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2012年二级建造师辅导资料：路基防护与加固之特殊路基施工技术
2B311050 特殊路基施工技术$lesson$
一、软土的工程特性
淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏性土统称为软土。大部分软土的天然含水量30%一70%，孔隙比1.0～1.9，渗透系数为10-8～10-7cm/s，压缩性系数为0.005~0.02，抗剪强度低(快剪粘聚力在10kPa左右，快剪内摩擦角0～50)，具有触变性，流变性显著。对于高速公路，标准贯击次数小于4，无侧限抗压强度小于50kPa，含水量大于50%的黏性土和标准贯击次数小于4，含水量大于30%的砂性土统称为软上。修建在软土地区的路基时，主要的问题是路堤填筑荷载引起软基滑动破坏的稳定问题和量大且时间长的沉降。
二、软土地基处理施工技术
1.基底开挖换土施工方法
(1)开挖方式
基底开挖同鱼塘清淤相似，深度在2m以内可用推土机、挖掘机或人工直接清除至路基范围以外堆放或运至取土坑还田;深度超过2m时，要由端部向中央，分层挖除，并修筑临时运输便道，由汽车运载出坑。
软土在路基坡脚范围以内应全部清除。边部挖成台阶状再回填;路基穿过沼泽地只需要清除路基坡脚(含护坡道)范围以内的软土。护坡道以外，对于小滑塌的软土，可挖成1：1～1：2的坡度，对于泥沼地区的淤泥质高压缩性软土可将护坡道加宽加高至沼泽地相平或高出。
(2)泥沼基底的换填
1)在第一类泥沼地区，路堤高度小于3m时，应采取部分挖填的方法，换填深度一般超过2m，横向换填底宽应等于路基面宽;路堤高度大于3m时，一般不予挖除;当淤泥表面干裂时，可采用齿墙式的路堤断面，即挖除路堤基底两侧的淤泥(每边可挖3m宽)，换填良好的土质;淤底横向坡度陡于l：10时，应进行整平处理。
2)在第二类泥沼地区，泥沼深度小于3m时，不论路堤高度多少，均应将泥沼全部挖除，换填渗水土，使路堤落到沼底。为便于泥炭的挤出，表层植物覆盖层要铲除，在路堤两侧开挖泥炭接收沟;泥沼深度大于3m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;沼底横向坡度陡于l：15时，应进行整平处理。
3)在第三类泥沼地区，不论泥沼多深，路堤均应落到实底上，或将泥炭皮挖除后，抛填片石沉落到沼底。路堤水下部分的边坡根据换填的土质种类及泥沼水中的深度而定;沼底横向坡度陡于l：20时，应进行楚平处理。
(3)填筑及压实
1)软基在开挖时要注意解决渗水或雨水两个问题，可采用边挖边填，也可全部或局部清除后进行全部或局部回填，尽可能换填渗水性材料，并注意及时抽水。
2)碎石土及粉煤灰等工业废渣常作为换填材料，如果当地条件许可，可用这些填料回填至原地面或沼泽面。压实时，由于非土方填料分层厚度不宜小，为达到较好的压实效果，常采用振动压路机和重型静力压路机(三轮压路机12~15t)。
3)如果路基与两侧沼泽完全隔离，就可按照一般路堤填筑方式进行填筑，分层碾压时控制好含水量、碾压遍数、碾压方式及路堤边坡、护坡道的密实程度，要做好泥沼与路堤之间的边沟的排水，保证路堤不受水毁，不受冻害。
4)路堤与两侧沼泽不能完全隔离，在清除路基底部软土后，如渗透性良好的土源缺乏，可在路堤底面用砂石料设置透水性路堤。
5)路堤两侧设立全铺式(块石、片石浆砌护坡)护坡或护面墙(挡土墙式护坡)时，砌石应用当地不易风化开山片石，用5号砂浆砌筑，墙基应埋人非软基土中0.50～1.20m左右，砌筑护坡时应夯实坡面，挡墙墙后应填筑开山石块并夯实。护面墙应在路堤压实稳定后再开挖砌筑。
2.砂垫层
在软土层顶面铺砂垫层，主要起浅层水平排水作用，使软土中的水分在路堤自重的压力作用下，加速沉降发展，缩短固结时间。但对基底应力分布和沉降量的大小无显著影响。适用于路堤高度小于两倍极限高度(在天然软土地基上，基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度)，软土层及其硬壳较薄，或软土表面渗透性很低的硬壳等情况。亦适用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基。其形式有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。
3.反压护道
在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道，以改善路堤荷载方式来增加抗滑力的方法，使路堤下的软基向两侧隆起的趋势得到平衡，从而保证路堤的稳定性。适用于路堤高度不大于1.5～2倍的极限高度，非耕作区和取土不太困难的地区。
4.土工聚合物处治
土工布铺设于路堤底部，在路基自重作用下受拉产生抗滑力矩，提高路基稳定性。土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。土工布连接一般采用搭接法或缝接法。目前缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。
土工格栅加固土的机理存在于格栅与土的相互作用之中。一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用;格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移，从而大大地增加了土体的自身稳定性，对土的加固效果明显高于其他土工织物。
5.抛石挤淤法
在路基底部抛投一定数量片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。适用常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度为3―4m的软土;在特别软弱的地面上施工由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排除时;适用于石料丰富、运距较短的情况。
抛投片石的大小，随泥炭或软土的稠度而定。抛投顺序，应先从路堤中部开始，中部
向前突进后再渐次向两侧扩展，以使淤泥向两旁挤出。当软土或泥沼底面有较大的横坡
时，抛石应从高的一侧向低的一侧扩展，并在低的一侧多抛填一些。
6.爆破排淤法
将炸药放在软土或泥沼中爆炸，利用爆炸时的张力作用，把淤泥或泥沼扬弃，然后回填强度较高的渗水性土壤，如砂砾、碎石等。爆破排淤是换土的一种施工方法，较一般方法换填深度大、工效较高，软土、泥沼均可采用。
爆破排淤分为两种，一种方法是先在原地面上填筑低于极限高度的路堤，再在基底下爆破，适用于稠度较大的软土或泥沼。另一种方法是先爆后填，适用于稠度较小，回淤较慢的软土。
7.堆载预压法
在软基上修筑路堤，通过填土堆载预压，使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度，减少路堤建成后的沉降量。堆载预压法对各类软弱地基均有效;使用材料、机具简单，施工操作方便。但堆载预压需要一定的时间，适合工期要求不紧的项目。对于深厚的饱和软土，排水固结所需要的时间很长，同时需要大量的堆载材料，在使用上会受限。
其方式有超载预压(进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载)和等载预压(预压荷载等于道路工程荷载)两种。
8.砂井
用振动打桩机、柴油打桩机(冲击式和振动式)，以及下端装有活瓣钢桩靴的桩管将砂(含泥量不大于3%)或砂和角砾混合料(含泥量不大于5%)形成砂井。在施工时考虑避免“缩颈”和减少对土的扰动。具体方法有套管法(将带有活瓣管尖或套有混凝土端靴的套管沉到预定深度，然后在管内灌砂后，拔出套管，形成砂井。根据沉管工艺的不同，又分为静压沉管法、振动沉管法等)、水冲成孔法(通过专用喷头，在水压力作用下冲孔，成孔后清孔，再向孔内灌砂形成。适用于土质较好且均匀的砂性土)、螺旋钻成孔法(以动力螺旋钻钻孔，提钻后灌砂成砂柱。适用于陆上工程，砂井长度l0m以内，且土质较好，不会出现缩颈、塌孔现象的软弱地基)。
9.袋装砂井
主要用导管式振动打桩机(在行进方式上普遍采用的有轨道门架式、履带臂架式、吊机导架式等)，选用聚丙烯或其他适用的编织料制成的袋，采用渗水率较高的中、粗砂(大于0.5mm的砂的含量宜占总重的50%以下，含泥量不应大于3%，渗透系数不应小于5X10-3cm/s)，按整平原地面―摊铺下层砂垫层一机具定位一打人套管一沉入砂袋一拔出套管机具移位―埋砂袋头一摊铺上层砂垫层的施工工艺流程进行。
10.塑料排水板
用插扳机，或与袋装砂井打设机共用(将圆形套管换成矩形套管)。按整平原地面一摊铺下层砂垫层一机具就位一塑料排水板穿靴一插入套管一拔出套管一割断塑料排水板一机具移位一摊铺上层砂垫层的施工工艺程序进行。振动打设工艺、锤击振力大小，根据每次打设根数、导管断面大小、入土长度和地基均匀程度确定。
11.粒料桩
主要用振冲器、吊机或施工专用平车和水泵，将砂、碎石、砂砾、废渣等粒料(粒径宜为20~50mm，含泥量不应大于10%)。按整平地面一振冲器就位对中一成孔一清孔一加料振密一关机停水一振冲器移位的施工工艺程序进行。选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。应配备适用的供水设备，出口水压应为400～600kPa，流量20～30m3/h。起重机械起吊能力应大于，100~200kN。
12.旋喷桩
(1)施工材料：可采用水泥、生石灰、粉煤灰等作为加固料。
(2)施工机具包括：喷粉桩机及配套贮灰罐及喷粉系统、空气压缩机、75kW以上的发电机等喷粉桩机由液压步履式底架和导向加减压机构、钻机传动系统、钻具、液压系统、喷粉系统、电气系统等部分组成。
(3)施工流程：整平原地面一钻机定位一钻进一上提喷粉(或喷浆) 一强制搅拌一复拌一提杆出孔一钻机移位。
13.生石灰桩
主要用振冲器、吊机或施工专用步履式、门架式振动沉桩设备。配备适用的空压机，起重机械起吊能力应大于100~200kN。使用材料为生石灰(颗粒直径不超过30mm要求填充材料要密实)。按整平地面一振冲器就位对中一成孔+空气压缩机注人生石灰一边振动边拔出套管一振冲器移位一封紧生石灰桩孔的施工工艺程序进行。选择振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程离周围建筑物距离相适应。
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