一建公路工程章节考点讲解：1B411018特殊路基施工技术

1B411018　特殊路基施工技术

　　一、软土地区路基施工

　　(一)软土的工程特性

　　修建在软土地区的路基，应充分考虑路堤填筑荷载引起软基滑动破坏的稳定问题和量大且时间长的沉降问题。

　　软土鉴别指标：天然含水率、天然孔隙比、十字板抗剪强度、内摩擦角、压缩系数等。

　　软土地基处理的分类

　　(二)软土地基处治施工技术

　　1.垫层和浅层处理

　　适用条件：厚度小于3m的浅层软弱地基处理。

　　垫层：碎石垫层、砂砾垫层、石屑垫层、矿渣垫层、粉煤灰垫层以及灰土垫层等。

　　浅层：换填垫层、抛石挤淤、稳定剂处理等方法。

　　1)材料要求

　　级配良好、质地坚硬的中、粗砂或砂砾、含泥量应不大于5%;矿渣分级，干净。

　　灰土垫层的石灰剂量中，消石灰宜为8%，磨细生石灰宜为6%。土料宜采用塑性指数大于15的黏性土。

　　2)碎石、砂砾、石屑、矿渣垫层施工规定

　　(1)垫层宜采用机械碾压施工，压实遍数不宜少于4遍。

　　(2)垫层的最佳含水率应根据具体的施工方法确定。

　　碾压法：8%-12%,

　　平板式振动器：15%-20%

　　(5)垫层应水平铺筑，当地面有起伏坡度时应开挖台阶，台阶宽度宜为0.5～1.0m。

　　3)粉煤灰垫层施工规定

　　(4)粉煤灰垫层验收合格后，覆盖前严禁车辆在其上通行，并应及时填筑路堤或封层。

　　4)灰土垫层施工规定

　　(3)分段施工时，上下两层的施工缝应错开不小于0.5m，接缝处应夯压密实。

　　(4)灰土垫层应分层铺填碾压，虚铺厚度不宜大于0.3m。

　　(5)灰土垫层压实后3d内不得受水浸泡。

　　5)抛石挤淤施工规定

　　(1)当下卧地层平坦时，应沿道路中线向前呈三角形抛填，再渐次向两旁展开，将淤泥挤向两侧。

　　(2)当下卧地层具有明显横向坡度时，应从下卧层高的一侧向低的一侧扩展，并在低侧边部多抛投不少于2m宽，形成平台顶面。

　　(3)在抛石高出水面后，应采用重型机具碾压紧密，然后在其上设反滤层，再填土压实。

　　2.竖向排水体

　　适用条件：深度大于3m的软土地基处理。用于对淤泥质土和淤泥地基进行处理时，宜与加载预压或真空预压方案联合使用。

　　采用袋装砂井和塑料排水板。

　　袋装砂井和塑料排水板可采用沉管式打桩机施工(圆形套管)，塑料排水板也可用插板机施工(宜矩形套管)。宜配置能够检测排水体施工深度的设备。

　　1)材料要求

　　(1)袋装砂井宜选用聚丙烯或其他适宜编织料制成的砂袋，渗透系数应不小于砂的渗透系数。

　　(2)砂料宜采用渗透率高的风干中粗砂。

　　(3)塑料排水板可采用口琴式、城墙式等断面，应根据打设深度及排水需求选择排水板型号。塑料排水板应具有足够的抗拉强度和垂直排水能力。

　　2)袋装砂井施工规定

　　(3)砂袋入井应采用桩架吊起垂直放入。

　　(4)套管起拔时应垂直起吊，防止带出或损坏砂袋;当发生砂袋带出或损坏时，应在原孔的边缘重新打入。

　　(5)砂袋顶部埋入砂垫层的长度不应小于0.3m。

　　袋装砂井施工工艺程序：整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具定位→打入套管→沉入砂袋→拔出套管→机具移位→埋砂袋头→摊铺上层砂垫层。

　　3)塑料排水板施工规定

　　(2)套管桩靴和套管应配合适当，结合紧密、无缝，以免淤泥进入后增大塑料板与套管内壁的摩擦力，导致塑料板回带。可采用混凝土圆桩靴或金属倒梯形桩靴。混凝土圆桩靴适用于圆形导管，金属倒梯形桩靴适用于矩形导管。

　　(3)塑料排水板与桩靴的连接，宜采用穿过桩靴上的固定架之后将板体对折不小于0.1m，

　　连同桩靴一起塞入套管的方式。

　　(5)塑料排水板顶端埋入砂垫层的长度不应小于0.5m。

　　塑料排水板施工工艺程序：整平原地面→摊铺下层砂垫层→机具就位→塑料排水板穿靴→插入套管→拔出套管→割断塑料排水板→机具移位→摊铺上层砂垫层。

　　3.真空预压

　　真空预压法适用于对软土性质很差、土源紧缺、工期紧的软土地基进行处理。

　　真空预压的抽真空设备宜采用射流真空泵。每个加固场地至少应设两台真空泵。

　　真空管路应由主管和滤管组成，滤水管应设在排水砂垫层中，其上应有0.1～0.2m厚砂覆盖层。

　　真空预压施工应按排水系统施工、抽真空系统施工、密封系统施工及抽气的步骤进行。

　　采用真空一堆载联合预压时，应先按真空预压的要求抽真空，当真空压力达到设计要求并稳定后，再进行堆载，并继续抽气。堆载时应在膜上铺设土工布等保护材料。

　　4.粒料桩

　　粒料桩可采用振冲置换法或振动沉管法成桩。

　　振冲置换法施工可采用振冲器、吊机或施工专用平车和水泵。每台振冲器宜配一台水泵。振动沉管法施工宜采用振动打桩机和钢套管。

　　2)粒料桩采用振冲置换法施工规定

　　(1)在成孔过程中宜采用较大的水压和水量，当接近加固深度时应降低水压，避免扰动破坏桩底以下的土层;在振密过程中宜采用较小的水压和水量。

　　(3)当振冲器达到设计的加固深度后，宜停留1min，然后将振冲器上提至孔口。重复振冲下沉、提升两三次扩大孔径并使孔内泥浆变稀后，方可开始填料制桩。

　　(4)通过密实电流控制桩体密实度。每次填料振密时都应记录填料的数量，留振时间和最终电流值。

　　3)粒料桩采用振动沉管法施工规定

　　振动沉管法成桩可采用一次拔管成桩法、逐步拔管成桩法和重复压管成桩法三种工艺。

　　(2)宜采用在套管上画出明显标尺的方法控制成桩深度。

5.加固土桩

　　加固土桩适用于处理十字板抗剪强度不小于10kPa、有机质含量不大于10%的软土地基。加固土桩包括粉喷桩与浆喷桩。

　　粉喷桩与浆喷桩的施工机械必须安装喷粉(浆)量自动记录装置，施工前应进行成桩工艺和成桩强度试验。

　　1)材料要求

　　加固土桩的固化剂宜采用水泥或石灰。当选用水泥时，宜选用强度等级为32.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺量宜为被加固湿土质量的12%～20%。浆喷法水泥浆的水胶比可选用0.45～0.55。用石灰做固化剂时，应采用磨细I级生石灰。

　　2)粉喷桩施工规定

　　(2)提升钻杆、喷粉搅拌时，应使钻头反向，边旋转、边喷粉、边提升，当钻头提升至距离地面0.3～0.5m时，可停止喷粉。

　　(5)出现沉桩时，孔洞深度在1.5m以内的，可用8%的水泥土回填夯实;孔洞深度超过1.5m的，可先将孔洞用素土回填，然后在原位补桩，补桩长度应超过孔洞深度0.5m。

　　3)浆喷桩施工规定

　　(1)浆液应严格按照成桩试验确定的配合比拌制，制备好的浆液不得离析，不得长时间放置，超过2h的浆液应废弃。

　　6.水泥粉煤灰碎石桩

　　采用CFG桩加桩帽可有效的将路基荷载传递至桩体，增强路基稳定性，控制路基工后沉降变形量。

　　水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)适用于处理十字板抗剪强度不小于20kPa的软土地基。

　　CFG桩宜采用振动沉管灌注法成桩，施工设备宜采用振动沉管打桩机。

　　CFG桩施工规定：

　　(2)沉管至设计高程后应尽快投料，首次投料量应使管内混合料面与投料口平齐。桩顶超灌高度不宜小于0.5m。

　　(4)成桩过程中，每个台班应做不少于一组试块，检验其标准养护28d抗压强度。

　　(5)当设计桩距较小时，宜按隔桩跳打的顺序施工。施打新桩与已打桩间隔的时间不应少于7d。

　　7.刚性桩

　　刚性桩适用于处理深厚软土地基上荷载较大、变形要求较严格的高路堤段、桥头或通道与路堤衔接段。刚性桩桩顶应设桩帽，形状可采用圆柱体、台体或倒锥台体。

　　预应力混凝土薄壁管桩宜采用工厂预制，静力压桩机施工，也可采用锤击沉桩机施工，施工现场应配有起吊设备，其起吊能力宜大于5t。现浇混凝土大直径管桩宜采用振动沉管设备施工。

　　2)预应力混凝土薄壁管桩施工规定

　　(1)沉桩过程中应严格控制桩身的垂直度。

　　(2)每根桩宜一次性连续沉至控制高程，沉桩过程中停歇时间不应过长。

　　(3)接桩时，上、下节桩的中心线偏差不得大于5mm。

　　(4)沉桩过程中遇到较难穿透的土层时，接桩宜在桩尖穿过该土层后进行。

　　3)现浇混凝土大直径管桩施工规定

　　(4)第一次沉管至设计高程后应测量管腔孔底有无地下水或泥浆进入，如有进入，应在每次沉管前先在管腔内灌入高度不小于1m的混凝土，防止沉管过程中地下水或泥浆进入管腔内。

　　(6)拔管应在管腔内灌满混凝土后进行，应先振动10s，之后再开始边振边拔，每拔1m应停拔并振动5～10s;距离桩顶5m范围内宜一次性成桩，不宜停拔。

　　8.爆炸挤淤

　　爆炸挤游是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。处理厚度不宜大于15m。

　　1)材料要求

　　(1)水下爆炸宜选用抗水性能好的乳化炸药，当采用硝铵类炸药时应做好防水处理。

　　2)爆炸挤淤施工规定

　　(2)当装药器套管沉至要求深度后，应采用通过滑轮的软绳将药包缓缓放至孔底，不得使药包在套管内坠落。

　　(5)起爆前必须在起爆点外布设警戒线，警戒距离不得小于300m。

　　(6)应通过对爆炸挤淤前后抛填横断面的测量，确定爆炸后填石的下沉量，并视情况对布药方案进行必要的调整。测量横断面间距不应大于20m。

　　9.路堤地基隔离墙

　　路堤地基隔离墙适用于相邻两路堤之间，或已建成路堤与拓宽路堤之间出现相互干扰，对地基渗流、变形、稳定等产生不利影响情况下的隔离。

　　隔离墙按其作用与功能可分为防渗型隔离墙和支挡型隔离墙。相邻路堤，当待建的路堤采用降水预压、真空预压、强化固结等地基处理方法，或采用深井降水等工程措施时，宜设置防渗型隔离墙;其他情况下隔离新老路基相互干扰宜设置支挡型隔离墙。

　　水泥搅拌桩防渗型或支挡型隔离墙宜采用浆喷桩。

　　10.强夯和强夯置换

　　强夯法适用于处理碎石土、低饱和度的粉土与黏性土、杂填土和软土等地基。

　　强夯置换法适用于处理高饱和度的粉土与软塑、流塑的软粘土地基，处理深度不宜大于7m。

　　强夯处理范围应超出路堤坡脚，每边超出坡脚的宽度不宜小于3m。强夯置换处理范围应为坡脚外增加一排置换桩。

　　采用强夯法处理软土地基时，应在地基中设置竖向排水体。

　　强夯置换桩顶应铺设一层厚度不小于0.5m的粒料垫层。

　　强夯置换的桩体材料宜采用级配良好的块石、碎石、矿渣等坚硬粗颗粒材料，粒径大于300mm的颗粒含量不宜超过30%。

　　强夯和强夯置换应进行试夯，每个试夯区场地面积不小于500m2，试夯确定单击夯击能、夯击次数、夯击遍数、间歇时间等。

　　1)强夯施工规定

　　(1)强夯前应在地表铺设一定厚度的垫层，垫层材料可采用碎石、矿渣等坚硬粗颗粒材料。

　　(2)强夯宜分为主夯、副夯、满夯三遍实施。第一遍主夯完成后，第二遍的副夯点应在主夯点中间穿插布置;副夯点与主夯点的布置间距及夯击能级应相同。满夯夯点应采用彼此搭接1/4连续夯击，满夯能级可采用主夯能级的1/3～1/2。

　　2)强夯置换施工规定

　　(1)强夯置换前应在地表铺设一定厚度的垫层，垫层材料宜与桩体材料相同。

　　(2)强夯置换夯点的夯击次数应通过现场试夯确定，并满足下列要求：

　　①置换桩底应达到设计置换深度(桩长度)，宜穿透软土层。

　　②累计夯沉量应为设计桩长的1.5～2.0倍。

　　(3)强夯置换应按照由内向外、隔行跳打的方式施工。

　　【案例1B411018】

　　1.背景

　　某高速公路M合同段，路面采用沥青混凝土，路线长19.2km。该路地处平原地区，路基横断面以填方3～6m高的路堤为主，借方量大，借方的含石量40%～60%。地表层以黏土为主，其中K7+200～K9+800段，地表层土厚7～8m，土的天然含水量为40%～52%，地表无常年积水，孔隙比为1.2～1.32，属典型的软土地基。结合实际情况，经过设计、监理、施工三方论证，决定采用砂井进行软基处理，其施工工艺包括加料压密、桩管沉入、机具定位、拔管、整平原地面等。完工后，经实践证明效果良好。

　　2.问题

　　(1)本项目若采用抛石挤淤的方法处理软基，是否合理?请说明理由。

　　(2)根据背景资料所述，按施工的先后顺序列出砂井的施工工艺。

　　『正确答案』

　　(1)不合理。原因有：软基深度较深、面积大(工程经济性较差)。地表无常年积水、土质呈软塑～可塑状态(施工速度慢)。

　　(2)砂井施工工艺的先后顺序为：整平原地面→机具定位→桩管沉入→加料压实→拔管。

　　二、膨胀土地区路基施工

　　1.膨胀土的工程特性及主要特征

　　具有较大吸水膨胀、失水收缩特性的高液限黏土称为膨胀土。按工程性质分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土三类。

　　膨胀土地区的路堤会出现沉陷、边坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等变形破坏。

　　路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌和滑坡等破坏。

　　2.膨胀土地区路基的施工技术要点

　　1)膨胀土地区原地面处理

　　二级及以上公路路堤基底处理应符合以下规定：

　　1.高度不足1m的路堤，采取换填或改性处理。

　　2.表层为过湿土时，采取换填或固化处治。

　　3.填土高度小于路面和路床的总厚度，基底为膨胀土时，宜挖除地表0.3～0.6m的膨胀土，并将路床换填为非膨胀土或掺灰处理，若为强膨胀土，挖除深度应达到大气影响的深度。

　　2)膨胀土的填筑(封闭、掺灰)

　　(1)强膨胀土不得作为路基填料;中等膨胀土处理后可作为填料;弱膨胀土可直接填筑路堤。

　　(2)松铺厚度不得大于300mm，粒径小于37.5mm。

　　(3)填筑膨胀土路堤时，应及时对路堤边坡及顶面进行防护。

　　(4)路基完成后，当年不能铺筑路面时，应做封层，厚度不小于200mm，横坡不小于2%。

　　三、湿陷性黄土地区路基施工

　　1.湿陷性黄土的工程特性

　　具有湿陷性和易溶蚀、易冲刷、各向异性等工程特性，导致黄土地区的路基易产生多种问题及病害。

　　2.湿陷性黄土地基的处理措施

　　除采用防止地表水下渗的措施外，可根据湿陷性黄土工程特性和工程要求，因地制宜采取换填土、重锤夯实、强夯法、预浸法、挤密法、化学加固法等措施对地基进行处理。

　　3.湿陷性黄土路基施工

　　1)湿陷性黄土填筑路堤

　　(1)路床填料不得使用老黄土。路堤填料不得含有粒径大于100mm的块料。

　　(4)浸水路堤不得用黄土填筑。

　　2.湿陷性黄土路堑施工(同上)

　　4.地基陷穴处理方法

　　路基范围内的陷穴，应在其发源地点对其进口进行封填，并截排周围地表水，对现有的陷穴、暗穴，可以采用灌砂、灌浆、开挖回填等措施，开挖的方法可以采用导洞、竖井和明挖等。

　　(1)灌砂法：本法适用小而直的陷穴，以干砂灌实整个洞穴。

　　(2)灌浆法：本法适用于洞身不大，但洞壁起伏曲折较大，并离路基中线较远的小陷穴。

　　(3)开挖回填夯实：本法适用于各种形状的陷穴。

　　(4)导洞和竖井：本法适用较大、较深的洞穴。由洞内向外逐步回填夯实。

　　(5)处理好的陷穴，其土层表面均应用石灰土填筑夯实或铺填透水材料加以改善。石灰土厚度如原设计未要求时，其厚度不宜小于30cm。并将流向陷穴的附近地面水引离，防止形成地表积水或水流集中产生冲刷。

　　四、滑坡地段路基施工