公路路基毕业设计论文-(完整版)现代的城市道路设计 66页

西南交通大学毕业设计（论文）目录绪论1一、公路路基和路面1二、城市道路1(一)概述1(二)城市道路分类2(三)城市道路分级2四、路基破坏形式3（一）路基的沉陷3（二）路基边坡的坍方4（三）路基沿山坡滑动4第一章工程概况5一、工程介绍5二、工程区域自然条件5（一）地形与地貌5（二）气象与地震5三、工程地质条件5（一）地层岩性特征5（二）水文地质6（三）不良地质与特殊地质6四、软土层分布6五、主要技术标准7第二章道路横断面设计8一、一般路基横断面形式和组成8（一）路基本体8(二)路基设备8二、路基宽度9三、路基高度9III 西南交通大学毕业设计（论文）四、本工程路基横断面设计10五、路基填料1（一）一般规定1（二）填料类别1（三）公路路堤填料要求1六、击实要求1第三章路基边坡稳定性分析3一、概述3二、软土地基上路堤的最小高度和极限高度3（一）均质厚层软土地基上路堤的极限高度3（二）均质薄层软土地基上路堤的极限高度4（三）本工程路基极限高度计算4三、边坡滑动面的形状4四、边坡稳定性的分析方法5（一）力学验算法5（二）直线滑动面法6（三）圆弧滑动面法7四、边坡稳定性设计的计算参数9五、稳定分析中的几个注意问题10（一）荷载当量高度10（二）边坡容许安全系数11六、软土地基上路堤的稳定分析11第四章挡土墙设计13一、挡土墙的分类及用途13（一）挡土墙分类13（二）悬臂式挡土墙构造15二、悬臂式挡土墙设计理论16三、本工程悬臂式挡土墙设计计算17第五章软土地基的应力及变形23一、软土的成因及特点23III 西南交通大学毕业设计（论文）（一）软土的概念23（二）软土的主要物理力学特性23（三）地基处理的影响因素24二、地基应力计算24（一）自重应力计算24（二）附加应力计算25三、沉降计算26第六章软土地区地基处理及施工工艺30一、软土公路地基处理常用方法30二、粉喷桩31三、地基处理及计算33四、桩位布置及计算34五、粉喷桩施工工艺35（一）施工方法和工艺流程35（二）施工注意事项38结论39致谢40参考文献41附表42III 西南交通大学毕业设计（论文）绪论一、公路路基和路面路基是在天然地面表面按照路线位置和设计断面的要求填筑或开挖形成的岩土结构物。公路路基是路面的基础，它承受着本身岩土自重和路面重量，以及由路面传递而来的行车荷载，是公路的承重主体。路面是在路基顶面的行车部分用各种筑路材料铺筑而成的层状结构物。路基是路面的基础，坚强且稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载作用提供了重要的保证，路面结构层对路基起保护作用，使路基不会直接承受车轮和大气的破坏作用，长期处于稳定状态。路基和路面实际上是不可分割的整体。公路路基由宽度、高度和边坡坡度三者所构成。路基宽度取决于公路技术等级，路基高度取决于纵坡设计及地形，路基边坡坡度取决于地质、水文条件，并由边坡稳定性和横断面经济性等因素比较选定。二、城市道路(一)概述现代的城市道路是城市总体规划的主要组成部分，它关系到整个城市的有机活动。为了适应城市的人流、车流顺利运行，城市道路要具有：①适当的路幅以容纳繁重的交通；②坚固耐久，平整抗滑的路面以利车辆安全、舒适、迅捷的行驶；③少扬尘、少噪声以利于环境卫生；④便利的排水设施以便将雨雪水及时排除；⑤充分的照明设施以利居民晚间活动和车辆运行；⑥道路两侧要设置足够宽的人行道、绿化带、地上杆线、地下管线。城市各重要活动中心之间要有便捷的道路连接，以缩短车辆的运行距离。城市的各次要部分也须有道路通达，以利居民活动。城市道路繁多又集中在城市的有限面积之内，纵横交错形成网状，出现了许多影响着相交道路的交通流畅的交叉路口，所以需要采取各种措施，如设置色灯信号管制、环形交叉、渠化交通、立体交叉等以利交通流畅。城市交通工具种类繁多，速度快慢悬殊，为了避免互相阻碍干扰，要组织分道行驶，用隔离带、隔离墩、护栏或划线方法加以分隔。城市公共交通乘客上下须设置停车站台，还须设置停车场以备停驻车辆。要为行人横过交通繁忙的街道设置过街天桥或地道，以保障行人安全又避免干扰车辆交通；在交通不繁忙的街道上可划过街横道线，行人伺机沿横道线通过。此外，城市道路还为城市地震、火灾等灾害提供隔离地带、避难处所和抢救通道；为城市绿化、美化提供场地，配合城市重要公共建筑物前62 西南交通大学毕业设计（论文）庭布置，为城市环境需要的光照通风提供空间；为市民散步、休息和体育锻炼提供方便。(二)城市道路分类城市道路的功能是综合性的，为发挥其不同功能，保证城市中的生产、生活正常进行。交通运输经济合理，应对道路进行科学地分类。分类方法有多种形式，根据道路在城市规划道路系统中所处的地位划分为主干路、次千路及支路；根据道路对交通运输所起的作用分为全市性道路、区域性道路、环路、放射路、过境道路等；根据承担的主要运输性质分为客运道路、货运道路、客货运道路等。根据道路所处环境划分为中心区道路、工业区道路、仓库区道路、文教区道路、行政区道路、住宅区道路、风景游览区道路文化娱乐性道路、科技卫生性道路、生活性道路、火车站道路、游览性道路、林荫路等。在以上各种分类方法中，主要是满足道路在交通运输方面的功能。规范以道路在城市道路网中的地位和交通功能为基础。同时也考虑对沿线的服务功能，将城市道路分为四类，即快速路、主干路、次干路与支路。快速路完全为交通功能服务，是解决城市大容量、长距离、快速交通的主要道路。主干路为连接城市各主要分区的干路，是城市道路网的主要骨架，以交通功能为主。次干路是城市区域性的交通千道，为区域交通集散服务，兼有服务功能，配合主干路组成道路网。支路为次干路联系各居住小区的连接线路解决局部地区交通，直接与两侧建筑物出人口相接，以服务功能为主。(三)城市道路分级大、中、小城市现有道路行车速度、路面宽度、路面结构厚度、交叉口形式等都有区别为了使道路既能满足使用要求，又节约投资及土地有关规范规定：除快速路外的各类道路根据城市规模、设计交通量、地形等又分为I、II、III级。一般情况下大城市应采用各类指标中的工级标准，中等城市应采用II级标准，小城市采用四级标准。不同类别的同一级别道路的设计速度是不同的。1.按结构强度分类（参见表0.1)62 西南交通大学毕业设计（论文）表0.1城市道路按结构强度分类表城市道路分类路面等级面层材料使用年限快速路、主干路高级路面水泥混凝土30沥青混凝土15次干路、支路次高级路面沥青贯入式碎（砾）石12沥青表面处理81）高级路面：路面强度高、刚度大、稳定性好是高级路面的特点。它使用年限长，适应繁重交通量，且路面平整、车速高、运输成本低，建设投资高，养护费用少，适用于城市快速路、主干路。2）次高级路面：路面强度、刚度、稳定性、使用寿命、车辆行驶速度、适应交通量等均低于高级路面，但是维修、养护、运输费用较高，城市次干路、支路可采用。2.按力学特性分类1）柔性路面荷载作用下产生的弯沉变形较大、抗弯强度小。在反复荷载作用下产生累积变形，它的破坏取决于极限垂直变形和弯拉应变。2）刚性路面：行车荷载作用下产生板体作用。抗弯拉强度大，弯沉变形很小，呈现出较大的刚性，它的破坏取决于极限弯拉强度。刚性路面主要代表是水泥混凝土路面。四、路基破坏形式（一）路基的沉陷路基沉陷的特征是路基表面产生较大的竖向位移。如图0.1所示：图0.1a）路堤表面下陷b）路基地面下陷62 西南交通大学毕业设计（论文）路基本身的沉陷主要是由于填料选择不当，填筑方法不合理，压实不足，在荷载和水、温度综合作用下引起的。原地面为软弱土层，例如泥沼、流沙或垃圾堆积等。填筑前未经换土或压实处理，造成承载力不足，发生侧面剪裂凸起，地基发生下沉，亦引起路堤下陷。（二）路基边坡的坍方按其破坏规模与原因的不同，路基边坡的坍方可分为剥落、碎落、崩坍、坍塌等。路基边坡坍方的主要原因有：边坡过陡；填筑路堤方法不当；土体过于潮湿；坡脚被水冲刷；岩石破碎和风化严重等。（三）路基沿山坡滑动在较陡的山坡上填筑路基，如果原有地面较光滑，未作必要的处理，如未进行凿毛或人工开挖台阶，或丛草未清除，坡脚又末进行必要的支撑，特别是在受水的浸润后。填方路基与原地面之间摩擦阻力减小，路基整体或局部沿地面向下移动。上述原因中，地质条件是影响路基工程质量和产生病害的基本前提，水是造成路基病害的主要原因。62 西南交通大学毕业设计（论文）第一章工程概况一、工程介绍拟建临江大道东段（华南桥～车陂路）是一条广州市天河区最南侧的一条东西向的城市I级主干道，东接临江大道西段，西止于车陂路，全长约3.8公里。与既有临江大道西段衔接后东西向基本贯穿整个天河区。临江大道濒临珠江北岸，工程范围内没有既有的东西向道路，主要既有道路均为南北向道路，与拟建临江大道形成“T”型交叉口，由西向东依次为：员村一横路、员村二横路、员村三横路、员村四横路、科韵路、员村五横路，共六条南北向道路，道路等级除科韵路外，其余五条道路等级较低。另外，还有两座跨江大桥（华南大桥、黄洲大桥），上跨临江大道。本工程范围内分布有五条河涌及多处鱼塘，河涌分别为员村涌（宽约20米）、程界西涌（宽约15米）、程界东涌（宽约40米）、棠下涌（宽约30米）、造纸厂涌（宽约36米）。道路跨越河涌处，设置桥梁。本段工程范围内厂区较为密集，主要分布有主要有南方面粉厂、广州燃料公司、广州化工厂、广州罐头厂、广州氮肥厂、广东省基础公司材料供应站、员村电厂的厂房。还有部分民居。根据现场踏勘，整个工程范围内除南方面粉厂厂区对路线方案控制以外，其余基本没有控制性建筑物。二、工程区域自然条件（一）地形与地貌拟建临江大道东段（华南桥～车陂路）工程位于广州市天河区珠江北岸，濒临珠江，属珠江三角洲冲积平原，珠江支流一级阶地。工程范围内总体地势较平坦，除里程K0+050～K0+200段地面标高在10m～11m之间外，其余地段地面标高一般在6.2m～8.2m。（二）气象与地震1.气象条件工程区域属亚热带季风气候区，全年降水充沛，雨季明显。年平均气温为21.9℃左右；年平均降水量1696.5mm左右；年平均风速1.9m/s。2.地震基本烈度据《广东省地震烈度区划图》，场地地震基本烈度为Ⅶ度区。三、工程地质条件（一）地层岩性特征62 西南交通大学毕业设计（论文）第四系全新统地层厚15～20m，场地表层多分布有人工填土，以杂填土为主；其下为海陆交互相沉积的淤泥、淤泥质土及淤泥质粉细砂；最下部为第四系全新统冲积亚粘土、亚砂土及粉细砂。基岩为上白垩统紫红色砂岩，泥质胶结。（二）水文地质地表水：珠江为测区近邻最大水系，具通航条件；路线经过的多条河涌，常年流水，为珠江支流。地下水：地下水位埋深0.5～3.5m，由大气降水及江河河水补给。表层填土层结构疏松，含上层滞水，受季节性降雨影响大；海陆交互相沉积的淤泥质细砂层，水量较大，为孔隙水，主要由大气降水及地表水的渗入补给；冲积细砂层，透水性强，含水丰富，具承压性，属承压含水层，主要由地下水的侧向补给和地表水的渗入补给为主。（三）不良地质与特殊地质场区饱和松散状的淤泥质粉细砂为液化土层；表层的杂填土由建筑垃圾、粘性土及少量生活垃圾组成，松散为主，分布不均；场区的淤泥及淤泥质土，流塑状，含有机质，强度低，为软弱土层。四、软土层分布临江大道位于珠江三角洲冲积平原珠江北岸，珠江支流一级阶地。总体场地地势平坦，以工厂区、鱼塘及河涌为主，厂区内分布有工业设施、建筑物及空地。第四系全新统地层厚10～20m。场区主要分布第四系人工填土层（Q4ml）、第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）、第四系全新统冲积层（Q4al）、残积层（Qel）、以及白垩系上统（K2）岩层。各岩层自上而下依次为：1）第四系人工填土层（Q4ml）①1杂填土：普遍分布于场地，呈杂色、灰黑色、杂褐色，主要由建筑垃圾、粘性土及少量生活垃圾组成，松散为主，分布不均，该层直接出露于地表，层厚0.5～4.5m。①2素填土:揭露于K0+980～K1+200、K1+590～K1+845及K3+724，呈灰黄色、灰黑色、灰色，主要由亚粘土或粗砂组成，可塑或疏松状，层厚0.6～4.9m。2）第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）广泛分布于场地，顶界埋深0.5～6.5m，按岩性可分以下两个亚层：②1淤泥：广泛分布于场地，灰黑色，饱和，流塑，含有机质，局部变相为淤泥质亚粘土、淤泥质砂土及淤泥质粉砂，该层位于人工填土之下，层厚2～8m。②262 西南交通大学毕业设计（论文）淤泥质细砂:揭露于K0+000～K0+500、K2+250～K2+350、K3+000～K3+724，呈不连续状分布，灰黑色，饱和，松散，颗粒均匀，层中夹薄层淤泥，含少量有机质，该层位于淤泥层之下，层厚0.9～4.9m。3）第四系全新统冲积层（Q4al）场地分布局限，揭露层厚0.5～3.0m，按岩性可分以下两个亚层：③1细砂:局部变相为亚砂土，分布局限，仅揭露于K0+000、K0+504、K2+250～K2+350、K3+724，呈灰黄色、灰色，饱和，稍密至中密。砂颗粒均匀，层厚1.30～3.00m。③2亚粘土:仅揭露于K0+450～K0+800、K1+657，层状透镜状断续分布，灰白色，灰色，夹红色，软塑～可塑，层厚0.5～3.0m。4）第四系残积层（Qel）亚粘土:广泛分布于场地，暗紫红色，局部黄色，可塑～硬塑，为泥质粉砂岩风化残积土，层位稳定，工程性质较好，厚度大于5m。五、主要技术标准道路等级及道路性质临江大道规划为城市主干道I级兼城市景观道路；计算行车速度：60km/h；最大纵坡：1.5%；最小坡长：170m；最小平曲线半径：1000m；最小缓和曲线长度：50m；最小竖曲线半径：凸型取6000m凹型取5000m；桥梁荷载：城-A级；桥梁净空：5m；路面设计轴载：BZZ-100；抗震设防：抗震物构造按7度设计；设计暴雨重现期：采用P＝2年；62 西南交通大学毕业设计（论文）第二章道路横断面设计一、一般路基横断面形式和组成路基由路基本体和路机设备两部分组成。（一）路基本体在各种路基形式中，为了能按线路设计要求铺设路面而构筑的部分，称为路基本体。在横断面中，路基本体由路基顶面、路肩、基床、边坡、基地几部分组成。1.路基顶面能直接在其上面铺设面层的部分及路肩组成，称为路基面。在路堤中路基顶面即为路堤堤身的顶面，也称为路堤顶面；在路堑中，路基顶面即为堑体开挖后形式的构造面。2.路肩图2.1路基边坡公路路基横断面方向，行车道以外的两侧部分称为路肩，由硬路肩和土路肩所组成。其作用是保护路堤受力的堤心部分，保持路基面的横向排水，供养护维修人员作业行走避车。因此，路肩必须在考虑了施工误差、高路堤的沉落与自然剥蚀等因素以后，保持必要的宽度。3.边坡路基边坡坡度对于路基稳定十分重要。确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。公路路基边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H=1，如图2.1。一般路堤边坡可以根据填料种类和边坡高度按表2.1所列的选用。表2.1路基边坡填料类别边坡坡率上部高度（H≤8）下部高度（H≤12）细粒土1:1.51:1.75粗粒土1:1.51:1.75巨粒土1:1.31:1.562 西南交通大学毕业设计（论文）(二)路基设备路基设备是路基的组成部分，是为确保路基体的稳定性而采用的必要的经济合理的附属工程措施。它包括排水设备和防护、加固设备两大类。路基的排水设备分为地面排水设备和地下排水设备两类。地面排水设备是用来拦截地面径流，汇集路基范围内的雨水并使其畅通的流向天然排水沟道，以防止地面水对路基的侵蚀、冲刷而影响其良好的状态。地下排水设备用以拦截、疏导地下水和降低地下水位，以改善地基土和路基坡的工作条件，以防止或避免地下水对路基和路基体的有害影响。路基防护设备用以防止或消弱风霜风雨、气温变化及流水冲刷等各种自然因素对路基体所造成的直接或间接的有害影响。其种类很多，类型各异。常用的防护设备是坡面防护和冲刷防护。为了防止路基边坡和坡脚受坡面雨水的冲刷，防止日晒雨淋引起的干湿循环，防止气温变化引起土的冻融变化等因素影响边坡的稳定，常采用坡面防护。为了防止河水对边坡、坡脚或坡脚处地基不断的冲刷和淘刷，应采用冲刷防护。二、路基宽度路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。技术等级高的公路，设有中间带、路缘石变速车道、爬坡车道、紧急停车带等，均应包括在路基宽度范围内。路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.50~3.75m，技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路路肩宽度尽可能增大。一般取1~3m，并铺筑硬路肩，以保证路面行车不受干扰。三、路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖高度，是路基设计高程和地面高程之差。由于原地面沿横断面方向往往是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差往往有差别。路基高度是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差。而路基两侧边坡的高度是指填方边坡或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。所以路基高度有中心高度和边缘高度之分。路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求、路及稳定性和工程经济等因素确定的。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。62 西南交通大学毕业设计（论文）为保证路基稳定，应尽量满足路基临界高度的要求，若路基高度低于按地下水位或地面面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。矮路堤通常处于行车荷载应力作用区范围内，同时经受着地面和地下水不利水温状况的影响。有事为了增强路基；路面的综合强度与稳定性，需要另外增加投资加强路面结构或增设地下排水设施。研究如何合理确定路基的高度，需要进行综合比较后才可择优取用。四、本工程路基横断面设计一般正常路段横断面布置为：7米（绿化带+人行道＋自行车道）+12米（机动车道）+8米（中央分隔带）+12米（机动车道）+7米（绿化带+人行道＋自行车道）+14米（景观绿化带），景观绿化带位于道路南侧，濒临珠江。14米景观绿化带可根据不同地段适当减窄或取消，以减少拆迁。在“T”型交叉路口，增加左转弯车道，结合临江大道西段，按照500米至800米的间距，在道路两侧布置港湾式公交停靠站。交叉口处设置残疾人坡道及人行斑马线。横断面图如设计横断面所示。五、路基填料（一）一般规定填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土、砂类土应优先选作路基填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部。用不同填料填筑路堤时，应分层填筑，每一水平层均应采用同类填料。高速公路、一级公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合表2.2的规定表2.2公路路基填料项目分类路面地面以下深度（cm）填料最小强度（CBR）（%）粒料最大粒径（cm）高速公路、一级公路其他等级公路填方路基上路床0--308610下路床30--805410上路堤80--1504315下路堤150以下3215零填及路堑路床0--308610（二）填料类别普通填料按颗粒粒径大小分为：巨粒土、粗粒土和细粒土。巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，分为A、B、C、D组。本工程选用A、B组料作为填料。62 西南交通大学毕业设计（论文）（三）公路路堤填料要求1.公路填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土作为填料，填料最大粒径应小于150mm。2．泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直接用于填筑路基。3.浸水路堤应选用渗水性良好的材料填筑。当采用细沙、粉砂作为填料时，应考虑振动液化的影响。4.当采用细粒土填筑时，路堤填料最小强度应符合表2.2规定。5.液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土，不得直接作为路基填料。六、击实要求压实标准，也称击实标准，是以压实度表示的。按《公路土工试验规程》（JTJ051-93）重型击实方法求得的最大干密实度的压实度，简称为重型击实标准。重型击实标准要求较高，必须对填料性质、土的含水量大小、分层摊铺和碾压厚度、碾压机具的质量和碾压遍数等进行认真的调查、试验，才能达到。如表2.3表2.3公路路基压压实标准填挖类型路面底面以下深度（cm）压实度（％）填方路基上路床0～30≥95下路床30～80≥95上路堤80～150≥93下路堤150以下≥90零填及路堑路床0～80≥95实机械主要有碾压方式、夯实式、振动式三种。一般情况下，用8~12t光轮碾压式压路机的每层松铺厚度为20~30cm；用振动式或夯击式压路机可增厚到50cm。但分层厚度宜在施工现场通过试验确定。一般的情况下，压实功能愈高，土基密实度愈高，但当压实功能增加到一定的限度以上时，强度的提高变慢，若压实功过大，破坏了土基结构，效果会适得其反，相比之下，严格按最佳含水量控制比增加压实功要好得多。在含水量小于最佳含水量时可以洒水增湿，在含水量过大时，可用晾晒或掺石灰的方法解决。特殊干旱地区一般是指年降雨量少于150mm，且地下水位又很低、潮湿系数≤62 西南交通大学毕业设计（论文）0.25的干旱地区。因土的实际含水量大大低于最佳含水量，如果靠人工洒水来达到最佳含水量再进行碾压，将给施工带来很大困难，而这些地区，将压实度标准降低2%~3%，也不至于影响路基的强度和稳定。特殊潮湿地区是指导我国东南湿热区、西南潮暖区的一些平坦低洼地带，雨量充沛、水系发达，地表积水，难以排泄，地下水位较高，地表上的含水量超过最佳含水量很多，常年处于饱和状态，成为“过湿土”。在这种土基上填土做路基，单靠增加压实功能，不仅不能提高压实度达到重型击实标准所要求的密实度，反会使土体破坏，形成所谓的“弹簧土”。这类特殊潮湿地段也允许将压实度降低2%~3%。62 西南交通大学毕业设计（论文）第三章路基边坡稳定性分析一、概述路基边坡稳定性分析计算，是路基设计的主要内容之一。路基的稳定性，除了施工质量等因素外，—般取决于边坡和地基的稳定性。填筑在陡坡上的路堤，还取决于路堤在陡坡上的滑动稳定性。路基边坡的稳定性，涉及到岩土性质与结构，边坡高度与坡度，工程质量与经济等因素。一般情况下，对于边坡不高的路基，例如不超过8.0m的土质边坡、不超过12.0m的石质边坡，可按常规设计方法和标准，采用单坡式的规定坡度值。通常一般路基是套用典型横断面图进行设计，不需加以论证和验算。对于高路堤、深路堑、浸水的沿河路堤以及特殊地段的路基，则不能套用一般路基的设计方法，应进行边坡稳定性的分析计算，据此选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。土质边坡稳定性分析的各种方法，按边坡滑动面形状，大体可分为直线、曲线和折线三大类，均以土的抗剪强度为理论基础，按力的极限平衡原理建立相应的计算式进行判断。地基的稳定性，与水文地质、地带类型、填土高度等因素有关，应采取相应措施，以达到提高地基承载力的目的。二、软土地基上路堤的最小高度和极限高度列车动载的影响与细颗粒上中毛细水上升高度较大，排水困难时路基病害发生的主要原因，因此在软土地区路堤高度不能低于基床厚度，也就是软土路堤的最小高度不能低于基床厚度，否则基床将由软土组成，这是十分不利的。在天然软土地基上，用通常速度施工的方法，填筑一般断面的路堤所能填筑的最大高度，称为极限高度，用表示。极限高度的大小取决于软土的性质和成层情况，软土表层硬壳的厚度与性质、填料的情况等等，极限高度仅作设计施工的参考依据，因此可近似的令φ=0，进行估算。（一）均质厚层软土地基上路堤的极限高度均质厚层软土地基上路堤的极限高度可按下述两种方法计算：1．理论估算公式(3.1)式中——表示地基土快剪测得的单位粘聚力；——填土容重；2．近似公式62 西南交通大学毕业设计（论文）=0.3(3.2)式中符号意义同前。（二）均质薄层软土地基上路堤的极限高度均质薄层软土地基的路堤极限高度采用下式计算（见图3.1）=(3.3)式中：稳定数，与边坡角β、深度因数有关，深度因数：计算时首先假定一个路堤高H，计算深度因数，根据和边坡角查得稳定数，再根据式（3.3）计算极限高度，图3.1如所得的与假设的十分接近，即为所求之值。否则重新设路堤高H计算，直至H与接近。当软土下卧硬层顶面有较大横向坡度时，实际的极限高度将比计算所得值偏小一些。（三）本工程路基极限高度计算=（3+9）/3=4（3.4）=5.52×8.5/18=2.61(3.5)路堤的极限高度为2.610米，小于设计路基高度。三、边坡滑动面的形状路基边坡滑坍，是公路上常见的破坏现象之一，常发生于长期降雨，土基强度减弱之后。边坡滑坍严重时将中断交通。据观测，边坡滑坍破坏时形成一滑动面，滑动面的形状与土质有关，为简化计算，边坡滑动面形状近似于直线、曲线或折线平面。对于粘性土，因其粘结力较大及摩擦角φ较小，滑动面类似于圆曲面，在边坡稳定性验算时可采用圆弧滑动面法。62 西南交通大学毕业设计（论文）对于松散的砂土及砂性土，其内摩擦角φ较大及粘结力较小，滑动面类似于直线平面，在边坡稳定性验算时可采用直线滑动面法。滑动面形状如图3.2，进行边坡稳定性验算时，可考虑滑动破裂面通过坡脚，也可考虑通过坡脚以外(当地基为软弱土层时，如图3.2(c)或边披上某一点(当边坡为折线时，如图3.2(d)的可能情况。并要根据不同土质，不同情况进行选择。图3.2（a）直线滑裂面图3.2（b）滑裂面通过坡脚图3.2（c）滑裂面通过坡脚以外图3.2（d）折线边坡破坏形式四、边坡稳定性的分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。62 西南交通大学毕业设计（论文）（一）力学验算法1.数解法：假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行验算，从中找出最危险滑动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此方法计算较精确，但计算繁琐。2.图解或表解法：在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用，以简化计算工作。3.工程地质法：根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对比，拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。（二）直线滑动面法松散的砂类土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。失稳土体的滑动面近似直线状态，故直线滑动面法适用于砂类土。如图3-3所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD，沿假设的滑动面AD滑动，其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计)：（3.7）式中：——沿滑裂面的抗滑力（）；——沿滑裂面的下滑力（）；——土楔体重力和路基顶面车辆换算土层荷载之和（）；——滑裂面对水平面的倾斜角（°）；——路堤填料的内摩擦角（°）；——路堤填料的粘聚力（）；——滑动面的长度（）；62 西南交通大学毕业设计（论文）图3.3直线滑裂面通过坡脚A点，假设几个（34个）不同的滑裂面，按式（3.7）。求出相应的稳定系数、、···等值，并绘出曲线，用以定出最小稳定系数及对应的最危险滑裂面的倾角。验算的边坡是否稳定，取决于最小稳定系数的值。当＝1.0时，边坡处于极限平衡状态。由于计算的假定，计算参数(、、)的取值都与实际情况存在一定的差异，为了保证边坡有足够的稳定性，通常以最小稳定系数≥1.25来判别边坡的稳定性。但过大，则设计偏于保守，在工程上不经济。当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时，其粘聚力很小，可忽略不计，则式（3.8）变为：(3.8)式(3.8)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。（三）圆弧滑动面法用粘性土填筑的路堤，边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面，为简化计算，通常近似地假设为一圆弧状滑动面。分析边坡稳定性时，按其各种不同的假设，有多种方法，但工程上普遍采用条分法(又称瑞典法)及具简化计算的表解法和图解法。62 西南交通大学毕业设计（论文）条分法是圆弧滑动面稳定性计算方法中一种具有代表性的方法。该法力的概念明图3.4条分法验算计算图确，使用范围较广，基本原理是静力平衡，计算时取边坡的单位长度。分条的目的，在于使计算结果较为精确。稳定系数最小值，通过多道圆弧试算而得，计算工作量较大，分条不宜过多。条分法要求作图准确，尽量减少量取尺寸的误差。1.计算公式及其步骤1)如图3.4所示，通过坡脚任意选定一个可能的圆弧滑动面AB，其半径为R。将滑动土体分成若干个垂直土条，其宽度一般为24m，通常分810个土条，分条时，可结合横断面特征，如分在边坡或地面变化点处，以便简化计算。2）计算每个土条的土体重Q，引至滑裂圆弧验算面上并分解为：图3.4条分法验算计算图切向力（3.9）法向力（3.10）式中：为第条土体弧段中心点的半径线与通过圆心的垂线之间的夹角。3)以圆心o点为转动圆心，半径R为力臂，计算滑动面上各力对O点的滑动力矩，但应注意在OY轴右侧的为正，是促使土楔体滑动的力；而在OY轴左侧的方向相反，其值为负，是抵抗土楔体滑动的力，其产生的力矩应在滑动力矩中扣除。因此，滑动力矩为。计算土条重时，行车荷载换算的土柱应计算在相应的土条重中。4)以O点为圆心，计算滑动面上各力对O点的抗滑力矩，5)求稳定系数K：(3.11)式中：——滑动圆弧AB的总长度（）；——填料的粘聚力（）；——填料的摩擦系数；当路堤由不同填料分层填筑而成时，式(3.10)中的各土条重应为该土条所包含的各土层中重力之和，而各土条、值，应取该土条的底部弧段所处土层的数据。62 西南交通大学毕业设计（论文）6)再假定几个可能的滑动圆弧，按上述步骤分别计算相应的稳定系数，在圆心辅助线上绘出稳定系数对应于圆心的关系曲线，在该曲线上找出最小的稳定系数，与对应的滑动面就是最危险的滑动面。当≥(1.251.5)认为边坡是稳定的。对的具体要求可根据土的特性、抗剪强度指标的可靠程度、公路等级与路段的重要性和地区经验综合考虑确定；当尺≤1.25时，则应放缓边坡，再按上述方法进行稳定性验算。各圆弧的圆心位置，可采用辅助线的方法确定。(2)确定圆心辅助线根据经验，最危险滑动面的圆心在一条直线上，该直线称为圆心辅助线。确定圆心辅助线的方法有4.5H法和36°法。四、边坡稳定性设计的计算参数路基处在复杂的自然条件下。其稳定性随环境条件(特别是土的含少量)及其作用时间的增长而变化。因此，在验算边坡稳定性时，对于土的物理力学数据的选用，以及可能的最不利情况，应慎重考虑，力求能与路基将来实际情况相一致。路堑与路堤边坡稳定性的条件有所不同。路堑是在天然土层中开挖而成，土石性质是自然存在。而路堤是由人工填筑而成，填料性质可由人为方法控制。在进行边坡稳定性验算时，应注意土的试验资料的不同。稳定性验算所需土壤的试验资料：(1)土的容重()；(2)内摩擦角(°)；(3)粘结力()；对路堑和天然土坡，试验时应取原状土。对路堤，应取与现场压实情况一致的压实土来进行试验获得数据。试验所得资料，应根据当地气候条件，考虑季节性变化的影响，以最不利季节和最不利水温条件的情况进行调整。边坡稳定性表3.2为砂性土的参考值。1．多层土体验算的参数确定当路堤各层填料性质不同，进行边坡稳定性验算时，所采用的验算数据可按加权平均值法求得，如下式：62 西南交通大学毕业设计（论文）（3.12）（3.13）（3.14）式中：——各层土的粘聚力()；——各层土的内摩擦角，（°）；——各层土体的容重（）；——各层土的厚度（）；——边坡高度（）；表3.1砂性土的和参考表土类空隙比天然含水量W（%）容重（kN/）粘聚力（kPa）内摩擦角ψ（°）粗砂0.4—0.50.5—0.60.6—0.715—1819—2023—2520.0919.1118.62000424038中砂0.4—0.50.5—0.60.6—0.715—1819—2223—2520.0919.1118.62000403835细沙0.4—0.50.5—0.60.6—0.715—1819—2223--2520.0919.1118.620003836320.5—0.60.6—0.70.7—0.815—1819—2223--2520.0919.1118.624.902.941.96363428五、稳定分析中的几个注意问题（一）荷载当量高度62 西南交通大学毕业设计（论文）从沉降计算角度看，沉降的发生不是在荷载瞬间作用下完成的，而应考虑行车荷载作用的连续性，即当量土柱不能按最不利荷载位置进行换算，而应考虑行驶的车流，即交通量。目前行车荷载对软基沉降作用的研究成果很少，有计算表明，在进行沉降分析中，没有必要考虑行车荷载的影响。而对于稳定验算来说，失稳是在外荷载超过地基抗剪强度的某些位置发生的（点的破坏），所以行车荷载要按最不利位置，换算成土柱高度。稳定验算中，按式（3.15）将行车荷载换算为当量土柱高度（3.15）式中——横向分布系数；——辆汽车的重力（）；——填料的容重（）；——前后轴距加轮胎着地长度（m），对汽车-10级、汽车-15级、汽车-20级主车为4.2m，对汽车-20级重车为5.6米，对汽车-超20级重车为13.0m；B---横行分布车辆最外轮中心之间的宽度加轮胎着地的宽度，B的计算公式为：；式中——每一车辆的轮距，1.8；——左右两车相领车轮之间的距离，1.3；Δ——轮胎着地宽度，对汽车-10级、汽车-15级主车为0.5，对汽车-20级及汽车超20级主车、重车为0.6。换算土柱在路基上的横向布置，对于二、三、四级公路，从离开路基边缘5处开始；对于高速公路及一级公路，从硬路肩边缘开始。对于整体式断面的高速公路和一级公路，右侧从硬路肩边缘处开始，左侧从中间带的路缘带外边缘开始。本工程的换算土柱高度：（3.16）=（3.17）（二）边坡容许安全系数62 西南交通大学毕业设计（论文）在土质稳定分析中，从土料的强度指标到计算方法，许多因素都无法准确确定。因此如果计算得到的安全系数等于1或者稍大于1，并不代表边坡的稳定性能得到保证。安全系数必须满足一个最起码的要求，称为容许安全系数。容许安全系数数值是过去的工程经验为依据并以各种规范的形式确定。因为采用不同的抗剪强度试验方法和不同的稳定分析方法所得到的安全系数差别甚大，所以在应用规范所给定的容许安全系数时，一定要注意他所规定的试验方法和计算方法。在计算k时，以往未考虑填筑期及路堤预压期中的沉降对路堤荷重增大的影响，考虑了这一影响计算的安全系数比不考虑沉降的安全系数要小些。《软土规范》（JTJ017-96）中建议按表3.8取用。表3.2稳定安全系数允许值（JTJ017-96）强度指标K说明强度指标K说明快剪指标1.10总应力法十字板剪切强度1.30有效固结应力法十字板剪切强度1.20总应力法有效剪切指标1.40准毕肖普法快剪与固结快剪1.20有效固结应力法六、软土地基上路堤的稳定分析影响软土地基稳定性的因素很多，它不仅取决于路堤的断面形式、填土的高度、填土施工速度和地基土的性质，而且与软土成因类型、地层的成层情况以及地基土的应力历史有关。软土路堤稳定分析，目前广泛采用圆弧破裂面的假定，由软土路堤稳定性的破坏试验和对坍滑路堤的观测，证实了圆弧滑动面的假定，并且滑弧切入地基软弱土层之中。固结有效应力法是在圆弧滑动面分条法的基础上进行的。稳定系数K可用下式计算：（3.18）式中脚标Ⅰ代表软土地基部分：——滑体中地基部分土体的重量及其作用在滑动面上的切向风力和法向分力；脚标Ⅱ代表填土部分。——填土中填土部分的重量及其作用在画面上的切向分力和法向分力；、——填土的粘聚力和内摩擦角；——固结不排水剪的粘聚力和内摩擦角；62 西南交通大学毕业设计（论文）——不排水剪的粘聚力；——划弧长度；——滑动面上的切向分力，与滑动方向相反；——地基土的平均固结度。初步拟定选用1:0.75的边坡，选取5个滑裂面进行验算边坡稳定性，选出最小的k值，计算结果如下表：表3.3边坡稳定计算表滑裂面半径抗滑力()下滑力()()K126.7588.8539.55151.946.09224.3254.4653.20171.724.25323.85537.10127.17321.224.52422.33300.08844.02337.141.62512.004784.35480.59331.553.18经计算最小的稳定系数为1.62大于1.25，所以边坡稳定。又由于考虑到城市用地紧张，为了减少占地面积，进行收坡，道路两侧均采用挡土墙设计，具体计算见下一章。第四章挡土墙设计一、挡土墙的分类及用途为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物，称为挡土墙.在公路工程中，它广泛地用于支撑路堤填土或路堑边坡，以及桥台，隧道洞口和河流堤岸等处。路基工程中，挡土墙的建筑费用较高，故路基设计时，应与其他可能的工程方案进行技术经济比较，择优选定。根据其在路基横断面上的位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙及路堑墙。当墙顶置于路肩时，称为路肩式挡土墙，如图4.1（a）所示；若挡土墙支撑路堤边坡，墙顶以上尚有一定的填土高度，则称为路堤式挡土墙，如图4.1（b）所示；如果挡土墙用于稳定路堑边坡，称为路堑式挡土墙，如图4.1（c）所示。62 西南交通大学毕业设计（论文）图4.1（a）路肩挡土墙图4.1（b）路堤式挡土墙挡土墙类型的划分方法较多，除按挡土墙设置位置划分外，还可按结构形式、建筑材料、施工方法及所处环境条件等进行划分。如按建筑材料可分为砖、石、混凝土及钢筋混凝土挡土墙等。一般以挡土墙的结构形式分类为主，常见的挡土墙形式有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚图4.1（c）路堑式挡土墙杆式、锚定板式和桩板式，此外，还有柱板式、垛式、竖向预应力锚杆式及土钉式等。（一）挡土墙分类1.重力式主要依靠墙身自重保持稳定。它取材容易，形式简单，施工简便，适用范围广泛。多用浆砌片(块)石，墙高较低(≤6m)时也可用干砌；在缺乏石料的地区可用混凝土砌块或混凝土浇筑。其断面尺寸较大，墙身较重，对地基承载力的要求较高。如图4.2所示。2.半重力式一般采用片石混凝土浇筑，墙背拉应力较大时，需设置钢筋，由于整体强度较高，墙身截面和自重相对较小(与重力式比较)，因而圬工数量较少；墙趾较宽，以保证基底宽度，减小基底应力，必要时也可在墙趾处设置少量钢筋；此外常在基底设凸榫。适用范围与重力式挡土墙相似，常用于不宜采用重力式挡土墙的地下水位较高和软弱地基上，以及缺乏石料的地区，一般多用于低墙。如图4.2所示62 西南交通大学毕业设计（论文）墙身图4.2重力式挡土墙示意图图4.3半重力式挡土墙示意图3.衡重式上下墙背间有衡重台，利用衡重台上填土重力和墙身自重共同作用维持其稳定。其断面尺寸较重力式小，且因墙面陡直、下墙墙背仰斜，可降低墙高和减少基础开挖量，但地基承载力要求较高。多用在地面横坡陡峻的路肩墙。由于衡重台以上有较大的容纳空间。上墙墙背加缓冲墙后，可作为拦截崩坠石之用。4．扶壁式属钢筋混凝土结构，由墙面板(立壁)、墙趾板、墙踵板和扶肋(扶壁)组成，即沿悬臂式挡上墙的墙长，每隔一定距离增设扶肋，把墙面板与墙踵板连接起来。适用于缺乏石料的地区和地基承载力较低的地段，墙较高(>6m)时，较悬臂式挡土墙经济。5.加筋土式由墙面板、拉筋、填土和基础四部分组成，借助于拉筋与填土间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋，从而稳定土体。既是柔性结构，可承受地基较大的变形；又是重力式结构，可承受荷载的冲击、振动作用。施工简便、外形美观、占地面积少，而且对地基的适应性强。适用于缺乏石料的地区和大型填方工程。6.锚杆式62 西南交通大学毕业设计（论文）由锚杆和钢筋混凝土墙面组成。锚杆一端锚固在稳定的地层中，另一端与墙面连接，依靠锚杆与地层之间的锚固力(即锚杆抗拔力)承受土压力，维持挡土墙的平衡。土石方和圬工量都较少，施工安全，较为经济。适用于墙高较大，缺乏石料的地区或挖基困难的地段，具有锚固条件的路堑墙，对地基承载力要求不高。7.垛式又称框架式，用钢筋混凝土预制杆件纵横交错拼装成框架，内填土或石，以此抵抗土体的推力。垛式挡土墙施工简便、快速，填料可就地取材，由于杆件纵横装配，整体性差，但损坏后易修复；基底承载力要求较低，容许地基产生—定的变形。适用缺乏石料地区的路肩墙和路堤墙，建筑高度—般不受限制。8.悬臂式属钢筋混凝土结构，由立壁、墙趾板和墙踵板三个悬臂部分组成，墙身稳定主要依靠墙踵板上的填土重力以及墙身自重来保证。断面尺寸较小，但墙较高时，立壁下部的弯矩大，钢筋与混凝土用量大，经济性差。多用于墙高≤6m的路肩墙，适用于缺乏石料的地区和承载能力较低的地基。通过分析当地的地形条件及城市道路的设计规范要求，对比之后选用悬臂式挡土墙进行支挡。具体如下：（二）悬臂式挡土墙构造1．立臂悬臂式挡土墙是由立臂、墙趾板和墙踵板三部分构成，为便于施工，立臂内侧（即墙背）做成竖直角，外侧（即墙面）可做成1:0.021:0.05的斜坡，具体坡度值将根据立臂的强度和刚度要求确定。当挡土墙的高度不大时，立臂可做成等厚度。强顶的最小厚度通常采用20cm。当墙较高时，宜在立臂下部将截面加厚。2．墙趾板和墙踵板墙趾板和墙踵板一般水平设置。通常做成变厚度，底板水平，顶面则自与立臂连接处向两侧倾斜。当墙身受抗滑稳定控制时，多采用凸榫基础。墙踵板长度由墙身抗滑稳定验算确定，并具有一定的刚度。靠近立臂处厚度一般取为墙高的1/12~1/10，且不应小于30cm。墙趾板的长度应根据全墙的倾覆稳定、基底应力（即地基承载力）和偏心距等条件来确定，其厚度与墙踵板相同。通常地板的宽度B由强的整体稳定来决定，一般可取墙高度H的0.6~0.8倍。当墙后地下水位较高，且地基承载力为很小的软弱地基时，B值可能会增大到1倍墙高或者更大。3．凸榫62 西南交通大学毕业设计（论文）为提高挡土墙的抗滑稳定的能力，地板可设置凸榫。凸榫的高度，应该根据凸榫前土体的被动土压力能满足全墙的抗滑稳定要求。凸榫的厚度除了满足混凝土的直剪和抗弯的要求以外，为了便于施工，还不应小于30cm。二、悬臂式挡土墙设计理论悬臂式挡土墙的设计分为墙身截面尺寸拟定及钢筋混凝土结构设计两部分。确定墙身的断面尺寸是通过试算法进行的，其做法是先拟定截面的试算尺寸，计算作用其上的土压力，通过全部稳定验算来最终确定墙踵板和墙趾板的长度。钢筋混凝土结构设计，则是对已确定的截面尺寸进行内力计算和钢筋设计。在配筋设计时，可能会调整截面尺寸，特别是墙身的厚度。一般情况下这种墙身厚度的调整对整体稳定性影响不大，可不再进行全墙的稳定验算。悬臂式挡土墙，一般以墙长方向取一延米计算。悬臂式挡土墙设计流程见图4.4。1.截面尺寸的拟定根据上节的构造要求，也可以参考以往的设计，初步拟定出试算的截面尺寸，墙高H是根据工程需要确定的，强顶宽可选用20cm。墙背取图4.4挡土墙设计流程图竖直面，墙面取1:0.021:0.05的倾斜面，因而定出立臂的截面尺寸。底板在与立臂相接处厚度为（1/121/10）H，而墙趾板与墙趾板端部厚度不小于30cm；其宽度B可近似取（0.60.8）H，当遇到地下水位高或软弱地基时，B值应增大。2.土压力的计算简化为了简化计算，铁路列车活载、公路汽车荷载均可按等效的均布荷载计算作用与挡土墙上的土压力。三、本工程悬臂式挡土墙设计计算62 西南交通大学毕业设计（论文）墙高；填土表面水平，墙体表面上有均布标准荷载；地基承载力设计值为160；填土的标准容重为18；内摩擦角；地板与地基摩擦系数；由于采用钢筋混凝土挡土墙，墙背竖直且光滑，可假定墙背与填土之间的摩擦角。（一）截面选择由于处于缺石地区，选用钢筋混凝土结构，选用悬臂式挡土墙，尺寸初步拟定如图4-9。（二）荷载计算1.土压力计算采用朗金土压力理论计算（4.1）地面活载：（4.2）图4.10挡土墙尺寸设计地面活载换算土柱高(4.3)(4.4)悬臂底B点的水平压力：（4.5）地板C点水平压力：（4.6）土压力的合力：（4.7）62 西南交通大学毕业设计（论文）（4.8）（4.9）（4.10）2.自重力计算（1）立板的自重钢筋混凝土标准容重，其自重力：(4.11)(4.12)(2)底板自重（4.13）（4.14）（3）地面均布活载及填土自重（4.15）（4.16）(三）抗倾覆稳定验算稳定力矩：（4.20）倾覆力矩：62 西南交通大学毕业设计（论文）（4.21）稳定（4.22）（四）抗滑稳定验算竖向力之和：（4.23）抗滑力：（4.24）滑移力：（4.25）稳定（4.26）（五）地基承载力验算地基承载力采用设计荷载，分项系数：地面活载；土荷载；自重。基地地面偏心距，先计算总竖向力到墙趾的距离：为竖向荷载引起的弯矩：（4.27）为水平力引起的弯矩：（4.28）总竖向力：（4.29）（4.30）62 西南交通大学毕业设计（论文）偏心距：（4.31）地基压力：(4.32)（六）结构设计立臂与底板均采用混凝土和Ⅱ级钢筋，（4.33）（1）立臂设计底截面设计弯矩：（4.34）标准弯矩（4.35）强度计算取（4.36）取Φ14@80裂缝验算：（4.37）最大裂缝宽度：（4.38）62 西南交通大学毕业设计（论文）（2）底板设计设计弯矩，墙踵板根部D点的地基承载力设计值（4.39）墙趾板根部B点地基压力设计值：（4.40）墙趾板根部D点设计弯矩：（4.41）墙趾板根部B点设计弯矩：标准弯矩计算：标准荷载作用时：（4.41）（4.42）此时的地基承载力：(4.43)(4.44)(4.45)墙踵板强度设计：62 西南交通大学毕业设计（论文）（4.46）配Φ12@100的钢筋（4.47）（4.48）（4.49）最大裂缝宽度：（4.50）选配Φ12@80的钢筋（4.51）（4.52）（4.53）（4.54）（七）根据上述计算，结构尺寸如图4.11所示，立板选用Φ14@80的钢筋，均布布置在立板受拉侧，墙趾板选配Φ12@80的钢筋均布布置于地板受拉侧。施工图如下：62 西南交通大学毕业设计（论文）图4.11挡土墙配筋图第五章软土地基的应力及变形一、软土的成因及特点（一）软土的概念所谓软土，从广义上说，就是强度低、压缩性高空隙比大的软弱土层。根据软土的空隙比及有机质含量，并结合其他指标，可将其划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土及泥炭五种类型。我国交通部门行业标准《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017—96）将软土定义为“滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、空隙比大、压缩性高、抗剪强度底的细粒土”。鉴定标准为：表5.1软土鉴别表特征指标名称天然含水量（%）天然空隙比十字剪切强度（kPa）指标值≥35≥1.0<3562 西南交通大学毕业设计（论文）（二）软土的主要物理力学特性1.含水量高淤泥和淤泥质土的含水量多为50%70%，液限一般为40%60%，天然含水量随液限的增大二增大。·2.空隙比大天然软土的空隙比往往要比同一垂直压力下的重塑土的空隙比高出0.20.4。3.渗透性小其渗透系数值一般在之间。而大部分淤泥和淤泥质土地区，由于该图层夹有数量不等的薄层或极薄层粉砂、细沙、粉土等，故在垂直方向的渗透性比水平方向要小。4.压缩性高淤泥和淤泥质土的压缩系数一般在0.71.5，最大达4.5，且随着土的液限和天然含水量的增大而增大。5.抗剪强度低不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力大小无关，即其内摩擦角为零，粘聚力一般都小于20；直剪快剪内摩擦角一般为，粘聚力为1015；排水条件下的抗剪强度随固结度的增大而增大，固结快剪的内摩擦角可达，粘聚力为20左右。软土的触变性指土体强度因受扰动而降低，又因静置而增长的特性。（三）地基处理的影响因素首先必须研究地基处理的理由、目的，然后考虑地基的性状、道路的标准、对周围环境的影响等，选择符合要求且最经济的方法。选择处理方法应该考虑的条件：1.地基条件应根据软土的物理力学性质和地基的构成情况，来选择合理的处理方法。如软土层浅而薄则固结沉降量小，而且在短时间内能停止沉降，滑动破坏的危险性一般也很小，所以应用简单的表层处理法；对于薄层软土（34m）之间夹有可供排水的沙层（厚度大于5cm）时，经常不需采用竖向排水法或挤压砂桩法，一般只采用表层处理法；对顶部有4m以上的沙层，下部为软土的情况，一般稳定不成问题，所以采用可采用竖直排水法；对于地基倾斜的路堤，软土层厚的一边沉降大，这个方向发生滑动的危险性也大，在这种地基上，不均匀沉降也会促进滑动，因此要尽可能减少沉降量，通常采用挤实砂桩法，在软土层厚的一方，桩的间距密些，薄的一边稀疏，以使沉降均匀。62 西南交通大学毕业设计（论文）2.道路的条件道路等级越高，路面平整度要求也越高，对沉降处理措施要求约严格。对于路堤与构造连接的路段，剩余沉降有可能由于台后填土的纵向推力，致使桥台基础发生较大的位移甚至破坏桥台基础，因此软土路堤必须验算桥台的纵向稳定性，并采取加固措施，常用的方法有：（1）预压法。首先采用路堤压重法，待地基强度提高后，再挖去路堤，然后修筑桥台。（2）溜坡桥台。预压填筑护坡或压重路堤，待路堤稳定后，再在路堤上修筑桥台。（3）减轻路堤荷载。选用轻质路堤或使用箱型涵洞或波纹管，减轻台背路堤荷载以减少桥台位移，同时减小路堤沉降量。（4）板桩法在台背采用板承法，在支撑板或摩擦桩上设置板，在板上修筑路堤。(5)修补路面。如果出现错台，也可采用修补路面，纠正高差的方法。3.施工条件应考虑工期、材料、施工机械等情况。4.周围环境施工对周围环境的影响，如噪音、振动、地基的变化、地下水的变化、排水的泥水或使用的化学药剂对地下水的污染等。二、地基应力计算（一）自重应力计算在没有修建建筑物之前，地基中由于土体本身的有效重量而产生的应力叫自重应力，所谓有效自重应力就是地下水位以上用自然容重，地下水位以下用浮容重。研究地基自重应力目的是为了确定土体的初始应力状态。竖直向自重应力：由于土体中所有竖直面和水平面上均无剪力存在，故地基中任意深度z处得竖直向自重应力就等于单位面积上的土柱重量。若z深度内土的天然容重不发生变化时，则该处自重应力为，若地基是由几个不同容重的土层组成是，则任意深度z处得自重应力为（5.1）式中——地基中的土层数；62 西南交通大学毕业设计（论文）——第层土的容重；地下水位以上用天然容重γ，地下水位以下用浮容重；——第层土的厚度；地基自重应力沿深度成直线分布，在土层界面处和地下水位处将发生转折。（二）附加应力计算对于一般天然土层来说，自重应力引起的压缩变形在地质历史上早已完成，不会再引起地基沉降，附加应力则是由于修建建筑物或构筑物以后在地基内新增加的应力，因此它是使地基发生变形，引起建筑物或构筑物沉降的主要原因。故在设计前必须进行附加应力的计算，从而来控制沉降量。下面进行路堑地基附加应力的计算。当一定宽度的无限长条形面积承受荷载，从而荷载在各个截面上的分布都相同时，土中的应力状态即为平面应变状态，这时垂直于长度方向的任一截面内的附加应力的大小和分布规律都是相同的，而与所取截面的位置无关。路堑本身及荷载对基底土层产生的附加荷载计算，路堑为典型的条形基础，按平面问题计算地基土中的附加应力。条形面积竖向均布荷载计算如下：当地基表面宽度为的条形面积上作用着竖向均布荷载时，地基内任意点的附加应力可利用式5.2和积分的方法求得，计算示意图见图5.3首先在条形荷载的宽度上取微积分宽度，将其中作用的荷载=P视为线性布栽，则在点引起的竖直附加应力d为（5.2）将式5.2沿宽度积分，即可得整个条形荷载的在点引起的附加应力=（5.3）62 西南交通大学毕业设计（论文）图5.4条形荷载附加应力计算图图5.5应力分布图三、沉降计算软土路堤沉降计算主要有三个目的：（1）预估路堤在施工期间和工后由于地基而增加的土方量，以及路堤底宽、顶宽和边坡变化情况；（2）推算沉降量和时间的关系，作为地基加固的依据；（3）预估工后沉降量，合理确定预压期和基层、面层施工时间。地基土的沉降量，按其变形特征分为三部分：瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降，计算公式为：（5.4）式中--地基最终沉降量；--地基的次固结沉降；--地基的瞬时沉降；--地基的固结沉降；1.次固结沉降次固结沉降一般被定义为，当土中超静水压力基本消散，土固结结束后，地基随时间的增长而产生的沉降。这部分沉降通常较小，且历时很长，一般不予考虑。2.瞬时沉降62 西南交通大学毕业设计（论文）瞬时沉降指在加荷瞬间，土体空隙水来不及排出，空隙体积没有变化即土不产生体积变化，但荷载使土产生剪切变形。对于严格的土体一维变形情况，瞬时沉降很小。当土体完全饱和时，由于土中水及土颗粒本身的变形和忽略不计，故瞬时沉降为零。对于土体的二维（平面应变）或三维变形情况，但瞬时沉降在地基总沉降量中占有相当大的比例。瞬时沉降与加荷方式和加荷速率有很大的关系，如采用瞬时一次加荷方式时，地基的瞬时沉降比均匀慢速加载情况要打的很多。这主要是由于在不同增量加载的时刻，土中有效应力随着土体的固结而增大，土体的变形模量也相应增大。瞬时沉降包括两部分：一部分是由地基的弹性变形产生的；另一部分则由地基塑性区开展继而扩大所产生的侧向剪切位移为引起的。在梯形条状荷载下，弹性变形阶段因瞬时变形产生的沉降量：（5.5）式中——沉降系数；——地基面中心线上的梯形荷载强度；——换算荷载宽度，；——由无侧线抗压试验得到的弹性模量设计值；在用公式计算时，由于其中的弹性模量和泊松比不易准确的测定，如实验室由于试样扰动的影响，所得到的不排水模量有时仅及现场试验模量的1/21/3。因此，在国内的工程设计中，瞬时沉降的影响通常用经验系数对固结沉降进行修正。1.固结沉降路堤总沉降中，主固结沉降占主导地位，采用一维应力状态下分层总和法计算，（1）基本原理1）采用分层总和法，分别计算基础中心点下地基中各个分层土的压缩变形量，认为基础的平均沉降量等于的总和，即（5.6）式中n为深度范围内的分层总数。2）确定计算深度附加应力随深度递减，自重应力随深度递增，到一定深度后附加应力相对于该处原有的自重应力已经很小，引起的压缩变形可以忽略不计，因此，沉降算到此深度即可。一般取附加应力与自重应力的比值为0.2（一般土）或0.1（软土）的深度作为沉降计算深度的界限。3）计算公式《建筑地基基础设计规范》（GBJ62 西南交通大学毕业设计（论文）7-89）所推荐的地基最终沉降量计算方法是另一种形式的分层总和法。它也采用侧限条件的压缩性指标，并运用了平均附加应力系数计算，还规定了地基沉降计算深度的标准以及提出了地基的沉降计算经验系数，使得计算成果接近于实测值。规范推荐的地基最终沉降量s(mm)的计算公式如下：（5.7）式中——按分层总和法计算出的地基沉降量(mm)；——沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确定，取值范围一般在0.21.4之间；——地基沉降计算深度范围内所划分的土层数，其分层厚度取法同前面按分层总和法计算中所述；—对应于荷载标准值时的基础底面附加压力()；—基础底面下第i层土的压缩模量()；和基础底面至第i层土、第i-1层土底面的距离(m)；和—基础底面的计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内平均附加应力系数，计算公式为：=（5.8）为基底下任意深度z处的地基附加应力系数。4）计算深度的确定《建筑地基基础设计规范》用符号表示地基沉降计算深度，并规定应满足下列条件(包括考虑相邻荷载的影响)：（5.9）式中——最后一层厚为的土层的压缩量；的取值见下表。表5.2层厚为的土层的压缩量b≤22＜b≤44＜b≤88＜b≤1515＜b≤300.30.60.81.01.262 西南交通大学毕业设计（论文）按上式所确定的沉降计算深度下如有较软土层时，尚应向下继续计算，直至软弱土层中所取规定厚度的计算沉降量满足上式为止。当无相邻荷载影响，基础宽度在150m范围内时，基础中点的地基沉降计算深度，规范规定，也可按下列简化公式计算：（5.10）式中——基础宽度；4.软土地基沉降控制（1）软土地基沉降计算符合下列规定：1）地基沉降量计算其压缩层厚度按附加应力等于0.1倍自重应力确定；2）地基的总沉降量（S）计算应包括瞬时沉降量（）、主固结沉降（），对于富含有机质土的泥炭土商应计算次固结沉降（）；3）双线路基地基沉降计算是列车荷载只算单线。4）软土及其他类型松软地基上的路基应进行工后沉降分析。路基的工后沉降量应满足以下要求在高速公路上，对工后15—20年得剩余沉降量，通常采用如下标准：一般路段30cm，桥头路堤10cm；过渡段沉降坡差小于2‰。5.固结计算按照下列公式计算：（5.11）（5.12）（5.13）62 西南交通大学毕业设计（论文）第六章软土地区地基处理及施工工艺一、软土公路地基处理常用方法1．堆载预压法该法是在工程建设之前用大于或等于设计荷载的填土荷载，促使地基提前固结沉降以提高地基的强度，减少工后沉降。当强度指标达到设计要求数值后，卸去荷载，修筑道路路面。经过堆压预处理后，地基一般不会再产生大的固结沉降。利用路堤填土作为堆载，成本较低。施工填筑时宜采用分层分级施加荷载，以控制加荷速率，避免地基发生剪切破坏，达到地基强度慢慢提高的效果。该法原理较成熟，施工简单，不需要特殊的施工机械和材料。由于该地区软土固结系数小，故软土的排水固结时间较长，因此工期较长。如施工时间允许，可单独使用；如工期紧，可结合其它方法一起使用。 2.真空预压法　　真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板，然后在地面铺设砂垫层，其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道，用真空装置进行抽气，将膜内空气排出，因而在膜内外产生气压差，气压差即转变成作用于地基上的荷载，地基不会产生剪切破坏，这对软土地基是有利的。该方法不需要堆载，省去了加载和卸荷工序，缩短了预压时间，省去了大量堆载材料，所使用的设备及施工工艺均比较简单，无需大量的大型设备，便于大面积施工。 3.反压护道法　　该法是指在道路主路堤两侧，填筑一定宽度和高度的护道，以期达到路堤稳定的一种方法，它主要是起抗滑的平衡作用，使得抗滑力矩能克服滑动力矩。其高度一般为路堤填土高度的1/3～1/2。这种方法处理软土地基，对解决路基稳定是有效的。该法不需控制填土速率，可以机械化快速完成路基填筑，但利用该法处理地基，土方量大、占用土地多。4.水泥土搅拌桩法62 西南交通大学毕业设计（论文）　　水泥土搅拌桩是胶结法处理软土地基的一种，它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。其地基应视为复合地基，桩土共同承担荷载。它具有施工速度快，设备轻便，便于移动，方法容易掌握，处理深度较大等优点。 5.换填垫层法　　当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的砾料)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度一般为2～3m，如果软弱土层厚度过大，则采用换填法会增加弃方与取土方量而增大工程成本。6.强夯法对于孔隙较大的地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基，可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是：土层在巨大的冲击能作用下，土中产生很大的压力和冲击波，致使土体孔隙压缩，夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道，使土中的孔隙水(气)顺利排出，土体迅速固结。7.加筋路基法　　对于沉降量不大的路堤，高路堤填土适当采用土工布垫隔，限制了软基和路基的侧向位移，增加了侧向约束，从而降低应力水平，加强了路基刚度与稳定性，提高了路基的水平横向排水，使荷载均布。采用土工布覆盖摊铺，既提高路基刚度，也使边坡受到维护，有利于排水，增加地基稳定性。 　　此外，在确定地基处理方法时，还要注意节约能源。注意环境保护，避免因为地基处理对地面水和地下水产生污染，避免振动噪音对周围环境产生不良影响等。通过分析当地地形和设计资料，进过方案的对比最终选用粉喷桩进行地基处理。二、粉喷桩水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同，混凝土的硬化主要是在粗填充料（比表面不大、活性很弱的介质）中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快。而在水泥加固土中，由于水泥参量很小，水泥的水解和水化作用，所以凝结速度很快。而在水泥加固土中，由于水泥参量很小，水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性的介质土的围绕下进行，所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土缓慢。其加固原理具体有以下几种：1．水泥的水解反应和水化反应62 西南交通大学毕业设计（论文）普通硅酸盐水泥主要是有氧化钙、二氧化碳、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成。这些不同的氧化物分别组成了不同的水泥矿物：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的水发生水结合水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。所生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶于水中，使水泥颗粒表面重新暴露出来，再与水发生反应，这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后，水分子虽然继续深入颗粒内部，但新生成物已不能再溶解，只能以细分散状态的胶体析出，悬浮于溶液中，形成胶体。2.土颗粒与水泥水化物的作用当水泥的各种水化物生成后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架；有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒发生反应。（1）离子交换和团粒作用黏土和水结合时就表现出一种胶体特征，如土中含量最多的二氧化硅遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有钠离子或钾离子，他们能和水泥水化生成的氢氧化钙中的钙离子进行当量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒，从而使土体强度提高。水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积比原来水泥颗粒大1000倍，因而产生很大的表面能，有强烈的吸附活性。能使较大的土团粒进一步结合起来，形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团的空隙，形成坚固的联接，从宏观上看也就使水泥土的强度大大提高。（2）硬凝反应随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当其数量超过离子交换的需要量后，在碱性环境中，能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子进行化学反应，逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物，增大了水泥土的强度。（3）碳酸化作用水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化钙，发生碳酸化作用反应，生成不溶于水的碳酸钙。这种反应能使水泥土增加强度，但增长速度较慢，幅度也较小。从水泥土的加固机理分析，由于搅拌机械的切削搅拌作用，实际上不可避免的会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。所以，加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区，而在大小土团内部侧没有水泥。只有经过较长的时间，土团内的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下，才逐渐改变其性质。因此，在水泥土中不可避免的会产生强度较大和水稳性较好的水泥石区和强度较低的土块区。两者在空间相互交替，从而形成一种独特的水泥土结构，可见，搅拌越充分土块被粉碎的越小，水泥分布在土中约均匀，则水泥土结构强度的离散性越小，其宏观的总体强度也越高。62 西南交通大学毕业设计（论文）三、地基处理及计算1.天然地基沉降量计算如表6.1选取淤泥层最厚的DK2+70处作为沉降量计算位置。计算图示如图6.1图6.1地层分布根据公式：S=（6.1）式中——为沉降经验修正系数；可通过表6.5查的。表6.1沉降经验修正系数土类承载力发挥程度（）2.54.07.015.020.0粘性土1.41.31.00.40.21.11.00.70.40.2经查表得：A点沉降量为1.14×14.63=16.8cm；B点沉降量为1.24×32.142=41.3cm；C点沉降量为1.26×26.294=33.0cm；D点沉降量为1.31×30.472=40.0cm；62 西南交通大学毕业设计（论文）侧向变形引起的沉降量为：（6.2）总沉降量为：（6.3）因为总沉降量大于规范规定的沉降量，地基需要处理。经过软土地基处理措施的对比，最终选用粉喷桩进行地基处理。四、桩位布置及计算粉体喷射搅拌桩桩径50cm，正三角形布置。用于粉体喷射搅拌桩的水泥为干粉，采用32.5级（原425#）普通硅酸盐水泥或矿渣水泥，是国家免检产品，粉体喷射搅拌桩施工时必须穿透软弱土层进入硬层不小于0.5m。粉体喷射搅拌桩设计平均水泥掺入量为50kg/m，全桩复搅。1.单桩竖向承载力设计计算（6.4）设计桩长11米，（6.5）2.桩身水泥土强度（6.6）3.搅拌桩置换率（6.7）（6.8）处理纵向长度74米，（6.9）4.桩数计算：62 西南交通大学毕业设计（论文）（6.10）布桩图见附表2。3.沉降验算桩区沉降量最大值为填土期限为6个月，设填土为等速连续加荷方法，则加固时间为3个月。（1）桩区固结度计算：（6.11）（6.12）（6.13）径向（6.14）（6.15）（6.16）查表得径向固结度为（6.17）（2）桩底固结计算（6.18）62 西南交通大学毕业设计（论文）（6.19）（6.20）（3）工后沉降量桩范围：（6.21）桩以下：（6.22）工后沉降：（6.23）工程允许工后沉降为20cm，所以经处理以后的地基符合沉降量要求。五、粉喷桩施工工艺（一）施工方法和工艺流程1.施工现场的准备工作（1）施工现场配备各种计量仪器设备，做好计量装置的标定工作。（2）根据施工图纸画出桩位平面布置图，并报请测量工程师批准。（3）根据桩位平面布置图，在施工现场用钢尺定出每根粉喷桩的桩位，并用竹签插入土层做好标记，每根桩的桩位误差不得大于5cm。同时做好复测工作，在以后的施工中应经常检查桩位标记是否被移动，确保粉喷桩桩位的准确性。（4）在施工现场搭设水泥棚，水泥棚的底部用土填高，使之比周围地面高出30cm～50cm，并铺设一层木板，然后铺设一层彩条布，最后再铺设一层塑料薄膜，以确保水泥不受潮变硬。水泥棚内的水泥储存量应不少于60吨。（5）对进场的机具设备进行组装和调试，确保机具的完好，满足施工要求。2.施工方法(a)(b)(c)(d)(e)62 西南交通大学毕业设计（论文）图6.3粉喷桩施工流程图(a)定位下沉（b）深入到设计深度（c）喷浆搅拌提升（d）重复搅拌下沉（e）重复搅拌提升（1）定位：按设计图纸（桩位平面布置图），现场用钢尺定出粉喷桩桩位，并用竹签插入土层作标记，误差不大于5cm，机具移至桩位处并使钻头正对竹签，复核机架的垂直度。（2）启动空压机送气，钻机正转并垂直钻进。当控制双螺旋搅拌头到达设计桩底标高时，钻机反向转动，启动送灰机送灰，待水泥送至喷灰口（一般约一分钟）后再提升钻头，根据电子称重装置显示的喷灰量调节调速电机，这样边喷粉，边搅拌，边提升，边压实。（3）当钻头提升至设计桩顶标高以上0.5米时停止送灰，关闭送灰机。此时钻机迅速换档，重复搅拌，复搅长度按设计要求为2m。（4）复搅结束后，关闭空压机，消散所有管道压力，钻机主电机停机。（5）开启液压步履，钻机移位。3.成桩工艺流程（见粉喷桩工艺流程图）62 西南交通大学毕业设计（论文）图6.4粉喷桩机配套机械设备图1-深层搅拌机2-履带式起重机3-工作平台4-导向架5-进水管6-回水管7-电缆8-磅称9-搅拌头10-输浆压力胶管11-冷却泵12-贮水池13-电气控制柜14-灰浆泵15-集料斗4.质量控制（1）项目部派专人负责粉喷桩的施工，进行全过程旁站，记录搅拌下沉和提升的时间，误差不大于5秒，并记录每根桩的喷粉量。所有施工人员（包括技术员、施工员、机长）要求挂牌上岗，施工设备要求进行编号，主机塔架上标每米的刻度线（有反光标志），以便掌握钻入深度、复搅深度、复搅速度。（2）为保证施工完桩体的竖直度能满足设计或规范要求，在主机塔架上挂一重锤，通过钻机支腿的升降来调整主机塔架的竖直度，从而确保钻杆和桩体的垂直度。（3）检查机具设备是保证施工质量的前提，进场的粉喷桩机必须达到以下要求：a、性能良好；b、机架稳定性良好；c、配备先进的称量工具和能自动打印喷粉量。根据总体设计计划进度，配备满足要求的机械设备并进行编号。施工前应委托计量部门对进场的每台粉喷桩机进行标定，合格者方可使用。（4）控制钻机速度严格控制喷粉时的钻杆提升速度，确保每根桩的喷粉均匀性。如发生意外影响桩身质量时，应在12h内采取补喷措施，补喷重叠长度不小于1米，特别困难时以电流表读数明显变化为准。否则应重新打设，新桩距报废桩的距离不能大于桩距的15%，并填在施工记录中备查。（5）提升喷粉搅拌在确认水泥粉喷至孔底后，以≤0.5m/min的速度反转提升，在提升的同时连续喷粉。当提升到设计停灰标高后，应慢速在原地搅拌1—2min。（6）重复搅拌为保证桩体中水泥粉更均匀，须再次将钻头下钻到设计深度，提升复搅时，速度仍控制在≤0.5m/min，深度按设计要求为2m。（7）贮灰罐容量应超过一根桩的灰量加50kg，当贮灰量不足时，不得对下一根桩进行施工，同时输送粉料的管道长度控制在60m以内。62 西南交通大学毕业设计（论文）（8）施工过程中复搅时可能会出现卡钻头现象，因为经喷过粉的粘土与钻头的磨擦阻力增大，从而出现卡钻现象。采用复搅时沿钻杆加水减少磨擦阻力，以满足整桩复搅的需要。（9）钻头经过一段时间施工后，应卸下来检查其尺寸，保证打出的桩体的尺寸能满足规范要求，否则将予以更换。（10）粉喷桩固化剂是水泥粉。为防止喷粉时堵管，不仅要保证水泥不受潮，还应该在储灰罐进口处设滤网，防止结块的水泥或杂物进入储灰罐。（11）严格控制喷粉标高、停粉标高及水泥喷入量，确保粉喷桩的长度。不得在中途中断喷粉，禁止在尚未喷粉的情况下进行钻杆提升作业。（二）施工注意事项1．严禁使用结块、受潮、过期、低标号水泥。水泥标号要符合设计要求。2．控制钻机下钻深度、喷粉高程及停灰面，确保粉喷桩长度。3．严禁没有粉体计量装置的喷粉机投入使用。4．定时检查粉喷桩的成桩直径及搅拌均匀程度。对使用的钻头定期复核检查，其直径磨耗量不得大于1cm。5．当喷粉成桩过程中遇有故障而停止喷粉，在第二次喷粉接桩时，喷粉重叠长度不得小于1m。6．粉喷桩施工时，泵送水泥必须连续，固化材料的用量以及泵送固化材料的时间应有专人记录，其用量误差不得大于±1%。7．为保证搅拌机的垂直度。应检查起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，使垂直度偏差不超过1%。8．搅拌机喷粉提升的速度和次数必须符合预定的施工工艺要求，搅拌机每次下沉或提升的时间应有专人记录，深度应达到设计要求，时间误差不得大于5秒，施工前应丈量钻杆长度，并标上明显标志，以便掌握钻入深度，复搅深度。施工中出现问题应及时处理、做好记录。9．储灰罐容量应不小于一根桩的用灰量加50kg，如储量不足时，不得对下一根桩开钻施工。10．粉喷桩必须根据试验确定的技术参数进行施工，操作人员应如实记录压力、喷粉量、钻进速度、提升速度、钻入深度及每根桩的钻进时间等，监理人员应随时检查记录情况。62 西南交通大学毕业设计（论文）11．粉喷桩施工的作业面内存在已经施工完毕的预应力管桩，所以在施工中要注意粉喷桩机的施工和挪动不能影响已施工管桩的质量和位置。12．在邻近综合管沟处的粉喷桩施工，更要严格控制桩位偏差，不能因粉喷桩桩位的偏差而影响到后续综合管沟的开挖和施工。13．施工时应严格按照设计图纸及《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002的要求来组织施工。14．在现场南边移位时要听从指挥人员的指挥，对地面不平处要填平再移动，地表的大障碍物要及时移走。防止倾覆对铁路安全网和既有线路造成影响。结论本毕业设计课题为《软土地区城市道路路基设计》，要求对临江大道城市道路进行初步设计。道路初步设计要求依据提供的设计资料，线路纵断面图，进行城市道路横断面的设计、路堤支挡结构设计以及必要的地基处理的设计。通过参考文献和所学知识的引用，先进行道路横断面的初步设计，然后根据城市道路设计规范的要求进行优化处理。考虑到城市道路用地紧张，为了减少占地面积，道路两侧采用挡土墙进行支挡。通过对当地地形的研究和方案的对比，最终采用悬臂式挡土墙，并通过计算确定其结构和配筋的设计。通过计算得到沉降量不满足设计文件的要求，所以地基需要进行处理。通过分析和处理方法的对比，选用粉喷桩对工程地基进行处理。通过计算最后确定处理结果是否满足工程要求。在设计过程中，参阅了相关的文献，设计规范，严格的按照设计规范要求进行设计。在设计中严格要求自己，按时完成了设计内容。62 西南交通大学毕业设计（论文）致谢当终于要提笔书写自己大学生活最后一页的时候，细细盘点过去四年的时光，我满怀感恩之情向曾经给予我无私关爱和帮助的每一位师长、同学、朋友和家人表达深深的谢意，正是他(她)们的教育、鞭策、鼓励和安慰，使我能走到这收获的季节。首先，我要向我的导师黄志军致以最崇高的谢意。本文的选题、初稿修改直至最后定稿，甚至其中的言语措辞，都得到黄老师的悉心指导。正是由于他对我们一直以来的严格要求和殷切期望，才使我时刻不敢有丝毫的怠慢，从而到今天取得巨大的进步。再一次向黄老师鞠躬致谢!感谢兰州交通大学土木工程学院的各位领导以及所有的任课老师，感谢他们在学业上对我的谆谆教导和支持!感谢相伴了四年多的同窗好友给予我的支持和帮助，同时也怀念大家在一起留下的美好时光，大学阶段结识的众多好友将是我宝贵的人生财富!最后，我还要感谢我的父母，谢谢他们给予我无私的关爱和一如既往的支持!祝愿大家永远健康、幸福!62 西南交通大学毕业设计（论文）参考文献[1]中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTGD60—2004）.北京：人民交通出版社2004.[2]池淑兰，孔书祥主编.路基工程.中国铁道出版社2002年1月第一版.[3]孙家驷，李松青编著.道路设计资料表(3路基工程).北京：人民交通出版社2000年[4]陈仲顾，周景星，王洪瑾主编.土力学.清华大学出版社1994.4.[5]叶中麟，叶观宝编.地基处理.中国建筑工业出版社2004年第二版.[6]交通部第二勘察设计院.公路设计技术手册路基.1996.5[7]王晓谋，袁怀宇.高等级公路软土地基路堤设计与施工技术.人民交通出版社，2001.09[8]杨树才，邓学钧，软土地基沉降机理与计算方法分析，东南大学学报，1998.02[9]沈珠江，软土工程特性和软土地基设计，岩土工程学报，1998.01[10]顾晓鲁.刘慧珊.地基与基础..中国建筑工业出版社，1993.1262 西南交通大学毕业设计（论文）附表附表1A点计算沉降量自重应力平均值()附加应力平均值（)自重应力平均值加附加应力平均值()a()00.00010.2141009.2500.1079.3570.8140.8130.0093194.390.05521.51910021.7000.86722.5670.8020.8010.00121561.7640.05534.27210028.1002.89630.9960.7980.7950.00101735.3800.16748.09910034.5006.18640.6860.7910.7870.00062769.5590.223512.36010040.90010.23051.1300.7880.7800.00082286.3010.447616.51710047.30014.43961.7390.7830.7730.00072574.4250.561720.24810053.70018.38372.0830.7790.7660.00072515.6330.731823.41410060.10021.83181.9310.7740.7600.00062766.3060.789925.98910066.50024.70191.2010.7690.7550.00063121.1880.7911028.01210072.90027.00099.9000.7660.7500.00062980.1690.9061129.54510080.95028.779109.7290.7600.7460.00053617.8830.7951230.66110089.15030.103119.2530.7560.7420.00053775.7760.7971331.42510098.85031.043129.8930.7510.7390.00044529.6860.6851431.902100110.05031.663141.7130.7480.7350.00044257.5170.7441532.143100119.87532.022151.8970.7420.7320.00035578.2550.5741632.195100129.95032.169162.1190.7390.7300.00036215.7040.5181732.096100140.15032.145172.2950.7360.7280.00026975.4920.4611831.877100150.35031.987182.3370.7320.7250.00027914.3810.40462 西南交通大学毕业设计（论文）1931.566100160.55031.722192.2720.7300.7230.00027839.8420.4052031.184100168.20031.375199.5750.7280.7210.00027745.1630.4052130.747100173.30030.966204.2660.7280.7200.00036688.5520.4632230.271100178.40030.509208.9090.7270.7200.00027527.0140.4052329.766100183.50030.018213.5180.7260.7190.00027401.6860.4062429.242100188.60029.504218.1040.7250.7180.00027270.6340.4062528.706100193.70028.974222.6740.7240.7190.00029990.2700.2902628.164100198.80028.435227.2350.7220.7170.00029793.1100.2902727.621100203.90027.893231.7930.7210.7170.000112000.880.2322827.080100209.00027.351236.3510.7200.7160.000111760.870.2332926.545100214.10026.813240.9130.7200.7150.00029223.5580.2913026.017100219.20026.281245.4810.7190.7140.00029035.3290.2913125.498100224.30025.757250.0570.7180.7140.000211062.670.2333224.989100229.40025.243254.6430.7170.7130.000210835.600.2333324.491100234.50024.740259.2400.7160.7130.000114151.220.175S14.6362 西南交通大学毕业设计（论文）附表2B点沉降计算自重应力平均值()附加应力平均值（)自重应力平均值加附加应力平均值()a()00101.619118.597.2401009.2599.430108.6800.8140.7480.00072732.8073.638224.983.74010021.7090.490112.1900.8020.7460.00062911.8453.108331.371.51310028.1077.627105.7270.7980.7490.00062848.4202.725437.763.07910034.5067.296101.7960.7910.7500.00062939.6832.289544.157.23110040.9060.155101.0550.7880.7500.00062830.4372.125650.552.88610047.3055.058102.3580.7830.7500.00062974.8151.851756.949.45310053.7051.170104.8700.7790.7480.00062936.4781.743863.346.63010060.1048.042108.1420.7740.7470.00063156.5121.522969.744.25210066.5045.441111.9410.7690.7460.00053494.9921.3001076.142.21810072.9043.235116.1350.7660.7440.00053470.5741.2461185.840.45810080.9541.338122.2880.7600.7420.00044041.9411.0231292.538.92010089.1539.689128.8390.7560.7390.00044099.6330.96813105.237.56010098.8538.240137.0900.7510.7370.00044782.7040.80014114.936.345100110.0536.953147.0030.7480.7330.00044306.2010.85815124.8535.248100119.8835.797155.6720.7420.7310.00035668.8670.63116135.0534.246100129.9534.747164.6970.7390.7290.00036042.5300.57517145.2533.323100140.1533.785173.9350.7360.7280.00027331.2960.46162 西南交通大学毕业设计（论文）续附表2B点沉降计算自重应力平均值()附加应力平均值（)自重应力平均值加附加应力平均值()a()18155.4532.464100150.3532.894183.2440.7320.7260.00029495.3460.34619165.6531.659100160.5532.062192.6120.7300.7230.00027923.8870.40520170.7530.900100168.2031.280199.4800.7280.7220.00029008.5350.34721175.8530.179100173.3030.539203.8390.7280.7210.00027538.8400.40522180.9529.491100178.4029.835208.2350.7270.7200.00027360.7290.40523186.0528.833100183.5029.162212.6620.7260.7190.00027190.5910.40624191.1528.202100188.6028.518217.1180.7250.7180.00027027.5300.40625196.2527.594100193.7027.898221.5980.7240.7180.00028015.9760.34826201.3527.008100198.8027.301226.1010.7220.7170.00029402.4690.29027206.4526.442100203.9026.725230.6250.7210.7170.000111498.5520.23228211.5525.896100209.0026.169235.1690.7200.7160.000211252.7430.23329216.6525.367100214.1025.631239.7310.7200.7160.000211021.5400.23330221.7524.855100219.2025.111244.3110.7190.7150.000210791.5500.23331226.8524.360100224.3024.608248.9080.7180.7140.000210568.9340.23332231.9523.880100229.4024.120253.5200.7170.7130.000210353.3580.23333237.0523.414100234.5023.647258.1470.7160.7130.000113526.0330.17534242.1522.963100239.6023.189262.7890.7150.7120.000113256.2210.17535247.2522.526100244.7022.745267.4450.7140.7110.000112994.7110.175S32.14262 西南交通大学毕业设计（论文）附表3C点沉降量计算自重应力平均值()附加应力平均值（)自重应力平均值加附加应力平均值()a()000.000118.528.4941009.2514.24723.4970.8140.8020.000842153.6540.662224.954.12310021.741.30863.0080.8020.7720.000732481.2581.665331.362.46310028.158.29386.3930.7980.7580.000692620.2672.225437.763.24210034.562.85297.3520.7910.7530.000602962.3292.122544.160.85510040.962.048102.9480.7880.750.000612919.5312.125650.557.32810047.359.091106.3910.7830.7490.000583098.8161.907756.953.59710053.755.463109.1630.7790.7480.000563182.8411.743863.350.06710060.151.832111.9320.7740.7460.000543283.9521.578969.746.88910066.548.478114.9780.7690.7450.000503573.2361.3571076.144.09310072.945.491118.3910.7660.7430.000513492.8941.3021185.841.66010080.9542.876123.8260.760.7420.000424192.3341.0231292.539.54910089.1540.604129.7540.7560.740.000394456.3170.91113105.237.71610098.8538.632137.4820.7510.7380.000345203.4860.74214114.936.117100110.0536.916146.9660.7480.7340.000384609.2750.80162 西南交通大学毕业设计（论文）续附表3C点沉降量计算自重应力平均值()附加应力平均值（)自重应力平均值加附加应力平均值()a()15124.8534.714100119.87535.415155.2900.7420.7320.000286169.3400.57416135.0533.473100129.9534.093164.0430.7390.7290.000295928.7890.57517145.2532.366100140.1532.919173.0690.7360.7280.000247143.4790.46118155.4531.370100150.3531.868182.2180.7320.7260.000199199.2850.34619165.6530.467100160.5530.919191.4690.730.7230.000237641.3680.40520170.7529.641100168.230.054198.2540.7280.7210.000237419.0250.40521175.8528.878100173.329.259202.5590.7280.7210.000247222.9040.40522180.9528.170100178.428.524206.9240.7270.720.000257037.2910.40523186.0527.507100183.527.839211.3390.7260.720.000228008.2200.34824191.1526.884100188.627.195215.7950.7250.7190.000227818.7040.34825196.2526.294100193.726.589220.2890.7240.7180.000237639.8820.34826201.3525.734100198.826.014224.8140.7220.7180.0001511199.0130.23227206.4525.200100203.925.467229.3670.7210.7170.0001610957.0540.23228211.5524.68810020924.944233.9440.720.7170.0001214301.2070.17429216.6524.198100214.124.443238.5430.720.7160.0001610510.5390.23330221.7523.726100219.223.962243.1620.7190.7150.0001710297.6780.23331226.8523.272100224.323.499247.7990.7180.7140.0001710092.7860.23332231.9522.833100229.423.052252.4520.7170.7140.0001313193.6260.175S26.29462 西南交通大学毕业设计（论文）附表4D点沉降计算自重应力平均值()附加应力平均值（)自重应力平均值加附加应力平均值()a()00101.619118.597.2361009.2599.428108.6780.8140.7480.000662732.7553.638224.983.71110021.790.474112.1740.8020.7470.000612964.2433.052331.371.41910028.177.565105.6650.7980.7490.000632846.1562.725437.762.87210034.567.146101.6460.7910.7500.000612933.1172.289544.156.86310040.959.868100.7680.7880.7500.000632816.9252.125650.552.31610047.354.590101.8900.7830.7500.000602949.4881.851756.948.65310053.750.485104.1850.7790.7490.000592993.7321.686863.345.58510060.147.119107.2190.7740.7480.000553214.9581.466969.742.96310066.544.274110.7740.7690.7470.000503560.0101.2441076.140.69710072.941.830114.7300.7660.7460.000483693.5641.1331185.838.72710080.9539.712120.6620.7600.7420.000453882.9591.0231292.537.00610089.1537.867127.0170.7560.7400.000424155.8770.91113105.235.49510098.8536.251135.1010.7510.7380.000364882.6870.74214114.934.160100110.0534.828144.8780.7480.7350.000374682.9970.74415124.8532.974100119.87533.567153.4420.7420.7320.000305847.4470.57416135.0531.913100129.9532.444162.3940.7390.7300.000286268.8140.51817145.2530.955100140.1531.434171.5840.7360.7280.000256821.1840.46162 西南交通大学毕业设计（论文）续附表4D点沉降计算自重应力平均值()附加应力平均值（)自重应力平均值加附加应力平均值()a()18155.4530.085100150.3530.520180.8700.7320.7260.000208810.1980.34619165.6529.289100160.5529.687190.2370.7300.7230.000247336.9130.40520170.7528.554100168.228.921197.1210.7280.7220.000218329.2600.34721175.8527.871100173.328.212201.5120.7280.7210.000256964.3490.40522180.9527.232100178.427.551205.9510.7270.7200.000256797.3000.40523186.0526.631100183.526.932210.4320.7260.7200.000227747.3380.34824191.1526.063100188.626.347214.9470.7250.7200.000199089.8140.29025196.2525.524100193.725.793219.4930.7240.7190.000198893.5880.29026201.3525.009100198.825.266224.0660.7220.7180.0001610877.1520.23227206.4524.516100203.924.763228.6630.7210.7170.0001610654.1440.23228211.5524.04410020924.280233.2800.7200.7170.0001213920.5070.17429216.6523.588100214.123.816237.9160.7200.7160.0001710240.8850.23330221.7523.150100219.223.369242.5690.7190.7150.0001710042.8700.23331226.8522.726100224.322.938247.2380.7180.7150.0001313135.6920.17532231.9522.316100229.422.521251.9210.7170.7140.0001312889.3990.175S30.47262 西南交通大学毕业设计（论文）62