路基路面病害處治-4-軟土路基病害與處治

【路基路面病害處治-4-軟土路基病害與處治第一頁，共42頁。

情境四軟土地基路基病害與防治

軟土路基病害認知、調(diào)查掌握軟基路基病害處治方法學習目標2第二頁，共42頁。一、軟土的概念軟土是指在濱海、湖泊、谷地、河灘上沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性強、抗剪強度和承載力低的軟塑到流塑狀態(tài)的細粒土。如淤泥和淤泥質(zhì)土，以及其他高壓縮性飽和粘性土、粉土概述第三頁，共42頁。天然孔隙比大：e>1天然含水量高：w≥wl壓縮系數(shù)高滲透系數(shù)小抗剪強度低靈敏度高具有明顯的流變性軟土的物理力學特性

流變：在應力不變的情況下，土體的剪應變和體應變?nèi)噪S時間而增長的現(xiàn)象。第四頁，共42頁。地基承載力低路基的沉降和差異沉降較大路基沉降歷時長軟土地基的工程特性第五頁，共42頁。由于軟土地基的承載力較低，如果不做任何處理，一般不能承受較大的荷載。軟土上的路堤可能會因為過大的沉降引起開裂甚至剪切破壞。因此在軟土地基上修建路基，要求對軟土地基進行處理。軟土地基處理的必要性第六頁，共42頁。主要是改善地基的工程性質(zhì)，包括改善地基土的變形特性和滲透性，提高其抗剪強度等。

地基處理的目的第七頁，共42頁。地基處理有許多方法，各種方法都有各自的特點和作用機理。沒有哪一種方法是萬能的，對于每一個工程都必須進行綜合考慮，通過幾種可能采用的地基處理方案的比較，選擇一種技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、施工可行的方案，既可以是單一的地基處理方法，也可以是多種地基處理方法的綜合。

地基處理的原則第八頁，共42頁。

當持力層比較軟弱、不能滿足上部荷載對地基的要求時，常采用換土法來處理軟弱土地基，即將基礎(chǔ)下一定深度內(nèi)的土層挖去，然后回填以強度較高的砂、碎石或灰土等，并夯至密實。換土法按回填材料的不同，命名為不同的墊層，如砂墊層、碎石墊層、素土墊層、灰土墊層、二灰土墊層等。第1節(jié)換土法1第九頁，共42頁。利用施工機械將路基底面下處理范圍內(nèi)的軟弱土層部分或全部挖去，然后分層換填強度較大的砂(碎石、素土、灰土、二灰土等)或其他強度較高、性能穩(wěn)定、無侵蝕性的材料，并用人工或機械方法壓(夯、振)實至要求的密實度為止，這種地基處理的方法稱為開挖換填法。適用于軟弱土層位于地表，換挖深度不超過3m的場合，也不宜小于0.5m，因為墊層太薄，則換土法的作用也不顯著。1.開挖換填第1節(jié)換土法2第十頁，共42頁。第1節(jié)換土法3借助換填材料的自重或利用其他外力，如壓載、振動、爆炸、強夯等，使軟弱層遭受破壞后被強制擠出而進行的換填處理。適用于排水困難，軟弱土層易于滑動，厚度又較薄，表層無硬殼，石料來源充分地段2.拋石擠淤第十一頁，共42頁。爆空區(qū)擠出區(qū)適用于換填深度超過3m，需要快速施工且允許爆破的場合。對于稠度較大的軟土采用先爆后填，對于稠度小的軟土，可以先填后爆破。第1節(jié)換土法43、爆破擠淤第十二頁，共42頁。

實踐證明：換土法可以有效地處理某些荷載不大的地基問題。

1.提高淺基礎(chǔ)下地基的承載力；

2.減少沉降量；

3.加速基底下軟弱土層的排水固結(jié)；

4.防止凍脹；

5.消除膨脹土的脹縮作用。換土法的主要作用第十三頁，共42頁。

土是三相體，通過碾壓機械，夯擊或碾壓填土、疏松土層，使其孔隙體積減少、密實程度提高，這種作用稱為壓實。壓實能降低土的壓縮性、提高其抗剪強度、減弱土的透水性，使經(jīng)過處理的表層弱土成為能承擔較大荷載的地基持力層。第2節(jié)擠壓法1－碾壓第十四頁，共42頁。常見壓路機第十五頁，共42頁。大量工程實踐和試驗研究表明，影響土的壓實效果的主要因素是：土的含水量，土層厚度、壓實機械及其壓實功能等。土的壓實效果常用壓實度來衡量。影響土的壓實效果的主要因素第十六頁，共42頁。擠密法的加固機理主要靠樁管打入地基中，對土產(chǎn)生橫向擠密作用，在一定擠密功能作用下，土粒彼此移動，小顆粒填入大顆粒的空隙，顆粒排列緊密，孔隙體積減少，地基土的強度也隨之增強。所以擠密法主要是使松軟土地基擠密，改善土的強度和變形特性。第2節(jié)擠壓法2－擠密法第十七頁，共42頁。

利用成孔過程中沉管對土的橫向濟密及振密作用，使土休向樁周擠壓，樁周土體得以擠密，同時分層填人并夯實碎石，形成碎石樁，使樁與土形成復合地基適用于處理松砂、雜填土和粘粒含量不大的普通粘土，亦能有效防止砂土基地的液化擠密法－1.粒料樁（碎石樁）振沉樁施工示意圖第十八頁，共42頁。擠密法－2.石灰樁

利用打樁機成孔過程中，沉管對土體的擠密作用和新鮮的生石灰成樁時對樁周土體的脫水擠密作用使周圍土休固結(jié);同時由于一系列的物理－化學反應、樁身與樁同土硬殼層組成變形模量較大的樁體，以置換部分軟土，同原地基土形成復合地基，從而提高了地基的承載力適用于含砂量低，沒有滯水砂層的軟土第十九頁，共42頁。擠密法－3、CFG樁

利用振動打樁機擊沉直徑300－400的樁管，在管內(nèi)邊振動邊填入碎石、粉煤灰、水泥和水按一定比例的配合材料，形成半剛性的樁體，與原地基形成復介地基。從而提高地基承載力，也可用其他方法成孔第二十頁，共42頁。

振沖法是利用一個振沖器，在高壓水流的作用下邊振邊沖，使松砂地基變密；或在粘性土地基中成孔。如在孔中填入砂、碎石，將形成一根根的樁體，對原地基起到擠密作用。這樣的樁體和原來的土構(gòu)成復合地基。在砂土中和粘性土中振沖法的加固機理是不同的。在砂土中主要是振動擠密和振動液化作用；在粘性土中主要是振沖置換作用，置換的樁體與土組成復合地基。第2節(jié)擠壓法3－振沖法第二十一頁，共42頁。

強夯法是用幾噸至幾十噸的重錘從高處落下，反復多次夯擊地面，對地基進行強力夯實。這種強大的夯擊力在地基中產(chǎn)生動應力和振動，從夯擊點發(fā)出縱波和橫波，向地基縱深方向傳播，使地基淺層和深處產(chǎn)生不同程度的加固作用。第2節(jié)擠壓法4－強夯法第二十二頁，共42頁。廣泛適用于雜填土、碎石土、砂土、粘性土、濕陷性黃土和沼澤土，還可用于水下強夯法第二十三頁，共42頁。

排水固結(jié)法是利用地基土排水固結(jié)的特性，通過施加預壓荷載，并增設(shè)各種排水條件（砂井/袋裝砂井/塑料排水板和排水墊層等排水體），以加速飽和軟粘土固結(jié)發(fā)展的一種軟土地基處理方法。第3節(jié)排水固結(jié)法第二十四頁，共42頁。

土層的排水固結(jié)效果和它的排水邊界條件有關(guān)。當土層厚度相對于荷載寬度比較小時，土層中孔隙水向上下面透水層排出而使土層發(fā)生固結(jié)，稱為豎向排水固結(jié)。根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需時間與排水距離的平方成正比。因此，為了加速土層的固結(jié)，最有效的方法是增加土層的排水途徑，縮短排水距離。固結(jié)理論1第二十五頁，共42頁。墊層豎向排水情況砂井地基/塑料排水板排水情況固結(jié)理論圖解第二十六頁，共42頁。

排水固結(jié)法主要適用于處理淤、淤泥質(zhì)土及其他飽和軟粘土。對于砂類土和粉土，因其透水性良好，無需用此法處理。一、堆載預壓法二、砂井/袋裝砂井/塑料排水板排水法堆載預壓法三、真空預壓法排水固結(jié)法分類第二十七頁，共42頁。砂墊層填土軟土層適用于：

a.路堤高度小于兩倍極限高度，軟土表面無透水性低的硬殼；

b.軟土層不很厚，或雖稍厚，但具有雙面排水條件；

c.當?shù)赜猩?，運距不太遠；

d.施工期限不甚緊迫。砂墊層的厚度一般為0.6～1.0m，視路堤高度、軟土層的厚度及壓縮性而定。1.砂墊層法第二十八頁，共42頁。真空堆載預壓排水法示意圖砂墊層堆載填土砂井/袋裝砂井/塑料排水板塑料薄膜射流泵有孔管道網(wǎng)絡(luò)有孔管道網(wǎng)絡(luò)示意圖廣泛適用于各類飽和粘土、粉土2.砂井/袋裝砂井/塑料排水板原理第二十九頁，共42頁。3.塑料排水板施工圖片第三十頁，共42頁。深層攪拌法深層攪拌法（DeepMixingMethod─DMM）是一種化學加固地基的方法。它通過特制機械──各種深層攪拌機，沿深度將固化劑（水泥漿、水泥粉或石灰粉，外摻一定的添加劑）與地基土強制就地攪拌，利用固化劑自身及其與地基土之間所產(chǎn)生的一系列物理、化學反應，使地基土硬結(jié)成為具有整體性、水穩(wěn)定性、較低滲透性和一定強度的復合土樁（體），或與地基土構(gòu)成復合地基，從而提高軟土地基的承載力、減小地基的變形。第4節(jié)膠結(jié)硬化法1－深層攪拌法第三十一頁，共42頁。深層攪拌法的分類深層攪拌法按固化主劑的不同可分為水泥系深層攪拌法和石灰系深層攪拌法；水泥適用于含砂量較大的軟土，石灰適用于含沙量較低的軟土或淤泥質(zhì)土。

深層攪拌法按施工工藝又可分為漿體噴射深層攪拌法（旋噴樁）和粉體噴射深層攪拌法（粉噴樁）。第三十二頁，共42頁。深層攪拌法的工藝粉體攪拌復合地基技術(shù)處理廈門海滄大道海灘鉆頭葉片噴頭軟管旋噴樁示意圖(a)定位(b)噴漿(粉)攪拌下沉(c)攪拌上升(d)重復噴漿(粉)攪拌下沉(e)重復攪拌上升(完畢)(a)(b)(c)(d)(e)第三十三頁，共42頁。第4節(jié)膠結(jié)硬化法2－灌漿法

灌漿法是指利用液壓、氣壓或電化學原理，通過注漿管把漿液均勻地注入地層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，趕走土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)一定時間后，漿液將原來松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個整體，形成一個結(jié)構(gòu)新、強度高、防水性能好和化學穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。灌漿法按加固原理可分為滲透灌漿、擠密灌漿、劈裂灌漿和電動化學灌漿。第三十四頁，共42頁。灌漿法工藝電化學灌漿劈裂灌漿第三十五頁，共42頁。

高壓噴射注漿法（HighPressureJetGrouting）是用工程鉆機鉆至預定深度后，用高壓泥漿泵等發(fā)生裝置，通過安裝在鉆桿機端的特殊噴嘴，向周圍土體噴射化學漿液(常用水泥漿液)，同時鉆桿以一定的速度徐徐提升，高壓射流破壞了附近的土體結(jié)構(gòu)，并強制與化學漿液混合，在地基中硬化成直徑均勻的圓柱體。第4節(jié)膠結(jié)硬化法3－高壓噴射注漿法高壓噴射注漿動畫第三十六頁，共42頁。高壓噴射注漿法分類固結(jié)體的形態(tài)和噴射流移動方向有關(guān)，一般分為旋轉(zhuǎn)噴射(旋噴)、定向噴射(定噴)和擺動噴射(擺噴)三種。第三十七頁，共42頁。高壓噴射注漿法的基本工藝當前，高壓噴射注漿法的基本工藝類別有：單管法、二重管法、三重管法和多重管法等4種方法。第三十八頁，共42頁。

高壓噴射注漿法在工程上的應用主要有兩方面：

1.加固地基，提高地基的承載力，改善地基的變形性質(zhì)，既可應用于擬建道路的地基處理，又可應用于已建道路的事故處理。

2.地基或土體的防滲處理，形成防滲帷幕，防止?jié)B流破壞、流土或管涌。注漿法的工程應用第三十九頁，共42頁。1.反壓護道法反壓護道法是指在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和高度的護道，使路堤下的淤泥或泥炭向兩側(cè)隆起