地基處理課程設計--205國道橋頭軟弱地基處理

1、<p><b>　　課程設計報告書</b></p><p>　　課程名稱____________地基處理_________</p><p>　　設計內容_____205國道橋頭軟弱地基處理__</p><p>　　專業(yè)、年級_______ _________</p><p>　　學生姓名_________ __

2、____</p><p>　　指導教師_________ _________</p><p>　　完成時間_______2________</p><p>　　205國道（高速公路）橋頭軟弱地基處理的課程設計</p><p><b>　　工程簡況</b></p><p>　　東環(huán)路是205國道在馬

3、鞍山境內的一段，是一級汽車專用公路，長19.6Km, 雙向4車道，設計車速110Km/h, 路面寬24.5m, 路堤平均堆高4.0m，基底寬36.0－42.0m。其中在五畝山大橋和豐收橋之間為大面積灌溉渠，地基極為軟弱：從地表向下依次為0.8m厚耕植土，8.0－9.0m厚流塑和軟塑淤泥質亞粘土，再往下是10.0m厚軟塑和硬塑亞粘土等（表1），地下水位離地表0.5－0.8m。</p><p>　　表1 各層

4、土的物理力學指標值</p><p>　　注 淤泥質亞粘土滲透系數＝4.23×10-7cm/s</p><p><b>　　地基處理方法選擇</b></p><p>　　由于該段地基極為軟弱，初步計算。其路堤臨界高度僅3.0m，在設計的路堤作用下地基固結沉降量為50.5cm。按兩年工期則工后沉降超過20cm，不能滿足工后沉降Sr≤10

5、cm的規(guī)范要求，必須對地基進行處理。處理方法有以下四種：砂墊層法；砂井法；粉噴樁法和二灰樁法。砂墊層法雖然施工簡單，造價低，但此法不能滿足工后沉降的設計要求及存在壓路機下陷，難以施工的問題。砂井法有利于軟粘土排水，能加速固結沉降，但施工要求高而且對工期有嚴格限制。粉噴樁法有利于固化軟土，亦能滿足工期要求，但工程造價高。二灰樁法是馬鞍山礦山研究院為加固軟弱地基而開發(fā)的一項土工新技術，以成功地用于危樓地基加固和重載鐵路軟基處理。馬鞍山發(fā)電廠

6、有大量粉煤灰（工業(yè)廢渣）可供利用，故二灰樁成本較低。從路堤穩(wěn)定，工后沉降，工期及經濟諸方面考慮，確定采用二灰樁技術對橋頭軟弱地基進行加固處理(同學們也可另選其他地基處理方法)。</p><p><b>　　課程設計要求</b></p><p>　　畫剖面圖，選出方案，作出設計（樁徑，樁長，樁距，平面布樁，沉降量，復合地基承載力），寫出計算步驟。如有可能，算出沉降穩(wěn)定的

7、時間，工后沉降以及造價。 </p><p>　　設計報告裝訂順序：封面－任務書（成績）－設計計算－圖紙</p><p>　　注：二灰樁的抗剪強度為130 Kpa。</p><p>　　加固后樁周土的承載力標準值為40 Kpa。</p><p>　　二灰樁（粉煤灰﹕生石灰=3﹕7）復合地基設計計算

8、</p><p>　　圖1 橋頭地層剖面圖</p><p><b>　　方案</b></p><p>　　樁徑、樁距及布樁形式</p><p>　　根據設計要求、當地施工條件以及對成孔機械的要求，成孔樁徑d一般選用300~600mm。此處選用500mm。</p><p>　　樁距通常采用(2~

9、3)d，此處取L=1000mm。</p><p>　　為使樁間土得到均勻擠密，布樁形式定為等邊三角形布樁：</p><p>　　樁長、樁土應力比及面積置換率</p><p>　　石灰樁樁端宜選在承載力較高的土層中，故而本設計選擇軟塑亞粘土為持力層。初步確定樁長為8m，但在施工中樁頂標高應高出設計標高0.1m，上部0.8m的耕植土挖去，換成0.6m厚粉煤灰和0.2m厚

10、的砂石褥墊層。</p><p>　　樁土應力比一般為2~5，此處取n=3。</p><p>　　正三角形布樁面積置換率為： ，二灰樁的粉煤灰：石灰=3：7，所以石灰樁膨脹率ε=1.2，膨脹后的面積置換率。</p><p><b>　　復合地基承載力計算</b></p><p><b>　　公式：</b&g

11、t;</p><p><b>　　式中：—樁身強度</b></p><p>　　—加固后的樁周土承載力標準值</p><p><b>　　—膨脹后的置換率</b></p><p>　　初步設計時取=350kPa，加固后的樁周土承載力標準值=40kPa（初步設計時，取=350~500kPa，土質好，施

12、工條件號時取高值；土質差，地下水較豐富時，取低值；=40kPa為已知條件），所以：</p><p><b>　　荷載計算</b></p><p>　　公路Ⅰ級汽車荷載的車輛荷載以一輛標準車表示，其主要技術指標應符合下表規(guī)定。</p><p>　　公路縱向取15m，寬42m，考慮四車道有六輛車的最不利情況，其中有四輛行駛，兩輛車由于故障而停下，另

13、有載荷分項系數：永久荷載，γG=1.2可變荷載，γQ=1.4。假設每國輛車的載重加自重為550kN，則：</p><p>　　P車=6×550×1.4/(15×42)=7.3kPa</p><p>　　P路基=1/2×(24.5×42) ×4×15×20×1.2/(15×42)=76kPa&

14、lt;/p><p>　　P= P車+ P路基=7.3+76=83.3 kPa＜=125.6kPa</p><p><b>　　滿足承載力的要求。</b></p><p><b>　　下臥層承載力的驗算</b></p><p>　　下臥層以上的自重應力：</p><p>　　Pcz

15、=(17.8-10) ×4+(18.1-10) ×4=63.6kPa</p><p>　　Pz=αP=0.2438×83.3=20.3kPa</p><p>　　α：為附加應力系數，由查表得α=0.2438</p><p>　　P= Pcz+ Pz=83.9kPa</p><p>　　樁底土層承載力進行深度修正

16、公式：</p><p>　　、、—承載力系數，無量綱，僅與內摩擦角Φu有關，可查表得：</p><p>　　太沙基公式承載力系數表</p><p>　　下臥層亞粘土分軟塑、硬塑兩層，其內摩擦角分別為6°、18°，粘聚力分別為9kPa、68kPa，由此查表可得：</p><p>　　=0.65，=1.85，=7.78<

17、/p><p>　　、分別為復合地基土層、下臥層的平均重度：</p><p><b>　　kPa/m³</b></p><p><b>　　kPa/m³</b></p><p>　　b=1/2×(24.5+42)=33.25m,d=8m,c=9kPa</p>&

18、lt;p>　　所以修正后樁底土層承載力為：</p><p>　　Pu=1/2×9.6×33.25×065+7.95×8×1.85+9×7.78=291.42 kPa</p><p>　　取安全系數K=3,則Pu/P=291.42/83.9=3.47＞3，故地基承載力滿足。</p><p><b&

19、gt;　　沉降量計算</b></p><p>　　沉降計算分為復合地基沉降計算和下臥層沉降計算兩部分。復合地基部分采用復合模量法，下臥層采用分層總和法。</p><p><b>　　復合模量公式：</b></p><p>　　—修正系數，由經驗確定，此處取為1.2</p><p>　　淤泥質亞粘土（流塑） =

20、3.54MPa</p><p>　　淤泥質亞粘土（軟塑）=4.84MPa</p><p>　?。ㄓ捎?.8m耕植土換為0.2m的砂石褥墊層和0.6m厚粉煤灰，在施工中已經密實，故該層沉降可忽略）</p><p>　　復合模量法計算復合地基沉降量：</p><p>　　—加固區(qū)土層變形量；</p><p>　　—第i層復

21、合土體上附加應力增量；</p><p>　　—第i層復合地基的壓縮模量；</p><p>　　—第i層土體的厚度；</p><p>　　—復合土體的總層數。</p><p><b>　　計算結果列表如下：</b></p><p>　　加固區(qū)沉降s1=16.0cm。</p><p

22、><b>　　下臥層地基沉降計算</b></p><p>　　計算公式同復合模量法：，但為第i土層的壓縮模量，計算結果如表：</p><p>　　下臥層沉降s2=27.3cm。</p><p>　　總沉降量s= s1+ s2=16.0+27.3=43.3cm。</p><p><b>　　工后沉降計算&l

23、t;/b></p><p>　　淤泥質亞粘土平均壓縮系數a=0.85MPa-1,平均孔隙比em=1.11；淤泥質亞粘土滲透系數k=4.23×10-7cm/s,單面排水H=8m。</p><p>　　固結系數=3.37×105cm2/a</p><p>　　時間因子 （t為1.2年）</p><p><

24、b>　　固結度</b></p><p>　　工后沉降為：sr=43.3×(1-83%)=7.3cm＜10cm，符合要求。</p><p><b>　　沉降穩(wěn)定時間</b></p><p>　　若固結度達到90%則算沉降穩(wěn)定，查表得時間因子Tv為0.85，由得</p><p>　　沉降穩(wěn)定時間大

25、概是1.6年。</p><p><b>　　造價計算</b></p><p>　　樁中心距為1m,則排距為0.87m，42米路堤布樁49排，每百米每排平均布樁100根,所以公路每百米布樁4900根,每根樁長8m.直徑500mm,故每百米總用灰量為: 4900*8**0.25=7697m，石灰的密度為1.1kg/m3,單價600元/t,粉煤灰的密度為2.2 kg/m3,