路基工程施工与养护教学课件作者周海平项目二　地基处理.ppt

'项目二　地基处理任务一　一般地基处理任务二　特殊地基处理返回 任务一　一般地基处理一、伐树、除根及表土处理路堤填筑时如果不清除结合面上的草木残株等有害于路堤稳定的杂物,路堤成形后一旦杂物腐烂变质,地基将发生松软和不均匀沉陷等现象,为了预防这种情况,就必须在填土前做好伐树、除根和表土处理工作.路基用地范围内的树木、草丛等在施工前应进行砍伐或移植清理,并进行妥善处理.高速公路、一级公路和填方高度小于１m的其他公路应将路基范围内的树根全部挖除并将坑穴填平夯实;填方高度大于１m的其他公路允许保留树根,但根部露出地面不得超过２０cm.这项工作可采用人工方法或机械方法完成.下一页返回 任务一　一般地基处理二、坡面基底的处理填土路基,如基底为坡面时,在荷载作用下,粒料极易失稳而沿坡面产生滑移,因此在施工前必须在对坡面进行处理后方能填筑.经验表明,当坡度较小时,在１∶１０~１∶５时,只需在清除坡面上的树木、杂草等物后,将翻松的表层压实即可保证坡面的稳定.当坡度在１∶５~１∶２时,针对土质地面,应采用如图２-１所示方法将坡面做成台阶形,一般台阶宽度不宜小于２m,高度最小为１m,而且台阶顶面应做成２％~４％向内倾斜的坡度.针对石质地面,应将原地面凿毛,以增强抗滑力.如果基底坡面陡于１∶２时,则应采用修筑护墙、石砌护脚等措施进行处理,护墙及石砌护脚等还同时起着减少填方数量和压缩路基占地宽度的作用.上一页下一页返回 任务一　一般地基处理三、有地下水影响的地基处理地下水包括上层滞水、潜水、层间水等,它们对路基的危害程度因条件不同而异.轻者使路基湿软,降低路基强度;重者会引起冻胀、翻浆等破坏.因此路基施工前应消除路基基底土体内水的隐患,防止水分浸入路基,以保证路基工程施工质量.１.换填土层法换填土层法即将基底下一定深度范围内的湿软土层挖去,换以强度较大的、水稳性优良、不易风化的砂、沙砾、碎石材料或素土,并予以压实.上一页下一页返回 任务一　一般地基处理２.地基加固处理法采用无机结合料如生石灰、水泥等固化材料与地基表面一定深度的原状土进行拌合,使无机结合料与土体产生一系列物理、化学作用,以达到提高路基强度和防止水分侵蚀的作用.常用的有灰土垫层和水泥稳定土垫层等,这类垫层的施工方法与路面基层的施工方法类似,可参照基层施工方法及要求实施.３.设置垫层法增设垫层的目的是防止地基中水分通过毛细水上升而对路基产生破坏作用,并排除地基中的孔隙水,以增强地基强度.一般当软土层厚度小于３m时可采用.砂垫层是一种常用的方法,其主要作用是排水固结,还可提高地基承载力,减少沉降量,能起到防止冻胀的作用.上一页下一页返回 任务一　一般地基处理四、填前压实在填筑路堤前,将原地面上的杂草、耕作物及地表腐殖土清除干净,用平地机整平,用压路机进行填前压实.进行压实可采用以下几种方式:(１)清表后的原地面、表层含水量合适的填方路段,可直接用重型振动压路机碾压,并达到要求的压实度.(２)清表后的原地面,表层土含水量较大时,可就地翻松、打碎、晾晒,在最佳含水量条件下压实,并达到要求的压实度.(３)如地基软弱,在采取相应措施处理后,进行填前压实.上一页返回 任务二　特殊地基处理一、软土地基淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏土统称为软土.大部分软土的天然含水量为３０％~７０％,孔隙比为１.０~１.９,渗透系数小,压缩性系数高,抗剪强度低,具有触变性,流变性显著,如图２-２所示.软土地基处理施工技术有几十种,常常多种方法综合应用.按加固性质,主要有以下几种.(一)表层处理法１.砂垫层在软土层顶面铺砂垫层,主要起浅层水平排水作用.适用于施工期限不紧迫、砂料来源充足、运距不远的施工环境,如图２-３所示.下一页返回 任务二　特殊地基处理２.反压护道反压护道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,如图２-４所示.反压护道不需特殊的机具设备和材料,施工简易方便,但占地多,土用量大,后期沉降大,以后的养护工作量也大.反压护道应与路堤本身同时填筑,如分开填筑时,必须在路堤达到临界高度前筑好.３.土工聚合物处治(１)土工布.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.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理土工布一般分一层或多层铺设,如图２-５所示.当铺设两层以上时,层与层之间要夹１０~２０cm的砂或沙砾垫层,以提高基底透水性.土工布连接一般采用搭接法或缝接法.缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法.(２)土工格栅.土工格栅表面与土产生摩擦作用,并且格栅孔眼对土具有锁定作用,同时格栅肋被动抗阻,这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.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理(二)换填法换填法一般适用于地表下０.５~３.０m的软土处治.１.开挖换填法将软弱地基层全部挖除或部分挖除,用透水性较好的材料(如沙砾、碎石、钢渣等)进行回填.该方法简单易行,也便于掌握.对于软基较浅(１~２m)的泥沼地特别有效.(１)开挖方式.基底开挖深度在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填;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.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理软土在路基坡脚范围以内全部清除,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角(含护坡道)范围以内的软土,如图２-６所示.(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１∶１０时,应进行整平处理,如图２-７所示.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理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１∶１５时,应进行整平处理.③在第三类泥沼地区,不论泥沼多深,路如图２-８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,所示.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１∶２０时,应进行整平处理.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理２.抛石挤淤法这种方法施工简单、迅速、方便,适用于常年积水的洼地,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,或在特别软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,以及石料丰富、运距较短的情况.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.片石露出水面后,宜用重型压路机反复碾压,然后在其上面铺反滤层,再行填土,如图２-９所示.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理３.爆破排淤法爆破排淤法是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,如沙砾、碎石等.爆破排淤比一般方法换填深度大、工效高,软土、泥沼均可采用.爆破排淤法用于当淤泥(泥炭)层较厚,稠度大,路堤较高和施工期紧迫时;路段内没有桥涵等构造物,路基承载力均衡一致,因整体沉降对道路不会产生破坏,也可考虑换填.但对于桥涵构造物及两侧引道等,应考虑采用其他方法.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理(三)重压法１.堆载预压法进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载,称为超载预压;预压荷载等于道路工程荷载,称为等载预压.堆载预压法对各类软弱地基均有效;但堆载预压需要一定的时间,适合工期要求不紧的项目.２.其他重压法(１)真空预压法:该法适用于含水量高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固结系数均较小的黏土.(２)真空预压加堆载预压法:是堆载预压和真空预压两种方法的结合,原理与真空预压相同,但加载更大,预压时间缩短了一半.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理(四)垂直排水固结法垂直排水固结法是利用砂井、袋装砂井、塑料排水板增加土层竖向排水途径,缩短排水距离,加速地基固结.１.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％)灌入形成砂井.在施工时考虑避免“缩颈”和减少对土的扰动.(１)套管法:根据沉管工艺的不同,又分为静压沉管法、振动沉管法等.(２)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.(３)螺旋钻成孔法:以动力螺旋钻钻孔,提钻后灌砂成砂柱.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理２.袋装砂井袋装砂井是事先把砂装入长条形、透水性好的聚丙烯编织袋内,然后用专门的机具设备打入软土地基内代替普通大直径砂井.袋装砂井的直径仅为８cm左右,比一般砂井要省料得多,造价比一般砂井低廉,且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性.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、粗砂制成砂袋.袋装砂井按整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具定位→打入套管→沉入砂袋→拔出套管→机具移位→埋沙袋头→摊铺上层砂垫层的施工工艺流程进行,如图２-１０所示.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理３.塑料排水板塑料排水板是用插板机或与袋装砂井打设机共用(将圆形套管换成矩形套管)打设.按整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层的施工工艺程序进行,如图２-１１所示.(五)其他软基处理施工技术１.粉喷桩粉喷桩是以石灰或水泥等粉体作为固化材料,通过专用的粉体搅拌机械,用压缩空气将粉体喷到软弱底层中,凭借钻头叶片,在原位进行强制搅拌,形成土和掺和料的混合物,如图２-１２所示.它对提高软土地基承载力、减少地基沉降量有明显效果.该法的优点是加固快,工期短,施工简便易行,质量有保证,桩长易于掌握、控制,但造价较高.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理２.粒料桩用冲击或振动的方法成孔,在孔中灌砂(碎石),形成砂(碎石)桩.与砂井相比,形式相仿,但作用不同.砂井的作用是排水固结,井直径较小而间距较大;砂桩的作用是将地基挤紧,井径较大(０.６~０.８m),而间距较小.粒料桩施工主要用振冲器、吊机或施工专用平车和水泵,将砂、碎石、沙砾、废渣等粒料(粒径宜为２０~５０mm,含泥量不应大于１０％)加入振密.按整平地面→振冲器就位对中→成孔清孔→加料振密→关机停水→振冲器移位的施工工艺程序进行,如图２-１３所示.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理３.生石灰桩用生石灰碎块置于桩孔中形成桩体,称为生石灰桩.其作用是挤密,而生石灰通过吸水、膨胀、发热及离子交换作用,使桩体硬化,改善地基土的性质,此外还减少因周围蠕变所引起的侧向位移.生石灰桩孔径多用２０~３０cm,桩长１０m以内.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.按整平地面→振冲器就位对中→成孔→空气压缩机注入生石灰→边振动边拔出套管→振冲器移位→封紧生石灰桩孔的施工工艺程序进行.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理二、黄土地区地基处理我国的黄土分布包括陕西、山西、宁夏、甘肃、青海五个省区,面积达５４万平方千米,占全国土地面积的６％.我国西北的黄土高原是世界上规模最大的黄土高原,华北的黄土平原是世界上规模最大的黄土平原.黄土一般呈黄色或黄褐色,粉土含量常占６０％以上,含有大量的碳酸盐、硫酸盐等可溶盐类,天然孔隙比在１左右,肉眼可见大孔隙.在自重压力或自重压力与附加压力共同作用下,受水侵蚀后土的结构迅速破坏而发生显著下沉,容易导致黄土地区的路基易产生多种问题及病害,如图２-１４所示.上一页下一页返回 任务二　特殊地基处理１.湿陷性黄土地基的处理措施湿陷性黄土地基应采取拦截、排除地表水的措施,防止地表水下渗,减少地基地层湿陷下沉.其地下排水构造物与地面排水沟渠必须采取防渗措施.２.地基陷穴处理方法黄土地区路基施工常常会见都到黄土陷穴.黄土陷穴处理范围应为路堤或路堑边坡上侧５０m、下侧２０m.若陷穴倾向路基,虽在５０m以外,仍应做适当处理.对明陷穴及埋藏较浅的、串珠状、漏斗状以及冲沟边缘处的陷穴采取开挖后回填夯实的处置方法.对埋藏较深的、竖井状陷穴采用灌砂浆或泥浆处置,对现有的陷穴、暗穴,可以采用灌砂、灌浆、开挖回填等措施,开挖的方法可以采用导洞、竖井和明挖等.上一页返回 图２-１　坡面基底的处理返回 图２-２　软土地基返回 图２-３　排水砂垫层(单位:m)返回 图２-４　反压护道返回 图２-５土工布加固软土地基(单位:m)返回 图２-６　换填法返回 图２-７　路堤置于泥浆表层返回 图２-８　路堤落到实底上返回 图２-９　抛石挤淤返回 图２-１０　袋装砂井返回 图２-１１　塑料排水板加固软土地基返回 图２-１２　粉喷桩施工程序返回 图２-１３　粒料桩施工返回 图２-１４　湿陷性黄土返回'