【導(dǎo)讀】工程規(guī)模和技術(shù)方案：德興至南昌高速公路全線(xiàn)采用雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬26米，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為100KM/h，瀝青混凝土路面。汽車(chē)荷載等級(jí)為公路-I級(jí)，設(shè)計(jì)洪水頻率：特大橋1/300，路基和其它橋涵1/100。為粉噴樁處理試驗(yàn)段，150m為CFG樁處理試驗(yàn)段。加固方式的地基進(jìn)行了加固效果檢測(cè)和過(guò)程監(jiān)控。軟基處理方案的措施、軟基沉降的監(jiān)測(cè)方法等。通過(guò)該課題的研究，使同。學(xué)們對(duì)軟土地基的加固方法有所了解，知道每種軟基加固方法的使用范圍，最新的研究方向。降板法、也有光纖傳感器自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法。周），時(shí)間為2020年4月9日——2020年6月22日，時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)了解該課題項(xiàng)目所涉及的范圍，在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間注意收集相關(guān)資料。比選，選擇一種較為適合該項(xiàng)目的軟土地基加固方案。后的復(fù)合地基強(qiáng)度形成過(guò)程。降是否符合規(guī)范要求。編制課題總說(shuō)明，完善畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)內(nèi)容，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要，定稿及裝訂。

　　

【正文】 計(jì)壓縮指數(shù)。 沉降計(jì)算方法 地基沉降計(jì)算包括兩個(gè)方面內(nèi)容：一是最終沉降量；二是沉降的時(shí)間過(guò)程（固結(jié)理論）。長(zhǎng)期以來(lái)，為地基沉降計(jì)算所廣泛采用的應(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(xiàn)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。 （ 1） 分層總和法計(jì)算最終沉降量 分層總和法是假定地基土為直線(xiàn)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(lái) 即為地基的沉降量。 首先，計(jì)算各土層中的平均自重應(yīng)力 1ip 、平均自重應(yīng)力和附加應(yīng)力 2ip ，可根據(jù)圖，分別查出對(duì)應(yīng)的孔隙比為 1ie 、 2ie 。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(lái)，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)。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 ～ 。對(duì)于軟土地基，一般取 。 （ 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(lèi)型的變形特征：瞬時(shí)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(shí)變形 iS 在加載瞬間，土中孔隙水來(lái)不及排除，孔隙體積沒(méi)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 。 ⅱ .固結(jié)變形 Sc 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。 ⅲ .次固結(jié)變形 Ss 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： iniais htteCS ?????????? ?121 1 lg1 式中： aiC — 第 i 分層土的此固結(jié)系數(shù)； 1t 、 2t — 分別為排水固結(jié)所需的時(shí)間以及計(jì)算次固結(jié)所需的時(shí)間。 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(shí)變形 、 瞬時(shí)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(guò)程及變形指標(biāo)的選取比較簡(jiǎn)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(wèn)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(xiàn)求變形，這與實(shí)際地基受力情況有出入；對(duì)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。為此，長(zhǎng)期以來(lái)，土力學(xué)專(zhuān)家學(xué)者采用改進(jìn)分層總和法，研究結(jié)果表明：?jiǎn)渭儚睦碚撋先ソ鉀Q這些問(wèn)題是非?？嚯y的，而且也是不 實(shí)際的。因此更多的是通過(guò)不同工程對(duì)象的實(shí)測(cè)資料積累和對(duì)比，采用合適的經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)的辦法，以滿(mǎn)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) sm ，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正，公式如下： ini s SmS ?????1 式中 sm 為沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 荷載對(duì)沉降系數(shù)的影響 軟土地基在路堤荷載作用下，會(huì)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(shí)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。 另外，地基土的應(yīng)力歷史對(duì)沉降系數(shù)的影響較大。對(duì)于正常固結(jié)土與超固結(jié)土壓縮性又很大差別，就是由于土受壓歷史的差別，前者在歷史上沒(méi)有受到比現(xiàn)在更高的壓力，后者歷史上受到過(guò)高壓力。為了說(shuō)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(huì)小于 1。土的OCR 值越高，其超固結(jié)的程度越 高。 為了說(shuō)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。根據(jù)土樣做壓縮試驗(yàn)所得出的 pe lg? 曲線(xiàn)，一般在壓力較大時(shí)才呈直線(xiàn)，而在壓力較小時(shí)呈曲線(xiàn)，因?yàn)橥翗釉诘鼗惺艿阶陨響?yīng)力的作用，取樣做試驗(yàn)時(shí)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(xiàn)，故較平緩。隨著荷載的逐步增加，曲線(xiàn)漸陡，當(dāng)達(dá)到前期固結(jié)壓力時(shí)成為正常固結(jié)土， pe lg? 曲線(xiàn)才轉(zhuǎn)為直線(xiàn)。試驗(yàn)曲線(xiàn)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(xiàn)的形狀來(lái)確定前 期固結(jié)壓力 p。 對(duì)于土層中的原狀土來(lái)說(shuō)， pe lg? 曲線(xiàn)由再壓轉(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(guò)程中受到擾動(dòng)，實(shí)驗(yàn)所得的 pe lg? 曲線(xiàn)由再壓轉(zhuǎn)為原壓不那么明顯。而且曲線(xiàn)斜率變化最劇烈處所對(duì)應(yīng)力往往小于前期固結(jié)壓力。 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于超固結(jié)土，沉降系數(shù)較??；對(duì)于欠固結(jié)土，沉降系數(shù)較大。 地基處理方法對(duì)沉降系數(shù)的影響 一般軟土地基處理方法有兩種類(lèi)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(lèi)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）。 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(shí)，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。 對(duì)于采用復(fù)合地基處理方法，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。 地質(zhì)條件對(duì)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(chēng)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(guò)較大的荷載，但表現(xiàn)了較強(qiáng)的超固結(jié)性，就是這種擬超固結(jié)的作用。在工程中，如果建筑物荷載不太大，而硬殼層又較厚時(shí)，應(yīng)盡量利用它作為持力層。 對(duì)于原狀土以及同一種土的擾動(dòng)土樣分別作壓縮試驗(yàn)，點(diǎn)繪 pe lg? 曲線(xiàn)，可見(jiàn)它們的形態(tài)不一。原狀土在前期固結(jié)壓力附近轉(zhuǎn)折明顯，而擾動(dòng)土轉(zhuǎn)折不明顯，曲線(xiàn)的斜率自始至終逐漸變化，且曲線(xiàn)位置在原壓曲線(xiàn)的下方。兩者的差別主要是其結(jié)構(gòu)性不同，原狀土的 結(jié)構(gòu)就像一種構(gòu)架，能承受一定的荷載，所引起的變形較小，此時(shí)壓縮性較低，當(dāng)荷載接近前期固結(jié)荷載時(shí)，結(jié)構(gòu)逐漸破壞，因而壓縮性逐漸增大，到超過(guò)前期固結(jié)壓力是壓縮性陡增；擾動(dòng)土的結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到破壞，抵抗外荷載的能力減弱，因而在同一荷載作用下孔隙比較小，荷載增加引起的孔隙比改變趨于平緩。 其實(shí)原狀土樣也已受到擾動(dòng)，取土、切土等都會(huì)擾動(dòng)土的結(jié)構(gòu)，只是擾動(dòng)的程度很小。天然土層中的土才真正保存了原狀架構(gòu)，當(dāng)荷載超過(guò)前期固結(jié)壓力時(shí)， pe lg?曲線(xiàn)基本是一條直線(xiàn)。 靈敏粘土在前期固結(jié)壓力之前的再 壓曲線(xiàn)較為平緩，一旦達(dá)到前期固結(jié)壓力，曲線(xiàn)急劇下滑，再略轉(zhuǎn)平緩而接近直線(xiàn)。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(xiàn)平緩；當(dāng)荷載超過(guò)前期固結(jié)壓力，土的結(jié)構(gòu)破壞后，土粒排列改變，孔隙比就急劇降低而出現(xiàn)陡峭的曲線(xiàn)形狀。這種土的含水量高，常超過(guò)其液限。由上可知，地質(zhì)條件對(duì)軟土沉降影響較大，如軟土的沉積時(shí)間、軟土結(jié)構(gòu)性、軟土固結(jié)狀態(tài)等。 填土施工速率對(duì)沉降系數(shù)的影響 根據(jù)固結(jié)理論 ，軟土沉降發(fā)生主要是土中孔隙壓密，填土施工速率對(duì)沉降影響很大。通常 ，施工速率越快，沉降與側(cè)向變形越大，也即沉降影響系數(shù)越大。反之，填土施工速率越慢，軟土中水分慢慢排出，孔隙中超靜水壓力逐漸轉(zhuǎn)化為有效壓力，而且側(cè)向變形較小，所以實(shí)測(cè)沉降較小，沉降系數(shù)取小值。 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(xiàn)采用雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬 26 米，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為： 100KM/h，瀝青混凝土路面。汽車(chē)荷載等級(jí)為公路 Ⅰ級(jí)，設(shè)計(jì)洪水頻率為：特大橋 1/300，路基和其他橋涵 1/100. 方案一：粉噴樁加固處理 a、 粉噴樁的基本原理 粉噴樁是粉體噴射深層攪拌樁加固軟土技 術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)．國(guó)外定名為 DJM 工法 ( Dry Jet Mixing Method )其原理是通過(guò)噴射攪拌機(jī)將粉狀加固料如水泥、石灰粉等，用壓縮空氣噴入地基深部，憑借攪拌機(jī)的 回轉(zhuǎn)鉆頭葉片使加固料與原位軟土混合，就地?cái)嚢栊纬删哂姓w性、水穩(wěn)性及一定強(qiáng)度的樁體。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。 水泥土攪拌法基本采用普通硅酸鹽水泥作為固化劑。普通硅酸鹽水泥主要由氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵及三氧化硫等 組成，并由這些不同的氧化物分別組成不同的水泥礦物，用水泥加固軟土?xí)r，水泥顆粒表面的礦物很快與軟土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成氫氧化鈣、含水硅酸鈣、含水鐵酸鈣及水泥桿菌等化合物。同時(shí)所生成的氫氧化鈣、含水硅酸鈣重新溶入水中，使水泥顆粒表面重新暴露出來(lái)并繼續(xù)與水發(fā)生反應(yīng)，至此周?chē)乃芤壕椭饾u達(dá)到飽和。當(dāng)溶液達(dá)到飽和后，水分子繼續(xù)深入顆粒內(nèi)部，但新產(chǎn)生的物質(zhì)只能懸浮于溶液中，形成膠體，從而使軟土的強(qiáng)度有較為明顯的增長(zhǎng)。 當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架 ，有的則與周?chē)哂幸欢ɑ钚缘恼惩令w粒發(fā)生反應(yīng)。 (l)離子交換和團(tuán)?；饔? 軟土作為一個(gè)多相散布系，當(dāng)它和水結(jié)合時(shí)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。水泥水化生成的凝膠粒子的比表面積約比原水泥顆粒大 1000 倍，因而產(chǎn)生很大的表面能，有強(qiáng)烈的吸附活性，能使較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)，形成水泥土團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并封閉各個(gè)土團(tuán)的空隙， 形成堅(jiān)固的聯(lián)結(jié)，從宏觀上看也就使水泥土強(qiáng)度大大提高。 (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(shí)，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。而且由于其結(jié)構(gòu)比較致密，水分不易侵入，從而使水泥土具有足夠的水穩(wěn)定性。 (3)碳酸化作用 水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化反應(yīng)，生成不溶于水的碳酸鈣，從而使水泥土增加強(qiáng)度，但增長(zhǎng)的速度較慢，幅度 也較小。從水泥土的加固機(jī)理分析，攪拌機(jī)械的切削攪拌作用，不可避免地會(huì)留下一些未被粉碎的大小土團(tuán)。在拌入水泥后將出現(xiàn)水泥漿包裹土團(tuán)的現(xiàn)象，而土團(tuán)間的大孔隙基本上己經(jīng)被水泥顆粒填滿(mǎn)，會(huì)出現(xiàn)水泥較多的微區(qū)及沒(méi)有水泥的大小土團(tuán)。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間，大小土團(tuán)內(nèi)的土顆粒才會(huì)在水泥水解產(chǎn)物的滲透作用下，逐漸改變其性質(zhì)。因此，在水泥中不可避免地會(huì)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)?？梢?jiàn)，攪拌越充分，土體被粉碎 得越小，水泥在土中分布越均勻，水泥土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的離散性越小，其宏觀的總體強(qiáng)度也越高。 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(jiǎn)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)粉噴樁施工時(shí)振動(dòng)小、噪音低，可以在市區(qū)內(nèi)和密集建筑物群進(jìn)行施工 。 (3)粉噴樁可以根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要，其加固形式和方式比較靈活 。 (4)相比鋼筋混凝土樁基相比，可節(jié)約鋼材并降低工程造價(jià) 。 (5)土體加固后容重基本不變，不會(huì)因加固土體重量增加而引起下臥層的附加沉降，能夠有效地減少和控制沉降量和工后沉降量。 c、施工工藝 采用粉噴樁專(zhuān)用 機(jī)械設(shè)備，鉆進(jìn)深度不少于 18m，成樁直徑 50cm。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(kāi)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。 d、施工前的準(zhǔn)備 （ 1）清理、平整場(chǎng)地； （ 2）樁位放樣； （ 3）施工機(jī)械設(shè)備的檢驗(yàn) ①每臺(tái)樁機(jī)必須配置可以控制樁身每米噴粉量的記錄器。 ②樁機(jī)上的氣壓表、轉(zhuǎn)速表、電流表、電子秤要經(jīng)過(guò)標(biāo)定。 ③每臺(tái)樁機(jī)鉆架相互垂直兩面上分別設(shè)置 2 個(gè)質(zhì)量 的吊線(xiàn)錘，并畫(huà)上垂直線(xiàn)。 ④在每臺(tái)樁機(jī)的鉆架上劃上鉆進(jìn)刻度線(xiàn)。 （ 4）原材料 ①粉噴樁所用水泥必須經(jīng)過(guò)送檢，滿(mǎn)足規(guī)范的 要求。 ②水泥的采購(gòu)、儲(chǔ)存及使用實(shí)行統(tǒng)一管理。 （ 5）摻灰量配比的確定 由于不同地段具有不同的地質(zhì)條件，為了克服盲目性，確保粉噴樁加固地基收到預(yù)期的效果，在粉噴樁施工前一般要通過(guò)試樁來(lái)確定摻灰量，在既能保證質(zhì)量又節(jié)約成本的前提下進(jìn)行確定。通過(guò)室內(nèi) 45