道路桥梁毕业论文.doc

目 录摘 要 - 2前 言 - 23概念及危害- 34（一）软土及软土路基的概念- 34（二）、软土地基在公路工程中造成的危害- 4路基处理- 46（一）处理的一般原则- 45（二）勘察、设计和施工- 5（三）处理方案的评价- 56桥涵通道处的处理- 67喷粉桩法在软土路基施工中的应用- 79致 谢- 10参考文献- 10【摘 要】在我国沿江、沿湖、沿海等处广泛分布着软土，而这些地区一般又是发达地区，对公路需要迫切，尤其是高速公路。因而在高路堤、大型桥梁，大量的涵洞、通道处软土都给它们带来不同程度的危害。如路基的滑移，开裂，路面起伏不平，桥涵通道等人工构造物处的跳车颠簸。而使这些地区的公路建设感到非常棘手，要花费大量的人力、物力、财力和时间，去进行勘察、测试、设计、科研和施工。目的是为了整治好，处理好地基，使来往车辆及司乘人员安全，快速，舒适地行驶在公路上。 关键词：软土 软土地基 处理 勘查 设计 施工前 言 软土对公路的危害，引起我国公路方面各具部门的重视，科研、设计、施工等单位全力以赴，协同作战，经过多年努力，已摸索了不少对策，并取得了可喜的成绩。 （一）科研部门成立了专门机构，组织机关。交通部下属科研院、所有之，为了承担软土科研及试验工程临时组成科研小组也有之。近年来为集设计、科研与施工为一体专门服务于软基，也兼作其它特殊性岩土处治工程而纷纷出现一些新型的岩土公司，在广东、湖南、辽宁、陕西等省均有，这样的联合配套公司，给软基处理带来新的生机。 （二）勘察设计部门利用他们勘察单位的优势，采用多种勘探，测试手段，尤其近年来不仅用单一的钻探而且更广泛采用静力触探、十字板剪、旁压等原位测试仪具以及多种土工仪器进行原状土和扰动土的物理、力学、水理试验项目，为设计提供了可靠的地质资料和各种必需的土工试验数据，大大提高设计成果的可靠度。在设计方法方面更有大的突破，过去对软土的沉降、稳定，多用手算，现在采用计算辅助设计，不仅加快了设计进度，而且便于优化设计，且能迅速提供设计成果，也元形中减轻了设计人员的劳动强度。 （三）施工部门由于软土部门趋向专业化。公路部门有，航务、铁道、市政、水电等部门也有。它们拥有专门的施工机械，可使用多种材料进行软基处理施工，并能埋置检测观察仪具体进行监测，从而也保证了施工质量和施工安全。 （四）其他部门在学术活动方面，不少学会或有关情报单位，不时地举行软土地基经验次序或专题会，以提高人员素质并收到取长补短加快信息传递的多方面的效果。 在管理工作方面：交通部急生产单位之所急，最近正组织几个单位，经过三年努力，编制出交通行业标准公路软土地基路堤设计施工技术规范，它的即将颁布与出版，将使我国公路软基无论在设计方面或施工方面，出现了有章可循的局面。 一、概念及危害（一）软土及软土路基的概念1、软土 软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。 2、软土地基 我国公路行业规范对软土地基未作定义。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。日本规范还对软土地基做了分类,提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出:软土地基不能简单地只按地基条件确定,因填方形状及施工状况而异,有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上,判断是否应按软土地基处理。 （二）、软土地基在公路工程中造成的危害 1、勘察设计不详细或不准确,导致对应该作软基处理的地段未作处理设计,此类工例不少,世界银行贷款项目也存在此类现象。 2、已知是软土地基,但是未做好软土地基处理,造成路堤失稳或危及线外建筑物。工例有:汕头磊口大桥引道。由于高填土引起线外土地隆起,民房受损。路基难以稳定,只好增加桥梁长度,建成后一段时间,仍然出现锥坡不均匀下沉,又做了处理,现已改建新桥。 3、虽然作了软土地基处理,但是措施不力,施工不当造成路堤失稳。珠海南屏桥引道,经开挖分析,原因是地质资料不准确,填土速度过快,后加的反压护道又阻塞了砂垫层的排水通道。最后采取了挖深边沟排水(挖边沟时,原路堤底有大量的水流出),用袋装砂并(原先的砂并是无袋砂并)和捕土工布进行修复。 4、堆料不当,未按规定分层填筑,填土过快,碾压不当,造成路堤失稳。新会虎坑、大洞桥的引道,主要原因是堆料不当,未按规定分层填筑,也未作施工观测,填土过快,碾压不当。末作加固处理但按规定施工的路段,虽然后来沉降较大,但没有发生破坏。 5、扰动“硬壳层”或填筑不当,使“硬壳层”遭受破坏,导致路堤失稳。软土地基上往往有一层强度比软土高的土层,被称为“硬壳层”。“硬壳层”可以起到承重和扩散应力作用,利用好“硬壳层”对于减少工程投资是有意义的。但若对“硬壳层”的勘察、利用工作做得不好,则达不到顶预想的效果。 6、由于台背填土使地基对结构物产生负摩阻力和纵向推挤作用,引起桥台发生变位以至损坏。主要问题是:台背填土引起桥台向桥跨方向发生水平变位;先做桥台,后做锥坡及台背填土;锥坡没有按设计图纸做足,台背填土时把轻型桥台推坏;由于负摩擦力作用,引起桥台下沉。二、路基处理目前我国软土地基处理的现状 在我国高等级公路的软土地基处理中,常用的方法主要有粉喷桩、砂垫层法、竖向排水法(袋装砂并、塑料排水板)、加铺土工织物(土工布、土工格栅)、碎石桩、砂桩、深层搅拌、强夯等。采用最多的是砂垫层+袋装砂井(或塑料排水板)土工布的处理办法,可以得到比较经济且效果较佳的结果。（一）处理的一般原则 1以时间换金钱，早在10年前，日本著名换金钱处理软土路堤的方法。即尽早用堆载预压不作深层处理软基的方法，这种以沉降逐渐达到路基稳定，是一种最经济也简单的方法。但我国公路基本建设的程序不能尽早拔款、征地、从容施工，而一旦工程项目付诸实施时，又往往限于工期，一般情况用自然沉降法将难以实现。 2以金钱赢得时间：即在施工工期紧迫，时间有限的情况下，除非个别低路堤地段高度在临界高度以下，可不作地基处理。桥梁采用基础处，其余软土都需采用不同方法处理，只不过可用多种方案进行优选。 （二）勘察、设计和施工 1软土地区的地质情况首先要弄清楚，工程地质条件复杂，还应进行工程地质分区，以便按分区不同在区别地予以处理。在勘察设计时如地质工作做的不够深，在施工时一旦发现，可作些补充勘察及勘探工作，对地质情况作进一步了解。 2设计方案要经济又要合理切合当地实际情况。 3所用材料数量要够、质量要保证；施工机械数量、规格、性能均要满足要求。 4施工时要严格遵守施工技术规范和操作规程办事，以保证良好的质量，软土地段特别要注意控制填土速率，避免和产生路堤滑移或发生其它意外事情。 5监理工作要跟上，观测仪具事先要埋置好，及时进行监理和记录。以保证施工的质量和安全。 如能树立质量第一的思想，严格将上述几项工作做好，应该说软土路基施工，可以达到安全、优质的目的。 （三）处理方案的评价 1处理软土地基常用的方法在公路方面是排水固结，多用各种不同长度和间距的袋装砂井（直径710cm）或塑料排水板（宽10nm，厚4.56.0）与砂垫层（厚3080cm）相结合，虽然这些方法是一般的，但却是有效的经济的。 为了加快固结而且可提高地基承载力，也可用直径3050cm或更小一些的砂桩或碎石桩，但造价比上上述常用方法要增加至少35倍。 2轻质路堤：我国轻质路堤采用的材料一般是粉煤灰，国外也有用大块型硬质泡沫塑料。粉煤路堤有三种类型，即单一的、土和粉煤灰互层的和土砂及粉煤灰等混合的。 轻质路堤的作用是减轻路堤自重，减小或加速软土沉降提高土体抗剪强度，同时它作为填料还有节约投资、减少占地等效益。 3其他辅助方法：土工布（分有纺和无纺的两种，一般多用编织的，个别的也有两种类型组合的，可以达到优点互补）还有一材料是塑料加劲格栅，实际上类似“柴排压枝”的作用，这些材料可提高地基整体性，减少地基不均匀的沉降，对防止滑移尽快施工也有好处。 此处还有浅层拌合和换填优质材料及抛石排淤等处理浅层软土。有的为深层还设有反压护道。 三、桥涵通道处的处理在软土地区的桥梁，由于基础埋置较深，已穿过软土层，故一般无大沉降。而在桥头与路堤接合处由于沉降差异较大，往往出现台阶在车辆通道处多出现纵坡突变，在车速过快时出现车辆“切线抛出”感觉很不舒适，人、车安全受到。 在此接合处处理的一般有： 1涵洞、通道处与路堤一样同时填筑施工，后期再开槽做基础；在桥台处最好前后都填土，或在桥台后背填以渗水性好的砂砾材料。 2在这些人工构造物处采用超载预压，桥头两侧引道80100m范围也宜如此，以加速固结，减小通车后过大的沉降。 3路堤如过高，下部软土层厚、沉降量过大，沉降期过长、如处理地基费用过高，且效果不一定好时就不如改用桥梁跨过，京津塘高速公路软土地区，路堤如超过6.0m，就用桥跨通过。广深高速公路也将不少高路堤设计路段，改用了高架桥方案。 4桥台处路堤处理：为了加快地基固结，提高地基承载力，减轻路堤与桥台间沉降差，在桥台处的一定距离内采用砂桩，粉喷桩、旋喷桩等加固地基。 5涵洞和通道可采用钢筋砼箱形整体式结构，并同时扩大基础，它施工简便造价比桩基础可省些。 6真空预压：这个方法，在港工方面采用较多，最近江苏连云疏港公路也采用过，主要用于桥头路堤，在工期紧迫，为了争取时间时不失为一种应急对策。因为它可使软土路堤迅速沉降，且提高地基承载力，效果较佳，但由于造价较高，且在北方冰冻季节使用受限，所以采用时，要权衡这些边界条件。四、喷粉桩法在软土路基施工中的应用 粉体搅拌桩在软土地基处理中的应用 1、粉体搅拌法 粉体搅拌法(简称粉喷法),是用特制的设备和机具,将加固剂粉体材料(水泥或石灰)通过压缩空气的传送,与地基土强行拌和,使之产生充分的物理、化学反应后,形成一定强度的桩体(简称粉喷桩)。这是一种改善土质,提高地基强度的软土地基加固方法,可以广泛地适用于淤泥质土,杂填土,软粘土等地基加固。 2、水泥加固土物理力学特性 物理性质。容量:水泥与土搅拌后,基容量变化不大,仅比原土的容量增加5%;含水量:水泥加固土含水量略低于原土的含水量,约减少3%-7%. 水泥土力学性质。水泥加固土的抗压强度,工程施工中一般采用 a=7-15%为宜;水泥加固土的强度随龄期增长而增长,早期强度增长较快,7d龄期强度可达28d龄期强度的60%,一般情况下,龄期超过28d后,强度仍有明显增加,3个月龄期强度可达到0.3-2.0mpa. 水泥加固土的抗拉强度。经试验,当水泥土的抗压强度在300-4000kpa时,抗拉强度为抗压强度的15%. 3、粉喷法加固软土地基的特点 粉喷法加固软土地基,是一项新的工艺,与其它软土加固方法相比,具有较多突出之处;原理科学、费用低廉。加固成本低,每米材料成本费仅10元左右;桩身质量好;地基加固后无附加荷载。干法施工。施工不需要水源,不需要排污,场地干净;桩体强度高。 4、施工工艺 (1)施工程序。放桩位钻机就位调平送风钻至设计深度送粉提升搅拌提升至地平停粉复搅1/3桩长提升至地平停风钻机移动重复循环。 (2)施工中注意事项 明确设计要求,了解地基的地质情况。 开工前先打试验桩,根据不同的地质条件,合理选择钻机的档位,确定喷粉机压力和喷粉量。 严格控制钻孔深度,喷灰时间及停灰时间,确保粉喷桩桩长,成桩应打入持力层50cm严禁在末钻至设计深度及未喷灰的情况下钻机提升作业。 定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度,对使用的钻头必须随时检查,其钻头磨损量不得大于l厘米。 喷灰机必须配有水泥计量装置,施工中及时记录水泥的瞬时喷入量和累计喷入量。 桩身上部1/3桩长范围内,施工中应严格进行重复搅拌,使水泥和土充分拌和,提高上部桩身强度,使之符合荷载的传递规律。 为防止水泥飞扬造成污染,当钻头提升到地面以下0.5米时,喷灰机应停止喷灰,并使钻机迅速换档下钻,上部0.5米范围内用人工回填粘土并压实。 施工中应认真填写原始记录。为保证机械设备完好及人身安全,严禁违章操作致 谢 本文是在常志航教授精心指导和大力支持下完成的。卢俊杰教授以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。另外，我还要特别感谢刘毅高级工程师对我实验以及论文写作的指导，他为我提供了大量资料及室内实验给与指导，使论文得以顺利完成。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意