西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文目錄TOC\o"1-3"\h\u2348第1章緒論 1254901.1課題研究的背景及意義 1188271.2國內(nèi)外關(guān)于道路軟土地基的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展 3226101.3研究內(nèi)容和目的 4187791.4研究方法及路線圖 416345第2章常見的軟土路基處理方法及其比較分析 7231692.1軟土地基的相關(guān)概念 7162122.1.1軟土的概念 794532.1.2軟土的工程特性 7247312.2常見的幾種軟土路基處理方法的分析和比較 8117992.2.1開挖換填法 8128652.2.2拋石擠淤法 9218452.2.3爆破擠淤法 9156282.2.4反壓護(hù)道法 9133102.2.5砂墊層法 1087282.2.6砂井排水法 1119002.2.7塑料板排水法 1138972.2.8路堤荷載壓重法（包括自重預(yù)壓和超載預(yù)壓） 12154612.2.9強(qiáng)夯法 1325437第3章沉降和位移觀測 14118873.1工程概況 14273823.2觀測斷面和測點布測 147943.3沉降觀測的基本內(nèi)容 1573483.3.1軟基觀測的內(nèi)容 1521193.3.2沉降，水平位移的觀測的方法、頻率和預(yù)警機(jī)制的研究。 1616664第4章沉降及側(cè)移觀測的數(shù)據(jù)分析 21301944.1基本說明 219424.2測量基本概況 21140944.3數(shù)據(jù)整理和分析研究 218933第5章結(jié)論與展望 32149565.1結(jié)論 32235235.2展望 325070參考文獻(xiàn) 3322985致謝 34緒論課題研究的背景及意義土木工程的施工項目中，有時難免地遇到軟土地質(zhì)條件差的地基，軟弱土地基一般是指抗剪強(qiáng)度較低，天然含水率高，天然孔隙比大，壓縮性較高，滲透性較小的淤泥及淤泥質(zhì)土，飽和軟黏土，沖填土，素填土，雜填土，松散砂土及其他高壓縮土層構(gòu)成的地基，當(dāng)其不能滿足建筑物要求時，需要先通過人工加固施工，地基處理后稱為人工地基[]。地基處理是提高地基承載力，改善其變形性能或滲透性采取的工程措施。地基處理的目的是針對軟弱土地基上建造建筑物可能產(chǎn)生的問題，采取人工的方法改善地基土的工程性質(zhì)，達(dá)到滿足上部結(jié)構(gòu)對地基地基穩(wěn)定和變形的要求，這些方法主要包括提高地基土的抗剪強(qiáng)度，提高地基的承載能力，以防止或減少剪切破壞土壓力；改良和提高地基土壓縮性能，減少沉降和不均勻沉降；提高滲透率，加速固結(jié)沉降；改良土的動力特性，防止產(chǎn)生特殊土的不良工程性質(zhì)，減少其液化速度；例如黃土的濕陷性（天然黃土在一定壓力下受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)破壞，然后發(fā)生明顯的塌陷變形，強(qiáng)度也馬上會變低），膨脹土的漲縮特性（膨脹土的黏粒成分主要由親水性礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土），膨脹土的這種特性使大量的輕型房屋，工廠出現(xiàn)裂縫，甚至發(fā)生傾斜和倒塌，使公路路基發(fā)生破壞，堤岸發(fā)生滑坡。此外還有凍土地區(qū)，地震區(qū)的基礎(chǔ)工程等。在軟弱地基上修建橋涵基礎(chǔ)，可采用砂礫墊層，砂樁，砂井預(yù)壓方法加固地基。近幾十年來，地基處理的新技術(shù)和新理論不斷涌現(xiàn)和完善，地基處理已成為基礎(chǔ)工程的一個比較活躍的分支。必須指出的是，許多地基處理方法具有多重加固的作用，例如碎石樁具有置換，擠密，排水和加筋的多重功能；而石灰樁則具有擠密，吸水和置換等功能。人工地基可分為兩類；一類是在這個處理的過程中，天然土體的物理力學(xué)特性已經(jīng)得到普遍的提高，形成的人工地基類似于均勻地基，這類人工地基的承載力和沉降計算方法仍可采用均質(zhì)地基的計算方法，不同的是地基土層的物理力學(xué)指標(biāo)得到改善；另一類是在地基處理過程中部分土得到了增強(qiáng)，被更換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，形成復(fù)合地基。不同地基處理的方法有不同的優(yōu)點，特點和作用機(jī)理，在不同的土壤類型中會產(chǎn)生不同的加固效果，當(dāng)然，也各自存在局限性。基礎(chǔ)工程的地質(zhì)條件是不斷變化的，工程對地質(zhì)的要求，材料，施工條件等也有千差萬別，對黃陽高速段的軟土地基處理也有著相應(yīng)的方法，通過方案的比較選擇，采取一種或幾種技術(shù)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，施工可行的方案，也是本次論文需要重點研究的問題之一。為了有效控制軟土地基的穩(wěn)定性和工后沉降的沉降量,在路基施工過程中就需要進(jìn)行沉降變形的動態(tài)控制,從而驗證和優(yōu)化設(shè)計方案,縮短建設(shè)周期、降低成本和提高工程質(zhì)量。因此,如何根據(jù)現(xiàn)場實測的沉降數(shù)據(jù)預(yù)測施工后期的沉降,分析土體參數(shù)預(yù)測后期沉降是沉降變形動態(tài)控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。在現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的分析過程中發(fā)現(xiàn),許多斷面在卸荷后回彈變形不大甚至不發(fā)生變形,但繼續(xù)產(chǎn)生沉降,沉降速率也存在明顯的變化[]。黃石至陽新一級公路是《黃石市綜合交通體系發(fā)展規(guī)劃》“六縱六橫”骨干公路網(wǎng)中重要的縱向通道之一；是市委、市政府加快環(huán)大冶湖新區(qū)建設(shè)步伐的重大舉措，也是幕阜山連片扶貧開發(fā)的民心工程，更是加快鄂東特大城市建設(shè)的強(qiáng)大引擎。該項目的實施，可大大縮小大冶湖兩岸，尤其是黃石與陽新兩個城區(qū)之間的時空距離，形成連接黃石城區(qū)與陽新城區(qū)的快速通道；對完善區(qū)域路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，加快城鎮(zhèn)一體化建設(shè)，促進(jìn)黃石城區(qū)、陽新縣統(tǒng)籌發(fā)展具有非常重要的意義。黃陽一級公路建成通車后，從黃石中心城區(qū)（陳家灣立交橋）至大冶湖南岸的棋盤洲長江公路大橋高速連接線的行程約20公里，乘車耗時約15分鐘；至陽新城東新區(qū)（新城大道）的行程約45公里，乘車耗時約35分鐘。從80分鐘車程變?yōu)?5分鐘車程，黃石與陽新城區(qū)將邁入半小時交通圈，實現(xiàn)同城化。另外，在黃石市委市政府的構(gòu)想中，黃陽一級路作為黃石市高速外環(huán)的南出口，還將成為精準(zhǔn)扶貧的快速大通道，有效加速了幕阜山連片扶貧區(qū)開發(fā)，推動陽新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[]。黃石至陽新一級公路是黃石市重點交通建設(shè)工程，該項目是列入湖北省交通運(yùn)輸廳與黃石市人民政府簽訂的《綜合交通引領(lǐng)黃石資源枯竭城市轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展合作協(xié)議》中的重點公路項目，也是《黃石市綜合交通體系發(fā)展規(guī)劃》骨干公路網(wǎng)中重要的縱向通道。黃石市位于湖北省東南部，長江中游南岸，東北臨長江，地下水位高、含水量大、有著深厚的軟土層，承載力低，道路地基是典型的軟土地基，地基處理的恰當(dāng)與否直接關(guān)系到工程質(zhì)量、投資與進(jìn)展，進(jìn)而直接影響黃石市的發(fā)展速度。本論文以黃陽一級高速公路實例為依托，分析比較了幾種常見的軟基路基處理方法。并通過在現(xiàn)場幾個月來對路基沉降的觀測做出相應(yīng)的分析，對后續(xù)工程的施工和相關(guān)工作的展開具有指導(dǎo)作用，確保了工程的進(jìn)度。國內(nèi)外關(guān)于道路軟土地基的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展在土木工程施工中，工程地質(zhì)條件較差的軟弱土地基有時不可避免，其抗剪強(qiáng)度較低，天然含水率高，天然孔隙比大，所以一般不能滿足建筑物要求，這樣就需要人工進(jìn)行加固處理，在建造基礎(chǔ)處理后的地基稱為人工地基。這一過程即為軟土地基的處理過程。多年來，在中國有許多專家和學(xué)者對軟土地基處理的研究做了大量的工作。龔曉楠教授編制了《地基處理手冊》，《地基處理手冊（第3版）》較系統(tǒng)、全面介紹了在我國土木工程建設(shè)中應(yīng)用的各種地基處理方法的加固原理、適用范圍、設(shè)計計算方法、施工工藝和質(zhì)量檢測，同時附有許多工程實例[]?！妒謨浴坊旧戏从沉宋覈鼗幚砑夹g(shù)發(fā)展水平。楊仲元教授編制了《軟土地基處理技術(shù)》系統(tǒng)地講述了軟土地基處理技術(shù)的發(fā)展概況，并對振動水沖法、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）、強(qiáng)夯法、加筋土法、排水固結(jié)法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法，以及新工藝的鉆孔咬合樁等軟土地基處理方法的適用土類、作用機(jī)理、設(shè)計與計算、施工工藝、質(zhì)量檢驗及工程實例等做了全面的闡述[]。巖土工程教授李彰明編制了《軟土地基加固與質(zhì)量監(jiān)控一書》對軟土地基加固原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，全面介紹了軟土地基加固的各類方法。針對各種軟土地基還提供了大量內(nèi)容翔實的由作者直接負(fù)責(zé)或指導(dǎo)的工程實例，描述了質(zhì)量控制措施及過程并對其效果加以分析，以供借鑒參考甚至直接應(yīng)用[]。當(dāng)然從微觀的角度上也有相應(yīng)的研究方法，微觀上主要是針對軟土的一些物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析和研究從而發(fā)現(xiàn)某些規(guī)律，高國瑞教授編寫的《近代土質(zhì)學(xué)》一書就在軟土的化學(xué)性質(zhì)上做了大量的研究，主要集中在電化學(xué)和膠體化學(xué)兩個方面[]。為加強(qiáng)地基處理技術(shù)的學(xué)術(shù)交流，提供新理論、新技術(shù)、新理念、新設(shè)備的探討平臺，中國土木工程學(xué)會土力學(xué)及巖土工程分會地基處理學(xué)術(shù)委員會將于2016年11月18日-20日在江西南昌舉辦第十四屆全國地基處理學(xué)術(shù)研討會，會議旨在展示地基處理領(lǐng)域的最新研究成果和發(fā)展趨勢。Binquet在1975年發(fā)現(xiàn)了筋材使傳統(tǒng)的滑動面向深處發(fā)展，筋材的作用提高了地基承載力，改善了荷載和沉降的關(guān)系，得到了在其他條件相同時，加筋和未加筋地基的極限承載力之比為2～4倍。并根據(jù)地基破壞模式的假設(shè)提出了加筋地基承載力公式。而C.C.Huang和F.Y.Meng認(rèn)為，這種計算方法對筋材較短的情況并不適用，承載力提高的原因在于加筋的存在提高了地基內(nèi)的應(yīng)力擴(kuò)散角，加筋的間距與基礎(chǔ)寬度之比、布筋率和加筋層數(shù)影響著應(yīng)力擴(kuò)散角17,18,19]。國際巖土工程和土力學(xué)協(xié)會有專門的地基處理學(xué)術(shù)委員會。該委員會于1984年成立，目前已召開多次學(xué)術(shù)討論會，并在1988、2000年2008年編著出版了《地基處理手冊》的第一版、第二版和第三版。在對軟土路基的沉降發(fā)展規(guī)律及預(yù)測上，湖南大學(xué)趙明華等通過對軟土路基沉降發(fā)展規(guī)律及其特點進(jìn)行分析與研究,得出軟土路基沉降發(fā)展基本經(jīng)歷了發(fā)生2發(fā)展2穩(wěn)定2極限4個階段,其固結(jié)沉降2時間過程曲線的特點與社會經(jīng)濟(jì)預(yù)測中的“S”型成長曲線極其相似?；?種“S”型成長曲線模型,引入組合預(yù)測的思想,提出了一種預(yù)測路基沉降發(fā)展規(guī)律的變權(quán)重組合預(yù)測方法,并建立了軟土路基沉降的變權(quán)重組合“S”型成長模型,通過數(shù)學(xué)規(guī)劃方法求解,從而可根據(jù)有限的沉降實測數(shù)據(jù)預(yù)測路基沉降發(fā)展過程。工程實例分析結(jié)果表明,使用該模型,其預(yù)測曲線與實測數(shù)據(jù)曲線基本吻合,且分析方法靈活,可用于軟土路基沉降發(fā)展預(yù)測,對防治公路路基沉降,保證公路營運(yùn)質(zhì)量具有一定的理論與工程意義[]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,從二十世紀(jì)八十年末代起,我國進(jìn)入了高速公路、鐵路快速發(fā)展的時期.由于軟土分布廣泛,軟土含水量高、厚度大、強(qiáng)度低,高速公路、鐵路軟土地基處理需要解決穩(wěn)定控制及變形控制兩方面的問題.如何更準(zhǔn)確計算及控制軟土路基固結(jié)沉降的問題已經(jīng)引起了工程界的關(guān)注,與之相關(guān)的理論也不斷趨于完善,一方面,傳統(tǒng)的太沙基理論得到進(jìn)一步改進(jìn)和豐富,另一方面,隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,有限元等數(shù)值模擬的方法日益成熟,結(jié)合試驗結(jié)果,各種模型如劍橋模型、粘彈性模型等得到進(jìn)一步的發(fā)展.流變模型法以土體載荷下宏觀反應(yīng)為依據(jù),近似地表現(xiàn)土體的流變特性,是當(dāng)前土力學(xué)研究的熱點;利用這種方法研究地基的固結(jié)沉降,其最大優(yōu)點是同時考慮土體的應(yīng)力、應(yīng)變和時間的相互關(guān)系[]。研究內(nèi)容和目的研究內(nèi)容：通過畢業(yè)設(shè)計，在老師帶領(lǐng)下獨立完成以下任務(wù)，重點是以下方面（1）軟土路基處理方法研究：綜合分析比較常用軟基路基處理方法和技術(shù)。（2）沉降觀測分析：軟土路基沉降觀測及數(shù)據(jù)分析。2.目的：通過現(xiàn)場的的觀測分析和撰寫論文提高自己的實踐能力，對現(xiàn)場施工工藝的總結(jié)能力以及報告、論文的編寫能力。研究方法及路線圖研究方法:（1）文獻(xiàn)研究法，文獻(xiàn)研究法是根據(jù)一定的研究目的或課題,通過調(diào)查文獻(xiàn)來獲得資料,從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法.文獻(xiàn)研究法被廣泛用于各種學(xué)科研究中。其作用有：①能了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀,幫助確定研究課題.②能形成關(guān)于研究對象的一般印象,有助于觀察和訪問.③能得到現(xiàn)實資料的比較資料.④有助于了解事物的全貌。通過搜集整理相關(guān)研究資料，為研究做準(zhǔn)備（2）比較分析法：綜合分析比較常用軟基路基處理方法，對每種方法的適用環(huán)境和施工工藝進(jìn)行比較研究。（3）實踐法：通過本人在陽新工地實習(xí)，到施工現(xiàn)場掌握第一手資料，從而發(fā)現(xiàn)并解決問題，使論文更具有說服力。（4）描述性研究法：描述性研究法是一種簡單的研究方法,它將已有的現(xiàn)象、規(guī)律和理論通過自己的理解和驗證,給予敘述并解釋出來.它是對各種理論的一般敘述,更多的是解釋別人的論證,但在科學(xué)研究中是必不可少的.它能定向地提出問題,揭示弊端,描述現(xiàn)象,介紹經(jīng)驗,它有利于普及工作,它的實例很多,有帶揭示性的多種情況的調(diào)查；有對實際問題的說明；也有對某些現(xiàn)狀的看法等。通過對路基沉降現(xiàn)象的描述，解釋相關(guān)概念，進(jìn)而循序漸進(jìn)的研究軟土路基的沉降的相關(guān)測量，計算等問題。（5）數(shù)學(xué)方法：數(shù)學(xué)方法就是在撇開研究對象的其他一切特性的情況下,用數(shù)學(xué)工具對研究對象進(jìn)行一系列量的處理,從而作出正確的說明和判斷,得到以數(shù)字形式表述的成果.科學(xué)研究的對象是質(zhì)和量的統(tǒng)一體,它們的質(zhì)和量是緊密聯(lián)系,質(zhì)變和量變是互相制約的.要達(dá)到真正的科學(xué)認(rèn)識,不僅要研究質(zhì)的規(guī)定性,還必須重視對它們的量進(jìn)行考察和分析,以便更準(zhǔn)確地認(rèn)識研究對象的本質(zhì)特性.數(shù)學(xué)方法主要有統(tǒng)計處理和模糊數(shù)學(xué)分析方法。通過計算沉降，側(cè)移得到數(shù)據(jù)，然后編制表格，畫出路基沉降和側(cè)向位移的折線圖。從而更直觀的發(fā)現(xiàn)規(guī)律和比較各個時間段的觀測結(jié)果?？赡艹霈F(xiàn)的問題：（1）由于天氣的原因，長期的降雨時觀測數(shù)據(jù)中斷或者是相鄰數(shù)據(jù)的時間間隔不同。可能導(dǎo)致不能從數(shù)據(jù)中得出所要的結(jié)論或者某些規(guī)律。（2）由于要到現(xiàn)場測量，隨著施工的進(jìn)行，難免會出現(xiàn)沉降板或位移邊樁被破壞的情況也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的中斷，重新安裝也要花費時間。預(yù)期的結(jié)果：通過現(xiàn)場的實習(xí)和報告的編寫，熟悉了必要的施工知識。學(xué)會了的數(shù)據(jù)的整理和分析，從而發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。學(xué)會了總結(jié)現(xiàn)場的施工工藝，比較了不同的軟土地基沉降的處理方法，豐富了自己的閱歷。研究路線圖：開始開始綜合分析比較常用的軟土路基的處理方法綜合分析比較常用的軟土路基的處理方法研究沉降觀測的方法、頻率和預(yù)警機(jī)制研究沉降觀測的方法、頻率和預(yù)警機(jī)制通過數(shù)周的觀測，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理通過數(shù)周的觀測，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理結(jié)論與展望結(jié)論與展望結(jié)束結(jié)束結(jié)束結(jié)束常見的軟土路基處理方法及其比較分析軟土地基的相關(guān)概念軟土的概念軟土是指沿海的濱海相、三角洲相、內(nèi)陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細(xì)粒土組成的土，具有孔隙大（一般大于1）、天然含水率高（大于或等于液限）、具有高壓縮性和低強(qiáng)度的特性，多數(shù)還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)性。軟土主要包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。淤泥是指天然含水率大于液限，天然孔隙比大于等于1.5的黏性土。淤泥質(zhì)土是指天然孔隙比小于1.5但大于等于1.0的黏性土。當(dāng)土壤中有機(jī)質(zhì)含量小于5%時，為無機(jī)土壤；小于或等于10%、、且大于等于5%時，稱有機(jī)質(zhì)土；當(dāng)小于或等于60%且大于10%時，稱為泥炭質(zhì)土；當(dāng)其值超過60%時，叫做泥炭。泥炭是潮濕和缺氧環(huán)境中未經(jīng)充分分解的植物遺體堆積而成的一種有機(jī)質(zhì)土，呈深褐色或黑色。其含水率極高，壓縮性很大且不均勻。泥炭通常作為構(gòu)造存在于一般黏性土層中，對工程極為不利，必須引起足夠的重視。在中國軟土地基廣泛分布在在沿海地區(qū)、內(nèi)陸江河湖泊的周圍。由于沉積年代、沉積的環(huán)境，產(chǎn)生的成因的不同，它們的成層情況、粒度組成、礦物成分有所差別，這也使軟土的工程性質(zhì)有所不同。不同種沉積類型的軟土可能物理性質(zhì)及相關(guān)的指標(biāo)存在著相似之處，但工程性質(zhì)卻可能發(fā)生千差萬別的變化，它們之間絕對不能互相進(jìn)行借用和參考。軟土的相關(guān)物理參數(shù)如力學(xué)性質(zhì)參數(shù)力求到現(xiàn)場進(jìn)行實地的測量和分析，然后進(jìn)行沉降和穩(wěn)定的驗算和修改。如果不符合相關(guān)的施工控制標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)進(jìn)行地基處理設(shè)計，僅僅通過土體名稱來判斷是否施工控制和進(jìn)行地基處理是萬萬不可取的。軟土的工程特性1.含水率較高孔隙比較大軟土含水率在35%到80%之間，孔隙比一般在1和2之間。軟土的這一性質(zhì)反映了土壤礦物成分與介質(zhì)之間的相互作用。高含水率和大孔隙比也直接影響到土的壓縮性和抗剪強(qiáng)度。2.抗剪強(qiáng)度低軟土的天然不排水抗剪強(qiáng)度在中國一般為5到25kpa，且正常固結(jié)軟弱土的不排水抗剪強(qiáng)度，往往隨著距離表面的深度的增大而增大。在外荷載的作用下，軟土的滲透固結(jié)，會使其強(qiáng)度顯著增長。因此，加速軟土層滲透固結(jié)的速率，是改善軟土強(qiáng)度特征的一種有效途徑。3.高壓縮性天然軟土層的應(yīng)力歷史一般為正常固結(jié)土，但某些土層有一些原因也處于超固結(jié)狀態(tài)，而近代海相或河流相沉積物，一般處于欠固結(jié)狀態(tài)。顯然，軟土固結(jié)狀態(tài)對地基的沉降變形特性有著重要的影響，在其他物理性質(zhì)指標(biāo)相同的情況下，軟土液性指數(shù)越大，壓縮性越高，這是因為土壤礦物組成對軟土的壓縮性有明顯的效應(yīng)。滲透性很小外加荷載作用下軟土的滲流固結(jié)速率很慢，軟土層較厚的時候，這一過程所需要的時間可能會很長，可能需要數(shù)年的時間才能達(dá)到較大的固結(jié)度。但是，一般軟弱土層的滲透性具有明顯的各項異性，水平滲透系數(shù)往往高于垂直的滲透系數(shù)，尤其是在水平砂夾層的時候。5.結(jié)構(gòu)性明顯軟土一般為絮凝結(jié)構(gòu)，尤其以海相軟土更為明顯。這類結(jié)構(gòu)性強(qiáng)的土，一旦其結(jié)構(gòu)受到擾動或破壞，土體強(qiáng)度將明顯降低，甚至成流動狀態(tài)。軟土擾動后，其強(qiáng)度隨著時間的變化而出現(xiàn)恢復(fù)，但是這一個過程發(fā)生的很慢且不會恢復(fù)到原有的強(qiáng)度的大小。在地基處理中或基礎(chǔ)施工中，如何減少對這類結(jié)構(gòu)性強(qiáng)土層的擾動，將直接影響施工效果。6.流變性能明顯在外荷載作用下，土體的主要固結(jié)已經(jīng)完成，雖然荷載保持不變，但土體在長期荷載作用下，因土骨架黏滯蠕變而發(fā)生隨時間而變化的變形，土內(nèi)部黏土顆粒含量變多，這種特性就越明顯。在軟土較厚處，表面層長期受到外部氣候的影響會出現(xiàn)硬殼層，有時也可考慮作為小橋涵等淺基礎(chǔ)的持力層。常見的幾種軟土路基處理方法的分析和比較開挖換填法將軟土或泥炭類土全部挖掉或者只挖掉一部分，然后換填滲水性好的強(qiáng)度高的一些材料或粘性土，比如砂石、片石等等。當(dāng)需要全部挖除換填時，泥巖層的厚度一般在3m或者3m以下；當(dāng)厚度大于3m時，則需要部分的挖除和換填。將軟弱土全部挖除的改良效果顯然是最好的也是最有效的，它能從根本上改善地基，是最徹底的方法。當(dāng)路線通過泥沼地段或一些軟弱土層位于地表、厚度很薄、且呈局部分布的軟土地段時，也應(yīng)該采取全部挖除的辦法。拋石擠淤法道路施工時，向路基的底部投擲或拋投一定數(shù)量的石塊或者片石，利用這一過程產(chǎn)生的效應(yīng)將淤泥或者軟弱土擠出路基，這種拋石擠淤的方法施工簡單、快捷方便。設(shè)計與施工要點：當(dāng)路基的底部的淤泥稠度很大時使用的投擲的片石或石塊就需要大一些。拋投的順序也是很有講究的，應(yīng)先從路堤中部拋投，路堤中部發(fā)生凸起時，再逐漸向兩側(cè)拋投，以便使淤泥向兩旁擠出。軟土或泥沼地面如果出現(xiàn)較大的橫坡，拋石應(yīng)該在坡度低的一側(cè)多拋擲一些，拋擲的順序是從高的一側(cè)向低的一側(cè)逐漸的擴(kuò)展。為了使填石之間的間距變小，適合采用壓路機(jī)或載重汽車反復(fù)碾壓使填石致密，然后鋪設(shè)反濾層，然后進(jìn)行填土。適用的范圍：適用于常年積水的洼地，排水問題突出，泥漿處于流動狀態(tài)，厚度不大或者比較的薄，表面無硬殼，拋石拋出后能沉降到路基底部的軟土或厚度為3到4m的泥沼。爆破擠淤法爆破排淤如其名就是將炸藥放在軟土或泥沼中爆炸，炸藥爆炸后會產(chǎn)生很大的能量這種能量會把淤泥揚(yáng)棄，趁淤泥還沒有回淤的時間進(jìn)行回填，回填的材料一般為強(qiáng)度較高的滲水性良好的土體。設(shè)計與施工要點：根據(jù)爆破與填土的關(guān)系，通常將爆破除淤法分為兩種。一種是先把路堤填筑起來，然后再在路堤的基底下進(jìn)行爆破。先開始進(jìn)行填筑的路基隨爆隨沉，可以有效地避免淤泥的回淤，這一方法要求淤泥或泥沼的稠度足夠高，否則上層路基會失穩(wěn)且這種方法由于危險性較大要非常精確的控制炸藥的用量。另一種方法與上述方法相反是先爆后填，當(dāng)淤泥的稠度較小時，其回淤的速度也會很小，這時候先爆破也不會影響填筑所以采用這一方式更安全。采用先爆后填的方法時應(yīng)提前準(zhǔn)備好充足的回填的填土，對軟土或泥沼進(jìn)行爆破后及時的回填，做到隨爆隨填，避免回淤，造成浪費。適用的范圍：路堤高度較高，淤泥層較厚，淤泥稠度較大，施工工期短時。反壓護(hù)道法為了使路基下的淤泥或泥炭土不再向兩側(cè)隆起或減少這一趨勢發(fā)生的速度，可以在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和高度的護(hù)道，從而保證路堤穩(wěn)定性。采用這種方法加固地基時，施工簡單，人員要求不多，技術(shù)含量不高，不需要采用特殊的設(shè)備，只是占地面積較大，后期需要做大量的養(yǎng)護(hù)工作且路基發(fā)生的沉降也比較大，用土量較高。適用的范圍：能夠提供大量的填土地區(qū)以及非工作區(qū)；路堤高度在5/3到3倍極限高度以下時；這種方法一般用于軟土的地基處理，只在很少的情況下才會用于處理泥沼。設(shè)計與施工要點：（1）由于多極式護(hù)道增加的穩(wěn)定力矩較小且影響很小，反壓護(hù)道一般采用單極的形式（2）如圖所示，在路堤高度的1/2到1/3處為的深色段為反壓護(hù)道。天然地基也有其極限高度，為了安全和穩(wěn)定，反壓護(hù)道不能高于這一高度。(2)反壓護(hù)道寬度，一般采用圓弧穩(wěn)定分析法通過穩(wěn)定性驗算決定。在驗算中，軟土或泥沼地基的強(qiáng)度指標(biāo)采用快剪法測定，或用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之半或用十字板現(xiàn)場剪力試驗所測得的強(qiáng)度。兩側(cè)反壓護(hù)道應(yīng)該和路堤同時填筑。反壓護(hù)道的典型斷面如下圖所示。圖2.1反壓護(hù)道典型斷面圖有時反壓護(hù)道兩側(cè)的寬度也不一定就是相同的，軟土層的下臥硬層的橫坡度很明顯且土層不厚時就用這種護(hù)道，且橫坡上方的護(hù)道要相對窄一些。砂墊層法將排水砂層設(shè)置在軟土層頂部，增加排水面，使軟土地基在填土荷載作用下，能加快排水固結(jié)，強(qiáng)度也得到了提高。設(shè)置砂墊層后，基底應(yīng)力的分布和沉降量的大小均沒有明顯的變化。但是卻能加速沉降，減少固結(jié)的時間。適用的范圍：（1）路堤高度不大于極限高度，軟土表面的透水性良好。（2）軟土層的厚度較小，或者即使很厚，但可以進(jìn)行雙向排水。（3）施工地點的砂土量充足，且運(yùn)距不大。（4）施工期限不是很緊急。施工與設(shè)計要點：（1）砂墊層厚度一般在0.6到1.0m，具體根據(jù)路堤高度，軟土層的壓縮性、厚度確定。（2）要盡量合理地安排路堤的填筑速率，地基的承載力承載的強(qiáng)度要能跟得上路堤的填筑速度，這樣路堤在填筑的過程中才能不發(fā)生破壞。據(jù)以往的工作經(jīng)驗來說，一般情況下水平位移量每天不超過1.0cm，垂直位移量每天不超過1.5cm，滿足這一標(biāo)準(zhǔn)即可繼續(xù)填筑。（3）砂墊層材料宜選用中砂及粗砂，含泥量不得過多。砂井排水法在軟土地基內(nèi)，用鉆孔機(jī)鉆出一定數(shù)量的孔眼，向孔眼中灌砂，上部荷載作用在地基上，砂土存在可以加速軟土的排水固結(jié)，這種方法稱為砂井法排水。由于要構(gòu)成完整的排水系統(tǒng)，砂井頂部要用砂溝或砂墊層連通，在路堤荷載的作用下，加快排水固結(jié)，提高路堤的強(qiáng)度，使其穩(wěn)定性得以保證。設(shè)計與施工要點：砂井排水法在設(shè)計應(yīng)優(yōu)先考慮砂井的直徑、間距、布置形式和固結(jié)速率之間的關(guān)系。通常這些要素在選擇時，應(yīng)該在不久的時間里，在預(yù)壓的條件下，地基能達(dá)到五分之四以上的固結(jié)度。砂井的直徑和間距主要取決于軟土的固結(jié)特性和預(yù)壓期限的要求。在理論的支撐下進(jìn)行的大量實踐證明，縮小井距比提高砂井直徑的方法取得的效果要好很多。施工時常用直徑為20到30cm，具體條件還要看施工時用到的機(jī)具。但直徑也不能過小，這樣會影響到施工進(jìn)度和施工的效果。其中砂井的間距指的是兩相鄰砂井中心間的距離，這是影響固結(jié)速度的重要指標(biāo)，井距越小，固結(jié)越快。平面布置上有兩種不同的方案：三角形和正方形，三角形的布置更加的緊密對土體固結(jié)也更有幫助。塑料板排水法塑料板排水法的前身是紙板排水法。它本身質(zhì)量很輕但強(qiáng)度很高，孔隙大所以排水暢通，具有很高的耐久性。塑料排水板的組成包括芯板和濾膜。芯板由聚丙烯和聚乙烯塑料加工而成兩面有間隔溝槽的板條，土層中孔隙水通過濾膜滲入到溝槽里，并沿著溝槽豎向排入地面的砂墊層內(nèi)?，F(xiàn)場施工的塑料排水板如圖所示。圖2.2現(xiàn)場塑料排水板示意圖適用范圍：與砂井的適用范圍相同。設(shè)計施工與施工要點：（1）設(shè)計理論：塑料排水板的作用原理和設(shè)計方法和砂井排水法相同，設(shè)計時，把塑料板換算成相當(dāng)直徑的砂井（2）塑料排水板的施工：1.塑料排水板插板機(jī)：插板機(jī)基本上可以和袋裝砂井打設(shè)機(jī)器共用，只是將圓形導(dǎo)管換成矩形導(dǎo)管。機(jī)械的錘擊振力大小，可根據(jù)每次打設(shè)根數(shù)，導(dǎo)管斷面的大小，入土長度及地基的均勻性而定。2.塑料排水板導(dǎo)管靴和樁尖：塑料排水板通過導(dǎo)管，從導(dǎo)管靴穿出并和樁間相連，導(dǎo)管連同塑料板頂住樁尖壓入土內(nèi)。塑料板和樁尖連接的方式有三種：混凝土圓樁尖，倒梯形樁尖，楔形固定樁尖。其中楔形固定樁尖固定塑料板比較簡單，一般為塑料制品，也可采用薄金屬板。3.塑料板的插入：塑料排水板打設(shè)順序包括：定位；將塑料板通過導(dǎo)管從管靴穿出；將塑料板與樁尖連接，對準(zhǔn)樁位插入塑料板；拔管剪斷塑料板等。路堤荷載壓重法（包括自重預(yù)壓和超載預(yù)壓）路堤荷載壓重法（即預(yù)壓的方法）的原理是增加路基表面的荷載，通過荷載產(chǎn)生的應(yīng)力壓縮土體從而加速固結(jié)沉降，達(dá)到提高地基強(qiáng)度的目的。加載速率過大可能導(dǎo)致路堤在填筑過程中由于承受不了荷載而出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，比如路基表面產(chǎn)生裂縫，通常情況下要采取慢速的加載方法。超過設(shè)計荷載的壓重時進(jìn)行土體的壓縮固結(jié)稱為超載壓重法；預(yù)壓法指事先對路基施加荷載，一段時間后，撤去所施加的荷載，土體的壓縮已達(dá)到要求。適用范圍：泥炭地基上由于壓縮性大，滲水性強(qiáng)，非常適合采用這種方法處理地基。對于滲水性差的軟土地基，即使其壓縮性也很大，若單獨使用以上的方法，則很長一段時間后土體才會發(fā)生固結(jié)沉降，對施工期沒有要求的工程項目可以采用上述方法；而對施工期有要求的工程或施工期本身就很短，可以采取垂直排水法結(jié)合預(yù)壓法共同使用，兩者的配合可以有效加速沉降。設(shè)計與施工要點：在路基上施加荷載時，必須保證路基的穩(wěn)定性。堆載預(yù)壓法處理地基的設(shè)計內(nèi)容如下:

（1）選擇豎向排水體如砂井或塑料排水板等,

確定其的排列方法、插入深度和直徑間距。

（2）確定載荷的數(shù)量、范圍、速度和預(yù)加載時間。根據(jù)設(shè)計和現(xiàn)場施工的要求確定預(yù)加荷載的數(shù)值,通常等于建筑物的基底壓力。當(dāng)建筑物對其本身的沉降值有很高的要求的時候，則需要采取超載預(yù)壓的方法處理地基。

（3）計算地基的固結(jié)度、強(qiáng)度的提高值、地基的變形特性和抗滑穩(wěn)定性?；A(chǔ)的固結(jié)程度、強(qiáng)度提高值和抗滑穩(wěn)定性的計算是為了確定荷載的分類、加載的快慢及在確定分級后對每一級預(yù)抬高量的大小從而控制預(yù)壓后的標(biāo)高，使其滿足荷載預(yù)壓的時間。計算得到的各參數(shù)滿足計算要求。強(qiáng)夯法強(qiáng)夯法是對土體在瞬時施加巨大的力，產(chǎn)生巨大的能量,這股能量的施加使土體的物理性質(zhì)發(fā)生巨大的變化:這種變化包括觸變的恢復(fù)，土壤的結(jié)構(gòu)改變甚至破壞，排水固結(jié)壓密等。其作用的結(jié)果是在一定的范圍內(nèi)孔隙擠密,濕陷性被消除,從而使地基強(qiáng)度得到明顯的提高。加固深度就是這一處理方法的作用范圍。適用范圍:強(qiáng)夯法適用于處雜填土、砂土、低飽和度的粉土與素填土、濕陷性黃土碎石土粘性土等軟基。對于像高飽和度粉土與黏性土的軟基，當(dāng)采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時，應(yīng)通過現(xiàn)場試驗確定其適用性。當(dāng)工程建筑要求周圍環(huán)境或相關(guān)因素不能受到震動造成的沖擊和影響時要采取防振、隔振的方法，否則只能改變方案[]。強(qiáng)夯施工可按下列步驟進(jìn)行：1清理并平整施工場地；2標(biāo)出第一夯點位置，測量場地標(biāo)高；3起重機(jī)就位，夯錘置于夯點位置；4測量夯前錘頂高程；5將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，應(yīng)及時將坑底整平；6重復(fù)步驟5，按設(shè)計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個夯點的夯擊；7改變夯點，重復(fù)步驟3至6，完成第一遍全部夯點的夯擊[]；其他的軟基處理方法還有很多，如攪拌樁法、電滲法、側(cè)向約束法、輕質(zhì)路堤加筋路堤等，這里就不一一列舉了。黃陽一級公路施工過程中根據(jù)當(dāng)?shù)赝恋男再|(zhì)和水文條件、地質(zhì)條件等綜合因素，采用了塑料排水板，土工格柵，超載預(yù)壓，CFG樁，砂墊層等方法，根據(jù)標(biāo)段的不同，通過這幾種方式的綜合應(yīng)用達(dá)到處理軟基的目的。其中塑料排水板法和堆載預(yù)壓法通常同時用于處理地基，陽新一級路的地基屬于飽和軟土及新近沉積土等類型適合堆載預(yù)壓的方法，而且這種方法的工藝簡單、造價低、工后的沉降量低。這兩種方法屬于排水法的地基處理大類。針對陽新一級路的淺層處理，采用砂墊法，可以就地取材，施工速度也較快，可以達(dá)到最高的效益。CFG樁是為提高碎石樁承載特性在其基礎(chǔ)上加以改進(jìn)得到的一種半剛性樁，是一種深層復(fù)合地基處理的方法?？捎糜诩庸剃栃乱患壜芬恍┞范蔚奶钔?，淤泥質(zhì)土等。主要起置換和排水的作用[]。沉降和位移觀測工程概況實習(xí)所在的項目上要求我們以黃石至陽新一級公路陽新段路基工程為項目服務(wù)對象，從起點樁號K26+600到終點K47+546.720內(nèi)的軟土路基進(jìn)行施工期及覆土預(yù)壓期的路基沉降觀測。觀測斷面和測點布測根據(jù)設(shè)計圖紙和規(guī)范要求，制定軟基沉降觀測斷面和測點,如下表所示。在實際布設(shè)時，可根據(jù)情況對觀測斷面和測點進(jìn)行調(diào)整。表3.1軟基沉降觀測斷面，測點及樁號[]斷面編號斷面樁號路基填高(m)軟土層厚度(m)地表沉降觀測點數(shù)量側(cè)向位移觀測點數(shù)量1K30+5201.844.2142K30+92004.2143K31+3200.34.2144K31+7202.44.2145K33+4003.52.5146K33+8003.52.5147K34+0004.56.5348K34+2005.54.0349K34+3705.84.01410K34+7605.24.01411K44+0405.84.01412K44+2306.09.03413K44+4304.89.83414K44+6006.810.83415K44+8006.514.03416K45+0008.015.53417K45+19611.016.03418K46+6339.315.93419K46+8336.316.953420K47+2332.518.11421K47+5471.61714沉降觀測的基本內(nèi)容軟基觀測的內(nèi)容本次實習(xí)觀測的內(nèi)容主要根據(jù)設(shè)計圖紙、地質(zhì)條件、規(guī)模大小及其他相關(guān)的要求，既滿足工程建設(shè)需要，又要經(jīng)濟(jì)合理。沉降觀測是控制路堤穩(wěn)定的有重要手段，也是驗證設(shè)計的合理方法；同時沉降量還是預(yù)測路面鋪筑時間的基礎(chǔ)資料，也是填料計量的重要依據(jù)。觀測項目主要包括地表沉降觀測及側(cè)向位移觀測。主要內(nèi)容和方法如下表。表3.2軟基沉降觀測內(nèi)容序號監(jiān)測項目監(jiān)測內(nèi)容及目的監(jiān)測方法監(jiān)測儀器和設(shè)備1地表沉降根據(jù)測定數(shù)據(jù)調(diào)整填土速率；預(yù)測沉降趨勢；確定路面施工時間。水準(zhǔn)法沉降板、水準(zhǔn)儀2側(cè)向位移監(jiān)測地表水平位移情況，以確保路堤施工的安全和穩(wěn)定極坐標(biāo)法、前方交匯法、測距三角高程法位移觀測邊樁、全站儀、測距儀沉降，水平位移的觀測的方法、頻率和預(yù)警機(jī)制的研究。1.地表的沉降觀測關(guān)于沉降板埋設(shè)的具體內(nèi)容這里就不具體介紹了，主要研究沉降觀測的方法。（1）觀測點位的布設(shè)原則：軟土層厚度大于5.0m、路堤高度大于4.0m，及軟土層橫向有傾斜的軟土路段，縱向每200m設(shè)一個觀測斷面，在路堤中心及兩側(cè)路肩布設(shè)3個觀測點；一般路段縱向每400m布設(shè)一個觀測斷面，僅在路堤中心布設(shè)1個觀測點；在跨度超過30m的樁基結(jié)構(gòu)物的兩端各設(shè)一觀測斷面，跨度小于30.0m時僅在一端設(shè)置。（2）臨時水準(zhǔn)點的設(shè)置：臨時水準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)在不受垂直向和水平向變形影響的堅固的地基上或永久建筑物上，其位置應(yīng)盡量滿足觀測時不轉(zhuǎn)點的要求，每3個月用路線測設(shè)中設(shè)置的水準(zhǔn)點作為基準(zhǔn)點，對設(shè)置的臨時水準(zhǔn)點校核一次。（3）沉降板垂直沉降觀測沉降觀測采用上述水準(zhǔn)測量控制點作為基準(zhǔn)點。采用幾何水準(zhǔn)法進(jìn)行垂直沉降觀測。采用精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺配合使用進(jìn)行測量。進(jìn)行沉降觀測時，應(yīng)同時記錄附近填土面的高程。測量過程應(yīng)嚴(yán)格按測量規(guī)范及設(shè)計要求進(jìn)行。沉降觀測的具體研究實習(xí)的這段期間，本人主要完成的是路堤填筑期和預(yù)壓期的沉降測量工作，所以這里主要研究這兩項的觀測，路面施工期的沉降觀測不作具體說明。預(yù)壓后期、路面施工期和運(yùn)營期沉降速率小于5mm/月，觀測精度要達(dá)到1mm，這時要選擇二等水測量的方式；而在路堤填筑期或者剛開始預(yù)壓時，沉降值可能比較大，觀測精度去3mm左右即可，此時降低測量標(biāo)準(zhǔn)，采用三、四等水準(zhǔn)測量。路堤填筑期的沉降研究觀測點的布置和沉降標(biāo)的埋設(shè)這里不做贅述。由于采用水準(zhǔn)法進(jìn)行測量所以就一定要用到水準(zhǔn)儀。每次觀測淺除了圓水準(zhǔn)儀檢校，十字絲位置正確性，自動安平水準(zhǔn)儀補(bǔ)償靈敏度等項目外，還要對i角進(jìn)行檢驗。這里簡單介紹下DS3水準(zhǔn)儀i角的檢驗和校正。i角的校正：在地面上選擇距離80m的AB兩點，先將水準(zhǔn)儀置于兩點中間。用紅黑面標(biāo)尺測兩點之間的高差，而后將儀器置于離B點（前視尺處）3到5m處，再測量兩點之間的高差。然后通過公式計算i角。若i角大于20秒，要進(jìn)行修正。校正時，先算得A尺（遠(yuǎn)尺）上的水平讀數(shù)，轉(zhuǎn)動十字絲上下校正螺旋，使中絲對準(zhǔn)讀數(shù)即可。校正后仍在B點3到5米處測一次高差，直至i角小于20秒為止[]。預(yù)壓期的沉降研究隨著地勘質(zhì)量的提高，預(yù)估最終沉降量方法的改進(jìn)，通常情況下，預(yù)估最終沉降量的誤差可不超過10%到20%，然而，固結(jié)過程計算誤差仍難以預(yù)料，不得不依靠現(xiàn)場觀測進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。為了確保地基預(yù)壓穩(wěn)定質(zhì)量，預(yù)壓控制參數(shù)有相應(yīng)的原則，如不同的預(yù)壓強(qiáng)度，實際的填筑高度，預(yù)壓荷載加載速率等，在路堤施工至路床頂面的加載預(yù)壓期，由于地基的固結(jié)速度難以確定，必須通過現(xiàn)場實測修正，因此應(yīng)通過實測效果對原設(shè)計選擇的超載強(qiáng)度和預(yù)壓時間的合理性進(jìn)行檢驗和動態(tài)調(diào)整。預(yù)壓期沉降的計算方法和填筑期基本相同，都是逐節(jié)計算標(biāo)高然后計算沉降。隨著路堤的筑高，用地面水準(zhǔn)點觀測就要增加轉(zhuǎn)點數(shù)目，這也會對觀測精度有一定的影響。在一些標(biāo)段，預(yù)壓期開始時，如橋梁工程已經(jīng)完成，要及時將地面水準(zhǔn)點轉(zhuǎn)移到橋上，一般先轉(zhuǎn)移到橋背角耳墻上，作為橋上過度水準(zhǔn)點，然后轉(zhuǎn)移到中央分隔帶橋段冒梁上部水泥板上，才為長久之計[]。觀測精度及觀測頻率：當(dāng)月沉降速率減少到小于10mm時，適時采用三等水準(zhǔn)測量。預(yù)壓的觀測頻率視沉降變化量而定。預(yù)壓期頭一個月的沉降量較大，之后逐漸較少到幾個毫米的沉降量，所以觀測頻率為第1個月每3天觀測一次，第2個月至第3個月每7天觀測一次，從第4個月起每半個月觀測一次，直到鋪筑路面前。2.水平位移觀測概述：高等級公路軟土地基施工中，隨著路基逐層填高，曾發(fā)生過不少側(cè)向位移、縱向開裂、剪斷橋臺樁基以及毀壞臨近房屋和農(nóng)田等情況。為了保證施工及安全，除應(yīng)觀測路基沉降外還應(yīng)對路基兩側(cè)一定范圍內(nèi)的地基水平位移進(jìn)行動態(tài)觀測，以便控制填土速率，確保路基施工的安全和穩(wěn)定。測量側(cè)向位移的邊樁一般采用鋼筋混凝土預(yù)制，混凝土強(qiáng)度等級不小于C25，長度不小于1.5m；斷面可用正方形和圓形，其邊長或直徑以10到20cm為宜，并在樁頂預(yù)埋半球形測頭鋼筋，樁頂露出地面高度5到10cm，樁高過大易于受破壞。邊樁埋深不小于1.2m。埋設(shè)方法采用打入或開挖埋設(shè)，要求樁周圍回填密實。樁周頂部50cm用混凝土固定，確保邊樁埋置穩(wěn)定。水平位移觀測方法：側(cè)向位移的測量有橋頭部位的水平位移，一般路堤水平位移觀測和土體內(nèi)部水平位移觀測方法。黃陽一級路實習(xí)期間本人主要完成的是一般路堤的側(cè)向位移觀測。這里作主要的介紹。一般路堤水平位移觀測方法如下圖所示，路堤兩側(cè)邊樁的水平位移主要出現(xiàn)在垂直于路中心線，且測站和后視點設(shè)置在邊樁斷面線上，兩次測得平距差求的水平位移，該方法稱為平距法。當(dāng)測點A與后視點B由于地形或地物障礙無法與邊樁在同一斷面上，則可參照橋頭水平位移觀測方法，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行。圖3.1一般路堤水平位移觀測圖（1）平距法全站儀平距觀測方法：全站儀安置在測站點A上，反光棱鏡架在邊樁點上，經(jīng)對中、整平后，瞄準(zhǔn)邊樁上的棱鏡中心，再按相關(guān)操作進(jìn)行。為了校核，變動儀器高和棱鏡高再觀測一次，兩次觀測的平距差即為水平位移。然后填入表中。（2）鋼尺丈量法每次觀測用同一把鋼尺，施以固定拉力直接讀取測站點A到邊樁的水平距離。為了提高精度，每一個測點，要測讀四次，取其平均值。由于每次觀測條件相同，可不考慮尺長和傾斜改正。但要加以溫度改正，求得正確的水平距離。兩次測得的平距差，即為水平位移。（3）極坐標(biāo)法當(dāng)測站點和后視點無法設(shè)置在邊樁斷面上時，則可采用極坐標(biāo)法進(jìn)行。坐標(biāo)系可設(shè)在邊樁斷面的左側(cè)和右側(cè)。坐標(biāo)系的y軸要大致平行于道路中心線，兩次觀測的x坐標(biāo)差即為水平坐標(biāo)即為水平位移，將x，y值填在表中，具體方法和要求和橋頭部位的觀測方法相同。觀測頻率和精度：觀測頻率基本上與路堤施工中沉降觀測同步，觀測工作在路堤填高超過3m時開始，其頻率為每上一層填料觀測一次，直到鋪筑路面前。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)程，觀測項目的監(jiān)測頻率和控制標(biāo)準(zhǔn)列于表1.3。表3.3觀測頻率及控制標(biāo)準(zhǔn)工作項目觀測頻率控制標(biāo)準(zhǔn)(Vn)填筑施工期預(yù)壓期沉降板1次/每層（或3天）1次/3-7天≤10mm/天邊樁位移1次/3天1次/每層≤5mm/天注：路堤填筑施工期每填筑一層，必須立即觀測，且在填筑間歇期根據(jù)本次沉降量的大小，確定觀測次數(shù)，一般每3天一次。測量的相關(guān)預(yù)警機(jī)制（1）填筑期填筑期的穩(wěn)定控制：在路堤的實際施工中，大多采用多級加載方式。各級荷載的起止時段一般相差較大，再加上軟土層埋深的不同，現(xiàn)場實測沉降過程線大多呈多折式沉降遞增型曲線。每加上一次荷載，就出現(xiàn)沉降量明顯加快的過程，經(jīng)歷一定歷時后，沉降速率隨之放慢。當(dāng)接近或達(dá)到填土極限高度時，應(yīng)嚴(yán)格控制填土速率，以免由于加載過快而造成地基破壞。此時，應(yīng)加強(qiáng)填筑過程中的沉降和穩(wěn)定監(jiān)測，一般每填一層應(yīng)進(jìn)行一次監(jiān)測。為了提高判斷成果的質(zhì)量，首先必須十分重視沉降板，桿的埋設(shè)和連接質(zhì)量以及沉降觀測的精度。填筑過程沉降量預(yù)測：就其變形機(jī)理言，地基沉降主要是由于土體側(cè)向變形、排水固結(jié)等引起的，但其沉降量不但與地基處理方法有關(guān)，而且與填筑速率有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計，對于每月填筑速率控制在0.8m到10m和堤高4到5m的情況，采用排水固結(jié)法處理的地基，其施工填筑期沉降量約占總沉降量的30%（欠載預(yù)壓）、50%（等載預(yù)壓）、60%（超載預(yù)壓）。應(yīng)急情況處理：在軟土地基上填筑路堤過程中，尤其對采用排水固結(jié)法處理的地基，必須充分認(rèn)識路堤筑至極限高度前后因為地基承載力不足而引發(fā)明顯變形和破壞的可能性和危險性。嚴(yán)格控制填筑速率，使地基始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)下。若地基一旦發(fā)生明顯的變形，變形范圍就會向側(cè)向逐漸擴(kuò)大，地基強(qiáng)度也隨之降低，因此，穩(wěn)定觀測主要應(yīng)該從填筑速率是否過快：垂直沉降和水平位移隨時間變化趨勢反常；必要時采取靜力觸探查明軟土地質(zhì)資料，分析是否判斷錯誤等方面進(jìn)行調(diào)查。同時上報業(yè)主和施工單位立即采取減載或在一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置反壓護(hù)道的措施。以便修改施工進(jìn)度計劃和按時進(jìn)行觀測和分析，確保路堤穩(wěn)定。（2）預(yù)壓期加載預(yù)壓期間，監(jiān)測警報是很重要的環(huán)節(jié)，只要監(jiān)測指標(biāo)超標(biāo)，或觀測到有危險裂縫等情況，即可及時發(fā)出警報。監(jiān)測警報的內(nèi)容：①報告說明。②沉降板觀測成果表；③位移邊樁觀測成果表；測區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了裂縫等異常情況，或形成了過大的填土邊坡等危險情況。對于本工程而言，施工指導(dǎo)包括兩方面的內(nèi)容，其一是安全報警，指導(dǎo)路堤填筑速率調(diào)整；其二是對卸載時間的建議。沉降及側(cè)移觀測的數(shù)據(jù)分析基本說明大量工程實踐表明，堆載預(yù)壓法處理軟土路基時，地基在破壞前的水平位移速率和沉降速率都有一定的極限值；因此在堆載預(yù)壓施工過程中常常根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)是否達(dá)到監(jiān)測控制指標(biāo)來判斷地基的穩(wěn)定性，從而指導(dǎo)填土速率。常用的一些監(jiān)測控制指標(biāo)有沉降速率，側(cè)向位移速率和孔壓系數(shù)等，本次測量因技術(shù)原因沒有測定軟土的孔壓系數(shù)。測量基本概況黃陽公路陽新段的路基沉降和側(cè)移的觀測中，共計四處測量標(biāo)段其中三處測量處于填筑期，每個標(biāo)段至少需要三處橫斷面埋置沉降板，隨著填筑的進(jìn)行適當(dāng)增加測量斷面，測量時要盡量保證準(zhǔn)確度，測量沉降后若發(fā)現(xiàn)沉降量過大要及時的向施工方匯報，根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整填土速率和填土高度，從而保證地基的穩(wěn)定性。其余的一處（二標(biāo)段尾段）已經(jīng)進(jìn)行了超載預(yù)壓工作，共計有三個測量斷面，因為預(yù)壓后期沉降量較小，所以要按照相關(guān)要求適當(dāng)調(diào)整水準(zhǔn)測量的等級提高測量的精確程度，以便測量數(shù)據(jù)后指導(dǎo)后續(xù)的卸載工作。本次測量時間主要在三四月份，測量的數(shù)據(jù)（包括之前的數(shù)據(jù)）已經(jīng)按照公式計算后繪制成了表格的形式(詳細(xì)見附件內(nèi)容）。數(shù)據(jù)整理和分析研究在軟基測量數(shù)據(jù)圖表中我們給出了日隆起量（沉降量）、累計隆起量（沉降量）、高程、日側(cè)向位移、累計側(cè)向位移和水平距離等相關(guān)數(shù)居來對軟基的沉降和側(cè)移進(jìn)行分析。首先對k46+630、k46+870、k47+270三個斷面的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。此標(biāo)段為二標(biāo)結(jié)尾的一段路，因為填土高度不高（最高的5m，其余兩處在3m以內(nèi)）所以已經(jīng)進(jìn)入了預(yù)壓期。首先分析這三段路基的地表沉降，從圖表中我們可以看出，除個別數(shù)據(jù)以外，路基的地表沉降速率隨著預(yù)壓時間變得越來越小，這也符合一般規(guī)律，到四月底時三個斷面的日沉降量最大值測得數(shù)據(jù)分別為0.10、0.11和0.2mm，只有k47+270段的沉降量略大，其余兩處已基本達(dá)到卸載要求，五月份的測量數(shù)據(jù)出來以后就可以按照相關(guān)要求對滿足情況的標(biāo)段進(jìn)行超載預(yù)壓填土的卸載工作。圖4.1k46+630斷面地表沉降速率圖圖4.2k46+870斷面地表沉降速率圖圖4.3k47+270斷面地表沉降速率圖接著分析在測量數(shù)據(jù)中與其他的日沉降量相差較大的數(shù)據(jù)出現(xiàn)的一些原因:按一般的規(guī)律來說堆載區(qū)的日沉降速率應(yīng)該是成逐漸降低的趨勢，在圖表中我們可以找到個別的數(shù)據(jù)，其日沉降量相比前后測量值相差較大，本人分析可能是受觀測的精度的影響，由于現(xiàn)場實際采用的測量儀器達(dá)不到較高的測量精度（三等甚至二等水準(zhǔn)測量要求），當(dāng)測量時天氣情況較為惡劣（如大風(fēng)，降雨等）就很有可能出現(xiàn)測量的數(shù)據(jù)誤差過大從而使計算出來的數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)比較相差過大，如在k46+870斷面。3月20日測得日沉降量高達(dá)0.95mm而在3月14日和3月27日測得的日沉降量分別為0.51mm和0.43mm，顯然3月20日的數(shù)據(jù)存在一定的錯誤，但這僅僅是極個別的數(shù)據(jù)不會影響對路基整體的沉降速率的變化的趨勢的判斷。還有就是一些沉降速率不符合隨著時間逐漸減小的規(guī)律而發(fā)生上下的波動，這一現(xiàn)象在繪制的圖表中也可以很明顯的看出來，查閱資料加上本人在現(xiàn)場的實際操作分析，由于三四月份在湖北黃陽地區(qū)降雨量較大，降雨前后測量的數(shù)據(jù)往往沉降量較小。原因可能是受孔隙水的影響，降雨時落到路基上的一部分雨水充當(dāng)了土體的孔隙水，由于孔隙水的存在產(chǎn)生了孔隙水壓力而土體的變形取決于有效應(yīng)力，有效應(yīng)力在一定的荷載作用下又受到孔隙水壓力的制約，荷載將首先由孔隙水承擔(dān)，隨著土體的逐漸排水，增加的應(yīng)力將轉(zhuǎn)為土顆粒承受。所以在降雨前后路基的沉降量比一般情況下要小，沉降速率也會有所減小，但不會像測量誤差那樣出現(xiàn)較大的變化，而只會是較小的上下波動，這在圖表中也能夠得出;由于較為頻繁的降雨而出現(xiàn)數(shù)據(jù)的波動就可以解釋清楚了。最后再來分析坡腳的水平位移和隆起，對于水平位移，由于此路段不再進(jìn)行路基的填筑所以路基坡腳的水平位移速率基本在2mm/d的范圍內(nèi)且大部分在1mm/d以內(nèi)這個值可以說是很小的(要求在6mm/d以內(nèi)），數(shù)據(jù)的波動可能是由于棱鏡在邊樁擺放的位置的不同而出現(xiàn)的，其誤差也僅僅在零點幾個毫米的范圍內(nèi)，但不影響整體的一個變化規(guī)律，位移值也是隨著時間的變化而越來越小，說明路基的水平位移完全在可控范圍內(nèi)路基穩(wěn)定性良好。同理，邊樁的日隆起量也是隨著時間的變化而逐漸減小的趨勢，其數(shù)據(jù)波動的原因可以參考路面沉降速率變化的原因，預(yù)壓期的隆起值很小基本已經(jīng)達(dá)到了要求，而填筑期的隆起量可能會發(fā)生較大的變化，有時填筑速度過快就可能導(dǎo)致路基兩側(cè)隆起過大，路基上發(fā)生剪切破壞，具體的內(nèi)容在下面會給出論述。下圖以k46+870斷面為例證明上述的說明。圖4.4k46+870斷面坡腳豎向位移速率圖圖4.5k46+870斷面坡腳水平位移速率圖接下來對k44+230到k45+020的標(biāo)段共計五個測量斷面進(jìn)行分析，此處截止到四月底仍然進(jìn)行著填土作業(yè)，部分?jǐn)嗝娴奶钔粮叨雀哌_(dá)7到8m。主要采用的軟基處理方法有砂墊層、土工格柵、塑料排水板和超載預(yù)壓的方法。首先解釋一下表格中有較多的數(shù)據(jù)為0的原因；這是因為在填筑期，每次填筑后都要進(jìn)行測量的工作但是由于工地現(xiàn)場復(fù)雜的情況，沉降板上的套筒或者管子會被卡車或壓路機(jī)等機(jī)車破壞，有時還可能被盜，那么下次測量就要重新埋設(shè)沉降板，這樣也減慢了我們的工作進(jìn)度，也影響到我們對路基沉降的一些判斷。所以，工地上施工方要和監(jiān)測方達(dá)成良好的默契這樣才能加快項目的完成進(jìn)度，否則只能是事倍功半。從圖表中可以看出除了k44+630段其他幾個斷面的沉降量都很大，k44+230段日沉降量大概為1mm而其他斷面的沉降都達(dá)到了2mm，部分路段甚至高達(dá)5到6mm以上，根據(jù)要求，日沉降量小于1cm時可認(rèn)為是安全的可以繼續(xù)進(jìn)行路基的填筑。路基的地表的沉降速率也與填土的速率和每次填土的高度有關(guān)，填土速度越快，填土高度越高，地表沉降速率也就越大，同理坡腳的豎向位移和水平位移同樣也受到這兩種實際因素的影響。路基的沉降較大時應(yīng)該根據(jù)實際情況和相關(guān)理論分析具體原因；固結(jié)理論假定土顆粒和孔隙水不可壓縮，軟土地基在加載的作用下荷載首先由孔隙水壓力承擔(dān)，此時軟土地基產(chǎn)生的變形為彈性變形，并認(rèn)為彈性變形在加載后短時間完成。此后土體排水發(fā)生固結(jié)變形，引起原地表的沉降，施加荷載產(chǎn)生的剪應(yīng)力引起土體側(cè)向變形的同時也會引起沉降，因此當(dāng)沉降過大時應(yīng)分析是由彈性變形引起還是由側(cè)向塑性擠出引起，其中彈性變形可以根據(jù)彈性理論計算公式求出，而固結(jié)沉降量的大小可根據(jù)固結(jié)理論公式和孔壓的消散情況定性的判斷。這里由于只有測量的數(shù)據(jù)沒有孔壓數(shù)據(jù)，所以無法根據(jù)公式具體進(jìn)行沉降原因的產(chǎn)生的判斷，只是在此處給出可行的方法。在填筑期的沉降及側(cè)移的速率肯定也和降雨有一定的的關(guān)系但相比于填土來說，降雨的影響相對來說較小，在圖中無法具體的看出來，但是影響肯定還是存在的。圖4.6k44+230斷面地表沉降速率圖圖4.7k44+430斷面地表沉降速率圖圖4.8k44+630段地表沉降速率圖圖4.9k44+830斷地表沉降速率圖圖4.10k45+020斷面地表沉降速率圖再來分析一下路基邊樁的側(cè)移和隆起的情況，首先在圖表中我們可以看到，部分?jǐn)嗝娴钠履_兩側(cè)的豎向和水平位移速率有較大的差異如k44+430和k44+630斷面。這是因為路基的左右幅的加載并不是同時進(jìn)行的，有時路基的一側(cè)進(jìn)行加載而另一側(cè)卻處于閑置的狀態(tài)，也可能與地下軟基的具體情況等原因有關(guān)，這要進(jìn)行具體的分析地下軟基的結(jié)構(gòu)和分布才能夠清楚。k45+020段為新增加的測量斷面，測量數(shù)據(jù)較少所以不能得出有根據(jù)的結(jié)論。k44+830段因?qū)嶋H情況只能選擇路基左側(cè)的基點和邊樁進(jìn)行測量，從圖中可以看出左1和左2坡腳位移速率和水平位移速率的走勢基本相同，只是數(shù)據(jù)有一些差別，說明數(shù)據(jù)測量基本準(zhǔn)確，此斷面在三月份的填土量較多沉降量較大，而到了四月份由于沒有進(jìn)行填筑，所以沉降速率和水平位移值都比較小。k44+630段可以看出左側(cè)和右側(cè)的坡腳數(shù)據(jù)相差很大，也看不出具體的規(guī)律，左側(cè)有明顯的隆起且位移速率越來越大，現(xiàn)場測量時在路基以外的路面上也可以看出有很大的隆起，這也說明該路段地基的填筑出現(xiàn)了問題。果然，在四月月底到現(xiàn)場測量時該斷面附近發(fā)生了路基地面的開裂，此處的路基填筑工作也被迫停止。圖4.11k44+430斷面坡腳豎向位移速率圖圖4.12k44+430斷面坡腳水平位移速率圖圖4.13k44+630斷面坡腳豎向位移速率圖圖4.14k44+630斷面坡腳水平位移速率圖圖4.15k44+830斷面坡腳豎向位移速率圖圖4.16k44+830斷面坡腳水平位移速率圖下面首先介紹一下彈塑性理論然后來分析一下發(fā)生開裂的幾種可能的原因。彈塑性理論認(rèn)為材料在不斷加荷載的作用下由初始狀態(tài)到破壞經(jīng)過彈性、彈塑性和塑性破壞三個階段，沈珠江教授根據(jù)軟土地基的變形機(jī)理，將土體在荷載作用下的壓縮變形劃分為三個階段，第一階段為土體結(jié)構(gòu)基本保持完好狀態(tài)下的變形，不可能產(chǎn)生很大的側(cè)向位移，此階段對應(yīng)的填土的高度通常在臨界高度以下；第二階段為結(jié)構(gòu)大量破損階段，土體的變形主要是剪切變形，伴隨有大量的水平位移此階段對應(yīng)的填土高度為臨界高度到沉降曲線出現(xiàn)明顯拐點填土高度之間，第三個階段土體的性質(zhì)已接近重塑土，由側(cè)向擠出引起的沉降比重增大，此階段所對應(yīng)的填土高度為沉降曲線出現(xiàn)明顯拐點的填土高度之上。根據(jù)以上的介紹和分析，這一路段所處的階段大概在第二階段[]。對于同一加載量，當(dāng)采用慢速加載時，土體相當(dāng)于排水固結(jié)，抗剪強(qiáng)度會逐漸的提高，而采用快速加載時，軟土地基相當(dāng)于不排水剪切，抗剪強(qiáng)度基本不會變化，所以穩(wěn)定遠(yuǎn)沒有慢速加載時大。這段時間，施工單位為了完成五一通車的節(jié)點目標(biāo)，路基的填筑速率過快，其抗剪強(qiáng)度達(dá)不到要求，這也是導(dǎo)致路基出現(xiàn)剪切破壞的主要原因之一。所以沉降速率控制指標(biāo)的選擇要考慮施工方法、場地條件和加載速率等多種因素，對施工單位給出的意見是；對于大面積加載中填土階段，慢速加載可選用的大一些，對于線性加載高填土階段，快速加載應(yīng)選用的較小一些。除了以上的分析，在開裂的斷面附近的下方設(shè)計有一個涵洞，很可能由于涵洞的設(shè)計結(jié)構(gòu)的不合理性加上上部填土的過快加載共同導(dǎo)致了路基的開裂，在相同加載速率的其他路段就沒有出現(xiàn)路面的開裂，所以路基下方的涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理性也很可能是導(dǎo)致路面開裂的重要原因。k44+430段和k44+230段由于三四月份測量時路基上的沉降板總是被人破壞，所以每次測量都要從頭測起，導(dǎo)致數(shù)據(jù)發(fā)生間斷，但是從數(shù)據(jù)上可以看出路面的沉降在可控范圍內(nèi)，且路面也沒有發(fā)生變形，坡腳的水平位移和隆起也很小，可以繼續(xù)進(jìn)行填筑。但是從圖中很難看出有什么具體的規(guī)律。下圖是現(xiàn)場拍攝的k44+630附近的路段的具體斷裂情況。圖4.17k44+630斷面附近路面開裂情況k29+400到k34+850段共有11個測量斷面，也處于填筑期，除了首尾的兩個標(biāo)段，其余標(biāo)段均為四月底新增斷面，其中還有四個斷面僅在四月底測量了一次數(shù)據(jù)，所以未在圖表中表示出來。k29+400段的填土的高度截止四月底已經(jīng)達(dá)到了7m以上，路基兩旁為稻田或者池塘，所以基樁的選擇距離路基距離較遠(yuǎn)，這也給我們的測量造成了很多麻煩，也降低了測量的精確程度，所以每次測量時我和學(xué)長都是慎之又