软土地基处理毕业论文

1、. . . . 目录目录1第1章 绪论11.1 软土地基处理的目的与意义11.2 软土地基处理技术的发展近况11.3软土加固常用方法21.4主要容与方法3第2章 路堤横断面设计42.1 设计资料42.2 路基设计参考规52.3 铁路路基构造52.4 路堤横断面设计62.4.1 主要技术标准62.4.2 路堤横断面62.5 天然地基沉降计算与稳定性验算72.5.1 天然地基沉降计算72.5.2 天然地基稳定性验算11第3章 软土地基处理设计133.1 软土地基处理原因133.2 软土地基处理方案比选133.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理软土地基方案163.3.1 单桩竖向承载力特征值163

2、.3.2 复合地基承载力的计算173.4 复合地基沉降计算与稳定性检算193.4.1 复合地基稳定性参数计算193.4.2 复合地基沉降计算203.4.3 复合地基稳定性验算21第4章 路堤沉降与稳定观测设计224.1 沉降与稳定性监测的目的224.2 监测容224.3 沉降观测244.4 水平位移监测254.5 应力监测25第5章 施工组织设计275.1 水泥粉煤灰碎石桩(CFG)桩施工组织设计275.1.1 工程概况275.1.2 地基条件概况275.1.3 设计要求与措施275.1.4 施工条件分析275.1.5 机械设备配备275.1.6 施工工艺流程275.1.7 质量与技术保证措施

3、295.1.8 安全保证措施305.1.9 文明卫生措施315.1.10 节材措施315.1.11 工期保证措施325.2 路堤施工组织设计325.2.1 工程概况325.2.2 施工组织部署325.2.3 路基填筑施工方法335.2.4 路基填筑施工工艺流程335.2.5 路基填筑试验345.2.4 基床表层以下路基施工365.2.5 基床表层路基施工37第6章 结论与展望396.1 结论396.2 展望39参考文献40致 42附录43附录 A 外文翻译43原文：43译文：50附录B 图纸5657 / 60第1章 绪论1.1 软土地基处理的目的与意义随着我国铁路的发展，列车运行的速度和舒适性

4、都在不断的提高，对线路的平顺性和可靠性的要求也随着提高。高速行驶的客运列车目标是“高速、舒适、安全”，而在整个线路结构中，路基部分往往是最薄弱也最不稳定的环节。路基在多次重复荷载作用下所产生的累积永久下沉（残余变形）会造成轨道的不平顺，且路基的刚度也影响着轨面的弹性变形，因而对列车的高速走行有重要的影响。并且路基的处理目前并不是很成熟，多条线路都因为路基没有处理好而影响了工程质量。因此在设计施工中要严格控制路基的工后不均匀沉降，保证工程的质量。在各种特殊土中，软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围与山涧谷地均有广泛分布。在路基地基上修筑路基，若不加处理，往往会发生路基失稳或过量沉陷，导致路

5、基病害的产生，继而影响列车正常运行。因而软土地基处理的好坏对工程的质量有着重要的影响。软土地基的处理的具体意义主要以下几方面：(1)对软土地基进行改造和加固，改善地基土的剪切特性、压缩特性、渗透特性、动力。(2)提高软土地基的强度和稳定性，降低地基的压缩性，减少沉降和不均匀沉降。(3)提高地震时软土地基的震动液化、消除区域性土的湿陷性、膨胀性和不均匀沉降。(4)软土地基经过处理后，防止倒塌、下沉、倾斜等恶性事故的发生，确保上部基础和(建)构的使用安全和耐久性。代替造价高昂的深基础或桩基础，具有较好的经济效益。1.2 软土地基处理技术的发展近况今年来，软土地基处理的发展主要表现在以下三方面：(1

6、) 对各种地基处理方法的适用条件和优、缺点有了进一步的认识，在根据工程实际选用合理的地基处理方法上减少了盲目性；能够注意从实际出发，因地制宜，选用技术先进、确保质量、经济合理的地基处理方案；对于有争议的问题，能够采取科学的态度，注意调查研究，开展试验研究，在确定地基处理方案时慎重态度；能够注意综合运用多种地基处理方法，使选用的地基处理方案更加合理。(2) 地基处理能力的提高。一方面，已有的地基处理技术本身发展较快，如施工机械、工艺的改进，是地基处理能力得以提高；另一方面，近年来各地在实践中因地制宜，发展了一些新的地基处理技术，取得了很好的社会、经济效益。(3) 复合地基理论和数值计算的发展。随

7、着地基处理技术的发展和各种地基处理方法的推广使用，复合地基概念在土木工程中得到广泛应用。工程实践要求加强对复合地基理论的研究。然而，目前对复合地基承载力和变形计算理论的研究还不够，复合地基理论还处于发展之中，还不够成熟。 复合地基是部分土体被增强或置换为增强体，并由增强体和周围地基共同承担荷载的地基。复合地基的基本特点有两个：1.由基体和增强体组成,是非均匀质和各向异性的；2.在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载。第二个特点使复合地基区别于桩基础。1.3软土加固常用方法当路堤的稳定性和沉降不满足要求时，为确保路堤在施工和运营期的安全使用，必须进行地基处理。关于加固处理措施，国外均有丰富的经验

8、，新技术也层出不穷，常用的处理方法有以下几类：(1)排水固结预压法采取工程措施使饱和软弱土体在外荷载作用下排水固结，孔隙比减少，强度提高，从而达到提高地基承载力、消除地基沉降以减少工后沉降的目的。根据加载方式和加载量的不同，又可分为堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空联合堆载预压法等。排水固结法具有施工简单、造价低廉、加固效果好等特点，但工期长，工后沉降量较大，较适合用于工后沉降要求稍大的一般路段的软基处理。(2)水泥搅拌桩法是将桩体围软土就地拌入水泥等固化材料使其硬化、从而在地基中形成水泥土桩的处理方法。它利用特殊的搅拌桩机，将带搅拌头的轴旋转进入地基深层，通过输送管向软土中注入水泥粉粉

9、喷桩或者水泥浆湿喷桩，搅拌头旋转切割软土并将软土与水泥浆粉搅拌均匀，使固化材料与软土之间产生物理化学反应，形成抗压强度比天然软土强度高得多，具有整体性、水稳性的水泥土桩柱体。以搅拌桩为主、桩间土参与承担地面荷载，搅拌桩、垫层和桩间土共同作用形成水泥搅拌桩复合地基。该技术因其加固效果好、施工快速、造价低等特点在高速公路建设中得到广泛应用，但受土质条件限制较多如软土的塑性指数、含水率大小和有机质含量，存在施工工艺参数不易控制、加固深度浅通常在一之、深层成桩困难、深层加固效果难以保证等问题。(3)预制预应力管桩法利用静压桩机或动力打桩机将生产厂家预制的钢筋混凝土预应力空心薄壁管桩沉入地基，地面荷载主

10、要通过管桩向深层硬土层或基岩传递，同时桩间土也承担部分荷载，桩、褥垫层和桩间土一起组成复合地基。预制预应力管桩法在工业与民用建筑工程中应用广泛。该方法生产和施工技术成熟，施工质量容易控制，加固深度大，加固效果好，但成本高。(4)CFG桩复合地基法桩是在碎石桩的基础上掺加适量石屑、粉煤灰和水泥加水拌和，制成一种粘结强度较高的半刚性桩体，又称水泥粉煤灰碎石桩。我国在上个世纪年代开始该项技术的试验研究，年代被列为建设部全国重点推广技术，在高层建筑、工业厂房等工业与民用建筑的地基处理方面得到了广泛应用，取得了良好的经济和社会效益。桩可在桩长围发挥其摩擦力和端承力，桩体强度具有可调性，和褥垫层、桩间土一

11、起组成复合地基，可大幅度提高地基承载力，减少地基沉降。该技术加固深度大、成桩质量容易控制，成本介于水泥搅拌桩和预制预应力管桩之间，最近常用于高速铁路路基处理。1.4主要容与方法(1)通过查阅铁路设计规与铁路设计标准图，结合选题要求，进行路堤横断面的选取与设计。(2)通过对土体进行总和法分层，计算路堤基底的附加应力，运用换算土柱法完成路堤沉降量计算。(3)学习同济启明星软件，用瑞典法和简化毕肖普法分别对天然地基进行路堤稳定性验算。(4)比较国外常见的软土地基处理的技术研究和应用现状，以与其设计理论、实施工艺、适用条件等；通过比较，选择适用的处理方法对天然软土地基进行处理设计，使其满足地基施工要求

12、；并进行处理后的路堤沉降量计算和路堤稳定性验算。(5)通过地表沉降量观测、地表水平位移量与隆起量观测、地下土体分层水平位移观测、孔隙水压力观测、工作基点桩和校核基点桩观测等多种途径，对路堤沉降与稳定进行观测设计。(6)从水泥粉煤灰碎石桩(CFG)施工组织设计和路堤施工组织设计两方面入手，完成假定的施工组织设计。第2章 路堤横断面设计2.1 设计资料(1) 软土的定义 软土包括淤泥、淤泥质土与泥炭等，是第四纪全新世以来，在静力或缓慢水环境下沉积，并经过长期生物化学作用而形成的饱和软黏土。软土一般是指直径小于0.075mm颗粒一般占土样重量的50%以上。我国地域辽阔，从沿海到地、由山区到平原，各地

13、区的软土由于形成的环境、年代、地质条件等千差万别，其分布、厚度、性质也各不一样。国，建设部规定，外观以灰色为主的细颗粒、天然含水量大于或等于液限、天然孔隙比大于或等于1.0的土划分为软土。铁道部以物理力学指标划分软土：天然含水量大于或等于液限、孔隙比大于1、压缩模量小于4000kPa、标准贯入击数N63.5<2、静力触探贯入阻力ps<700kPa、不排水强度Cu<25kPa。(2)软土的工程特性a.天然含水量高和大孔隙比。软土的天然含水量一般大于30%，有的达70%，甚至高达200%，多呈软塑或流塑状态，一经扰动很容易破坏其结构而流动。软土的孔隙比e在1.02.0之间，孔隙比

14、越大，说明土中孔隙所的体积越大，则土质愈松，愈易被压缩，土的力学性质愈低。b.高压缩性。软土的压缩系数一般都在0.52.0 MPa-1以上，最大可得4.5 MPa-1以上。压缩性随天然含水量与液限的增加而增高。c.抗剪强度低。软土ö值大多小于或等于10°，最大也不超过20°，有的甚至接近于0；C值一般在515kPa，很少超过20kPa，有的趋于0，故其抗剪强度很低。d.透水性低。由于大部分软土地层中存在着带状砂层，所以在垂直方向和水平方向的渗透系数K值不同 ，一般垂直方向的要小，其K值约在cm/s,几乎是不透水的。e.触变性。软土是“海绵状”结构性沉积物，当原状土

15、的结构未受到破坏时，常具有一定结构强度，但一经扰动，结构强度便被破坏。如果含水量不变的条件下静置不动有可恢复原来的强度。这种因受扰动而强度减弱，在静置而又增强的特性，称为软土的触变性。f蠕变性。软土是一种具有典型蠕变性的土，它在剪应力作用下，土体将发生缓慢而长期的剪切变形，使其长期强度小于瞬时强度。参照某工程实例以与软土的相关性质，本文选定了相关地基土层资料，具体参数如表2-1。表2-1 地基参数土层土层厚度(m)容重(t/)含水量孔隙比 液限褐黄色亚粘土31.930135夹薄粉砂层51.835133灰色淤泥质粘土101.75601.540草黄色亚砂土51.85350.8灰色亚砂土81.853

16、31322.2 路基设计参考规(1)建筑地基基础设计规(GB50007-200)(2)建筑地基处理技术规(JGJ79-2002)(3)铁路路基设计规(TB10001-2005)(4)铁路特殊路基设计规(TB10035-2006)(5)岩土工程勘查规(GB50021-2001)(6)岩土工程勘察设计手册(7)软土地基处理(8)地基基础实用设计手册2.3 铁路路基构造路堤是指铺设轨道的路基面高于天然地面时，路基以填筑方式而构成的路基。路堤的构造是由路基本体和辅助设备。路基本体是按线路设计要求铺设轨道而构筑的部分，路基辅助设备是为确保路基本题的稳定性，采用合理的辅助设施，包括排水设备和防护，加固设备

17、。(1)路基本体路基本体是由路基顶面、路肩、基床、边坡、路基基底组成。 a.路堤顶面是直接在路基上面铺设轨道的面。b.路肩是路基面两侧自道床坡角至路基面边缘的部分，主要保护路基土体，防止其在列车振动的作用下侧向挤动，以与防止路基面边缘部分的土体塌落影响道床的完整状态。c.基床是指铁路路基面以下受列车动荷载作用和受水文、气候四季变化影响深度围的路堤。直接关系到列车运行速度和平稳性。d.边坡是指路堤路肩边缘以下至坡脚一段的斜坡面。路堤的边坡高度是指路肩高程与坡脚高程之差。边坡坡度直接影响着路堤本体的稳定和费用，因此，边坡坡率受到一定的限制和规。e.路堤基底是指路堤填土的天然地面以下受填土自重与轨道

18、、列车荷载作用的部分。基底的稳定性直接影响路堤的整体稳定性，特别是在软弱土体上修建路堤，必须对路基基底进行严格的控制。(2)路基辅助设备a.路基排水设备路基排水设备分地面排水和地下排水设备。地面排水设备包括天沟、排水沟、侧沟、与跌水等主要是用于拦截地面径流，汇集路基围的雨水并排到天然排水沟，以防止地面水对路基基底的浸蚀。地下排水设备包括明沟、暗沟、渗井等，主要疏导地下水和降低地下水位，以改善地基土和路基的工作条件。b.路基防护设备路基防护设备是指路基坡面防护，包括坡面防护和冲刷防护。坡面防护主要是防止路基边坡和坡脚受坡面雨水冲刷，防止日晒雨淋引起干湿循环，防止气温变化引起的土体冻融变化影响边坡

19、的稳定。冲刷防护主要是防止河水对坡脚的冲刷和浸蚀。铁路路堤构造2.4 路堤横断面设计2.4.1 主要技术标准(1) 铁路技术标准：客运专线铁路，采用单线设计。旅客列车设计行车速度200km/h；开通运行速度200km/h；钢轨类型60kg/m。 (2)铁路选线地质条件：软土地基，考虑软弱地基处理；沿线地下水发育，地表水丰富，大气降水补给充足。2.4.2 路堤横断面(1)路基面宽度客运专线单线铁路，非渗水土路基，道床厚度0.35m，路基面宽度8.2m，路堤填料重度18kN/m3；见图2-1。B=8.2mH=5.0mm=1.5图2-1 路基横断面图(2)填料选择a.基床表层填料选用A组优质填料。即

20、硬块石，细粒石含量小于15%的漂石土、级配良好的中粗砂。b.基床底层填料选用B组填料或经过处理后的C组填料。c.路堤底层采用C组填料或经过处理的D组填料，如加入土工格栅加固土体。(3)边坡坡率依据软土路基规规定，设计整个路堤上部边坡坡率设为1：1.5。(4)排水与防护设计依据铁路路基设计规，设计为路基两侧设置有边沟,边沟深0.4m，坡度为1:1。采用植草进行绿色防护。2.5 天然地基沉降计算与稳定性验算2.5.1 天然地基沉降计算(1)分层界面为了沉降计算的方便，必须确定沉降围得分层界。其确定依据为：a. 压缩性不同的天然土层的界面，应取为沉降计算得分层面。=30%、c=7kPa、=8

21、6;、=19g/cm3b. 由于孔隙水压力的作用导致土的容重不同，所以地下水面的上、下也作为沉降计算的分层界面。c. 分层后，各层的厚度不能相差太大。具体分层情况，如图2-2所示软土层1 3m=35%、c=9kPa、=7°、=18g/cm3=60%、c=7kPa、=9°、=17.5g/cm3=50%、c=6kPa、=8°、=18.5g/cm3=50%、c=8kPa、=7°、=18.5g/cm3软土层2 5m：软土层3 10m软土层4 5m软土层5 10m图2-2 分层总和法简图(2)路堤基底附加应力与沉降计算基底附加应力是指引起地基沉降的压力。基底附加应

22、力包括两部分：活载产生的基底应力和路堤本身自重产生的基底应力。即式(2-1) (2-1)在路堤活载应力计算时，以无限长条形三角棱体代替路堤；三角棱体顶点作用有连续集中荷载，设每延米长的路堤上，列车与轨道重量之和为P，见式(2-2)(2-2)式中，P列车与轨道荷载212.76kN/m；b路基顶面宽度一半(m)；m路基边坡坡率；路堤填筑容重(kN/m3)。由设计资料可知，设计的路堤高度H=5m，边坡坡率m=11.5，路堤顶面宽度5.9m，路堤填料重度18kN/m3。所以，集中荷载P0等效高度H0集中荷载P0传到地基顶面路堤中心线处的垂直应力分量：路堤自重应力：路堤基底附加应力q：中轴线上地基中各点

23、附加应力随深度Z的计算，考虑列车荷载，路堤地面的受力分布为三角形，则b/z=0a=1.5×5=7.5m中轴线上地基中各点应力计算表2-1如下：表2-2 地基中轴线应力计算表Z(m)a/zIz( kPa)Pi(kPa)( kPa)Es(Mpa)(cm)23.750.495139.023138.8213.8841.8750.47131.140134.6213.4661.250.431120.356125.78.23.0780.93750.375104.672112.48.22.74100.750.34094.98799.836.65120.6250.31688.210291.5636.1

24、0140.5360.26573.911781.135.41160.4690.24668.713271.334.76180.4170.24167.314768.034.53200.3750.23365.116466.234.41220.3410.17247.918156.533.77240.3260.16044.819846.333.08260.2880.15743.921544.351.77280.2680.15142.423243.151.72300.250.14540.624941.451.66320.2340.13537.126639.151.56说明：附加应力随深度而降低，；说明：附加

25、应力随深度而降低，；I应力系数源于地基垂直应力计算简图；由于在深度32m处附加应力与自重应力的比值小于15%，故按规可以确定压缩层厚度为32m，即H=32m，采用双面排水。.各层沉降量公式S见公式(2-3) (2-3)所以，垂直总沉降量S为(3)路堤底面工后沉降计算本工程施工中，路堤填筑计划进度是1m/d，一年按365天计算，工期为一年，则要填筑完整个路堤所需时间（固结历时）t=1（年）天然孔隙比e=1.0，渗透系数，压缩系数；厚度为16m，由于双面排水，排水最长距离为一半层厚，则固结系数时间因数 固结度该层最终压缩量施工过程中的压缩量 (4)施工过程后路堤底面总沉降由于施工过程后的路堤底面总

26、沉降=48.52cm，大于规定，故需要进行软土地基处理。2.5.2 天然地基稳定性验算(1)验算软件：同济启明星。 (2)验算方法：瑞典法。(3)验算模式：总应力模式。(4)验算结果：见图2-2。(5)验算结论：天然地基安全系数小于2，其稳定性不符合要求，需要进行软土地基处理。图2-3 天然地基稳定性验算结果第3章 软土地基处理设计3.1 软土地基处理原因在上述客运单线铁路设计中，软土本身具有含水量高、渗透性小、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低以与触变性等不利的工程特性，这就决定了软土地基的不稳定易变形的特点。因此，在路堤施工中，对软土不稳定性和易变形的控制显得尤为重要。经第2章中路堤底面沉降量

27、计算和天然地基稳定性验算，此客运专线单线铁路设计需要进行软土地基处理。3.2 软土地基处理方案比选地基处理的目的是提高地基承载力，降低其压缩性，确保基础稳定，减少基础的不均匀沉降。主要方法有：置换法、挤密压实法、浆液灌注加固法、加筋法、排水固结法、复合地基法等。(1)置换法：当地基的上表层部分为承载能力低的软弱土(如淤泥、杂土)时，可将软弱土层全部挖走，换成坚土。即以砂、碎石等材料置换软弱地基中部分软弱土体，形成复合地基，或在软弱地基中部分土体掺入水泥、水泥砂浆或石灰等物质，形成加固体，与未加固部分形成复合地基，达到提高地基承载力，减少压缩量的目的。(2)挤密压实法：挤密压实法的原理是采用一定

28、的手段，通过振动、挤压使地基土体孔隙比减小，强度提高，达到地基处理的目的。根据采用的手段可分为以下方法：a.强夯法：这是一种快速加固软基的方法，将很重的锤提起从高处自由落下，以冲击荷载夯实软弱土层，使地基受冲击力和振动，土层被强制压密，从而提高地基土强度，降低土层的压缩性。以达到地基加固的目的。强夯法施工设备简单，不需要加固材料，费用低、周期短。但是强夯法有严格的土质适用围，而主要适用于处理素填土、杂填土、砂土、低饱和度粘性土和黄土地基。b.表层压实法：采用人工或机械夯实、机械碾压或振动对填土、湿陷性黄土、松散无粘性土等软弱或原来比较疏松表层土进行压实，也可采用分层回填压实加固，分层压实的填料

29、也可适量添加石灰、水等，适用于含水量接近于最佳含水量的浅层疏松粘性土、松散砂性土、湿陷性黄土与杂填士。c.振冲挤压法：通常用以加固砂层，其原理是：一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，颗粒重新排列，孔隙比减少；另一方面依靠振冲器的水平振动力，形成垂直孔洞，在其中加入回填料，使砂层挤压密实。d.桩柱法：使用桩柱挤压地基是由桩柱挤密土和填夯的桩体组成的人工“复合地基”土桩主要适用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性，灰土桩主要适用于提高人工填土地基的承载力适用于湿陷性黄土、人工填土、非饱和粘性土在松散砂土或人工填土中设置砂柱，能对周围土体产生挤密或振密作用，可以显著提高地基强度，改善地基的整体稳定

30、性，并减少地基沉降量，适用于松砂地基或杂填土。(3)浆液灌注加固法：灌浆法的实质是用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂隙或孔隙，以改善地基的物理力学性质。加固松软地基土的浆液材料主要有水泥浆液和各种化学浆液水泥浆液采用的水泥应是标4号以上的普通硅酸盐水泥，但由于含有水泥颗粒，是粒状浆液，故对小空隙的土虽在压力之下也难于压进，因此它适用于砾砂、碎石或大裂缝岩石的加固。化学浆液一般用以水玻璃为主剂的水玻璃水泥浆液，水玻璃氯化钙以与单纯的水玻璃等。其中用两种溶液加固土的一般称双液法，用一种化学溶液的称单液法。双液法可用于中砂、粗砂、碎砾石等土类的加固加固土的原理是由于两种溶液

31、在土中起化学作用，析出硅酸胶凝体，使土粒胶结成有一定强度的土体，它的特点是速凝，抗压强度可达到大大提高以上。灌浆技术加固软路基，在技术上是可行的，在施工质量和处理效果上是好的，对其承载力和稳定性将得到较大的提高。根据采取不同的灌浆方法与相应的灌浆材料 ，灌浆法可应用于砂与砂砾地基、湿陷性黄土地基、粘性土地基。灌浆法的基本原理与其应用已形成了岩土工程化学。(4)加筋法：通过在土层中埋设强度较大的土工聚合物、拉筋、受力杆件等达到提高地基承载力，减小沉降，或维持建筑物稳定的地基处理方法称为加筋法。加筋在地基土中埋设强度较大的土工合成材料、钢片等加筋材料、使地基土能够承受抗拉力，防止断裂，保持整体性，

32、提高刚度，改变地基土体的应力场和应变场，从而提高地基的承载力，改善地基的变形特性。该方法适用于软弱土地基，填土与高填土、砂土等。(5)排水固结法：饱和软黏土地基在荷载作用下，孔隙中的水被慢慢排出，孔隙体积慢慢地减小，地基发生固结变形，同时，随着超静孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增长。所以，土体在受压固结时，一方面孔隙比减小产生压缩，一方面抗剪强度也得到提高。这说明，如果在建筑场地先加一个和上部建筑物一样的压力进行预压，使土层固结然后卸除荷载，再建造建筑物。这样，建筑物所引起的沉降即可大大减小。如果预压荷载大于建筑物荷载，即所谓超载预压，则效果更好，因为，经过超载预压，当

33、土层的固结压力大于使用荷载下的固结压力时，原来的正常固结黏土层将处于超固结状态，而使土层在使用荷载下的变形大为减小。排水固结法作为处理软粘土地基的有效方法，在工程上得到广泛的应用。采用排水固结法可同时解决沉降和稳定问题。使地基的沉降在加载预压期间大部分或基本完成，建筑物在使用期间不致产生不利的沉降和沉降差，且加速地基土抗剪强度的增长，从而提高地基的承载力和稳定性。排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。排水可以利用天然土层本身的透水性，尤其是地区多夹砂薄层的特点，也可设置砂井、袋装砂井和塑料排水板之类的竖向排水体。加压主要是地面堆载法、真空预压法和井点降水法。为加固软弱的粘土，在一定条件下，采

34、用电渗排水井点也是合理而有效的。a.堆载预压法 ： 在建造建筑物以前，通过临时堆填土石等方法对地基加载预压，达到预先完成部分或大部分地基沉降，并通过地基土固结提高地基承载力，然后撤除荷载，再建造建筑物。临时的预压堆载一般等于建筑物的荷载，但为了减少由于次固结而产生的沉降，预压荷载也可大于建筑物荷载，称为超载预压。为了加速堆载预压地基固结速度，常可与砂井法或塑料排水带法等同时应用。如粘土层较薄，透水性较好，也可单独采用堆载预压法。适用于软粘土地基。 b.砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等) ：在软粘土地基中，设置一系列砂井，在砂井之上铺设砂垫层或砂沟，人为地增加土层固结排水通

35、道，缩短排水距离，从而加速固结，并加速强度增长。砂井法通常辅以堆载预压，称为砂井堆载预压法。适用于透水性低的软弱粘性土，但对于泥炭土等有机质沉积物不适用。 c.真空预压法： 在粘土层上铺设砂垫层，然后用薄膜密封砂垫层，用真空泵对砂垫层与砂井抽气，使地下水位降低，同时在大气压力作用下加速地基固结。适用于能在加固区形成(包括采取措施后形成)稳定负压边界条件的软土地基。d.真空-堆载联合预压法：当真空预压达不到要求的预压荷载时，可与堆载预压联合使用，其堆载预压荷载和真空预压荷载可叠加计算。适用于软粘土地基。e.降低地下水位法： 通过降低地下水位使土体中的孔隙水压力减小，从而增大有效应力，促进地基固结

36、。适用于地下水位接近地面而开挖深度不大的工程，特别适用于饱和粉、细砂地基。(6)复合地基法近年来，出现了另一种复合地基CFG是指水泥粉煤灰碎石桩。它是有中国建筑科学研究提出的一种新型桩体。桩身材料是由素混凝土桩的基础上发展而来，主要由碎石、石屑、粉煤灰、掺和水泥和水搅拌而成，具有良好的和易性。具有优点：对地基有挤密加固、和置换作用；通过在桩和基础间设置柔性褥垫层，可以调整桩土间的相对变形；强度和模量较均匀，对结构的抗震有利；垫层对地基的不均匀沉降有一定的补偿作用。3.3 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）处理软土地基方案方案比选：本设计选用CFG桩处理方案主要以下考虑：首先，本设计为软土，因为固结排

37、水效果不明显，缺砂，需到运砂，成本昂贵，故所有砂桩，塑料板排水均不能使用；其次，本设计为深厚软土，故置换法，水泥土搅拌法等，均不能做到20深度（高压旋喷除外）；再次，地区，土资源少，不能使用反压护道等施工技术；最后，CFG桩能克服以上不足，且强度高，经济效益，是地基处理的新趋势，介于以上原因选用CFG桩加固地基。CFG桩处理机理 (1)桩体作用。与碎石桩一样，因为材料本身的强度与软土地层强度不同，在荷载作用下，CFG桩的压缩性明显比桩间土小，因此基础传给复合地基的附加应力，随地层的变形逐渐集中到状体上，出现了应力集中现象。大部分荷载将由状体承受，桩间土应力相应减少，于是复合地基承载力较原有地基

38、承载力有所提高，沉降亦减小。 (2)CFG桩采用振动沉管法施工，通过振动和挤压作用使桩间土的道挤密。 (3)褥垫层作用。由级配砂石、粗砂、碎石等散体材料组成的褥垫层，在复合地基中起到保证桩、土共同承担荷载的作用和调整桩与土垂直和水平荷载的分担作用。 CFG桩布置根据虚拟的本工程中场地的条件、施工机械与规要求，选取CFG桩的直径D=400mm，加固桩间距为1.2m，加固深度L=32m。3.3.1 单桩竖向承载力特征值设计单桩承载力满足公式(3-1) (3-1)桩身材料强度确定的单桩承载力，应该大于或等于由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力满足公式(3-2) (3-2)式(3-1)、(3-2)

39、中fcu桩体28d立方体试块强度(150mm×150mm×mm)，为桩体混合料试块标准养护条件下得抗压强度平均值，应满足 桩身强度折减系数，围0.250.33，取0.30；up桩身周长(m)；qsi桩周第i层的阻力特征值。对淤泥质土可取612KPa；具体参数见表3-1；li桩身围第i层土的厚度(m)；qp桩端地基土未经修正的承载力特征值，可采用地质勘察报告中提供的低级承载值。取160kPa；a桩端天然地基的承载力折减系数，可取0.5；Ap桩端截面面积(m2)。经计算：因此，单桩承载力标准值表3-1 土层参数表土石名称厚度(m) 侧阻力qsi(kPa)天然地基承载力fs,k(

40、kPa) 软土1 3.0 6 75 软土2 5.0 8 80 软土3 10.0 6 70 软土4 5.0 5 80 软土5 8.0 6 1503.3.2 复合地基承载力的计算CFG在垂直荷载作用下有一定的压缩变形，在桩身压缩变形的同时，水泥搅拌桩周围软土承担部分荷载。并且，搅拌桩与软土形成复合地基共同承担上部荷载，则复合地基承载力见公式(3-3)标准值fsp,k (3-3)式中，m CFG面积置换率，为0.0873；桩间土承载力折减系数，取0.9；处理后桩间天然地基土承载力标准值，取110kPa。 (3-4)依据铁路路基设计规，二级单线铁路，采用重度是18kN/m3土质填料，路堤填料为非渗水土

41、时，换算高度3.3m，换算宽度3.6m。设计的路堤高度h=5m(设计路基中最不利高度)。路基基底应力 (3-5)因此，CFG桩满足要求。搅拌桩的平面布置采用正方形布桩形式，路堤设计宽度20.9m，取长度100m，总的桩数n为：每排布置数为：总桩数为： 布桩图见图3-1。R=400mm1.2m1.2m图3-1 CFG桩布桩形式图3.4 复合地基沉降计算与稳定性检算3.4.1 复合地基稳定性参数计算根根据地基处理手册和相关工程经验，取CFG桩配合比为（水泥为C25）：表3-3 CFG桩体配合比水泥砂碎石粉煤灰外加剂水单方用量26757812291113.33219理论配合比12.164.600.4

42、160.01250.820 则桩体抗压强度为 (3-6)得桩体28天强度为6291.6kPa，CFG桩90天强度可达到28天强度的1.7倍，故CFG桩90天无侧限抗压强度为6291.6×1.7=10695.7kPa。复合地基抗剪强度cc和分别按式(3-4)、(3-5)计算： (3-7) (3-8)式中：、复合地基强度指标；、天然土体强度指；、桩身强度指标；取20.CFG桩的面积置换率0.0873；根据公式(3-5)、(3-6)，复合地基抗剪指标计算如下： 所以，。3.4.2 复合地基沉降计算 处理过后采用复合压缩模量计算，见式(3-9)(3-9)复合地基的复合压缩模量。CFG的压缩模

43、量，取600MPa。桩间土压缩模量。 m面积置换率。 表3-4 土体平均附加应力和压缩量表Z(m)Es(Mpa)2138.8540.5144134.6540.4996125.759.860.4208112.459.860.3761099.855.120.3621291.5655.120.3321481.155.120.2941671.355.120.2591868.055.120.2472066.255.120.2402256.555.120.2042446.356.940.1562644.356.940.1513041.456.940.1463239.156.940.137经计算，；所以，复

44、合地基处理后，满足沉降要求。3.4.3 复合地基稳定性验算图3-2 复合地基稳定性验算结果经验算，处理后复合地基稳定性符合要求。第4章 路堤沉降与稳定观测设计4.1 沉降与稳定性监测的目的路基沉降是铁路在建设和使用过程中最常见的病害之一， 多年来，由于对路基沉降的原因和机理没有足够的了解和深刻的研究，致使路基沉降在公路建设中普遍存在并引起桥头跳车、路基沉陷等。许多软土地基处理工程除了要求满足地基承载力、沉降与不均匀沉降不超过规定的限值要求外，还要求工程竣工后能以较快的固结速率尽快稳定沉降，以达到尽早使用或尽早开始后继工程的修筑，合理的预留施工超高等目的。在软弱地基上的工程结构，承载力已经不是矛

45、盾的焦点，而沉降控制被提到越来越重要的位置，已经引起工程界和学术界的关注，沉降控制不仅关系到工程设计的成败，而且在很大程度上决定了工程投资的多少。由于软土的存在与其工程特点，使得软土路基施工存在几个方面的主要问题：软土路基在路堤填筑施工过程中和路堤填土完成后，地基都要产生较大剩余沉降。故如何控制剩余沉降达到设计标准。如何确定路基的预留高度，以保证路面达到设计标高，如何进行沉降控制，以尽量保证不同构造物接头的平顺，减少跳车现象，这些都是软土路基监测的主要任务；由于软土强度低、固结慢，所以软土路基在路堤填土施工过程中容易造成地基失稳，从而引起路堤滑坡，因此在施工中如何控制填土速率，确保地基稳定的同

46、时又不影响工程的进度和质量也是软土路基监测的主要任务之一。综上所述，路堤施工沉降观测的目的主要有三个： (1)根据实测数据来控制填土速率以保证路堤在施工中的安全与稳定； (2)根据实测曲线来预测工后沉降，确定构造物和路面结构的施工期，使工后沉降控制在设计的允许围； (3)实测路堤沉降为施工计算提供依据。 4.2 监测容 (1)监测项日 施工动态监测项目除设计有明确的要求外，一般视工程的重要要性和地基的特殊性，以与观测对施工的影响程度等来确定。通常道路施工监测工作的观测项目包括三类：变形(位移)观测、应力观测和强度观测。变形观测包括沉降观测和水平位移观测；应力观测包括土压力观测、孔隙水压力观测；

47、强度观测指地基承载力观恻。一般来说，变形观测、应力观测和承载力观测中所包括的项目均属目前国外土木工程常规采用的观测项目。这类观测技术简易、直观、可靠，己被广泛接受和认可，以此作为软上路基监测的观测完全能适应目前工程建设的需要。从仪器设备方面看也是常用而比较容易办到的，经济上也是与近期国力相适应的。表4-1中所列项目为软上路基沉降与稳定监测中常用观测项目，若工程需要还可增加其他必要的监测项目。表4-1监测项目一览表观测项目仪标名称观测目的沉降地表沉降地表型沉降计(沉降板) 地表以下上体沉降总量。用于沉降管理。根据测定数据调整填土速率；预测沉降趋势，确定预压卸载时间则和结构物与路面施工时间；提供施

48、工期间沉降全方量的计算依据地基深层沉降深层沉降标地基某一层位以下沉降量，按需要设置地基分层沉降深层分层沉降标地基不同层位分层沉降量，按需要设置水平位移地面水平位移水平位移边桩 测定路堤侧向地面水平位移量并监测地面沉降或隆起量，用于稳定监测，以确保路堤施工的安全和稳定地基土体水平位移地下水平位移标(测斜管) 观测地基各层位主体测向位移量。用于稳定监测和了解主体各层侧向变位以与附加应力增加过程中的变位发展情况。用作掌握分层位移量，推定土体剪切破坏的位置。必要时采用应力地基空隙水压力孔隙水压力计观测地基孔隙水压力变化分析地基土固结情况土压力土压力计(盒) 测定测点位置的土应与应力分布情况，按需要设置

49、承载力荷载测试仪一般用于地基或桩承载能力测定，必要时采用其他地下水位地下水位观测计观测地基处理后地下水位的变化倩况，检验孔隙水压力计读数出水量单孔出水量计检测单个竖向排水并排水量了解地基排水情况(2) 工作基桩与校核基桩 工作基桩是作为控制测点的基准桩，因此，必须打设在变形区以外。一般软土地基多在平原地区，软士区域分布很广，靠数米长的预制桩打入作为控制基桩不保险(人为影响而变位)。因此，为保证基柱的基准性和测点的长期观测，工作基点桩应采用废弃的钻探用无缝钢管或预制混凝土桩，埋置时要求打人硬土层中不小于2.0m。，在软土地基中要求打入深度大于 10m。桩周顶部 50cm采用现浇混凝土加以固定，并

50、在地面上浇筑 1.0m×1.0m的观测平台，桩顶露出出平台15cm，在顶部固定好基点测头。 校核基点用以控制工作基点，要求布设在变形区以外地基稳定的地点。平原地区可用无缝钢管或预制混凝土板打入至岩层或具有一定深度的硬土层中，打人深度要求大于10m；丘陵或有岩体露头的区域，可采用预制混凝上桩打到硬土层或直接以坚硬的露头岩体作基点。控制基点四周必须采用永久性保护措施，并定期与工作基点桩校核。4.3 沉降观测 依据有关规规定，软土地基路段施工过程中，沉降观测的测点布置一般要求每间隔200m左右设置一个观测点。桥头引随路段至少设置3个观测断面，第一块沉降板应设置在桥头搭板末端或桥台桩位处（有

51、台前预压时），沉降板问距离不宜超过50m(1) 地面沉降观测。 施工路段的地表沉降观测常用的方法是在原地面上埋设沉降板进行高程观侧。无论在纵向还是在路堤横向，沉降板布点越多，测得的结果越能反映路堤沉阵的真实性。但测点越多无论是费用还是测试工作量、测点保护工作量和测点对施工的影响等方面因素都有增加，从满足需要与施工便利性考虑，一般路段沉降板设置在路中心，桥头引道增设路肩与坡趾(可用边桩兼测脚点)。沉降板由钢或钢筋混凝土底板、金属测杆和保护套管组成。底板尺寸不小于50cm×50cm×3cm，测杆直径以 4cm为宜。为了使测杆处于自由状态，防止测杆与路基填料直接接触发生摩擦，影响

52、沉降结果，应在测杆外部加保护套管，保护套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入套管为宜。随着填土的增高，测杆和套管亦相应接高，每节长度不宜超过50cm。接高后的测杆顶面应略高于套管上口，以便于水准尺直接置于测杆之上，套管上口应加盖封住管口，避兔填料落入管而影响测杆下沉自由度，益顶高出碾压面高度不宜大于50cm 。沉降板观测应采用S1、S3型水准仪，S1水准仪作二等水准测量用，主要用于工作基桩和校核基桩标高检测，以二级中等粗度要求的几何水准测量高程，观测精度应优于1mm；S3水准仪作三等水准测量用，主要在填筑过程中观测沉降用。(2)分层沉降观测通过土体部分层沉降观测可以了解到软土层在沿深度方向各层次的压缩情况。主体部分层沉降是通过在土体埋设分层沉降标(简称分层标)进行观测。分层标由导管和套有感应线圈的波纹管组成。导管为硬塑料管，要求具有一定的刚度，管杆直挺，两端配有接口装置；波纹管为塑料软管，要求横向能承受主体挤压不变形，纵向能自由伸缩。波纹管套在导杆外面，管上感应位置即为测点位置。分层标可以在同一根测标上，分别观测土体沿深度方向不同层次的沉降量；分层沉降一般采用磁环式沉降仪观测；分层沉降标埋置深度可贯穿整个软土层厚，各分层侧点布置间距一般为1.0cm