土木工程毕业论文-我国公路软土路基特征及处理措施研究

我国公路软土路基特征及处理措施研究摘要随着我国经济体制的变革，交通运输经济曾经进入一个全新的开展时期，同时进步了对公路的质量请求。公路的质量，路基的好坏起着至关重要的作用，在施工过程中如不注重路基的处置，会直接影响到完工后公路的运营情况及其运用寿命。在公路建设中，软土路基是经常遇到不良地质。如何处理软土路基不仅直接关系到公路建设的质量，也关系到工程建设的经济效益。在保证公路建设质量的同时，如何合理的选择软基处理方案往往是工程所面临的重要难题。关键词：公路软土路基；设计特点；处理方法分析目录TOC\t"1级标题,1,2级标题,2,3级标题,3"\h\u179281引言 引言在我国广大的道路建设过程中，不可避免地会碰到各种各样的软、泥、泥、泥、草、草草泥、草泥煤等软土的处理方法，如果处理得好的话，将会影响到公路的使用安全、成本和使用寿命。所以，在这个过程中，我们要充分地针对软土层的特性和工程的特点，对其进行全面的技术论证。在这个过程中，还需要从多个方面来进行对其进行全面的论证。在这个过程中，还需要从多个方面来考虑这一问题，这样才能更好地提升公路施工的质量。2软土路基特点在工程中，通常称为“软粘土”，它是一种由颗粒和粉末组成的松散结构，它是由颗粒和粉末组成的，它的水分大，渗透性差，剪切强度低，弹性高，所谓的软粘土就是这样一种土质，它的土质承载力比较弱，它的土质表现为软流塑状态较大的孔隙比空间分布不匀同时具有很强的触变性在荷载的影响下基础承受能力低，容易发生不稳事故，所以，地基的不均匀沉降也很大，并且沉降的稳定性持续时间比较久。由于不同的原因，软粘土的理化特性也会有很大的差别，例如海洋沉积的软土的孔隙率一般要比冲积区的湖泊区要大得多，因此，在软弱地基的设计与处理中，必须对软粘土的特性（尤其是软粘土的强度与变形的动力特性）进行深入的研究，才能防止堤坝坍塌、破坏、道路破裂、桥头跳车等问题。由于多种软弱地基的处理方法都有一定的局限性，所以在调查的过程中，必须依据调查的成果，合理地选取合适的地基。3公路软土路基设计的影响因素3.1路基填土高度地基填料的水平不仅关系到地基的总体稳定，同时也关系到地基的地基处理方法的选用，如果填料越高，附加载荷就越大，参与计算的压缩层的厚度也就越大，不管是施工工期，预压期，还是工后沉降，都会有很大的变化，同时，随着填料的不断升高，地基的稳定程度也会越来越高，地基的造价也会越来越高，所以，地基的填料的高度就是一个很大的问题。3.2路段类型对于路基的不同部位（如桥头段涵道附近的普通地段），软土地基的设计要按照其相应的工后沉降控制规范来进行，这样才能保证在设计寿命之内不会出现太大的沉陷，而不会有太大的颠簸感或跳车满足一定的行车舒适性。3.3施工工期和工程投资施工工期也是要考虑的一个主要问题通常来说，在保证稳定性和沉降的前提下，在施工时间比较充足的前提下，可以选择使用（过）载预压的方法来进行深层地基的加固。3.4公路条件影响因为高速公路路基与路面的设计施工都有一定的分级标准，因此，有关部门的设计者需要采取与之相匹配的软粘土地基处治方法，特别是在施工条件不高的道路路基路面结构的设计中，不需要将道路的铺设和沉降控制两种方法都运用起来，只需要等到它的沉降自然停止之后，再进行相应的施工。因此，从这一点上，我们可以看到，在公路路基的设计中，所使用的软粘土的处理方法，应该按照施工的实际情况以及图纸的要求来决定。3.5软基处理技术的不完善我国的高速公路长度超过了数千公里，经过了许多省份，因为各个地方的地理情况都不一样，因此，在进行公路路基工程时，所需的施工工艺也不尽相同当对软土地基进行处理的时候，要结合当地的地理情况，对其进行灵活的处置，这对科技工作者来说，有着更高的要求，在实践中，设计者要充分考虑到整体的工程特点，综合考量周围的地理、气候、车流量等方面，尽可能地制定出一套科学的解决办法，但是，受限于自己的能力，设计师们并没有办法将所有的问题都解决好，这就给了设计师们在对软土地基的治理方面，带来了一些不利的后果。3.6软土路基沉降问题软土地基因为各种因素的作用，稳定性较低，在进行了填土工艺后，还必须对地基进行加固，即进行地基的浇筑，而在此期间，软土地基很容易产生沉陷，从而严重地影响到了公路的建设质量，因此，必须要着重处理软土路基建设后产生的沉陷是无法避免的，我们必须把它保持在一个合理的限度之内，确保汽车可以通过，高速公路的服务年限达到标准。3.7路堤滑坡问题在软弱地基上修建道路是一项非常艰难的工作，要保证工程的质量和质量，就一定要严格遵循工作程序，而不能因为图省事而忽略了某些看上去可以忽略的环节，这样就会导致堤坝发生塌方。4公路软土路基处理技术软基治理原则上主要有两种方法，一种是降低路堤荷载，也就是使用较轻的填料来降低软土的附加压力，这样就可以降低软土地区的变形和稳定，也可以通过对软土进行加固来增加其承载力来实现相同的目标。4.1轻质材料修筑类轻质土是一种由比普通细颗粒土更轻的物质填充而成的路基，常用的轻质填充物有：泡沫轻质土、EPS块、粉煤灰等。4.1.1泡沫轻质土泡沫轻质土是将发泡剂掺入到水泥砂浆中，经过发泡处理后形成的轻质粘土，其特点是重量轻，通常为5-16KN/m3。高强度300-1500pa，具有良好的自支撑性能，对支挡结构具有很小的推力，具有良好的隔热性能，施工简便等优点，但是其抗风化性能不佳，通常要求有粘性土进行覆盖，而该技术适合于软土性质极差需要大幅减轻路基重量的路段。4.1.2土工泡沫塑料(EPS块)EPS块是采用单体苯乙烯单体经过化学聚合法，然后加入泡沫剂，经过发泡后进行成型、养护而制成的轻质、高强块材，它的特点是：它的体积很轻，体积只有沙子的1/50~1/100，它不吸水性、抗压强度很高，但在光线照射下容易衰老，防火能力差，通常要用粘土封住，而这种方式适合于软弱地基非常差，需要大幅减轻路基重量的路段。4.1.3粉煤灰粉煤灰是指在火力发电厂排出烟气中产生的飞灰，目前在实际应用中主要采用的是铝硅酸盐类的低钙灰，其自重为6.5-8KN/m3，在脱水后没有内聚力，容易被侵蚀，抗冲刷能力弱，抗冲击能力弱，而且，在灰土路部底路和路基上，经常要用粘土进行防渗透水，适合在软弱特性不好，要求一定程度上降低路基质量的地段。4.2地基处理类4.2.1换填法换填法是由建筑工人通过机器将松软的土地完全挖掘出来，再在其中填入某些质量更好的颗粒灰土等进行碾压，这种方式对公路的承载力有很大的提升，但是这种处理方式会增加材料和运输费用，因此该法适用于浅层软土。4.2.2排水固结法排水固结法主要是在软弱地基上打排水体（塑料板式砂井），然后堆载预压一段时间，然后再修建道路结构层，它的基本思想是对软弱地基进行预加处理，在初始阶段，地基中的有效应力降低，孔压增大，在超孔隙水压的影响下，它会把多余的水分沿着竖向排水排出去，这样就能提高地基的强度，这种方法的实质就是用预压的方式来逐步改善软土的物理和力学性能，这种方法的成本比较低，但是这种方法对工期有很大的要求，如果采用这种方式，那么就会浪费大量的土方，在土质匮乏的地方，这种方式的造价会大大增加，但是这种方式对施工的成本也有很大的要求，如果采用这种方式，那么就会浪费大量的土方，在土质匮乏的地方，这种方式的造价会大大增加，但是，这种方式对施工的成本也有很大的要求，如果采用这种方式，那么就会浪费大量的土方，在土质比较匮乏的地方，这种方式的造价会大大增加，但是，这种方法对施工的要求很高。4.2.3粒料桩法通常采用的颗粒桩有沙桩和碎石桩，该方式通过震动或撞击载荷将沉入到软弱地层中的颗粒材料挤压到软弱土层中，在软弱地层中生成比较致密的桩体孔径通常在50-60cm之间。该桩与软粘土组成了一个复合基础，它的作用机制是：在灌注时，沉入的颗粒会对周围的土壤造成侧向挤压，使得软粘土的孔隙比减少，有效应力增大另一方面桩体本身是渗透性的，可以作为排水管道来缓解土壤的渗漏，增强基础的抗震性能，但是如果软粘土的质量很低，就很难打出，而且，这种方式的施工过程比较繁琐，除了要控制好转换速率之外，还必须和堆载预压一起使用。4.2.4半刚性桩法半刚性桩是一种通过机器强迫固化剂（水泥土）与软粘土（即：水泥土）进行强迫掺入，在软粘土中生成一种能与软粘土一起承受的加固体，其基本思想是通过专用机器强迫软土与水泥进行硬化，形成一种既有整体水稳态又有一定强度的水泥加固体，这样可以有效地提升整个基础的强度。这种方式在搅拌过程中没有震动，也没有噪音，充分地发挥了原始土壤的作用，但是这种方式也存在着一些限制，例如在土壤中富含有机物或者含伊利石等矿物质的情况下，如果粘土的塑性指数大于25时，它就会变成一团，不能和水泥进行混合，这种方式只适合于常规固结的粉土、粉土、粉土等。4.2.5刚性桩法刚性桩法是一种通过高强度桩基穿越软土地基的高强度将桩顶载荷转移至较硬的土层或基岩上在路基荷载下使桩基发生轴向移位使其与周边土体紧密接触，使桩基向下运动，并在土体中形成向下运动的桩侧摩阻力桩顶载荷沿着桩的向下传输时必须持续克服该阻力，因此，桩的轴力会随深度逐渐减小，但该方法的造价较高如果持力层是基岩，表面没有强烈的风化岩层，则其侧向受力十分不利由于管节及按头数目限制，最大处理深度不宜超过30米。4.2.6在路基上打砂井砂井，也叫排砂井，一般用于软土地区5米以上的软土地区，一般的砂井的直径一般为30-40厘米，最大的处理深度为18米，它是通过多种打桩机械或高压射水爆破等方式在基础上形成有规则的孔洞，然后在孔洞中灌入中粗砂，从而造成固结速度慢的一个重要原因是，砂井中间的间距一般是6-10倍，通常是2-4米，根据软土的厚度，荷载的大小，以及工程要求，一般是10-20厘米。砂井的平面布局分为两种，一种是正三角形，另一种是在砂井的顶端铺设砂垫层，以便排水到现场，砂垫层的宽度要比砂井区的地基宽要大，比砂井的外径要高出2倍。在施工工艺中，垫层所用沙子和砂井用砂一样，要铺得均匀，厚度在50厘米左右。在软粘土路堤上，袋装砂井的最大粒径可以是7-12cm，在公路路堤中，如果砂井的最大有效处理深度是18米，可以在一定的高度上提高土壤的竖向排水能力，从而缩短水平面的排水间距加快了软弱土层的强度当砂袋灌注砂后，可以通过锤击法或振动法施工这种方法的施工过程比较繁琐成本也比较高一般砂井如果井径太小无法停止施工所以目前普遍采用网状结构袋装砂井造价比普通砂井低廉而且不会因施工操作上的误差或地基严重程度和垂直变形而丧失其连续性。袋砂井是用于深部易损土壤的垂直排水系统，其设置可以代替基础，并通过填料进行预压，从而形成竖向排水管道。路基工程杂志欢迎在线投稿砂垫层堆载预压或超载预压等方法使饱和水由单向排水变成三向排水消散孔隙水也可有效的避免或消散附加荷载所形成的超孔隙水压力的增高加快地基固结加快沉降。4.2.7振冲碎石桩处置脆弱地基工程振冲式碎石桩组合基础作为一种能迅速、经济的基础补强方法，在工程中得到了广泛的运用，它不仅可以适用于砂土、粉砂、粘土、杂填土等土壤，还可以用来处理一些淤泥质软粘土、打穿漂砾层或加强好层以下的软弱地层的振冲碎石桩长度和直径要根据加固地段软弱土层的实际情况而确定桩径普通为30~80cm桩的孔位普通有正三角形和方形。振冲碎石桩的施工方法有很多种，其中最常见的就是振冲法，这种方法利用一种能够产生水平向振动的管式机械装置驱动水泵在高压水流下面进行振荡，然后通过振荡和冲击让振冲件进入地下预定的深度，在软弱的粘土地层中成孔经清净后，再从空气中分段填充砂石或小石子等材料，形成一个密集的桩基，桩身与土体形成一个非常致密的桩柱，桩柱与土体形成一个组合基础，可以极大地提高基础的承载力，减少压缩率，但其挤压效果要比替换效果大得多，当桩身达到一定的硬层时，桩身起着应力的分散和均匀分布的效果，而且，复合地基中的碎石桩也可以作为一种快速的排水固结剂。4.2.8特别注意填筑土的厚度在实际的施工中，经常采用高含水量的土质进行填料，因为含水量太高，难以对填料的厚度进行有效的控制，因此，在进行填料时，要注重填料的厚度，使其符合工程要求，这也是进行后面工作的前提，以免影响到整体的工程进程。如果填料太厚，会给路面的平整度和碾压工作造成一些不良的后果，从而会对整体的路基工程的稳定产生不利的作用，因此，在施工中，必须采用一种有效的方法，对填料的厚度和含水量进行有效的控制，确保填筑工程的成功进行。4.2.9排水砂垫层处理技术在软弱地基下进行公路路基的构造设计时，常常会碰到这样的问题，即地基的厚度往往比较薄，含水量比较大，因此，设计者应该制订施工人员使用的排水砂垫层处理技术具体来说，排水垫层技术主要指的是在软土路基上铺上一层砂垫层砂垫层可以让软土发生固结使其和排水层的结构相似排水砂垫层处理技术可以有效解决软基结构土层相对较薄和较大含水量这两种常见问题。4.2.10粉喷桩技术粉喷桩作为一种新型的地基处理方式，其基本工作原理是将粉末状的固化剂加入到软弱地基中，形成一个加强桩，从而提高地基的抗压力能力，同时，在进行实际的施工过程中，要保证施工设备能够有效地工作，从而减少对施工质量的不利影响，提高施工的质量。4.2.11表层排水技术浅层排水是指通过合适的方式将表面过量的水分排出，从而达到对软弱地基进行加固的作用在地形比较低的地方，最有效的办法就是在地基上增加一层不透水层，并利用具有高吸水性的物质进行回填，这样可以更好地排除土壤中的水分，从而达到更好的地基处理效果。4.2.12加筋技术在施工之前，必须要认真地检验这些材料，以确定这些材料的品质是否符合要求，并做好铺设工作，以确保软弱地基的加固效果。4.2.13夯实挤密法软粘土地基的基本特征是密度和强度都很低，所以可以尝试在松软的地基中添加具有更大韧性和更强耐腐蚀性的材料，以此来增强软弱地基的抗压性能，从而显著提升软基的承载力，这就是所谓的加固挤密法，该方法适用于土壤类型为粘性土和潮湿黄土的软基填料，使用的是钻机，然后用石灰土进行加固，挤密时要使用石灰块和火山灰等原料，因为它们的原料一般比较便宜，也比较好找，如果与其他材料混合，产生的东西会变大很多，如果地基急需加固，可以使用便宜又有效的生石灰。5砂井、袋装砂井的施工留意事项5.1施工前要先停止试钻孔根据设计深度反复多次试验最终确定砂井深度范围。各砂井深度在肯定的深度范围内按实计算。5.2对原资料的检测砂袋砂必须先停经检验通过方可使用袋装砂井沙袋必须选择具有良好的渗透性和抗水性、韧性都比较好的棉布、再生布或聚丙烯编织的沙子必须是过筛风干的中粗砂灌砂时应两灌两振并铺以人工确保砂袋灌砂丰满并均为干砂。5.3钻孔当达到承载层后，立即停车测量孔深，做好记录，然后测量孔深，用全长除以这个距离，就是孔深砂井尽可能地竖直，最大偏差1.5%。5.4装置砂袋沙袋的长短要与砂井的深度错开，超过部分要立即修剪设备，防止出现回带如果出现了回带，就要立即停止冲水，当沙袋安装完毕后，要立即停下来，以免暴露在阳光下，沙袋老化。6复合地基施工留意事项6.1施工的次第振冲桩的施工顺序为“由里向外”，该顺序的好处是可以将部分软土层挤出，方便成桩，在紧实的软土层中，最好的做法是采取间距法，这样可以降低沉桩过程中对桩间土的干扰。6.2振冲碎石桩的填料方式成孔后马上向桩孔中填充制桩填料一般分为两种：一种是连续填料法，操作比较复杂，适用于小型工程手工推填填料，这种方法是把振冲器从孔口推出，然后将填充物放入孔中振冲至填充物中进行振冲密实达到一定的施工要求后，重复这个施工程序直到制桩结束；第二种为连续填料法，操作方便、适宜机械化作业施工过程是振冲器不用提出孔口仅上提30~50cm分开原已振密过的桩次即向孔间断回填石料直至该次桩体振冲密实到达设计要求后再上提30~50cm，继续填充物振冲密实，如此从下向上分段打桩直到孔口。结束语总之，改善软弱地区道路的基础是良好的软土路基软土基，这是在建设过程中常见的一种地质条件，它不仅影响着建成后的道路运行状态和使用年限，而且还会影响到某些地区的交通和运输效益，考虑到土壤的种类和性质的差异，对于软粘土的处理也有许多种方法，它们都是针对不同的土壤、环境、水文特点而制定的，要根据具体的地质条件和土壤的深度来制定合适的处理方法，在最初的设计中，要考虑到软粘土的厚度和填料的高度，在最初的设计中，要考虑到各种方案的优劣，才能选择最合理的软基处理方案。参考文献[1]薛祥，宋连亮，贾亮，等，高速公路软土路基工后沉降预测的新方法[J].岩土工程学报，2011,33(S1):132-137.[2]周金鹏.粉喷桩加固高速公路软土路基的机理与设计[D].南京理工大学，2003.[3]粟海祥.高速公路软土路基处理技术研究[J].中国水运：下半月，2011.[4]河海大学等主编.交通土建软土地基工程手册[M].人民交通出版社，2001.河海大学.[5]郭伟.公路软土路基的设计特点及处理方法分析[J].交通世界，2017,(08):25-26.[6]张广涛.