浅谈高速公路软基处治及其检测方法--毕业论文.doc
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1、湖南交通工程职业技术学院 毕业论文( 2011 届)论文题目:浅谈高速公路软基处治及其检测方法姓 名: 朱锐 系(院): 交通工程系 专业名称: 城市轨道交通工程技术 指导老师: 陈超 2011 年 5时间写:2011年6月10日 月 1 日目 录中文摘要目录中不要体现中英文摘要,应该从正文开始。 3英文摘要 4第一章 绪论5第二章 高速公路软基处治及检测方法6 2.1概述 62.2 软土的组成和状态特征 62.3 软土的物理力学特性 72.4 软土的鉴别 82.5软基处理的常用材料质量要求 9 2.6 高等级公路软基处理常用方法 12第三章 软基检测20第四章 结论与展望22参考文献 23致
2、谢 24中文摘要在我国,由于软土类型土质的分布广泛,给公路工程建设者和人工构造物施工建设带来较大的影响和隐患,成为公路工程关键问题之一。在软土地区修建公路,高路堤存在稳定性差和过大的变形沉降,而低路堤在交通荷载作用下,常导致道路沉降或者变形,严重影响道路的质量和使用,由此造成的经济损失是巨大的。一般对于软基工程的确认,施工、监理与业主之间总是有不一致的地方,因为这牵涉到较大工程量的变更,变更有两方面的变更,一是对设计软基工程量的变更,由于设计上各方面的原因,施工单位在施工中对深度和广度会提出一些变更的申请;二是施工单位在实测工程时会发现一些原设计上没有但施工中却存在的软基。不管是那种情况,都应
3、认真对待,否则对将来路基的稳定性将产生严重的隐患。在我国,虽然对于高等级公路建设,软土地基处理已有成功的工程实例,但老问题解决总会出现新情况,各种处理方法也在不断发展和完善。针对软土路基的性质与危害性,借鉴已有成果和资料,结合工程现场实际情况,详细介绍几种软土地基处理方法及检测方法。关键词:高速公路 软基 鉴别 处治 检测 AbstractIn our country, because of the soft soil type, soil distributed widely builders and highway engineering slope construction of art
4、ificial bigger influence and bring risk, become one of the key problems of highway engineering. In the soft soil area roads, high embankment exist poor stability and deformation of the settlement, but too low in the traffic load embankment settlement or road, which often leads to serious influence r
5、oad shape, the quality and use, the resulting economic loss is huge. General for soft foundation engineering confirmed, construction, supervision between client and always have no consistent place, because this involves larger quantities of change, change has two sides of change, In China, although
6、for the expressway development of soft ground treatment, has been successful engineering examples, but there is always a new old problem solving, various processing methods are also in the continuous development and perfect. According to the nature of soft clay subgrade with hazards, the paper intro
7、duces several soft soil foundation treatment methods and test methods. Keywords: highways; and Soft foundation; Identify; Treatment; detection 第每一级标题都要按毕业论文的任务书中的格式要求予以设置。1章 绪 论由于软土地基分布广泛,给公路工程建设者和人工构造物施工建设带来较大的影响和隐患,成为公路工程施工过程中关键的和需要解决的问题之一。对公路路基中存在的病害进行了分类,分析了各种铁路路基病害发生的机理,介绍了路基病害的检测方法,指出明确各种路基病害的
8、类型及形成机理,并进行准确的检测是预防公路路基病害并进行有效治理的基础。在软土地区修建公路,高路堤存在稳定性差和过大的变形沉降,而低路堤在交通荷载作用下,常导致道路沉降或者变形,严重影响道路的质量和使用,由此造成的经济损失是巨大的。一般对于软基工程的确认,施工、监理与业主之间总是有不一致的地方,因为这牵涉到较大工程量的变更,变更有两方面的变更。其一:是对设计软基工程量的变更,由于设计上各方面的原因,施工单位在施工中对深度和广度会提出一些变更的申请:应该是句号。其二:是施工单位在实测工程时会发现一些原设计上没有但施工中却存在的软基。不管是那种情况,都应认真对待,否则对将来路基的稳定性将产生严重的
9、隐患。在我国,虽然对于高等级公路建设,软土地基处理已有成功的工程实例,但老问题解决总会出现新情况,各种处理方法也在不断发展和完善。施工过程中施工方法的选择是否适用于处理软土,处理效果是否明显,处理后能否可尽快快投入使用。如何有效地控制深层水泥搅拌桩的成桩质量,确保软基处理的效果是我们在工程实践中非常值得探索的一个新课题。本文针对软土路基的性质与危害性,借鉴已有成果和资料,结合工程现场实际情况,详细介绍几种软土地基处理方法及检测方法。多余的空格不要。第高速公路软基的特点及处治方法,你的检测方法不是放在第三章中讲的吗?2章 高速公路软基处治及检测方法2.1概述软土主要是由天然含水量大、压缩性高、承
10、载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。对淤泥的解释是,在静水或缓慢的流水环境中沉积并含有机质的细粒土,其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于1.5;当天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤泥质土。对于泥碳的解释是,喜水植物遗体在缺氧条件下,经缓慢分解而形成的泥沼覆盖层。其特点是持水性大,密度较小。因此,在公路路基的施工过程中应足够的重视路基性质。软土路基的处理的目的是提高该段公路路基的稳定性和承载能力,使其在不同环境中能达到行驶和使用要求。 2.2 软土的组成和状态特征软土泛指淤泥及淤泥质土,是第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲相和溺谷相,内陆平原或山区的湖相和冲击洪积沼泽相等
11、静水或非常缓慢的流水环境中沉积,并经生物化学作用形成的饱和软粘性土。软土的组成和状态特征是由其生成环境决定的。由于它形成于上述水流不通畅、饱和缺氧的静水盆地,这类土主要由粘粒和粉粒等细小颗粒组成。淤泥的粘粒含量较高,一般达3060。粘粒的粘土矿物成分以水云母和蒙德石为主,含大量的有机质。有机质含量一般达515,最大达1725。这些粘土矿物和有机质颗粒表面带有大量负电荷,与水分子作用非常强烈,因而在其颗粒外围形成很厚的结合水膜,且在沉积过程中由于粒间静电荷引力和分子引力作用,形成絮状和蜂窝状结构。所以,软土含大量的结合水,并由于存在一定强度的粒间连结而具有显著的结构性。由于软土的生成环境及粒度、
12、矿物组成和结构特征,结构性显著且处于形成初期,呈饱和状态,这都使软土在其自重作用下难于压密,而且来不及压密。因此,不仅使之必然具有高孔隙性和高含水量,而且使淤泥一般呈欠压密状态,以致其孔隙比和天然含水量随埋藏深度很小变化,因而土质特别松软。淤泥质土一般则呈稍欠压密或正常压密状态,其强度有所增大。 淤泥和淤泥质土一般呈软塑状态,但当其结构一经扰动破坏,就会使其强度剧烈降低甚至呈流动状态。因此,淤泥和淤泥质土的稠度实际上通常处于潜流状态。 2.3软土的物理力学特性 2.3.1 高含水量和高孔隙性 软土的天然含水量一般为5070,最大甚至超过200。液限一般为4060,天然含水量随液限的增大成正比增
13、加。天然孔隙比在12之间,最大达34。其饱和度一般大于95,因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系。软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素。 2.3.2 渗透性弱 软土的渗透系数一般在i10-4i10-8cm/s之间,而大部分滨海相和三角洲相软土地区,由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等,故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多。 由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态,这不但延缓其土体的固结过程,而且在加荷初期,常易出现较高的孔隙水压力,对地基强度有显著影响。 2.3.3 压缩性高 软土均属高压缩性土,其压缩系数a0.10.2一般为0.71.
14、5MPa-1,最大达4.5MPa1(例如渤海海淤),它随着土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土质本身的因素而言,该类土的建筑荷载作用下的变形有如下特征: (1) 变形大而不均匀 (2) 变形稳定历时长 (3) 抗剪强度低 土的抗剪强度可以认为是由颗粒间的内摩阻力及胶结物束缚水分子引力所形成的粘聚力所组成。因而抗剪强度与土的结构、密度、含水量有着密切的关系。含水量对软土抗剪强度指标的影响表现为随含水量的增加抗剪强度降低,即软土的内摩擦角和粘聚力都会逐渐减小。根据嘉兴市水电设计院土工试验室近几年对嘉兴地区软土快剪试验的数据来看,内摩擦角一般在510,最小可到2左右,而粘聚力一般在8kpa左右;
15、固结快剪试验的数据稍大,内摩擦角10以上,粘聚力一般在13kpa左右。反映在工程上即容易形成滑坡、塌方等现象。 2.3.5 较显著的触变性和蠕变形 即软土具备触变特征,在原状土受到振动或破坏后,软土的强度显著降低,使土体呈稀释流动状态,容易产生侧向滑动、沉降及向基底两侧挤出等现象。触变性用灵敏度st来表示,软土的st值一般在25,大的可达10以上。因而容易引起地基失效,特别是受到地震或桩基础施工等外力作用情况。 2.4 软土的鉴别 软土路基的确定,是一项比较容易引起争议的工作,正因为如此,才有必要对软基的研究进一步加强,用比较量化的试验指标来控制。在确定软土时要查明软土及与之相存在的一般土层的
16、成因及类别、范围、物理力学性质及必要的水理化学性质。 然而对软土的鉴别由于各省区各公路工程的软土成因不尽相同,故而其性质也应区别对待。2.4.1建设部标准软土地区工程地质勘查规范(JGJ83-91)规定凡符合以下项特征即为软土: (1)外观以灰色为主的细粒土; (2)天然含水量大于或等于液限;(3)天然孔隙比大于或等于1.01。 2.4.2 交通部标准公路软土地基路堤设计与施工技术规范(JTJ017-96)中规定软土鉴别(1)天然含水量的测定 天然含水量是土的基本物理性指标之一,在软土地基上修筑路基,若不加处理往往会发生路基失稳或过量沉陷,导致公路破坏或不能正常使用。软土的特性主要表现为天然含
17、水量高、孔隙比较大。(含水量在3472之间,孔隙比在1.019之间,饱和度一般大于95,液限一般为3560,塑性指数为1330。)它反映的土的状态,含水量的变化将使得土的稠度、饱和程度、结构强度随之而变化,其测定可采用公路土工试验规程规定试验方法测定,并将试验数据与35、液限进行比较。 (2)天然孔隙比 孔隙比,是土中孔隙体积与土粒体积之比,天然状态下土的孔隙比称之为天然孔隙比,是一个重要的物理性指标,可用来评价天然土层的密实程度。其测定方法可测定土粒比重、土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指标通过计算而得。 (3)十字板剪切强度 十字板剪切试验是原位测试技术中一种发展较早、技术比较成熟得
18、方法。试验时将十字板头插入土中,以规定的旋转速率对侧头施加扭力,直到将土剪损,测出十字板旋转时所形成的圆柱体表面处土的抵抗扭矩,从而可算出土对十字板的不排水抗剪强度。 2.5、软基处理的常用材料与质量要求2.5.1 砂砾料 用作垫层的砂砾料应具有良好的透水性,不含有机质、粘土块和其它有害物质。砂砾的最大粒径不得大于53mm,含泥量不得大于5。 2.5.2 砂及砂袋 袋装砂井所用砂,应采用渗水率较高的中、粗砂、大于0.5mm的砂料含量应占总重量的50以上,含泥量应小于3,渗透系数应大于5102mm/s,砂袋采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯等编制布制作,应具有足够的抗拉强度,使能够承受袋内砂自重及弯曲所产
19、生的拉力,具有较好的抗老化性能和耐环境水腐蚀性能,其抗渗系数应不小于所用砂的渗透系数。 2.5.3 碎石 碎石由岩石和砾石轧制而成,应洁净、干燥,并具有足够的强度和耐磨耗性,其颗粒形状应具有棱角,不得掺有软质石和其它杂质,粒径宜为2050mm,含泥量不应大于10。2.5.4 土工合成材料 土工合成材料具有多方面的功能,一种土工合成材料往往就兼有数种功能。随着土工复合材料的发展,所兼有的功能就更多。总的说来,土工合成材料的主要能可归纳为六类即: (一)反滤功能(二)排水功能(三)隔离功能(四)防渗功能(五)防护功能(六)加筋和加固功能施工过程中土工合成材料的选用还应符合公路土工合成材料应用技术规
20、范的规定。应具有足够的抗拉强度,土工织物还应具有较高的刺破强度和握持强度等。土工合成材料试验项目和试验方法应符合公路软土地基路堤设计与施工技术规范和公路土工合成试验规程的规定。2.5.5 塑料排水板 塑料排水板是由芯体和包围芯体的合成纤维透水膜构成的复合体,应具有较好的耐腐蚀性和足够的柔度,其性能指标应符合塑料排水板施工规程的规定。竖向塑料排水板处理软地基,是用塑料排水板将地基中的水排除,以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降,达到提高强度的目的。 这种方法的优点是:排水板是工厂生产的,质量容易控制,成本较低;在施工过程中没有排水孔断面不均匀和受堵塞的情况;断面小,对地基扰动小;打设机
21、械轻,可用于较软的基地。 沪宁高速公路丹阳段部分路段位于软土地基上,采用竖向塑料排水板与砂垫层组合进行地基处理。原设计工程量为261688m,后因变更设计减少为92591m。从1993年3月开始施工,到9月完工,实际施打59207.8m(因部分地段地质情况与设计不符)。主要工序为排水板施打,砂垫层铺设和土工布铺设。2.5.6 片石 抛石挤淤应采用不易风化的片石,其尺寸应小于300mm。 2.5.7 水泥 水泥各项性能指标应符合图纸要求,严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥。所用水泥指标还应符合水泥相应标准的规定。 2.5.8 石灰 石灰应符合公路路面基层施工技术规范表4.2.2所规定的级以
22、上的要求。按公路工程无机结合稳定材料试验规程规定的试验方法进行检验。 2.5.9 粉煤灰 粉煤灰是燃煤电厂排出的主要工业废料,价格便宜,属于富含粘土矿物的硅质材料,由多种氧化物组成,具有一定的活性,在一般意义上,粉煤灰可分成两种类型:低氧化钙粉煤灰和高氧化钙粉煤灰,高钙型粉煤灰比低钙型粉煤灰的活性大,水化初期能生成较多的碱性胶体,后期再生成硅酸盐或铝酸盐结晶物质。若能以粉煤灰作为喷粉桩的胶结材料,不仅为粉煤灰综合利用找到一条新的途径,而且为加快工业、民用与市政工程建设、降低成本提供了稳定的原材料来源。粉煤灰应符合公路路面基层施工技术规范有关规定。喷粉桩系一种用干粉与饱和软土进行深层搅拌的软基加
23、固方法。它是用粉体胶结材料作为固化主剂,通过深层搅拌机械,将固化剂和软土强制搅拌,利用粉体胶结材料吸水,与土颗粒发生水解、水化反应并进行阳离子交换等物理化学作用,形成连续、水稳性的坚硬拌和桩体,从而使地基土工程性质得到局部改善,并与桩间土构成复合地基。目前,粉喷桩的粉体胶结材料主要使用水泥和生石灰,经过多年的试验、研究和工程实践,已取得较好的技术经济效果,可广泛用于淤泥质土、冲填土、软粘土、粉细纱等软基加固。 2.5.10 材料的采购和保管 用于软土地基处理的塑料排水板、土工合成材料、砂袋及石灰、水泥、砂等材料,都必须按施工图纸和规范的要求的质量指标采购进购、堆放,严禁材料被污染或混合堆放,过
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