任务四特殊土地区的路基施工.ppt

1、任务四 特殊土地区的路基施工,第五章 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 一、软土和泥沼地区 二、膨胀土地区 三、盐渍土地区 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： 所谓特殊土是指具有特殊成分、结构、状态,形成特殊工程性质的土类。 各种特殊土的特性: 软土抗剪强度低、压缩性高; 膨胀土可干缩湿胀,强度因湿胀而下降; 盐渍土含盐量越多,溶蚀作用强; 冻土冻胀融沉。 由于特殊土的不良工程性质,故对该类土质的路基需作个别设计,同样,特殊土地区的路基施工与一般地区的路基,又有不同之处。,第一节、软土和泥沼地区,一、软土和泥沼 习惯上,常以软黏土沉积为主

2、的地区称为软土地区;而以泥炭沉积为主的软弱地基称为泥沼地区。 软土是指以近代水下沉积的饱和软黏土。 泥沼一般指湖盆地或河滩衰亡后的遗迹。 软土与泥沼虽成因、结构和形态不同,但它们都具有压缩性高、强度低的共同特点。,二、软土地基上路堤的加固,软土地基的主要特征： 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: (1)易于形成基底两侧凸起或路堤坡脚向外凸起而引起的坍滑,经验证明坍滑往往成圆弧形; (2)较大的沉降,对路基工程来说,大部分沉降量可以控制在施工中完成,后期少量沉降可以起道调整,对正常运营影响不大。,软土路基危害,路基坍塌,软土路基危害,路面沉降,软土地基上路堤的加固

3、方法(一)反压护道,在路堤两侧(或一侧)填筑适当高度与适当宽度的护道,使路堤两侧地基被挤出隆起的趋势得以平衡,而保证路堤的稳定,因护道起反压作用,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，在耕作区则不宜使用。,图5 1 反压护道加固软土路堤,软土地基上路堤的加固方法(二) 换 土,换土指利用人工、机械或爆破方法挖除路堤下全部软土,换填强度较高和渗透性较强的砂砾石、碎石或片石,以保证路堤的稳定。 它适用于软土层较薄、无硬土覆盖的情况。,软土地基上路堤的加固方法(三)抛石挤淤,抛石挤淤为强迫换土的一种形式,采用这种方法施工,不用抽水、不用挖淤,施工简便迅速,现场乐于采用。 此法适用于

4、湖塘、河流等积水洼地,常年积水,且水不易抽干;表层无硬壳,软土液性指数大,层厚较薄,片石能沉达下卧硬层者。,抛石时应自路堤中部开始,逐次向两旁展开, 使淤泥向两旁挤出。在片石抛出水面后用重型夯滚、碾压,或以汽车、拖拉机等碾压,然后在其上铺设反滤层再行填土。,抛石挤淤一般适用于软土层厚为34 m ,用较大的片石,一般直径不宜小于0. 3 m 。,软土地基上路堤的加固方法(四)排水砂垫层,排水砂垫层是直接铺设在软土地基的表面上,使其在填土和软土之间增设一排水面,从而使地基在受到填土荷载作用下,促进地基的排水固结,提高地基的强度。 这种砂垫层的厚度薄,一般为0. 61. 0 m 。为利于排水,砂垫层

5、应略宽于路堤基底宽,一般在路堤坡脚外每侧伸出1 m 左右。,砂垫层,软土地基上路堤的加固方法(五)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，可以起到加筋、垫层和反滤等作用。土工合成材料主要有聚酯、聚丙烯、聚酰胺等高分子化合物的合成纤维。,软土地基上路堤的加固方法(六)排水固结,排水固结是在软土中设置垂直井，地表铺设砂垫层，增加了土层的排水通道，以缩短孔隙水的流程，加速土体固结的一类方法。 1.排水砂井 2.袋装砂井 3.塑料排水板,软土地基上路堤的加固方法(六)排水固结1.排水砂井,砂井是由打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方法在地基中形成按一定规律排列的孔眼（具有一定

6、深度和直径），在其中灌以中粗砂而成。砂井顶面铺设厚度不大的砂垫层以连通砂井，构成完整的地基排水系统。,排水砂井,软土地基上路堤的加固方法(六)排水固结2.袋装砂井,袋装砂井是在合成材料编织袋内冲填中粗砂构成的砂袋，装入地基孔内，以加速地基排水固结。 袋装砂井的编织袋应具有良好的透水性，袋内的砂不易漏失，袋子的材料应具有足够的强度，有一定的抗老化及耐地下水腐蚀的性能。,袋装砂井,软土地基上路堤的加固方法(六)排水固结3.塑料排水板,塑料排水板是将预制的带状塑料排水板用插板机将其竖直插入土中，形成类似砂井的排水通道，使孔隙水沿塑料板的通道逸出，从而加固地基土的方法。,塑料排水板,软土地基上路堤的加

7、固方法(七)复合地基,复合地基是指在软土地基内设置各种材料制成桩，以保证路堤稳定的一种方法。主要类型有： 1.挤密砂桩； 2.碎石桩； 3.生石灰桩； 4.粉喷桩； 5.水泥搅拌桩； 6.CFG桩。,软土地基上路堤的加固方法(七)复合地基1.挤密砂桩,挤密砂桩是将砂桩打入软土地基，使密实的砂柱体挤密软弱土层，形成复合地基。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，沉降也相应减小。,挤密砂桩施工,软土地基上路堤的加固方法(七)复合地基2.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(七)复合地基3.生石灰桩,生石灰桩是用25cm的生石灰块填入软土孔眼中，形成生石灰桩

8、地基。 加固机理： 生石灰（CaO）遇水反应成熟石灰（Ca(OH)2），吸收占其重量32%的水，体积膨胀一倍，同时放出大量热，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得以改善，从而提高土的强度。,软土地基上路堤的加固方法(七)复合地基4.粉喷桩,粉喷桩:利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的搅拌机械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物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的优质地基。,粉喷桩,软土地基上路堤的加固方法(七)复合地基5.水泥土搅拌桩,水泥土搅拌桩是采用搅拌与喷射方式将水泥浆液注入地基中，使浆液与周

9、围土体充分搅拌，当拌和体固化达到一定强度后，在地层中形成的一根根较高强度的桩柱体与周围土体形成复合地基，共同承担上部荷载。,水泥土搅拌桩,水泥土搅拌桩,软土地基上路堤的加固方法(七)复合地基6. CFG桩,CFG桩：桩体中加入水泥、粉煤灰和碎石形成了高黏结强度的桩，改善了碎石桩的刚性，CFG桩和桩间土、垫层一起形成复合地基。,CFG桩,CFG桩,二、 膨胀土地区,膨胀土：粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。,膨胀土的工程特性,(一)胀缩性: 在膨胀土中,细小的黏土颗粒愈多,则其比表面积越大,可吸附在黏粒周围的水膜也就愈多,从而使含水量增多,土的体

10、积胀大,而失水时就强烈收缩。 (二)裂隙性: 裂隙的形成与其成土过程、胀缩效应、风化作用等许多因素有关。 (三)超固结性: 膨胀土在其形成的地质历史过程中,土体曾受过比现在自重应力更大的上覆荷载,呈超固结状态,因此深层的原状土具有较高的初始强度。由于先期固结压力的作用,使膨胀土在开挖后,由于已形成的应力平衡被破坏,常会出现土体松胀。,膨胀土的路基病害,1. 溜坍。路基边坡上局部表层土体,由于降雨下渗含水量过大以及土的胀缩作用,强度降低而溜坍。 2. 滑坡。和一般滑坡相同,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。由于土体存在滑动趋势,当失去前部支撑,便产生滑动。膨胀土地

11、段的滑坡,滑动面土体含水量较大、强度低,有时虽然土体边坡已经放缓,但仍易产生滑动。 3. 坍滑。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,在边坡上不断扩展。 4.路堤和基底的不均匀沉降及变形。由于膨胀土的土质条件和工程特性,使其在列车荷载和水的影响下,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。,三、膨胀土的地基处理 1）防水措施 2）换土与改土 3）支挡措施：设置护坡 、抗滑桩加固 、重力式挡土墙,三、盐渍土地区,地表土层1 m 内易溶盐含量大于0. 5 % 时称之谓盐渍土。 常见的易溶盐有氯盐、硫酸盐和碳酸盐等。当易溶盐的含量超过0. 5 % 时,土的性质就会受到盐分的影响而发生改变。 盐渍土由于含有较多的易溶盐而具有溶解性;盐渍土中的各种盐分对钢铁、橡胶、砖和混凝土等还具有一定的腐蚀性,以硫酸盐为最强,能使混凝土产生疏松、剥落、掉皮和侵蚀等现象。 不应使用含盐量超过规定允许值的填料。,四、多年冻土地区,冻土的冻结状态持续三年以上甚至几十年不融化者通常称多年冻土。多年冻土多在地面以下一定深度存在着,其上部至地表部分常有一季节冻土层,故多年冻土区常伴有季节性冻结现象存在。 我国的多年冻土按地区分布不同分为两类: 一类是高原型多年冻土,主要分