【正文】 有足夠的水穩(wěn)定性。 水泥土攪拌法基本采用普通硅酸鹽水泥作為固化劑。這種土的含水量高，常超過其液限。在工程中，如果建筑物荷載不太大，而硬殼層又較厚時，應(yīng)盡量利用它作為持力層。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。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 OCR 表示： ppOCR c? 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。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，而使用中的選擇又影響到計(jì)算結(jié)果。 （ 2） 考慮不同變形階段的沉降計(jì)算方法 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 iS 、固結(jié)變形 Sc 、以及次固結(jié)變形 Ss ，由此可知，地基的總沉降量應(yīng)為： sci SSSS ??? ⅰ .瞬時變形 iS 在加載瞬間，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： ? ???ii EpbS 21 ?? 式中： p — 路基地面的平均壓力； b — 路基寬度； iE — 彈性模量， iE =（ 500～ 1000） uC ，其中 uC 為不排水抗剪強(qiáng)度； ? — 沉降影響系數(shù)； ? — 可取 。 沉降計(jì)算方法 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）。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 cp 表示。 壓縮性指標(biāo) （ 1） 壓縮系數(shù) 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)，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： pea ???? 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。 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。 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)。 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。 i、振沖法：是一 種不添加砂、石材料的振沖擠密法，一般宜用于 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 的粘性含量不超過 10%的粉土和砂土。 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。對不排水剪切強(qiáng)度小于 20KPa 的地基、應(yīng)慎重對待。 ③加筋土法：包 括如下方法： A、加筋土：適用范圍為人工填土、砂土的路堤、擋墻、橋臺等。 ②膠結(jié)法：包括如下方法： 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。預(yù)壓效果與預(yù)壓期及預(yù)壓體高度有著重要關(guān)系。當(dāng)樁料為砂時可取 28176。設(shè)置粒料樁后樁與樁間土形成復(fù)合地基。常用的地下排水體有砂井、袋裝砂井、塑料排水板等。 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。 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。 軟土處理的一般原則 ㈠ 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 。 軟土地基 的危害 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。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。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。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。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。 該方法首先要確定路基的極限填土高度。另一類是形成復(fù)合地基。我國建設(shè)部已頒發(fā)了《建筑地基處理規(guī)范》﹝ JGJ7991﹞，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。 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。 2．湖相和冰湖相環(huán)境 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 )。 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。 Kukal(1971 年 )將河流沉積環(huán)境分為： (1)河床，它包括鄰近流線的區(qū)域、河床邊緣的淺灘和沙嘴。 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。天然孔隙比小于 而大于 時稱為淤 泥質(zhì)土。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。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。 第五階段（ 2周）：時間為 2020 年 6月 4日 —— 2020 年 6月 22 日 編制課題總說明，完善畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要，定稿及裝訂。同學(xué)們可以任選一種方法進(jìn)行研究。汽車荷載等級為公路 I 級，設(shè)計(jì)洪水頻率：特大橋 1/300，路基和其它橋涵 1/100。 三、畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文 )工作內(nèi)容及完成時間： 工作內(nèi)容 （ 1）通過查閱資料，了解目前國內(nèi)外公路軟基處理的方法，以及每種加固軟基的方法適用范圍，知道每種軟基加固效果的優(yōu)點(diǎn)和不足。 （ 2）第二階段（ 2周）：時間為 2020 年 4月 23日 —— 2020 年 5 月 6 日 根據(jù)課題項(xiàng)目的軟土地質(zhì)情況和工期要求，選定施工加固方案，也可以進(jìn)行多方案比選，選擇一種較為適合該項(xiàng)目的軟土地基加固方案 。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 。 reinforcement method。 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。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 )，壓縮性高，強(qiáng)度低，滲透系數(shù)小。 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。 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％。牛軛湖沉積物只是在表面變干，硬殼下的粘土依然很軟。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。 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。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。此種方法質(zhì)量可靠，施工簡單、效率高，易于推廣。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 。液限一般為 40%～ 60%，天然含水量隨液限的增大成正比增加。排水條件下的抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度的增加而增大。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。 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。 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)。 (3)降低土的滲透性或滲流的水力梯度 .防止或減少水的滲漏，避 免滲流造成地基破壞 。當(dāng)軟土層較薄，或軟土墊層底層又有透水層時，效果更好。爆破擠淤也是一種淺層處治的換土方式。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。當(dāng)樁底土質(zhì)好、樁間土質(zhì)差時取高值。料樁的含泥量﹝小于 ㎜﹞不得超過 5%。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。 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。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。 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、濕陷性黃土。該法最大處理深度達(dá) 40m。 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。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，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。在加壓帽上逐級加載，通過透水石傳給試樣。 試 驗(yàn)直接測讀的是試樣高度的改變量 h? ，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。 （ 2）壓縮指數(shù) 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 pe lg? 曲線。飽和土（飽和度 ?rS ）的 孔隙比 e和含水量 ?有如下的關(guān)系： sGe ?? 式中 sG 為土粒比重，其值約為 。由此求得該分層的壓縮變形量 iS? 為： iS? iiii heee1211??? 將計(jì)算范圍內(nèi)各分層的壓縮變形量 iS? 疊加起來，既地基的最終沉降量 S 為： ini iiin i heeeSS ??? ?????1 1211 1 式中 n 為計(jì)算沉降范圍內(nèi)的范曾總數(shù)。 沉降系數(shù)的影響因素 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。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。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。 地質(zhì)條件對沉降系數(shù)的影響 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。天然土層中的土才真正保存了原狀架構(gòu)，當(dāng)荷載超過前期固結(jié)壓力時， pe lg?曲線基本是一條直線。 第五章 德昌高速公路加固方案 資料 ： 德興至南昌高速公路全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬 26 米，設(shè)計(jì)行車速度為： 100KM/h，瀝青混凝土路面。 (l)離子交換和團(tuán)?；饔? 軟土作為一個多相散布系，當(dāng)它和水結(jié)合時就表現(xiàn)出一種的膠體特征，如二氧化硅遇水后，形成硅酸膠體微粒，其表面帶有鈉離子 (Na+)或鉀離子 (K+)，均能和水泥水化生成的氫氧化鈣中的鈣離子 (Ca2+)進(jìn)行當(dāng)量吸附交換，使較小的土顆粒形成較大的土團(tuán)粒，從而使土體強(qiáng)度提高。因此，在水泥中不可避免地會產(chǎn)生強(qiáng)度較大和水穩(wěn)定性較好的水泥石區(qū)和強(qiáng)度較低的土塊區(qū)。施工工藝：樁位放樣 — 樁機(jī)就位 — 檢驗(yàn)樁機(jī)整平機(jī)體 — 高壓氣打開噴粉孔 — 鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度 —反轉(zhuǎn)提鉆并噴水泥粉 — 至原地面以下 30cm 停止噴粉 — 二次鉆進(jìn)，重復(fù)攪拌 — 反轉(zhuǎn)提升至地表 — 成樁結(jié)束 — 施工下一根樁。通過室內(nèi) 4 ②樁機(jī)上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子秤要經(jīng)過標(biāo)定。 b、 粉噴樁加固 軟土路基特點(diǎn) 工程實(shí)踐證明，該方法具有以下優(yōu)點(diǎn) : (l)粉噴樁施工較為簡單易行，由于樁身早期強(qiáng)度提高較快，施工效率高，因此特別適用于工期緊或要求快速提高強(qiáng)度等方面的工程 。 (2)硬凝反應(yīng) 水泥水化反應(yīng)使溶液中析出大量的鈣離子，當(dāng)達(dá)到一定的數(shù)量時，能與組成粘土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物，這些新生成的化合物在水中和空氣中逐漸硬化，增大了水泥土的強(qiáng)度。樁體中的加固料與軟土產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)，從而使樁體與樁間土一起組成復(fù)合地基，起到加固地基的目的。這種土往往是絮狀或絨團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，顆粒接觸點(diǎn)處有一定的膠結(jié)力，能隨一定的壓力而變形較小，使初期加載階段曲線平緩；當(dāng)荷載超過前期固結(jié)壓力，土的結(jié)構(gòu)破壞后