軟土地基加固畢業(yè)設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1研究軟土地基處理的意義隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速發(fā)展的社會(huì)使得人們時(shí)間觀念愈來(lái)愈強(qiáng)烈，這就要求能在較短的時(shí)間內(nèi)到達(dá)目的地。因此，大量建設(shè)客運(yùn)專(zhuān)線是必然的趨勢(shì)。高速行駛的客運(yùn)列車(chē)目標(biāo)是“高速、舒適、安全”，這也對(duì)路基的要求愈來(lái)愈嚴(yán)格，不僅要求路堤的穩(wěn)定，更重要的是對(duì)工后沉降有嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要我們對(duì)工后不均勻沉降量嚴(yán)格控制。從全國(guó)范圍來(lái)看。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市主要分布在我國(guó)東南沿海、長(zhǎng)江三角洲以及平原地區(qū)，這些地區(qū)大部分分布著含水量高、壓縮性大、強(qiáng)度低、透水性差、覆蓋層厚、埋深淺的弱土層。在路堤荷載作用下，軟土路基很容易發(fā)生承載力不足、沉降量大、不均勻沉降大和固結(jié)完成時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。因此，在軟土路基上修建高速鐵路，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是路基的穩(wěn)定性分析和沉降計(jì)算。穩(wěn)定性分析是路基設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，只有滿足路堤穩(wěn)定條件才能進(jìn)行路堤的沉降計(jì)算。但從以往工程實(shí)踐來(lái)看，路堤穩(wěn)定條件相對(duì)容易滿足。因此，如何減小工后沉降，如何及時(shí)調(diào)整工后沉降，是軟土路基建設(shè)需要重視的問(wèn)題。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀世界上第一條鐵路于1825年誕生于英國(guó)，至今已有180多年。在那以前地面的交通運(yùn)輸工具主要就是馬車(chē)。與馬車(chē)相比火車(chē)運(yùn)量大,速度快，具有明顯優(yōu)越性，因而得到迅速發(fā)展。19世紀(jì)末到二十世紀(jì)初是鐵路大發(fā)展的時(shí)期。作為一種新興的運(yùn)輸方式，鐵路運(yùn)輸具有集中，大宗，便捷，安全，全天候的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于西方資本主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是功不可沒(méi)的。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科技的不斷提高，傳統(tǒng)鐵路已不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求。20世紀(jì)60年代以來(lái)，高速鐵路在世界發(fā)達(dá)國(guó)家崛起。百年鐵路重振雄風(fēng)，傳統(tǒng)鐵路再展新姿。鐵路發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。高速鐵路的蓬勃發(fā)展，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)深刻的交通革命。高速鐵路因?yàn)榫哂邪踩愿撸芎纳?，效益好等一系列技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)而發(fā)展迅速，但也有許多問(wèn)題是不容我們忽視的，地基加固便是其中的一個(gè)重要方面?，F(xiàn)代鐵路修筑經(jīng)驗(yàn)表明，作為支乘路基的地基不允許發(fā)生基底破壞，也不允許發(fā)生過(guò)大的工后沉降和沉降速率。以往的鐵路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，只考慮對(duì)基底強(qiáng)度作要求，即不允許發(fā)生基底破壞，而對(duì)其變形的要求沒(méi)有給予重視。日本東海道新干線建成后，由于軟土地基沉降造成軌道狀態(tài)不良，不能達(dá)到設(shè)計(jì)速度和運(yùn)量的要求。在吸取了東海道新干線經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)后，日本對(duì)支乘高速鐵路路基的地基提出了強(qiáng)度要求。對(duì)不符合強(qiáng)度要求的地基要采取加固或減少工后沉降的措施。許多國(guó)家對(duì)路堤（尤其是低路堤）的基底相應(yīng)提出了強(qiáng)度和土質(zhì)的要求。不符合要求者均要采取措施進(jìn)行加固處理。前聯(lián)邦德國(guó)在地基條件差的地方修建新線路基時(shí)，采取了各種加固措施，如振動(dòng)搗固，混凝土噴漿，化學(xué)加固，砂漿或排水管構(gòu)筑，土層加固，更換土層等。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)鐵路長(zhǎng)期以來(lái)一直是各種運(yùn)輸方式的骨干。直到20世紀(jì)50年代初期，鐵路運(yùn)輸還是賣(mài)方市場(chǎng)，買(mǎi)票難，乘車(chē)難。90年代以來(lái)，各地紛紛建設(shè)高速公路，幾乎所有的高速公路都與鐵路平行，民航事業(yè)也飛快發(fā)展，鐵路事業(yè)一度陷入低谷。究其原因，鐵路速度太慢是原因之一。1995年，鐵道部領(lǐng)導(dǎo)決定，在既有線上在不做大的改造的條件下進(jìn)行普遍提速，并逐步發(fā)展建設(shè)高速鐵路。自從20世紀(jì)60年代，世界上第一條高速鐵路開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，世界上已有近10個(gè)國(guó)家的31萬(wàn)多km各種類(lèi)型的高速鐵路投入運(yùn)營(yíng)。多數(shù)國(guó)家的高速鐵路都取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。在鐵路運(yùn)輸業(yè)，尤其是客運(yùn)業(yè)很不景氣的時(shí)候，給新興鐵路注入了一劑強(qiáng)心針。我國(guó)更是提出了建設(shè)京滬高速鐵路的計(jì)劃。京滬高速鐵路沿線地區(qū)包括北京，上海，天津三個(gè)直轄市以及河北，山東，安徽，江蘇等省份，沿線地形復(fù)雜，地基加固便顯得尤其重要。我國(guó)鐵路路基主要病害是路基下沉。除因填土壓實(shí)度不足造成外，還有不少是因基底變形所致的。對(duì)支乘高速鐵路路基的地基來(lái)說(shuō)，除了強(qiáng)度要求外，還有變形條件要求。此外，即使發(fā)生地震，也不致發(fā)生破壞和下沉。為確保上部軌道結(jié)構(gòu)的平衡性，減少養(yǎng)護(hù)維修工作量，高速鐵路必須嚴(yán)格控制沉降變形。因此，對(duì)地基的要求相應(yīng)較高。根據(jù)日本，法國(guó)及德國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，滿足高速鐵路的軌道平順性，除要嚴(yán)格控制路基的均勻沉降外，不均勻沉降更為關(guān)鍵。路基與橋臺(tái)及路基與橫向結(jié)構(gòu)物過(guò)渡段地層變化較大處和不同地基處理措施連接處，是不均勻沉降容易產(chǎn)生的常見(jiàn)部位。故在地基處理和路堤設(shè)計(jì)中應(yīng)采取逐漸過(guò)渡的方法，減少不均勻沉降，以滿足軌道平順性要求。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)在地基工程的建設(shè)上取得了難能可貴的成績(jī)，特別是對(duì)特殊土地基，以及各種復(fù)雜地形，地質(zhì)，氣候條件下的地基。無(wú)論在科研，工程實(shí)踐水平，測(cè)試技術(shù)上都有很大發(fā)展和提高，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。隨著我國(guó)高速鐵路，重載鐵路和大運(yùn)量鐵路的興建，對(duì)鐵路地基工程的質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)提出了新的要求。雖然過(guò)去50年來(lái)地基工程取得了很大成績(jī)，但為了適應(yīng)上述要求，還存在著一些必須重視，急待解決的問(wèn)題。首先是地基施工必須滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的問(wèn)題，尤其是基床直接受動(dòng)荷載和季節(jié)循環(huán)的影響，并與軌道結(jié)構(gòu)相互作用。沒(méi)有穩(wěn)定可靠的基床，軌道強(qiáng)度再高，也不能適應(yīng)運(yùn)量增長(zhǎng)的要求。所以，在施工時(shí)就要嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)基床土質(zhì)和密度加強(qiáng)檢測(cè)，健全施工管理制度。地基質(zhì)量問(wèn)題已逐漸被人們認(rèn)識(shí)和重視，根據(jù)運(yùn)輸發(fā)展的緊張趨勢(shì)，提高客貨列車(chē)速度和增大運(yùn)量，已成為提高運(yùn)輸質(zhì)量的主要目標(biāo)。因此。只有保證施工質(zhì)量，才能改變地基在鐵路工程結(jié)構(gòu)中歷來(lái)是最薄弱環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀。其次，應(yīng)繼續(xù)組織地基科研工作，如抗滑支擋工程中，黏性土抗滑樁中樁上荷載的研究；軟土地基加固措施及設(shè)計(jì)計(jì)算方法的研究，運(yùn)籌管理原則在施工中的應(yīng)用；養(yǎng)護(hù)工作中處理基床病害的新材料，新技術(shù)的開(kāi)發(fā)等。1.3設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容對(duì)客運(yùn)專(zhuān)線軟土路基設(shè)計(jì)橫斷面；對(duì)軟弱土層進(jìn)行加固地基處理，提出相應(yīng)的方案，并比較選取合理經(jīng)濟(jì)的地基處理方案。本文主要采用水泥攪拌樁處理地基，對(duì)處理后地基進(jìn)行穩(wěn)定性檢算；應(yīng)用固結(jié)理論進(jìn)行沉降計(jì)算，并對(duì)工后沉降進(jìn)行分析。第2章軟土的性質(zhì)2.1軟土的概念軟土是第四紀(jì)后期地表流水所形成的沉積物質(zhì)，多數(shù)分布于海濱、湖濱、河流沿岸等地勢(shì)比較低洼地帶，地表終年潮濕或積水。 所以地表往往生長(zhǎng)有大量蘆葦、塔頭草、小葉樟等喜水性植物，由于這些植物的生長(zhǎng)和死亡，使軟土中含有較多的腐殖質(zhì)和有機(jī)物。我省主要分布于三江平原和松嫩平原腹地。 另外在其它地區(qū)有零星分布，三江平原軟土屬泥沼型，而其它地區(qū)主要屬軟土型。軟土由于厚度不同，其對(duì)工程的影響也不同。軟土多分布于沼澤化濕地地帶，而泥沼多分布于沼澤地區(qū)，軟土的形成時(shí)間晚于泥沼形成時(shí)間。所謂軟土，是指強(qiáng)度低，壓縮性較高的軟弱土層。多數(shù)含有一定的有機(jī)物質(zhì)。由于軟土強(qiáng)度低，沉隱量大，往往給道路工程帶來(lái)很大的危害，如處理不當(dāng)，會(huì)給公路的施工和使用造成很大影響。軟土根據(jù)特征，可劃分為：軟粘性土、淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土及泥炭五種類(lèi)型。路基中常見(jiàn)的軟土，一般是指處于軟朔或者流朔狀態(tài)下的粘性土。其特點(diǎn)是天然含水量大、孔隙比大、壓縮系數(shù)高、強(qiáng)度低，并具有蠕變性、觸變性等特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)，工程地質(zhì)條件較差。選用軟土作為路基應(yīng)用，必須提采取出切實(shí)可行的技術(shù)措施。2.2軟土的主要特征含水量高：淤泥和淤泥質(zhì)土的含水量多為50%?70%，液限一般為40%?60%，天然含水量隨液限的增大而增加?？紫侗却螅禾烊卉浲恋目紫侗韧韧淮怪眽毫ο碌闹厮芡恋目紫侗雀叱?.2?0.4。滲透性?。浩錆B透系數(shù)值一般在1x10-4?1x10-8cm/s之間。而大部分淤泥和淤泥質(zhì)土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉砂、細(xì)粉、粉土等，故在垂直方向的滲透性比水平方向要小。壓縮性高：淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮系數(shù)a，一般為0.7?1.5MPa-1，最大達(dá)1-24.5MPa-1，且隨著土的液限和天然含水量的增大而增高?？辜魪?qiáng)度低：軟土的抗剪強(qiáng)度與加荷速度及排水固結(jié)條件密切相關(guān)。不排水三軸快剪所得抗剪強(qiáng)度值很小，且與其側(cè)壓力大小無(wú)關(guān)，即其內(nèi)摩擦角為零，粘聚力一般都小于20kPa；直剪快剪內(nèi)摩擦角一般為2°?5°，粘聚力為10?15kPa；排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)度的增大而增大，固結(jié)快剪的內(nèi)摩擦角可達(dá)8°?12°，粘聚力為20kPa左右。（6）觸變性：由于軟土的結(jié)構(gòu)性在其強(qiáng)度的形成中占據(jù)相當(dāng)重要的地位，所以觸變性也是軟土的一個(gè)突出特點(diǎn)。軟土的觸變性是指土體強(qiáng)度因受擾動(dòng)而降低，又因靜置而增長(zhǎng)的特性。軟土中因打樁擾動(dòng)引起孔隙壓力增加，隨后因孔隙壓力消散而引起地面沉降和負(fù)摩擦的問(wèn)題早就有人研究過(guò)。曾有文獻(xiàn)報(bào)道了打樁后，軟土的十字板強(qiáng)度平均降低6kPa。這些現(xiàn)象充分說(shuō)明保護(hù)天然軟粘土結(jié)構(gòu)性具有重要意義。2.3主要軟土地基處理方法簡(jiǎn)介目前，國(guó)內(nèi)外工程中軟土地基處理方法主要包括密實(shí)法、換土墊層法、復(fù)合地基法、加筋法和灌漿法，其中密實(shí)法包括：堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降水法、電滲法、靜力碾壓法、振動(dòng)碾壓法、重錘夯實(shí)法、強(qiáng)夯法；換土墊層法又稱(chēng)置換法，包括：粗粒填土墊層、細(xì)粒填土墊層；復(fù)合地基法包括：擠密碎石樁、十振碎石樁、砂樁、渣土樁、石灰樁、水泥土樁、CFG樁、素混凝土樁；加筋法包括：土工織物、加筋土；灌漿法包括：壓力灌漿法等。砂井是利用各種打樁機(jī)具擊人鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌人中、粗砂形成砂柱。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用，又稱(chēng)排水砂井。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)墊層，以構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于5m的軟基處理。最大有效處理深度18m。比較常用的是袋裝沙井。水泥攪拌樁是一種經(jīng)濟(jì)、有效的軟土地基處理方法，專(zhuān)用的粉噴射攪拌機(jī)，將水泥用壓縮空氣噴入軟弱地基深部，憑借攪拌機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉片與原狀土強(qiáng)制混合，吸收周?chē)?，粉體與土體經(jīng)過(guò)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)形成具有整體性、穩(wěn)定性及相當(dāng)強(qiáng)度的加固柱體。并與樁間土共同作用形成復(fù)合地基，降低了樁周?chē)恋暮?，提高了?qiáng)度，從而起到了加固地基的作用。深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過(guò)深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)作用生成一種特殊的具有較高強(qiáng)度、較好變形特征和水穩(wěn)性的混合柱狀體，它對(duì)提高軟土地基承載能力、減少地基的沉降量具有明顯的效果。CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁）是指用振沖、沖擊或水沖等方法在軟弱地基中成孔后，將水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）加水拌和形成的混合料灌注壓入已成的孔中，形成較大直徑的樁體，從而與周?chē)浲列纬蓮?fù)合地基，它是近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的一種地基處理技術(shù)。第3章天然地基的沉降計(jì)算3.1沉降理論軟土路基沉降量是由固結(jié)沉降sc和側(cè)向變形引起的瞬時(shí)沉降sd組成。固結(jié)沉降是指飽和與接近飽和的粘性土在基礎(chǔ)荷載作用下，隨著超靜孔隙水壓力的消散，土骨架產(chǎn)生變形所造成的沉降（固結(jié)壓密）。固結(jié)沉降速率取決于孔隙水的排出速率，因此，本設(shè)計(jì)不考慮次固結(jié)沉降。瞬時(shí)沉降是指加載后地基瞬時(shí)發(fā)生的沉降。因此軟土路基總沉降量可表示為：S=S+S。其中固結(jié)沉降量S，可按單向壓縮3cd c分層總和法計(jì)算，如式（3-1）所示（3-1）=°0廠匕h（3-1）1+ei0i式中，e0i——地基中各分層的天然孔隙比；e：——受荷載后各分層的穩(wěn)定孔隙比；h——各分層的厚度3.2地基土分層根據(jù)地基情況，地基以下15m厚的軟土，可分為分別為3m厚的五層，砂土層6m，可分為3m厚的兩層。3.3計(jì)算土的附加應(yīng)力路堤高度取5.8m，邊坡坡度1:1.75，路堤頂寬為13.8m。雙線鐵路換算土柱時(shí)，根據(jù)《鐵路特殊路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中的雙線路基地基沉降計(jì)算時(shí)，列車(chē)荷載可按單線有荷計(jì)算和查參考文獻(xiàn)［5］表3-4，取換算土柱高2.8m，寬3.4m。

路基面上的列車(chē)與軌道荷載以一無(wú)限長(zhǎng)、條形三角棱體和三角形棱體頂點(diǎn)加一豎向的集中荷載來(lái)表示，如圖3-1所示。集中荷載P可由單位延米長(zhǎng)路堤上列車(chē)與軌道0荷載減去路堤頂面待填充的三角形土重得出，如式（3-2）所示。六crb2（3-2）P0=P-m（3-2）式中，P——列車(chē)與軌道荷載（kN）；b 路基面寬之半（m）；m 路堤邊坡坡率；Y——路堤填料容重（kN/m3）。代入數(shù)據(jù)得19x692P=19x3.4x2.8- 一—=-336.02kN<00 1.75當(dāng)P<0時(shí)，則令P=P=19x3.4x2.8=180.88kN/m即假定計(jì)算圖形是由有重量的路堤本體和無(wú)重量的虛擬三角棱體以及連續(xù)集中荷載P=P所組成。。按照彈性理論，集中荷載匕傳到地基頂面時(shí)在路堤中心線處的垂直應(yīng)力分量表達(dá)式為（3-3）b=—_P

（3-3）"+1+m2)式中，H0——三角形高（m）；?=b/m=6.9/1.75=3.94m，H0=H+h°=9.74m，a=arctan1.75=1.05（rad）路堤自重在路堤中心線的應(yīng)力c''=rH。z因此，地基頂面中心線處的垂直應(yīng)力為18088p=b'+c”=19x5.8+ ——=113.8kN/m2*（1.05+1.752+1）表3-1中軸線上地基中各點(diǎn)附加應(yīng)力。二的計(jì)算分層深度b/ZI附加應(yīng)力c自重應(yīng)力y:=pZ（m）a/Zzbz i33.52.32x0.497=0.994113.1252.561.751.152x0.470=0.940106.9710591.170.772x0.434=0.86898.78157.5120.880.582x0.393=0.78689.45210150.70.462x0.365=0.73083.07262.5180.580.382x0.325=0.65073.97316.5210.500.332x0293=0.58666.69370.53.4計(jì)算各分層沉降及總沉降量沉降計(jì)算時(shí)，通過(guò)計(jì)算出的應(yīng)力，查文獻(xiàn)［1］圖e-p曲線可得孔隙比，然后計(jì)算沉降量。未作處理的沉降計(jì)算如表3-2所示。

表3-2未處理地基沉降計(jì)算表深度分層厚自重應(yīng)平均自附加應(yīng)平均附平均總孔隙孔隙沉降量力重應(yīng)力力加應(yīng)力應(yīng)力比比Zh0Pip0bzbzp0e2e1ASi（m）（cm）（kPa）（kPa）（kPa）（kPa）（kPa）（cm）0300026.25113.80113.46139.710.620.7319.08330052.578.75113.12110.05188.80.640.675.396300105153.75106.97102.88256.630.630.641.839300157.5183.7598.7894.12277.870.620.631.8412300210236.2589.4586.26322.510.600.623.715262.583.0718300316.5289.573.9778.52368.020.600.611.8則S=￡kS=19.08+5.39+1.83+1.84+3.7+1.8=33.70cm側(cè)向變形引起的沉降量計(jì)算查文獻(xiàn)⑵得E=3000kPa,俸0.4,g=113.8kPaTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"八7i 1.75x5.8「Z15 …\o"CurrentDocument"B=b+=6.9+ =11.98 —= =1.32 2 B 11.25查文獻(xiàn)⑵圖4-34得F=0.65\o"CurrentDocument"S=F史=0.65x113.8x1125=27.73cmdE 3000總沉降S=S+Sd=33.70+27.73=61.43cm工后沉降S=S(1-U)=1.45cm

第4章軟土地基處理4.1計(jì)算軟土路堤的極限高度在天然的軟土地基土，采用快速施工方法修筑一般斷面的路堤，所能填筑的高度稱(chēng)為軟土路堤的極限高度（極限高度）。路堤在此高度內(nèi)地基可不作加固處理。當(dāng)設(shè)計(jì)陸地的填筑高度大于極限高度時(shí)，軟土路堤的修筑必須作特殊處理。設(shè)計(jì)臨界高度和填筑臨界高度的高差由列車(chē)和軌道荷載形成，其值約在2m上下，因此，為使計(jì)算簡(jiǎn)便起見(jiàn)，臨界高度計(jì)算常按填筑臨界高度形式進(jìn)行，而后將計(jì)算值減去2?3m為設(shè)計(jì)臨界高度。CH=CH=5.52—(4-1)式中H——路堤極限高度（m）；C：一軟土的快剪粘聚力（kPa）；y 填土的容重（kN/m3）；式中H=5.52X10=2.9m設(shè)計(jì)臨界高度和填筑臨界高度的高差由列車(chē)和軌道荷載形成，其值約在2m上下，所以設(shè)計(jì)臨界高度約在0.9m左右。路堤的填筑高度大于極限高度，所以需要進(jìn)行地基處理。根據(jù)本設(shè)計(jì)中地質(zhì)勘查資料，軟土的特性及高壓旋噴樁的優(yōu)點(diǎn)選用水泥土攪拌樁進(jìn)行地基加固。4.2水泥攪拌樁處理軟土地基4.2.1水泥攪拌樁加固原理水泥攪拌法是用于加固飽和粘性土地基的一種新方法。它是利用水泥等材料作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，由固化劑和軟土間所產(chǎn)生的一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基強(qiáng)度和增大變形模量。根據(jù)施工方法的不同，水泥土攪拌法分為水泥攪拌樁和粉體噴射攪拌兩種。水泥攪拌樁是水泥漿與地基土攪拌。4.2.2水泥土攪拌法加固軟土技術(shù)具有以下特點(diǎn)水泥土攪拌法由于將固化劑和原地基軟土就地?cái)嚢杌旌希蚨畲笙薅鹊乩昧嗽?；攪拌時(shí)不會(huì)使地基側(cè)向擠出，所以對(duì)周?chē)薪ㄖ锏挠绊懞苄?；按照不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計(jì)要求，合理選擇固化劑及其配方，設(shè)計(jì)比較靈活；施工時(shí)無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)污染，可在市區(qū)內(nèi)和密集建筑群中進(jìn)行施工；土體加固后重度基本不變，對(duì)軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降；與鋼筋混凝土樁基相比，可節(jié)省大量鋼材，從而降低工程造價(jià)；根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式。4.2.3水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)計(jì)算水泥攪拌樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟：首先根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件確定單樁豎向承載力，再根據(jù)復(fù)合地基承載力的要求，確定置換率、樁數(shù)，然后布樁，最后進(jìn)行必要的驗(yàn)算。計(jì)算內(nèi)容為：復(fù)合地基承載力的驗(yàn)算、下臥層的強(qiáng)度驗(yàn)算、地基的沉降變形驗(yàn)算三個(gè)部分。確定單樁豎向承載力單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值按公式［11計(jì)算得到，兩者取小值。Rd=門(mén)fA (4-2)Rd=qUl+aAq (4-3)ksp pp式中，Rd——攪拌樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值(kN)；/k——與樁身加固土配合比相同的室內(nèi)加固土試塊(邊長(zhǎng)為70.7mm或50CU* mm立方體)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值(kPa)，在本設(shè)計(jì)中，水泥摻入量15%，90d齡期f=2000kPa；門(mén) 強(qiáng)度折減系數(shù)，可取0.35?0.5；A——樁的截面積(m2)，設(shè)計(jì)中取樁直徑d=0.5m；qP——樁周土的平均摩擦力，對(duì)淤泥可取5?8kPa；對(duì)淤泥質(zhì)土可取8?12kPa；

對(duì)粘性土可取12?15kPa；U——樁的周長(zhǎng)；l——攪拌樁長(zhǎng)度；q——樁端天然地基土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值；J——樁端天然地基承載力折減系數(shù)，可取0.4?0.6。參數(shù)的選?。篺cuk=2000kPa[1]，門(mén)=0.5，q=10kPa，U=1.57m，l=15m，a=0.5經(jīng)計(jì)算得 斗 S PRd=門(mén)fkA=0.5x2000x0.196=196kNRd=qUl+aAq=10x1.57x15+0.5x0.196x180=253.14kNksp pp因此，取Rd=196kN。（2）水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)計(jì)算地基所需承載力P>q=122.25kPa所以復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值取為150kPa[3]。水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值可通過(guò)式計(jì)算。(4-4)f=零+B（1-m）fsp,kA s,k(4-4)p式中，fsk——復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；m*-_面積置換率；A――樁的截面積（m2）；fpk――樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；"――樁間土承載力折減系數(shù)，當(dāng)樁端為軟土?xí)r，可取0.5?1.0；當(dāng)樁端土為硬土?xí)r，可取0.1?0.4；Rd――攪拌樁單樁豎向承載力設(shè)計(jì)值（kN）。k設(shè)計(jì)中取為0.5，因此，攪拌樁的面積置換式中，單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值Rd=225.4kN，復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=150kPa，樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值取為fsk=70kPa，同時(shí)，考慮到水泥攪拌樁復(fù)合地基的變形協(xié)調(diào)，引起樁間土承載力折減系數(shù)設(shè)計(jì)中取為0.5，因此，攪拌樁的面積置換-二0.12(4-5)m=*sp，k--二0.12(4-5)Rd kAp復(fù)合地基承載力f復(fù)合地基承載力fk=mRk-+p月(1-m)f義=151kPa>150kPa說(shuō)明水泥攪拌樁復(fù)合地基承載力滿足要求。由于水泥攪拌樁貫穿整個(gè)軟弱地層，因此，不需對(duì)地基下臥層做強(qiáng)度檢算，而地基沉降變形在后面設(shè)計(jì)中將做詳細(xì)計(jì)算，在此不進(jìn)行驗(yàn)算。確定樁數(shù)并布樁(4-6(4-6)mAn= Ap式中，n――為樁數(shù)；A――為上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)底面積(m2)。經(jīng)計(jì)算得(每100m)布樁數(shù)量=2177根0.12x100x35.6=2177根3.14x0.252采用樁間距1.2m可滿足要求。最終施工參數(shù)確定為：①樁徑(直徑)：0.5m:②樁長(zhǎng)：15m；③間距x排距：1.3mx1.3m；④每排樁數(shù):28根。具體布置見(jiàn)附錄B.1。4.2.4施工過(guò)程樁機(jī)就位。將攪拌樁機(jī)安裝完畢后，開(kāi)機(jī)移至攪拌樁樁位，支墊穩(wěn)鉆機(jī)機(jī)身，使設(shè)備保持水平，鉆桿及鉆桿導(dǎo)向架保持垂直，鉆頭垂直對(duì)準(zhǔn)樁位，啟動(dòng)電機(jī)。預(yù)攪下沉。啟動(dòng)攪拌樁機(jī)電機(jī)，待攪拌機(jī)鉆頭轉(zhuǎn)速正常后，使攪拌機(jī)鉆桿沿導(dǎo)向架邊旋轉(zhuǎn)攪拌土層邊下沉，直至設(shè)計(jì)深度。制備水泥漿液。在啟動(dòng)攪拌機(jī)時(shí)，開(kāi)始按設(shè)計(jì)確定的配合比拌制水泥漿，并通過(guò)篩網(wǎng)過(guò)濾殘?jiān)?，后將水泥漿放人存漿池或罐，并不間斷攪拌待壓漿備用。噴漿攪拌提升。開(kāi)動(dòng)水泥漿泵將水泥漿液通過(guò)攪拌鉆機(jī)泵入被攪動(dòng)過(guò)的土層中，同時(shí)將攪拌樁機(jī)按規(guī)定速度提升，邊提升、邊噴漿、邊攪拌，使水泥漿與土體充分拌和，直至地面以下0.5m。重復(fù)上、下攪拌。按照設(shè)計(jì)及試樁要求，按照6攪4噴或6攪6噴施工工藝，再次將攪拌機(jī)鉆頭邊旋轉(zhuǎn)邊沉入土層，全設(shè)計(jì)深度后，再將鉆頭提升全地面，重復(fù)上、下攪拌及噴漿，達(dá)到工藝要求的遍數(shù)，攪拌樁制成。樁機(jī)移位。攪拌樁機(jī)移位后，重復(fù)以上步驟，再次進(jìn)行下一根樁的施工。第5章路基穩(wěn)定性檢算5.1概述由于軟土地基松軟，在軟土地區(qū)修筑路堤，可能會(huì)產(chǎn)生各種破壞現(xiàn)象，如施工期發(fā)生路堤開(kāi)裂、坍滑；施工及運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)長(zhǎng)期不斷的路堤下沉，或突然大量的下降、滑移等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象中最嚴(yán)重的是路堤整體坍滑，滑弧切入地基軟弱土層之中，因此，軟土地基路堤的穩(wěn)定分析是設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。當(dāng)?shù)鼗惺芎奢d后，地基內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力和變形。土體受力后引起的變形分為體積變形和形狀變形。體積變形主要是正應(yīng)力導(dǎo)致土體體積縮小壓實(shí)，不會(huì)引起土體的破壞。而形狀變形將由剪力引起土體側(cè)向變形和隆起，當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)一定限度時(shí)，土體將產(chǎn)生剪切破壞，變形將不斷的發(fā)展，最終導(dǎo)致路堤邊坡的失穩(wěn)，造成整個(gè)路堤的毀壞。決定軟土地基穩(wěn)定的因素是多方面的，它不僅取決于路堤的斷面形式、填土高度、加荷速率、地基土性質(zhì)，而且與軟土成因類(lèi)型、地層成層情況等有關(guān)。軟土地基穩(wěn)定分析的方法較多，由于均質(zhì)軟土路基的滑動(dòng)多呈弧形滑面，一般當(dāng)路堤的填料為黏性土或含有30%以上的細(xì)粒土?xí)r多采用圓弧法進(jìn)行檢算。圓弧滑動(dòng)面法在路堤中應(yīng)用最多的是條分法和畢肖普法。5.2條分法原理瑞典條分法是條分法中最簡(jiǎn)單最古老的一種，該法假定滑動(dòng)面是一個(gè)圓弧面，并認(rèn)為條塊間的作用力對(duì)邊坡的整體穩(wěn)定性影響不大，可以忽略，或者說(shuō)，假定兩條塊間的作用力大小相等，方向相反且作用于同一直線上。條分法的具體做法是，是把滑動(dòng)面以上的土體，分為許多豎直條為了保證檢算的精度，土體寬度應(yīng)不大于2?4m。在分條確定后，便可按各分條的斷面面積，以縱向延長(zhǎng)為1m求體積，再根據(jù)已知路基土的容重求個(gè)分條重量Q。做通過(guò)重心的垂線和圓弧相交，求焦點(diǎn)且限于水平線的夾角a.，便可計(jì)算出土條在該滑弧面的發(fā)向分力N.，和切向分力T.以及劃弧面段土的計(jì)算指標(biāo)匕?和/取圓弧面段的長(zhǎng)度l.，則抗滑力為Ntancl。將各土條上的抗滑力與下滑力分別乘以對(duì)滑動(dòng)圓心的力臂R，可得表示滑?i?i動(dòng)面上土體穩(wěn)定的穩(wěn)定安全系數(shù)K

(5-1)X#Ntan(5-1)K= 1——￡rti1消去式中分子和分母內(nèi)的R,便得^Ntancp.+XclK=—'一 '一—(5-2)￡ti1當(dāng)通過(guò)圓心的鉛垂線把圓弧分為兩段時(shí)，在圓心垂線外側(cè)部分的滑弧面上，其土條的切向分力和半徑夫相乘形成的力矩，因切向分力的作用方向于滑動(dòng)方向相反而成為抗滑力矩。所以在符合上述情況時(shí)，式（4-1）應(yīng)該寫(xiě)成以下形式￡ntan中+&+2T'i i ii iK= 1 n一 (5-3)2Ti1式中，歹n一切向分力為負(fù)值的各條分號(hào)；T''一圓心垂線外側(cè)分條的切向分力。5.3滑動(dòng)面圓心輔助線的確定確定滑動(dòng)面圓心輔助線的常用方法有4.5H法和36°法［1］。（1） 4.5H法由坡腳^向下引豎線，在豎線上截取高度"（"為路堤高度）得8點(diǎn)；自8點(diǎn)向右引水平線，在水平線上截取4.5H，得C點(diǎn)；連接邊坡坡腳^和頂點(diǎn)2，求得人2的斜率i=1/m，根據(jù)此值查表得P和&值。由人點(diǎn)作與AQ成P角的直線，再與Q點(diǎn)作水平0 1 2 1線成%角的直線，兩線相交得尸點(diǎn)；連接c、尸即得圓心輔助線。如圖（5-1）所示。（2） 36。法由荷載換算土柱高頂點(diǎn)做與水平線成36°角的線，即得圓心輔助線。本設(shè)計(jì)中采用4.5H法作滑動(dòng)面圓心輔助線。

圖5-14.5H法危險(xiǎn)圓心軌跡線5.4滑動(dòng)面計(jì)算點(diǎn)的確定在CO延長(zhǎng)線上找若干點(diǎn)，作為滑動(dòng)圓心，畫(huà)出坡腳圓，試算K值，找出K值較小的E點(diǎn)，于E點(diǎn)畫(huà)CO延長(zhǎng)線的垂線，再于此垂線上找若干點(diǎn)作為滑動(dòng)圓心，試算K值，直至找出K值最小的O'點(diǎn)，則O'點(diǎn)即最危險(xiǎn)滑動(dòng)圓弧的滑動(dòng)圓心。在CO上找一點(diǎn)進(jìn)行試算。5.5穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算5.5.1參數(shù)的選取計(jì)算段路堤填土高度5.8m，填土容重19kN/m3，換算土柱容重19kN/m3粘聚力24kPa，摩擦角22°，換算土柱寬度3.4m，高度2.8m，基床表層和基床底層填土容重在實(shí)際工程中是不同的，設(shè)計(jì)計(jì)算中統(tǒng)一按19kN/m3計(jì)算。樁間土抗剪強(qiáng)度10kPa，樁體抗剪強(qiáng)度800kPa，復(fù)合地基置換率0.12。5.5.2穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算對(duì)于軟土加固區(qū)，復(fù)合地基加固區(qū)復(fù)合土體的抗剪強(qiáng)度T可用下式表示：T=(1-m)T+mT (5-4)式中 ts——樁間土抗剪強(qiáng)度；匚?——樁體抗剪強(qiáng)度；m一復(fù)合地基置換率。上述加固區(qū)抗剪力計(jì)算中Tp為加固區(qū)內(nèi)樁體的抗剪強(qiáng)度，以總強(qiáng)度表示，規(guī)范中是加固土樁，去試驗(yàn)路段加固土樁的原狀試件側(cè)蝕無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，按其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu的1/2~1/3計(jì)算。貝U：t=2000X0.5=1000kPat=2000X1/3=667kPat取800kPa計(jì)算t=(1一m)T+mT=(1-0.12)X10+0.12X800=104.8kPa表5-1穩(wěn)定檢算(條分法)數(shù)據(jù)表分條號(hào)分條面積印)分條重量Qi(kN/m)傾角函數(shù)下滑力T.i(kN/m)抗滑力(kN/m)asinacosaQisina-QisinatanaQcosa+clTli10.508.56-44.80-0.700.71-5.9930.3025.8279.01-32.93-0.540.84-42.6659.13310.03121.05-17.03-0.290.96-35.1054.07411.53148.98-3.64-0.061.00-8.9368.39514.90215.278.320.140.9930.13263.05616.90267.9520.670.350.9493.78277.72717.26314.1634.220.560.83175.92310.2181.4527.1042.090.670.7418.15180.2795.0595.3745.480.710.7067.71126.80108.58163.0764.200.900.44146.76185.47Z532.48-92.70397.361158.05其中，抗滑力分為三部分計(jì)算第一部分路￡n,tanWcl11=tan22°x71.75+24X6.52=185.47kN軟土非加固區(qū)￡ntan□i1=tan24°x(6.08+66.37+116.21+148.98)+10x(2.76+2.96+2.36+2.1)=252.12kN軟土加固區(qū)=104.8x(2.51+2.65+2.96+1.72+1.21)=1158.05kN代入下列公式得￡ntan中+￡cl+2廠+tli i ii iiiK= 1 n 2Ti1r92.+70 3+97.36 1J58.0而K= =3.1>0 1.1滿足穩(wěn)定性要求。532.48

用上述方法計(jì)算，需要經(jīng)過(guò)多次試算才能達(dá)到目的。目前，已可用電子計(jì)算機(jī)迅速地找出滑動(dòng)圓心。以下為軟件計(jì)算計(jì)算最危險(xiǎn)滑動(dòng)面過(guò)程圖5-2軟件參數(shù)界面示意圖穩(wěn)定計(jì)算參數(shù)：加固土樁布置形式:等邊三角形加固土樁間距:2.000(m)加固土樁的長(zhǎng)度15.000(m)加固土樁樁土應(yīng)力比：10.000加固土樁直徑:0.5000(m)加固土樁的抗剪強(qiáng)度:800.00(kPa)加固土樁布置起始坐標(biāo):-1.000(m)加固土樁布置寬度：36.000(m)穩(wěn)定計(jì)算方法：總應(yīng)力法(瑞典條分法)穩(wěn)定計(jì)算目標(biāo)：自動(dòng)搜索最危險(xiǎn)滑裂面條分法的土條寬度:2.000(m)搜索時(shí)的圓心步長(zhǎng)：1.000(m)，

搜索時(shí)的半徑步長(zhǎng):0.500(m)經(jīng)過(guò)計(jì)算可得圓心為(3.48,11.60),半徑為11.59時(shí)，穩(wěn)定系數(shù)最小，此時(shí)的滑動(dòng)圓弧面為最危險(xiǎn)滑弧面。路堤穩(wěn)定檢算(條分法)數(shù)據(jù)表和最危險(xiǎn)滑動(dòng)圓弧示意圖見(jiàn)附錄B.2?！阯tan中+&+2T'ii ii iK= 1 n—2Ti11.72+1.72+537.37199.74=2.70>1.25本設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性檢算只計(jì)算路堤施工期的穩(wěn)定安全系數(shù)，不考慮運(yùn)營(yíng)荷載的影響，穩(wěn)定安全系數(shù)尸Q1.15?1.25。所以水泥土攪拌樁加固后，滿足穩(wěn)定性要求。第6章復(fù)合地基沉降計(jì)算在各類(lèi)實(shí)用計(jì)算方法中，通常把復(fù)合地基沉降量分為兩部分一一復(fù)合地基加固區(qū)壓縮量和下臥層壓縮量，由于本設(shè)計(jì)中水泥攪拌樁貫穿于整個(gè)軟弱層，樁端與中粗砂層接觸，下臥層壓縮量不必計(jì)算mi，即只計(jì)算復(fù)合地基加固區(qū)的壓縮量即可。6.1復(fù)合模量法計(jì)算理論復(fù)合模量法是將復(fù)合地基加固區(qū)中增強(qiáng)體和基體兩部分視為一復(fù)合土體，采用復(fù)合壓縮模量Ecs來(lái)評(píng)價(jià)復(fù)合土體的壓縮性，并采用分層總和法計(jì)算加固區(qū)土層壓縮量。在復(fù)合模量法中，將加固區(qū)土層分成n層，每層復(fù)合土體的復(fù)合壓縮模量為E，加固區(qū)土層壓縮量S⑵的表達(dá)式為csi AS=Y更H （6-1）1csi式中，詢——第i層復(fù)合土的平均附加應(yīng)力；H1—第i層復(fù)合土層的厚度。豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基復(fù)合土壓縮模量Ecs采用面積加權(quán)平均法㈤計(jì)算，即E=mE+（1-m）E （6-2）式中，Bp、——樁體壓縮模量； 「E：——樁間土壓縮模量；m——復(fù)合地基置換率。6.2加固處理后的沉降計(jì)算根據(jù)復(fù)合模量法計(jì)算理論，計(jì)算復(fù)合地基的沉降量。查文獻(xiàn) [9]，亞粘土E=2.5MPa，軟土E=1.7MPa，粘土的E=4.5Mpa，E=100,fcuk=100x2000kPa=200MPao水泥攪拌樁加固后的復(fù)合地基的有效計(jì)算深度和分層與未處理時(shí)的一樣，而平均附加應(yīng)力及樁體置換率采用前面的計(jì)算結(jié)果。表6-1復(fù)合地基沉降計(jì)算表深度Z（m）土層厚度Hi（cm）平均附加應(yīng)力Api（kPa）樁體置換率m樁體壓縮模量Epsi（MPa）樁間土壓縮模量Essi（MPa）復(fù)合地基壓縮模量Ecsi（MPa）沉降量ASi（cm）3300113.460.12200326.641.286300110.050.12200326.641.249300102.880.12200326.641.161230094.120.12200326.641.061530086.260.12200326.640.97處理后總沉降S=1.28+1.24+1.16+1.06+0.97=5.71cm6.3土層壓縮沉降計(jì)算本設(shè)計(jì)取C=3X10-3cm/s,H=750cm,工期為fCt3x10-3x3x30x24x3600T=—= =0.0415vH2 75028兀2. …U=1-一e-4tv=26.7%土層沉降量S1=Ur?S=1.52cm。6.4工后沉降量Sx=S-S「4.19cm計(jì)算結(jié)果表明，軟土地基經(jīng)水泥攪拌樁加固處理后，其沉降量大大減少，說(shuō)明水泥攪拌樁處理軟土地基是一種非常有效的方法。6.5路基工后沉降6.5.1工后沉降產(chǎn)生的原因路基工后沉降是指路基在修筑完成后，到開(kāi)通運(yùn)營(yíng)時(shí)路基所發(fā)生的沉降量。路基的工后沉降應(yīng)能滿足一定的要求，對(duì)于高速客運(yùn)專(zhuān)線來(lái)說(shuō)，工后沉降不大于5cm。路基工后沉降的影響因素主要有：荷載因素，包括路堤高度及填土容重，填土施工速率；地基承載力因素，包括軟土的強(qiáng)度及滲透固結(jié)性質(zhì)，地基處理類(lèi)型對(duì)地基土性質(zhì)的改變，軟土層厚度及位置，硬殼層的應(yīng)力擴(kuò)散作用；填土方式及施工時(shí)間。6.5.1.1荷載對(duì)工后沉降的影響隨著路堤荷載的增加，地基的固結(jié)沉降增加，同時(shí)地基內(nèi)產(chǎn)生的剪應(yīng)力相應(yīng)增加，這就使瞬時(shí)沉降有所增大。而且隨著荷載的增加，在軟弱層中的塑性變形區(qū)有增大的趨勢(shì)，軟土水平向的塑性擠出致使地基總沉降量增大。6.5.1.2填土施工速率對(duì)沉降的影響填土速度較快時(shí)，地基土強(qiáng)度來(lái)不及增長(zhǎng)，所以將產(chǎn)生較大的剪切變形，從這一意義上說(shuō)，沉降隨填土速率的增長(zhǎng)而呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。6.5.1.3地基條件對(duì)沉降及工后沉降的影響地基條件是指地基的軟弱程度，當(dāng)?shù)鼗^軟時(shí)，比如軟土地基，其含水量，孔隙率都較高，壓縮模量較低，其沉降及工后沉降都較大，而當(dāng)構(gòu)筑物建在較硬地層上，比如巖石或硬殼層，其各個(gè)指標(biāo)都比較良好，沉降量就會(huì)很小。6.5.1.4地基處理方法對(duì)沉降及工后沉降的影響軟土地基處理可以改善軟土的工程性質(zhì)，提高承載能力，所以不同的處理方法對(duì)沉降有不同程度的影響，在這里將軟基處理方法分成以下三種類(lèi)型進(jìn)行分析：水泥攪拌樁處理地基水泥攪拌樁與地基土共同構(gòu)成復(fù)合地基，由于水泥攪拌樁的應(yīng)力集中作用，分擔(dān)了地基土承受的荷載，限制了軟土的側(cè)向變形。水泥攪拌樁在凝結(jié)固化過(guò)程中，吸收了周?chē)鼗乃?，加速了地基土的固結(jié)。因此，水泥攪拌樁處理軟土地基其沉降和工后沉降較小。袋裝砂井處理地基袋裝砂井處理地基時(shí)，在地基中形成良好的排水通道，加速了固結(jié)，在填土過(guò)程中，地基土抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，可以在一定程度上降低瞬時(shí)沉降，降低工后沉降。對(duì)地基不作處理不采取地基處理的軟土地基，固結(jié)速率較慢，在填土過(guò)程中，荷載在地基中產(chǎn)生的剪應(yīng)力致使地基產(chǎn)生較大的瞬時(shí)沉降和塑性變形，這種影響在低荷載下尚不明顯，填土越高，影響越明顯。三者相比，不處理一袋裝砂井處理——水泥攪拌樁處理，其沉降和工后沉降值依次遞減。6.5.2減少工后沉降的措施超載預(yù)壓是減少工后沉降的有效方法，這種處理方法是在施工期間在地基上方施加一個(gè)比永久荷載大的暫時(shí)荷載，是地基在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生比永久荷載條件下大的沉降，這樣就增加了施工期間的地基沉降量，從而減少了工后沉降。對(duì)于天然地基及砂井處理地基，應(yīng)盡可能采用超載或等載預(yù)壓形式。工程實(shí)踐證明，在施工過(guò)程中，增加路基下地基軟土的排水路徑，增加其固結(jié)度，同樣可有效增加地基施工期間的固結(jié)度，增加施工期間的沉降，從而減少工后沉降。在具體施工中，增加排水路徑的具體做法主要有：在經(jīng)濟(jì)條件允許的條件下，盡量增加砂井或袋裝砂井的長(zhǎng)度，同時(shí)適當(dāng)減小間距，使路基下部土層在施工期間充分排水；在其它排水措施的基礎(chǔ)上設(shè)置塑料排水板，加速地基土孔隙水排出。分級(jí)加載即將全部荷載分級(jí)加在低級(jí)上，這樣可以使地基土充分固結(jié)，排除孔隙水，壓縮土中孔隙，使地基土的工期沉降量增加，進(jìn)而減少工后沉降。分級(jí)加載的分級(jí)方法，一般結(jié)合具體工程單獨(dú)確定，有時(shí)也根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定第7章路基施工7.1概述深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑的主劑，通過(guò)特制的深層攪拌機(jī)械在地基深部就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，使軟土硬結(jié)而提高地基強(qiáng)度。這種方法適用于處理軟土，效果顯著，處理后可很快投入使用。如何有效地控制深層水泥攪拌樁的成樁質(zhì)量，確保軟基處理的效果是我們?cè)诠こ虒?shí)踐中需要不斷探索和完善的一項(xiàng)重要課題。7.2施工過(guò)程控制7.2.1試樁1）深層攪拌水泥樁適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時(shí)，應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定其適用性。冬季施工時(shí)應(yīng)注意低溫對(duì)處理效果的影響。（2） 深層攪拌樁施工是藉攪拌頭將水泥漿和軟土強(qiáng)制拌和，攪拌次數(shù)越多，拌和越均勻，水泥土的強(qiáng)度也超高。但是攪拌次數(shù)越多，施工時(shí)間也越長(zhǎng)，工效也越低。試樁的目的是為了尋求最佳的攪拌次數(shù)、確定水泥漿的水灰比、泵送時(shí)間、泵送壓力、攪拌機(jī)提升速度、下鉆速度以及復(fù)攪深度等參數(shù)，以指導(dǎo)下一步水泥攪拌樁的大規(guī)模施工。（3） 每個(gè)標(biāo)段的試樁不少于5根，且必須待試樁成功后方可進(jìn)行水泥攪拌樁的正式施工。試樁檢驗(yàn)可采取7d后直接開(kāi)挖取出，或至少14d后取芯，以檢驗(yàn)水泥攪拌樁的攪拌均勻程度和水泥土強(qiáng)度。7.2.2施工準(zhǔn)備（1） 深層攪拌樁施工場(chǎng)地應(yīng)事先平整，清除樁位處地上、地下一切障礙物（包括大塊石、樹(shù)根和生活垃圾等）。場(chǎng)地低洼時(shí)應(yīng)回填粘土，不得回填雜土。（2） 水泥攪拌樁應(yīng)采用合格的R32.5級(jí)普通硅酸鹽袋裝水泥以便于計(jì)量。使用前，應(yīng)將水泥的樣品送中心試驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師指定的試驗(yàn)室檢驗(yàn)。（3） 水泥攪拌樁施工機(jī)械應(yīng)配備電腦記錄儀及打印設(shè)備，以便了解和控制水泥漿用量及噴漿均勻程度。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師每天收集電腦記錄一次。水泥攪拌樁施工機(jī)械必須具備良好及穩(wěn)定的性能，所有鉆機(jī)開(kāi)鉆之前應(yīng)由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師和施工項(xiàng)目部有關(guān)部門(mén)組織檢查驗(yàn)收合格后方可開(kāi)鉆。7.2.3施工工藝流程樁位放樣-鉆機(jī)就位-檢驗(yàn)、調(diào)整鉆機(jī)-正循環(huán)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度-打開(kāi)高壓注漿泵-反循環(huán)提鉆并噴水泥漿-全工作基準(zhǔn)面以下0.3m位置-重復(fù)攪拌下鉆并噴水泥漿至設(shè)計(jì)深度-反循環(huán)提鉆全地表-成樁結(jié)束-施工下一根樁。7.2.4設(shè)計(jì)參數(shù)及要求水泥摻入比>12%；室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu>0.8MPa,28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu>1.6MPa,90d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度：qu>2.4MPa；現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)28d取芯強(qiáng)度：R28>0.8MPa,90d取芯強(qiáng)度：R90>1.2MPa,單樁承載力>210kPa,復(fù)合地基承載力>170kPa。7.2.5施工控制1)項(xiàng)目經(jīng)理部指派專(zhuān)人負(fù)責(zé)水泥MPa樁的施工，全過(guò)程旁站水泥攪拌樁的施工過(guò)程。所有施工機(jī)械均應(yīng)編號(hào)，應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員、鉆機(jī)長(zhǎng)、現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人、水泥攪拌樁樁長(zhǎng)、樁距等制成標(biāo)牌懸掛于鉆機(jī)明顯處，確保人員到位，責(zé)任到人。水泥攪拌樁開(kāi)鉆之前，應(yīng)用水清洗整個(gè)管道并檢驗(yàn)管道中有無(wú)堵塞現(xiàn)象，待水排盡后方可下鉆。為保證水泥攪拌樁樁體垂直度滿足規(guī)范要求，在主機(jī)上懸掛一吊錘，通過(guò)控制吊錘與鉆桿上、下、左、右距離相等來(lái)進(jìn)行控制。每根成型的攪拌樁質(zhì)量檢查重點(diǎn)是水泥用量、水泥漿拌制的罐數(shù)、壓漿過(guò)程中是否有斷漿現(xiàn)象、噴漿攪拌提升時(shí)間以及復(fù)攪次數(shù)。為了確保樁體每米摻合量以及水泥漿用量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，每臺(tái)機(jī)械均應(yīng)配備電腦記錄儀。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備水泥漿比重測(cè)定儀，以備監(jiān)理工程師和項(xiàng)目經(jīng)理部質(zhì)檢人員隨時(shí)抽查檢驗(yàn)水泥漿水灰比是否滿足設(shè)計(jì)要求。水泥攪拌配合比：水灰比0.45?0.50、水泥摻量12%、每米摻灰量46.25kg、高效減水劑0.5%。水泥攪拌樁施工采用二噴四攪工藝。第一次下鉆時(shí)為避免堵管可帶漿下鉆，噴漿量應(yīng)小于總量的1/2，嚴(yán)禁帶水下鉆。第一次下鉆和提鉆時(shí)一律采用低檔操作，復(fù)攪時(shí)可提高一個(gè)檔位。每根樁的正常成樁時(shí)間應(yīng)不少于40分鐘，噴漿壓力不小于0.4MPa。為保證水泥攪拌樁樁端、樁頂及樁身質(zhì)量，第一次提鉆噴漿時(shí)應(yīng)在樁底部停留30秒，進(jìn)行磨樁端，余漿上提過(guò)程中全部噴入樁體，且在樁頂部位進(jìn)行磨樁頭，停留時(shí)間為30秒。施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制噴漿時(shí)間和停漿時(shí)間。每根樁開(kāi)鉆后應(yīng)連續(xù)作業(yè)，不得中斷噴漿。嚴(yán)禁在尚未噴漿的情況下進(jìn)行鉆桿提升作業(yè)。儲(chǔ)漿罐內(nèi)的儲(chǔ)漿應(yīng)不小于一根樁的用量加50kg。若儲(chǔ)漿量小于上述重量時(shí)，不得進(jìn)行下一根樁的施工。施工中發(fā)現(xiàn)噴漿量不足，應(yīng)按監(jiān)理工程師要求整樁復(fù)攪，復(fù)噴的噴漿量不小于設(shè)計(jì)用量。如遇停電、機(jī)械故障等原因而噴漿中斷時(shí)，應(yīng)及時(shí)記錄中斷深度。在12小時(shí)內(nèi)采取補(bǔ)噴處理措施，并將補(bǔ)噴情況填報(bào)于施工記錄內(nèi)。補(bǔ)噴重疊段應(yīng)大于100cm，超過(guò)12小時(shí)應(yīng)采取補(bǔ)樁措施。現(xiàn)場(chǎng)施工人員認(rèn)真填寫(xiě)施工原始記錄，記錄內(nèi)容應(yīng)包括：施工樁號(hào)、施工日期、天氣情況；噴漿深度、停漿標(biāo)高；灰漿泵壓力、管道壓力；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速；鉆進(jìn)速度、提升速度；漿液流量；每米噴漿量和外摻劑用量；復(fù)攪深度。7.2.6質(zhì)量檢驗(yàn)7.2.6.1樁身質(zhì)量檢驗(yàn)方法(1)水泥攪拌樁成樁7d可采用輕便觸探法進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。檢驗(yàn)攪拌均勻性用輕便觸探器中附帶的勺鉆，在攪拌樁身中心鉆孔，取出樁芯，觀察其顏色是否一致，是否存在水泥漿富集的“結(jié)核”或未被攪勻的土團(tuán)。觸探試驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)有的輕便觸探擊數(shù)(N10)與水泥土強(qiáng)度對(duì)比關(guān)系來(lái)看，當(dāng)樁身1d齡期的擊數(shù)N10大于15擊時(shí)，樁身強(qiáng)度已能滿足設(shè)計(jì)要求；或者7d齡期的擊數(shù)N10大于30擊時(shí)，樁身強(qiáng)度也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。輕便觸探的深度一般不超過(guò)4m。水泥攪拌樁成樁28d后，用鉆孔取芯的方法檢查其完整性、樁土攪拌均勻程度及樁的施工長(zhǎng)度。每根樁取出的芯樣由監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)指定相對(duì)均勻部位，送實(shí)驗(yàn)室做(3個(gè)一組)28d齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，留一組試件做三個(gè)月齡期的無(wú)側(cè)限抗壓實(shí)驗(yàn)，以測(cè)定樁身強(qiáng)度。鉆孔取芯頻率為1%?1.5%。如果某段或某一橋頭水泥攪拌樁取芯檢測(cè)結(jié)果不合格率小于10%，則可認(rèn)為該段水泥攪拌樁整體滿足要求；如果不合格率大于10%小于20%時(shí)，則應(yīng)在該段同等補(bǔ)樁；如果不合格率大于30%，則該段水泥攪拌樁為不合格。對(duì)攪拌樁取芯后留下的空間應(yīng)采用同等強(qiáng)度的水泥砂漿回灌密實(shí)。在特大橋橋臺(tái)或軟土層深厚的地方，或?qū)κ┕べ|(zhì)量有懷疑時(shí)，可在成樁28天后，由監(jiān)理工程師隨機(jī)指定抽檢單樁或復(fù)合地基承載力。隨機(jī)抽查的樁數(shù)不宜少于樁數(shù)的0.2%，且不得少于3根。試驗(yàn)用最大載荷量為單樁或復(fù)合地基設(shè)計(jì)荷載的兩倍。7.2.6.2水泥樁外觀鑒定樁體圓勻，無(wú)縮頸和回陷現(xiàn)象。攪拌均勻，凝體無(wú)松散。群樁樁頂整齊，間距。第8章軟土路堤施工變形監(jiān)測(cè)8.1軟基路堤施工監(jiān)測(cè)的目的以工程監(jiān)測(cè)的結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，確定和優(yōu)化施工參數(shù)，進(jìn)行信息化施工。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的先兆，分析原因，判斷工程的安全性，采取必要的工程措施，防止發(fā)生工程事故和環(huán)境事故。評(píng)價(jià)路基工程的技術(shù)狀況，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)理論的正確性。為設(shè)計(jì)、施工、管理和科學(xué)研究提供資料。8.2軟基路堤施工監(jiān)測(cè)的原則監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在觀測(cè)數(shù)據(jù)容易反饋的部位。無(wú)論在路堤的縱向還是橫向，測(cè)點(diǎn)越多，測(cè)得的結(jié)果越能反映路堤真實(shí)情況。一般路段沿縱向每隔100?200m設(shè)置1個(gè)觀測(cè)斷面，橋頭路段應(yīng)設(shè)計(jì)2?3個(gè)觀測(cè)斷面。沿河、臨河等凌空面大且穩(wěn)定性差的路段，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基土體內(nèi)部水平位移的觀測(cè)。測(cè)點(diǎn)的設(shè)置不僅要根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)還應(yīng)針對(duì)施工中掌握的地質(zhì)、地形等情況增設(shè)。在施工期間位移觀測(cè)應(yīng)每填筑一層土觀測(cè)一次；如果兩次填筑時(shí)間間隔較長(zhǎng)，每3d至少觀測(cè)1次。路路堤填筑完成后，堆載預(yù)壓期間觀測(cè)應(yīng)視地基穩(wěn)定情況而定，一般每半月或每月觀測(cè)1次。對(duì)于孔隙壓力的觀測(cè)，每填筑一次，應(yīng)每隔1h觀測(cè)1次，連續(xù)觀測(cè)2?3次。當(dāng)路堤穩(wěn)定出現(xiàn)異常情況而可能失穩(wěn)時(shí)，應(yīng)立即停止加載工采取果斷措施，待路堤恢復(fù)穩(wěn)定后，方可繼續(xù)填筑。8.3軟基路堤施工監(jiān)測(cè)應(yīng)注意的問(wèn)題為了檢驗(yàn)軟土地基處理的效果，通常在同一地點(diǎn)分別在處理前后進(jìn)行測(cè)試，以進(jìn)行對(duì)比，并注意下列問(wèn)題：(1)前后兩次測(cè)試應(yīng)盡量使用同一儀器、同一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。（2） 由于各種測(cè)試方法都有一定的適用范圍，因此必須根據(jù)測(cè)試目的和現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇最有效的方法。（3） 無(wú)論何種方法，都有一定的局限性，故應(yīng)盡可能采用多種方法，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。（4） 測(cè)試位置應(yīng)盡量選擇有代表性的部位，測(cè)試數(shù)據(jù)按有關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行。變形監(jiān)測(cè)主要包括地表位移和土體內(nèi)部位移，位移方向包括豎向位移和水平向位移。水平向位移又包括垂直路堤中心線的橫向水平位移和平行路堤中心線的縱向水平位移。沉降及水平位移觀測(cè)，通常可在地表上安設(shè)固定標(biāo)點(diǎn)，用精密水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等儀器，按精密測(cè)量方法即可求得。地基及路堤內(nèi)部沉降通常采用電磁式、深層沉降板。測(cè)點(diǎn)沉降時(shí)，埋入不同土層深度中的標(biāo)點(diǎn)發(fā)生沉降，計(jì)算其與初始位置的差值。即可求得測(cè)點(diǎn)某一深度的沉降量。深層土層的沉降，也可用剛性標(biāo)桿引出地表，用地表測(cè)量方法測(cè)量。土層內(nèi)部水平位移，一般用測(cè)斜儀來(lái)測(cè)量。沉降與水平位移觀測(cè)應(yīng)配合進(jìn)行，沉降已基本穩(wěn)定或已基本掌握其變化規(guī)律后，可根據(jù)工程重要性適當(dāng)減少或停止觀測(cè)。8.4軟基路堤施工監(jiān)測(cè)測(cè)量?jī)x具量測(cè)儀具的功能和質(zhì)量極為重要，往往是測(cè)試成果優(yōu)劣的決定性因素。測(cè)量?jī)x具按測(cè)試原理分為電測(cè)式和非電測(cè)式兩大類(lèi)。（1） 非電測(cè)式非電測(cè)式量測(cè)儀具包括機(jī)械式和液壓式。它的特點(diǎn)是性能可靠，使用簡(jiǎn)便，對(duì)環(huán)境適用性強(qiáng)；缺點(diǎn)是一般靈敏度較低，不便于遙測(cè)和測(cè)試記錄的自動(dòng)化，機(jī)械式量?jī)x具還不能進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)部和巖土內(nèi)部應(yīng)力、變形的量測(cè)。常用的機(jī)械式量測(cè)儀具百分表有：百分表、千分表、撓度計(jì)、測(cè)力計(jì)、水準(zhǔn)式傾角計(jì)、手持式應(yīng)變計(jì)等。液壓式量測(cè)儀具利用液體的不可壓縮性和流動(dòng)性來(lái)傳遞壓力和變形，常用的有液壓式壓力盒等。（2） 電測(cè)式電測(cè)式量測(cè)儀具的特點(diǎn)是：元件輕、量程大、靈敏度高，便于量測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部巖土內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變，便于遙測(cè)和測(cè)試記錄自動(dòng)化，但有些電測(cè)式量測(cè)儀對(duì)環(huán)境的適用差，長(zhǎng)期穩(wěn)定性不好。電測(cè)式量測(cè)儀具一般由傳感器、放大器、記錄器組成，其種類(lèi)較多。按原理，常用的有：電阻應(yīng)變式、差動(dòng)電阻式、差動(dòng)變壓器式、振弦式等。利用這些原理做成的量測(cè)儀具有：電測(cè)百分表、電測(cè)位移式、電測(cè)應(yīng)力計(jì)、電測(cè)應(yīng)變計(jì)、電測(cè)鋼筋計(jì)、鋼弦式土壓力盒、埋入式應(yīng)變計(jì)等。隨著電力、激光、微電腦等新技術(shù)的應(yīng)用，電測(cè)技術(shù)正迅速向多功能，微型人化，高靈敏度、高穩(wěn)定性以及控制、數(shù)據(jù)采集和處理的高度自動(dòng)化方向發(fā)展。8.5控制點(diǎn)的布設(shè)與觀測(cè)軟土路堤工程的垂直沉降和水平位移觀測(cè)控制點(diǎn)的布置，應(yīng)根據(jù)路基工程的重要性、規(guī)模、施工、地質(zhì)情況以及采用的觀測(cè)方法而定，以及全面掌握路堤變形狀態(tài)為原則。一般布置如下：（1） 水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)分地面水準(zhǔn)點(diǎn)、橋上水準(zhǔn)點(diǎn)和通道水準(zhǔn)點(diǎn)三種，埋設(shè)原則如下地面水準(zhǔn)點(diǎn)：一般為每200m一個(gè)，以便一個(gè)測(cè)站視距不超過(guò)80m完成測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)。水準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在土質(zhì)堅(jiān)硬便于長(zhǎng)期保存和使用的測(cè)點(diǎn)，并埋設(shè)混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石，統(tǒng)一用BM表示。橋上水準(zhǔn)點(diǎn)：路堤填筑到基床表層時(shí)，為了減少轉(zhuǎn)點(diǎn)傳遞對(duì)觀測(cè)標(biāo)高的影響，適時(shí)將地面水準(zhǔn)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到有灌注樁基礎(chǔ)的橋臺(tái)上，預(yù)埋18?20mm，長(zhǎng)20cm的鋼筋。通道水準(zhǔn)點(diǎn)：若梁橋相距甚遠(yuǎn)，為了工作需要，也可在通道上選擇經(jīng)觀測(cè)確已穩(wěn)定的水準(zhǔn)點(diǎn)，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為通道測(cè)點(diǎn)連續(xù)三次月沉降速率小于1?2mm/月，且要求每隔半年復(fù)核一次。（2） 監(jiān)測(cè)斷面及沉降觀測(cè)點(diǎn)布置軟土路基每隔100?200m設(shè)一觀測(cè)斷面，橫斷面可設(shè)左、右、中三點(diǎn)，一般情況僅設(shè)中點(diǎn)。8.6地表沉降觀測(cè)地表沉降觀測(cè)對(duì)控制和保證軟基路堤工程質(zhì)量，確保工程工后沉降量滿足要求非常重要。通過(guò)系統(tǒng)連續(xù)、正確完整的觀測(cè)及分析，掌握、控制工程地基沉降量，預(yù)測(cè)沉降趨勢(shì)，可驗(yàn)證和指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)及施工。常用沉降板觀測(cè)，具體布置見(jiàn)附圖04所示。結(jié)合高速鐵路綜合說(shuō)明沉降觀測(cè)的施工具體要求。（1）沉降觀測(cè)的精度指標(biāo)及頻率沉降觀測(cè)的精度和頻率與各施工階段的沉降量有關(guān)，現(xiàn)分述如下。沉降觀測(cè)的精度指標(biāo)通常，沉降觀測(cè)的精度指標(biāo)與沉降量有關(guān)。沉降量越小，觀測(cè)精度越高。在鐵路施工中，沉降量的變化與路堤填筑、預(yù)壓、鋪軌及建完后運(yùn)行等四個(gè)階段相關(guān)。沉降觀測(cè)的頻率沉降觀測(cè)的頻率取決于沉降量的大小、加載方法和觀測(cè)目的等。通常要求觀測(cè)的次數(shù)能反映出沉降變化的過(guò)程，又不遺漏變化的時(shí)刻。（2）水準(zhǔn)測(cè)量的精度與方法觀測(cè)精度指標(biāo)決定后，選用何種等級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量是眾所關(guān)心的問(wèn)題?，F(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范中，二