公路路基加固方法
一把桃木梳
2024年02月26日 11:38:08
来自于道路工程
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【导读】 公路路基的加固是非常重要的一个环节,路基加固的好公路也能更好的延长使用寿命。那么,公路路基的加固方法与什么呢? 路基是公路线形的主体,它贯穿公路全线,是路面的基础, 路面又靠路基来支承, 没有稳固的路基就没有稳固的路面,尤其在软土路基的设计,对其设计要求就更高,因为其基底下卧层一般为含水量很大、承载力极低的淤泥,所以这需要按其物理力学性质及深度不同均应采取相应的软基处理方法进行加固处理。


【导读】 公路路基的加固是非常重要的一个环节,路基加固的好公路也能更好的延长使用寿命。那么,公路路基的加固方法与什么呢?

路基是公路线形的主体,它贯穿公路全线,是路面的基础, 路面又靠路基来支承, 没有稳固的路基就没有稳固的路面,尤其在软土路基的设计,对其设计要求就更高,因为其基底下卧层一般为含水量很大、承载力极低的淤泥,所以这需要按其物理力学性质及深度不同均应采取相应的软基处理方法进行加固处理。

排水固结法


包括真空预压法、堆载预压法、电渗排水法等几种,此法是在公路施工之前,通过布置垂直排水井,并采取堆载或抽真空、抽水、电渗等方法,改善路基土层的排水条件,来使路基加速固结,提前完成沉降,提高地基土的稳定性。这种方法适用于处理厚度较大和饱和的软土、充填土地基,但须有足够的预压的荷载及时间。

1、 堆载预压法      
在建造建筑物之前,用临时堆载(砂石料、土料、其他建筑材料、货物等)的方法对地基施加荷载,给予一定的预压期。使地基预先压缩完成大部分沉降并使地基承载力得到提高后,卸除荷载再建造建筑物。      
施工工艺与要点:      
a、预压荷载一般宜取等于或大于设计荷载;      
b、大面积堆载可采用自卸汽车与推土机联合作业,对超软土地基的第一级堆载用轻型机械或人工作业;      
c、堆载的顶面宽度应小于建筑物的底面宽度,底面应适当放大;      
d、作用于地基上的荷载不得超过地基的极限荷载。      
2、 真空预压法      
在软粘土地基表面铺设砂垫层,用 土工薄膜 覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气,使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出,地基土得到固结。为了加速固结,也可采用打砂井或插塑料排水板的方法,即在铺设砂垫层和土工薄膜之前打砂井或插排水板,达到缩短排水距离的目的。      
施工要点:      
先设置竖向排水系统,水平分布的滤管埋设宜采用条形或鱼刺形,砂垫层上的密封膜采用2-3层的聚氯乙烯薄膜,按先后顺序同时铺设。面积大时宜分区预压;做好真空度、地面沉降量,深层沉降、水平位移等观测;预压结束后,应清除砂槽和腐植土层。应注意对周边环境的影响。      
3、 降水法      
降低地下水位可减少地基的孔隙水压力增加上覆土自重应力,使有效应力增加,从而使地基得到预压。这实际上是通过降低地下水位,靠地基土自重来实现预压目的。      
施工要点: 一般采用轻型井点、喷射井点或深井井点;当土层为饱和粘土、粉土、淤泥和淤泥质粘性土时,此时宜辅以电极相结合。      
4、 电渗法      
在地基中插入金属电极并通以直流电,在直流电场作用下,土中水将从阳极流向阴极形成电渗。不让水在阳极补充而从阴极的井点用真空抽水,这样就使地下水位降低,土中含水量减少。从而地基得到固结压密,强度提高。电渗法还可以配合堆载预压用于加速饱和粘性土地基的固结。      


胶接法


(1)水泥搅拌桩。包括粉体喷射搅拌法和深层搅拌法两种,前者是利用粉喷机,将水泥粉等干粉直接与地基土在原位拌和,后者是利用深层搅拌机,将水泥浆与地基土在原位拌和。最后形成一个个柱状水泥土体,使得路基的整体承载力增强,后期沉降减少。此法适用于淤泥、淤泥质土、含水量较高、地基承载力小的粘性土等软土地基。

(2)高压喷射注浆法。借助钻机将注浆管钻到设计深度的土层,浆液经高压从注浆管喷嘴喷出,高压冲击土体并与其充分混合,最后在土层中形成固结体。高压喷射注浆法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、砂土、黄土、碎石土及人工填土等地基,尤其适用于软弱地基的加固;但在地下水流速较大或涌水工程以及对水泥侵蚀较严重的地基中慎用。

(3)灌浆法。向软土路基中注入水泥浆液或化学浆液,使土粒胶结,增加路基的稳定性,提高承载力,减少沉降,并防止渗水。适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土等地基。

 (4)水泥土夯实桩。以人工事先开挖深孔,并将搅拌好的水泥浆倒入孔中,再以夯锤夯实,通过胶结作用形成桩体。对于高于地下水位的素填土、淤泥质土和粉土等较适用。

加筋法


(1) 加筋土 。通过带状拉筋与填土的摩擦力来平衡,减小作用于挡土墙的土压力。这种方法适用于人工填土、桥台、砂土的路堤、水坝等。

 (2)树根桩。利用就地灌注的小直径灌注桩,与土体构成复合地基,增加地基的稳定性,提高地基整体承载力,减少沉降。适用于各类土,主要用于稳定土坡、支挡结构物。

(3)土工织物。在路堤内铺设土工织物、钢带、尼龙网等作为拉筋,借助其强度、韧性等力学特性,与土体构成各种复合土工结构,使土中应力得以扩散,土体的刚度和抗拉强度都得到大幅提高。适用于砂土、粘性土和软土的加固,也可用作反滤、排水和隔离的材料。

 (4)锚固法。将受拉杆件锚固在边坡土中,使其锚固力,承受由于土压力、水压力或风力所施加在公路路堤边坡的推力,维持路基边坡的稳定性。适用于可靠锚固的土层或岩层;对于液限大于50%的粘性土,有机质含量较高的土层均不可作永久性锚固地层。


 置换法、挤密法


 (1)振冲置换法。在软弱粘土地基中利用振冲器或沉桩机进行成孔,并分批将碎石等硬质材料填入孔内制成桩体,与原地基构成复合地基,使得地基整体承载力得到较大提高(可使天然地基承载力提高20%~60%左右)。此法适用于不排水剪切强度为20~50kPa的饱和黄土、饱和软粘土和 冲填土


施工工艺:      
1)平整施工场地,布置桩位;      
2)施工车就位,振冲器对准桩位;      
3)启动振冲器,使之徐徐沉人土层,直至加固深度以上30~50cm,记录振冲器经过各深度的电流值和时间,    提升振冲器至孔口。再重复以上步骤1~2次,使孔内泥浆变稀。      
4)向孔内倒人一批填料,将振冲器沉人填料中进行振实并扩大桩径。重复这一步骤直至该深度电流达到规定的密实电流为止,并记录填料量。      
5)将振冲器提出孔口,继续施工上节桩段,一直完成整个桩体振动施工,再将振冲器及机具移至另一桩位。      
6)在制桩过程中,各段桩体均应符合密实电流、填料量和留振时间等三方面的要求,基本参数应通过现场制桩试验确定。      
7)施工场地应预先开设排泥水沟系,将制桩过程中产生的泥水集中引入沉淀池,池底部厚泥浆可定期挖出送至预先安排的存放地点,沉淀池上部比较清的水可重复使用。      
8)最后应挖去桩顶部lm厚的桩体,或用碾压、强夯(遍夯)等方法压实、夯实,铺设并压实垫层。      


(2)钢渣桩。用振动打桩成孔灌注工艺,分批将废钢渣投入孔内并振密成桩,与原地基构成复合地基,提高地基稳定性,减少沉降。适用于淤泥、淤泥质土、饱和及非饱和的粘性土、粉土。

(3) CFG桩 。利用振动打桩机击沉直径300~400mm的桩管,将碎石、粉煤灰、水泥和水拌和后形成半刚性的桩体,并可通过调整水泥掺量来调节桩体强度,CFG桩与桩间土通过褥垫层一起构成复合地基,提高路基整体承载力,大约可使天然地基承载力提高70%以上。适用于淤泥、淤泥质土、杂填土、粘性土和粉土。

长螺旋管内泵料CFG钻机成桩工艺图


在施工中,当单独使用CFG桩加固软弱地基时,应截桩头设桩帽,以提高桩的荷载分担,增强桩对地基承载力和减小地基沉降所发挥的作用。浇筑桩体时,桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0.5m。截桩时,不得造成桩顶标高以下桩体断裂和扰动桩间土,只能采用切割或人工剔凿,不得采取动力扰动,如挖机等。
桩帽施工流程: 人工开挖→清除CFG桩设计桩顶以上部分桩间土→截除桩顶设计标高以上桩头(图4)→模板安装→混凝土浇筑


 (4)石灰桩。在打桩机成孔过程中,沉管对周围土体产生一定的挤密作用,并投入新鲜的生石灰,其对周围土体有一定的脱水作用,从而使土体固结。石灰与土体发生一系列的物理、化学反应,桩间土硬壳层与桩身组成变形模量较大的桩体,置换部分软土,构成复合地基,提高地基强度。此法不适合在地下水位以下的渗透系数较大的土层中采用。

适用范围石灰桩法适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地。由于生石灰的吸水膨胀作用,特别适用于新填土和淤泥的加固,生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结。形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体,使桩间土欠固结状态消失。用于地下水位以上的土层时,宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量,或采取土层浸水等措施。适用范围石灰桩法适用于处理饱和黏性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等地。由于生石灰的吸水膨胀作用,特别适用于新填土和淤泥的加固,生石灰吸水后还可使淤泥产生自重固结。形成强度后的密集的石灰桩身与经加固的桩间土结合为一体,使桩间土欠固结状态消失。用于地下水位以上的土层时,宜增加搀和料的含水量并减少生石灰用量,或采取土层浸水等措施。

按照用料特征和施工工艺可分为:       
块灰灌入法(石灰桩法)——采用钢套管成孔,然后在孔中灌入新鲜的生石灰块,或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺合料。       
 粉灰搅拌法(石灰柱法)——将石灰粉通过特制的搅拌机将石灰粉加固料搅拌均匀,促使软土硬结,形成石灰柱。       
石灰浆压力喷注法——采用压力将石灰浆喷于地基土的孔隙内或者预先钻好的孔内,使石灰浆在地基中扩散和硬结。       
石灰桩的施工工艺:      
石灰桩有管内成桩和管外成桩两种方法。 管内成桩:       
先用人工或者机械成孔后,再填料夯实、封顶。自上而下成孔、自下而上夯实成柱。包括人工挖孔成桩、冲击法成桩、螺旋钻进发成桩、沉管法成桩、爆扩法成桩5种施工工艺。      
①人工挖孔成桩:一般采用人工洛阳铲成孔,适用于一般黏性土、淤泥、淤泥质土。      
②冲击法成桩:适用冲击钻机成孔。      
③螺旋钻进发成桩:螺旋钻进发成桩是一种干式钻进方法,特点是用螺旋钻杆不断将土输送到地面,不使用冲洗液,钻进效率高。可分为:长螺旋钻进法和套管式螺旋钻进法。      
④沉管法成桩:包括震动沉管法和冲击沉管法。       
⑤爆扩法成桩:包括药眼法(适用于含水量不大于22%的土层)和药管法(适用于含水量较大的土层)。 管内成桩。      

     
 (5)强夯法。将80~300kN的重锤从8~20m的高处落下,利用其产生的冲击能来夯击地基土,使地基土得到夯实。该法最大处理深度达40m,适用于碎石土、砂土、湿陷性黄土、杂填土、素填土和低饱和度的粉土与粘性土。      

      (6)强夯置换。将重锤从10多米的高空落下,在地面击出直壁夯坑,倒入置换材料并连续夯击,最终形成一定直径的碎石桩体,与周围士体形成复合地基。此法一般用于3~6m的浅层饱和软土的加固处理。      

强夯置换设计

--强夯置换深度      

强夯置换墩的深度由土质条件决定,一般深度不宜超过7m。对淤泥、泥炭等黏性软弱土层,置换墩应穿透软土层,着底在较好土层上,以免产生较多下沉。对深厚饱和粉土、粉砂,墩身可不穿透该层,因墩下土在施工中密度变大,强度提高有保证,故可允许不穿透该层。

--强夯置换处理范围      

强夯置换处理范围应大于建筑物基础范围,每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2~2/3,并不宜小于3m。

--墩位布置      

墩位布置应根据建筑物底面的平面形状确定,宜采用等边三角形或正方形。墩体间距应根据荷载大小、原状土体的承载力、基础型式及夯点布置形式选定,并应注意太小的间距会造成施工对临近已成墩体的挤抬作用。一般情况,当满堂布置时,可取夯锤直径的2~3倍,对独立基础或条形基础可取夯锤的1.5~2.0倍。墩的计算直径可取夯锤直径的1.1~1.2倍。

--夯击能      

强夯置换的单击夯击能应根据现场试验确定。初步设计时,可根据地基处理的深度、结构类型、土层情况和桩体材料等因素综合确定。

---夯击次数      

夯点的夯击次数应通过现场试夯确定。桩体成型夯击应满足下列条件:

  • 墩底穿透软弱土层,且达到设计墩长;

  • 每次夯沉量以不造成起拔夯锤困难为宜,累计夯沉量为设计墩长的1.5~2.0倍;

  • 最后两击的平均夯沉量不大于下列数值:当单击夯击能小于4000kN·m时,为50mm;当单击夯击能为4000~6000kN·m时,为100mm;当单击夯击能大于6000kN·m时,为200mm。


墩间土应根据土质情况采用满夯或碾压等方法进行加固。满夯夯击遍数和碾压遍数可根据现场试验确定。

--墩体材料      

墩体材料可采用级配良好的块石、碎石、矿渣、建筑垃圾等坚硬粗颗粒材料,粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过全重的30%,因为墩体材料级配不良或块石过多过大,均易在墩中留下大孔,在后续墩施工或建筑物使用过程中使墩间土挤人孔隙,下沉增加。

--褥垫层      

墩顶应铺设一层厚度不小于500mm的压实垫层,垫层材料可与墩体相同,粒径不宜大于100mm。

--试夯      

强夯置换碎石墩试验方案的确定,应先初步确定强夯参数,进行现场试夯。然后根据土质条件的不同,待试夯结束一至数周后,对试夯场地进行检测,并与夯前测试数据进行对比,检验效果,确定工程施工采用的各项强夯参数。检测项目除进行现场载荷试验检测承载力和变形量外,还应采用超重型或重型 动力触探 等方法,检查置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化。


软基处理方案设计


通过近几年新建公路桥涵道路所采用各种软基处理措施的效果进行分析比较, 并结合在周边地区的软基处理工程经验,考虑综合采用浅层换填垫层、袋装砂井结合堆载预压等地基处理方法,现将各种方法的特点及适应性叙述如下:

1、硬壳层较厚处理特点

软土层埋深大路段,因路基填方高度小,路基总沉降不大(须保证工后沉降小于30cm),主要考虑提高地表(路床或路堤)承载力和减小工后不均匀沉降问题,可采用换填垫层结合多层横向加筋的方法,既可收到较好的效果,又可降低造价,缩短工期。

2、硬壳层薄处理

软土层厚度较大路段,若工期较为宽松,可采用袋装砂井堆载或超载预压处理软基。预压期4-6个月。但从地质纵剖图来看,此路段长度不大,约200-300米,也可采用水泥搅拌桩处理,处理深度控制在15米之内,对总造价影响很小。

3、对构筑物两端等工后沉降要求较高的路段 ,采用水泥搅拌桩处理。复合地基方法可有效消除路基次固结沉降。桩间距按复合地基沉降计算确定,涵洞处为 1.5m 左右,桥台附近为1.2m-1.5m。为使路基与桥台的沉降更好地过渡,往路基方向30m 为桩距渐变段,桩间距按由桥台到路基方向桩间距由1.2m分两段渐变为1.5m 的原则布置,分段间距10m,并在桩顶铺设一层级配碎石垫层,其上再设一层双向拉伸土工格栅加筋,涵洞基础范围内不铺土工格栅。对于管线,涵洞等构造物,基底的设计高程即级配碎石垫层的高程。

总之,软土路基处理过程中要保证施工质量,必须注意工程的科学管理,严把质量监督关, 在质量控制上可以从以下两个方面入手:

一是施工过程中的质量控制 ,即找到能控制施工期间的进尺速度的仪器,动态地监控这些参数,保证材料的均匀而连续,使工程符合设计要求。

二是成桩后的质量检测 ,一旦发现问题马上进行处理,对施工过程中的控制结果及时反馈,确保施工质量满足设计要求。


常见不良地基土及其特点



1、 软粘土      
软粘土也称软土,是软弱粘性土的简称。它形成于第四纪晚期,属于海相、泻湖相、河谷相、湖沼相、溺谷相、三角洲相等的粘性沉积物或河流冲积物。多分布于沿海、河流中下游或湖泊附近地区。常见的软弱粘性土是淤泥和淤泥质土。 软土的物理力学性质包括如下几个方面:      
(1)物理性质粘粒含量较多,塑性指数Ip一般大于17,属粘性土。软粘土多呈深灰、暗绿色,有臭味,含有机质,含水量较高、一般大于40%,而淤泥也有大于80%的情况。孔隙比一般为1.0-2.0,其中孔隙比为1.0~1.5称为淤泥质粘土,孔隙比大于1.5时称为淤泥。由于其高粘粒含量、高含水量、大孔隙比,因而其力学性质也就呈现与之对应的特点——低强度、高压缩性、低渗透性、高灵敏度。      
(2)力学性质软粘土的强度极低,不排水强度通常仅为5~30kPa,表现为承载力基本值很低,一般不超过70kPa,有的甚至只有20kPa.软粘土尤其是淤泥灵敏度较高,这也是区别于一般粘土的重要指标。      
软粘土的压缩性很大。压缩系数大于0.5MPa-1,最大可达45MPa-1,压缩指数约为0.35-0.75.通常情况下,软粘土层属于正常固结土或微超固结土,但有些土层特别是新近沉积的土层有可能属于欠固结土。      
渗透系数很小是软粘土的又一重要特点,一般在10-5-10-8cm/s之间,渗透系数小则固结速率就很慢,有效应力增长缓慢,从而沉降稳定慢,地基强度增长也十分缓慢。这一特点是严重制约地基处理方法和处理效果的重要方面。      
(3)工程特性软粘土地基承载力低,强度增长缓慢;加荷后易变形且不均匀;变形速率大且稳定时间长;具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。常用的地基处理方法有预压法、置换法、搅拌法等。      
2、 杂填土      
杂填土主要出现在一些老的居民区和工矿区内,是人们的生活和生产活动所遗留或堆放的垃圾土。这些垃圾土一般分为三类:即建筑垃圾土、生活垃圾土和工业生产垃圾土。不同类型的垃圾土、不同时间堆放的垃圾土很难用统一的强度指标、压缩指标、渗透性指标加以描述。      
杂填土的主要特点 是无规划堆积、成分复杂、性质各异、厚薄不均、规律性差。因而同一场地表现为压缩性和强度的明显差异,极易造成不均匀沉降,通常都需要进行地基处理。      
3、 冲填土      
冲填土是人为的用水力冲填方式而沉积的土。近年来多用于沿海滩涂开发及河漫滩造地。西北地区常见的水坠坝(也称冲填坝)即是冲填土堆筑的坝。冲填土形成的地基可视为天然地基的一种,它的工程性质主要取决于冲填土的性质。 冲填土地基一般具有如下一些重要特点。      
(1)颗粒沉积分选性明显,在入泥口附近,粗颗粒较先沉积,远离入泥口处,所沉积的颗粒变细;同时在深度方向上存在明显的层理。      
(2)冲填土的含水量较高,一般大于液限,呈流动状态。停止冲填后,表面自然蒸发后常呈龟裂状,含水量明显降低,但下部冲填土当排水条件较差时仍呈流动状态,冲填土颗粒愈细,这种现象愈明显。      
(3)冲填土地基早期强度很低,压缩性较高,这是因冲填土处于欠固结状态。冲填土地基随静置时间的增长逐渐达到正常固结状态。其工程性质取决于颗粒组成、均匀性、排水固结条件以及冲填后静置时间。      
4、 饱和松散砂土      
粉砂或细砂地基在静荷载作用下常具有较高的强度。但是当振动荷载(地震、机械振 动等)作用时,饱和松散砂土地基则有可能产生液化或大量震陷变形,甚至丧失承载力。这是因为土颗粒松散排列并在外部动力作用下使颗粒的位置产生错位,以达到新的平衡,瞬间产生较高的超静孔隙水压力,有效应力迅速降低。对这种地基进行处理的目的就是使它变得较为密实,消除在动荷载作用下产生液化的可能性。常用的处理方法有挤出法、振冲法等。      
5、 湿陷性黄土      
在上覆土层自重应力作用下,或者在自重应力和附加应力共同作用下,因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土,属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。(这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土,也有的老黄土不具湿陷性)。在湿陷性黄土地基上进行工程建设时,必须考虑因地基湿陷引起附加沉降对工程可能造成的危害,选择适宜的地基处理方法,避免或消除地基的湿陷或因少量湿陷所造成的危害。      
6、 膨胀土      
膨胀土的矿物成分主要是蒙脱石,它具有很强的亲水性,吸水时体积膨胀,失水时体积收缩。这种胀缩变形很大,极易对建筑物造成损坏。膨胀土在我国的分布范围很广,如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。膨胀土是特殊土的一种,常用的地基处理方法有换土、土性改良、预浸水,以及防止地基土含水量变化等工程措施。      
7、 含有机质土和泥炭土      
当土中含有不同的有机质时,将形成不同的有机质土,在有机质含量超过一定含量时就形成泥炭土,它具有不同的工程特性,有机质的含量越高,对土质的影响越大,主要表现为强度低、压缩性大,并且对不同工程材料的掺入有不同影响等,对直接工程建设或地基处理构成不利的影响。      
8、 山区地基土      
山区地基土的地质条件较为复杂,主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响,场地中可能存在大孤石,场地环境也可能存在滑坡、泥石流、边坡崩塌等不良地质现象。它们会给建筑物造成直接的或潜在的威胁。在山区地基建造建筑物时要特别注意场地环境因素及不良地质现象,必要时对地基进行处理。      
9、 岩溶(喀斯特)      
在岩溶(喀斯特)地区常存在溶洞或土洞、溶沟、溶隙、洼地等。地下水的冲蚀或潜蚀使其形成和发展,它们对结构物的影响很大,易于出现地基不均匀变形、崩塌和陷落。因此在修建结构物之前,必须进行必要的处理。      

(来源: 大匠通指标云、邓州 公路 筑龙路桥设计 微土木人荐读

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放水发电
2024年02月28日 10:11:26
3楼

这份资料不错,支持与鼓励多上传分享给大家

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qq_1727406280367
2024年09月27日 11:11:08
4楼
看不见啊,这个一行为啥不能全部显示出来
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