搜索
第五章特殊条件下的路基施工第一节泥沼及软土地区路基施工一、泥沼及软土的特征泥沼的特征和分类：泥沼是一种以泥炭沉积为主，并包含着各种水草、淤泥和水的土层。表面多呈现为洼地，被不深的水所浸满，植物繁衍，承载力极低。、主要分布：我国在东北的寒温带和温带湿润地区；其次是青藏、新疆等高山高原地区。工程上按照泥沼沉积稳定程度分3类：第一类：完全为稠度稳定的泥炭。特征：无论含水率多少，温度在零摄氏度以上时，深度为两米的试坑，垂直边坡能保持5昼夜不变形的泥炭。第二类：完全为稠度不稳定的泥炭。特征：无论含水率多少，温度在零摄氏度以上时，深度为两米的试坑，垂直边坡不能保持5昼夜不变形的泥炭。第三类：完全为水或流动的泥炭或淤泥。特征：沼泽很烂，在饱和水分时，该地区的式样呈流动状态；地势甚为低洼，地下水大多数露出地表，部分洼地又常年流动的水沟，芦苇及灌木生长很茂盛。泥炭的渗水性很强，当在泥炭上缓慢施加荷载时，泥炭的孔隙水迅速渗透排出，发生固结作用而沉落，其强度亦随之增长。这一特性为在泥沼地基上修筑路基提供了有利条件。软土：是指水下沉积的淤泥或饱和软粘土为主的地层。它与泥沼相比，形成年代比较久远。软土地区近代地貌多为宽阔的平原，已不再为地表水所浸漫，表面常具有可塑硬壳，地下水位接近地表，下部为流动性淤泥，沉积厚度一般较深。软土地区工程地质问题体现：1、软土属于高压缩土，压缩系数大，沉降量大，影响结构物的正常使用。2、软土含水率高，孔隙比大，但透水性差，对路基基底的固结排水不利，导致沉降延续时间长，强度增长缓慢。3、软土的抗剪强度低，其快剪黏聚力在10kPa左右，快剪内摩擦角在0度到5度之间，在荷载作用下，往往由于地基丧失强度而产生局部或整体剪切破坏。4、软土具有触变性，一旦受到扰动，土的强度明显下降，甚至成流动状态。二、泥沼及软土路基的处理措施在天然的软土地基上用快速施工的方法所能填筑的最大高度，称为极限高度。与极限高度相应的荷重就是天然地基的极限承载力。路堤超过极限高度，将会发生大量沉陷、坍滑。泥沼路基的处理措施泥沼路基的处理措施：1、泥沼地区地下水位较高，如以路堑通过，不仅处理工程费用大，而且施工养护也困难，所以线路通过泥沼地区，一般采用路基而不用路堑。要求路堤面高出泥沼地表不小于1.2m；否则应进行基底处理，不得直接在天然地基上填筑路基。2、路堤填料应尽可能采用渗水材料。泥沼地表以下换填部分不允许用非渗水土填筑。3、不论哪种类型的泥沼，都应考虑泥沼地区的积水和地下水位是否有排除、疏干和降低的可能性。如果有条件，路基施工应配合桥涵设计做好泥沼地区的排水系统，改善泥沼的力学性质，以减少其加固措施，增强路基的稳定性。4、施工方法第一类沼泽，当路堤高度小于3m时，应采取部分挖填的方法，换填深度一般不超过2m。当路基高度大于或等于3m时，泥沼一般不挖除，可将路堤直接置于泥炭表层，利用路堤本身重量把泥炭层压实。为使路基稳定，必须控制填土速度。在施工期间，要进行边庄和路基中线地表沉降观测。超过一定数值时，即停止填筑，等路基稳定后在开始增高。泥沼底部横向坡度陡于1:10时，应进行整平处理。第二类沼泽，泥沼深度小于3.0m时，不论路堤高度多少，应将泥沼全部挖除，换填渗水土，使路堤落到泥沼底。泥沼深度大于3.0m时，应考虑部分换填和采取路堤两侧增建反压护道的措施。换填深度不得小于3m。泥沼底部横向坡度陡于1:15时，应进行整平处理。第三类沼泽，不论泥沼多深，路堤应落到实底上，或者将表层泥炭皮挖除后，抛填片石沉落到沼底。泥沼底部横向坡度陡于1:20时，应进行整平处理，整平方法有：开挖整平、爆炸整平以及片石填平等。软土路基的处理措施在软土地基上修筑路堤，有两个特点：一是容易坍塌。二是有较大的沉降。软土地基路堤的加固技术1、改变路堤结构形式：1）优化设计2）反压护道2、人工地基1）换填：换填、抛石挤淤、爆破排淤2）灰土挤密桩3）土工合成材料加筋垫层4）侧向约束法5）旋喷搅拌桩和粉喷搅拌桩6）振冲碎石桩3、排水固结法1）砂（碎石）垫层2）砂桩3）袋装砂井4）塑料排水板1.反压护道法适用于：a.非耕作区和取土不困难的地区；b.反压护道的高度一般为路堤高度的1/2～1/3；c.主要用于处理软土，对泥沼有时也可以采用。反压护道反压护道法:在路堤两侧填筑一定宽度的低于路堤高度的护道，使路堤底地基土不被挤出和隆起，以增加路堤抗滑的稳定性。2.人工地基：换填（1）直接换土：用人工或机械挖除全部软弱土，换填以强度较高的黏性土或砂、卵石、砾石等渗水性材料。换填素土（或灰土）换填砂砂垫层换填后的成型路基适用于软土层厚度3~4米得湖泊或河流等积水洼地，排水困难，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬壳，石料来源充分，底层平坦时，从地基中间向两侧进行，底层有横坡时，从高向低的一次进行，在低的一侧多填一些。（2）抛石挤淤用炸药在软土中爆炸，把软土扬弃和压缩，然后回填以渗水土或强度较高的黏性土。爆破排淤是当软土埋藏较深，厚度不大，换土施工困难或路堤较高、工期紧迫的情况下，利用爆破法排除淤泥以加速施工的方法。两种工艺：先填后爆法；先爆后填法。（3）爆破排淤2、人工地基：灰土挤密桩生石灰桩是用2—5cm的生石灰块填入软土孔眼中，形成生石灰桩地基，桩的平面布置与砂井相同。桩径通常为20一40cm，桩距为桩径的3倍左右，桩长视软土层的厚度而定，一般不宜很长，常在10m以内。生石灰桩加强软土地基的加固机理是生石灰遇水反应成熟石灰，在这一过程中，生石灰要吸收其重量32%的水，并且体积膨胀一倍，同时放出大量的热，使桩周土体含水量降低．土体密实；另打桩通过挤压也使地基土得到加密，生石灰与土之间的离子交换和胶凝反应使土的性质和结构都得以改善，从而提高了土的强度。2、人工地基：土工合成材料加筋垫层土工织物砂垫层在路堤底部铺设一层或者多层土工合成材料，可起到柔性柴排的作用。土工合成材料主要是聚酯高分子材料的化合物，耐酸碱，耐腐蚀，并具有较大的抗压强度。通常土工织物端部要折铺一段，起锚固作用。铺设土工合成材料前应先整平，压实底层，加筋垫底下承层填料不得有尖石、硬块。土木合成材料应理顺、拉直、绷紧，不得有褶皱和破损。在加筋垫层上填第一层土时，先填两边、后填中间，避免挤动面砂，使土木合成材料松弛，压实时应先采取轻型碾压机压实。2、人工地基：侧向约束法系杆夯石堆在路堤两侧坡脚附近打入木桩、钢筋混凝土桩或者设置片石齿墙等，以限制基地软土的挤动，保持基底的稳定2、人工地基：旋喷搅拌桩和粉喷搅拌桩利用工程钻机，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，将预先配置好的浆液，以一定的压力从喷嘴喷出，冲击本土，使土和浆液搅拌成混合体，形成具有一定强度的人工地基，旋喷法可以根据不同的施工对象、用途，调整灌入材料用量、浓度，使加固土体满足工程需要的强度。目前灌入材料以水泥浆为主，当土的渗透性较大或地下水流速度过大时，为了防止浆液流失，可在浆液中掺加速凝剂。当灌入材料为水泥或生石灰粉时，称为粉喷搅拌桩。其桩径为0.5m，加固深度一般在10—15m。粉体搅拌复合地基技术处理厦门海沧大道海滩钻头叶片喷头软管旋喷桩示意图2、人工地基：振冲碎石桩振冲碎石桩法是利用能够产生水平方向振动的管状设备，在高压水流冲切配合下，使地基成孔，然后向孔内分批填入碎石（砂）等坚硬材料，用振冲器将其挤密，形成碎石（砂）桩。碎石桩排水固结法预压系统排水系统堆载法真空法降低地下水位法联合法竖向排水体水平排水层普通砂井袋装砂井塑料排水板砂垫层（碎石垫层）3、排水固结法分类汇总一般预压（无竖向排水体）3、排水固结法：砂（碎石）垫层砂（碎石）是在路堤基底铺设一层较薄的沙砾土壤，以加速地基的排水固结，提高其稳定性。它是最简单的换土方法。砂层垫的铺设形式有两种，即排水砂层垫和换填砂层垫。排水砂层垫层是在路堤底部的原地面上直接铺设薄层砂垫层，其厚度一般为0.6—1.0m，为利于排水，一般在路堤坡脚外每侧伸出1m左右。换土砂垫层是先挖除地表硬壳，代以砂垫层，然后填筑路堤。下图：已完成的斜坡砂垫层格栅,砂垫层3、排水固结法：砂桩砂桩是在软土地基中利用各种打桩机具获得的按一定规律排列的孔眼，并在孔眼中灌进粗砂形成砂柱。在地表再将各个砂桩用沙沟连接起来，使地基固结，水分排入砂桩后，很快由沙沟排去，从而加速软土的固结，提高地基强度。1）打入式:振动锤式通常用履带式吊机或特制钢架,砂井直径约30~50cm，施打间距1.5~3.0m。（2）射水式:砂井的优点是对地基扰动小,没有处理排泥的问题。（3）螺钻式:钻成砂井的直径较大,为40~100cm，深度可为15m,但施工速度较慢。3、排水固结法：袋装砂井袋装砂井的形状如图。它是采用土工编织布制成7-12cm（国内一般用7cm左右，日本用的12cm左右）直径的袋子，在里面填充砂子，先灌好。打设完的袋装砂井小直径袋装砂井与普通大直径的砂井相比，主要有以下一些优势：由于土工布袋的存在可以基本保证排水体的连续性；由于采用了小直径，可以采用细而密的分布，那么排水距离大为缩短，加快了排水固结，同时施工设备可以实现轻型化，比较适应软弱的地基表面施工，施工速度加快、工程造价降低。3、排水固结法：塑料排水板目前塑料排水板的样式如图，由板芯和滤膜组成。厂家、型号很多，我国实际工程目前采用的最多的是这种芯板截面为并联十字型而组成口琴状。塑排板截面图外层过滤纤维显微结构成卷的塑料排水板塑料排水板的打设打设完的塑料排水板普通砂井和塑料排水板，土扰动范围对比①将塑料带通过导管从管靴穿出；将塑料带与桩尖连接贴紧管靴并对准桩位；②静压沉入导管达设计深度；③拔管，塑料排水板与软土粘接锚固留在软基内；④在砂垫层中预留30cm以上，剪断塑料排水板，将塑料排水板板头埋入到砂垫层中；⑤将塑料排水板与桩尖再连接，移位重新打设。塑排板打设流程：当塑料排水板带出长度大于0.5m时将进行补打。塑料排水板搭接时，搭接长度在20cm以上。4、强夯法