第三章路基工程施工.

3.5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。3.5.1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、淤泥质土、泥炭质土和泥炭五种类型。习惯上把软粘性土、淤泥、淤泥质土总称为软土；而把有机质含量很高的泥炭、泥炭质土总称为泥沼。3.5特殊路基施工（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。3.5特殊路基施工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。3.5特殊路基施工3.软土地基的加固措施及其施工（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。3.5特殊路基施工（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。3.5特殊路基施工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3.5特殊路基施工（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。3.5特殊路基施工袋装砂井（后装砂法）施工工艺流程图3.5特殊路基施工袋装砂井（先装砂法）施工现场3.5特殊路基施工（4）排水砂垫层这种方法只是在路堤底部的地面上铺设一层较薄的砂层。其作用是在软土顶面增加一个横向排水面，在填土过程中，荷载逐渐增加，促使软土地基排水固结，渗出的水就可以从砂垫层中排走。（5）土工织物土工织物大多是由丙纶（聚丙烯）、涤纶（聚脂）、玻璃纤维为主要材料加工而成的。土工织物的作用是具有反滤、排水、隔离及加固补强等功能。3.5特殊路基施工（6）预压预压法简单易行，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。（7）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。3.5特殊路基施工（8）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。3.5特殊路基施工（9）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。3.5特殊路基施工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3.5特殊路基施工（10）换土采用人工或机械挖除路堤下的全部软土，换填强度较高的粘性土或砂、砾、卵石、片石等渗水性材料。该法工作量大，却从根本上改善了地基，处理效果较好。换土常用方法：1）人工或机械开挖、换土法2）抛石挤淤法3）爆破挤淤法3.5特殊路基施工（11）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。3.5特殊路基施工3.5.2多年冻土地区路基施工凡温度为负温或零温、并且含有冰的各种土被称为冻土，冻结状态持续三年以上的冻土层则称之为多年冻土。在多年冻土地区，地表以下的一定深度范围内，每年夏季熔化，冬季冻结，该层称为季节冻融层，同时这一深度被称作季节冻融层底板或多年冻土上限。在该深度以下一定厚度的土则终年处于冻结状态，即所谓的多年冻土层。3.5特殊路基施工1.多年冻土的分类按含冰量的不同，多年冻土可分为少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层五种类型。2.多年冻土地区公路路基的主要病害多年冻土地区的不良地质现象主要有冰丘、冰锥、地下冰和冻土沼泽等，将对公路工程建设产生极为不良的影响。3.5特殊路基施工多年冻土地区公路路基的病害主要有：（1）融沉一般发生在含冰量较大的粘土地段。当路基基底多年冻土的上部或在路堑边坡上分布有较厚的地下冰层时，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及使用过程中，因为原来的自然环境条件发生变化，使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重力及外力作用下产生沉陷，造成路基变形。主要表现为路堤向阳侧路肩及边坡的开裂、下滑，路堑边坡溜塌。3.5特殊路基施工多年冻土地区公路路基的病害主要有：（2）冻胀地基土或填土中的水在冻结时体积急剧膨胀（3）冰害路堤上方出漏的地表泉水或开挖路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季节随流随冻，构成积冰掩埋路基、边坡挂冰或堑内积冰等病害。3.5特殊路基施工3.多年冻土地区公路路基施工要点（1）施工前应查清沿线冻土的分布情况、类型、冻土的上下限、地下水，以及有无其它如热融（湖、塘）、冰丘、冰锥等不良地质情况。3.5特殊路基施工（2）必须严格遵循保护冻土的原则进行施工，路基形式以路堤为宜，尽量避免零填或浅挖断面，使路基竣工后仍处于热学稳定状态。（3）路基的排水与加固除满足水力和土力条件外，还应考虑由于施工因素所引起的热力变化，不能导致多年冻土层的上限下移。（4）填方路基施工过程中，应采取措施保持路基及其周围的冻土处于冻结状态，根据设计要求和实际情况对基底采取换填或设置毛细水隔断层等措施。需要取土时，宜设置集中取土场，取土位置宜在路堤坡脚500m以外。3.5特殊路基施工（5）在地下水发育的挖方地段，路基边沟应采取防渗措施。刨冰冻土、含土冰层的路堑地段，可根据设计要求换填足够厚度的水稳性好的填料。（6）处于冰锥、冰丘地段的路基施工，应按设计要求设置防、排水设施；冻胀较重的地段，应在其上游主流处做好地下渗沟，并将水引到一定距离外的地面积冰场。3.5特殊路基施工3.5.3盐渍土地区路基施工盐渍土是指包括盐土和碱土在内，以及不同程度盐化和碱化土壤的统称。在公路工程中，按地表全层1m以内容易溶于水中的无机盐类（或称易溶盐类）含量平均达0.5%以上的土壤，称为盐渍土。盐渍土类型众多，一般多分布在较低洼的地区，而且常常与沼泽相伴而生。3.5特殊路基施工1.盐渍土的分类（1）盐渍土按含盐化学成分分类，可分为氯化物盐渍土、硫酸盐-氯化物盐渍土、氯化物-硫酸盐盐渍土、硫酸盐盐渍土和碳酸盐盐渍土等。（2）盐渍土按盐渍化程度分类，可分为弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土和过盐渍土等。2.盐渍土对路基的主要危害（1）氯化物盐渍土容易使土壤过分湿化而影响路基的稳定性，造成湿陷、坍塌等病害。路基处于潮湿状态时，密度较小，翻浆现象比一般地区严重。3.5特殊路基施工（2）硫酸盐盐渍土的盐胀作用主要发生在路基上部0～80cm范围内，越接近表层，盐胀值越大。在昼夜温差大的地区，反复循环的盐胀作用容易造成边坡约0.3m厚度范围的土体疏松与剥落。由于硫酸盐遇水时容易溶解，当含盐量较大时，路基会出现湿陷、坍塌等病害。（3）碳酸盐盐渍土遇水崩解的速度很快，当土中的碳酸盐含量大于0.5%时，遇水后碳酸盐即与土中的胶体颗粒分解，使路基土体产生膨胀，土体强度急剧降低。3.5特殊路基施工3.盐渍土路基施工要点（1）盐渍土路基宜在干旱季节施工，施工前应对填料的含盐量及其均匀性加强控制检测。（2）当地表土不符合要求时，应将路基基底的土壤挖除，换填透水性较好的土。（3）对于含水量超过液限的原地基土，应将基底以下1m范围内的土壤全部换填成透水性材料；当含水量介于液限和塑限之间时，应换填100～300mm厚的透水性材料；当含水量在塑限以下时，可直接填筑粘性土。（4）盐渍土路堤应分层填筑、分层压实，每层松铺厚度不宜大于200mm。碾压时应严格控制含水量，含水量不宜大于最佳含水量+1%，不得在雨天施工。3.5特殊路基施工（5）盐渍土路堤宜从基底处理开始，连续施工。在设置隔断层的路段，一次做到隔断层的顶部为宜。（6）在施工季节的选择方面：地下水位高的粘性盐渍土地区，宜在夏季施工；砂性盐渍土地区，宜在春季和夏初施工；强盐渍土地区，宜在表层含盐量较低的春季施工。（7）盐渍土路基施工中应合理设置排水设施，勿使路基及其附近存有积水。无论是填筑粘性土或换填渗水性好的土，其压实度均应符合路基的压实度标准。3.5特殊路基施工3.5.4黄土地区路基施工1.黄土的工程特性（1）黄土的颗粒组成以粉土为主，含量可达50%以上；黄土的孔隙率较大，一般为35%～60%。（2）黄土的节理明显，以垂直节理为主，在干燥而固结的黄土层中比较发育，土层的上部较下部发达。（3）黄土垂直方向渗水性强，由于黄土孔隙率大和垂直节理发育，所以垂直方向的渗水性要比水平方向大很多。3.5特殊路基施工（4）黄土具有收缩、膨胀和崩解等性质。黄土遇水后膨胀，干燥后收缩，经过多次胀缩后，容易形成裂缝及剥落。新黄土浸水后崩解较快，而老黄土要滞后一些。（5）黄土的湿陷性。黄土可分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土两大类，其湿陷性一般通过相对湿陷系数来区别，相对湿陷系数大于或等于0.02的黄土是湿陷性黄土，湿陷性黄土浸水后有较大的沉降量。3.5特殊路基施工2.黄土地区路基施工要点（1）黄土地区路基施工，应做好排水工作，注意防渗、防漏，雨季施工时要将地表水迅速引离路基。（2）路床填料不得使用老黄土，填料中不得有大于100mm的土块。（3）黄土路堤应分层填筑，分层压实，并应在最佳含水量时进行碾压，达到路基压实度的标准与要求。（4）路基边坡施工时应拍实，并及时进行防护，以防止地表水的冲刷。（5）对路基范围内现有的陷穴、暗穴，可采用灌砂、灌浆、开挖回填、导洞和竖井等措施进行填充与封堵。3.5特殊路基施工3.5.5泥石流地区路基施工泥石流是在山区沟谷中，由暴雨或冰雪融水等水源激发的，含有大量的泥砂和石块的特殊洪流。泥石流是一种灾害性的地质现象，其特征是泥石流通常爆发突然，来势凶猛，可携带巨大的石块，并以高速前进，具有极强的破坏性。3.5特殊路基施工1.泥石流分类泥石流按其物质成分可分为泥石流、泥流和水石流三大类。2.泥石流对公路的危害泥石流即可直接埋没公路设施和路上车辆及行人，摧毁路基、桥涵等构造物，还能通过汇入河道，引起河道变迁，而间接毁坏公路及其它构筑物，甚至迫使道路改线等，给公路工程建设和运输造成巨大的损失。3.5特殊路基施工3.泥石流地区路基施工要点（1）施工前，应结合设计详细调查泥石流的成因、规模、特征、活动规律、危害程度等相关情况，核实泥石流的形成区、流动区和堆积区，确定适宜的施工方案。（2）在泥石流