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1、设计题目205国道（高速公路）桥头软弱地基处理成绩课程设计主要内容通过地基处理课程的学习，对205国道（高速公路）桥头软弱地基处理进行设计，设计内容为：1，布桩形式，桩径，桩距；2，桩长；3，复合地基承载力；4，荷载计算（车辆，及路堤自重）；5，复合地基的沉降量计算；6，下卧层承载力和沉降量的计算； 7，工后沉降的计算；8，沉降稳定时间；9，方案选择及判别； 10，造价等。理论联系实际，了解地基处理设计有多种选择，从质量，进度和投资等方面综合考虑，选择一个最佳方案。通过课程设计，掌握设计的方法和步骤。指导教师评语建议：从学生的工作态度、工作量、设计（论文）的创造性、学术性、实用性及书面表达能力
2、等方面给出评价。签名： 2010 年 1月 10 日205国道（高速公路）桥头软弱地基处理的课程设计一、 工程简况东环路是205国道在马鞍山境内的一段，是一级汽车专用公路，长19.6Km, 双向4车道，设计车速110Km/h, 路面宽24.5m, 路堤平均堆高4.0m，基底宽36.042.0m。其中在五亩山大桥和丰收桥之间为大面积灌溉渠，地基极为软弱：从地表向下依次为0.8m厚耕植土，8.09.0m厚流塑和软塑淤泥质亚粘土，再往下是10.0m厚软塑和硬塑亚粘土等（表1），地下水位离地表0.50.8m。表1 各层土的物理力学指标值土层名称（状态）（）（t/m2）eILa(Mpa-1)Es(Mpa
3、)Cu(kPa)u(。)淤泥质亚粘土（流塑）40.2-95.11.781.111.150.931.963淤泥质亚粘土（软塑）38.51.811.100.730.762.6126亚粘土（软塑）29.51.900.850.650.444.096亚粘土（硬塑）23.62.010.670.150.198.96818含碎石亚粘土21.71.990.690.370.247.1注 淤泥质亚粘土渗透系数4.2310-7cm/s二、 地基处理方法选择 由于该段地基极为软弱，初步计算。其路堤临界高度仅3.0m，在设计的路堤作用下地基固结沉降量为50.5cm。按两年工期则工后沉降超过20cm，不能满足工后沉降Sr1
4、0cm的规范要求，必须对地基进行处理。处理方法有以下四种：砂垫层法；砂井法；粉喷桩法和二灰桩法。砂垫层法虽然施工简单，造价低，但此法不能满足工后沉降的设计要求及存在压路机下陷，难以施工的问题。砂井法有利于软粘土排水，能加速固结沉降，但施工要求高而且对工期有严格限制。粉喷桩法有利于固化软土，亦能满足工期要求，但工程造价高。二灰桩法是马鞍山矿山研究院为加固软弱地基而开发的一项土工新技术，以成功地用于危楼地基加固和重载铁路软基处理。马鞍山发电厂有大量粉煤灰（工业废渣）可供利用，故二灰桩成本较低。从路堤稳定，工后沉降，工期及经济诸方面考虑，确定采用二灰桩技术对桥头软弱地基进行加固处理(同学们也可另选其
5、他地基处理方法)。三、 课程设计要求画剖面图，选出方案，作出设计（桩径，桩长，桩距，平面布桩，沉降量，复合地基承载力），写出计算步骤。如有可能，算出沉降稳定的时间，工后沉降以及造价。 设计报告装订顺序：封面任务书（成绩）设计计算图纸注：二灰桩的抗剪强度为130 Kpa。 加固后桩周土的承载力标准值为40 Kpa。根据205国道桥头软弱地基实际勘察资料，考虑工期和造价等综合因素，本设计采取二灰桩法处理软弱地基，其中二灰桩的粉煤灰：石灰=3：7。设计内容如下：确定桩径参照石灰桩的设计规范，桩径常用300400mm，此处暂取350mm。确定布桩形式 本设计采取三角形布置。则二灰桩膨胀前的转换率m=d
6、/ de=1.05L膨胀后的置换率m=m由于粉煤灰：石灰=3：7，查表，取=1.10。确定桩距参照石灰桩参考桩距，桩中心距可取23倍成孔直径，安全起见，暂时取2.5。故桩中心距L=875mm。确定桩长桩的长度取决于桩的加固目的和上部结构的条件，上部0.8m厚的耕植土应挖去，并填以散体材料如级配细砂作为褥垫层，桩以亚粘土层为桩端持力层，故取为l=9m。求复合地基承载力fspk=mfpk+(1-m)fsk其中： fpk桩身强度fsk加固后的桩周土承载力标准值m膨胀后的置换率fpk可近似取0.1Ps(比贯入阻力)，初步设计时间可取fpk=300kPa,fsk=40kPa。de=1.05L=1.058
7、75=918.75m=d2/ =350/918.75=0.145m=m=1.100.145=0.159fspk =mfpk+(1m)fsk=0.159300+（1.159）40=81.3kPa应力计算持力层取褥垫层顶部为基底，地下水距地面为0.6m,基础为条基，取长度1m考虑。考虑四车道有六辆车的最不利情况，其中有四辆行驶，两辆车由于故障而停下，假设每国辆车的载重加自重为25kN，取汽车跑动时对路面的冲击系数为1.30，汽车对称布置，则p=（F+G）/A=(24.5+42)4/220+0.64220+0.24210+4251.3+225/42=70.8kPa fspk =81.3kPa 满足承
8、载力要求。下卧层,取淤泥质亚粘土的重度为16kN/m,亚粘土的重度为19kN/m,下卧层的未修承载力为50kPa下卧层是由亚粘土开始向下的土层，faz=fak+(d0.5)=50+1.00.620+0.2(2010)+9(1610)+10(1910)/(0.6+0.2+9+10)(19.80.5)=204kPa下卧层的顶面处的自重应力：=0.620+0.210+96=68kPa由于路基未填入土中，下卧层顶面处的附加应力：满足承载力要求。复合地基沉降量计算根据分层总和法给，给地基分层，计算地基中自重应力分布和附加应力分布。沉降量应从地面土层算起，地面的基底压力p=p0.64220+0.24210
9、42=56.8kPa计算各土层的压缩量：S= S1=56.70.6/1.9=17.9mm S2=56.70.2/1.9=5.9mmS3=56.63/1.9=89.3mm S4=55.83/1.9=64.3mmS5=533/2.6=61.1mm S6=51.33/4=38.5mmS7=50.83/4=17.1mm S8=483/8.9=16.1mmS9=47.11/8.9=5.2mmSi=17.9+5.9+89.3+64.3+61.1+38.5+17.1+16.1+5.2=31.5cm故总沉降量为31.5cm工后沉降量附加应力比值=1.2,地基土的压缩系数=0.51地基的孔隙比e=0.89,淤泥
10、质粘土渗透系数为k=4.2310cm/s=13.34cm/年，所以固结系数C =4.910cm/年，时间因子,查表得地基土的固结度Ut=80%经历2年工期的固结沉降为：S=SU=31.50.8=25.2m即工后沉降为：31.525.2=6.3cm10cm满足规范要求造价计算每百米平均布桩114排，每排48根，即每百米布桩5472根，每根长9m,桩径350mm,故每百米总用灰量为：5472*9*0.175=4738m,按二灰桩的材料、人工、机械使用、运输及损耗各项费用总共为120元/每立方米计算，则工程总造价在56.9万左右。工期整个205国道的工期为两年，则使用二灰桩法处理软弱地基，采取沉管法
11、成桩，加上前期耕植土的挖出、褥垫层的铺设，考虑天气原因，预计在两个月内可以完工，加上二灰桩需要一个月左右的时间发挥强度，预计三个月后可以在地基上修筑基础，不耽误工期。结论：经综合考虑，采取二灰桩法处理软弱地基，使用沉管法成桩，按照“先外排后内排，先周边后中间的施工顺序。二灰桩桩径350mm，桩心距875mm，桩长9m,三角形布置。复合地基承载力为81.3kPa。地基总沉降量为31.5cm,工后沉降6.3cm。附图：桩位平面布置图附加应力曲线图路基地质剖面图课程设计报告书课程名称_地基处理_设计内容_205国道桥头软弱地基处理_专业、年级_勘查062 班_学生姓名_张广斌（20064217）_指导教师_崔可锐_查甫生_完成时间_2010年元月9日_合肥工业大学资源与环境工程学院
