第1章路基施工(第6节特殊路基施工)

第1章路基施工第六节特殊路基施工特殊路基施工主要包括软土、多年冻土、滑坡、泥石流、黄土和盐渍土等地区（或地段）的路基施工。1.6.1软土地区路基施工1.软土的分类（1）以孔隙比、有机质含量为主，结合其它指标，软土可划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土和泥炭五种类型。习惯上把淤泥、淤泥质土、软粘性土总称为软土；而把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称为泥沼。（2）按其成因，软土可划分为海洋沿岸沉积和内陆湖沉积两大类。（3）按其沉积环境和特征，软土可划分为泻湖相沉积、溺谷相沉积、滨海相沉积、三角洲相沉积、湖相沉积、河漫滩相沉积、丘陵谷地相沉积七种。2.软土的特点（1）天然含水量高，孔隙比大（2）透水性差（3）压缩性高（4）粘聚力小（5）具有触变性（6）抗剪强度低。3.软土地基的加固措施及其施工软土地基处理方法（一）换填土层法适用于软土层较厚，稠度大，路堤高、施工期紧迫作用：提高地基的承载力和降低沉降量。施工方法：开挖和强制挤出。开挖方法：a、全部开挖换填土：适用于软土层厚3m以内；b、部分开挖换填土：去掉表面层（软土层）c、强制换填土：采用定向爆破将淤泥炸开换填材料：宜选用排水性能好，处于地下水以下能保持有足够承载力的砂、砂砾及其它粗粒料。（二）砂垫层在软土地基上铺设厚度为0.5~1.2m的砂层。适用于软土层不厚，当地有砂运距不远，施工期不紧迫作用：1)作为软土层固结所需要的上部排水层（配合其它固结排水措施）：2)作为路堤内的底部排水层，以降低路堤内水位或疏干路堤内湿度；3)改善路堤和地基处理工程施工时的机械作业条件；4)软土层薄时，单独用作地基处理（固结排水）措施。材料：以透水性好的砂或砂砾为宜。垫层处理方法由两种刚度不同材料组成共同承受上部荷载并协调变形的人工地基。（三）、复合地基变形协调指桩和土变形一致共同变形。按材料分类散体桩复合地基柔性桩复合地基刚性桩复合地基砂桩碎石桩土桩灰土桩石灰桩粉喷桩旋喷桩树根桩CFG桩（四）、排水固结法1、定义：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部分，从而提高地基土强度的一种方法。砂井塑料排水板竖向排水体水平排水体：砂垫层排水系统加压系统堆载法真空法降水法电渗法2、对象：软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土3、工程应用：路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑1、定义：在建筑物建造前，对天然地基或对以设置竖向排水体的地基加载预压，使土体固结沉降基本完成或完成大部分，从而提高地基土强度的一种方法。2、对象：软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土3、工程应用：路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑2、对象：软粘土、吹填土、松散粉土、新近沉积土3、工程应用：路堤、仓库、罐体、飞机跑道、轻型建筑排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加荷载，使地基完成大部分沉降，抗剪强度也得到提高；卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷载作用下产生沉降将大大减少。排水固结法关键在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力增加，从而产生固结沉降。粘性土固结所需的时间为VVCHTt2VT时间因数VC固结系数2HtcTvvaekcwmv)1(排水固结法就是其应用。建造建筑物前预先对地基施加荷载，使地基完成大部分沉降，抗剪强度也得到提高；卸荷后，再建建筑物，地基在建筑物荷载作用下产生沉降将大大减少。排水固结法关键在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应力增加，从而产生固结沉降。（1）塑料排水板法塑料排水板是带有孔道的板状物体，插入土中形成竖向排水通道，改善了地基的排水条件、缩短了排水途径。（2）砂井是利用打桩机具击入钢管，或利用高压射水、爆破等方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼，再向孔中灌入中、粗砂，形成砂柱的加固形式。1）砂井的特点在软弱地基层中，设置砂井作为竖向排水体，在堆土加载的情况下，使土体中的水沿竖向排水体排出，从而加速了土壤固结和地基沉降，提高了地基的强度。2）砂井施工的方法主要有套管法、射水法和螺旋成孔法三种。套管法砂井的施工过程（3）袋装砂井是普通砂井的发展与提高，为了既缩小砂井的直径，又能保证施工的顺利实施，利用透水性良好的网状织物制作的袋子（其直径一般为7～12cm），向袋中装满砂子，沉入井内的软土地基加固方法。袋装砂井的施工方法根据装砂的顺序不同有两种：一种方法是装有空袋（底部装有20～30cm的砂）的导管，按设计的井位就位，然后灌砂。另一种方法是将灌好干砂的砂袋，在沉管前全部装入管中。袋装砂井（后装砂法）施工工艺流程图砂井设计1）直径及间距weddn/ed砂井有效排水范围内等效直径，30-50cmwd砂井直径井径比n普通砂井取6～8袋装砂井或塑料排水板取15～202）深度：压缩层不厚时，砂井应贯穿压缩土层压缩层深厚时，由附加压力和自重应力之比为0.1～0.2处定。ed3）砂井排列正方形：sde13.1正三角形：sde05.14）砂井布置范围及砂垫层砂井布置范围一般比建筑物基础外扩大2～4m或更大，并在砂顶面铺设砂垫层，形成一个连续的有一定厚度的砂垫层，厚度可达0.3～0.5m；水下施工时，可取0.8～1.0m。水平排水垫层的施工1）垫层材料：砂垫层砂料宜用中粗砂，渗透系数不低于1×10-3cm/s，含泥量小于5%，无杂质，无有机质；砂料中可混有少量粒径小于50mm的石粒。不宜用粉砂或细砂；砂垫层的干密度应大于1.5t/m3正方形：sde13.1正三角形：sde05.1砂井布置范围一般比建筑物基础外扩大2～4m或更大，并在砂顶面铺设砂垫层，形成一个连续的有一定厚度的砂垫层，厚度可达0.3～0.5m；水下施工时，可取0.8～1.0m。砂垫层砂料宜用中粗砂，渗透系数不低于1×10-3cm/s，含泥量小于5%，无杂质，无有机质；砂料中可混有少量粒径小于50mm的石粒。不宜用粉砂或细砂；砂垫层的干密度应大于1.5t/m3正方形：sde13.1正三角形：sde05.1砂井布置范围一般比建筑物基础外扩大2～4m或更大，并在砂顶面铺设砂垫层，形成一个连续的有一定厚度的砂垫层，厚度可达0.3～0.5m；水下施工时，可取0.8～1.0m。2）水平排水系统的设置在水平垫层预压区应设置与砂垫层相连的盲沟，盲沟可平行布置，并与集水井相连。若砂粒来源较困难，可用网状布置的砂沟代替整片砂垫层，并与集水井相连。砂沟的宽度为2～3倍砂井直径，一般深度40～60cm。3）垫层厚度：30～50cm。明沟盲沟2）施工顺序3）施工工艺砂井施工一般是先成孔，再灌砂形成砂井。砂井成孔的方法：套管法、射水法、螺旋钻成孔法和爆破法采用中粗砂，其渗透系数宜大于1×10-2cm/s，砂料应干净，含泥量不超过3%。砂井的作用是为地基土提供良好的排水通道，尽量减小对周围土体的挤压扰动，施工顺序应“先中间后周边”。竖向排水体的施工1）砂井材料袋装砂井（先装砂法）施工现场（五）预压法预压法简单易行，但是需要较长的固结时间。并且常常需要配合采用砂垫层、砂井等排水措施。砂桩基本概念1、定义：砂桩指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将砂挤压入土中形成的大直径密实柱体。2、适用范围：松散砂土、人工填土、粉土和杂填土地基。3、作用：提高地基强度、降低压缩性，或消除地基液化性。建筑物以变形为控制条件，则砂桩处理后的软弱地基需经预压，消除沉降后可作建筑物地基。4、工程应用：中小型工业与民用建筑、散料堆场、码头、路堤、油罐等工程的地基加固。砂桩的施工（1）材料（2）施工顺序砂桩填料宜采用级配较好的中粗砂，也可用砾砂。饱和软粘土地基应选用级配好、强度高的砂砾混合料。砂性土地基施工从外围或两侧向中间进行，以挤密为主的砂桩宜间隔施工；粘性土地基中砂桩从中间向外围或隔排施工（3）振动成桩法在振动机作用下，把带有底盖的套管打入到规定深度，然后投入砂料，排砂入土，并振动密实成桩。对桩位打桩投砂排砂振密再投料成桩粘性土地基中砂桩从中间向外围或隔排施工（4）锤击成桩法1）单管法桩管就位将桩管用蒸气打桩机和柴油机打桩机打到设计深度灌砂按规定速度拔出桩管（六）挤密砂桩是以冲击或振动的方法，强力将砂、石等材料挤入软土地基中，形成直径较大的密实柱体，提高软土地基的整体抗剪强度，减少沉降的软土加固方法。砂桩的直径一般为0.3～0.7m，对于软弱粘性土地基宜采用直径较大的砂桩。真空预压法施工现场（1）生石灰桩在软弱的粘性土壤中可以掺入生石灰，形成石灰桩，利用生石灰吸收软土中的水分，在生成消石灰时，体积急剧膨胀，并散发出大量的热量，促使软土中的水分蒸发，同时还能发生火山灰反应，生成的硅酸钙和铝酸钙等水合物，在水及空气中逐渐硬化，与土颗粒粘结在一起，构成网状结构，改善土的物理力学性质，使得处治后的软土强度提高，地基沉降减小，从而增加了路基的稳定性。生石灰桩的孔径多为20～40cm，桩长多在12m以内，用打入或钻进的方法成孔，再填入粒径为2～5cm的生石灰块。（2）加固土桩利用工程钻机，将旋喷注浆管置入预定的地基加固深度，通过钻杆旋转，徐徐上升，并将预先配置好的浆液，以一定的压力从喷嘴喷出，冲击土体，使土和浆液搅拌成混合体，形成具有一定强度的人工复合地基。加固土桩可以根据不同的施工对象、用途，调整灌入材料的用量、浓度，使加固土体满足工程需要的强度。所使用的固化材料主要有：水泥、生石灰、粉煤灰等。1）施工方法与施工工艺。加固土桩的施工可分为粉喷法（干法）和深层搅拌法（湿法）两种。深层搅拌施工工艺流程图粉喷法加固桩施工换填法将基础底面以下一定范围内的软弱土层挖去，然后分层填入强度较大的砂、碎石、素土、灰土及其它性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实至要求的密实度。换填法在古今应用都十分广泛。长城的城墙基础的地基用灰土处理。换填材料砂垫层碎石垫层素土垫层干渣垫层粉煤灰垫层施工机械碾压法重锤夯实法振动压实法（七）换填法一、原理1、作用:浅层的地基处理（1）提高地基承载力将基础以下的软弱土挖去，换填为好土，满足上部结构荷载要求。（2）降低变形：niisiziiniiiihEheees111211n地基沉降计算深度范围内的土层数siE第层土的压缩模量iih第层土的厚度i将软弱土换填，刚度提高，相应的地基沉降减小ssiE2、对象软土（淤泥和淤泥质土）、湿陷性黄土、杂填土、素填土（3）防止冻胀粗颗粒的垫层材料孔隙大，不易产生毛细现象，因此可以防止在寒冷地区土中结冰造成的冻胀。（4）对湿陷性黄土、膨胀土等特殊土，处理的目的是为了消除或部分消除地基土的湿陷性。施工方法换填材料类别压实系数λc承载力标准值碾压或振密碎石、卵石0.94～0.97200～300砂夹石200～250土夹石150～200中砂、粗砂、砾砂150～200粘性土和粉土（8Ip14)）130～180灰土0.93～0.95200～250重锤夯实土或灰土0.93～0.95150～200各种垫层的承载力（二）施工1、施工机械方法（1）机械碾压法：推土机、压路机、羊角碾（2）重锤夯实法：锤重大于2吨，落距大于4m（3）振动压实法：振动压实机。2、施工要素素填土：平碾或羊角碾砂石：振动碾和振动压实机重锤：有效夯实深度内的土的饱和度小于等于0.6垫层施工应分层铺填，一般每层厚度取200～300mm（八）反压护道反压护道是运用力学平衡来保持路基的稳定，在路堤的两侧填筑一定宽度和高度的护道，使得路堤下的软土层所承受的压力作用，因反压压力而适当减弱，因此而提高了地基的稳定性。该法简单易行，但占地面积大、填料多，而且反压护道只解决了软土地基的稳定，却对沉降无益。反压护道宜与路堤同时施工，也可以在路堤施工完成、并经过一定的预压之后再施工。（九）强夯法定义：强夯法又名动力固结法（Dynamicconsolidation）强夯法处理地基是19世纪60年代由法国梅那公司首创。将10～40吨重的锤起吊到高6～30米的空中让其自由下落，给地基以冲击和振动，以提高土体强度，降低其压缩性，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性。碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填