路基路面施工技术 教学课件 作者 王美宽等模块二2模块二 软土地基的路基施工

路基路面施工技术 教学课件 作者 王美宽等模块二2模块二 软土地基的路基施工

1.了解软土及软土地基的含义。2.熟悉软土地基不同加固方法的机理和适用场合。3.掌握软土地基加固常见的施工方法和工艺流程。n一般认为，软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。软土的特征指标表特征指标名称天然含水量（%）天然空隙比十字板剪切强度（kPa）指标值≥35与液限≥1.0＜35n软土地基就是主要由淤泥及淤泥质土、吹填土、杂填土或其他高压缩性土层组成的地基。由于软土地基引起了几个大的问题主要有：1）由于道路等级高，路堤填土高，引起路基的沉降、路堤的失稳。2）桥头路堤与桥台的沉降差，在高速行驶的情况下，引起跳车。3）软基沉降量超出工后允许范围。4）软基上结构物的沉降、涵管弯曲。5）软基上各类路面结构类型的设计与施工存在的问题。n一、浅层处治1.换填土法换填一般是将道路地基上的软弱土壤，采用人工或机械将其全部或部分清除，回填优质土壤，并按工程的要求进行修筑。a）b）图2-1-1换填土法a）不滑塌的软土b）淤泥质高压缩性粘土n2.抛石挤淤法抛石挤淤n二、排水加固1.砂井排水加固法。砂井排水加固系统1-堆载；2-砂垫层；2-砂井；4-软土n2.袋装砂井排水加固法袋装砂井是普通砂井的发展和提高，它避免了一般砂井在施工中存在的问题。（1）完全克服了断桩和缩颈现象。（2）在造孔中可采用较轻的设备，改善较软地基的施工条件。（3）在满足相同排水要求的条件下，可以更大的减小井的直径，节省砂井的用砂量。n3.塑料排水板排水加固法（1）塑料排水板的定义（2）塑料排水板材料性能及形式常见用于工程的塑料排水板n4.堆栽预压法（1）利用建筑物自身重量，对软土地基进行压缩。（2）利用填料堆载，对软土地基进行预压。5.真空预压法堆载预压真空预压n三、压实加固1.爆破排淤法（1）先填后爆（2）先爆后填2.强夯法强夯法，即“强力夯实法”，或叫“动力固结法”。它是将很重的夯锤从高处自由落下，给土体以冲击和振动，从而提高地基的强度，降低土体的压缩性。强夯法n四、挤密加固1.挤密砂桩法2.石灰桩法3.深层搅拌法n（1）深层搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为主要固化剂，通过深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的符合使用要求的地基。深层搅拌桩n（2）加固机理（干喷）深度搅拌法分为湿喷及干喷两大类，干喷效果优于湿喷，得到广泛使用，该方法是利用压缩空气向软土输送和喷射干粉（生石灰粉、水泥干粉等），利用干粉与土拌和发生化学反应，改善土质，提高地基的强度，它属于化学加固方法。n五、改善地基受力加固1.石灰土加固处理2.土工织物加固处理（1）土工织物（土工聚合物）的类型1）编型土工纤维。2）织型土工纤维。3）无纺型土工纤维。4）组合型土工纤维它是由前三者组合而成的。n5）其他。这是为适合在土石工程中的应用而开发的新品种，如土工布、土工垫、土工格栅、玻纤格栅等。土工布土工格栅n（2）土工织物的特性1）产品形态:它包括材质、加工方法、土工织物的宽度、每卷的直径及其重量。2）物理性质：主要有单位面积质量、厚度、开孔尺寸。3）力学性质:主要有抗拉强度、断裂时的延伸率、撕裂强度、冲穿强度、顶破强度、蠕变性、与土壤间的摩擦等。4）水理性质:垂直向、水平向的透水性。n5）抗老化能力。（3）土工织物的应用土工织物应用在土中，主要有反滤、排水、隔离以及加固补强等功能。（4）土工织物的施工在铺设过程中，务必拉平，使其紧贴软土地基表面，达到均匀、平整，并保证其连续性，不使出现扭曲、折皱、重叠。n当其宽度和长度不足时，可和另一土工织物连接。连接方式有搭接、缝接、粘结等。铺就之后，立即回填水稳性材料，以免大气、阳光与之接触而老化。土工格栅的搭接n3.反压护道在软土路堤的两侧，填筑一定宽度和厚度的护道，使路堤下软土层地基所承载的压力，由于反压压力而得到减小，因而确保路堤的稳固。n一、浅层处治工作任务：××软土层厚小于3m，而且接近流塑状态，承载力小，在技术、经济适宜的情况下，采取全部换填软土的方法。由于这类软土的承载力小，通常是先开挖排水沟，排除表层滞水及降低地下水位，以提高软土的承载能力，以创造条件的方式，采用机械进行软土的清除工作。n1．一般可采用接地压力不大于0.0294MPa的湿地推土机，将所控制的断面内的软土推到应作路堤界线之外而不妨碍排水之处，待软土清除工作完成之后，回填合格的集料，并按路基要求的断面形式，逐层压密。推土机推除淤泥n2．当不宜采用推土机时，则以选择反铲式挖掘机进行挖除，并配以自卸汽车运输，卸至合适的地点。挖掘机挖除淤泥n二、排水加固工作任务1：××公路路基施工中，砂井井深7m，井径为30cm，井距为2m，梅花形布置。砂井填料为中粗砂，灌砂率为95%以上，砂井顶部铺有厚60cm的砂垫层，以提供横向排水通道，提高地基的承载能力，便于较重的沉桩设备通行。n（1）砂垫层1）对材料的要求：砂垫层材料宜采用中砂及粗砂，细砂及粉砂含量不得过多。2）施工要求：①砂垫层施工中的关键，是将砂加密到设计要求的密实度。②要求砂砾垫层，无明显粗细粒料分离，最大粒径不宜大于5cm。n③砂垫层宽度应宽出路基边角0.5～1.0m，两侧墙以片石护砌或采用其他方式防护，以免砂料流失。④碾压法施工时最佳含水率一般控制在8%～12%。4）排水砂垫层施工方法：①当地基表层具有一定厚度的硬壳层，其承载力较好，一般采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干砂堆，然后用机械或人工摊平。②当硬壳层承载力不足时，一般采用顺序推进摊铺法。n（2）砂井1）套管法。2）水冲成孔法。3）螺旋成孔法。4）爆破成孔法。套管法n工作任务2：修建××一级公路，路线穿越一段长1240m的软土区，路堤填土高7m，软土采用袋装砂井进行处治，袋为聚丙烯编织材料。（1）施工方法袋装砂井的施工时：一种方法是将装有空袋的导管，按设计的井位就位后，将导管沉到设计高程，通过振动，将干砂装入袋中，待砂袋装满之后，卸下砂袋，拧紧套管上盖，然后把压缩空气送进套管，并提升导管。此时管底受到压力，活门打开，砂袋则留到孔中；一方法是将装好干砂的砂袋，在沉管前全部装入管中。n袋装砂井n袋装砂井施工流程图n（2）注意事项1）袋子的制作和加工。2）为防止袋在进入砂井中产生缩颈现象，要求在袋中装有干砂。3）严格控制砂袋的直径。4）为防止导管管口刮破袋子，宜在管口设置导向轮，避免管口直接与砂袋接触。n工作任务3：××经济开发区位于软土地区，施工前进行软基处理，要求加固后在加固深度范围内地基平均固结度要求达到80%以上,地基承载力要求不低于100kPa。经过方案比较，决定采用砂垫层+塑料排水板+真空预压施工方案。n（1）塑料排水板施工1）塑料排水板的滤水膜，是保持排水的关键部位，在安装打设时，应保持完好。2）软土土质抗力不大，为防止滤膜被软土中异物破坏，一般不宜直接用插板机将塑料排水板插入软土中，而宜采用导管插入塑料排水板。塑料排水板的施工n3）塑料排水板与管靴的连接要牢固，以避免提管时脱开，而将塑料排水板带出。4）为防止泥土进入导管，磨损滤膜，堵塞输水孔道，管靴平端应与导管底端紧密相连，不得有错缝。5）严格控制塑料排水板打设的间距和深度，如果位置超过容许值，或提起导管时，塑料排水板被带上来，未达到设计深度时，则应紧靠原位补打。n6）塑料排水板不得搭接。7）如果软土层的地基上，表层有一层硬壳，可先采用强度较高的导管，打穿硬层，之后换用打设塑料排水板的导管，再将塑料排水板打设在略深于设计深度内。n（2）真空预压施工1）初期准备工作。2）封闭处治软土地层表层。3）铺设管道。真空管的布设n4）安装真空泵。①按照工艺要求，将射流真空泵、真空管、出膜口按密封要求连接好。②接好泵、真空管及膜内真空传感器，并读记初读数。③射流箱处，接好进水管，并在箱内注满水。④在加固范围内按要求设置沉降观测点。⑤开动离心泵进行真空抽气，一般需要1～5d时间，才能达到73kPa以上，一般按不小于79KPa来进行控制。n5）对真空预压进行质量检查①泵及膜内真空度应达到96kPa及73kPa以上的技术要求。②软土地基的地表总沉降的规律，应符合一般堆载时的沉降规律。③真空分布管的距离要适当，使其真空度分布均匀。④真空预压完成软土地基加固之后，即排除积水，挖去铺膜沟的回填土，拆除所有设备，在已完成固结的软土地基上，先填一层厚约30cm的水稳性良好的土壤进行压实，之后即可按一般路基的要求来进行路堤的修筑。n三、压实加固工作任务：××港长50m，宽20m的公路路基，共布置夯点7×16=112个，计划分4遍进行夯击，每一夯点夯3～5锤，锤印交错重叠并采用低落距。n（1）施工方法夯击地基n（2）注意事项1）夯击遍数的确定是极为重要的。2）相邻两夯的间歇时间，由于土壤的渗透能力的不同，因此要求各异。3）加固范围为(L+H)×(W+L)。4）夯点的间距与夯锤冲击时的应力扩散角有关，且与夯击能的深度有关。n四、挤密加固工作任务1：××山区公路低洼地带设计要求进行软弱地基处理，由于该地区盛产砂石，决定采用挤密砂桩法。n（1）振动成桩法1）一次拔管法。2）逐次拔管法。3）重复压拔管法。（2）冲击式成桩法1）单管法。2）双管法。n工作任务2：××港二线铁路路基施工中，采用生石灰桩对软土进行加固处治。桩的直径20cm，桩距为80cm，桩长3.0m，按正方形布置桩位，并在路基坡脚之外打了三排桩。灌人管内生石灰要求振捣饱满密实，桩口采用砂土封实。（1）采用振动式沉桩设备（2）采用锤击式的打桩设备（3）链动螺旋法n工作任务3．××高速公路桥头路基要求采用深层搅拌桩处理软土地基。（1）施工机械1）钻机①动力大，扭矩大，适合大直径钻头成桩，钻头直径一般为500mm；②具有正向钻进，反转提升的功能；③提升力大，并能实现均匀提升。n粉体发送器的工作原理1-节流阀2-流量计2-气水分离器4-安全阀5-管道压力表6-灰罐压力表7-发送器转鼓8-灰罐2）粉体发送器3）空气压缩机4）搅拌钻头n（2）施工工艺a）b）c）d）e）粉体喷射搅拌法施工流程a）柱体对位b）下钻c）钻进结束d）提升e）提升结束n（3）施工方法1）场地清理2）测量放样3）钻孔4）喷水泥（4）施工注意事项1）水泥用量的控制。2）防止管道堵塞。3）桩头的养护。4）质量检验。n五、改善地基受力加固工作任务：南方××省高速公路路基填筑用土ω0=32%，天然干密度ρdmax=1.72g/cm3，拟采用石灰土改善加固处理。（1）施工工艺流程清理现场→选择土场→挖土、掺灰、闷土、拌和→摊铺、碾压n（2）施工方法1）路基填土以前，先清除地表树根、淤泥，不少于10cm，然后用轻型压路机碾压1～2遍。2）合理选择安排土场3）石灰料选择4）挖土、掺灰、闷土、拌和5）摊铺、碾压n1.软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量、孔隙比、压缩性、抗剪强度的细粒土。2.排水固结法加固软基，由和两部分构成。3.爆破排淤法加固软土地基，可分为和两种方法。一、填空题n4.砂井排水固结法的横向排水通道是，竖向排水通道是。常见的砂井施工方法有、、、爆破成孔法。5.挤密砂桩施工可采用振动成桩法及冲击成桩法。其中振动成桩法按成桩工艺可分为、和；冲击成桩法按施工方式分为和。n二、判断题1.换填土法一般是将道路地基上的软弱土壤，采用人工或机械将其全部清除，回填优质土壤，并按工程的要求进行修筑。（）2.采用机械清除软土一般可采用湿地推土机，当不宜采用推土机时，则以选择反铲式挖掘机进行挖除。（）3.土工织物施工中当其宽度和长度不足时，可采用搭接、缝接、焊接等方式和另一土工织物连接。（）n4.反压护道应避免一次性高堆填，应分层填筑、分层碾压，并且反压护道的填筑速度宜慢于主路堤。（）三、简答题1.袋装砂井与普通砂井相比，克服了哪些存在的问题？施工中有哪些不同处？2.真空预压法包括哪些施工工艺？与传统堆载预压法相比，有哪些改进？3.简述强夯法的加固机理。施工时应注意哪些事项？4.简述深层搅拌法的加固机理及施工工艺流程。