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1、课程名称：铁路路基工程设计题目： 袋装砂井加固软土地基设计计算院 系： 土 木 工 程 系 专 业： 铁 道 工 程 年 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 2010 年 06 月 课 程 设 计 任 务 书专 业 铁道工程 姓 名 学 号 开题日期：2010 年5 月 10日 完成日期： 2010 年 6 月 20日题 目 袋装砂井加固软土地基设计计算 一、设计的目的 通过对袋装砂井加固软土地基的设计计算，首先达到掌握袋装砂井加固软土地基的设计计算过程，其次了解更多关于地基的知识与规范，更好的掌握与专业知识密切相关的工程内容，将所学知识运用到实际问题中去。形成对实际工程的大致认识。 二、设
2、计的内容及要求任务：1.计算路堤极限高度判断是否需要采用加固措施 2.设计袋装砂井地基方案 要求：1. 5个稳定系数计算表、1个沉降计算表、1个固结度计算表 2.路堤填土进度图（或路堤填土进度、固结度、沉降与时间关系曲线），砂垫层加打袋装砂井加固地基代表性横断面图（1：200），砂垫层加打袋装砂井加固地基代表性半平面图（1：200），袋装砂井平面布置图（1：50）砂垫层坡脚大样图（1:50） 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 2010年 06 月 25 日目 录一、设计依据2二、极限高度计算2三、加固方案比选2四、采用袋装砂井加固的设计计算21.验算用袋装砂井加固的可能性22.
3、砂垫层的布置33.砂井长度的假设34.砂井直径和间距的决定55.砂井底部以下部分固结度的计算66.砂井长度的决定6五、砂井地基沉降量计算71.地基顶面中点处应力计算72. 中轴线上地基中各点应力的计算83.垂直沉降计算84.侧向变形引起的沉降量计算85.加荷完毕沉降量计算96.施工期内因基底沉降而增加的土方数量97.路基面每侧预留宽度9六、固结度修正9附录12路基填土进度图.一、设计依据1.地基为饱和软黏土，土质均匀，厚18米，底部为不透水岩层，地下水位与地面标高相同；2.土的物理力学性质指标如下：土层参考指标填土，软黏土地基天然强度： 软黏土压缩实验资料压力P（Kpa）05010020030
4、0400孔隙（e）1.3371.1521.0680.9690.9160.8663.线路资料 直线地段，单线路堤，路堤高8米，路基面宽7.5米，边坡坡度1:m=1:1.75,线路等级按I级次重型标准，活载换算高度，宽。填土时间为6个月，8个月竣工，12个月通车。 施工速度按两级加荷，第一级等速填土2个月，填土高为总高度的，停工2个月，第二级等速填土4个月竣工，再停工4个月后通车。二、极限高度计算：路堤高度，路堤和地基必须加固,方能保证安全使用。三、加固方案比选： 1.反压护道：反压护道是借在路堤两侧填筑一定高度和一定宽度的护道的反压作用，以防止地基破坏保证路基稳定。施工简易，但占地面积大，用于非
5、耕作区和土源丰富的地区。仅适用于路堤高度不大于极限高度的5/32倍的情况。 2.换土方案：以人工、机械或爆破方法将地基土挖出，换填强度较高的砂、砾、卵石等渗水土。此方案从根本上改善了地基的性质，效果甚佳。但仅适用于软土层较薄，其上无覆盖层的情况。 3.普通砂井：砂井不连续性或缩颈现象不可避免，所用设备相对比较笨重，不便于在很软弱的地基上大面积施工，从排水要求分析，不需要普通砂井这样大的断面，其完全是砂井施工的需要，故砂井材料消耗大，造价相对比较高。 4.袋装沙井：基本上解决了普通砂井所存在的问题。综合考虑各方案的适用范围、优缺点等，本设计中路堤较高，软土层较厚，用其他方法难以满足路基的稳定要求
6、。从而选取袋装砂井加固地基。四、采用袋装砂井加固的设计计算1.验算用袋装砂井砂井加固的可能性 根据路堤高度、施工期限和基底土壤的性质等，假设当路堤填至设计标高并立即通车时，地基土由于施打砂井后可能达到的固结度（假定）和假定砂井穿透整个软土层，用圆弧法检验其稳定性，找到最危险圆弧之稳定系数。因此可以单独使用砂井加固。具体计算见图1-1及表1-1。图 1-1（圆心）2.砂垫层的布置 在路堤底部的地基表面铺设一层较薄的砂层，以使软土顶面增加一个排水面，在逐级加荷作用下促使地基土排水固结，提高速度。砂垫层厚度取0.5m，伸出路堤坡脚1m，如图1-2所示。图 1-23.砂井长度的假设 取圆心（2，16）
7、，试算三个半径，分别取在右边坡处、当量土柱的右边缘点、线路中心处，且半径取为0.5的倍数。具体计算见图1-3、1-4、1-5及表1-2、1-3、1-4。图 1-3（圆心）图 1-4（圆心）图 1-5（圆心） 由于最危险圆心周围的几个圆心之稳定系数最小者切过基底的最大深度均在8m以内，因此初步决定砂井长度为8m进行试算。4.砂井直径和间距的决定取袋装砂井直径，填土期限为6个月，填土采用两级加荷，固结时间为6个月。现求满足时的砂井间距。假定砂井按照三角形排列，砂井间距取1.2m。由于地基排水条件和附加应力分布属于“0-2”型，则，与前面假设的80%接近，所以砂井间距可采用1.2m。 5.砂井底部以
8、下部分固结度的计算按单面排水计算，且属于“0-2”型 6.砂井长度的决定 分别将砂井部分的固结度和砂井以下部分的固结度代入通砂井以下的圆弧，求得最危险圆弧之稳定系数，满足要求。因此决定砂井长度为8m。具体计算见图1-6及表1-5。图 1-6（圆心）五、砂井地基沉降量计算 计算依据：机车轴重路堤高度：，边坡率，路基面宽压缩曲线见图1-7，计算草图见1-8。 图 1-7 图 1-81.地基顶面中点处应力计算 2. 中轴线上地基中各点应力的计算中轴线上地基中各点（从地面算起）应力的计算见表。 中轴线上地基中各点应力的计算 图1-9 应力曲线（应力单位：）3.垂直沉降计算 计算见表1-7。砂井范围内沉
9、降量，。4.侧向变形引起的沉降量计算 cm 取,则在铁路路基使用年限内可忽略由蠕变引起的次固结沉降量。从而，总沉降量为：5.加荷完毕沉降量计算 砂井范围 砂井以下 侧向变形引起的沉降量 所以，6.施工期内因基底沉降而增加的土方数量 7.路基面每侧预留宽度 六、固结度修正1.固结度计算表3-1 固结度计算表月份2砂井区0.0097619.651.3023.010.063230.0946.1846.20砂井以下0.0062519.371.0522.7214.424砂井区0.0195220.432.0023.810.126451.1362.7662.79砂井以下0.0124919.871.4923.
10、2414.758砂井区0.0390421.973.4425.360.252876.1282.1782.21砂井以下0.0249820.862.3924.2515.3912砂井区0.0585623.484.9226.880.379288.3391.4791.52砂井以下0.0374821.853.3225.2416.02图1-10 1-11中=1815KN =3440 KN2.固结度修正 1）砂井区： 月时， 月时， 月时， 月时， 图 1-10 砂井区固结度修正图2）砂井区以下： 月时，月时， 月时，月时，图 1-11 砂井以下固结度修正图附录 表1-1表1-2表1-3表1-4表1-5表1-6
