特殊土的概念特性及其路基施工

特殊土的概念、特性及其路基施工第五章特殊土地區(qū)的路基施工*特殊土的概念及各種特殊土的特性一、軟土和泥沼地區(qū)二、膨脹土地區(qū)三、鹽漬土地區(qū)四、多年凍土地區(qū)*特殊土的概念及各種特殊土的特性特殊土的概念：所謂特殊土是指具有特殊成分、結(jié)構(gòu)、狀態(tài),形成特殊工程性質(zhì)的土類。各種特殊土的特性:軟土——抗剪強度低、壓縮性高;膨脹土—可干縮濕脹,強度因濕脹而下降;鹽漬土—含鹽量越多,溶蝕作用強;凍土——凍脹融沉。

由于特殊土的不良工程性質(zhì),故對該類土質(zhì)的路基需作個別設(shè)計,同樣,特殊土地區(qū)的路基施工與一般地區(qū)的路基,又有不同之處。第一節(jié)、軟土和泥沼地區(qū)一、軟土和泥沼習慣上,常以軟黏土沉積為主的地區(qū)稱為軟土地區(qū);而以泥炭沉積為主的軟弱地基稱為泥沼地區(qū)。軟土是指以近代水下沉積的飽和軟黏土。泥沼一般指湖盆地或河灘衰亡后的遺跡。軟土與泥沼雖成因、結(jié)構(gòu)和形態(tài)不同,但它們都具有壓縮性高、強度低的共同特點。二、軟土地基上路堤的加固軟土地基的主要特征：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:(1)易于形成基底兩側(cè)凸起或路堤坡腳向外凸起而引起的坍滑,經(jīng)驗證明坍滑往往成圓弧形;(2)較大的沉降,對路基工程來說,大部分沉降量可以控制在施工中完成,后期少量沉降可以起道調(diào)整,對正常運營影響不大。軟土路基危害路基坍塌軟土路基危害路面沉降軟土地基上路堤的加固方法

(一)反壓護道在路堤兩側(cè)(或一側(cè))填筑適當高度與適當寬度的護道,使路堤兩側(cè)地基被擠出隆起的趨勢得以平衡,而保證路堤的穩(wěn)定,因護道起反壓作用,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，在耕作區(qū)則不宜使用。圖5—1反壓護道加固軟土路堤軟土地基上路堤的加固方法

(二)

換

土換土指利用人工、機械或爆破方法挖除路堤下全部軟土,換填強度較高和滲透性較強的砂礫石、碎石或片石,以保證路堤的穩(wěn)定。它適用于軟土層較薄、無硬土覆蓋的情況。軟土地基上路堤的加固方法

(三)拋石擠淤拋石擠淤為強迫換土的一種形式,采用這種方法施工,不用抽水、不用挖淤,施工簡便迅速,現(xiàn)場樂于采用。此法適用于湖塘、河流等積水洼地,常年積水,且水不易抽干;表層無硬殼,軟土液性指數(shù)大,層厚較薄,片石能沉達下臥硬層者。拋石時應(yīng)自自路堤中部開開始,逐次次向兩旁展展開,使淤泥泥向兩旁擠擠出。在片片石拋出水水面后用重重型夯滾、、碾壓,或或以汽車、、拖拉機等等碾壓,然然后在其上鋪設(shè)反濾濾層再行填填土。拋石擠淤一一般適用于于軟土層厚為3～4m,用用較大的片片石,一般般直徑不宜宜小于0.3m。軟土地基上上路堤的加加固方法(四)排水水砂墊層排水砂墊層層是直接鋪鋪設(shè)在軟土土地基的表表面上,使使其在填土和軟土土之間增設(shè)設(shè)一排水面面,從而使地地基在受到到填土荷載載作用下,促進地基基的排水固固結(jié),提高高地基的強強度。這種砂墊層層的厚度薄薄,一般為為0.6～1.0m。。為利于于排水,砂墊層應(yīng)略略寬于路堤堤基底寬,一般在路路堤坡腳外外每側(cè)伸出出1m左左右。砂墊層軟土地基上上路堤的加加固方法(五)鋪設(shè)設(shè)土工合成成材料在路堤與基基底間鋪設(shè)設(shè)一層或多多層的土工工合成材料料，可以起起到加筋、墊層和反濾等作用。土土工合成材材料主要有有聚酯、聚聚丙烯、聚聚酰胺等高高分子化合合物的合成成纖維。軟土地基上上路堤的加加固方法(六)排水水固結(jié)排水固結(jié)是是在軟土中中設(shè)置垂直井，地表鋪設(shè)設(shè)砂墊層，增加了土層的排水水通道，以縮短孔孔隙水的流流程，加速速土體固結(jié)結(jié)的一類方方法。1.排水砂砂井2.袋裝砂砂井3.塑料排排水板軟土地基上上路堤的加加固方法(六)排水水固結(jié)—1.排水砂砂井砂井是由打打樁機具擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地地基中形成成按一定規(guī)規(guī)律排列的的孔眼（具有一定定深度和直直徑），在在其中灌以中粗砂砂而成。砂井井頂面鋪設(shè)設(shè)厚度不大的的砂墊層以連通砂井井，構(gòu)成完完整的地基基排水系統(tǒng)統(tǒng)。排水砂井軟土地基上上路堤的加加固方法(六)排水水固結(jié)—2.袋裝砂砂井袋裝砂井是是在合成材料編編織袋內(nèi)沖填中粗粗砂構(gòu)成的的砂袋，裝裝入地基孔孔內(nèi)，以加加速地基排排水固結(jié)。。袋裝砂井的的編織袋應(yīng)應(yīng)具有良好的透水水性，袋內(nèi)的砂砂不易漏失，袋子的材材料應(yīng)具有有足夠的強度度，有一定的的抗老化及耐地下水腐腐蝕的性能能。袋裝砂井軟土地基上上路堤的加加固方法(六)排水水固結(jié)—3.塑料排排水板塑料排水板板是將預制制的帶狀塑塑料排水板板用插板機將其豎直插插入土中，，形成類似似砂井的排排水通道，，使孔隙水水沿塑料板板的通道逸逸出，從而而加固地基基土的方法法。塑料排水板板軟土地基上上路堤的加加固方法(七)復合合地基復合地基是是指在軟土地基內(nèi)內(nèi)設(shè)置各種種材料制成成樁，以保證路路堤穩(wěn)定的的一種方法法。主要類類型有：1.擠密砂砂樁；2.碎石樁樁；3.生石灰灰樁；4.粉噴樁樁；5.水泥攪攪拌樁；6.CFG樁。軟土地基上上路堤的加加固方法(七)復合合地基—1.擠密砂砂樁擠密砂樁是是將砂樁打入軟軟土地基，，使密實的的砂柱體擠擠密軟弱土土層，形成成復合地基基。在外荷載載作用時，，應(yīng)力向砂砂樁集中，，使樁周圍圍土層承受受的壓力減減小，沉降降也相應(yīng)減減小。擠密砂樁施施工軟土地基上上路堤的加加固方法(七)復合合地基—2.碎石樁樁振動打樁機機振動碎石樁樁軟土地基上上路堤的加加固方法(七)復合合地基—3.生石灰灰樁生石灰樁是是用2~5cm的生石灰塊填入軟土孔孔眼中，形形成生石灰灰樁地基。。加固機理：：生石灰（CaO）遇遇水反應(yīng)成成熟石灰（（Ca(OH)2），吸收占占其重量32%的水水，體積膨脹一一倍，同時時放出大量量熱，使樁周土土體含水量量降低，土土體壓密，，石灰與土土之間的離離子交換和和膠凝反應(yīng)應(yīng)使土的性性質(zhì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)得以改善善，從而提提高土的強強度。軟土地基上上路堤的加加固方法(七)復合合地基—4.粉噴樁樁粉噴樁:利用水泥、、石灰等材材料作為固化劑的主劑，通通過特制的攪拌拌機械就地將軟土土和固化劑劑強制攪拌拌。利用固固化劑和軟軟土之間產(chǎn)產(chǎn)生的物理理化學反應(yīng)應(yīng)，使軟土土硬結(jié)成具具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基基。粉噴樁軟土地基上上路堤的加加固方法(七)復合合地基—5.水泥土土攪拌樁水泥土攪拌拌樁是采用用攪拌與噴射射方式將水泥漿液液注入地基基中，使?jié){漿液與周圍圍土體充分分攪拌，當當拌和體固固化達到一一定強度后后，在地層層中形成的的一根根較高強度的的樁柱體與周圍土體形形成復合地地基，共同承擔擔上部荷載載。水泥土攪拌拌樁水泥土攪拌拌樁軟土地基上上路堤的加加固方法(七)復合合地基—6.CFG樁CFG樁：樁體中加入入水泥、粉煤灰和碎石形成了高黏結(jié)強度度的樁，改善了碎碎石樁的剛剛性，CFG樁和樁樁間土、墊墊層一起形形成復合地地基。CFG樁CFG樁二、膨膨脹土地區(qū)區(qū)膨脹土：粘粘粒成分主主要由親水性礦物物組成，同時時具有顯著著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特特性的粘性性土。膨脹土的工工程特性(一)脹縮縮性:在膨脹土中中,細小的的黏土顆粒粒愈多,則則其比表面積越越大,可吸附在在黏粒周圍的水膜膜也就愈多,從而使含水量增多多,土的體積脹脹大,而失水時時就強烈收收縮。(二)裂隙隙性:裂隙的形成成與其成土過程、脹縮效應(yīng)、風化作用等許多因素素有關(guān)。(三)超固固結(jié)性:膨脹土在其其形成的地地質(zhì)歷史過過程中,土土體曾受過過比現(xiàn)在自自重應(yīng)力更更大的上覆荷載,呈超固結(jié)狀狀態(tài),因此深層層的原狀土土具有較高的初始始強度。由于先期期固結(jié)壓力力的作用,使膨脹土土在開挖后后,由于已已形成的應(yīng)力平衡被被破壞,常會出現(xiàn)現(xiàn)土體松脹脹。膨脹土的路路基病害1.溜坍。路基邊坡坡上局部表表層土體,由于降雨雨下滲含水水量過大以以及土的脹脹縮作用,強度降低低而溜坍。。2.滑坡。和一般滑滑坡相同,斜坡土體體沿土中軟軟弱面滑動動。這一軟軟弱面多為為裂隙面、、層面或其其他結(jié)構(gòu)面面。由于土土體存在滑滑動趨勢,當失去前前部支撐,便產(chǎn)生滑滑動。膨脹脹土地段的的滑坡,滑滑動面土體體含水量較較大、強度度低,有時時雖然土體體邊坡已經(jīng)經(jīng)放緩,但但仍易產(chǎn)生生滑動。3.坍滑。路基邊坡坡坍滑是膨膨脹土地段段的路塹、、路堤邊坡坡經(jīng)常發(fā)生生的一種變變形現(xiàn)象。。不少地段段坍滑體厚厚度不大,在邊坡上上不斷擴展展。4.路堤和基底底的不均勻勻沉降及變變形。由于膨脹脹土的土質(zhì)質(zhì)條件和工工程特性,使其在列車荷載和和水的影響下,經(jīng)常產(chǎn)生生不均勻沉沉降和變形形。給列車車的正常運運營帶來極極大的危害害。三、膨脹土土的地基處處理1）防水措措施2）換土與與改土3）支擋措措施：設(shè)置置護坡、、抗滑樁加加固、重重力式擋土土墻三、鹽漬土土地區(qū)地表土層1m內(nèi)內(nèi)易溶鹽含含量大于0.5%時稱稱之謂鹽漬漬土。常見的易溶溶鹽有氯鹽、硫酸鹽和碳酸鹽等。當易溶溶鹽的含量量超過0.5%時,土土的性質(zhì)就就會受到鹽鹽分的影響響而發(fā)生改改變。鹽漬土由于于含有較多多的易溶鹽鹽而具有溶解性;鹽漬土中中的各種鹽鹽分對鋼鐵鐵、橡膠、、磚和混凝凝土等還具具有一定的的腐蝕性,以硫酸鹽鹽為最強,能使混凝凝土產(chǎn)生疏疏松、剝落落、掉皮和和侵蝕等現(xiàn)現(xiàn)象。不應(yīng)使用含含鹽量超過過規(guī)定允許許值的填料料。四、多年凍凍土地區(qū)凍土的凍結(jié)結(jié)狀態(tài)持續(xù)三年以上甚至幾十年年不融化者者通常稱多年凍土。多年凍土土多在地面面以下一定定深度存在在著,其上上部至地表表部分常有有一季節(jié)凍土土層,故多年凍凍土區(qū)常伴伴有季節(jié)性性凍結(jié)現(xiàn)象象存在。我國的多年年凍土按地地區(qū)分布不不同分為兩兩類:一類是高原型多年年凍土,主要分布布在青藏高高原及西部部高山地區(qū)區(qū)。