09年一级专业实务(公路)资料:软土地基处理施工技术
000010 软土地基处理施工技术
软土地基处理施工具体方法有几十种,常常多种方法综合应用。按加固性质,主要有以下几种:
(一)表层处理法
1.砂垫层
(1)机理:在软土层顶面铺砂垫层,主要起浅层水平排水作用,使软土中的水分在路堤自重的压力作用下,加速沉降发展,缩短固结时间。但对基底应力分布和沉降量的大小无显著影响。
(2)适用条件:该法适用于路堤高度小于两倍极限高度(在天然软土地基上,基底不作特殊加固处理而用快速施工方法修筑路堤的填筑最大高度),软土层及其硬壳较薄,或软土表面渗透性很低的硬壳等情况。亦适用于软土层稍厚但具有双面排水条件的地基。
(3)特点:砂垫层施工简便,不需特殊机具设备,占地较少。但需放慢填筑速度,严格控制加荷速率,使地基有充分时间进行排水固结。因此,适用于施工期限不紧迫、砂料来源充足、运距不远的施工环境。
(4)形式:有排水砂垫层、换土砂垫层、砂垫层和土工布混合使用等形式。
2.反压护道
(1)机理:在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道,以改善路堤荷载方式来增加抗滑力的方法,使路堤下的软基向两侧隆起的趋势得到平衡,从而保证路堤的稳定性。
(2)适用条件:路堤高度不大于1.5~2倍的极限高度,非耕作区和取土不太困难的地区。
(3)特点:采用反压护道加固地基,不需特殊的机具设备和材料,施工简易方便,但占地多,土用量大,后期沉降大,以后的养护工作量也大。
3.土工聚合物处治
(1)土工布
·机理;土工布铺设于路堤底部,在路基自重作用下受拉产生抗滑力矩,提高路基稳定性。土工布在软土地基加固中的作用包括排水、隔离、应力分散和加筋补强。
·土工布连接一般采用搭接法或缝接法。目前缝接法有一般缝法、丁缝法和蝶形法。
(2)土工格栅
·机理:土工格栅加固土的机理存在于格栅与土的相互作用之中。一般可归纳为格栅表面与土的摩擦作用;格栅孔眼对土的锁定作用和格栅肋的被动抗阻作用。三种作用均能充分约束土的颗粒侧向位移,从而大大地增加了土体的自身稳定性,对土的加固效果,明显高于其他土工织物。
·优点:可迅速提高地基承载力,加快施工进度;控制软基地段沉降量发展,缩短工期,使公路及早投入使用。
(二)换填法
换填法般适用于地表下0.5~3.0m之间的软土处治。
1.开挖换填法
将软弱地基层全部挖除或部分挖除,用透水性较好的材料(如砂砾、碎石、钢渣等)进行回填。该方法简单易行,也便于掌握:对于软基较浅(1~2m)的泥沼地特别有效。但对于深层软基处理,要求沉降控制较平的路基、桥涵构造物、引道等,应考虑采用其他方法。
2.抛石挤淤法
在路基底部抛投一定数量片石,将淤泥挤出基底范围,以提高地基的强度。这种方法施工简单、迅速、方便。本方法适用于常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉达底部的泥沼或厚度为3~4m的软土;在特别软弱的地面上施工由于机械无法进入,或是表面存在大量积水无法排除时;石料丰富、运距较短的情况。
3.爆破排淤法
(1)机理及特点:将炸药放在软土或泥沼中爆炸,利用爆炸时的张力作用,把淤泥或泥沼扬弃,然后回填强度较高的渗水性土壤,如砂砾、碎石等。爆破排淤是换土的一种施工方法,较一般方法换填深度大、工效较高,软土、泥沼均可采用。
(2)适用条件:当淤泥(泥炭)层较厚,稠度大,路堤较高和施工期紧迫时;路段内没有桥涵等构造物,路基承载力均衡一致,因整体沉降对道路不会产生破坏,也可考虑换填。但对桥涵构造物及两侧引道等,应考虑采用其他方法。
(3)施工要点:爆破排淤分为两种,一种方法是先在原地面上填筑低于极限高度的路堤,再在基底下爆破,适用于稠度较大的软土或泥沼。另一种方法是先爆后填,适用于稠度较小,回淤较慢的软土。
(三)重压法
1.堆载预压法
(1)机理:在软基上修筑路堤,通过填土堆载预压,使地基土压密、沉降、固结,从而提高地基强度,减少路堤建成后的沉降量。
(2)特点及适用范围:堆载预压法对各类软弱地基均有效;使用材料、机具简单,施工操作方便。但堆载预压需要一定的时间,适合工期要求不紧的项目。对于深厚的饱和软土,排水固结所需要的时间很长,同时需要大量的堆载材料,在使用上会受限。
(3)方式:进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载,称为超载预压;预压荷载等于道路工程荷载,称为等载预压。
2.其他重压法
(1)真空预压法:利用大气压强0.098MPa等效堆载预压法对软基进行加固。即依靠真空抽气设备,使密封的软弱地基产生真空负压力,使土颗粒间的自由水、空气沿着纵向排水通道,上升到软基上部砂垫层内,由砂垫层内过滤再排到软基密封膜以外,从而使土体固结。该法适用于含水量高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固结系数均较小的黏土。
(2)真空预压加堆载预压法:是堆载预压和真空预压两种方法的结合,原理与真空预压相同,但加载更大,预压时间缩短了一半。
(四)垂直排水固结法
利用砂井、袋装砂井、塑料排水板增加土层竖向排水途径,缩短排水距离、加速地基固结。
1.砂井
用振动打桩机、柴油打桩机(冲击式和振动式),以及下端装有活瓣钢桩靴的桩管将砂(含泥量不大于3%)或砂和角砾混合料(含泥量不大于5%)形成砂井。在施工时考虑避免“缩颈”和减少对土的扰动。
(1)套管法:将带有活瓣管尖或套有混凝土端靴的套管沉到预定深度,然后在管内灌砂后,拔出套管,形成砂井。根据沉管工艺的不同,又分为静压沉管法、振动沉管法等。
(2)水冲成孔法:通过专用喷头,在水压力作用下冲孔,成孔后清孔,再向孔内灌砂形成。适用于土质较好且均匀的砂性土。
(3)螺旋钻成孔法:以动力螺旋钻钻孔,提钻后灌砂成砂柱。适用于陆上工程,砂井长度1Om以内,且土质较好,不会出现缩颈、塌孔现象的软弱地基。优点是设备简单机动,成孔规则。缺点是灌砂质量较难掌握,不太适用于很软弱的地基。
2.其他垂直排水固结法还有袋装砂井和塑料排水板。
(五)其他软基处理施工技术
其他软基处理施工技术包括旋喷桩、粒料桩和生石灰桩等。
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