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　　1B411020 特殊路基施工技術(shù)
　　1B411021 軟土地區(qū)路基施工
　　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 ~ 10-7 cm/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)
　　按加固性質(zhì)，主要有以下幾種：
　　(一)表層處理法
　　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)，主要有以下幾類：
　　1.砂墊層
　　在軟土層頂面鋪砂墊層，主要起淺層水平排水作用
　　砂墊層用于路堤高度小于2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。亦可用于軟土層稍厚但具有雙面排水條件的地基。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。
　　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)。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。
　　2.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(shì)得到平衡，從而保證路堤的穩(wěn)定性。
　　3.土工聚合物處治
　　(1)土工布
　　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。縫接法有一般縫法、丁縫法和蝶形法。
　　土工布一般分一層或多層鋪設(shè)。當(dāng)鋪設(shè)兩層以上時(shí)，層與層之間要夾10-20cm的砂或砂礫墊層，以提高基底透水性。
　　(2)土工格柵
　　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。
　　(二)換填法
　　換填法一般適用于地表下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。
　　(1)開挖方式
　　基底開挖深度在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(yùn)至取土坑還填;深度超過2m時(shí)，要由端部向中央分層挖除，并修筑臨時(shí)運(yùn)輸便道，由汽車運(yùn)載出坑。
　　軟土在路基坡腳范圍以內(nèi)全部清除，邊部挖成臺(tái)階狀再回填;路基穿過沼澤地只需要清除路基坡角(含護(hù)坡道)范圍以內(nèi)的軟土。護(hù)坡道以外，對(duì)于小滑塌的軟土，可挖成1：1～1：2的坡度，對(duì)于泥沼地區(qū)的淤泥質(zhì)高壓縮性軟土可將護(hù)坡道加寬加高至與沼澤地相平或高出。
　　(2)填筑及壓實(shí)
　　軟基在開挖時(shí)要注意解決滲水或雨水兩個(gè)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(shí)抽水。
　　碎石土及粉煤灰等工業(yè)廢渣常作為換填材料。壓實(shí)時(shí)，為達(dá)到較好的壓實(shí)效果，常采用振動(dòng)壓路機(jī)和重型靜力壓路機(jī)(三輪壓路機(jī)12―15t)。
　　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(shí)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(shí)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。
　　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。
　　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(shí)，砌石應(yīng)用當(dāng)?shù)夭灰罪L(fēng)化開山片石，用M5等級(jí)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(shí)應(yīng)夯實(shí)坡面，擋墻墻后應(yīng)填筑開山石塊并夯實(shí)。護(hù)面墻應(yīng)在路堤壓實(shí)穩(wěn)定后再開挖砌筑。
　　2.拋石擠淤法
　　這種方法施工簡(jiǎn)單、迅速、方便，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。
　　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(shí)，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。
　　片石露出水面后，宜用重型壓路機(jī)反復(fù)碾壓，然后在其上面鋪反濾層，再行填土。
　　3.爆破排淤法
　　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。
　　爆破排淤法用于當(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。
　　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。
　　(三)重壓法
　　1.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。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。
　　堆載預(yù)壓法對(duì)各類軟弱地基均有效;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。
　　2.其他重壓法
　　(1)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。
　　(2)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%)灌入形成砂井。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：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。
　　(2)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。
　　(3)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l0m以內(nèi)，且土質(zhì)較好，不會(huì)出現(xiàn)縮頸、塌孔現(xiàn)象的軟弱地基。
　　2.袋裝砂井
　　主要用導(dǎo)管式振動(dòng)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、粗砂制成砂袋。袋裝砂井按整平原地面一攤鋪下層砂墊層→機(jī)具定位→打入套管→沉人砂袋→拔出套管→機(jī)具移位→埋砂袋頭→攤鋪上層砂墊層的施工工藝流程進(jìn)行。
　　(1)施工準(zhǔn)備。
　　(2)施工機(jī)具和材料。
　　施工主要機(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(dòng)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。
　　2.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%加入振密。按整平地面→振沖器就位對(duì)中→成孔清孔→加料振密→關(guān)機(jī)停水→振沖器移位的施工工藝程序進(jìn)行。
　　3.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(dòng)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100-20okN。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(shí))。按整平地面→振沖器就位對(duì)中→成孔→空氣壓縮機(jī)注人生石灰→邊振動(dòng)邊拔出套管→振沖器移位→封緊生石灰樁孔的施工工藝程序進(jìn)行。