2012一級(jí)建造師《公路工程》：軟土路基施工技術(shù)

　　軟土路基施工技術(shù)

　　一、軟土地基的工程特性

　　淤泥、淤泥質(zhì)土及天然強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性小的一般黏土統(tǒng)稱為軟土。大部分軟土的天然含水量30%~70%，孔隙比1.0~1.9，滲透系數(shù)為10-8~10－7cm/s，壓縮性系數(shù)為0.005~0.02，抗剪強(qiáng)度低（快剪裁聚力在10kPa左右，快剪內(nèi)摩擦角0°~5°），具有觸變性，流變性顯著。對(duì)于高速公路，標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)小于4，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度小于50kPa且含水量大于50%的黏土或標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)小于4且含水量大于30%的砂性土統(tǒng)稱為軟土。修建在軟土地區(qū)的路基，主要是路堤填筑荷載引起軟基滑動(dòng)破壞的穩(wěn)定問題和量大且時(shí)間長(zhǎng)的沉降問題。

　　二、軟土地基處理施工技術(shù)

　　軟土地基處理施工具體方法有幾十種，常常多種方法綜合應(yīng)用。按加固性質(zhì)，主要有以下幾種：

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　　1.砂墊層

　　（1）機(jī)理：在軟土層頂面鋪砂墊層，主要起淺層水平排水作用，使軟土中的水分在路堤自重的壓力作用下，加速沉降發(fā)展，縮短固結(jié)時(shí)間。但對(duì)基底應(yīng)力分布和沉降量的大小無顯著影響。

　　（2）適用條件：該法適用于路堤高度小于兩倍極限高度（在天然軟土地基上，基底不作特殊加固處理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度），軟士層及其硬殼較薄，或軟土表面滲透性很低的硬殼等情況。亦適用于軟土層稍厚但具有雙面排水條件的地基。

　　（3）特點(diǎn)：砂墊層施工簡(jiǎn)便，不需特殊機(jī)具設(shè)備，占地較少。但需放慢填筑速度，嚴(yán)格控制加荷速率，使地基有充分時(shí)間進(jìn)行排水固結(jié)。因此，適用于施工期限不緊迫、砂料來源、充足、運(yùn)距不遠(yuǎn)的施工環(huán)境。

　?。?）形式：有排水砂墊層、換土砂墊層、砂墊層和土工布混合使用等形式。

　　2.反壓護(hù)道

　?。?）機(jī)理：在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和高度的護(hù)道，以改善路堤荷載方式來增加抗滑力的方法，使路堤下的軟基向兩側(cè)隆起的趨勢(shì)得到平衡，從而保證路堤的穩(wěn)定性。

　?。?）適用條件：路堤高度不大于1.5~2倍的極限高度，非耕作區(qū)和取土不太困難的地區(qū)。

　?。?）特點(diǎn)：采用反壓護(hù)道加固地基，不需特殊的機(jī)具設(shè)備和材料，施工簡(jiǎn)易方便，但占地多，土用量大，后期沉降大，以后的養(yǎng)護(hù)工作量也大。

　　3.土工聚合物處治

　?。?）土工布

　　機(jī)理：土工布鋪設(shè)于路堤底部，在路基自重作用下受拉產(chǎn)生抗滑力矩，提高路基穩(wěn)定性。土工布在軟土地基加固中的作用包括排水、隔離、應(yīng)力分散和加筋補(bǔ)強(qiáng)。

　　土工布連接一般采用搭接法或縫接法。目前縫接法有一般縫法、丁縫法和蝶形法。

　　（2）土工格柵

　　機(jī)理：土工格柵加固土的機(jī)理存在于格柵與土的相互作用之中。一般可歸納為格柵表面與土的摩擦作用；格柵孔眼對(duì)土的鎖定作用和格柵肋的被動(dòng)抗阻作用。三種作用均能充分約束土的顆粒側(cè)向位移，從而大大地增加了土體的自身穩(wěn)定性，對(duì)土的加固效果，明顯高于其他土工織物。

　　優(yōu)點(diǎn)：可迅速提高地基承載力，加快施工進(jìn)度；控制軟基地段沉降量發(fā)展，縮短工期，使公路及早投入使用。

　?。ǘQ填法

　　換填法般適用于地表下0.5~3.0m之間的軟土處治。

　　1.開挖換填法

　　將軟弱地基層全部挖除或部分挖除，用透水性較好的材料（如砂礫、碎石、鋼渣等）進(jìn)行回填。該方法簡(jiǎn)單易行，也便于掌握；對(duì)于軟基較淺（1~2m）的泥沼地特別有效。但對(duì)于深層軟基處理，要求沉降控制較平的路基、橋涵構(gòu)造物、引道等，應(yīng)考慮采用其他方法。

　　2.拋石擠淤法

　　在路基底部拋投一定數(shù)量片石，將淤泥擠出基底范圍，以提高地基的強(qiáng)度。這種方法施工簡(jiǎn)單、迅速、方便。本方法適用于常年積水的洼地，排水困難，泥炭呈流動(dòng)狀態(tài)，厚度較薄，表層無硬殼，片石能沉達(dá)底部的泥沼或厚度為3~4m的軟土；在特別軟弱的地面上施工由于機(jī)械無法進(jìn)入，或是表面存在大量積水無法排除時(shí)；石料豐富、運(yùn)距較短的情況。

　　3.爆破排淤法

　　（1）機(jī)理及特點(diǎn)：將炸藥放在軟土或泥沼中爆炸，利用爆炸時(shí)的張力作用，把淤泥或泥沼揚(yáng)棄，然后回填強(qiáng)度較高的滲水性土壤，如砂礫、碎石等。爆破排淤是換土的一種施工方法，較一般方法換填深度大、工效較高，軟土、泥沼均可采用。

　　（2）適用條件：當(dāng)淤泥（泥炭）層較厚，稠度大，路堤較高和施工期緊迫時(shí)；路段內(nèi)沒有橋涵等構(gòu)造物，路基承載力均衡一致，因整體沉降對(duì)道路不會(huì)產(chǎn)生破壞，也可考慮換填。但對(duì)橋涵構(gòu)造物及兩側(cè)引道等，應(yīng)考慮采用其他方法。

　?。?）施工要點(diǎn)：爆破排淤分為兩種，一種方法是先在原地面上填筑低于極限高度的路堤，再在基底下爆破，適用于稠度較大的軟土或泥沼。另一種方法是先爆后填，適用于稠度較小，回淤較慢的軟土。

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　　1.堆載預(yù)壓法

　　（1）機(jī)理：在軟基上修筑路堤，通過填土堆載預(yù)壓，使地基土壓密、沉降、團(tuán)結(jié)，從而提高地基強(qiáng)度，減少路堤建成后的沉降量。

　　（2）特點(diǎn)及適用范圍：堆載預(yù)壓法對(duì)各類軟弱地基均有效；使用材料、機(jī)具簡(jiǎn)單，施工操作方便。但堆載預(yù)壓需要一定的時(shí)間，適合工期要求不緊的項(xiàng)目。對(duì)于深厚的飽和軟土，排水固結(jié)所需要的時(shí)間很長(zhǎng)，同時(shí)需要大量的堆載材料，在使用上會(huì)受限。

　　（3）方式：進(jìn)行預(yù)壓的荷載超過設(shè)計(jì)的道路工程荷載，稱為超載預(yù)壓；預(yù)壓荷載等于道路工程荷載，稱為等載預(yù)壓。

　　2.其他重壓法

　?。?）真空預(yù)壓法：利用大氣壓強(qiáng)0.098MPa等效堆載預(yù)壓法對(duì)軟基進(jìn)行加固。即依靠真空抽氣設(shè)備，使密封的軟弱地基產(chǎn)生真空負(fù)壓力，使土顆粒間的自由水、空氣沿著縱向排水通道，上升到軟基上部砂墊層內(nèi)，由砂墊層內(nèi)過濾再排到軟基密封膜以外，從而使土體固結(jié)。該法適用于含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低、滲透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)均較小的黏土。

　?。?）真空預(yù)壓加堆載預(yù)壓法：是堆載預(yù)壓和真空預(yù)壓兩種方法的結(jié)合，原理與真空預(yù)壓相同，但加載更大，預(yù)壓時(shí)間縮短了一半。

　　（四）垂直排水固結(jié)法

　　利用砂井、袋裝砂井、塑料排水板增加土層豎向排水途徑，縮短排水距離、加速地基固結(jié)。

　　1.砂井

　　用振動(dòng)打樁機(jī)、柴油打樁機(jī)（沖擊式和振動(dòng)式），以及下端裝有活瓣鋼樁靴的樁管將砂（含泥量不大于3%）或砂和角礫混合料（含泥量不大于5%）形成砂井。在施工時(shí)考慮避免縮頸和減少對(duì)土的擾動(dòng)。

　　（1）套管法：將帶有活瓣管尖或套有混凝土端靴的套管沉到預(yù)定深度，然后在管內(nèi)灌砂后，拔出套管，形成砂井。根據(jù)沉管工藝的不同，又分為靜壓沉管法、振動(dòng)沉管法等。

　?。?）水沖成孔法：通過專用噴頭，在水壓力作用下沖孔，成孔后清孔，再向孔內(nèi)灌砂形成。適用于土質(zhì)較好且均勻的砂性土。

　?。?）螺旋鉆成孔法：以動(dòng)力螺旋鉆鉆孔，提鉆后灌砂成砂柱。適用于陸上工程，砂井長(zhǎng)度10m以內(nèi)，但土質(zhì)較好，不會(huì)出現(xiàn)縮頸、塌孔現(xiàn)象的軟弱地基。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單機(jī)動(dòng)，成孔規(guī)則。缺點(diǎn)是灌砂質(zhì)量較難掌握，不太適用于很軟弱的地基。

　　2.其他垂直排水固結(jié)法還有袋裝砂井和塑料排水板。

　　（五）其他軟基處理施工技術(shù)

　　其他軟基處理施工技術(shù)包括旋噴樁、粒料樁和生石灰樁等。

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