特殊土地区的路基施工(1)

1、. 特殊土地区的路基施工特殊土地区的路基施工.第五章第五章 特殊土地区的路基施工特殊土地区的路基施工 *特殊土的概念及各种特殊土的特性特殊土的概念及各种特殊土的特性 一、软土和泥沼地区一、软土和泥沼地区 二、膨胀土地区二、膨胀土地区 三、盐渍土地区三、盐渍土地区 四、多年冻土地区四、多年冻土地区.* 特殊土的概念及各种特殊土的特性特殊土的概念及各种特殊土的特性 特殊土的概念：特殊土的概念：所谓特殊土是指具有所谓特殊土是指具有特殊成分特殊成分、结构结构、状态状态,形成形成特殊工程性质特殊工程性质的土类。的土类。 各种特殊土的特性各种特殊土的特性:软土软土抗剪强度低、压缩性高抗剪强度低、压缩性高;

2、膨胀土膨胀土可干缩湿胀可干缩湿胀,强度因湿胀而下降强度因湿胀而下降;盐渍土盐渍土含盐量越多含盐量越多,溶蚀作用强溶蚀作用强;冻土冻土冻胀融沉。冻胀融沉。 由于特殊土的不良工程性质由于特殊土的不良工程性质,故对该类土质的路基需故对该类土质的路基需作个别设计作个别设计,同样同样,特殊土地区的路基施工与一般地区的路特殊土地区的路基施工与一般地区的路基基,又有不同之处。又有不同之处。.第一节、软土和泥沼地区第一节、软土和泥沼地区一、软土和泥沼一、软土和泥沼 习惯上习惯上,常以常以软黏土沉积为主软黏土沉积为主的地区称为软的地区称为软土地区土地区;而以而以泥炭沉积为主泥炭沉积为主的软弱地基称为的软弱地基称

3、为泥沼地区。泥沼地区。软土是指以近代水下沉积的软土是指以近代水下沉积的饱和软黏土饱和软黏土。泥沼一般指湖盆地或河滩衰亡后的遗迹。泥沼一般指湖盆地或河滩衰亡后的遗迹。 软土与泥沼虽软土与泥沼虽成因、结构和形态成因、结构和形态不同不同,但它但它们都具有们都具有压缩性高、强度低压缩性高、强度低的共同特点。的共同特点。.二、软土地基上路堤的加固二、软土地基上路堤的加固 软土地基的主要特征：软土地基的主要特征：孔隙比大、抗剪强度低、含水量高孔隙比大、抗剪强度低、含水量高。 在软土地基上修筑路堤有两大特点在软土地基上修筑路堤有两大特点:(1)易于形成易于形成基底两侧凸起基底两侧凸起或或路堤坡脚向外凸路堤坡

4、脚向外凸起而引起的坍滑起而引起的坍滑,经验证明坍滑往往成经验证明坍滑往往成圆弧圆弧形形;(2)较大的沉降较大的沉降,对路基工程来说对路基工程来说,大部分沉降量大部分沉降量可以控制在施工中完成可以控制在施工中完成,后期少量沉降可以后期少量沉降可以起起道调整道调整,对正常运营影响不大。对正常运营影响不大。.软土路基危害软土路基危害路路基基坍坍塌塌.软土路基危害软土路基危害路路面面沉沉降降.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(一一)反压护道反压护道 在路堤两侧在路堤两侧(或一侧或一侧)填筑填筑适当高度适当高度与与适当适当宽度宽度的护道的护道,使路堤两侧地基使路堤两侧地基被挤出隆起的被挤

5、出隆起的趋势得以平衡趋势得以平衡,而保证路堤的稳定而保证路堤的稳定,因护道起因护道起反压作用反压作用,故称反压护道。故称反压护道。它用于非耕作区和土源丰富的地区较为合适，它用于非耕作区和土源丰富的地区较为合适，在耕作区则不宜使用。在耕作区则不宜使用。图图5 1 反压护道加固软土路堤反压护道加固软土路堤.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(二二) 换换 土土 换土指利用换土指利用人工人工、机械机械或或爆破爆破方法挖除路堤下全部方法挖除路堤下全部软土软土,换填换填强度较高和渗强度较高和渗透性较强透性较强的砂砾石、碎石的砂砾石、碎石或片石或片石,以保证路堤的稳以保证路堤的稳定。定。 它

6、适用于它适用于软土层较薄软土层较薄、无无硬土覆盖硬土覆盖的情况。的情况。.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(三三)抛石挤淤抛石挤淤 抛石挤淤为抛石挤淤为强迫换土强迫换土的一种形式的一种形式,采用这种采用这种方法施工方法施工,不用抽水不用抽水、不用挖淤不用挖淤,施工简便迅施工简便迅速速,现场乐于采用。现场乐于采用。 此法适用于湖塘、河流等积水洼地此法适用于湖塘、河流等积水洼地,常年积常年积水水,且水不易抽干且水不易抽干;表层无硬壳表层无硬壳,软土液性指软土液性指数大数大,层厚较薄层厚较薄,片石能沉达下卧硬层者。片石能沉达下卧硬层者。. 抛石时应自抛石时应自路堤中部路堤中部开始开始

7、,逐次向两旁展开逐次向两旁展开, 使淤泥向两旁挤出。使淤泥向两旁挤出。在片石抛出水面后用在片石抛出水面后用重型夯滚、碾压重型夯滚、碾压,或以或以汽车、拖拉机等碾压汽车、拖拉机等碾压,然后在其然后在其上铺设反滤上铺设反滤层再行填土层再行填土。抛石挤淤一般适用于抛石挤淤一般适用于软土层厚软土层厚为为34 m ,用较大用较大的片石的片石,一般直径不宜小于一般直径不宜小于0. 3 m 。.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(四四)排水砂垫层排水砂垫层 排水砂垫层是直接铺设在软土地基的表面上排水砂垫层是直接铺设在软土地基的表面上,使其使其在在填土和软土之间增设一排水面填土和软土之间增设一排

8、水面,从而使地基在受从而使地基在受到填土荷载作用下到填土荷载作用下,促进地基的排水固结促进地基的排水固结,提高地提高地基的强度。基的强度。 这种砂垫层的厚度薄这种砂垫层的厚度薄,一般为一般为0. 61. 0 m 。为利。为利于排水于排水,砂垫层应略宽于路堤基底宽砂垫层应略宽于路堤基底宽,一般在路堤一般在路堤坡脚外每侧伸出坡脚外每侧伸出1 m 左右。左右。砂垫层砂垫层.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(五五)铺设土工合成材料铺设土工合成材料 在路堤与基底间铺设一层或多层的土工合成材料，在路堤与基底间铺设一层或多层的土工合成材料，可以起到可以起到加筋加筋、垫层垫层和和反滤反滤等作用

9、。土工合成材等作用。土工合成材料主要有聚酯、聚丙烯、聚酰胺等高分子化合物料主要有聚酯、聚丙烯、聚酰胺等高分子化合物的合成纤维。的合成纤维。.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(六六)排水固结排水固结 排水固结是在软土中设置排水固结是在软土中设置垂直井垂直井，地表铺，地表铺设设砂垫层砂垫层，增加了，增加了土层的排水通道土层的排水通道，以缩，以缩短孔隙水的流程，加速土体固结的一类方短孔隙水的流程，加速土体固结的一类方法。法。 1.排水砂井排水砂井 2.袋装砂井袋装砂井 3.塑料排水板塑料排水板.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(六六)排水固结排水固结1.排水砂井排水砂

10、井 砂井是由打桩机具砂井是由打桩机具击入钢管击入钢管，或用，或用高压射水高压射水、爆爆破破等方法在地基中形成按一定规律排列的等方法在地基中形成按一定规律排列的孔眼孔眼（具有一定深度和直径），在其中（具有一定深度和直径），在其中灌以中粗砂灌以中粗砂而而成。砂井顶面铺设成。砂井顶面铺设厚度不大的砂垫层厚度不大的砂垫层以连通砂井，以连通砂井，构成完整的地基排水系统。构成完整的地基排水系统。排水砂井排水砂井.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(六六)排水固结排水固结2.袋装砂井袋装砂井 袋装砂井是在袋装砂井是在合成材料编织袋合成材料编织袋内冲填中粗内冲填中粗砂构成的砂袋，装入地基孔内，以

11、加速地砂构成的砂袋，装入地基孔内，以加速地基排水固结。基排水固结。 袋装砂井的编织袋应具有袋装砂井的编织袋应具有良好的透水性良好的透水性，袋内的砂袋内的砂不易漏失不易漏失，袋子的材料应具有，袋子的材料应具有足足够的强度够的强度，有一定的，有一定的抗老化抗老化及及耐地下水腐耐地下水腐蚀的性能蚀的性能。.袋装砂井袋装砂井.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(六六)排水固结排水固结3.塑料排水板塑料排水板 塑料排水板是塑料排水板是将预制的带状将预制的带状塑料排水板用塑料排水板用插板机插板机将其竖将其竖直插入土中，直插入土中，形成类似砂井形成类似砂井的排水通道，的排水通道，使孔隙水沿塑使

12、孔隙水沿塑料板的通道逸料板的通道逸出，从而加固出，从而加固地基土的方法。地基土的方法。.塑料排水板塑料排水板.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(七七)复合地基复合地基 复合地基是指在复合地基是指在软土地基内设置各种材料软土地基内设置各种材料制成桩制成桩，以保证路堤稳定的一种方法。主，以保证路堤稳定的一种方法。主要类型有：要类型有：1.挤密砂桩；挤密砂桩；2.碎石桩；碎石桩；3.生石灰桩；生石灰桩；4.粉喷桩；粉喷桩；5.水泥搅拌桩；水泥搅拌桩；6.CFG桩。桩。.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(七七)复合地基复合地基1.挤密砂桩挤密砂桩 挤密砂桩是将挤密砂桩是

13、将砂桩打入软土地基，使密实砂桩打入软土地基，使密实的砂柱体挤密软弱土层，形成复合地基的砂柱体挤密软弱土层，形成复合地基。在外荷载作用时，应力向砂桩集中，使桩在外荷载作用时，应力向砂桩集中，使桩周围土层承受的压力减小，沉降也相应减周围土层承受的压力减小，沉降也相应减小。小。.挤密砂桩施工挤密砂桩施工.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(七七)复合地基复合地基2.碎石桩碎石桩.振动打桩机.振动碎石桩.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(七七)复合地基复合地基3.生石灰桩生石灰桩 生石灰桩是用生石灰桩是用25cm的的生石灰块生石灰块填入软土孔眼填入软土孔眼中，形成生石灰桩

14、地基。中，形成生石灰桩地基。 加固机理：加固机理：生石灰（生石灰（CaO）遇水反应成熟石灰（）遇水反应成熟石灰（Ca(OH)2），），吸收占其重量吸收占其重量32%的水，的水，体积膨胀一倍，同时放出体积膨胀一倍，同时放出大量热大量热，使桩周土体含水量降低，土体压密，石灰，使桩周土体含水量降低，土体压密，石灰与土之间的离子交换和胶凝反应使土的性质和结构与土之间的离子交换和胶凝反应使土的性质和结构得以改善，从而提高土的强度。得以改善，从而提高土的强度。.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(七七)复合地基复合地基4.粉喷桩粉喷桩 粉喷桩粉喷桩:利用水泥、石灰等材料作为利用水泥、石灰等材

15、料作为固化固化剂剂的主剂，通过的主剂，通过特制的搅拌机械特制的搅拌机械就地将软就地将软土和固化剂强制搅拌。利用固化剂和软土土和固化剂强制搅拌。利用固化剂和软土之间产生的物理化学反应，使软土硬结成之间产生的物理化学反应，使软土硬结成具有具有整体性整体性、水稳性水稳性和一定和一定强度强度的优质地的优质地基。基。.粉喷桩粉喷桩.软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(七七)复合地基复合地基5.水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩 水泥土搅拌桩是采用水泥土搅拌桩是采用搅拌与喷射方式搅拌与喷射方式将水将水泥浆液注入地基中，使浆液与周围土体充泥浆液注入地基中，使浆液与周围土体充分搅拌，当拌和体固化达到一定强

16、度后，分搅拌，当拌和体固化达到一定强度后，在地层中形成的一根根在地层中形成的一根根较高强度的桩柱体较高强度的桩柱体与与周围土体形成复合地基周围土体形成复合地基，共同承担上部，共同承担上部荷载。荷载。 .水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩.水泥土搅拌桩水泥土搅拌桩 .软土地基上路堤的加固方法软土地基上路堤的加固方法(七七)复合地基复合地基6. CFG桩桩 CFG桩桩：桩体中桩体中加入加入水泥水泥、粉煤灰粉煤灰和和碎石碎石形成了形成了高黏高黏结强度的桩结强度的桩，改善，改善了碎石桩的刚性，了碎石桩的刚性，CFG桩和桩间土、桩和桩间土、垫层一起形成复合垫层一起形成复合地基。地基。.CFG桩桩.CFG桩桩.二、

17、二、 膨胀土地区膨胀土地区 膨胀土：粘粒成分主要由膨胀土：粘粒成分主要由亲水性矿物亲水性矿物组成，组成，同时具有显著的同时具有显著的吸水膨胀吸水膨胀和和失水收缩失水收缩两种两种变形特性的粘性土。变形特性的粘性土。 .膨胀土的工程特性膨胀土的工程特性 (一一)胀缩性胀缩性:在膨胀土中在膨胀土中,细小的黏土颗粒愈多细小的黏土颗粒愈多,则其则其比表面积越比表面积越大大,可吸附在黏粒可吸附在黏粒周围的水膜周围的水膜也就愈多也就愈多,从而使从而使含水含水量增多量增多,土的体积胀大土的体积胀大,而失水时就强烈收缩。而失水时就强烈收缩。 (二二)裂隙性裂隙性:裂隙的形成与其裂隙的形成与其成土过程成土过程、胀

18、缩效应胀缩效应、风化作用风化作用等等许多因素有关。许多因素有关。 (三三)超固结性超固结性:膨胀土在其形成的地质历史过程中膨胀土在其形成的地质历史过程中,土体曾受过比现土体曾受过比现在自重应力更大的在自重应力更大的上覆荷载上覆荷载,呈超固结状态呈超固结状态,因此深因此深层的原状土具有层的原状土具有较高的初始强度较高的初始强度。由于先期固结压。由于先期固结压力的作用力的作用,使膨胀土在开挖后使膨胀土在开挖后,由于已形成的由于已形成的应力平应力平衡被破坏衡被破坏,常会出现土体松胀。常会出现土体松胀。.膨胀土的路基病害膨胀土的路基病害 1. 溜坍溜坍。路基边坡上局部表层土体。路基边坡上局部表层土体,

19、由于降雨下渗含水量由于降雨下渗含水量过大以及土的胀缩作用过大以及土的胀缩作用,强度降低而溜坍。强度降低而溜坍。 2. 滑坡滑坡。和一般滑坡相同。和一般滑坡相同,斜坡土体沿土中软弱面滑动。斜坡土体沿土中软弱面滑动。这一软弱面多为裂隙面、层面或其他结构面。由于土体这一软弱面多为裂隙面、层面或其他结构面。由于土体存在滑动趋势存在滑动趋势,当失去前部支撑当失去前部支撑,便产生滑动。膨胀土地段便产生滑动。膨胀土地段的滑坡的滑坡,滑动面土体含水量较大、强度低滑动面土体含水量较大、强度低,有时虽然土体边有时虽然土体边坡已经放缓坡已经放缓,但仍易产生滑动。但仍易产生滑动。 3. 坍滑坍滑。路基边坡坍滑是膨胀土

20、地段的路堑、路堤边坡。路基边坡坍滑是膨胀土地段的路堑、路堤边坡经常发生的一种变形现象。不少地段坍滑体厚度不大经常发生的一种变形现象。不少地段坍滑体厚度不大,在在边坡上不断扩展。边坡上不断扩展。 4.路堤和基底的不均匀沉降及变形路堤和基底的不均匀沉降及变形。由于膨胀土的土质条。由于膨胀土的土质条件和工程特性件和工程特性,使其在使其在列车荷载和水列车荷载和水的影响下的影响下,经常产生不经常产生不均匀沉降和变形。给列车的正常运营带来极大的危害均匀沉降和变形。给列车的正常运营带来极大的危害。. 三、膨胀土的地基处理三、膨胀土的地基处理1）防水措施）防水措施2）换土与改土）换土与改土 3）支挡措施：设置

21、护坡）支挡措施：设置护坡 、抗滑桩加固、抗滑桩加固 、重力、重力式挡土墙式挡土墙 .三、盐渍土地区三、盐渍土地区 地表土层地表土层1 m 内易溶盐含量大于内易溶盐含量大于0. 5 % 时称之谓时称之谓盐渍土。盐渍土。常见的易溶盐有常见的易溶盐有氯盐氯盐、硫酸盐硫酸盐和和碳酸盐碳酸盐等。当易溶盐等。当易溶盐的含量超过的含量超过0. 5 % 时时,土的性质就会受到盐分的影响而土的性质就会受到盐分的影响而发生改变。发生改变。 盐渍土由于含有较多的易溶盐而具有盐渍土由于含有较多的易溶盐而具有溶解性溶解性;盐渍盐渍土中的各种盐分对钢铁、橡胶、砖和混凝土等还土中的各种盐分对钢铁、橡胶、砖和混凝土等还具有一定的具有一定的腐蚀性腐蚀性,