特殊土地區(qū)的路基施工（課堂PPT）

1、.1任務(wù)四任務(wù)四 特殊土地區(qū)的路基施特殊土地區(qū)的路基施工工.2第五章第五章 特殊土地區(qū)的路基施工特殊土地區(qū)的路基施工 *特殊土的概念及各種特殊土的特性特殊土的概念及各種特殊土的特性 一、軟土和泥沼地區(qū)一、軟土和泥沼地區(qū) 二、膨脹土地區(qū)二、膨脹土地區(qū) 三、鹽漬土地區(qū)三、鹽漬土地區(qū) 四、多年凍土地區(qū)四、多年凍土地區(qū).3* 特殊土的概念及各種特殊土的特性特殊土的概念及各種特殊土的特性 特殊土的概念：特殊土的概念：所謂特殊土是指具有所謂特殊土是指具有特殊成分特殊成分、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)狀態(tài),形成形成特殊工程性質(zhì)特殊工程性質(zhì)的土類。的土類。 各種特殊土的特性各種特殊土的特性:軟土軟土抗剪強度低、壓縮性高抗剪

2、強度低、壓縮性高;膨脹土膨脹土可干縮濕脹可干縮濕脹,強度因濕脹而下降強度因濕脹而下降;鹽漬土鹽漬土含鹽量越多含鹽量越多,溶蝕作用強溶蝕作用強;凍土凍土凍脹融沉。凍脹融沉。 由于特殊土的不良工程性質(zhì)由于特殊土的不良工程性質(zhì),故對該類土質(zhì)的路基需故對該類土質(zhì)的路基需作個別設(shè)計作個別設(shè)計,同樣同樣,特殊土地區(qū)的路基施工與一般地區(qū)的路特殊土地區(qū)的路基施工與一般地區(qū)的路基基,又有不同之處。又有不同之處。.4第一節(jié)、軟土和泥沼地區(qū)第一節(jié)、軟土和泥沼地區(qū)一、軟土和泥沼一、軟土和泥沼 習(xí)慣上習(xí)慣上,常以常以軟黏土沉積為主軟黏土沉積為主的地區(qū)稱為軟的地區(qū)稱為軟土地區(qū)土地區(qū);而以而以泥炭沉積為主泥炭沉積為主的軟弱

3、地基稱為的軟弱地基稱為泥沼地區(qū)。泥沼地區(qū)。軟土是指以近代水下沉積的軟土是指以近代水下沉積的飽和軟黏土飽和軟黏土。泥沼一般指湖盆地或河灘衰亡后的遺跡。泥沼一般指湖盆地或河灘衰亡后的遺跡。 軟土與泥沼雖軟土與泥沼雖成因、結(jié)構(gòu)和形態(tài)成因、結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同不同,但它但它們都具有們都具有壓縮性高、強度低壓縮性高、強度低的共同特點。的共同特點。.5二、軟土地基上路堤的加固二、軟土地基上路堤的加固 軟土地基的主要特征：軟土地基的主要特征：孔隙比大、抗剪強度低、含水量高孔隙比大、抗剪強度低、含水量高。 在軟土地基上修筑路堤有兩大特點在軟土地基上修筑路堤有兩大特點:(1)易于形成易于形成基底兩側(cè)凸起基底兩側(cè)凸起或

4、或路堤坡腳向外凸路堤坡腳向外凸起而引起的坍滑起而引起的坍滑,經(jīng)驗證明坍滑往往成經(jīng)驗證明坍滑往往成圓弧圓弧形形;(2)較大的沉降較大的沉降,對路基工程來說對路基工程來說,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調(diào)整道調(diào)整,對正常運營影響不大。對正常運營影響不大。.6軟土路基危害軟土路基危害路路基基坍坍塌塌.7軟土路基危害軟土路基危害路路面面沉沉降降.8軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(一一)反壓護道反壓護道 在路堤兩側(cè)在路堤兩側(cè)(或一側(cè)或一側(cè))填筑填筑適當(dāng)高度適當(dāng)高度與與適當(dāng)適當(dāng)寬度寬度的護道的護道,使路堤兩側(cè)地基使

5、路堤兩側(cè)地基被擠出隆起的被擠出隆起的趨勢得以平衡趨勢得以平衡,而保證路堤的穩(wěn)定而保證路堤的穩(wěn)定,因護道起因護道起反壓作用反壓作用,故稱反壓護道。故稱反壓護道。它用于非耕作區(qū)和土源豐富的地區(qū)較為合適，它用于非耕作區(qū)和土源豐富的地區(qū)較為合適，在耕作區(qū)則不宜使用。在耕作區(qū)則不宜使用。圖圖5 1 反壓護道加固軟土路堤反壓護道加固軟土路堤.9軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(二二) 換換 土土 換土指利用換土指利用人工人工、機械機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軟土軟土,換填換填強度較高和滲強度較高和滲透性較強透性較強的砂礫石、碎石的砂礫石、碎石或片石或片石,以保證路堤

6、的穩(wěn)以保證路堤的穩(wěn)定。定。 它適用于它適用于軟土層較薄軟土層較薄、無無硬土覆蓋硬土覆蓋的情況。的情況。.10軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(三三)拋石擠淤拋石擠淤 拋石擠淤為拋石擠淤為強迫換土強迫換土的一種形式的一種形式,采用這種采用這種方法施工方法施工,不用抽水不用抽水、不用挖淤不用挖淤,施工簡便迅施工簡便迅速速,現(xiàn)場樂于采用。現(xiàn)場樂于采用。 此法適用于湖塘、河流等積水洼地此法適用于湖塘、河流等積水洼地,常年積常年積水水,且水不易抽干且水不易抽干;表層無硬殼表層無硬殼,軟土液性指軟土液性指數(shù)大數(shù)大,層厚較薄層厚較薄,片石能沉達下臥硬層者。片石能沉達下臥硬層者。.11 拋石時

7、應(yīng)自拋石時應(yīng)自路堤中部路堤中部開始開始,逐次向兩旁展開逐次向兩旁展開, 使淤泥向兩旁擠出。使淤泥向兩旁擠出。在片石拋出水面后用在片石拋出水面后用重型夯滾、碾壓重型夯滾、碾壓,或以或以汽車、拖拉機等碾壓汽車、拖拉機等碾壓,然后在其然后在其上鋪設(shè)反濾上鋪設(shè)反濾層再行填土層再行填土。拋石擠淤一般適用于拋石擠淤一般適用于軟土層厚軟土層厚為為34 m ,用較大用較大的片石的片石,一般直徑不宜小于一般直徑不宜小于0. 3 m 。.12軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(四四)排水砂墊層排水砂墊層 排水砂墊層是直接鋪設(shè)在軟土地基的表面上排水砂墊層是直接鋪設(shè)在軟土地基的表面上,使其使其在在填土和

8、軟土之間增設(shè)一排水面填土和軟土之間增設(shè)一排水面,從而使地基在受從而使地基在受到填土荷載作用下到填土荷載作用下,促進地基的排水固結(jié)促進地基的排水固結(jié),提高地提高地基的強度?；膹姸?。 這種砂墊層的厚度薄這種砂墊層的厚度薄,一般為一般為0. 61. 0 m 。為利。為利于排水于排水,砂墊層應(yīng)略寬于路堤基底寬砂墊層應(yīng)略寬于路堤基底寬,一般在路堤一般在路堤坡腳外每側(cè)伸出坡腳外每側(cè)伸出1 m 左右。左右。砂墊層砂墊層.13軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(五五)鋪設(shè)土工合成材料鋪設(shè)土工合成材料 在路堤與基底間鋪設(shè)一層或多層的土工合成材料，在路堤與基底間鋪設(shè)一層或多層的土工合成材料，可以起

9、到可以起到加筋加筋、墊層墊層和和反濾反濾等作用。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纖維。的合成纖維。.14軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(六六)排水固結(jié)排水固結(jié) 排水固結(jié)是在軟土中設(shè)置排水固結(jié)是在軟土中設(shè)置垂直井垂直井，地表鋪，地表鋪設(shè)設(shè)砂墊層砂墊層，增加了，增加了土層的排水通道土層的排水通道，以縮，以縮短孔隙水的流程，加速土體固結(jié)的一類方短孔隙水的流程，加速土體固結(jié)的一類方法。法。 1.排水砂井排水砂井 2.袋裝砂井袋裝砂井 3.塑料排水板塑料排水板.15軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路

10、堤的加固方法(六六)排水固結(jié)排水固結(jié)1.排水砂井排水砂井 砂井是由打樁機具砂井是由打樁機具擊入鋼管擊入鋼管，或用，或用高壓射水高壓射水、爆爆破破等方法在地基中形成按一定規(guī)律排列的等方法在地基中形成按一定規(guī)律排列的孔眼孔眼（具有一定深度和直徑），在其中（具有一定深度和直徑），在其中灌以中粗砂灌以中粗砂而而成。砂井頂面鋪設(shè)成。砂井頂面鋪設(shè)厚度不大的砂墊層厚度不大的砂墊層以連通砂井，以連通砂井，構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。排水砂井排水砂井.16軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(六六)排水固結(jié)排水固結(jié)2.袋裝砂井袋裝砂井 袋裝砂井是在袋裝砂井是在合成材料編織袋合成材

11、料編織袋內(nèi)沖填中粗內(nèi)沖填中粗砂構(gòu)成的砂袋，裝入地基孔內(nèi)，以加速地砂構(gòu)成的砂袋，裝入地基孔內(nèi)，以加速地基排水固結(jié)。基排水固結(jié)。 袋裝砂井的編織袋應(yīng)具有袋裝砂井的編織袋應(yīng)具有良好的透水性良好的透水性，袋內(nèi)的砂袋內(nèi)的砂不易漏失不易漏失，袋子的材料應(yīng)具有，袋子的材料應(yīng)具有足足夠的強度夠的強度，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蝕的性能蝕的性能。.17袋裝砂井袋裝砂井.18軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(六六)排水固結(jié)排水固結(jié)3.塑料排水板塑料排水板 塑料排水板是塑料排水板是將預(yù)制的帶狀將預(yù)制的帶狀塑料排水板用塑料排水板用插板機插板機將其豎將其豎直插入土中，直插入土

12、中，形成類似砂井形成類似砂井的排水通道，的排水通道，使孔隙水沿塑使孔隙水沿塑料板的通道逸料板的通道逸出，從而加固出，從而加固地基土的方法。地基土的方法。.19塑料排水板塑料排水板.20軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(七七)復(fù)合地基復(fù)合地基 復(fù)合地基是指在復(fù)合地基是指在軟土地基內(nèi)設(shè)置各種材料軟土地基內(nèi)設(shè)置各種材料制成樁制成樁，以保證路堤穩(wěn)定的一種方法。主，以保證路堤穩(wěn)定的一種方法。主要類型有：要類型有：1.擠密砂樁；擠密砂樁；2.碎石樁；碎石樁；3.生石灰樁；生石灰樁；4.粉噴樁；粉噴樁；5.水泥攪拌樁；水泥攪拌樁；6.CFG樁。樁。.21軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤

13、的加固方法(七七)復(fù)合地基復(fù)合地基1.擠密砂樁擠密砂樁 擠密砂樁是將擠密砂樁是將砂樁打入軟土地基，使密實砂樁打入軟土地基，使密實的砂柱體擠密軟弱土層，形成復(fù)合地基的砂柱體擠密軟弱土層，形成復(fù)合地基。在外荷載作用時，應(yīng)力向砂樁集中，使樁在外荷載作用時，應(yīng)力向砂樁集中，使樁周圍土層承受的壓力減小，沉降也相應(yīng)減周圍土層承受的壓力減小，沉降也相應(yīng)減小。小。.22擠密砂樁施工擠密砂樁施工.23軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(七七)復(fù)合地基復(fù)合地基2.碎石樁碎石樁.24振動打樁機.25振動碎石樁.26軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(七七)復(fù)合地基復(fù)合地基3.生石灰樁生石

14、灰樁 生石灰樁是用生石灰樁是用25cm的的生石灰塊生石灰塊填入軟土孔眼填入軟土孔眼中，形成生石灰樁地基。中，形成生石灰樁地基。 加固機理：加固機理：生石灰（生石灰（CaO）遇水反應(yīng)成熟石灰（）遇水反應(yīng)成熟石灰（Ca(OH)2），），吸收占其重量吸收占其重量32%的水，的水，體積膨脹一倍，同時放出體積膨脹一倍，同時放出大量熱大量熱，使樁周土體含水量降低，土體壓密，石灰，使樁周土體含水量降低，土體壓密，石灰與土之間的離子交換和膠凝反應(yīng)使土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)與土之間的離子交換和膠凝反應(yīng)使土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)得以改善，從而提高土的強度。得以改善，從而提高土的強度。.27軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固

15、方法(七七)復(fù)合地基復(fù)合地基4.粉噴樁粉噴樁 粉噴樁粉噴樁:利用水泥、石灰等材料作為利用水泥、石灰等材料作為固化固化劑劑的主劑，通過的主劑，通過特制的攪拌機械特制的攪拌機械就地將軟就地將軟土和固化劑強制攪拌。利用固化劑和軟土土和固化劑強制攪拌。利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生的物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成之間產(chǎn)生的物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有具有整體性整體性、水穩(wěn)性水穩(wěn)性和一定和一定強度強度的優(yōu)質(zhì)地的優(yōu)質(zhì)地基。基。.28粉噴樁粉噴樁.29軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(七七)復(fù)合地基復(fù)合地基5.水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁 水泥土攪拌樁是采用水泥土攪拌樁是采用攪拌與噴射方式攪拌與噴射方式

16、將水將水泥漿液注入地基中，使?jié){液與周圍土體充泥漿液注入地基中，使?jié){液與周圍土體充分?jǐn)嚢?，?dāng)拌和體固化達到一定強度后，分?jǐn)嚢?，?dāng)拌和體固化達到一定強度后，在地層中形成的一根根在地層中形成的一根根較高強度的樁柱體較高強度的樁柱體與與周圍土體形成復(fù)合地基周圍土體形成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部，共同承擔(dān)上部荷載。荷載。 .30水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁.31水泥土攪拌樁水泥土攪拌樁 .32軟土地基上路堤的加固方法軟土地基上路堤的加固方法(七七)復(fù)合地基復(fù)合地基6. CFG樁樁 CFG樁樁：樁體中樁體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結(jié)強度的樁結(jié)強度的樁，改善，改善了碎石樁的剛性

17、，了碎石樁的剛性，CFG樁和樁間土、樁和樁間土、墊層一起形成復(fù)合墊層一起形成復(fù)合地基。地基。.33CFG樁樁.34CFG樁樁.35二、二、 膨脹土地區(qū)膨脹土地區(qū) 膨脹土：粘粒成分主要由膨脹土：粘粒成分主要由親水性礦物親水性礦物組成，組成，同時具有顯著的同時具有顯著的吸水膨脹吸水膨脹和和失水收縮失水收縮兩種兩種變形特性的粘性土。變形特性的粘性土。 .36膨脹土的工程特性膨脹土的工程特性 (一一)脹縮性脹縮性:在膨脹土中在膨脹土中,細小的黏土顆粒愈多細小的黏土顆粒愈多,則其則其比表面積越比表面積越大大,可吸附在黏?？晌皆陴ちＶ車乃ぶ車乃ひ簿陀嘁簿陀?從而使從而使含水含水量增多量增多,

18、土的體積脹大土的體積脹大,而失水時就強烈收縮。而失水時就強烈收縮。 (二二)裂隙性裂隙性:裂隙的形成與其裂隙的形成與其成土過程成土過程、脹縮效應(yīng)脹縮效應(yīng)、風(fēng)化作用風(fēng)化作用等等許多因素有關(guān)。許多因素有關(guān)。 (三三)超固結(jié)性超固結(jié)性:膨脹土在其形成的地質(zhì)歷史過程中膨脹土在其形成的地質(zhì)歷史過程中,土體曾受過比現(xiàn)土體曾受過比現(xiàn)在自重應(yīng)力更大的在自重應(yīng)力更大的上覆荷載上覆荷載,呈超固結(jié)狀態(tài)呈超固結(jié)狀態(tài),因此深因此深層的原狀土具有層的原狀土具有較高的初始強度較高的初始強度。由于先期固結(jié)壓。由于先期固結(jié)壓力的作用力的作用,使膨脹土在開挖后使膨脹土在開挖后,由于已形成的由于已形成的應(yīng)力平應(yīng)力平衡被破壞衡被破壞

19、,常會出現(xiàn)土體松脹。常會出現(xiàn)土體松脹。.37膨脹土的路基病害膨脹土的路基病害 1. 溜坍溜坍。路基邊坡上局部表層土體。路基邊坡上局部表層土體,由于降雨下滲含水量由于降雨下滲含水量過大以及土的脹縮作用過大以及土的脹縮作用,強度降低而溜坍。強度降低而溜坍。 2. 滑坡滑坡。和一般滑坡相同。和一般滑坡相同,斜坡土體沿土中軟弱面滑動。斜坡土體沿土中軟弱面滑動。這一軟弱面多為裂隙面、層面或其他結(jié)構(gòu)面。由于土體這一軟弱面多為裂隙面、層面或其他結(jié)構(gòu)面。由于土體存在滑動趨勢存在滑動趨勢,當(dāng)失去前部支撐當(dāng)失去前部支撐,便產(chǎn)生滑動。膨脹土地段便產(chǎn)生滑動。膨脹土地段的滑坡的滑坡,滑動面土體含水量較大、強度低滑動面土

20、體含水量較大、強度低,有時雖然土體邊有時雖然土體邊坡已經(jīng)放緩坡已經(jīng)放緩,但仍易產(chǎn)生滑動。但仍易產(chǎn)生滑動。 3. 坍滑坍滑。路基邊坡坍滑是膨脹土地段的路塹、路堤邊坡。路基邊坡坍滑是膨脹土地段的路塹、路堤邊坡經(jīng)常發(fā)生的一種變形現(xiàn)象。不少地段坍滑體厚度不大經(jīng)常發(fā)生的一種變形現(xiàn)象。不少地段坍滑體厚度不大,在在邊坡上不斷擴展。邊坡上不斷擴展。 4.路堤和基底的不均勻沉降及變形路堤和基底的不均勻沉降及變形。由于膨脹土的土質(zhì)條。由于膨脹土的土質(zhì)條件和工程特性件和工程特性,使其在使其在列車荷載和水列車荷載和水的影響下的影響下,經(jīng)常產(chǎn)生不經(jīng)常產(chǎn)生不均勻沉降和變形。給列車的正常運營帶來極大的危害均勻沉降和變形。給

21、列車的正常運營帶來極大的危害。.38 三、膨脹土的地基處理三、膨脹土的地基處理1）防水措施）防水措施2）換土與改土）換土與改土 3）支擋措施：設(shè)置護坡）支擋措施：設(shè)置護坡 、抗滑樁加固、抗滑樁加固 、重力、重力式擋土墻式擋土墻 .39三、鹽漬土地區(qū)三、鹽漬土地區(qū) 地表土層地表土層1 m 內(nèi)易溶鹽含量大于內(nèi)易溶鹽含量大于0. 5 % 時稱之謂時稱之謂鹽漬土。鹽漬土。常見的易溶鹽有常見的易溶鹽有氯鹽氯鹽、硫酸鹽硫酸鹽和和碳酸鹽碳酸鹽等。當(dāng)易溶鹽等。當(dāng)易溶鹽的含量超過的含量超過0. 5 % 時時,土的性質(zhì)就會受到鹽分的影響而土的性質(zhì)就會受到鹽分的影響而發(fā)生改變。發(fā)生改變。 鹽漬土由于含有較多的易溶鹽而具有鹽漬土由于含有較多的易溶鹽而具有溶解性溶解性;鹽漬鹽漬土中的各種鹽分對鋼鐵、橡膠、磚和混凝土等還土中的各種鹽分對鋼鐵、橡膠、磚和混凝土等還具有一定的具有一定的腐蝕性腐蝕