《软土地基加固毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软土地基加固毕业设计（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、*大学毕业设计1第 1 章绪论1.1研究软土地基处理的意义随着国民经济的快速发展，高速发展的社会使得人们时间观念愈来愈强烈，这就要求能在较短的时间内到达目的地。因此，大量建设客运专线是必然的趋势。高速行驶的客运列车目标是“高速、舒适、安全” ，这也对路基的要求愈来愈严格，不仅要求路堤的稳定，更重要的是对工后沉降有严格的要求和标准。因此，需要我们对工后不均匀沉降量严格控制。从全国范围来看。经济发达的城市主要分布在我国东南沿海、长江三角洲以及平原地区，这些地区大部分分布着含水量高、压缩性大、强度低、透水性差、覆盖层厚、埋深浅的弱土层。在路堤荷载作用下，软土路基很容易发生承载力不足、沉降量大、不均匀
2、沉降大和固结完成时间长等问题。因此，在软土路基上修建高速铁路，需要解决的关键问题是路基的稳定性分析和沉降计算。稳定性分析是路基设计中的重要内容，只有满足路堤稳定条件才能进行路堤的沉降计算。但从以往工程实践来看，路堤稳定条件相对容易满足。因此，如何减小工后沉降，如何及时调整工后沉降，是软土路基建设需要重视的问题。1.2国内外研究现状1.2.1 国外研究现状世界上第一条铁路于 1825 年诞生于英国,至今已有 180 多年。在那以前地面的交通运输工具主要就是马车。与马车相比,火车运量大,速度快,具有明显优越性,因而得到迅速发展。19 世纪末到二十世纪初是铁路大发展的时期。作为一种新兴的运输方式，铁
3、路运输具有集中，大宗，便捷，安全，全天候的优势，对于西方资本主义经济的发展是功不可没的。随着经济的迅速发展， 科技的不断提高， 传统铁路已不能满足社会发展的需求。20 世纪 60 年代以来，高速铁路在世界发达国家崛起。百年铁路重振雄风，传统铁路再展新姿。铁路发展进入了一个崭新的阶段。高速铁路的蓬勃发展，在世界范围内引发了一场深刻的交通革命。高速铁路因为具有安全性高，能耗少，效益好等一系列技术经济优势而发展迅速，但也有许多问题是不容我们忽视的，地基加固便是其中的一个重要方面。现代*大学毕业设计2铁路修筑经验表明，作为支乘路基的地基不允许发生基底破坏，也不允许发生过大的工后沉降和沉降速率。以往的铁
4、路设计标准，只考虑对基底强度作要求，即不允许发生基底破坏，而对其变形的要求没有给予重视。日本东海道新干线建成后，由于软土地基沉降造成轨道状态不良，不能达到设计速度和运量的要求。在吸取了东海道新干线经验教训后，日本对支乘高速铁路路基的地基提出了强度要求。对不符合强度要求的地基要采取加固或减少工后沉降的措施。许多国家对路堤（尤其是低路堤）的基底相应提出了强度和土质的要求。不符合要求者均要采取措施进行加固处理。前联邦德国在地基条件差的地方修建新线路基时，采取了各种加固措施，如振动捣固，混凝土喷浆，化学加固，砂浆或排水管构筑，土层加固，更换土层等。1.2.2 国内研究现状我国铁路长期以来一直是各种运输
5、方式的骨干。直到 20 世纪 50 年代初期，铁路运输还是卖方市场，买票难，乘车难。90 年代以来，各地纷纷建设高速公路，几乎所有的高速公路都与铁路平行，民航事业也飞快发展，铁路事业一度陷入低谷。究其原因，铁路速度太慢是原因之一。1995 年，铁道部领导决定，在既有线上在不做大的改造的条件下进行普遍提速，并逐步发展建设高速铁路。自从 20 世纪 60 年代，世界上第一条高速铁路开通运营以来，世界上已有近 10个国家的 31 万多 km 各种类型的高速铁路投入运营。 多数国家的高速铁路都取得了良好的社会和经济效益。在铁路运输业，尤其是客运业很不景气的时候，给新兴铁路注入了一剂强心针。我国更是提出
6、了建设京沪高速铁路的计划。京沪高速铁路沿线地区包括北京，上海，天津三个直辖市以及河北，山东，安徽，江苏等省份，沿线地形复杂，地基加固便显得尤其重要。我国铁路路基主要病害是路基下沉。除因填土压实度不足造成外，还有不少是因基底变形所致的。对支乘高速铁路路基的地基来说，除了强度要求外，还有变形条件要求。此外，即使发生地震，也不致发生破坏和下沉。为确保上部轨道结构的平衡性，减少养护维修工作量，高速铁路必须严格控制沉降变形。因此，对地基的要求相应较高。根据日本，法国及德国的经验，满足高速铁路的轨道平顺性，除要严格控制路基的均匀沉降外，不均匀沉降更为关键。路基与桥台及路基与横向结构物过渡段地层变化较大处和
7、不同地基处理措施连接处，是不均匀沉降容易产生的常见部位。故在地基处理和路堤设计中应采取逐渐过渡的方法，减少不均匀沉降，以满足轨道平顺性要求。建国以来，我国在地基工程的建设上取得了难能可贵的成绩，特别是对特殊土*大学毕业设计3地基，以及各种复杂地形，地质，气候条件下的地基。无论在科研，工程实践水平，测试技术上都有很大发展和提高，积累了丰富的经验。随着我国高速铁路，重载铁路和大运量铁路的兴建，对铁路地基工程的质量和标准提出了新的要求。虽然过去50 年来地基工程取得了很大成绩，但为了适应上述要求，还存在着一些必须重视，急待解决的问题。首先是地基施工必须满足技术标准要求的问题，尤其是基床直接受动荷载和
8、季节循环的影响，并与轨道结构相互作用。没有稳定可靠的基床，轨道强度再高，也不能适应运量增长的要求。所以，在施工时就要严格把关，对基床土质和密度加强检测，健全施工管理制度。地基质量问题已逐渐被人们认识和重视，根据运输发展的紧张趋势，提高客货列车速度和增大运量，已成为提高运输质量的主要目标。因此。只有保证施工质量，才能改变地基在铁路工程结构中历来是最薄弱环节的现状。其次，应继续组织地基科研工作，如抗滑支挡工程中，黏性土抗滑桩中桩上荷载的研究；软土地基加固措施及设计计算方法的研究，运筹管理原则在施工中的应用；养护工作中处理基床病害的新材料，新技术的开发等。1.3设计的主要内容对客运专线软土路基设计横
9、断面；对软弱土层进行加固地基处理，提出相应的方案，并比较选取合理经济的地基处理方案。本文主要采用水泥搅拌桩处理地基，对处理后地基进行稳定性检算；应用固结理论进行沉降计算，并对工后沉降进行分析。*大学毕业设计4第 2 章软土的性质2.1软土的概念软土是第四纪后期地表流水所形成的沉积物质，多数分布于海滨、湖滨、河流沿岸等地势比较低洼地带，地表终年潮湿或积水。所以地表往往生长有大量芦苇、塔头草、小叶樟等喜水性植物，由于这些植物的生长和死亡，使软土中含有较多的腐殖质和有机物。我省主要分布于三江平原和松嫩平原腹地。另外在其它地区有零星分布， 三江平原软土属泥沼型， 而其它地区主要属软土型。软土由于厚度不
10、同，其对工程的影响也不同。软土多分布于沼泽化湿地地带，而泥沼多分布于沼泽地区，软土的形成时间晚于泥沼形成时间。所谓软土,是指强度低，压缩性较高的软弱土层。多数含有一定的有机物质。由于软土强度低，沉隐量大，往往给道路工程带来很大的危害，如处理不当，会给公路的施工和使用造成很大影响。软土根据特征，可划分为：软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。路基中常见的软土，一般是指处于软朔或者流朔状态下的粘性土。其特点是天然含水量大、孔隙比大、压缩系数高、强度低，并具有蠕变性、触变性等特殊的工程地质性质，工程地质条件较差。选用软土作为路基应用，必须提采取出切实可行的技术措施。2.2软土的主要特征(
11、1)含水量高： 淤泥和淤泥质土的含水量多为 50%70%， 液限一般为 40%60%，天然含水量随液限的增大而增加。(2)孔隙比大： 天然软土的孔隙比往往要比同一垂直压力下的重塑土的孔隙比高出 0.20.4。(3)渗透性小：其渗透系数值一般在 110-4110-8cm/s 之间。而大部分淤泥和淤泥质土地区，由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉砂、细粉、粉土等，故在垂直方向的渗透性比水平方向要小。(4)压缩性高：淤泥和淤泥质土的压缩系数21，一般为 0.71.5MPa-1，最大达4.5MPa-1，且随着土的液限和天然含水量的增大而增高。(5)抗剪强度低：软土的抗剪强度与加荷速度及排水固结条件
12、密切相关。不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力大小无关，即其内摩擦角为零，粘聚*大学毕业设计5力一般都小于 20kPa；直剪快剪内摩擦角一般为 25，粘聚力为 1015kPa；排水条件下的抗剪强度随固结度的增大而增大，固结快剪的内摩擦角可达 812，粘聚力为 20kPa 左右。(6)触变性：由于软土的结构性在其强度的形成中占据相当重要的地位，所以触变性也是软土的一个突出特点。软土的触变性是指土体强度因受扰动而降低，又因静置而增长的特性。软土中因打桩扰动引起孔隙压力增加，随后因孔隙压力消散而引起地面沉降和负摩擦的问题早就有人研究过。曾有文献报道了打桩后，软土的十字板强度平均降低 6kP
13、a。这些现象充分说明保护天然软粘土结构性具有重要意义。2.3主要软土地基处理方法简介目前，国内外工程中软土地基处理方法主要包括密实法、换土垫层法、复合地基法、加筋法和灌浆法，其中密实法包括：堆载预压法、真空预压法、降水法、电渗法、静力碾压法、振动碾压法、重锤夯实法、强夯法；换土垫层法又称置换法，包括：粗粒填土垫层、细粒填土垫层；复合地基法包括：挤密碎石桩、干振碎石桩、砂桩、渣土桩、石灰桩、水泥土桩、CFG桩、素混凝土桩；加筋法包括：土工织物、加筋土；灌浆法包括：压力灌浆法等。砂井是利用各种打桩机具击人钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼并灌人中、粗砂形成砂柱。由于这种
14、砂井在饱和软粘土中起排水通道的作用，又称排水砂井。砂井顶面应铺设垫层，以构成完整的地基排水系统。砂井适用于软土层厚度大于5m的软基处理。 最大有效处理深度18m。 比较常用的是袋装沙井。水泥搅拌桩是一种经济、有效的软土地基处理方法，专用的粉喷射搅拌机，将水泥用压缩空气喷入软弱地基深部，凭借搅拌机的旋转叶片与原状土强制混合，吸收周围水分，粉体与土体经过一系列的物理化学反应形成具有整体性、稳定性及相当强度的加固柱体。并与桩间土共同作用形成复合地基，降低了桩周围土的含水量，提高了强度，从而起到了加固地基的作用。深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基深部就地将软土和固化剂强制拌和，
15、 经过一系列物理化学作用生成一种特殊的具有较高强度、较好变形特征和水稳性的混合柱状体，它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量具有明显的效果。CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）是指用振冲、冲击或水冲等方法在软弱地基中成孔后，将水泥、粉煤灰、碎石、石屑（砂）加水拌和形成的混合料灌注压入已成的孔中，形成较大直径的桩体，从而与周围软土形成复合地基，它是近年来新开发的一种地基处理技术。*大学毕业设计6第 3 章天然地基的沉降计算3.1沉降理论软土路基沉降量是由固结沉降 Sc和侧向变形引起的瞬时沉降 Sd组成。固结沉降是指饱和与接近饱和的粘性土在基础荷载作用下，随着超静孔隙水压力的消散，土骨架产生变形所造成
16、的沉降（固结压密） 。固结沉降速率取决于孔隙水的排出速率，因此，本设计不考虑次固结沉降。瞬时沉降是指加载后地基瞬时发生的沉降。因此软土路基总沉降量可表示为：cdSSS。其中固结沉降量 Sc，可按单向压缩分层总和法计算，如式（3-1）所示（3-1）式中，0ie地基中各分层的天然孔隙比；1ie受荷载后各分层的稳定孔隙比；ih各分层的厚度3.2地基土分层根据地基情况，地基以下 15m 厚的软土，可分为分别为 3m 厚的五层，砂土层6m，可分为 3m 厚的两层。3.3计算土的附加应力路堤高度取 5.8m，边坡坡度 11.75，路堤顶宽为 13.8m。双线铁路换算土柱时，根据铁路特殊路基设计规范中的双线路基地基沉降计算时，列车荷载可按单线有荷计算和查参考文献5表 3-4，取换算土柱高 2.8m，宽 3.4m。i iii cheeeS010 1*大学毕业设计70P2bDEOb mH0图 3-1路堤基底面附加应力计算图在计算作用在路堤底面上的路堤荷载和
