軟土地基處理與邊坡防護

軟土地基處理與邊坡防護目錄HYPERLINK\l"_Toc201306476"1.緒論1HYPERLINK\l"_Toc201306477"2.軟土地基處理3HYPERLINK\l"_Toc201306478"2.1軟土的定義3HYPERLINK\l"_Toc201306479"2.2軟土的形成3HYPERLINK\l"_Toc201306480"2.3軟土對路基工程的危害4HYPERLINK\l"_Toc201306481"軟土的物理力學性質6HYPERLINK\l"_Toc201306482"軟土對路基工程的危害6HYPERLINK\l"_Toc201306483"2.4軟土地基加固方法綜述6HYPERLINK\l"_Toc201306484"目前我國軟土地基處理的現(xiàn)狀6HYPERLINK\l"_Toc201306485"砂井排水法的加固原理7HYPERLINK\l"_Toc201306486"3.公路軟土路基設計8HYPERLINK\l"_Toc201306487"3.1軟土路基設計資料8HYPERLINK\l"_Toc201306488"3.2軟土地基上路堤設計10HYPERLINK\l"_Toc201306489"軟土路基橫斷面設計10HYPERLINK\l"_Toc201306490"軟土路基路堤填料12HYPERLINK\l"_Toc201306491"3.3重力式擋土墻設計計算12HYPERLINK\l"_Toc201306492"擋土墻設計原理及步驟13HYPERLINK\l"_Toc201306494"重力式擋土墻檢算16HYPERLINK\l"_Toc201306495"3.4軟土地基承載力20HYPERLINK\l"_Toc201306496"地基承載力的確定方法20HYPERLINK\l"_Toc201306498"軟土地基承載力計算21HYPERLINK\l"_Toc201306499"3.5軟土地基沉降22HYPERLINK\l"_Toc201306500"沉降計算步驟22HYPERLINK\l"_Toc201306501"地基應力計算23HYPERLINK\l"_Toc201306502"垂直沉降計算24HYPERLINK\l"_Toc201306503"穩(wěn)定性的計算25HYPERLINK\l"_Toc201306504"3.6軟土地基計算原理及步驟27HYPERLINK\l"_Toc201306505"砂井初步設計27HYPERLINK\l"_Toc201306506"固結度的計算28HYPERLINK\l"_Toc201306507"3.7軟土地基砂井設計30HYPERLINK\l"_Toc201306508"加固方案確定31HYPERLINK\l"_Toc201306509"砂井布置32HYPERLINK\l"_Toc201306510"固結度的計算33HYPERLINK\l"_Toc201306511"沉降計算36HYPERLINK\l"_Toc201306512"預留沉落量計算36HYPERLINK\l"_Toc201306513"預留寬度的計算36HYPERLINK\l"_Toc201306514"平均固結度的計算36HYPERLINK\l"_Toc201306515"4.軟土路基排水和防護工程41HYPERLINK\l"_Toc201306516"4.1軟土路基排水41HYPERLINK\l"_Toc201306517"路基排水概況41HYPERLINK\l"_Toc201306518"路基排水處理41HYPERLINK\l"_Toc201306519"4.2軟土路基邊坡防護43HYPERLINK\l"_Toc201306520"路堤邊坡防護44HYPERLINK\l"_Toc201306521"路塹邊坡防護44HYPERLINK\l"_Toc201306522"5.路基土石方計算46HYPERLINK\l"_Toc201306523"6.施工過程中的監(jiān)測和組織49HYPERLINK\l"_Toc201306524"6.1軟土路基的監(jiān)測49HYPERLINK\l"_Toc201306525"路基監(jiān)測的一般原則49HYPERLINK\l"_Toc201306526"路基監(jiān)測的內容49HYPERLINK\l"_Toc201306527"6.2施工組織設計51HYPERLINK\l"_Toc201306528"施工組織設計的內容51HYPERLINK\l"_Toc201306529"現(xiàn)代化施工組織的原則51HYPERLINK\l"_Toc201306530"軟土路基施工組織設計52HYPERLINK\l"_Toc201306531"擋土墻施工組織設計53HYPERLINK\l"_Toc201306532"結論56HYPERLINK\l"_Toc201306533"致謝57主要HYPERLINK\l"_Toc201306534"參考文獻581.緒論在我國沿江、沿湖、沿海等處廣泛分布著軟土，而這些地區(qū)一般又是經濟發(fā)達地區(qū)，對公路交通需要迫切，尤其要發(fā)展高速公路。因而在高路堤、大型橋梁，大量的涵洞、通道處軟土都給它們帶來不同程度的危害。如路基的滑移，開裂，路面起伏不平，橋涵通道等人工構造物處的跳車顛簸……而使這些地區(qū)的公路建設者感到非常棘手，要花大量人力、物力、財力和時間，去進行勘察、測試、設計、科研和施工。若處理不好將會帶來極大的資源浪費。高速公路是社會荊棘發(fā)展的必然產物，它是伴隨著汽車工業(yè)發(fā)展和整個社會的政治、經濟、軍事的發(fā)展而發(fā)展的。我國的高速公路是隨著國民經濟發(fā)展和改革的客觀需要而發(fā)展起來的。雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，截止1999年6月，我國高速公路里程達8733km，居世界第八位，標志著我國公路交通事業(yè)進入一個新的發(fā)展時期。目前我國已擁有成套的現(xiàn)代化的技術高速公路的技術體系，進入了世界先進行列。我國高速公路建設雖是迅猛發(fā)展，但高速公路在公路網的比重只有0.5﹪，與發(fā)達國家相比（發(fā)達國家高速公路占公路網的比重應在1﹪以上），還有一定差距，因此，為發(fā)揮公路網對經濟發(fā)展的促進作用。我國高速公路尚待進一步加速建設。近20年來，在高等級公路建設中，對軟土路基處理問題已成為影響工程造價和道路使用質量的突出矛盾之一。解決這一問題的關鍵是在正確認識軟土路基的性質與危害性基礎上，借鑒已有成果和資料，結合工程現(xiàn)場實際，合理選擇一種或幾種組合的處理方法，使處理后的路基滿足建設工程各項要求。軟土具有含水量高、孔隙比大、滲透性小、壓縮性高、抗剪強度低、觸變性等不利的工程性質，在軟土地區(qū)修筑高速公路，多年來一直是公路建設的一個重大課題。由于計算理論、數(shù)學模型的不同，各地軟土性質的差異，以及勘探手段、施工工藝等的差別，使路堤問題更為復雜和突出，多年的建設表明，軟土路堤是公路建設中問題集中的地段，軟基問題也是影響工期、造價的重要因素。在軟土地基上修筑高速公路，需要解決的關鍵問題是路堤的穩(wěn)定和變形。軟土路堤的穩(wěn)定分析是路堤設計中最主要的工作之一，只有滿足路堤的穩(wěn)定條件才能進行路堤的變形及計算。軟土路堤的破壞主要是路堤邊坡的滑動失穩(wěn)，大多數(shù)是由于施工速度過快，路堤邊坡太陡或地基承載力不足引起的。若邊坡太陡，且路堤荷載超過地基承載力，就會產生較大的剪切變形并導致滑動破壞。遇到這種情況，就應對路堤邊坡范圍內的地基進行加固，提高地基承載力和抗剪能力，以保證路堤和地基的穩(wěn)定。關于穩(wěn)定分析的計算方法，在極限平衡這個假定前提下以發(fā)展得比較完善，而且為了減少工作量，避免尋求最小安全系數(shù)圓弧圓心位置等麻煩，對于一般的瑞典分條法和畢肖普法及簡布法，國內已有很多單位編制了電子計算機程序。對于安全系數(shù)，由于沒有考慮到土體本身的應力—變形分析，所以只是假定滑裂變上的平均安全系數(shù)，因此無法分析穩(wěn)定破壞的發(fā)生和發(fā)展過程，更無法考慮局部變形的因素。而且，對有效應力分析法的安全系數(shù)選擇也需要積累更多的實際資料才能確定。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，高速公路不僅要求路堤穩(wěn)定，而且對工后沉降有較高要求，特別是需要嚴格控制工后不均勻沉降量。軟土的變形性質十分復雜，它與軟土的種類、狀態(tài)，以及外界條件有很大關系。軟土的變形理論包括沉降理論和固結理論。軟土沉降分析方法分為兩類：一類是理論公式法，它首先確定在荷載作用下壓縮土層中應力的增量，然后再采用合適的土的應力—應變關系，估算這些應力增量所引起的沉降量；另一類是數(shù)值分析法，如有限元法，理論上較嚴謹，但由于方法有一定的難度，在工程中未能得到廣泛的應用。對于理論公式法又分為一維和多維的情況。軟土路堤的沉降計算通常采用一維壓縮計算法，即假定地基上在荷載作用下不發(fā)生側向變形，這顯然是不符合實際的，特別是在軟粘土地基中將使計算沉降量顯著偏低，偏于不安全。事實上，工程界最關心的是工后沉降和差異沉降，但對這部分沉降量沒有統(tǒng)一的計算方法。對軟土地基變形和穩(wěn)定性的研究，目前存在兩大難題，即：第一，在同時考慮應力、變形及地質歷史情況下，如何提出合理的沉降計算方法或計算參數(shù)；第二，如何利用有限元法，考慮土的非線性及土的初始、固結和蠕變三種變形。但是對軟土地基的變形和穩(wěn)定計算，下列因素直接影響其精度：不確定的豎向和水平向排水邊界條件；填筑路堤過程中，填筑速率的不確定性；剪應力引起的土顆粒排列改變；次固結變形影響；軟土土樣在取樣、貯藏、運輸過程中不可避免的擾動；經濟因素對勘探、取樣和分析的限制。因此，解決軟土路堤問題的途徑就是把力學模型和不作任何分析，即所謂的“工程判斷”結合起來，而最有效的方式就是通過修建試驗路堤（試驗填土），或以實體工程進行現(xiàn)場試驗，用試驗觀測數(shù)據(jù)來驗證理論和計算方法，進一步完善理論和計算方法。軟土地基處理和路基設計將在接下來幾章做詳細的介紹和有關計算[1]。2.軟土地基處理2.1軟土的定義軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數(shù)小、固結時間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質相差較大等特點。我國公路行業(yè)規(guī)范對軟土地基未作定義。日本高等級公路設計規(guī)范將其定義為：主要由粘土和粉土等細微顆粒含量多的松軟土、孔隙大的有機質土、泥炭以及松散砂等土層構成。地下水位高,其上的填方及構造物穩(wěn)定性差且發(fā)生沉降的地基。日本規(guī)范還對軟土地基做了分類，提出了類型概略判斷標準。在給出軟土地基定義時指出：軟土地基不能簡單地只按地基條件確定，因填方形狀及施工狀況而異，有必要在充分研究填方及構造物的種類、形式、規(guī)模、地基特性的基礎上，判斷是否應按軟土地基處理。2.2軟土的形成軟土泛指剪強度低、壓縮性大的軟弱土層，主要為飽和軟粘土，在天然地層剖面上，他往往與泥炭和粉沙交錯沉積。軟土一般是指靜水或緩慢水流中以細顆粒為主的近代沉積物。軟土的成因一般認為是由于第四紀后期地表水所形成的沉淀物質,多分布在海濱,湖濱,河流沿岸等地勢低洼地帶,地表常年潮濕或積水。所以地表往往有大量喜水植物,由于這些植物的生長和死亡,使軟土中含有較多的有機物.軟土地基的處理應根據(jù)軟土,淤泥的物理力學性質,埋層深度,路堤高度,材料場地情況,公路等級等因素分別采取換土、拋石擠淤、反壓護道、滲水、土工材料、塑料排水板、粉噴樁、碎石樁、超載預壓等措施進行處理。軟黏土結構在很大程度上受沉積環(huán)境的影響，湖想沉積在淡水中進行，低電解質使沉積緩慢，顆粒定向排列。河水及近海沉積由于含鹽量的增加，細顆粒將更多地沉將為絮凝結構，形成高孔隙比和高含水量。新近沉積中，在幾乎未固結的狀態(tài)下，軟黏土含水量達到80%～100%形成可能達到的高孔隙率、低剪強度與強壓縮性。自重壓密是天然固結過程，固結壓力隨深度而線性地增加，含水量相應降低，強度隨深度而增加。（如圖2-1）當然，歷史的沉積環(huán)境未必是連續(xù)的，固結土為主的剖面中，常常有中、薄層粉沙夾層。在典型的三角洲相沉積中，微層粉沙層形成特有的韻律，我國上海軟土即是一個顯著的典例。這些薄夾層對地基強度的影響雖不顯著，但對地基的滲透固結性卻能帶來突出的改善，泥炭層的存在則是埋藏股沼澤的特有標志，泥炭在軟土剖面重水平成層。它的成分，結構及物理力學性質有極明顯的特殊性。大多數(shù)泥炭仍然保留粗糙的植物結構，含碳量、含灰量一般大于10%，高孔隙比（有時高達150%～200%）決定它的高持水量（有時高達700%），它的疏松骨架形成的高壓縮性遠大于軟黏土。沉降可能達到泥炭厚度的20%至60%，但它的滲透性較高，因而在排水壓縮后能夠較快地獲得強度較大。在一些最新構造中的凹陷區(qū)域還有未分解的泥炭的植物殘骸，實際上即木質纖維，埋藏在軟土層中，形成強度極不均的混合物。由于軟土在天然沉積過程中，形成層的復雜性，因此軟土所包含的范疇[1]。圖2—1軟土強度隨深度變化曲線水下沉積形成的軟土，表面經受長期氣候的影響使含水量減小，在收縮固結的作用下而形成所謂“硬殼”。這一處地下水位以上的非飽和土層，其強度略高于下伏軟土，厚度通常是0～3m。2.3軟土對路基工程的危害軟土地基的性質因地而異，因層而異，不可預見性大。在設計、施工過程中，稍有疏忽就會出現(xiàn)質量事故，常見的事故有:(1)勘察設計不詳細或不準確，導致對應該作軟基處理的地段未作處理設計，此類工例不少，世界銀行貸款項目也存在此類現(xiàn)象。(2)已知是軟土地基，但是未做好軟土地基處理，造成路堤失穩(wěn)或危及線外建筑物。工例有：汕頭磊口大橋引道．由于高填土引起線外土地隆起，民房受損．路基難以穩(wěn)定，只好增加橋梁長度，建成后一段時間，仍然出現(xiàn)錐坡不均勻下沉，又做了處理，現(xiàn)已改建新橋。中山縣附近的獅窖口橋，原設計是拱式橋跨，臺背填土較高．由于高填土的推力作用和地基嚴重下沉，使橋臺被推壞，拱體損傷，新路旁的老公路被擠移，將一條近10m寬的水溝填塞，路外廠房和民房受損，迫不得已改變橋型(原拱橋拆掉重建梁橋)，增大橋長，降低路堤。（3）雖然作了軟土地基處理，但是措施不力，施工不當造成路堤失穩(wěn)。珠海南屏橋引道，雖然軟土采用砂并結合分級加裁預壓處理，路堤填土高度7m，南岸砂井施工完成后，僅填土到2.5m高(第一級加載)時就發(fā)生破壞，北岸在第三級填土完成時發(fā)生破壞。填土完成也發(fā)生破壞。經開挖分析，原因是地質資料不準確，填土速度過快，后加的反壓護道又阻塞了砂墊層的排水通道。最后采取了挖深邊溝排水(挖邊溝時，原路堤底有大量的水流出)，用袋裝砂井(原先的砂井是無袋砂井)和捕土工布進行修復。（4）堆料不當，未按規(guī)定分層填筑，填土過快，碾壓不當，造成路堤失穩(wěn)。新會虎坑、大洞橋的引道，原設計對軟基都作了袋裝砂并結合砂墊層加固處理，由于投資限制，大部分路段的處理被取消。在施工過程中，有幾處路堤發(fā)生滑塌現(xiàn)象，通車后整個路段不均勻沉降明顯。主要原因是堆料不當，未按規(guī)定分層填筑，也未作施工觀測，填土過快，碾壓不當。其填料采用開山石渣土，其中合有大塊石，運料沒有做到均勻卸土，合理分層，而是堆成厚層用強振碾壓，使強度很低、靈敏度很高的軟土地基受到破壞。末作加固處理但按規(guī)定施工的路段，雖然后來沉降較大，但沒有發(fā)生破壞。(5)擾動“硬殼層”或填筑不當，使“硬殼層”遭受破壞，導致路堤失穩(wěn)。軟土地基上往往有一層強度比軟土高的土層，被稱為“硬殼層”。“硬殼層”可以起到承重和擴散應力作用，利用好“硬殼層”對于減少工程投資是有意義的。有的地區(qū)甚至認為，有“硬殼層”存在的軟土地基，寧可不作軟土地基特殊處理，充分利用“硬殼層”的擴散應力作用，采取預壓措施，以保持填筑路堤的穩(wěn)定。但若對“硬殼層”的勘察、利用工作做得不好，則達不到頂預想的效果。（6）由于臺背填土使地基對結構物產生負摩阻力和縱向推擠作用，引起橋臺發(fā)生變位以至損壞。在軟土地基上的橋臺，基礎不論是用支承樁或是摩擦樁，由于臺背填土引起軟土層發(fā)生較大的沉降，對橋臺及樁基礎產生縱向推擠向河中方向和負摩擦力作用，輕則使橋臺發(fā)生位移或下沉，重則損壞橋臺危及橋墩，這種現(xiàn)象尤以輕型橋臺為甚。此類現(xiàn)象出現(xiàn)不少給工程的進展和完工后的使用帶來不利影響。主要問題是：臺背填土引起橋臺向橋跨方向發(fā)生水平變位；先做橋臺，后做錐坡及臺背填土；錐坡沒有按設計圖紙做足，臺背填土時把輕型橋臺推壞；由于負摩擦力作用，引起橋臺下沉[1]。2.3.1軟土的物理力學性質1、天然含水量高、孔隙比大。含水量在34%～72%之間，孔隙比在1.0～1.9之間，飽和度一般為35%～60%，塑性指數(shù)為13～30，天然容重為16～19。2、透水性低。大部分軟土的滲透系數(shù)均在10-8～10-6㎝/s之間。3、高壓縮性。4、抗剪強度低。其快剪黏聚力在10kPa左右，快剪內摩擦角在0～5之間。5、觸變性。一旦受到擾動，土的強度明顯下降，甚至呈流動狀態(tài)。6、流變性。其長長期抗剪強強度只有一一般土質抗抗剪強度的的40%～80%。[2]2.3.2軟土土對路基工工程的危害害由于軟土低級松松軟，在軟軟土地區(qū)修修筑陸地，可可能產生各各種破壞失失穩(wěn)現(xiàn)象，如如施工期發(fā)發(fā)生路堤開開裂、坍滑滑；施工及及運營期長長期不斷的的路堤下沉沉，或突然然的大量下下沉，滑移移等現(xiàn)象。這這些現(xiàn)象中中最嚴重的的是路堤整整體坍滑，劃劃弧切入地地基軟土層層之中。另另外，由于于軟土含水水量大，強強度低，壓壓縮性高和和透水性差差的特點，使使地基承載載力低，產產生沉降大大，在路堤堤填筑和運運營期間產產生嚴重的的下沉，甚甚至在若干干年后還有有下沉現(xiàn)象象。2.4軟土土地基加固固方法綜述述在我國，軟土地地基類型多多樣，且分分布廣泛，因因此處理好好形形色色色的軟土地地基，也是是工程中的的一個重要要問題。據(jù)據(jù)調查統(tǒng)計計，地基處處理不當常常常是造成成土木工程程事故的主主要原因，同同時整個工工程的質量量、投資和和進度都與與地基處理理恰當與否否有密切的的關系。目前前我國軟土土地基處理理的現(xiàn)狀在我國高等級公公路的軟土土地基處理理中，常用用的方法主主要有粉噴噴樁、砂墊墊層法、豎豎向排水法法(袋裝砂井、塑料排排水板)、加鋪土土工織物(土工布、土土工格柵)、碎石樁樁、砂樁、深深層攪拌、強強夯等。采采用最多的的是砂墊層層+袋裝砂井(或塑料排排水板)土工布的的處理辦法法，可以得得到比較經經濟且效果果較佳的結結果。在軟土地基上修修筑公路和和橋梁并不不都會發(fā)生生問題、只只要設計和和施工措施施得當，就就可以保證證路堤、橋橋梁的穩(wěn)定定和使用效效果。軟土土地基上路路堤的設計計與施工方方案，應結結合當?shù)毓すこ痰刭|條條件、材料料供應、投投資環(huán)境、工工期要求和和環(huán)境保護護等因素，按按照因地制制宜、就地地取材、分分期修建、綜綜合處治的的原則進行行充分論證證，使設計計和施工方方案達到技技術上先進進、經濟上上合理[33]。砂井井排水法的的加固原理理在含水量大、孔孔隙比大、壓壓縮性高、軟軟土深厚的的軟土地基基中打入砂砂井作為排水水通道以增增加土層的的排水途徑徑，縮短排水水的距離。在上部荷荷載的作用用下，產生的附附加應力使使土顆粒間間的孔隙水水通過插在在軟土層中中的砂井排排出地層外外面以達到到土顆粒間間位移密實實，從而大大大加速了地地基的固結結與沉降。減減少壓縮性性，降低孔隙隙比和含水水量，增加土體體密實度，在較短時時間內達到到較高的固固結度，以提高軟軟土路基的的承載力和和抗剪能力力，從而保證證路堤和地地基的穩(wěn)定定。排水固結法是處處理粘土地地基的有效效方法之一一，它可以以解決沉降降與穩(wěn)定問問題。沉降降問題即是是使地基的的沉降在加加載預壓期期間大部分分或基本完完成，使構筑物物在使用期期間不產生生不利的沉沉降或沉降降差。穩(wěn)定定問題即加加速地基土土的抗剪強強度的增長長，從而提高高地基的承承載力和穩(wěn)穩(wěn)定性。砂砂井排水法法的優(yōu)點是是施工工藝藝簡單，成本低廉廉（相對于于塑料排水水板而言），缺點即地基變形后，容易產生斷頸和頸宿，不利于排水。3.公路軟軟土路基設設計3.1軟土土路基設計計資料本設計為廣州市市臨江大道道東段（華華南橋～車車陂路）第第一標段（K0+000～K1+2200）路段的的軟土路基基處理，因因為此地為為第四系全全新統(tǒng)地層層厚15～20m，場地表表層多分布布有人工填填土，以雜雜填土為主主；其下為為海陸交互互相沉積的的淤泥、淤淤泥質土及及淤泥質粉粉細砂；最最下部為第第四系全新新統(tǒng)沖積亞亞粘土、亞亞砂土及粉粉細砂。基基巖為上白白堊統(tǒng)紫紅紅色砂巖，泥泥質膠結。經經比選，決決定采用砂砂井加固此此處地基。具具體計算見見以下各節(jié)節(jié)。1、路路基壓實標標準及壓實實度：根據(jù)據(jù)《城市道道路設計規(guī)規(guī)范》（CJJ337—90）及《公公路瀝青路路面設計規(guī)規(guī)范》（JTJ014--97）的要求求，并參照照眾多工程程實踐，考考慮到路基基壓實度應應保證路基基具有足夠夠的強度和和穩(wěn)定性，使使路面有一一個必要的的穩(wěn)固土基基，在填筑筑路堤時，應應將填土分分層壓實。路路基各層采采用重型擊擊實試驗法法求得的最最大干密度度的壓實度度應符合下下表的規(guī)定定（表3-1）。表3-1路基壓實實度填挖類型路面底面以下深深度（cm）壓實度（％）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≥90零填及路塹路床床0～80≥95路基填填土高度小小于路床厚厚度（800cm）及及不填不挖挖路段，原原地面以下下0～0.3mm范圍內的的壓實度不不應低于表表列“零填及路路塹路床”的要求。2、路路基基底為為耕植土或或土質松散散時，應先先清除表層層0.3mm耕植土或或松散土層層，碾壓夯夯實基底后后方可填筑筑路基，基基底壓實度度（重型）不不小于85%。清表回回填及碾壓壓增方數(shù)量量已計入“路基土石石方數(shù)量計計算表”中。路基填料強度要要求見表3-2。表3-22路基填料料強度指標標項目分類路面底面以下深深度(cm)填料最小強度(CBR)(%))填料最大粒徑(cm)填方路基上路床0～30810下路床30～80510上路堤80～150415下路堤>150315挖方路基0～308103．軟土地基分布布:臨江大道位于珠珠江三角洲洲沖積平原原珠江北岸岸,珠江支流流一級階地地?？傮w場場地地勢平平坦,以工廠區(qū)區(qū)、魚塘及及河涌為主主,廠區(qū)內分分布有工業(yè)業(yè)設施、建建筑物及空空地。第四四系全新統(tǒng)統(tǒng)地層厚10～20m。場區(qū)主主要分布第第四系人工工填土層（Q4ml）、第第四系全新新統(tǒng)海陸交交互相沉積積層（Q4mc）、第四四系全新統(tǒng)統(tǒng)沖積層（Q4al）、殘殘積層（Qel）、以以及白堊系系上統(tǒng)（KK2）巖層。各各巖層自上上而下依次次為：。（1）第四系人工填填土層（Q4ml）①1雜填土:普遍分分布于場地地,呈雜色、灰灰黑色、雜雜褐色，主主要由建筑筑垃圾、粘粘性土及少少量生活垃垃圾組成,松散為主,分布不均,該層直接接出露于地地表,層厚0.5～4.5m。①2素填土:揭露于于K0+9980～K1+2200、K1+5590～K1+8845及K3+7724，呈灰黃黃色、灰黑黑色、灰色色,主要由亞亞粘土或粗粗砂組成,可塑或疏疏松狀,層厚0.6～4.9m。（2）第四系全新統(tǒng)統(tǒng)海陸交互互相沉積層層（Q4mc）廣泛分布于場地地，頂界埋埋深0.5～6.5m，按按巖性可分分以下兩個個亞層：②1淤泥：廣泛分布布于場地，灰灰黑色，飽飽和，流塑塑，含有機機質,局部變相相為淤泥質質亞粘土、淤淤泥質砂土土及淤泥質質粉砂，該該層位于人人工填土之之下,層厚2～8m。②2淤泥質細砂:揭揭露于K0+0000～K0+5500、K2+2250～K2+3350、K3+0000～K3+7724,呈不連續(xù)續(xù)狀分布，灰灰黑色，飽飽和，松散散，顆粒均均勻，層中中夾薄層淤淤泥，含少少量有機質質,該層位于于淤泥層之之下,層厚0.9～4.9m。（3）第四系全新統(tǒng)統(tǒng)沖積層（Q4al）場地分布局限，揭揭露層厚0.5～3.0m，按按巖性可分分以下兩個個亞層：③1細砂:局部變相為亞砂砂土，分布布局限,僅揭露于K0+0000、K0+5504、K2+2250～K2+3350、K3+7724，呈灰黃黃色、灰色色，飽和,稍密至中中密。砂顆顆粒均勻,層厚1.30～3.00mm。③2亞粘土:僅揭揭露于K0+4450～K0+8800、K1+6657,層狀透鏡鏡狀斷續(xù)分分布，灰白白色，灰色色，夾紅色色，軟塑～～可塑，層層厚0.5～3.0m。（4）第四系殘積層層（Qel）亞粘土:廣泛分分布于場地地，暗紫紅紅色，局部部黃色,可塑～硬硬塑，為泥泥質粉砂巖巖風化殘積積土,層位穩(wěn)定,工程性質質較好,厚度大于于5m。軟土土層具體分分布范圍詳詳見《特殊殊路基設計計縱斷面布布置圖》及及《巖土工工程勘察報報告》。軟軟土層主要要物理力學學指標如表表3—3：表3-3軟土層主主要物理力力學指標表表項目數(shù)值范圍均值項目數(shù)值范圍均值天然含水量ω（%）48.8～755.762.7固結快剪φg(oo)10.0孔隙比e1.37～1..961.58Cg(kPPa)7.0～10..08.5塑性指數(shù)Ip（%）8.6～13..810.8快剪φ(o))3.9飽和度（%）91.3～1000.096.4C(kPaa)5.0液限ωL（%）22.6～399.233.1壓縮摸量Es((Mpa))1.79～2..992.40天然容重(g//cm3)1.55～1..671.62壓縮系數(shù)a0..1～0.2(MPa-11)0.83～1..651.13塑限ωp（%）14.0～255.622.3固結系數(shù)Cv(cm2/ss×10--3)0.393～00.44110.417液性指數(shù)IL1.97～5..783.71CH(cm2/ss×10--3)4.636～55.07774.8573.2軟土土地基上路路堤設計3.2.1軟土土路基橫斷斷面設計１.在鐵路線路或道道路工程中中，路基有有下面幾中中形式：（1）路堤當鋪設軌道或路路面的路基基面高于天天然地面時時，路基以以填筑方式式構成，這這中路基稱稱為路堤。（2）路塹當鋪設軌道或路路面的路基基面低于天天然地面時時，路基以以開挖方式式構成，這這種路基稱稱為路塹。（3）半路堤當天然地面橫向向傾斜，路路堤的路基基面邊線和和天然地面面相交時，路路堤體在地地面和路基基面相交線線以上部分分無填筑工工程量，這這種路堤稱稱為半路堤堤。（4）半路塹當天然地面橫向向傾斜，路路塹路基面面的一側無無開挖工作作量時，這這種路基稱稱為半路塹塹。（5）半路堤半路面面當天然地面橫向向傾斜，路路基一部分分以填筑方方式構成而而另一部分分以開挖方方式構成時時，這種路路基稱為半半路堤半路路塹。（6）不填不挖路基基當路基的路基面面和經過清清理后的天天然地基面面平齊，路路基無填挖挖方時，這這種路基稱稱為不填不不挖路基。２.路基斷面設計（1）路基本體在各種形式中，為為了能按線線路設計要要求鋪設軌軌道或路面面而構筑的的部分，稱稱為路基本本體。在路路基橫斷面面中，路基基本體由路路基頂面、路路肩、基床床、邊坡、基基底幾部分分構成。（2）路基設備路基設備是路基基的組成部部分，是為為確保路基基體的穩(wěn)固固性而采用用的必要的的經濟合理理的附屬工工程措施。它它包括排水水設備和防防護、加固固設備兩大大類臨江大道規(guī)劃為為城市主干干道I級兼城市市景觀道路路。根據(jù)已選選取橫斷面面的資料，高高速公路設設計時速為為60kmm/h，為為整體封閉閉式，設計計為四車道道，具體設設計如圖3-1所示。斷面面詳圖見附附圖Ｔ１～～Ｔ５。擬定斷面形狀：：路堤高22.60mm，路基面面寬60mm，坡率1：1.5；換算活活載土柱高高h0=3..39m,,一般正常常路段橫斷斷面布置為為：7米（綠化帶+人行道＋＋自行車道道）+12米（機動車車道）+8米（中央分分隔帶）+12米（機動車車道）+7米（綠化帶+人行道＋＋自行車道道）+14米（景觀綠綠化帶），景景觀綠化帶帶位于道路路南側，瀕瀕臨珠江。14米景觀綠化帶可根據(jù)不同地段適當減窄或取消，以減少拆遷。圖圖3-1路基橫斷斷面設計形形式在“T”型交叉路口路口口，增加左左轉彎車道道，結合臨臨江大道西西段，按照照500米至800米的間距，在在道路兩側側布置港灣灣式公交停?？空?。交交叉口處設設置殘疾人人坡道及人人行斑馬線線。施工情況：100個月竣工工，12個月通車車。路堤填填筑速率：：三級加荷荷，第一級級等速填筑筑2個月，填填土高度11.0m，固固結2個月，第第二級等速速填筑2個月，填填土高度11.0m，固固結2個月；第第三級等速速填筑2個月，填填土高度00.4m，固固結2個月后通通車。3.2.2軟土土地基路堤堤填料路堤填料根據(jù)土土石的顆粒粒組成、顆顆粒形狀、塑塑性指數(shù)及及液限等，應應分為巖塊塊、粗粒土土和細粒土土三大類，按按填料的性性質和適用用性，可分分為下列五五組：A組：優(yōu)質填料。包包括不易分分化的硬塊塊石、漂石石土、卵石石土、碎石石土、砂性性土等；B組：良好填料。包包括不易分分化的軟塊塊石、級配配不良的漂漂石卵石土土、碎石土土、粗砂、中中砂、細砂砂等；C組：一般填料。包包括易分化化的軟塊石石、細粒土土含量在30%以上的漂漂石土、卵卵石土、粉粉土粉砂等等；D組：不易使用的的差質填料料；E組：嚴禁使用的的劣質填料料。在該設計中路堤堤填料取A組填料中中的砂性土土，路基構構造圖如下下圖所示：：圖3—2路基構造圖3.3重力力式擋土墻墻設計計算算擋土墻用于支擋擋防護目前前仍占主要要。石砌的的重力式擋擋土墻多用用于石料豐豐富、墻高高較低、地地基較好的的場合；鋼鋼筋混凝土土結構的懸懸臂式擋土土墻、扶壁壁式擋土墻墻和板柱擋擋土墻其受受力比較合合理，墻身身圬工體積積小，也已已廣泛應用用于公路路路基的防護護。垛式擋擋土墻易于于調整墻的的高度，并并采用預制制構件拼裝裝，是一種種特殊型式式的擋土墻墻。所以本本設計采用用重力式擋擋土墻。由于道路左側無無放坡條件件，于道路路左側用路路肩擋土墻墻收坡，具具體為：高高差小于00.2m地地段，直接接在人行道道外側邊緣緣設置30×115×1000cmCC30混凝土緣緣石。高差差1.0mm＞H≥0.2mm地段，用用重力式路路肩擋土墻墻收坡，重重力式路肩肩擋土墻采采用C20素混凝土土現(xiàn)澆，擋擋土墻基礎礎埋深不小小于0.55m，墻底底采用粉噴噴樁基礎，橫橫向（垂直直道路方向向）樁距11.0m，縱縱向（順道道路方向）樁樁距1.22m，兩排排樁交錯布布置。道路路填土高度度≥1.0mm地段用懸懸臂路肩擋擋土墻收坡坡；懸臂擋擋土墻墻身身、底板，均均采用C30鋼筋混凝凝土現(xiàn)澆，受受力鋼筋為為Ⅱ級鋼筋，分分布筋為Ⅰ級鋼筋，鋼鋼筋最小保保護層厚度度不小于33.0cmm；懸臂式式路肩擋土土墻基礎埋埋置深度一一般不小于于0.7mm，擋土墻墻基底夯填填厚0.220m碎石石墊層。擋土墻在在地面以上上0.200m每隔2.00m上、下下、左、右右交錯設置置泄水孔，孔孔徑0.005m。墻墻背設土工工布反濾層層（4500g/m2），以防防泄水孔堵堵塞及路基基填土外漏漏、流失。為為滿足地基基承載力及及控制沉降降要求，懸懸臂式路肩肩擋土墻墻墻底設置方方樁基礎，根根據(jù)不同地地段采用不不同的樁長長，方樁采采用截面為為28cmm×22cmm的矩形樁樁，樁身采采用C30混凝土，受受力鋼筋為為Ⅱ級鋼筋，箍箍筋為Ⅰ級鋼筋，按按兩排樁布布置，樁距距1.0mm，正三角角形布置。擋擋土墻及方方樁施工時時應注意保保護鄰近地地下管線，必必要時進行行監(jiān)測。高高差大于等等于1.00m地段墻墻頂設人行行道欄桿。人人行道欄桿桿與其下的的懸臂擋土土墻連接成成一體。右右側道路邊邊坡全部綠綠化。3.3.1擋土土墻設計原原理及步驟驟擋土墻的種類主主要有以下下幾種：（1）重力力式擋土墻墻（2）托盤盤式擋土墻墻和卸荷板板式擋土墻墻（3）懸臂臂式和扶壁壁式擋土墻墻（4）加筋筋土擋土墻墻（5）錨定定板擋土墻墻（6）抗滑滑樁和樁板板式擋土墻墻（7）錨桿桿擋土墻（8）土釘釘墻（9）樁索索復合結構構重力式擋土墻只只要是依靠靠自身重量量抵抗土體體和附加荷荷載應力。就就全墻來說說，在力系系作用下，應應保持穩(wěn)定定并要求地地基有足夠夠強度，對對墻身薄弱弱斷面應加加以檢算。1.重力式擋土土墻構造要要求（1）材料選擇漿砌片石擋土墻墻取材容易易，施工簡簡便，適用用范圍比較較廣泛。山山區(qū)公路中中，石料資資源較為豐豐富，在擋擋土墻高≤10米時，因地地制宜，采采用漿砌片片石砌筑，可可以較好地地滿足經濟濟、安全方方面的要求求。（2）截面形式選擇根據(jù)擋土墻結構構類型及其其特點分析析，當墻高高＜5時，采用用重力式擋擋土墻，可可以發(fā)揮其其形式簡單單，施工方方便的優(yōu)勢勢。同時，由由于山區(qū)公公路地面橫橫坡比較陡陡峭，若采采用仰斜式式擋土墻，會會過多增加加墻高，斷斷面增大，造造成浪費，采采用俯斜式式擋土墻會會比較經濟濟合理。一一般在路塹塹墻、墻趾趾處地面平平緩的路肩肩墻或路堤堤墻等情況況下，才考考慮采用仰仰斜式擋土土墻。當墻墻高≥5且地基條條件較好時時，采用衡衡重式擋土土墻，可以以有效地減減小截面，節(jié)節(jié)省材料。（3）位置選擇在挖方邊坡比較較陡峭時，采采用路塹擋擋土墻，可可以降低邊邊坡高度，減減少山坡開開挖，避免免破壞山體體平衡；在在地質條件件不良情況況下，還可可以支擋可可能坍滑的的山坡土體體。對于采用路肩擋擋土墻或路路堤擋土墻墻，應結合合具體條件件考慮，必必要時應作作技術經濟濟比較。因因為路堤擋擋土墻承受受荷載較大大，受力條條件較為不不利，截面面尺寸也較較大，所以以路堤墻與與路肩墻的的墻高或截截面污工數(shù)數(shù)量較為接接近，基礎礎情況相仿仿時，采用用路肩墻比比較有利。2.基礎埋置深深度擋土墻的斷面形形式應結合合基礎埋置置深度共同同考慮，根根據(jù)地形地地質條件，擋擋土墻基礎礎應有足夠夠的埋置深深度。土質地基擋土墻墻無沖刷時時，基礎底底面應位于于地面以下下等于或大大于1米；有沖刷刷時，應在在沖刷線以以下1米或大于1米。由于地下水位大大概在地基基以下1米深處，地地基是土質質地基，設設計擋土墻墻基礎埋置置深度為11米。3.擋土墻構造造(1)墻身構造片石圬工路肩墻墻用粗料石石或C15混凝土做做帽石，通通常厚度不不小于400cm，突突出寬度不不小于200cm，路路堤墻和路路塹墻可不不作帽石，用用大塊片石石置于墻頂頂，并以砂砂漿抹平。在在有石料地地區(qū)，重力力式擋土墻墻盡可能采采用漿砌片片石砌筑，片片石的極限限抗壓強度度不得小于于30MPPa。在一般般地區(qū)及寒寒冷地區(qū)，采采用M7.5水泥沙漿漿；在浸水水地區(qū)及嚴嚴寒地區(qū)，采采用M10水泥沙漿漿。在缺乏乏石才地區(qū)區(qū)，重力式擋擋土墻可采采用C15混凝土片片石混凝土土建造；在在嚴寒地區(qū)區(qū)采用C20混凝土或或片石混凝凝土。(2)沉降縫和伸伸縮縫為了避免因地基基不均勻沉沉降而引起起墻身開裂裂，須根據(jù)據(jù)地基條件件及墻的斷斷面，高度度不同而設設置沉降縫縫；為防止止圬工砌體體因收縮硬硬化和溫度度變化產生生裂縫，應應設置伸縮縮縫，一般般合并設置置。延墻的的延長方向向每隔10-20m設一一縫（嚴寒寒地區(qū)取小小值），縫縫寬2-3cm，縫縫內塞瀝青青麻筋或瀝瀝青木板等等材料，沿沿內、外、頂頂三邊填塞塞，深度不不小于0..2m。當當墻后為巖巖石路塹或或填石路堤堤時，可設設置空縫。為為保護墻面面，石砌擋擋土墻墻面面先覆以厚厚2cm的M5.0水泥砂漿漿一層，然然后涂2-3mm的熱熱瀝青；混混凝土擋土土墻，在墻墻面上涂二二層厚2-3mmm熱瀝青。如如不設防水水層，片石石圬工表面面的石縫應應用砂漿抹抹平。(3)排水措施擋土墻墻的排水處處理是否得得當，直接接影響到擋擋土墻的安安全及使用用效果。因因此，擋土土墻應設置置排水設施施，以疏干干墻后填料料中的水分分，防止地地表水下滲滲造成墻后后積水，而而使墻身承承受額外的的靜水壓力力；消除粘粘性土填料料因含水量量增加產生生的膨脹壓壓力；減少少季節(jié)性冰冰凍地區(qū)填填料的凍脹脹壓力。擋土墻墻的排水設設施通常由由地面排水水和墻身排排水兩部分分組成。地面排水設置地地面排水溝溝，引排地地面水；夯夯實回填土土頂面和地地面松土，防防止雨水和和地面水下下滲，必要要時可加設設鋪砌。圖3—3擋土墻的的瀉水孔墻身排水主要是是為了迅速速排除墻后后積水。漿漿砌擋土墻墻應根據(jù)滲滲水量在墻墻身的適當當高度處布布置泄水孔孔（見圖3—3）。4.土壓力的計計算擋土墻設計的經經濟合理，關關鍵是正確確地計算土土壓力，確確定土壓力力的大小、方方向與分布布。土壓力力計算是一一個十分復復雜的問題題，它涉及及墻身、填填土與地基基三者之間間的共同作作用。計算算土壓力的的理論和方方法很多。由由于庫倫理理論概念清清析，計算算簡單，適適用范圍較較廣，可適適用不同墻墻背坡度和和粗糙度、不不同墻后填填土表面形形狀和荷載載作用情況況下的主動動土壓力計計算，且一一般情況下下計算結果果均能滿足足工程要求求，因此庫庫倫理論和和公式是目目前應用最最廣的土壓壓力計算方方法.主動土壓力計算算公式：Ea=1/2HH2Ka式中：Ea——主動土土壓力(kN)——土的容容重（kN/mm）H——擋土墻高(m)Ka——庫倫主動動土壓力系系數(shù)[4]]3.3..2擋土墻墻選型擬建廣州市臨江江大道東段段（華南橋橋～車陂路路）工程位位于廣州市市天河區(qū)珠珠江北岸，頻頻臨珠江，屬屬于城市道道路所以要要收坡，采采用重力式式擋土墻，墻墻背坡度為為1：0.25。斷面詳圖圖見附圖ＴＴ８。墻頂頂寬度為1100cmm，基礎埋埋深為1000cm。則則墻底寬為為175ccm,設計時墻墻身采用漿漿砌片石砌砌筑。如圖圖3—４所示：圖3—４擋土墻尺寸構造造圖3.3.3重力力式擋土墻墻檢算1、土壓力計算有規(guī)范查表得到到kkPa主動土壓力：2．滑動穩(wěn)定性檢檢算擋土墻的滑動穩(wěn)穩(wěn)定性按公公式計算，為為了保證滑滑動穩(wěn)定性性，必須滿滿足，如墻墻前土厚度度h，且密實實可靠，不不會被搬運運或水流沖沖失，則可可按庫侖理理論計算被被動土壓力力Ep為了安全全，可適當當折減。如如圖３－５５所示圖3—５擋土墻穩(wěn)定性計計算簡圖設計墻與地基之之間的摩擦擦系數(shù)為f=0..4墻重G為：kN//m所以滿足抗滑要要求3.抗傾覆穩(wěn)穩(wěn)定檢算擋土墻的抗傾覆覆穩(wěn)定性指指它受力后后抵抗墻身身繞墻趾向向外轉動的的能力，用用抗傾覆穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)表表示，為穩(wěn)穩(wěn)定力矩之之和與傾覆覆力矩之和和之比值。kkN/m所以滿足抗傾覆覆要求。4.合力偏心心距及基底底應力檢算算基底應應力不允許許超過地基基容許承載載力，為避避免擋土墻墻發(fā)生顯著著不均勻沉沉降，還應應控制作用用于墻基底底的合力偏偏心距。土質地基所以滿足合力偏偏心距要求求。采用材料力學偏偏心受壓公公式檢算基基底應力，即即所以滿足基底應應力檢算。5．墻身截面強度度檢算為保證墻身具有有足夠的強強度，需要要對墻身截截面進行檢檢算，對一一般圬工擋擋土墻，可可取一二個個截面進行行強度檢算算，在墻身身截面無大大變化時，取取墻高1/2處斷面進進行檢算。（1）法向應力檢算檢算墻高1/22處斷面的的合力偏心心距為：墻身截面面的偏心距距法向應力力：（2）剪應力檢算：：根據(jù)以以上檢算，各各項要求都都滿足。所所以確定墻墻背坡度為為1：0.25。墻頂寬寬度為1000cm，基基礎埋深為為100ccm。則墻墻底寬為1175ccm(2)。3.4軟土土地基承載載力地基承載力是指指地基土單單位面積上上所能承受受荷載的能能力，以kPa計。一般般用地基承承載力特征征值來表述述?！豆仿返鼗A礎設計規(guī)范范》（GB50001－2001）規(guī)定，地地基承載力力的特征值值是指由載載荷試驗測測定的地基基土壓力壓壓力變形曲曲線線性變變形段內規(guī)規(guī)定的變形形所對應的的壓力值，其其最大值為為比例界限限值。一般般認為地基基承載力可可分為允許許承載力和和極限承載載力。允許許承載力是是指地基土土允許承受受荷載的能能力，極限限承載力是是地基土發(fā)發(fā)生剪切破破壞而失去去整體穩(wěn)定定時的基底底最小壓力力。確定地地基承載力力的方法有有載荷試驗驗法、理論論計算法、規(guī)規(guī)范查表法法、經驗估估算法等許許多種。單單一一種方方法估算出出的地基承承載力的值值為承載力力的基本值值，基本值值經標準數(shù)數(shù)理統(tǒng)計后后可得地基基承載力的的標準值，經經過對承載載力標準值值進行修正正則得到承承載力設計計值。在工工程設計中中為了保證證地基土不不發(fā)生剪切切破壞而失失去穩(wěn)定，同同時也為使使建筑物不不致因基礎礎產生過大大的沉降和和差異沉降降，而影響響其正常使使用，必須須限制建筑筑物基礎底底面的壓力力，使其不不得超過地地基的承載載力設計值值。因此，確確定地基承承載力是工工程實踐中中迫切需要要解決的問問題。我們可以通過現(xiàn)現(xiàn)場載荷試試驗或室內內模型試驗驗來研究地地基承載力力?，F(xiàn)場載載荷試驗是是在要測定定的地基上上放置一塊塊模擬基礎礎的載荷板板。載荷板板的尺寸較較實際基礎礎為小，一一般約為0.25～1.0m。然然后在載荷荷板上逐級級施加荷載載，同時測測定在各級級荷載下載載荷板的沉沉降量及周周圍土的位位移情況，直直到地基土土破壞失穩(wěn)穩(wěn)為止。通通過試驗可可以得到載載荷板在各各級壓力p的作用下下，其相應應的穩(wěn)定沉沉降量[55]。3.4.1地基基承載力的的確定方法法1.按極限荷載確定定地基承載載力極限荷載即地基基變形第二二階段與第第三階段的的分界點相相對應的荷荷載，是地地基達到完完全剪切破破壞時的最最小壓力。極極限荷載除除以安全系系數(shù)可作為為地基的承承載力設計計值。極限承載力的理理論推導目目前只能針針對整體剪剪切破壞模模式進行。確確定極限承承載力的計計算公式可可歸納為兩兩大類：一一類是假定定滑動面法法，先假定定在極限荷荷載作用時時土中滑動動面的形狀狀，然后根根據(jù)滑動土土體的靜力力平衡條件件求解。另另一類是理理論解，根根據(jù)塑性平平衡理論導導出在已知知邊界條件件下，滑動動面的數(shù)學學方程式來來求解。由于假定不同，計計算極限荷荷載的公式式的形式也也各不相同同。但不論論哪種公式式，都可寫寫成如下基基本形式Pu=γbNγ+Nqq+Ncc。下面介介紹在平面面問題中淺淺基礎應用用較多的太太沙基公式式。太沙基利用塑性性理論推導導了條形淺淺基礎在鉛鉛直中心荷荷載作用下下，地基極極限荷載的的理論公式式。本公式式是屬于假假定滑動面面分成三個個區(qū)，求極極限荷載的的方法。其其假定為：：（1)基底面粗糙，ⅠⅠ區(qū)在基底底面下的三三角形彈性性楔體，處處于彈性壓壓密狀態(tài)，它它在地基破破壞時隨基基礎一同下下沉。楔體體與基底面面的夾角為為φ。（2)Ⅱ區(qū)(輻射受剪區(qū))的的下部近似似為對數(shù)螺螺旋曲線。Ⅲ區(qū)(朗肯被動動區(qū))下部為一一斜直線，其其與水平面面夾角為(45°°-φ/2)，塑性區(qū)(Ⅱ與Ⅲ)的地基，同同時達到極極限平衡。（3)基礎兩側的土重重視為“邊載荷”q=γd，不考慮慮這部分土土的抗剪強強度。Ⅲ區(qū)的重量量抵消了上上舉作用力力，并通過過Ⅱ、Ⅰ區(qū)阻止基基礎的下沉沉。2.按工程規(guī)范確定定地基承載載力地基承載力的確確定，是一一個與地基基土的性質質、建筑物物的特點等等多種因素素有關的復復雜問題。《規(guī)規(guī)范》是根根據(jù)大量建建筑工程實實踐經驗、現(xiàn)現(xiàn)場載荷試試驗、標準準貫入試驗驗，輕便觸觸探試驗和和室內土工工試驗數(shù)據(jù)據(jù)，對相應應的地基承承載力進行行統(tǒng)計、分分析、制定定的。當基礎寬度b≤≤3m，基礎礎埋深d=0.55m，可按按《規(guī)范》各各表所列的的數(shù)值確定定地基承載載力的標準準值或基本本值。如果果實際工程程的b、d超過上述述范圍，則則地基承載載力需進行行寬度與深深度修正，修修正后為地地基承載力力的設計值值(或稱容許許承載力)。表3-4素填土承承載力標準準值(kPa))N1010203040f(kPa)85115135160注：本表只適用用于粘性土土與粉土組組成的素填填土[5]]。3.4.2軟土土地基承載載力計算本設計為廣州市市臨江大道道東段（華華南橋～車車陂路）第第一標段（K0+000～K1+1150）路段的路路基設計。承承載力計算算的相關參參數(shù)和具體體計算如下下。1．計算參數(shù)路堤高度:取取K1+0000處為計算算點，設計計高程為88.30mm，地面高高程為5..70m，則路堤堤高為2..60m。填土容重:=119.0計算荷載Q=4500kNLL=1800cm填土內摩擦角::,Cv=8.55kPa，夯后填填土內摩擦擦角:2．承載力計算由得（3-1）按汽-20重車計算算Q=2880+1770=4550kN，L=1800cm（3-2）式中Cv——軟土的不不排水強度度;N——橫向分布布的車輛數(shù)數(shù);B——橫向分布布車輪最外外緣之間總總距(m);b——每一車輛輛的輪胎外外緣之間距距離(m);d——相鄰兩輛輛車輪胎之之間凈距(m)。所以可得換算土土柱高：（3-3）Q——每一輛車車的重力(kN);;——路基填料料容重(kN/mm)極限承載力:=1011.27kkPa所以承載力不滿滿足[6]]。3.5軟土土地基沉降降地基的最終沉降降量，通常常采用分層層總和法進進行計算，即即在地基沉沉降計算深深度范圍內內劃分為若若干層，計計算各分層層的壓縮量量，然后求求其總和。計計算時應先先按基礎荷荷載、基底底形狀和尺尺寸、以及及土的有關關指標確定定地基沉降降計算深度度，且在地地基沉降計計算深度范范圍內進行行分層，然然后計算基基底附加應應力，各分分層的頂、底底面處自重重應力平均均值和附加加應力平均均值。分層總和和法通常假假定地基土土壓縮時不不允許側向向變形，即即采用側限限條件下的的壓縮性指指標。為了了彌補這樣樣得到的沉沉降量偏小小的缺點，通通常取基底底中心點下下的附加應應力進行計計算。3.5.1沉降降計算步驟驟1.繪制地基分層圖圖2.確定地基沉降深深度所謂地基沉降計計算深度是是指自基礎礎底面向下下需要計算算壓縮變形形所到達的的深度，亦亦稱地基壓壓縮層深度度。該深度度以下土層層的壓縮變變形值小到到可以忽略略不計地基基沉降計算算深度的下下限，一般取地地基附加應應力等于自自重壓力的的20%處，即σz≤0.2σc處；在該該深度以下下如有高壓壓縮性土，則應繼續(xù)續(xù)向下計算算至σz=0.1σc圖圖3-6地基分層層圖處；核算精度均均為±5kPPa。本設計為為廣州市臨臨江大道東東段第一標標段（K0+000～K1+1150）的地基基沉降深度度取10..50m。3.分層厚厚度的選取取沉降計算算深度范圍圍內的分層層厚度一般般取0.4bb(b為基底寬寬度)或1～2m，成層層土的層面面和地下水水面是當然然的分層面面。本設計計為廣州市市臨江大道道東段第一一標段（K0+000～K1+1150）的分層層厚度取11.0m。3.5.2地基基應力計算算P===19×（2.600+3.339）=1133.81kkN/㎡=P××其中為查表所得得。B=112mX=112/2==6mX/BB=0.550表3-4為中軸線線上地基各各點應力的的計算中軸線上地基各各點（從地地面算起）應應力的計算算見表3-5表3-5中軸線上上地基各點點應力計算算表Z12345678910.5Hi（cm）1001001001001001001001001001500.9970.9820.9700.9000.8810.8120.7560.7200.6500.450113.47111.76110.40102.43100.2792.4186.0481.9473.9851.21z（m）Hi（cm）Es==（cm）（cm）115113.4710022.5112.615524004.694.39230111.7610038.10111.0824004.639.32336.4110.4010054.30106.4224004.4313.75442.8102.4310070.50101.3524004.2217.97549.2100.2710086.7096.3424004.0121.98655.692.41100102.9089.2324003.7125.6976286.04100119.1083.9924003.4929.18868.481.94100135.3077.9624003.2532.43974.873.98150155.5562.6024002.6035.0310.584.451.213.5.3垂直直沉降計算算下表中：Hi—分層厚度；—附加應力；—平均附加應力；；—自重應力；—平均自重應力。表3-6垂直沉降降計算表3.5.4穩(wěn)定定性的計算路基邊坡的穩(wěn)定定性，不僅僅取決于作作用在路基基土體上的的外在因素素，也取決決于邊坡設設計是否正正確合理。因因此路基邊邊坡設計是是路基工程程中一項十十分重要的的工作。由于路基可以看看作是地面面上無限延延伸的條形形土工建筑筑物，路基基穩(wěn)定性分分析可作為為平面問題題來處理。在平面和圓弧形形滑動面中中，路基邊邊坡穩(wěn)定性性檢算是根根據(jù)邊坡土土體的抗剪剪強度，對對已設計的的邊坡，假假定若干個個滑動面，每每個假定的的滑動面都都有一個相相應的滑動動體，然后后分析作用用在假象滑滑動體上的的抗滑因素素與滑動因因素，以其其比值K表示，K稱為穩(wěn)定定系數(shù)。在在許多個假假象的滑動動體中，求求的最小的的，視值是否否滿足規(guī)定定值來衡量量所設計的的邊坡的穩(wěn)穩(wěn)定性。如如值小于規(guī)規(guī)定值，則則表明所設設計的邊坡坡穩(wěn)定性不不夠，應改改緩邊坡的的設計至滿滿足規(guī)定的的穩(wěn)定系數(shù)數(shù)為止。如如值大于規(guī)規(guī)定值太多多，則表明明所設計的的邊坡坡度度太平緩應應改陡，否否則會造成成不經濟的的后果。影響軟土地基穩(wěn)穩(wěn)定性的因因素較多，它它不僅取決決于路堤的的斷面形狀狀、填土高高度、填土土施工速率率和地基土土的性質，而而且與軟土土成因類型型、地基的的成層情況況以及地基基土的應力力歷史有關關。例如土土層傾斜能能使滑動面面產生，即即滑動面的的位置和形形狀受到土土層成因的的影響，當當軟土地基基下伏硬層層時，則滑滑動面的形形狀可能有有三段或三三段以上的的曲線組成成，即復式式滑動面?？煽梢?，滑動動面的位置置和形狀受受底層結構構的影響。地基軟土因排水水固結作用用，強度相相應得到提提高，但按按照固結理理論的概念念，外荷載載是假定瞬瞬間加上的的，事實上上填土不可可能是瞬間間加荷的，也也不可能再再加填第一一層土后給給地基以足足夠的時間間固結，然然后在前第第二層土，因因此計算時時僅用快剪剪或固結快快剪強度指指標，都不不能正確反反映路堤穩(wěn)穩(wěn)定的真實實情況。為為了使計算算結果盡量量接近實際際機，在路路堤檢算和和運營期間間穩(wěn)定時，應應把地基土土在填土加加荷過程中中的固結作作用考慮在在內，地基基土的固結結度或地基基土各點之之靜井水壓壓力的數(shù)值值一般根據(jù)據(jù)固結理論論公式和經經驗數(shù)據(jù)進進行估算，在在有條件的的工程中，也也可埋設傳傳感器實測測超靜水壓壓力，用以以計算固結結度。固結有效應力法法是圓弧滑滑動面分條條法的基礎礎上進行的的。穩(wěn)定系數(shù)K可用用下式計算算：（3-4）式中角標I代表表地基部分分：如圖3-7QI、TI、NI—滑體中中地基部分分土體的重重量及其作作用在滑動動面上的鐵鐵向分力和和法向分力力；角標II代表填土部分：：QIII、TII、NII—滑體中部部分的重量量及其作用用在滑面上上切鐵向分分力和法向向分力；c、—填土的黏聚力和和內摩擦角角；—固結結不排水剪剪的黏聚力力；—不排水剪剪的黏聚力力；—滑弧弧長度；—滑弧面面上的切線線分力，與與滑動方向向相反；—地基土的的平均固結結度。圖3-7軟粘土地地基上路堤堤穩(wěn)定性圖圖使用固結有效應應力法需要要經過多次次試算才能能確定最危危險的滑動動圓弧，根根據(jù)對軟土土路堤的穩(wěn)穩(wěn)定分析的的大量檢算算資料表明明，圖3—8中陰影部部分即為最最危險的滑滑動位置的的經驗范圍圍，檢算時時可供考慮慮。經驗范范圍試驗坡坡頂B作水平線BG，過B點作與水水平線成36o角的直線BF，通過坡坡腳A點及邊坡坡中點E作兩條鉛鉛錘線AF及EH，得交點G、F、H、I四邊形所所包圍的范范圍。還應應注意，如如果通過試試算求得的的最危險圓圓心位于四四邊形GFHI邊緣時，還還須在邊線線意外補算算1～2個點，直直至求得的的最危險滑滑動圓弧的的圓心被其其他檢算圓圓弧的圓心心包圍時為為至。顯然然，軟土路路堤穩(wěn)定檢檢算是相當當繁冗的，但但現(xiàn)在已可可以由電子子計算機來來完成[55]。圖3-8最危險險滑動圓弧弧圓心位置置經驗范圍圍3.6軟土土地基計算算原理及步步驟軟土地基處治的的方法很多多，各種方方法都有它它的適用范范圍。具體體工程的工工程地質條條件千變萬萬化，對地地基處理的的要求不盡盡一致，而而且施工部部門采用的的機具、當當?shù)氐牟牧狭隙疾煌?，因因此必須進進行具體分分析，從地地質條件、處處理要求、處處理范圍、工工程進度、材材料機具等等方面進行行綜合考慮慮，以確定定合適的處處治方法。軟土地基處治的的工程費用用有時是十十分昂貴的的，且一旦旦選擇方法法錯誤，就就達不到好好的效果，因因此進行綜綜合考慮時時必須之一一盡力選擇擇經濟的方方法。在施工過程中，必必須注意施施工質量和和處理效果果的檢驗，以以保證工程程質量。在在施工期內內和施工完完成后因按按要求做好好檢測工作作，并盡量量采用可靠靠的手段來來檢驗處理理的效果。在開發(fā)、引用新新的地基處處理方法，或或者對不同同的處理處處理方法作作比較時，宜宜在大規(guī)模模施工以前前進行小規(guī)規(guī)?，F(xiàn)場實實驗來檢測測可靠性，并并獲得必要要的施工控控制指標和和施工經濟濟指標。軟基處之和其他他土工問題題的解決一一樣，包括括以下四個個環(huán)節(jié)：詳詳細檢查，包括地質質勘查、土土工試驗、處處理方案及及以往使用用經濟的調調查研究；；科學分析析，必要時通通過現(xiàn)場試試驗，取得得第一手資資料；現(xiàn)場監(jiān)測測，注意現(xiàn)場場收集數(shù)據(jù)據(jù)；反分析，以此獲得得必要參數(shù)數(shù)數(shù)據(jù)，用用以驗證設設計、監(jiān)測測工程的可可靠性。砂井地基設計是是在給定的的路堤斷面面條件下，假假設砂井尺尺寸，計算算地基固結結速率及強強度的增長長率，計算算路堤沉降降量及沉降降速率，檢檢驗不同時時期軟土路路基的穩(wěn)定定性，使所所設計的砂砂井滿足地地基強度和和穩(wěn)定性要要求。3.6.1砂井井初步設計計砂井布置通常包包括砂井直直徑、間距距、和長度度的選擇，確確定砂井的的排列以及及排水砂墊墊層的材料料和厚度等等。通常砂砂井直徑、間間距、和長長度的選擇擇應滿足在在預壓過程程中，在不不太長的時時間內，地地基能達到到70%到80%以上上的固結度度。1.砂井直徑的的確定砂井截面只要能能滿足地基基排水固結結的要求，在在地基的沉沉降過程中中不至于被被剪斷河北北保衛(wèi)細土土淤塞即可可。因此理理論上所需需的直徑很很小。但在在實用上，過過小的直徑徑既難于施施工，也難難于保證質質量。據(jù)國國外實踐資資料，井徑徑采用20～30cm，并視打打樁機具的的套筒尺寸寸而定。如如水上施工工時，則砂砂井直徑不不宜小于330cm。2.砂井間距的的確定井距系指兩砂井井中心的間間距。井距距直接關系系著排水固固結速度，井井距愈小，骨骨節(jié)愈快。采用小的井距，在理論上是合理的。曾有人通過理論計算得到，沙井有效間距距離縮短一半，將使地基固結度達90%所需的時間縮短為1/6；而砂井直徑增大20倍，只能使固結度達90%所需的時間減少為1/4。這說明砂井設計應采取小而密的原則。井距要求保證在在給定的施施工期內達達到要求的的地基固結結度，使路路堤安全填填筑。井距距的大小用用固結理論論計算確定定，一般為為井距的8～10倍，常用2～4m.砂井在平面上的的布置，有有等邊三角角形（梅花花形）和正正方形兩種種排列形式式，以等邊邊三角形排排列較好。3.砂井深度的的確定砂井深度即砂井井長度，根根據(jù)地基土土層情況及及路堤高度度而定。當當軟土層較較薄時，砂砂井應貫穿穿整個軟土土，尤其是是當其下為為透水層是是，砂井貫貫穿軟土層層與透水層層連通，井井底將成為為一個良好好的排水面面，可以獲獲得跟好的的排水效果果。當軟土土層較厚時時，砂井不不必貫穿軟軟土，其長長度通過穩(wěn)穩(wěn)定計算確確定。4.砂井排列砂井的排列通常常按三角形形或正方形形布置．每每一砂井的的影響范圍圍可按下面面的式(3-55)求解。正方形布置(3--5a)正三角形布置(3-55b)式(3-5)中::為砂井井間距。5.砂墊層的設設置用砂墊層加固地地基時，路路堤底部必必須鋪設砂砂墊層以溝溝通砂井，將將砂井中滲滲透出來的的空隙水引引到路堤坡坡腳之外。為為提高地基基承載力能能力，在砂砂墊層中常常用土工織織物作為濾濾層，其鋪鋪設寬度遠遠大于其底底寬度，它它不僅能承承受上部荷荷載，而且且可以減少少側向變形形。墊層和和砂井的分分布寬度應應稍大于路路堤底寬。如果砂礫等滲水水材料缺乏乏時，墊層層可改用砂砂溝式，即即橫向每排排砂井頂部部設置砂溝溝一條，再再以縱向數(shù)數(shù)條連貫之之?？v向砂砂溝采用中中間密，兩兩旁疏的布布置方法。砂砂溝寬度可可以為砂井井直徑的2倍，高度度為0.4～0.5m。為了避免墊層中中砂礫被水水流帶走，應應在坡腳出出砂墊層之之外側鋪以以小片石或或礫石、卵卵石。當采采用砂溝時時，還要考考慮到堤身身填筑的粘粘土顆?？煽赡鼙凰當y攜帶而積于于片石縫隙隙中，且久久堵塞排水水通路，為為此，應于于墊層坡腳腳處平行路路堤開挖縱縱向排水溝溝，溝中鋪鋪以砂、石石等滲水材材料，并在在施工中定定期檢查排排水效能。3.6.2固結結度的計算算豎向固結度具體體定義可根根據(jù)太沙基基的理論，表表征為((3-6))式中為時間因數(shù)數(shù)對于均質土(3--7)對于非均質土(3-88)式中為固結系數(shù)；tt為時間；；（為壓縮系系數(shù)）；H為排水距距離，對于于有貫通性性排水砂層層的雙面排排水情況，H值取一半半。砂井以下地基平平均固結度度，也按上上述的單向向固結理論論計算。砂砂井經向地地基固結度度，以及砂砂井地基平平均固結度度，可按三三向固結理理論計算，即即(33-9)式中為徑向地基基固結度；；為時間影影響系數(shù)，它它和徑向固固結系數(shù)及及砂井周圍圍的有效直直徑的關系系為(3-110)在此我們取=11.05××a,a為砂井間間距；函數(shù)數(shù)((3-111)砂井地基平均固固結度(3-112)1.固結沉降計計算由固結而產生的的沉降可按按單向壓縮縮的分層總總和法計算算：(3--13)式中—地基中各各分層的天天然孔隙比比；—受荷載后后各分層的的穩(wěn)定孔隙隙比；—各分層的的厚度。如為厚層軟土，由由于軟土壓壓縮性高，受受壓層下限限應計算到到附加應力力等于土層層自重應力力的10%處為止，當當受壓層下下限以上遇遇穩(wěn)定砂層層或巖層時時，則沉降降計算到該該層頂面為為止。2.瞬時沉降的的計算瞬時沉降包括兩兩部分：一一部分是由由于地基的的彈性變形形產生的；；另一部分分則由地基基塑性區(qū)開開展繼而擴擴大所產生生的側向剪剪切位移而而引起的。目目前，對于于瞬時沉降降的計算均均針對前一一部分，后后一部分至至今沒有令令人信服的的計算方法法。第一部部分變形一一般根據(jù)土土體的不排排水變形模模量按線性性理論計算算。在梯形形條狀荷載載下，彈性性變形階段段因瞬時變變形產生的的沉降量：：((3-144)式中：F—沉降系數(shù)數(shù)；—地基面中中心線上的的梯形荷載載強度；B—換算荷載載寬度；E—由無側限限抗壓試驗驗得到的彈彈性模量的的平均值。在用公公式計算時時，由于其其中的彈性性模量和泊泊松比不易易準確地測測定，如試試驗是由于于試樣擾動動的影響，所所得到的不不排水模量量有時僅及及現(xiàn)場試驗驗模量的1/2～1/3。因此，在在國內的工工程設計中中，瞬時沉沉降的影響響通常用經經驗系數(shù)對對固結沉降降進行修正正。3.最終沉降計計算軟黏土的最終沉沉降量計算算可按下式式：((3-155)式中—經驗系數(shù)數(shù)；—一維固結結沉降。其中可按以下經經驗公式計計算：((3-166)式中—填土高度度（m）;—地基處理理類型系數(shù)數(shù)，采用砂砂井處理，取取值為0.9；—填土速率率修正系數(shù)數(shù)，慢速填填土為0.0005，中速填填土為0.0225，快速填填土為0.05，本設計計取0.0225；——地質因素素修正系數(shù)數(shù)，取值為為0；3.7軟土土地基砂井井設計本設計為廣州市市臨江大道道東段（華華南橋～車車陂路）第第一標段（K0+6600～K1+1150）路段的的軟土路基基處理，因因為此地為為第四系全全新統(tǒng)地層層厚15～20m，場地表表層多分布布有人工填填土，以雜雜填土為主主；其下為為海陸交互互相沉積的的淤泥、淤淤泥質土及及淤泥質粉粉細砂；最最下部為第第四系全新新統(tǒng)沖積亞亞粘土、亞亞砂土及粉粉細砂?；鶐r為上白白堊統(tǒng)紫紅紅