二級建造師

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2B311050 特殊路基施工技術(shù)

一、軟土的工程特性

淤泥、淤泥質(zhì)土及天然強(qiáng)度低、壓縮性高、透水性小的一般黏性土統(tǒng)稱為軟土。大部分軟土的天然含水量30%一70%，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(快剪粘聚力在10kPa左右，快剪內(nèi)摩擦角0～50)，具有觸變性，流變性顯著。對于高速公路，標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)小于4，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度小于50kPa，含水量大于50%的黏性土和標(biāo)準(zhǔn)貫擊次數(shù)小于4，含水量大于30%的砂性土統(tǒng)稱為軟上。修建在軟土地區(qū)的路基時，主要的問題是路堤填筑荷載引起軟基滑動破壞的穩(wěn)定問題和量大且時間長的沉降。

二、軟土地基處理施工技術(shù)

1.基底開挖換土施工方法

(1)開挖方式

基底開挖同魚塘清淤相似，深度在2m以內(nèi)可用推土機(jī)、挖掘機(jī)或人工直接清除至路基范圍以外堆放或運至取土坑還田;深度超過2m時，要由端部向中央，分層挖除，并修筑臨時運輸便道，由汽車運載出坑。

軟土在路基坡腳范圍以內(nèi)應(yīng)全部清除。邊部挖成臺階狀再回填;路基穿過沼澤地只需要清除路基坡腳(含護(hù)坡道)范圍以內(nèi)的軟土。護(hù)坡道以外，對于小滑塌的軟土，可挖成1：1～1：2的坡度，對于泥沼地區(qū)的淤泥質(zhì)高壓縮性軟土可將護(hù)坡道加寬加高至沼澤地相平或高出。

(2)泥沼基底的換填

1)在第一類泥沼地區(qū)，路堤高度小于3m時，應(yīng)采取部分挖填的方法，換填深度一般超過2m，橫向換填底寬應(yīng)等于路基面寬;路堤高度大于3m時，一般不予挖除;當(dāng)淤泥表面干裂時，可采用齒墻式的路堤斷面，即挖除路堤基底兩側(cè)的淤泥(每邊可挖3m寬)，換填良好的土質(zhì);淤底橫向坡度陡于l：10時，應(yīng)進(jìn)行整平處理。

2)在第二類泥沼地區(qū)，泥沼深度小于3m時，不論路堤高度多少，均應(yīng)將泥沼全部挖除，換填滲水土，使路堤落到沼底。為便于泥炭的擠出，表層植物覆蓋層要鏟除，在路堤兩側(cè)開挖泥炭接收溝;泥沼深度大于3m時，應(yīng)考慮部分換填和采取路堤兩側(cè)增建反壓護(hù)道的措施換填深度不得小于3m;沼底橫向坡度陡于l：15時，應(yīng)進(jìn)行整平處理。

3)在第三類泥沼地區(qū)，不論泥沼多深，路堤均應(yīng)落到實底上，或?qū)⒛嗵科ね诔?，拋填片石沉落到沼底。路堤水下部分的邊坡根?jù)換填的土質(zhì)種類及泥沼水中的深度而定;沼底橫向坡度陡于l：20時，應(yīng)進(jìn)行楚平處理。

(3)填筑及壓實

1)軟基在開挖時要注意解決滲水或雨水兩個問題，可采用邊挖邊填，也可全部或局部清除后進(jìn)行全部或局部回填，盡可能換填滲水性材料，并注意及時抽水。

2)碎石土及粉煤灰等工業(yè)廢渣常作為換填材料，如果當(dāng)?shù)貤l件許可，可用這些填料回填至原地面或沼澤面。壓實時，由于非土方填料分層厚度不宜小，為達(dá)到較好的壓實效果，常采用振動壓路機(jī)和重型靜力壓路機(jī)(三輪壓路機(jī)12~15t)。

3)如果路基與兩側(cè)沼澤完全隔離，就可按照一般路堤填筑方式進(jìn)行填筑，分層碾壓時控制好含水量、碾壓遍數(shù)、碾壓方式及路堤邊坡、護(hù)坡道的密實程度，要做好泥沼與路堤之間的邊溝的排水，保證路堤不受水毀，不受凍害。

4)路堤與兩側(cè)沼澤不能完全隔離，在清除路基底部軟土后，如滲透性良好的土源缺乏，可在路堤底面用砂石料設(shè)置透水性路堤。

5)路堤兩側(cè)設(shè)立全鋪式(塊石、片石漿砌護(hù)坡)護(hù)坡或護(hù)面墻(擋土墻式護(hù)坡)時，砌石應(yīng)用當(dāng)?shù)夭灰罪L(fēng)化開山片石，用5號砂漿砌筑，墻基應(yīng)埋人非軟基土中0.50～1.20m左右，砌筑護(hù)坡時應(yīng)夯實坡面，擋墻墻后應(yīng)填筑開山石塊并夯實。護(hù)面墻應(yīng)在路堤壓實穩(wěn)定后再開挖砌筑。

2.砂墊層

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)時間。但對基底應(yīng)力分布和沉降量的大小無顯著影響。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)，軟土層及其硬殼較薄，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。其形式有排水砂墊層、換土砂墊層、砂墊層和土工布混合使用等形式。

3.反壓護(hù)道

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)隆起的趨勢得到平衡，從而保證路堤的穩(wěn)定性。適用于路堤高度不大于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)。

4.土工聚合物處治

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。

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;格柵孔眼對土的鎖定作用和格柵肋的被動抗阻作用。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，對土的加固效果明顯高于其他土工織物。

5.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。這種方法施工簡單、迅速、方便。適用常年積水的洼地，排水困難，泥炭呈流動狀態(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;適用于石料豐富、運距較短的情況。

拋投片石的大小，隨泥炭或軟土的稠度而定。拋投順序，應(yīng)先從路堤中部開始，中部

向前突進(jìn)后再漸次向兩側(cè)擴(kuò)展，以使淤泥向兩旁擠出。當(dāng)軟土或泥沼底面有較大的橫坡

時，拋石應(yīng)從高的一側(cè)向低的一側(cè)擴(kuò)展，并在低的一側(cè)多拋填一些。

6.爆破排淤法

將炸藥放在軟土或泥沼中爆炸，利用爆炸時的張力作用，把淤泥或泥沼揚棄，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。

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。

7.堆載預(yù)壓法

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、固結(jié)，從而提高地基強(qiáng)度，減少路堤建成后的沉降量。堆載預(yù)壓法對各類軟弱地基均有效;使用材料、機(jī)具簡單，施工操作方便。但堆載預(yù)壓需要一定的時間，適合工期要求不緊的項目。對于深厚的飽和軟土，排水固結(jié)所需要的時間很長，同時需要大量的堆載材料，在使用上會受限。

其方式有超載預(yù)壓(進(jìn)行預(yù)壓的荷載超過設(shè)計的道路工程荷載)和等載預(yù)壓(預(yù)壓荷載等于道路工程荷載)兩種。

8.砂井

用振動打樁機(jī)、柴油打樁機(jī)(沖擊式和振動式)，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。在施工時考慮避免“縮頸”和減少對土的擾動。具體方法有套管法(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(以動力螺旋鉆鉆孔，提鉆后灌砂成砂柱。適用于陸上工程，砂井長度l0m以內(nèi)，且土質(zhì)較好，不會出現(xiàn)縮頸、塌孔現(xiàn)象的軟弱地基)。

9.袋裝砂井

主要用導(dǎo)管式振動打樁機(jī)(在行進(jìn)方式上普遍采用的有軌道門架式、履帶臂架式、吊機(jī)導(dǎo)架式等)，選用聚丙烯或其他適用的編織料制成的袋，采用滲水率較高的中、粗砂(大于0.5mm的砂的含量宜占總重的50%以下，含泥量不應(yīng)大于3%，滲透系數(shù)不應(yīng)小于5X10-3cm/s)，按整平原地面—攤鋪下層砂墊層一機(jī)具定位一打人套管一沉入砂袋一拔出套管機(jī)具移位—埋砂袋頭一攤鋪上層砂墊層的施工工藝流程進(jìn)行。

10.塑料排水板

用插扳機(jī)，或與袋裝砂井打設(shè)機(jī)共用(將圓形套管換成矩形套管)。按整平原地面一攤鋪下層砂墊層一機(jī)具就位一塑料排水板穿靴一插入套管一拔出套管一割斷塑料排水板一機(jī)具移位一攤鋪上層砂墊層的施工工藝程序進(jìn)行。振動打設(shè)工藝、錘擊振力大小，根據(jù)每次打設(shè)根數(shù)、導(dǎo)管斷面大小、入土長度和地基均勻程度確定。

11.粒料樁

主要用振沖器、吊機(jī)或施工專用平車和水泵，將砂、碎石、砂礫、廢渣等粒料(粒徑宜為20~50mm，含泥量不應(yīng)大于10%)。按整平地面一振沖器就位對中一成孔一清孔一加料振密一關(guān)機(jī)停水一振沖器移位的施工工藝程序進(jìn)行。選擇振沖器型號應(yīng)與樁徑、樁長及加固工程離周圍建筑物距離相適應(yīng)。應(yīng)配備適用的供水設(shè)備，出口水壓應(yīng)為400～600kPa，流量20～30m3/h。起重機(jī)械起吊能力應(yīng)大于，100~200kN。

12.旋噴樁

(1)施工材料：可采用水泥、生石灰、粉煤灰等作為加固料。

(2)施工機(jī)具包括：噴粉樁機(jī)及配套貯灰罐及噴粉系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)、75kW以上的發(fā)電機(jī)等噴粉樁機(jī)由液壓步履式底架和導(dǎo)向加減壓機(jī)構(gòu)、鉆機(jī)傳動系統(tǒng)、鉆具、液壓系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等部分組成。

(3)施工流程：整平原地面一鉆機(jī)定位一鉆進(jìn)一上提噴粉(或噴漿) 一強(qiáng)制攪拌一復(fù)拌一提桿出孔一鉆機(jī)移位。

13.生石灰樁

主要用振沖器、吊機(jī)或施工專用步履式、門架式振動沉樁設(shè)備。配備適用的空壓機(jī)，起重機(jī)械起吊能力應(yīng)大于100~200kN。使用材料為生石灰(顆粒直徑不超過30mm要求填充材料要密實)。按整平地面一振沖器就位對中一成孔+空氣壓縮機(jī)注人生石灰一邊振動邊拔出套管一振沖器移位一封緊生石灰樁孔的施工工藝程序進(jìn)行。選擇振沖器型號應(yīng)與樁徑、樁長及加固工程離周圍建筑物距離相適應(yīng)。

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