1、<p>　　專 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）</p><p>　　論文題目： 路軟土地基加固與監(jiān)測技術(shù)研究 </p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)老

2、師： </p><p>　　專 業(yè): </p><p>　　學(xué) 院: </p><p><b>　　二零一二年六月</b></p><p

3、>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　土木與建筑工程學(xué)院 道路與橋梁工程 專業(yè) 09道橋 班</p><p>　　學(xué)生： 姜 淳 ， 吳 楠 ， 武 祿 祿 ， 黎 海 建 </p><p>　　日期： 自 2012 年 4 月 9 日 至 2012 年 6 月 22 日<

4、/p><p>　　指導(dǎo)教師： 張 鴻 </p><p>　　助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：</p><p>　　教研室： 道路與橋梁工程 教研室主任： </p><p><b>　　目錄</b></p><p

5、><b>　　摘要5</b></p><p>　　Abstract6</p><p><b>　　第一章 緒論7</b></p><p>　　1.1軟土的定義7</p><p>　　1.2軟土沉積的環(huán)境8</p><p>　　1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9</

6、p><p>　　第二章 軟土地基12</p><p>　　2.1 軟土地基的物理力學(xué)特性12</p><p>　　2.2 軟土處理的目的和意義12</p><p>　　2.3 軟土地基的危害13</p><p>　　2.4 軟土處理的一般原則14</p><p>　　第三章 軟土

7、地基加固方法15</p><p>　　1、軟土地基加固方法15</p><p><b>　　2、適用范圍17</b></p><p>　　第四章 路基沉降及驗(yàn)算19</p><p>　　4.1沉降的一般規(guī)律19</p><p>　　4.2 沉降計(jì)算20</p><

8、p>　　4.3 沉降系數(shù)的影響因素23</p><p>　　第五章 德昌高速公路加固方案25</p><p>　　方案一：粉噴樁加固處理25</p><p>　　方案二：CFG樁加固處理29</p><p>　　第六章 監(jiān)測分析32</p><p>　　第七章 結(jié)論42</p>&

9、lt;p><b>　　參考文獻(xiàn)43</b></p><p>　　公路軟土地基加固與監(jiān)測技術(shù)研究</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　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很大的危害，如處理不當(dāng)，會給公路的施工和使用造

10、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)土及泥炭五種類型。路基中常見的軟土，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。</p><p>　　一般軟基加固方法有：表層處理法、置換法、加載法、豎向排水法等。</p>

11、<p>　　一般監(jiān)測方法有：高程測量、表面沉降監(jiān)測、分層沉降監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、靜力觸深、邊樁移位監(jiān)測、水位監(jiān)測、十字板剪切、沙土密實(shí)度等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：軟土地基； 加固方法； 監(jiān)測方法。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The so-called soft soil, r

12、efers to the low strength, high compression of soft soil. Most contain some organic substances. Due to the soft soil strength low, heavy hidden amount is large, often to road engineering brings very great harm, if proces

13、sing is undeserved, will give the highway construction and the use of great influence. According to the characteristics of soft soil, which can be divided into: soft clay, silt, silty soil, peat soil and peat five types.

14、 Soft soil roadbed in common, gene</p><p>　　General soft base reinforcement methods are: surface treatment method, displacement method, loading method, vertical drain method.</p><p>　　General mo

15、nitoring methods are: height measurement, surface subsidence monitoring, settlement monitoring, monitoring of pore water pressure, static contact deep, pile side shift monitoring, level monitoring, vane shear, sandy soil

16、 compactness.</p><p>　　Key words: soft soil; reinforcement method; monitoring method.</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1軟土的定義</b></p><p>　　一

17、般而言，軟土是指近代水下沉積的飽和粘性土，是淤泥、淤泥質(zhì)粘土、泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等一類土體的簡稱，廣泛分布在我國沿海內(nèi)陸平原或間盆地。不同地域軟土的成因、結(jié)構(gòu)和形態(tài)各不相同，但都具有基本相同的物理力學(xué)特征:天然含水量高、天然孔隙比大、滲透系數(shù)小、壓縮性高、強(qiáng)度低，可呈靈敏性結(jié)構(gòu)。軟土作為工程建筑特的地基，由于其承載力低、往往會產(chǎn)生不同程度的坍滑或沉降陷。</p><p>　　具體該如何定義軟土，各行業(yè)部門如

18、建筑、鐵路、公路、港工等，根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)和習(xí)慣，給出的定義或判定條件不盡相同。</p><p>　　文獻(xiàn)[1]認(rèn)為軟弱土是指淤泥、淤泥質(zhì)土、充填土、雜填土或其他高壓縮性土。其中淤泥是在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積并經(jīng)生物化學(xué)作用而形成，為天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土稱為淤泥質(zhì)土。</p><p>

19、;　　文獻(xiàn)[2]中將軟土解釋為天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑到流塑狀的粘性土，如淤泥、淤泥質(zhì)土，以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土等。淤泥和淤泥質(zhì)土的特征解釋為，在靜水或緩慢流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用而形成的飽和粘性土，含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大于液限。當(dāng)孔隙比大于1.5時稱為淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0時稱為淤 泥質(zhì)土。當(dāng)土的燒失量大于5%時，稱有機(jī)質(zhì)土;大于60%時稱為泥炭。</p><p&g

20、t;　　文獻(xiàn)[3]中將軟土定義為，含有大量親水的膠體顆粒，具有海綿狀結(jié)構(gòu)的松散體，其性質(zhì)為天然孔隙比大、含水量高、透水性小、強(qiáng)度低、壓縮性大。</p><p>　　文獻(xiàn)[4]中對軟土給出的定義為:在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟弱粘性土。對軟土的主要特征描述為:天然含水量高(接近或大于液限)，孔隙比大(一般大于1.0)，壓縮性高，強(qiáng)度低，滲透系數(shù)小。</p><p>

21、;　　文獻(xiàn)[5]中定義軟土為濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低的細(xì)粒土，天然含水量≧35%，天然孔隙比≧1.0，十字板剪切強(qiáng)度<35Pka或靜力觸探總貫入阻力小于75kPa。</p><p>　　文獻(xiàn)[6]中將軟土定義為天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭土等，其壓縮系數(shù)大于0.5MPa-1，不排水強(qiáng)度小于30kPa。

22、</p><p>　　關(guān)于軟土定義，除以上所述外還有一些，但大同小異，在此不一一敘述。概而言之，工程界通?？谡Z稱呼的軟土指天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、承載力低的土。</p><p>　　1.2軟土沉積的環(huán)境</p><p>　　第四紀(jì)全新世是以北半球大陸的冰川融化和由此導(dǎo)致的全球普遍性的海浸為特征的。由于海平面的大幅度上升，致使原來陸地上的大量細(xì)粒物質(zhì)或者在海

23、中和沿海沉積，或者在內(nèi)陸湖泊、河谷及海水漫及的盆地中發(fā)生沉積。這個時期沉積的大部分軟土厚度不超過20m，且通常位于透水性較好的粗粒沉積物之上，但在局部地區(qū)，軟土厚度很大，例如在突尼斯，有的軟土厚度達(dá)120m。</p><p>　　軟土的來源主要是巖石的風(fēng)化產(chǎn)物，因此其成分直接取決于母巖。而軟土的沉積類型，以及它們沉積后的物理化學(xué)演化，則與下述的沉積環(huán)境有著密切的關(guān)系。</p><p>&l

24、t;b>　　1．河流相沉積環(huán)境</b></p><p>　　通過河流的搬運(yùn)作用和沉積作用形成的沉積物稱為沖積物。Kukal(1971年)將河流沉積環(huán)境分為：</p><p>　　(1)河床，它包括鄰近流線的區(qū)域、河床邊緣的淺灘和沙嘴。</p><p>　　(2)天然沖積堤(河岸沉積物)，它由河床側(cè)向泛濫形成的全部沉積物組成。</p>

25、<p>　　(3)泛濫平原(漫灘沉積物)，它包括溢出河床的泛濫期沉積物和河岸沉積物。</p><p>　　在河流下游靠近河口處，沖積物可具有很大的厚度和范圍，因而常被稱為沖積平原。這類沖積平原的大部分沉積物由高洪水位期間的泛濫平原堆積物組成，并逐漸過渡到河流三角洲，往往不容易分辨出陸上的和水下的環(huán)境。</p><p>　　大部分河流沉積物由粗粒土所構(gòu)成，但在泛濫平原區(qū)則有細(xì)顆粒沉

26、積物堆積，已報(bào)道過的其典型的粒徑分布為：砂粒5％—10％，粉粒20％-40％，粘粒35％～60％。泛濫平原沉積物的中間粒徑材d在0．005—0．06mm之間，有機(jī)質(zhì)含量為1％-10％。它們多為含粘粒的懸液搬運(yùn)，在適宜條件下凝聚沉積。</p><p>　　泛濫平原沉積物都具有層理和紋理特性，有時夾細(xì)砂層，因此不會遇到很厚的均勻粘土沉積。例如在密西西比河沖積平原上就有大范圍的泛濫平原沉積物。這類粘土一般經(jīng)受過干濕周期

27、變化，這種干濕變化引起了諸如干燥、風(fēng)化、收縮裂縫等沉積后的變化。因此，當(dāng)泛濫平原沉積物在每一薄層形成后的幾個月內(nèi)遇到連續(xù)于燥時，它們就并不保持“軟”的特性。與泛濫平原粘土不一樣，在牛軛湖中沉積的粘土則是一種河道淤塞沉積物，通常處于正常固結(jié)狀態(tài)，液性指數(shù)接近1，0。牛軛湖沉積物只是在表面變干，硬殼下的粘土依然很軟。以后，硬殼又可被泛濫平原沉積物所覆蓋，軟土層僅在重力作用下固結(jié)。因此，牛軛湖沉積物是埋在硬粘土和粉土下的高壓縮性土。</

28、p><p>　　2．湖相和冰湖相環(huán)境</p><p>　　湖相沉積物不僅含有碎屑物質(zhì)，而且在很多情況中還含有大量的化學(xué)成因物質(zhì)(碳酸鹽、蒸發(fā)鹽)和生物成因物質(zhì)(淤泥、腐殂泥等)。湖通常按照其中存在的氧氣和養(yǎng)料的數(shù)量分為三類：(1)微營養(yǎng)的湖；(2)營養(yǎng)豐富的湖；(3)缺乏營養(yǎng)的湖。</p><p>　　在微營養(yǎng)的湖(即含氧很多但含養(yǎng)料很少的湖)中碎屑物質(zhì)占絕大多數(shù)，其粒

29、徑分布很大程度上由湖水動力條件、湖底的形狀和深度，以及外界地形的起伏和支流對沉積物質(zhì)的輸送等決定。在湖相沉積物中通常含有相當(dāng)多的粘土，不過湖邊緣處的沉積物質(zhì)——般是較粗的粒料。</p><p>　　冰湖相沉積物常常主要由含粉粒的淺色土層和含粘土的深色土層交替組成，具有這種層理的粘土沉積物稱為紋泥。一層紋泥相當(dāng)于一年的沉積，即由夏季沉積的粉土和冬季沉積的粘土組成。夏季沉積的上層平均約有80％的粒徑大于2um，而冬季

30、沉積的含粘土很多的土層平均有80％左右的粒徑／JxT 2gm。</p><p>　　在不再與冰川沿接觸的冰后期冰湖中，懸浮的沉積物質(zhì)大大減少(一般少于o．1g／L)。Quigley(1979年)指出在這種情況下，水流作為溢流和混合流進(jìn)入冰湖，而高密度的底流僅作為水下崩塌的產(chǎn)物或在洪水沖刷期間發(fā)生。這種沉積物的沉積作用是全年發(fā)生的，粉土和細(xì)砂在夏季沉積，粘土則在冬季沉積。</p><p>　

31、　1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　近４０年來，國外的地基處理技術(shù)發(fā)展的十分迅速，老方法得到改進(jìn)，新方法不斷涌現(xiàn)。在２０世紀(jì)６０年代中期，從如何提高土的抗拉性質(zhì)這一思路上，發(fā)展到土的加筋法；從如何有利于土的排水和排水固結(jié)這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，發(fā)展到了土工合成材料、砂井預(yù)壓和塑料排水帶；從如何進(jìn)行深層密實(shí)處理的方法考慮，采用加大擊實(shí)工的措施，發(fā)展到了強(qiáng)夯法和振動水沖法等。另外，國外現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對地基工程提供

32、了強(qiáng)大的生產(chǎn)手段，如能制造重達(dá)幾十噸的強(qiáng)夯起重機(jī)械；潛水電機(jī)的出現(xiàn)，帶來了振動水沖法中振動器等施工機(jī)械；真空泵的問世，建立真空預(yù)壓法，生產(chǎn)了大于２０MPa氣壓的空氣壓縮機(jī)，從而產(chǎn)生了高壓噴射注漿法。</p><p>　　目前地基處理已成為土力學(xué)與巖土工程領(lǐng)域的一個主要分支學(xué)科，國際土力學(xué)與巖土工程協(xié)會下有專門的地基處理學(xué)術(shù)委員會。中國土力學(xué)與巖土工程協(xié)會1984年成立了地基處理學(xué)術(shù)委員會，并于1986、1989、

33、1992、1995、2000年分別召開了六屆地基處理學(xué)術(shù)討論會。1988編著出版了《地基處理手冊》，1990又開始出版了《地基處理》雜志，提供了推廣和交流地基處理新技術(shù)的園地。我國建設(shè)部已頒發(fā)了《建筑地基處理規(guī)范》﹝JGJ79-91﹞，交通部1997年頒發(fā)了《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》，對公路工程中軟土地基處理設(shè)計(jì)、施工起到了重要的指導(dǎo)作用。此外，對濕陷性黃土、膨脹土等也已出版了相應(yīng)的規(guī)程。總之，地基處理已成為土木工程建設(shè)中的

34、熱點(diǎn)之一，它已得到工程勘測、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、教學(xué)、科研和管理部門的重視。地基處理技術(shù)的進(jìn)步已產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，我國的地基處理水平總體上已處于國際先進(jìn)水平。</p><p>　　一、軟土地基加固處理的現(xiàn)狀：軟土地基加固就是將低承載能力和大壓縮性的原裝土加固到足以承擔(dān)地基所需的強(qiáng)度和施工后沉降要求，又是為了較小地基的滲透性。為了達(dá)到上述目的，通常有二類方法：一類是對天然地基土進(jìn)行土質(zhì)改良；另一類是在天

35、然地基中插入﹝也包括置換﹞采性較好的材料，如砂石、土工合成材料、混凝土、鋼管等。土質(zhì)改良的方法又可以分為下述幾類：預(yù)壓使軟粘土產(chǎn)生排水固結(jié)；振密、擠密松散土體；灌入固化物使之與天然地基土體形成復(fù)合土體，如水泥；凍結(jié)或燒結(jié)天然地基土體以改善其物理力學(xué)性質(zhì)。</p><p>　　由各種地基處理方法獲得的人工地基可以分為兩類：一類是對天然地基土體全部驚醒改良，如預(yù)壓﹝排水固結(jié)﹞法、強(qiáng)夯法、原位壓實(shí)法、換填法。另一類是形

36、成復(fù)合地基。它可以可以由復(fù)合土與天然地基土形成，如低強(qiáng)度樁復(fù)合地基法，樹根樁復(fù)合地基；也可以由插入的塑料與得到改良﹝如擠密﹞的天然土體形成，如振沖擠密碎石樁復(fù)合地基。軟土地基加固方法主要有換填土法、排水固結(jié)預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、砂石樁法和攪拌樁法等。</p><p>　　二、軟土地基處理的心技術(shù)：</p><p><b>　?、鸥邏核懈钕?lt;/b></p>

37、<p>　　水渠、水塘、河道的底部大多都有一定厚度的浮泥，如不清除會使路堤處產(chǎn)生滲透差別，而嚴(yán)重阻止空隙水排出，延長固結(jié)時間；并對周圍地基抗滑穩(wěn)定性起到破壞作用，況且淤泥中的有機(jī)質(zhì)經(jīng)分解后，部分產(chǎn)物以沼氣形式泄出會使路堤下沉，加大工后沉降，因此，這些浮泥必須清除干凈。高壓水切割清淤法是用高壓噴射水槍沿水平方向切割浮泥，形成泥漿后，再用泥漿泵抽到堆放的低洼處。此種方法質(zhì)量可靠，施工簡單、效率高，易于推廣。</p>

38、<p>　?、票虞喖臃ㄌ钪返?lt;/p><p>　　薄層輪加法不是采用把預(yù)壓劃分為幾級的方法，而是充分利用每次填土后地基強(qiáng)度的增長，根據(jù)沉降、位移等觀測數(shù)據(jù)確定填土速率和停歇時間。時間證明，該方法一方面增加了路堤施工的穩(wěn)定性，同時也爭取了更多的預(yù)壓時間，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、合理的科學(xué)施工方法。。</p><p>　　該方法首先要確定路基的極限填土高度。在極限填土高度以下可以采取較快

39、的填土速度；在極限填土高度以上，為了確保路堤的穩(wěn)定，應(yīng)適當(dāng)放慢加載速度。在施工中著重控制側(cè)向位移速率，使側(cè)向位移速率基本在允許范圍內(nèi)變化。該施工法的關(guān)鍵是要保證準(zhǔn)確連續(xù)的動態(tài)觀測，通過觀測數(shù)據(jù)的分析，掌握路堤在施工中的變動態(tài)，確定合理的控制標(biāo)準(zhǔn)來控制填土速度，以保證是施工的安全穩(wěn)定。</p><p><b>　　⑶CFG樁</b></p><p>　　近年來，復(fù)合地基

40、理論的研究和發(fā)展較快，一些新的樁型、施工設(shè)備和施工工藝應(yīng)運(yùn)而生。復(fù)合地基可分為兩大類：一類是由散體材料﹝如砂、碎石、土、鋼渣等﹞組成的樁與天然地基復(fù)合；另一類是由水泥與土結(jié)合而成的樁與天然地基復(fù)合。CFG樁按其性質(zhì)屬于后者，適用于軟土處理且是一種較為經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方法。</p><p>　　⑷砂石樁與低強(qiáng)度混凝土組合型復(fù)合地基</p><p>　　散體樁主要靠樁間土的被動約束，特別是樁

41、頂2～4倍樁徑范圍內(nèi)，樁間土將承受很大的徑向應(yīng)力，容易使樁體產(chǎn)生膨脹破壞，因而在軟弱粘性土中的砂石樁復(fù)合地基承載力難以有效提高。為了改變這種狀態(tài)，對散體樁復(fù)合地基中的部分砂石進(jìn)行樁體增強(qiáng)，在砂石樁中增加一定量的Ⅰ、Ⅱ及粉煤灰與少量水泥，使其成為一種粘結(jié)強(qiáng)度較高的半剛性體，由此構(gòu)成部分散體砂石樁與部分低強(qiáng)度混凝土組和型復(fù)合地基。</p><p>　　組和型復(fù)合地基特點(diǎn)是既能發(fā)揮砂石樁的優(yōu)點(diǎn)，又由于低強(qiáng)度混凝土樁的插

42、入而使砂石樁的側(cè)向約束作用得到加強(qiáng)，從而減少散體樁頂部分的壓脹變形。同時發(fā)揮半剛性樁能向深部傳遞荷載的作用，使復(fù)合地基的承載力大幅增加，提高了復(fù)合地基的整體穩(wěn)定性。為使兩種不同剛度樁體的作用、變形協(xié)調(diào)一致，需在樁頂設(shè)置一定厚度的砂石料墊層，以保證不同剛度樁體與土共同承擔(dān)荷載。</p><p><b>　　第二章 軟土地基</b></p><p>　　2.1 軟土地基

43、的物理力學(xué)特性</p><p>　　1、高含水量和高孔隙性</p><p>　　軟土的天然含水量一般為50%～70%，最大甚至超過200%。液限一般為40%～60%，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之間，最大達(dá)3～4。其飽和度一般大于95%，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關(guān)系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強(qiáng)度的重要因素。</p>

44、;<p><b>　　2、滲透性弱</b></p><p>　　軟土的滲透系數(shù)一般在i×10-4～i×10-8cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區(qū)，由于該土層中夾有數(shù)量不等的薄層或極薄層粉、細(xì)砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。</p><p>　　由于該類土滲透系數(shù)小、含水量大且飽和狀態(tài)，這不但延緩其土體的

45、固結(jié)過程，而且在加荷初期，常易出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，對地基強(qiáng)度有顯著影響。</p><p><b>　　3、壓縮性高</b></p><p>　　軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數(shù)a0.1～0.2一般為0.7～1.5MPa-1,最大達(dá)4.5MPa－1(例如渤海海淤)，它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土質(zhì)本身的因素而言，該類土的建筑荷載作用下的變形有如下特征：&

46、lt;/p><p>　　(1)變形大而不均勻</p><p>　　(2)變形穩(wěn)定歷時長</p><p><b>　　4、抗剪強(qiáng)度低</b></p><p>　　軟土的抗剪強(qiáng)度小且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)壓力大小無關(guān)。排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大。</p&

47、gt;<p>　　5、較顯著的觸變性和蠕變形。</p><p>　　2.2 軟土處理的目的和意義</p><p>　　自20世紀(jì)30年代美國及德國開始興建，至50年代世界各國大力發(fā)展高速公路以來，目前，在全世界60多個國家共修建高速公路14㎞，公路客貨運(yùn)速比例大大增加，甚至超過了鐵路。我國在80年代中期確立了發(fā)展高速公路的方針，1984年開工建設(shè)大陸第一條高速公路—滬嘉高速

48、公路并于1988年建成通車，之后，沈大、京津唐、滬寧高速公路相繼建成投入使用，至1999年底，全國通車?yán)锍踢_(dá)到11605㎞，在世界高速公路排行榜列第三位，但絕大部分建于東部沿海諸省。</p><p>　　我國沿海諸省，除山東部分地段以外，大部分為泥質(zhì)海岸，土層多為淤泥、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)亞粘土及泥混砂層，屬于飽和的正常壓密軟粘土。這種土類壓縮性高（沉降量大），排水固結(jié)慢，地基穩(wěn)定性差。</p>&l

49、t;p>　　在我國長江、淮河流域，還經(jīng)常分布有膨脹土、液化地基等，這些軟弱地基、特殊地基的存在常導(dǎo)致高速公路的質(zhì)量問題，往往是高等級公路設(shè)計(jì)、施工的關(guān)鍵問題。</p><p>　　公路工程的地基問題該快起來有下列三個方面：</p><p>　　(1)強(qiáng)度及穩(wěn)定性問題。當(dāng)?shù)鼗目辜魪?qiáng)度不足以承受路基及路面外荷載時，敵機(jī)可能會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，造成路堤塌方、失穩(wěn)，橋臺破壞。<

50、/p><p>　　(2)沉降變形問題。當(dāng)?shù)鼗谏喜亢奢d及在外荷載作用下產(chǎn)生過大的沉降變形時，會影響道路的正常使用。特別是產(chǎn)生過大的不均勻沉降時，路面會開裂破壞，構(gòu)筑物與路堤銜接處差異沉降，會引起橋頭跳車；涵身、通道凹陷、沉降縫拉寬而漏水；路面橫坡變緩、積水。</p><p>　　(3)地震、車輛震動等動力荷載可能引起地基土特別是飽和無粘性土的液化、失穩(wěn)及震陷等。另外，由于外界水循環(huán)變化、溫度變

51、化等引起的管涌、凍融等也可能引起地基強(qiáng)度和變形的顯著變化，從而影響道路的正常使用。</p><p>　　當(dāng)公路工程特別是高等級公路工程中遇到上列問題之一是，必須采取地基處理措施，否則會引起質(zhì)量問題。如日本常磐高速公路神田橋從1986年9月20日通車后，19個月中平均每月修補(bǔ)一次錯臺，嚴(yán)重影響了路面質(zhì)量和通行能力；我國滬嘉高速公路通車4～ 5月后橋頭錯臺大者至7～8㎝，使行車速度大為下降；江蘇寧連一級公路，由于軟基

52、沉降等問題，使路面開裂、橋頭錯臺，通車幾年來一直小修不斷。</p><p>　　地基處理的目的是利用夯實(shí)、置換、排水固結(jié)、加筋和熱力學(xué)等方法對地基土進(jìn)行加固，以改善地基土的剪切性、壓縮性、振動性和特殊地基的特性，使之滿足道路工程的要求。顯然，對于交通量大、養(yǎng)護(hù)時間難的高等級公路，地基處理的恰當(dāng)與否直接關(guān)系到工程質(zhì)量、投資和進(jìn)度。因此，地基處理對節(jié)約基本建設(shè)投資，保證公路正常運(yùn)營具有重要意義。</p>

53、<p>　　2.3 軟土地基的危害</p><p>　　軟土路基可能導(dǎo)致出現(xiàn)一些的問題 ，當(dāng)路基的抗剪強(qiáng)度不足以支承上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載時，地基就會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞。當(dāng)路基 在上部結(jié)構(gòu)的自重及外荷載作用下，產(chǎn)生過大的沉降和 不均勻沉降變形時，會影響結(jié)構(gòu)物的正常使用，特別是超過結(jié)構(gòu)物所能容許的不均勻沉降時，結(jié)構(gòu)可能開裂破壞。路基的滲漏量超過容許值時，會發(fā)生水量損失導(dǎo)致事故發(fā)生。</p&g

54、t;<p>　　軟土地基在公路工程中造成的危害  1)勘察設(shè)計(jì)不詳細(xì)或不準(zhǔn)確，導(dǎo)致對應(yīng)該做軟基處理的地段未做處理設(shè)計(jì)。  2)已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)或危及線外建筑物。  3)雖然做了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當(dāng)造成路堤失穩(wěn)。  4)堆料不當(dāng)，未按規(guī)定分層填筑，填土過快，碾壓不當(dāng)，造成路堤失穩(wěn)。  5)擾動“硬殼層”或填筑不當(dāng)，

55、使“硬殼層”遭受破壞，導(dǎo)致路堤失穩(wěn)。</p><p>　　2.4 軟土處理的一般原則</p><p>　?、?對于新建工程，原則上首先應(yīng)考慮利用天然地基，對于淤泥和淤泥質(zhì)土利用其上覆較好土層作為地基持力層，當(dāng)上覆土層較薄，應(yīng)注意避免施工時對淤泥和淤泥質(zhì)土的擾動;對于沖填、雜填建筑垃圾和性能穩(wěn)定的工業(yè)廢科，當(dāng)均勻性和密實(shí)度較好時，均可利用作為地基、持力層;對于有機(jī)質(zhì)含量較多的生活垃圾和對基

56、礎(chǔ)有腐蝕性的工業(yè)廢料等雜填土，未經(jīng)處理不宜作為地基持力層。若地基軟弱不能滿足要求，則需進(jìn)行處理，根據(jù) 工程情況及地土質(zhì)條件或組成的不同，處理的目的可以是:</p><p>　　(1)提高土的抗剪強(qiáng)度，使地基保持穩(wěn)定;</p><p>　　(2)降低土的壓縮性，使地基的沉降和不均勻沉降低至允許范圍內(nèi);</p><p>　　(3)降低土的滲透性或滲流的水力梯度.防止或

57、減少水的滲漏，避</p><p>　　免滲流造成地基破壞;</p><p>　　(4)改善土的動力性能、防止地基產(chǎn)生震陷變形或因土的震動液化</p><p><b>　　而喪失穩(wěn)定性;</b></p><p>　　(5)消除或減少土的沉陷性或脹縮性引起的地基變形，避免建筑物</p><p>　　破

58、壞或影響其正常使用。</p><p>　　對單一工程來講，處理目的可能是單一的，也可能需同時在幾個方面達(dá)到一定要求:地基處理除用于新建工程的軟弱和特殊土地基外，也作為事后補(bǔ)救措施用于已建工程地基加固。</p><p>　　㈡ 對于泥沼地區(qū)的選線原則：</p><p>　?、?盡量選擇泥沼窄、淺及沼地橫坡平緩的地段通過；</p><p>　?、?/p>

59、 盡可能繞避陡坡上的泥沼、古湖盆的泥沼以及中間聚水地帶的泥沼；</p><p>　?、?應(yīng)利用隆起的微地貌，以縮短通過泥沼積水和軟弱地段的長度；</p><p>　?、?對于縱斷面設(shè)計(jì)要考慮泥沼土層的性質(zhì)和厚度、泥沼的地下水位和地面上的積水水位，使路堤高出水位一定高度并有一定的填土高度。</p><p>　　第三章 軟土地基加固方法</p><

60、p>　　1、軟土地基加固方法</p><p>　　a、砂墊層法：砂墊層設(shè)置于路堤填土與軟土地基之間的透水性墊層，可起排水的作用，從而保證了填土荷載作用下地基中孔隙水的順利排出，既加快了地基的固結(jié)，還可以保護(hù)路堤免受孔隙水浸泡。設(shè)置砂墊層要注意防止被細(xì)粒污染而造成排水孔隙堵塞，在砂墊層的上下應(yīng)設(shè)反濾層。砂墊層適于施工期限不緊、路堤高度為極限高度的二倍以內(nèi)，砂源豐富、軟土地基表面無隔水層的情況。當(dāng)軟土層較薄，或

61、軟土墊層底層又有透水層時，效果更好。輕質(zhì)路堤及加筋路堤，達(dá)到減輕路堤自重，以減少路堤沉降及提高路堤穩(wěn)定安全系數(shù)的目的。加筋路堤指用變形小、老化慢的土工格柵、土工織物等抗拉的柔性材料作為路堤的加筋體，可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降，又可以提高地基承載能力，同時也不影響排水，大大增強(qiáng)路堤的整體性和穩(wěn)定性。</p><p>　　b、淺層處治：表層分布厚度小于3m的軟土?xí)r，可采用淺層拌和、換填、拋石等方法進(jìn)行處治。

62、淺層拌和添料可用石灰等無機(jī)結(jié)合料，換填材料宜用水穩(wěn)性好的材料。換土能根本改善地基，不留后患，效果較好，適用于軟土層不厚且易于排水的情況。但因軟土地區(qū)地下水位較高，挖掘困難，換土深度一般不宜超過2m。拋石擠淤是強(qiáng)迫換土的一種形式，它不必抽水挖淤，施工簡便。爆破擠淤也是一種淺層處治的換土方式。利用炸藥爆破時的能量將軟土揚(yáng)棄或壓縮，然后填以強(qiáng)度較高的滲水土或一般粘性土，達(dá)到換土的目的。爆破擠淤法的換填深度較深，工效較高，適用于軟土層相對較厚、

63、稠度大、路堤較高、施工期緊迫的情況</p><p>　　c、豎向排水體：軟土地基中設(shè)置豎向排水體，可大幅度縮短排水距離，再配合預(yù)壓，可加速地基的固結(jié)，明顯地提高預(yù)壓效果，所以當(dāng)超載預(yù)壓高度受到穩(wěn)定性制約時，多應(yīng)用豎向排水體與預(yù)壓結(jié)合的處治措施。常用的地下排水體有砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。排水體深度依土層厚度而定，對軟薄軟土層宜貫通，對較厚軟土層，排水體深度據(jù)計(jì)算確定。</p><p>

64、　　d、加固土樁：用某種深層拌和的專用機(jī)械，將軟土地基的局部范圍用固化材料以改善、加固，形成加固樁，使加固樁與樁間土形成復(fù)合地基。設(shè)計(jì)加固土樁只考慮其置換與應(yīng)力集中效應(yīng)，不考慮其固結(jié)排水與擠密作用。加固土樁的深度、直徑、間距應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定性計(jì)算，并應(yīng)滿足工后沉降的要求。樁的直徑與深度除受地址條件的制約，還受機(jī)械設(shè)備能力的限制。</p><p>　　e、粒料樁：粒料樁是為提高軟土低級的承載力，在需要進(jìn)行地基處理的范圍內(nèi)，

65、由碎石、沙礫、礦渣、砂等松散粒料做樁料，采用專用機(jī)械設(shè)置成交大直徑的樁體。專用機(jī)械一般為振動沉管機(jī)、水振沖器等。設(shè)置粒料樁后樁與樁間土形成復(fù)合地基。粒料樁是通過置換軟土、加速地基排水固結(jié)作用、樁的應(yīng)力集中作用共同來提高穩(wěn)定系數(shù)的，通常不考慮它對地基土的擠密作用。</p><p>　?、帕Ａ蠘稄?fù)合地基的穩(wěn)定計(jì)算</p><p>　?、僭O(shè)有粒料樁的復(fù)合地基的路堤整體抗剪穩(wěn)定系數(shù)按有關(guān)公式計(jì)算，

66、且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下復(fù)合地基區(qū)域深度內(nèi)時，應(yīng)考慮樁體對土的置換率、樁土應(yīng)力比。復(fù)合地基的抗剪強(qiáng)度按以下公式計(jì)算：</p><p>　　式中：、——分別為在第i土條中路堤部分的高度﹝m﹞及容重﹝﹞；</p><p>　　、——分別為在第i土條中樁料部分的高度及容重；</p><p>　　——樁對土的置換率，樁在平面上宜為等邊三角形布置，三角形分布時：&l

67、t;/p><p>　　當(dāng)樁在平面上為正方形布置時：</p><p><b>　　D——樁的直徑；</b></p><p>　　B——樁位布置正方形或三角形的邊長；</p><p>　　——樁間土的應(yīng)力折減系數(shù)，其值為：；</p><p>　　——樁的應(yīng)力增加系數(shù)，其值為：；</p>&l

68、t;p>　　——樁土應(yīng)力比，宜為當(dāng)?shù)鼗蝾愃茖?shí)驗(yàn)工程的試驗(yàn)資料確定。無資料時</p><p>　　可取2～5。當(dāng)樁底土質(zhì)好、樁間土質(zhì)差時取高值。</p><p>　　——第i土條滑裂面以下時，該滑裂面所處土層的天然不排水抗剪強(qiáng)度；</p><p>　　——樁料的內(nèi)摩擦角，當(dāng)樁料為碎石時可取38°，當(dāng)樁料為沙卵石時</p><p>

69、;　　取35°，當(dāng)樁料為砂時可取28°；</p><p>　　——土條底部滑裂面對水平面的夾角。</p><p>　　②若按公式計(jì)算設(shè)有粒料樁的復(fù)合地基上路堤整體抗剪穩(wěn)定安全系數(shù)，且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下的復(fù)合地基區(qū)域深度時，上式中的、應(yīng)按下式計(jì)算：</p><p><b>　　=</b></p>&

70、lt;p><b>　　=</b></p><p>　　式中，其他符號意義同前。</p><p>　　③若按公式計(jì)算設(shè)有粒料樁的復(fù)合地基上路堤整體抗剪穩(wěn)定安全系數(shù)，且當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地面線以下的復(fù)合地基區(qū)域深度時上式中的應(yīng)該按下式計(jì)算： 其中： </p><p><b>　?、埔话阋?lt;/b>&l

71、t;/p><p>　　為了能較好的排除地基內(nèi)的水分，設(shè)有料粒樁的路堤底面應(yīng)按照墊層與淺層處治的方法設(shè)置排水墊層。料粒樁的樁料不應(yīng)使用單一尺寸的粒料，其最大粒徑不應(yīng)超過5㎝；對十字板剪切強(qiáng)度低于20 kPa的軟土地基的樁料，最大粒徑可放寬到10㎝，且5～10㎝的粒料質(zhì)量應(yīng)占總質(zhì)量的50%～60%。料樁的含泥量﹝小于0.074㎜﹞不得超過5%。</p><p>　　f、預(yù)壓：在軟土地基上修筑路堤，

72、如果工期不緊，可以先填一部分或全部，使地基經(jīng)過一段時間固結(jié)沉降，然后在填足或鋪筑路面；擬建橋涵等構(gòu)造物處，先填土預(yù)壓，待地基強(qiáng)度提高到一定程度后，挖去填土，再建造構(gòu)造物，稱之為預(yù)壓。預(yù)壓分等載預(yù)壓和超載預(yù)壓，目的在于減少工后沉降，提高地基固結(jié)度。預(yù)壓效果與預(yù)壓期及預(yù)壓體高度有著重要關(guān)系。</p><p>　　g、反壓護(hù)道：反壓護(hù)道是在路堤一側(cè)或二側(cè)填筑一定寬度和高度的護(hù)道，運(yùn)用力學(xué)平衡原理，平衡路堤自重作用而產(chǎn)生

73、的滑動力矩，以提高路基的穩(wěn)定性。反壓護(hù)道雖然簡易，但占地過多，在路堤填料來源困難地段也難于應(yīng)用。況且，反壓護(hù)道只能解決軟土地基上路堤的穩(wěn)定問題，對于沉降問題非但無益，往往還加大沉降量。</p><p>　　h、強(qiáng)夯法：就是將幾十噸的重錘從幾十米的高處自由落下，對濕軟地基進(jìn)行強(qiáng)力夯實(shí)，以提高其強(qiáng)度，它是在重錘夯擊法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來又與之截然不同的一種新技術(shù)。用強(qiáng)夯法加固的土基，承載力會明顯提高，沉降量也會降低，這種

74、方法如采用大的單擊夯擊能量，可使地基的加固深度達(dá)10~20m，甚至更深。</p><p><b>　　2、適用范圍</b></p><p>　?、倥潘探Y(jié)法：包括堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、降水預(yù)壓法、電滲排水法。它們的適用范圍：適用于處理厚度較大的飽和軟土和沖填土地基，但對于較厚的泥炭層要慎重對待。</p><p>　　②膠結(jié)法：包括如下方法：&

75、lt;/p><p>　　A、水泥攪拌樁：它的適用范圍為淤泥、淤泥質(zhì)土、含水量較高地、地基承載力不大于120KPa的粘性土、粉土等軟土地基。</p><p>　　B、高壓噴射注漿法：它的適用范圍為淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。對于陷性黃土以及土中含有較多的大粒徑塊石、堅(jiān)硬性粘性土、大量植物物根莖或過多有機(jī)質(zhì)時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果確定其適用程度。對地下水流速較大或涌水

76、工程以及對水泥有嚴(yán)重侵蝕的地基，應(yīng)慎用。尤其適用于軟弱地基的加固。</p><p>　　C、送漿法：適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高，且地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值不大于120KPa的粘性土等地基。當(dāng)用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕性時，宜通過試驗(yàn)以確定其使用程度。</p><p>　　D、水泥土夯實(shí)樁法：適用于地下水位以上的素填土，淤泥質(zhì)土和粉土等。</p><p>

77、　　③加筋土法：包括如下方法：</p><p>　　A、加筋土：適用范圍為人工填土、砂土的路堤、擋墻、橋臺等。</p><p>　　B、土工積物：適用于砂土、粘性土和軟土的加固，或用于反濾、排水和隔離的材料。</p><p>　　C、樹根樁：適用于各類土。主要用于既有建筑物的加固及穩(wěn)定土坡、支擋結(jié)構(gòu)物。</p><p>　　D、錨固法：它能可

78、靠錨固土層和巖層。對軟弱粘土宜通過重復(fù)高壓灌漿或采用多段擴(kuò)體或端頭擴(kuò)體以提高錨固段錨固力。對液限大于50%的粘性土，相對密度小于0.3的松散砂土以及有機(jī)質(zhì)含量較高的土層，均不得作為永久性錨固地層。</p><p>　?、苤脫Q法、擠密法及擠密置換法</p><p>　　A、振沖置換法：它適用于不排水剪切強(qiáng)度20KPa≤CU≤50KPa的飽和軟粘土、飽和黃土和沖填土。對不排水剪切強(qiáng)度小于20K

79、Pa的地基、應(yīng)慎重對待。能使天然地基承載力提高20%—60%左右。</p><p>　　B、 CFG樁法：對于淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土、飽和及非飽和的粘性土、粉土。能使天然地基承載力提高70%以上。</p><p>　　C、鋼渣樁法：適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、飽和及非飽和的粘性土、粉土。</p><p>　　D、石灰樁法：適用于滲透系數(shù)適中的軟粘土、雜填土、膨脹土、紅粘土

80、、濕陷性黃土。不適合地下水位以下的滲透系數(shù)較大的土層。當(dāng)滲透系數(shù)較小時，軟土脫水加固效果不好的土層慎用。</p><p>　　E、強(qiáng)夯置換法：適用于飽和軟粘土，一般適合于3—6m底淺層處理。</p><p>　　F、砂樁法：適用于軟弱粘性土，但應(yīng)慎用，且需要較長的時間，對不排水剪切強(qiáng)度小于15KPa的軟土應(yīng)采用袋裝砂井樁。</p><p>　　G、夯坑基礎(chǔ)法：適用于

81、軟粘土非飽和的粘性土、夯填土、濕陷性黃土。</p><p>　　H、強(qiáng)夯法：適用于碎石土、砂土、雜填土、素填土、濕陷性黃土和低飽和度的粉土與粘性土。對于高飽和度的粉土和粘性土，需經(jīng)試驗(yàn)論證后，方可使用，且應(yīng)設(shè)置豎向排水通道。該法最大處理深度達(dá)40m。強(qiáng)夯的震動可能會對周圍環(huán)境造成不良影響。因此，使用時要求考慮周圍環(huán)境因素。</p><p>　　i、振沖法：是一種不添加砂、石材料的振沖擠密法

82、，一般宜用于0.75mm以上顆粒占土體20%以上的砂土，而添加砂、石材料的振沖擠密法宜用于顆粒小于0.005mm的粘性含量不超過10%的粉土和砂土。</p><p>　　J、擠密碎石樁法：適用于松散的非飽和粘性土、雜填土、濕陷性黃土、疏松的砂性土。對飽和軟粘土，應(yīng)慎重使用。</p><p>　　第四章 路基沉降及驗(yàn)算</p><p>　　4.1沉降的一般規(guī)律<

83、;/p><p>　　在軟土地基上興建高等級公路通常需要填筑一定高度的路堤，填高路基（路堤）是為了一方面滿足抗洪和排澇要求，另一方面還要滿足結(jié)構(gòu)物通航和線性順直通暢要求。在路堤荷載作用下，地基土中的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，從而引起地基變形，出現(xiàn)路基沉降。</p><p>　　由于路堤高度差異和地基不均勻等原因，路基各部分的沉降或多或少總是不均勻的，使得路面相應(yīng)產(chǎn)生不均勻變形。路基不均勻沉降超過了一定的

84、限度，將導(dǎo)致路面的功能性、結(jié)構(gòu)性破壞，使得公路不能滿足設(shè)計(jì)要求。因此研究路基沉降，對于保證公路的正常使用和經(jīng)濟(jì)，都具有很大的意義。</p><p>　　通常，路基沉降的一般規(guī)律路堤高，附加荷載大，沉降大；反之，路堤低，附加荷載小沉降也小。軟土層厚的沉降大，而軟土層薄路段則沉降較小，由于造成公路縱、橫向沉降不均勻，路面排水和平整性也受到影響，汽車無法高速行駛。尤其在橋頭過渡段，不均勻沉降問題更加突出。橋梁一般采用樁

85、基礎(chǔ)或擴(kuò)大基礎(chǔ)，沉降較小，與其相連的公路路堤一般較高，由此造成的沉降大，會在橋頭附近產(chǎn)生較集中的沉降差，汽車過橋就會跳動，嚴(yán)重的會產(chǎn)生翻車撞車等交通事故。</p><p><b>　　4.2 沉降計(jì)算</b></p><p>　　土在壓力作用下體積縮小的特征稱為土的壓縮。試驗(yàn)研究表明，在一般壓力（100～600kPa）作用下，土粒和水的壓縮與土的總壓縮之比是很微小的，

86、因此完全可以忽略不計(jì)，所以把土的壓縮看作為土中空隙體積的減少。其孔隙的較少主要是土中空氣壓縮，水和空氣從土體中排出。對于飽和的軟土，土體的壓縮主要是孔隙水被排出，因此其壓縮穩(wěn)定所需時間較長。</p><p>　　計(jì)算路基沉降時，必須取得土的壓縮性指標(biāo)，無論是用室內(nèi)試驗(yàn)或原位試驗(yàn)來測定它，應(yīng)該力求實(shí)驗(yàn)條件與土的天然狀態(tài)及其在外荷載作用下的實(shí)際應(yīng)力條件相適應(yīng)。在公路工程中，常用不允許土樣產(chǎn)生側(cè)向變形的室內(nèi)壓縮試驗(yàn)來測

87、定土的壓縮性指標(biāo)。</p><p>　　4.2.1 壓縮試驗(yàn)與壓縮曲線</p><p>　　單項(xiàng)壓縮試驗(yàn)所用的儀器叫做壓縮儀。土樣放在壓縮儀中，受到剛性金屬壓縮環(huán)的限制，豎向加載時無任何側(cè)向變形。試驗(yàn)時，先在底座上放一塊透水石，再將切好的試樣放入壓縮環(huán)，在試樣上再放一塊透水石，然后放金屬加壓帽。在加壓帽上逐級加載，通過透水石傳給試樣。為了防止土體表面部分地潛入透水石孔隙，通常還在土樣和透水

88、石之間放濾紙。濾紙和透水石都是為了加速土樣排水。</p><p>　　每級荷載施加后用測微表測讀各時刻試樣壓縮的壓縮量，直至變形穩(wěn)定后加下一級。用各級荷載下測讀的壓縮量隨時間的變化關(guān)系可推出固結(jié)系數(shù)。用各級荷載下變形穩(wěn)定后的壓縮量可推出相應(yīng)孔隙比。在e-p坐標(biāo)系里點(diǎn)繪孔隙比e隨荷載p變化的關(guān)系曲線，成為e-p曲線。它反映了土體的壓縮性，可推出相應(yīng)的壓縮指標(biāo)。</p><p>　　試驗(yàn)直接測

89、讀的是試樣高度的改變量，由于試樣的橫截面自始至終不變，高度的變化自然反映試樣體積的變化。由和初始試樣及初始孔隙比可推得變形后的孔隙比為：</p><p>　　根據(jù)上式，只要測定土樣在各級壓力p作用下的穩(wěn)定壓縮量后，就可計(jì)算相應(yīng)的孔隙比，從而繪制土的壓縮曲線。</p><p>　　壓縮曲線可按兩種方式繪制：一種是采用普通直角坐標(biāo)繪制的e-p曲線，在常規(guī)試驗(yàn)中，一般按p=50、100、200、

90、300、400 kPa五級加載；另一種的橫坐標(biāo)則取p的常用對數(shù)值，即采用半對數(shù)直角坐標(biāo)繪制成曲線，試驗(yàn)時從較小的壓力開始，采取小增量多級荷載，并較大的荷載為止。</p><p>　　4.2.2 壓縮性指標(biāo)</p><p><b>　　（1）壓縮系數(shù)</b></p><p>　　為了說明軟土壓縮性的高低，要有一個指標(biāo)，最常用的壓縮性指標(biāo)為壓縮系數(shù)

91、，習(xí)慣上以小寫字母a來表示，其意義是增加一個單位的豎向壓力所產(chǎn)生的孔隙比的改變量（減小量），用數(shù)學(xué)式表示為：</p><p>　　孔隙比e是隨壓力p的增加而減小，為了使參數(shù)為正數(shù)，上式右端有一負(fù)號。A實(shí)際就是e-p曲線上割線某一斜率的絕對值。A是右因此的，常用單位，也可以為，上式也可表示為：</p><p>　　式中：—初始應(yīng)力（或）；</p><p><b&

92、gt;　　—終了應(yīng)力（或）；</b></p><p><b>　　—所對應(yīng)的孔隙比；</b></p><p><b>　　—所對應(yīng)的孔隙比；</b></p><p>　　由于e-p關(guān)系是一條曲線，其割線斜率是變化的，故壓縮系數(shù)不是一個常數(shù)，它隨壓力而變，壓力愈大，壓縮系數(shù)愈小。為了比較各種土壓縮性的大小，就需要

93、規(guī)定一個統(tǒng)一的壓力范圍。為了便于應(yīng)用和比較，通常采用壓力間隔有=100增加到=200時所得的壓縮系數(shù)來評定土的壓縮性。</p><p><b>　　（2）壓縮指數(shù)</b></p><p>　　孔隙比e與壓力p的試驗(yàn)關(guān)系也可以在半對數(shù)上點(diǎn)繪，e用普通坐標(biāo)，p用對數(shù)坐標(biāo)，則成為曲線。研究表明，初始下彎段的范圍與土體歷史上曾經(jīng)受到過的壓力大小有關(guān)。如果歷史上曾經(jīng)受到過較大的

94、壓力，那么在試驗(yàn)壓力小于該壓力時，曲線都是下彎的，既初始曲線段范圍大；如果是新沉積的土，歷史上沒有受過任何壓力，則開始的下彎段很短，整個試驗(yàn)曲線差不多就是一條直線。把歷史上曾經(jīng)受到過的最大有效壓力稱為前期固結(jié)壓力，以表示。若當(dāng)前有效壓力p等于前期固結(jié)壓力，則軟土處于正常固結(jié)狀態(tài)；若p﹤，則軟土處于超固結(jié)狀態(tài)。新沉積的土在試驗(yàn)加荷過程中處處都處在正常固結(jié)狀態(tài)，屬正常固結(jié)土。</p><p>　　軟土的壓縮性與土的密

95、實(shí)程度有關(guān)。反應(yīng)其密實(shí)度的物理性指標(biāo)有孔隙比e、含水量（飽和土）或液限含水量。飽和土（飽和度）的孔隙比e和含水量有如下的關(guān)系：</p><p>　　式中為土粒比重，其值約為。</p><p>　　不少學(xué)者研究壓縮性與這些物理指標(biāo)間的關(guān)系，得出了一些頗有實(shí)用價值的經(jīng)驗(yàn)公式。其中太沙基和派克的經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用最廣，公式如下：</p><p><b>　　原狀土：&

96、lt;/b></p><p><b>　　重塑土：</b></p><p>　　其誤差范圍約為，在缺少壓縮性試驗(yàn)資料時，可以用上式估計(jì)壓縮指數(shù)。</p><p>　　4.2.3 沉降計(jì)算方法</p><p>　　地基沉降計(jì)算包括兩個方面內(nèi)容：一是最終沉降量；二是沉降的時間過程（固結(jié)理論）。長期以來，為地基沉降計(jì)算所

97、廣泛采用的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系仍然是彈性力學(xué)中的虎克定律，即假定地基土是線彈性體。目前在沉降計(jì)算方法中應(yīng)用最廣泛的是分層總和法。</p><p>　　分層總和法計(jì)算最終沉降量</p><p>　　分層總和法是假定地基土為直線變形體，在外荷載作用下的變形只發(fā)生在有限厚度的范圍內(nèi)，將壓縮層厚度內(nèi)的地基土分層，分別求出各分層的應(yīng)力，然后用途的盈利應(yīng)變關(guān)系式求出各分層的變形量總和加起來即為地基的沉降量。

98、</p><p>　　首先，計(jì)算各土層中的平均自重應(yīng)力、平均自重應(yīng)力和附加應(yīng)力，可根據(jù)圖，分別查出對應(yīng)的孔隙比為、。由此求得該分層的壓縮變形量為：</p><p>　　將計(jì)算范圍內(nèi)各分層的壓縮變形量疊加起來，既地基的最終沉降量S為：</p><p>　　式中n為計(jì)算沉降范圍內(nèi)的范曾總數(shù)。關(guān)于地基壓縮層厚度，一般根據(jù)附加應(yīng)力與自重應(yīng)力之比為0.1～0.2。對于軟土地基

99、，一般取0.1。</p><p>　　考慮不同變形階段的沉降計(jì)算方法</p><p>　　該方法認(rèn)為：地基土在外力作用下的變形經(jīng)歷三種不同的階段，表現(xiàn)為三種不同類型的變形特征：瞬時變形、固結(jié)變形、以及次固結(jié)變形，由此可知，地基的總沉降量應(yīng)為：</p><p><b>　?、?瞬時變形</b></p><p>　　在加載瞬

100、間，土中孔隙水來不及排除，孔隙體積沒有變化，即土不產(chǎn)生體積變化，但荷載使土產(chǎn)生剪切變形，在實(shí)際上可以用彈性理論的公式計(jì)算：</p><p>　　式中：—路基地面的平均壓力；</p><p><b>　　—路基寬度；</b></p><p>　　—彈性模量，=（500～1000），其中為不排水抗剪強(qiáng)度；</p><p>&

101、lt;b>　　—沉降影響系數(shù)；</b></p><p><b>　　—可取。</b></p><p><b>　?、?固結(jié)變形</b></p><p>　　即孔隙水排除，孔隙壓力轉(zhuǎn)換成有效壓力，土體逐漸壓密產(chǎn)生體積壓縮變形，一般用分層總和法計(jì)算。</p><p><b>

102、　?、?次固結(jié)變形</b></p><p>　　這一變形階段是在土中孔隙水完全排除，土固結(jié)已經(jīng)結(jié)束以后發(fā)生的變形。目前認(rèn)為這是土骨架粘滯蠕變所致。其變形可由下式計(jì)算：</p><p>　　式中：—第i分層土的此固結(jié)系數(shù)；</p><p>　　、—分別為排水固結(jié)所需的時間以及計(jì)算次固結(jié)所需的時間。</p><p>　　4.3 沉降系

103、數(shù)的影響因素</p><p>　　地基土在外力作用下的變形可分為瞬時變形、瞬時變形以及次固結(jié)變形。而分層總和法計(jì)算沉降是固結(jié)沉降。雖然分層總和法具有概念比較明確、計(jì)算過程及變形指標(biāo)的選取比較簡便、而且適宜結(jié)合地基土層的不同變化給以分層分別計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)，但是分層總和法也同樣存在不可克服的問題。如采用彈性理論求算地基中的豎向應(yīng)力，用單向壓縮曲線求變形，這與實(shí)際地基受力情況有出入；對于變形指標(biāo)其試驗(yàn)條件決定了指標(biāo)的結(jié)果，

104、而使用中的選擇又影響到計(jì)算結(jié)果。為此，長期以來，土力學(xué)專家學(xué)者采用改進(jìn)分層總和法，研究結(jié)果表明：單純從理論上去解決這些問題是非常苦難的，而且也是不實(shí)際的。因此更多的是通過不同工程對象的實(shí)測資料積累和對比，采用合適的經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)的辦法，以滿足工程上的精度要求。因此，根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析提出了俄經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正，公式如下：</p><p>　　式中為沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。</p><p>

105、　　4.3.1 荷載對沉降系數(shù)的影響</p><p>　　軟土地基在路堤荷載作用下，會發(fā)生沉降與不均勻沉降，通常荷載集中而且大、沉降系數(shù)就大，這主要是由于軟土地基的側(cè)向變形較大、瞬時變形較大的原因造成的。反之，荷載分布較廣，集度較小，那么側(cè)向變形較小，沉降系數(shù)取小值。</p><p>　　另外，地基土的應(yīng)力歷史對沉降系數(shù)的影響較大。對于正常固結(jié)土與超固結(jié)土壓縮性又很大差別，就是由于土受壓歷

106、史的差別，前者在歷史上沒有受到比現(xiàn)在更高的壓力，后者歷史上受到過高壓力。為了說明超固結(jié)的程度提出了超固結(jié)比的概念，其定義為前期固結(jié)壓力pc當(dāng)前有效應(yīng)力p之比，以O(shè)CR表示：</p><p>　　若OCR=1，為正常固結(jié)土；若OCR﹥1，為超固結(jié)土；OCR不會小于1。土的OCR值越高，其超固結(jié)的程度越高。</p><p>　　為了說明土層是否超固結(jié)以及超固結(jié)的程度，確定前期固結(jié)力p是必要的。

107、根據(jù)土樣做壓縮試驗(yàn)所得出的曲線，一般在壓力較大時才呈直線，而在壓力較小時呈曲線，因?yàn)橥翗釉诘鼗惺艿阶陨響?yīng)力的作用，取樣做試驗(yàn)時應(yīng)力釋放，成了超固結(jié)土，在試驗(yàn)加載的初期階段為再壓曲線，故較平緩。隨著荷載的逐步增加，曲線漸陡，當(dāng)達(dá)到前期固結(jié)壓力時成為正常固結(jié)土，曲線才轉(zhuǎn)為直線。試驗(yàn)曲線形狀的變化是以前期固結(jié)壓力為轉(zhuǎn)折的，因此，可根據(jù)曲線的形狀來確定前期固結(jié)壓力p。</p><p>　　對于土層中的原狀土來說，曲線由

108、再壓轉(zhuǎn)為原壓的轉(zhuǎn)折點(diǎn)處的壓力，就是前期固結(jié)壓力。然而試樣在試驗(yàn)切削過程中受到擾動，實(shí)驗(yàn)所得的曲線由再壓轉(zhuǎn)為原壓不那么明顯。而且曲線斜率變化最劇烈處所對應(yīng)力往往小于前期固結(jié)壓力。</p><p>　　一般來說，對于超固結(jié)土，沉降系數(shù)較??；對于欠固結(jié)土，沉降系數(shù)較大。</p><p>　　4.3.2 地基處理方法對沉降系數(shù)的影響</p><p>　　一般軟土地基處理方法

109、有兩種類型：一種是提高軟土本身的物理力學(xué)指標(biāo)，如排水固結(jié)方法（包括堆載預(yù)壓、真空預(yù)壓、塑料排水板等）；另一類是復(fù)合地基處理方法（如碎石樁、砂樁、石灰樁、土工布、土工格柵等）。</p><p>　　通常采用排水固結(jié)方法，運(yùn)用分層總和法計(jì)算沉降時，主要是主固結(jié)沉降，而未考慮軟土的側(cè)向變形和次固結(jié)沉降，因此理論沉降值偏小，所以沉降影響系數(shù)取較大值。</p><p>　　對于采用復(fù)合地基處理方法，

110、在荷載影響范圍內(nèi)，形成復(fù)合土層，相當(dāng)于軟土的硬殼層，減少了地基側(cè)向變形，總沉降量較少，從而理論計(jì)算值要大于實(shí)際發(fā)生的沉降，所以沉降影響系數(shù)取較小直。</p><p>　　4.3.3 地質(zhì)條件對沉降系數(shù)的影響</p><p>　　軟土表面由于日曬蒸發(fā)，常常是非飽和的，較為堅(jiān)硬，被稱為硬殼層。其強(qiáng)度高，壓縮性低，在多次干濕循環(huán)作用下密實(shí)也較高。這些土層靠近地表，歷史上并未受到過較大的荷載，但表