按二级公路标准修建(xijin)，建设工期为3年，建成后新公路将比原有公路行车时间缩

26、短1/3。2 地基(dj)加固2.1加固方法本工程由于要沿着大通河及沿路有很多的沟渠，因而容易发生湿陷崩塌等地基病害。所以必须在周围有水的地方采取强夯法加固地基。采用 2.5 倍锤径左右的点距。第一遍夯击为主夯点，第二遍夯击为副夯点，第二遍与第一遍的夯击时间间隔不小于 5 天。夯击单点夯击同时满足 a,b 可停止夯击:a,最后两击的平均夯沉量5cm；b，单点夯击次数第一遍4 击，第二遍5 击；第三遍采用夯击能 600KN.m 满面夯实，夯点搭接 1/4D，满夯与第二遍夯之间的间隔时间5 天。每点夯击 3-4 击，以最后两击平均沉落量小于 2cm 控制单点夯击次数。在享堂峡段，地基不稳，经常发生

27、滑坡，塌陷等地质灾害，在沿河路侧有必要采取适当的灌浆浇筑的办法来加固路基。2.2 质量标准采用强夯时施工要求和检测强夯前，试验检测沿大通河及沟渠附近土的颗粒分析、液限、塑限、最佳含水量、最大干密度，必要时还要测定 CBR 值，及时测定试验段的当天含水率；开夯前检查夯锤重和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求；在每遍夯击前，对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯及时纠正；按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量；主夯夯击完成后，应检测夯坑深度、夯点间距和处置宽度；检查强夯施工记录，基础内每个夯点的累计夯沉量不得小于试夯时各夯点平均夯沉量的 95，合格后方可填平；满夯后，对场

28、地进行平整和压实，达到规范要求的各项指标，并测量高程，填写地面标高变化；满夯结束 7d 后，在每 500m 一 1000面积内任定一处，从夯击终止时的夯面起，每隔 05mlm 取土样测定土的干密度，力学及物理等指标，以消除湿陷性为原则，即测得湿陷性系数应小于 0015；当需要采用静力触探等方法测定强夯土的承载力时，宜在地基强夯结束一个月后进行；根据试验和测试结果，应对不合格处进行补夯，或采取其它补救措施，以达到试夯或设计规定的指标。注意事项：地基的处理范围应大于基础的平面尺寸，每边超出基础外缘的宽度不宜小于 3m；施工前应按设计要求在现场选点进行试夯，在同一路段内如土性基本相同，试夯可在一处进

29、行；若差异明显，应在不同路段分别进行试夯；在试夯过程中，应测量每个夯点，夯击一次的下沉量(简称夯沉量)。最后两击的平均夯沉量不宜大于 5cm，且平均夯沉量不宜大于10cm；夯坑周围地面不应发生过大的隆起；不应因夯坑过深而发生提锤困难；试夯结果(ji gu)不满足设计要求时，可调整夯锤质量、落距或其它参数重新进行试夯，也可修改设计方案。 采用(ciyng)灌浆法时强度控制标准：灌浆(gungjing)后，杂填土承载力标准值(m)要求达到130kPa淤泥或淤质土fk值80kPa一100kPa，粉细砂fk值大于l 10kPa；复合地基承载力标准值不小于130kPa。施工控制标准：获得最佳灌浆效果的保证。本次灌