地基加固七软土地基处理

路基防护与加加固路桥工程施工工主讲老师：刘刘永权一、防护与与加固的意义义意义在于防止路基基病害、保证证路基稳固、、改善环境、保保护生态平衡衡、美化路容容、提高公路的使使用品质。第一节概述述二、路基防护护与加固的设设施按其作用不同同，可分为边边坡坡面防护护、冲刷防护护、支挡建筑筑物及湿软地地基加固四大类。1、坡面防护：指为防护边坡受冲刷在在坡面上所做的的各种铺砌和和栽植的总称称。主要防护易受受自然因素影影响而破坏的的土质与岩石石边坡。常用类型有：：植物防护--又称为“生命命”防护--土质为主砌石防护--“无机”防护--石质路堑为主主第一节概述述2、冲刷防护（沿河路堤河河岸）：用于于防护水流对路基的冲刷刷与淘刷，可可分为直接防防护和间接防防护两类。直接防护类型有植物防防护、铺石、、抛石、石笼笼等。间接防护：指设置导治治结构物，如如丁坝、顺坝坝、防洪堤、、拦水坝等，，必要时疏浚浚河床、改变变河道，以改改变流水方向向，避免减缓缓水流对路基基的直接破坏坏作用。第一节概述述二、路基防护护与加固的设设施3、支挡建筑物物：用以防止路路基变形或支支挡路基本体体或山体的位位移，以保证证其稳定性。。类型有：路基基边坡支撑（（挡土墙、土土垛、石垛及及其他构造物物）、堤岸支支挡（沿河驳驳岸、浸水挡挡土墙）。驳岸与浸水挡挡墙的区别在在于前者防水水作用，后者者既防水，又又支挡路基的的土侧压力。。4、湿软地基加加固：用各种有效效方法处治含含水量高、空空隙比大、承承载力低的湿湿软地基，以以防路基沉陷陷、滑移或发发生其他病害害。方法有：换填填土、碾压夯夯实、排水固固结、振动挤挤密、化学加加固、土工格格栅。第一节概述述二、路基防护护与加固的设设施一、植物防护护（适宜处应应优先采用））主要适用于允允许流速小于于1.2~1.8m/s的季节性水流流冲刷及较缓缓的土质边坡，依靠植物的的发达根系，，深入土层，，使表土固结结。1、种草适用于边坡不不陡于1:1.0的草类生长的的土质边坡，，其表面的水水径流速度应应低于0.6m/s。边坡坡度在在1:1.0~1:2.0时也可种草，，但应采取固固定草种布或或网格固定撒撒种等方法。。选用根系发达达、茎干低矮矮、枝叶茂盛盛、生长力强强、多年生长长的草种，并并尽量采用几几种草籽混种种。第二节坡面面防护拱圈植草1拱圈植草22、铺草皮适用于边坡较较陡、冲刷严严重、表面水水径流速度在在0.6m/s~1.8m/s之间时不宜种种草、附近草草皮来源较易易地区的路基基。铺前应将坡面面整平，必要要时可加铺6~10cm种植土层。应根据情况按按平铺、水平平叠置、垂直直坡面叠置、、斜叠置、方方格网式等不不同方法铺草草皮，必要时时可先浆砌防防护，在浆砌砌内部铺草皮皮，以减小水水流冲刷。一、植物防护护第二节坡面面防护草坡防护示意意图a)平铺平面；b)平铺剖面；c)水平叠铺；d)垂直叠铺；e)斜交叠铺；f)网格式3、植树主要用于堤岸岸边的河滩、、沙漠及雪害害地区的防护护林等情况，，主要起到以以下作用：1）降低河滩水水流速度及改改变水流方向向2）防风固沙3）防雪等作用用低等级公路也也可在路两侧侧进行植树，，以起到固土、降尘、、绿化、诱导导视线等作用。植树品种以根根系发达、枝枝叶茂盛、生生长迅速的低低矮灌木为主主。一、植物防护护第二节坡面面防护1、砌石防护为防止地面径径流或河水冲冲刷，公路填填方边坡、沿沿河路堤浸水水部位坡面、、土质路堑边边坡下部的局局部，以及桥桥涵附近坡面面采用。分为干砌和浆浆砌。干砌片石护坡坡适用于易受水水流侵蚀的土土质边坡、严严重剥落的软软质岩石边坡坡、周期性浸浸水及受水流流冲刷较轻（（流速小于2~4m/s）的河岸或水水库岸坡的坡坡面防护。有单层与双层层之分。浆砌片石护坡坡适用于防护流流速较大(3~6m/s)、波浪作用较较强、有流冰冰、漂浮物等等撞击的边坡坡。二、工程防护护第二节坡面面防护砌石防护a)、b)单层；c)、d)双层(图中H为干砌石垛高高度，约20～30cm,h为护面厚度，，大于20cm)2、抹（捶）面面与勾缝抹面适用于坡坡面较干燥、、未经严重风风化的各种易易风化的软质质岩石挖方边边坡。材料可采用石石灰炉渣灰浆浆、石灰炉渣渣三合土或水水泥石灰砂浆浆等，可分片片或满布。抹抹面的厚度宜宜为30~70mm。抹面的边坡坡坡度不受限制制，但不能担担负荷载，亦亦不能承受土土压力。勾缝适用于质质地坚硬、水水易风化但节节理裂缝多而而细的岩石边边坡，以防水水分渗入岩层层内造成病害害。二、工程防护护第二节坡面面防护3、灌浆与喷浆灌浆适用于质质地坚硬、局部存在较大大、较深的缝缝隙或洞穴，，并有进一步步扩展而影响响边坡稳定性性的岩石路堑堑边坡。目的是借助灰灰浆的粘结力力把裂开的岩岩石粘在一起起，增强整体体性并防止风风化引起更大大的破坏，以以保证边坡稳稳定。喷浆适用于易易风化且坡面面平整的岩石石坡面，一般般厚度在5~10cm，形成一个保保护层，阻止止面层风化，，防止边坡剥剥落与碎落。。喷浆可用水水泥砂浆或水水泥石灰砂浆浆。二、、工工程程防防护护第二二节节坡坡面面防防护护4、锚锚杆杆挂挂网网喷喷浆浆（（混混凝凝土土））防防护护适用用于于坡坡面面为为碎碎裂裂结结构构的的硬硬质质岩岩石石或或层层状状结结构构的的不不连连续续地地层层以以及及坡坡面面岩岩石石与与基基岩岩分分开开并并有有可可能能下下滑滑的的挖挖方方边边坡坡。。先钻钻孔孔、、安安装装锚锚杆杆、、灌灌浆浆；；然然后后挂挂上上纤纤维维网网柱柱或或钢钢丝丝网网柱柱；；最最后后用用高高压压泵泵射射喷喷厚厚度度4~6cm的C20混凝凝土土。。二、、工工程程防防护护第二二节节坡坡面面防防护护5、护护面面墙墙护面面墙墙适适用用于于易易风风化化或或严严重重风风化化破破碎碎，，容容易易产产生生碎碎落落坍坍方方的的岩岩石石路路堑堑边边坡坡或或易易受受冲冲刷刷、、膨膨胀胀性性较较大大的的不不良良土土质质路路堑堑边边坡坡。。目的的使使边边坡坡免免受受自自然然因因素素的的影影响响，，防防止止雨雨水水下下渗渗，，以以保保护护边边坡坡。。与挡挡墙墙的的区区别别：：不不承承受受土土侧侧压压力力。。每隔隔10~15m应设设置置20mm宽伸伸缩缩缝缝一一道道（（沥沥青青麻麻筋筋填填塞塞）），，并并每每隔隔2~3m交错错设设置置泄泄水水孔孔，，孔孔径径100mm，孔孔后后设设砂砂砾砾反反滤滤层层。。其其构构造造与与布布置置如如下下图图所所示示：：二、、工工程程防防护护第二二节节坡坡面面防防护护护面面墙墙示示意意图图清江江水水布布垭垭三三友友坪坪岩岩石石边边坡坡护护坡坡绿绿化化工工程程

原始坡面

施工后效果三峡峡工工程程下下岸岸溪溪料料场场岩岩石石边边坡坡护护坡坡绿绿化化工工程程原始坡面施施工后效果清江高坝洲电电站岩石边坡坡防护绿化工工程

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施工后效果三峡工程142平台开挖边坡坡防护绿化工工程

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施工后效果清江水布垭1#公路岩石边坡坡护坡绿化工工程

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施工后效果清江水布垭13#公路岩石边坡坡护坡绿化工工程

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施工后效果治理滑坡的锚锚固技术——SSL永久地锚治理滑坡的锚锚固技术——SSL永久地锚全新嵌合结构构缩短固定长度度永久扎根于大大地增强锚固作用用节省经费开支支边坡防护技术术——Q&S框架框架正面框架侧面土质边坡绿化化工程边坡整平绿化植生带的的铺设绿色边坡坡面草皮绿化化技术绿化前施肥与铺网喷播作业绿化工程完成成后框架式绿化技技术铺网与锚固作作业水泥喷浆作业业绿化物料喷锚锚作业一、直接防防护直接防护是在在稳定的边坡坡上直接加固固的一种措施，其特点点是不干扰或或很少干扰原原来的水流性质。有：植物防护护（已讲）石砌防护（已已讲）抛石防护水水流速度在在3.0m/s~5.0m/s石笼防护水水流速度大大于5.0m/s支挡防护第三节冲刷刷防护1、植物防护与与石砌防护植物防护与石石砌防护，同同坡面防护所所述基本类同同，但堤岸的的防冲刷主要要原因是洪水水急流，水位位变迁不定，，水流速度较较大，相应的的要求更高。。盛产石料的的地区，当水流速度达达到3.0m/s或更高时，植植树与石砌防防护无效时，，可采用抛石石防护。当水流速度达达到或超过5.0m/s时，则改用石石笼防护，也也可就地取材材，用竹笼或或梢料防护．．必要时可以以采用土工织织物软体沉排排护坡。一、直接防防护第三节冲刷刷防护2、抛石防护抛石防护，是是指为防止河河岸或构造物物受水流冲刷刷而抛填较大大石块的防护护措施。类似在坡脚处处设置护脚，，亦称抛石垛垛。抛石不受气候候条件限制，，路基沉实以以前均可施工工，季节性浸浸水或长期浸浸水亦均可用用。抛石垛的边坡坡坡度，不应应陡于抛石浸浸水后的天然然休止角。石料粒径视水水深与流速而而定，一般为为30-50cm。一、直接防防护第三节冲刷刷防护石笼是指为防防止河岸或构构造物受水流流冲刷而设置置的装填石块块的笼子。用铁丝编织成成框架，内填填石料，设在在坡脚处，以以防急流和大大风浪破坏堤堤岸，也可用用来加固河床床，防止淘刷刷。3、石笼防护一、直接防防护第三节冲刷刷防护1、间接防护类类型有导流坝、防护护林带及改河河道等。2、导流结构物有丁坝、顺坝坝、格坝及必必要的改河工工程。3、设置导治结结构物可改变变水流方向，，消除和减缓缓水流对堤岸岸直接破坏．．同时可减轻轻堤岸近旁淤淤积，彻底解解除水流对局局部堤岸的损损害作用，起起安全保护作作用。4、导治结构物物的布置，应应综合考虑河河道宽窄、水水流方向、地地质条件、防防护要求、材材料来源、施施工条件和工工程经济等．．要综合考虑虑，全面治理理，要避免河河床更多压缩缩，或因水位位提高和水流流改向，而危危害河对岸或或附近地段的的农田水利、、地面建筑及及堤岸等二、间接防防护第三节冲刷刷防护5、顺坝大致与堤岸平平行，主要作作用为导流、、束水、调整整流水曲度、、改善流态。。顺坝亦称导导流坝。6、格坝在平面上呈网网格状，设于于顺坝与堤岸岸之间，防止止高水位时水水流溢入冲刷刷坝内岸坡和和坡脚，并促促进格间的淤淤积。7、丁坝大致与堤岸垂垂直或斜交，，将水流挑离离堤岸，束河河归槽，改善善流态。丁坝坝亦称挑水坝坝。二、间接防防护第三节冲刷刷防护导流结构物综综合布置图例例l一顺水坝；2－格坝；3一挑水坝(丁坝)；4－拦水坝；5一导流坝；6一桥墩；7－路中线导流结构物的的布置的关键键在于合理设计导治治线，符合预定的的河轴线和河河岸线要求，，亦取决于选选择导治水位位，不致出现现不利的冲刷刷情况。导治治线与导治水水位，应依据据对于水流和和河岸、河床床地形、地质质情况、水流流对上下游对对岸的影响等等因素，综合合分析和设计计计算而定。。顺坝与丁坝均均用石块修建建成梯形横断断面．坝体分分为坝头、坝坝身和坝根三三个组成部分分，横断面尺尺寸依构造要要求、施工条条件和使用需需要而定，并并应进行稳定定性计算。公路工程中的的改河，主要目的是是：将直接冲冲刷路基的水水流引向旁处处；路基占用用河槽后，需需要拓宽河道道；挖滩改河河，清除孤石石，改移河道道，以保护路路基；裁弯取取直，有利布布置路线或桥桥涵。这些措措施，如经过过论证可行，，确有必要且且效益高时，，方可通过设设计计算，最最后实施。导流结构物的的布置要求第三节冲刷刷防护◆地基加固的作作用及方法1、作用1）考虑使路基基保持稳定2）使路基沉降降均匀且沉降降量小2、地基加固的的主要方法换填土层法碾压夯实法排水固结法挤密法化学加固法土工合成材料料加固法第四节地基基加固1、换填素土（（或灰土）2、换填砂3、砂垫层砂垫层的作用，可提高承载载力，减少沉沉降量，加速速软弱土层的的排水因结，，防止冻胀．．消除膨胀土土的胀缩作用用，亦可处理理暗穴。砂垫垫层的作用，，因工程性质质而有所不同同，对路基而而言，主要是是排水因结，，素土(或灰土)垫层，可以消消除湿陷性黄黄土3.0m深度范围内的的湿陷性。砂垫层厚度，一般在0.6~1.0m之间，太厚施施工难，太薄薄效果差。砂砂料以中粗砂砂为宜，要求求级配良好，，颗粒的不匀匀系数不大于于5，含泥量不超超过3％~5％。第四节地基基加固一、换填法法砂垫层的材料料及构造要求求：1）砂我们在施工中中一般采用级级配良好的、、质地坚硬的的天然河砂。。为了保证基基底土质良好好渗透性，不不宜使用含有有淤泥杂质的的土方砂。2）碎碎石充充砂我们在在工程程施工工中通通常采采用10～40的普通通碎石石，施施工时时，为为防止止含尘尘过多多，可可事先先冲洗洗干净净后，，再与与粗砂砂混合合搅拌拌均匀匀使用用，砂砂∶石石一般般为3∶7。3）构构造要要求砂石垫垫层是是以置置换有有可能能被剪剪切破破坏的的软弱弱地基基土质质，从从而提提高地地基承承载能能力，，所以以它的的构造造要有有一定定的厚厚度；；同时时还应应有足足够的的宽度度，以以防止止向垫垫层两两侧挤挤出。。第四节节地地基加加固一、换换填填法砂垫层层的施施工要要求：：1）砂砂石均均需机机械伴伴和均均匀后后方可可分层层夯填填；2）施施工前前要统统一放放置标标高及及清除除干净净基底底的杂杂草浮浮土，，同时时应严严禁搅搅动下下卧层层及周周边土土质层层；3）为为防止止下雨雨造成成边坡坡塌方方，施施工作作业前前应在在基坑坑内及及四周周做好好排水水措施施，从从而确确保边边坡稳稳定；；4）如如基底底尚存存在较较小厚厚度淤淤泥质质土，，为防防止碾碾压时时冒出出泥浆浆或脱脱层，，可在在施工工前往往该处处抛石石挤密密，或或将基基层压压入置置换再再作底底层；；5）应应分层层分级级夯铺铺，每每层铺铺设厚厚度应应小于于300mm，如采采用大大型碾碾压机机械，，其铺铺设厚厚度可可控制制在500mm以内。。第四节节地地基加加固一、换换填填法1、重锤锤夯实实重锤夯夯实法法加固固地基基，可可提高高地基基表层层土的的强度度。对对湿陷陷性黄黄土，，可降降低地地表的的湿陷陷性，，对杂杂填土土．可可减少少表层层土的的强度度不均均一性性。重重锤夯夯实法法适用用于地地下水水位0.8m以下稍稍湿的的一般般粘性性土、、砂土土、湿湿陷性性黄土土、杂杂填土土等。。重锤锤夯实实法，，一般般以钢钢筋混混凝土土制成成截头头圆锥锥体(底部垫垫钢板板)，重量量宜1.5t或稍重重，锤锤底直直径为为1~1.5m，起重重设备备的能能力为为8~15t，落距距高一一般为为2.5~4.5m。重锤锤的夯夯击遍遍数，，一般般以最最后两两次的的平均均夯沉沉量不不超过过规定定值来来控制制，即即一般般粘性性土和和湿陷陷性黄黄土为为1~2cm。第四节节地地基加加固二、夯夯实实法2、强夯夯在重锤锤夯实实法的的基础础上，，经过过研究究和实实践，，仍年年代末末期出出现所所谓强强夯法法，亦亦称动动力固固结法法，它它足以以8~12t(其至20t)的重锤锤，8~20m落距(最高达达40m)，对土土基进进行强强力夯夯击，，利用用冲击击波和和动应应力，，达到到土基基加固固的目目的。。此项项新技技术出出现，，迅速速在国国际上上得到到广泛泛运用用，效效果十十分显显著，，我国国亦正正在研研究和和运用用。第四节节地地基加加固二、夯夯实实法排水固固结是是运用用堆载载预压压，挤挤出土土中的的过多多含水水，达达到挤挤紧土土粒和和提高高强度度的目目的。。为了了缩短短预压压时间间，加设砂砂井竖向排排水通通道或或铺设设砂垫垫层，，效果果甚好好。排排水固固结法法的实实际效效果，，取决决于土土层固固结特特性、、厚度度、预预压荷荷载和和颈压压时间间。1、排水水堆载载预压压法1）塑料料排水水板或或砂井井2）砂垫垫层或或连通通的排排水砂砂沟3）堆载载预压压（一一般堆堆载、、等载载、超超载））2、降水水预压压法3、真空空预压压法砂井堆堆载须须压，，需进进行地地基因因结计计算，，以确确定加加载以以及秒秒井布布置的的有关关数据据。一一般情情况下下、加加载量量大致致与设设计荷荷载接接近，，预压压至80％固结结度。。砂井井直径径多为为8~10cm，间距距大约约是直直径的的6~8倍。砂砂井长长度应应穿越越地基基可能能的滑滑动面面，井井长如如能穿穿越主主要受受压层层，对对沉降降有利利，如如果软软土层层较浅浅，有有透水水性下下卧层层，则则井长长深入入透水水层，，对排排水固固结更更有利利。为为加速速排水水．缩缩短固固结时时间，，在设设置竖竖井的的同时时，可可加设设井顶顶砂垫垫层或或纵横横连通通砂井井的排排水砂砂沟，，砂垫垫层厚厚度约约0.5~1.0m。第四节节地地基加加固三、排排水水固结结法1、砂桩桩孔中灌灌砂，，形成成砂桩桩，它它与砂砂井相相比，，形式式相仿仿，但但作用用不同同。砂砂井的的作用用是排排水因因结，，并径径较小小而间间距较较大；；砂桩桩的作作用是是将地地基土土挤紧紧，井井径较较大，，而间间距宜宜小。。砂井井适用用过湿湿软土土层，，而砂砂桩适适用于于处理理松砂、、杂填填土和和粘粒粒含量量不大大的普普通粘粘性土土，亦可可有效效地防防止砂砂土基基底的的振动动液化化。饱饱和软软粘土土的渗渗透性性较小小、灵灵敏度度较大大，夯夯击过过程中中土内内产生生的超超孔隙隙压力力不易易迅速速扩散散，砂砂桩的的挤密密效果果较差差，甚甚至能能破坏坏地基基土的的天然然结构构。2、石灰灰桩：：孔中填填石灰灰而成成灰桩桩，用用于挤挤密软土地地层，是近近年来来在国国外广广泛应应用的的一种种新方方法。。石灰灰桩主主要作作用是是挤密密，而而生石石灰的的吸水水、膨膨胀、、发热热及离离子交交换作作用、、使枉枉体硬硬化，，改善善了原原地基基土的的性质质，此此外还还可减减小因因周围围土的的蠕变变所引引起的的侧向向位移移。利利用石石灰桩桩加固固软土土地基基，关关键在在于石石灰柱柱在地地下水水中能能否结结硬，，试验验表明明：水水中含含有酸酸根是是石灰灰桩结结硬的的基本本条件件。第四节节地地基加加固四、挤挤密桩桩法利用化化学溶溶液或或胶结结剂，，采用用压力力灌注注或搅搅拌混混合等等措施施，使使土颗颗粒胶胶结起起来，，达到到对土土基加加固的的目的的，称称为化化学加加固法法，又又称胶胶结法法。此此法加加固效效果取取决于于土的的性质质和所所用化化学剂剂，也也与施施工工工艺有有关。。目前化化学溶溶液主主要有有：(1)以水玻璃璃溶液为为主的的浆液液，其其配方方较多多，常常用的的是水水玻璃璃浆液液和氯氯化钙钙浆液液配合合使用用，价价格昂昂贵，，使用用受到到限制制。(2)以丙烯酸酸氨为主的的桨液液，我我国研研制的的丙强强是其其中一一种。。加固固效果果较好好，因因价高高亦难难以广广泛采采用。。(3)水泥浆浆溶液，，是由由高标标号的的硅酸酸盐水水泥，，配以以速凝凝剂而而组成成的浆浆液。。水泥泥浆液液加固固目前前使用用较多多，一一般采采用压压力灌灌注或或搅拌拌混合合措施施，后后者使使用较较普遍遍，使使用旋旋喷工工艺。。(4）以纸浆溶溶液为主的的桨被被，如如重铬铬酸盐盐木质质素和和木铵铵，加加固效效果好好，但但有毒毒性，，且易易污染染地下下水。。第四节节地地基加加固五、化化学加加固法法第四节节地地基加加固六、液液化地地基处处理1、造成成地基基液化化的内在条条件：（1）土粒粒为无无粘性性或低低粘性性，且且结构构松散散的土土。（2）地下下水位位过高高且丰丰富，，土处处于饱饱和状状态。。（3）土中中排水水条件件校差差，超超静空空隙压压力不不易消消散。。2、液化化地基基常用处处理防防治措措施：（1）强夯夯法；；利用用2～3t的重锤锤，一一般能能获得得1.2～1.8m深的夯夯实上上，在在此层层内土土的干干密度度达1.5g/cm3，能消消除地地基直直接持持力层层的湿湿陷性性，效效果较较好，，被广广泛应应用。。（2）灌浆法：：将水泥注注入粉土或或粉细砂土土中，可以以解决砂土土的液化问问题。（3）高压喷射射法：是用用旋转及高高压喷射的的措施，将将水泥注入入土粒空隙隙中，并与与土混合成成一体。以以解决砂土土的液化问问题。液液化地基基上路基加加固处理除除以上三种种方法外，，还有振冲冲法、桩基基法、电动动化学灌浆浆法等方法法。在工程程中利用哪哪种方法，，应视具体体地质条件件而定。第四节地地基加固七、软土地地基处理软土包括淤泥质质土、泥炭炭、呈软塑塑与流塑状状态的粉土土和粉质土土、松散的的粉细砂等等天然土层层、以及初初始回填时时未经夯（（压）实的的、或者以以含有大量量腐殖质土土料的杂填填土、土质质软弱和龄龄期较短的的冲填土等等人工填土土。软土地基具具有沉降大且不不均匀、沉沉降速度大大、沉降稳稳定历时较较长。软土地基基上，当沉沉降和稳定定不能满