軟土地區(qū)路基

會計學(xué)1軟土地區(qū)路基1、軟土的特性共同特點：含水量大、強度低、壓縮性高、透水性差物理性質(zhì)：W>35%，流動狀態(tài)，e≥1，Ip>12，Sr>95%力學(xué)性質(zhì)：Φu<5°Cu<25kPa，十字板強度S＋＜35kPa，滲透系數(shù)k<10－6cm/s，壓縮系數(shù)α1-2>0.5MPa-1，壓縮模量Es<4MPa，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N63.5<4，靜力觸探貫入阻力Ps<700kPa。第1頁/共44頁2、軟土強度及其軟土地基穩(wěn)定性分析影響軟土地基穩(wěn)定性因素：路堤斷面形式、填土高度、加荷速率、地基填土性質(zhì)、軟土成因類型、地層成層情況、應(yīng)力歷史等。第2頁/共44頁3、軟土地基路堤極限高度含義：在天然軟土地基上，基低不作特殊加固處理，用快速施工法（即不控制施工速度）修筑路堤所能填筑的最大高度。極限高度的大小，取決于地基的特性（軟土的性質(zhì)和成層情況，硬殼的厚度和性質(zhì)）及填料的性質(zhì)等，可按穩(wěn)定性分析的結(jié)果確定。在施工條件允許時，也可在工地進(jìn)行填筑試驗確定，這是解決路堤極限高度的最可靠方法。一般軟土地區(qū)路堤的極限高度，通常為3～5米左右。由于極限高度僅為設(shè)計施工時的參考數(shù)據(jù)，通常都近似地假設(shè)內(nèi)摩擦角φ＝0，按下式進(jìn)行估算：第3頁/共44頁均質(zhì)薄層軟土地基的路堤極限高度：軟土層較薄時，滑動圓弧與軟土層底面相切，極限高度可按下式估算：式中：Cu－地基土快剪測得的單位黏聚力γ－填土容重Ns－穩(wěn)定數(shù)，與邊坡角β、深度因子ηD有關(guān)。D－軟土層厚計算方法：先假定一路堤填筑高度，計算深度因數(shù)，根據(jù)深度因數(shù)和邊坡角由右圖查得穩(wěn)定數(shù)，，在根據(jù)極限高度估算公式計算極限高度，如所得的高度與假定的高度十分接近，即為所求之值。否則重新假定，直至接近為止。第4頁/共44頁均質(zhì)厚層軟土地基的路堤極限高度：軟土層較薄時，滑動圓弧不通過基底，極限高度按下式計算：由于填土容重為17.5～19.5kN/m3，所以可近似取Hc＝0.3Cu第5頁/共44頁非均質(zhì)軟土地基的極限高度：非均質(zhì)軟土地基，土層比較復(fù)雜，各層性質(zhì)不同，其路堤極限高度，需要用圓弧法計算確定。地基強度指標(biāo)采用快剪法測定。在施工條件允許時，也可根據(jù)工地填筑試驗確定。有硬殼層的軟土地基的路堤極限高度：當(dāng)硬殼層厚度大于1.5m時，可考慮其應(yīng)力擴散、提高承載力、減少地基沉降的效應(yīng)。此時路堤的極限高度可按下式估算：H－硬殼層厚度第6頁/共44頁4、軟土地基上路堤的沉降計算沉降計算的目的：（1）估算路堤施工期間和期后，由于地基沉降而增加的土方量。（2）推算沉降量與時間的關(guān)系，作為加固地基應(yīng)采取措施的依據(jù)，以控制鋪筑路基面后的剩余沉降量要求。4.1最終沉降量計算含義：路堤基底的最終沉降量S∞是指地基從荷載應(yīng)力作用起到沉降完全終止的總沉降量。包括形變沉降（瞬時沉降）Sd

、固結(jié)沉降Sc和次固結(jié)沉降Ss

?？捎孟率接嬎悖篠∞＝Sd＋Sc

＋Ss第7頁/共44頁（1）形變沉降量的計算含義：形變沉降是軟土地基承受荷載后立即產(chǎn)生的變形，是又側(cè)向變形引起，數(shù)值一般不大。沉降計算可按彈性力學(xué)的有關(guān)公式計算，也可根據(jù)實測沉降與時間關(guān)系曲線進(jìn)行估計。經(jīng)驗公式：第8頁/共44頁（2）固結(jié)沉降計算含義：是由主固結(jié)產(chǎn)生的沉降，是沉降的主要部分。常按分層總和法計算。（3）次固結(jié)沉降含義：是土骨架在持續(xù)荷載作用下發(fā)生蠕變而引起的沉降，大多數(shù)后期發(fā)生，其大小與土的性質(zhì)有關(guān)，，泥炭和有機質(zhì)土或高塑性黏土，次固結(jié)沉降占很可觀的部分，其他的土則占的比例不大。工程統(tǒng)計的經(jīng)驗公式：S∞＝mSc

第9頁/共44頁4.2施工期間增加土方量計算和路基面加寬考慮到路堤施工過程中，一邊填土，地基同時發(fā)生固結(jié)沉降。因此，實際土方必須大于設(shè)計土方量。根據(jù)現(xiàn)場觀測，地基表面的沉降曲線形狀，可近似按拋物線考慮，因此，每延米路堤在施工期間因基底沉降而增加的填土數(shù)量為ΔV：路基面加寬：ΔS－地基在施工期內(nèi)的沉降。L－路堤基底寬度。S－地基最終沉降量m－道床邊坡坡率第10頁/共44頁5軟土地基加固技術(shù)可以分為三類：改變路堤的結(jié)構(gòu)形式、人工地基、排水固結(jié)（一）處理目的軟土地基有害的處理方法，按處理目的可分為沉降處理與穩(wěn)定處理兩大類。沉降處理：加速固結(jié)沉降：加速地基沉降，減小剩余沉降量；減小總沉降量：減小地基的沉降；穩(wěn)定處理：控制剪切變形：制止周圍地基因路堤荷載作用發(fā)生隆起或流動；阻止強度降低：阻止因路堤荷載作用而強度降低，以求得穩(wěn)定；促進(jìn)強度增長：加速地基強度得增長，以求得穩(wěn)定；增加抗滑阻力：改變路堤的形狀或換填部分地基，增加抗滑阻力，以求得穩(wěn)定第11頁/共44頁（二）處理方法選擇程序：選擇處理方法時，首先必須充分研究進(jìn)行處理的理由、目的，然后考慮地基的性狀、道路的標(biāo)準(zhǔn)、施工條件、對周圍環(huán)境的影響等各種條件，選擇最符合目的要求，而且最經(jīng)濟的方法。其具體程序如圖所示。處理方法的效果是否處理確定處理目的原地基的討論應(yīng)考慮的條件地基條件施工條件對周圍環(huán)境的影響線路等級初步選擇經(jīng)濟分析確定處理方法第12頁/共44頁5.1改變路堤結(jié)構(gòu)形式（1）反壓護道（2）鋪設(shè)土工合成材料第13頁/共44頁反壓護道：在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和高度的護道，使路堤下的淤泥或泥炭向兩側(cè)隆起的趨勢得到平衡，從而保證路堤的穩(wěn)定性。采用反壓護道加固地基，不需特殊的機具設(shè)備和材料，施工簡易，但占地多，用上量大，后期沉降大，養(yǎng)護工作量大。

(一)適用范圍:1.非耕作區(qū)和取土不困難的地區(qū);2.路堤高度不大于5/3～2倍極限高度;3.主要用于處理軟土，對泥沼有時也可以采用。

(二)設(shè)計與施工要點

1.反壓護道悶般采用單極形式，因為多極式護道增加穩(wěn)定力矩較小，作用不大。

第14頁/共44頁2.反壓護道高度，一般為路堤高度的1/2～1/3。為保證護道本身穩(wěn)定，其高度不得超過天然地基所容許的極限高度。

3.反壓護道寬度，一般采用圓弧穩(wěn)定分析法通過穩(wěn)定性驗算決定。在驗算中，軟土或泥沼地基的強度指標(biāo)采用快剪法測定，或用無側(cè)限抗壓強度之半或用十字板現(xiàn)場剪力試驗所測得的強度。4.兩側(cè)反壓護道應(yīng)與路堤同時填筑。5.當(dāng)軟土層或泥沼土層較薄，且其下臥硬層具有明顯的橫向坡度時，應(yīng)采用兩側(cè)不同寬的反壓護道，橫坡下方的護道應(yīng)較橫坡上方的護道寬一些。第15頁/共44頁反壓護道加砂墊層1－反壓護道；2－砂墊層；3－干砌片石。斷面圖第16頁/共44頁土工合成材料原理：土工合成材料鋪設(shè)于路堤底層后，由于其具有較高的強度和韌性地表，能使上部填土荷載較均衡地分布到地層中，并能抵抗土坡滑動，阻止沖切破壞面的產(chǎn)生，提高地基的承載力，增強路堤的穩(wěn)定性。除驗算滑動圓弧穿過土工織物的穩(wěn)定性外，還應(yīng)驗算滑動圓弧在土工織物鋪設(shè)范圍以外產(chǎn)生滑動的可能性。兩種驗算都滿足要求時，路堤才被認(rèn)為是穩(wěn)定的。第17頁/共44頁5.2人工地基（1）換土：包括直接換填、拋石擠淤、爆破擠淤（2）擠密砂樁（3）碎石樁：置換（4）生石灰樁（5）其他方法：粉體噴射法、旋噴樁法、深層攪拌法第18頁/共44頁

開挖換填：全部或部分挖除軟土或泥炭類土，換填以砂、礫、卵石、片石等滲水性材料或強度較高的粘性土。對軟土或泥巖層厚度小于3m的情況，一般可采取全部挖除換填的方法;對厚度大于3m的情況，通常只采取部分挖除換填的方法。全部挖除換填從根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最為徹底的措。路線通過軟弱土層位于地表、厚度很薄(小于3m)且呈局部分布的軟土或泥沼地段，常宜采用全部挖除換填法處理地基。第19頁/共44頁拋石擠淤：在路基底部拋投一定數(shù)量的片石，將淤泥擠出基底范圍，以提高地基的強度，這種方法施工簡單、迅速、方便。

(一)適用范圍

1.適用于常年積水的洼地，排水困難，泥炭呈流動狀態(tài)，厚度較薄，表層無硬殼，.片石能沉達(dá)底部的泥沼或厚度為3~4m的軟土。

2.石料豐富，運距較近。(二)設(shè)計及施工要點‘拋投的片石大小，隨泥炭或淤泥的稠度而定，對于容易流動的泥炭或淤泥，片石可稍小些，但一般不宜小于30cm。拋投的順序，應(yīng)先從路堤中部開始，中部向前突進(jìn)后再漸次向兩側(cè)擴展，以使淤泥向兩旁擠出。當(dāng)軟土或泥沼底面有較大的橫坡時，拋石應(yīng)從高的一側(cè)向低的一側(cè)擴展，并在低的一側(cè)多拋填一些。片石拋出水面后，宜用重型路碾或載重汽車反復(fù)碾壓，以使填石壓密，然后在其上鋪設(shè)反濾層，再行填土。第20頁/共44頁拋填片石典型斷面第21頁/共44頁爆破排淤就是將炸藥放在軟土或泥沼中爆炸，利用爆炸時的張力作用，把淤泥或泥炭揚棄，然后回填以強度較高的滲水性土。爆破排淤是換土的一種施工方法，較一般方法換填深度大，工效較高，軟土、泥沼均可采用。

(一)適用范圍當(dāng)淤泥(或泥炭)層較厚，稠度大，路堤較高和施工期緊迫時，可采用爆破排淤法換土。

(二)設(shè)計及施工要點爆破排淤法可根據(jù)爆破與填土的相對關(guān)系分為兩種。一是先在原地面上填筑低于極限高度的路堤，再在基底下爆破。這種方法適用于稠度較大的軟土或泥沼，先填的路堤隨爆隨沉，避免了回淤。但先填后爆要嚴(yán)格控制炸藥，使既能炸開淤泥或泥炭，又不致?lián)P棄已填路堤，要做到這一點是較困難的。另一種是先爆后填，適用于稠度較小、回淤較慢的軟土。采用這種方法時，應(yīng)事先準(zhǔn)備好充足的回填材料，于爆破后立即回填，做到隨爆隨填，填滿再爆，爆后即填，以免回淤，造成浪費。第22頁/共44頁

石灰樁法：用生石灰在軟土地基內(nèi)形成樁柱，通過生石灰的消解和水化物的生成，以降低土中含水量，提高地基強度，減小沉降量除單獨使用生石灰外，也可采用和砂并用的石灰砂樁。

(一)適用范圍該方法的優(yōu)點是不需要上置荷載，能在較短時間內(nèi)發(fā)揮作用。適用于含砂量低、沒有滯水砂層的軟土地基。

(二)設(shè)計要點

1.原理：生石灰在消解時，從軟土中吸收體積比為1.08倍的水，體積膨脹為1.99倍體積比。不僅生石灰消解吸水，消解的石灰仍可吸收土中的孔隙水，直至達(dá)到平衡狀態(tài)，消石灰與粘土礦物反應(yīng)生成水化物，可促進(jìn)稠度的改善。

2.設(shè)計一樁徑一般為0.3~0.5m，最大深度為30m左右，間距常用0.75～1.5m。第23頁/共44頁攪拌樁法攪拌樁亦稱噴粉樁、粉體深層攪拌法，是石灰樁的發(fā)展。該法在鉆進(jìn)時利用壓縮空氣噴射生石灰或水泥干粉，與軟土強制攪拌，使粉料與軟土產(chǎn)生物理、化學(xué)作用，以達(dá)到提高地基承載力，減少沉降的目的。水泥適用于含砂量較大的軟土，石灰適用于含沙量較低的軟土。·采用石灰時，摻.入比以12%~15%為佳。樁徑0.5m。樁長，國內(nèi)目前最大為12m，一般為9m.第24頁/共44頁側(cè)向約束法：

路堤兩側(cè)坡腳附近打入木樁、鋼筋混凝土樁或者設(shè)置片石齒墻等，可限制基底軟土的擠動，從而保持基底的穩(wěn)定。如圖所示。地基在施行側(cè)向約束后，路堤的填筑速度可不加控制，且較反壓護道節(jié)省土方，少占耕地，但須耗費一定數(shù)量的三材，成本較高。此法適用于軟土層較薄、底部有堅硬土層和施工期緊迫的情況，下臥層面具橫向坡度時尤其適合。坡腳側(cè)向約束示意第25頁/共44頁5.3排水固結(jié)（1）排水砂井（2）袋裝砂井（3）塑料排水板（4）排水砂墊層（5）其他：堆載預(yù)壓、降水法、真空法、強夯法、電滲法等。第26頁/共44頁

砂井排水法：在軟土地基中，鉆成一定直徑的孔眼，灌以粗砂或中砂，利用上部荷載作用，加速軟土的排水固結(jié)，這種方法稱為砂井排水法。砂井頂部要用砂溝或砂墊層連通，構(gòu)成排水系統(tǒng)，在路堤荷載的作用下加速排水固結(jié)，從而提高強度，保證路堤的穩(wěn)定性。

(一)適用范圍當(dāng)軟土層較厚、路堤較高時，常采用砂井排水法，加速固結(jié)沉降。特別是當(dāng)天然土層的水平排水性能較垂直向為大，或軟土層中有薄層粉細(xì)砂夾層時，采用砂井的效果更好。一般軟土均適合采用砂井排水法。.但次固結(jié)占很大比例的土類，如泥炭類土、有機質(zhì)粘土和高塑性粘土等，則不宜采用。

(二)設(shè)計及施工要點砂井地基的設(shè)計，首先應(yīng)考慮砂井的直徑、間距、布置形式和固結(jié)速率之間的關(guān)系。通常砂井直徑、間距和長度的選擇，應(yīng)滿足在預(yù)壓過程中，在不太長的時間內(nèi)，地基能達(dá)一80%以上的固結(jié)度。第27頁/共44頁砂井布置圖第28頁/共44頁

袋裝砂井是事先把砂裝入長條形透水性好的編織袋內(nèi)，然后用專門的機具設(shè)備，打入軟土地基內(nèi)，代替普通大直徑砂井。袋裝砂井既具有大直徑砂井的作用，又可以保證砂井的連續(xù)性，避免縮頸的現(xiàn)象。此外，由于袋裝砂井的直徑小，材料消耗小，工程造價低，施工速度快，設(shè)備輕型，更適應(yīng)在軟弱地基上施工。

(一)適用范圍與普通砂井相同。特別是當(dāng)?shù)鼗了轿灰戚^大時，袋裝砂井更具有優(yōu)越性。

(二)設(shè)計及施工要點-1.設(shè)計理論理論分析與普通砂井相同。

2.袋裝砂井直徑袋裝砂井直徑是根據(jù)所承擔(dān)的排水量和施工工藝要求決定，一般采用7一12cm的直徑，井距1一Zm，相當(dāng)于井徑比15一30。

第29頁/共44頁3.砂袋材料的選擇袋裝砂井的編織袋應(yīng)具有良好的透水性，袋內(nèi)砂料不易漏失，袋子材料應(yīng)有足夠的抗拉強度，能承受袋內(nèi)砂的自重以及彎曲時所產(chǎn)生的拉力;要有一定的抗老化性能和耐腐蝕性;要便于加工，價格低廉。一般采用合成纖維、黃麻、塑料等材料編織物.，目前我國多采用聚丙烯編織物4.袋裝砂井施工①砂井定位要準(zhǔn)確，垂直度要好。②砂料含泥量一般要求小于’3%。③袋中的砂宜用風(fēng)干砂，不宜用潮濕砂，以免袋內(nèi)砂干燥后，體積減小，造成袋內(nèi)砂柱縮短、準(zhǔn)與排水墊層不搭接等質(zhì)量事故。④采用聚丙烯編織袋，施工時應(yīng)避免太陽光長時間暴曬。⑤在整個施工過程中，避免砂袋被掛破漏砂。⑥確保袋裝砂井與排水墊層之間的連接。第30頁/共44頁

塑料板排水法是在紙板排水法基礎(chǔ)上發(fā)展而來的?！奶攸c是，單孔過水?dāng)嗝娲螅潘畷惩ā①|(zhì)量輕、強度高，耐久性好。塑料排水板由芯板和濾膜組成。芯板由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成兩面有間隔溝槽的板條，土層中孔隙水通過濾膜滲入到溝槽內(nèi)，并沿著溝槽豎向排入地面的砂墊層內(nèi)，塑料排水板的結(jié)構(gòu)，如圖所示。濾膜一般采用耐腐蝕的滌綸襯布，滌綸布不低于60號，含膠量不小于35%。(一)適用范圍:

與砂井的適用范圍相同。

(二)設(shè)計要點設(shè)計理論：塑料排水板的作用原理和設(shè)計方法與砂井排水法相同，設(shè)計時把塑料板換算成相當(dāng)直徑砂井。第31頁/共44頁第32頁/共44頁砂墊層在軟土層頂面鋪設(shè)排水砂層，以增加排水面，使軟土地基在填土荷載的作用下加速排水固結(jié)，提高其強度，滿足穩(wěn)定性的需要。這種砂層對于基底應(yīng)力的分布和沉降量的大小無顯著的影響，但可加速沉降的發(fā)展，縮短固結(jié)的過程。砂墊層施工簡單，不需特殊機具設(shè)備，占地較少，但需砂料，且填土?xí)r間較長，施工中需嚴(yán)格控制填土速度。

(一)適用范圍

1.路堤高度小于兩倍極限高度，軟土表面無透水性低的硬殼;2.軟土層不很厚，或雖稍厚，但具有雙面排水條件;3.當(dāng)?shù)赜猩?，運距不太遠(yuǎn);4.施工期限不甚緊迫。

(二)設(shè)計及施工要點

1、砂墊層的厚度一般為0.6一1.Om,視路堤高度、軟土層的厚度及壓縮性而定。第33頁/共44頁2.采用砂墊層時，路堤填筑的速度應(yīng)合理安排，使加荷的速率與地基承載力增加(即排水固結(jié))的速率相適應(yīng)，以保證地基在路堤填筑過程中不發(fā)生破壞。通?？衫寐裨O(shè)在路堤中線的地面沉降板以及布置在路堤坡腳外的位移邊樁進(jìn)行施工.觀測，隨時掌握地基在路堤填筑過程中的變形情況和發(fā)展趨勢，借以判斷地基是否穩(wěn)定，控制填土的速度。根據(jù)經(jīng)驗，在一般情況下水平位移量控制在每天不超過1.0cm，垂直位移量每天不超過1.5cm時，地基便可保持穩(wěn)定。3.砂墊層材料宜采用中砂及粗砂，不許摻有細(xì)砂及粉砂，含泥量不得過多。第34頁/共44頁

路堤荷載壓重法是以路堤荷載增加作用于地基上的總應(yīng)力，加速固結(jié)沉降，同時提高強度的方法。為保證路堤在填筑過程中不致失穩(wěn)，一般采用慢速加載法。經(jīng)常與垂直排水法并用，根據(jù)壓重的不同目的，通常把超過最后設(shè)計荷載的壓重，叫做超載壓重法;把預(yù)先加載使地基固結(jié)沉降，然后卸除荷載，再修構(gòu)造物的，叫做預(yù)壓法。

(一)適用范圍:

在壓縮性大;透水性.好的泥炭地基上，最適宜采用路堤荷載壓重法。在壓縮性大、透水性差的軟土地基上，單獨采用路堤荷載壓重法，一般需要相當(dāng)長的固結(jié)沉降時間，故對于施工期長的工程比較適用；而對于施工期短的工程，則需與垂直排水法并用，以加速固結(jié)沉降。(二)設(shè)計及施工要點：堆載的原則，是必須保證軟土地基在各級荷載下地基的穩(wěn)定性·。計算的具體步驟如下。第35頁/共44頁6軟土地基施工監(jiān)測6.1施工監(jiān)測目的了解填土過程中，地基土豎、橫向位移及其發(fā)展趨勢，填土高度－沉降量－時間的