公路工程路基建造新技术及案例.pptx

《公路工程路基建造新技术及案例.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路工程路基建造新技术及案例.pptx（79页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、路基路基建造新技术建造新技术及案例及案例1 1 软土路基处理技术软土路基处理技术及工程案例及工程案例软土路基是在工程建设中遇到最多的需要处理的软弱地基，其具有含水量高、压缩性高、渗透性低、固结时间长、塑性指数大等特性。在软土上修筑路基时，极易引发沉降不均匀及承载力不足等问题，给工程建设带来很大的技术困难2.1.2 地基处理方法分类 地基处理的基本方法按原理普遍分为五大类：置换、挤密、排水、加筋和胶结。随着路基荷载逐渐加大，地基处理厚度逐渐加深，地基处理范围逐渐变广，单一的地基处理方法已经不能够达到理想的效果，很多工程采取多种措施相结合的地基处理方法。 （1）置换法 置换法是指利用如砂、碎石等强

2、度较高的材料置换出天然土中性质不良的土体，置换材料与周围土体相互作用形成的复合地基能够增强地基承载力，减弱地基变形能力的一种地基处理方法。由于使用的置换材料与施工工艺不同，又产生了不同的置换方式。如振冲置换法利用振动的冲头，振实填入孔洞中的碎石，形成碎石桩；石灰桩法利用生石灰固化剂本身的物理化学作用，将生石灰填入机械成孔的孔洞中形成石灰桩，提高桩体周围土体的物理力学性质；强夯置换法夯击填入孔洞中的碎石，形成深度36m，直径2m左右的碎石柱体，与周围形成复合地基。还有换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、和砂桩置换法、气泡轻质填土法和EPS超轻质料填土法等方法。置换法所适用的土质主要为砂土、粉土、粉质

3、黏土、淤泥以及淤泥质黏土等，最大的置换深度不超过5m。 公路和铁路软土路基置换处理时，常采用如下方法：换土垫层法；挤淤置换法；褥垫法；砂石桩置换法；强夯置换法；石灰桩法；EPS超轻质料填土法。（2）挤密法 挤密法对于松软砂性土湿陷性黄土等土质是一种很有效的地基处理方法。它是利用振动或冲击等方式在地基中形成钻孔，并向钻孔中填入砂、碎石等材料，使得土体在横向上受到挤压作用，增加了桩周土的密实度。当桩周土体距桩越近，土体的密度越接近相应含水率的最大干密度。挤密法能够提高挤密桩间或挤密桩周围土的密实度，对于孔隙率大，压缩性高的土，经过挤密后，使得土的孔隙率变小，压缩性降低。同时，挤密法提高了地基土的隔

4、水性，使得土体的防水、隔水性能比同条件下的垫层好。挤密法处理地基的深度一般以不超过15m的范围较为合宜，若超过15m，则对施工进度和地基处理效果造成阻碍，同时大大地增加了工程费用。 公路和铁路软土路基挤密处理时，常采用如下方法：表层原位压实法；强夯法；振冲密实法；挤密砂石桩法；爆破挤密法；土桩、灰土桩；夯实水泥土桩法；孔内夯扩法。（3）排水固结法 排水固结法又称为预压法，特别适用于如软土这样的含水率高同时渗透性又很低的土体。在天然条件下，这种土体因外荷载的作用土中水被大量排出，但由于土体的低渗透性使得土体的排水固结过程相当缓慢。排水固结法由排水系统和加压系统组成（如图2.1-1所示），其作用原

5、理为先在天然土体中设置排水系统，然后通过加压系统作用于土体，此时土中水沿着排水系统快速排出，固结时间急剧缩短，土体强度显著增加。排水系统增加了土中水的排出途径，变相地提高了土体的渗透性，加压系统则是人为地控制荷载的大小与作用时间，使得土体的固结时间与固结后的强度均能满足设计与施工的要求。值得注意的是排水固结法只是加速了地基土体排水固结的时间，并没有减小地基土的沉降量，这是与其它地基处理措施的区别。 图2.1-1 排水固结法的组成与分类公路和铁路软土路基排水固结处理时，常采用如下方法：堆载预压法（超载、等载或欠载）；真空预压法；电渗法；降低地下水法；真空联合堆载预压法。（4 4）胶结法）胶结法

6、胶结法的本质是化学加固。它是利用粒状浆液或化学浆液（如图2.1-2所示）通过注浆管把浆液注入土体中，挤压土体的同时又与周围的土体混合胶结形成一个强度高、抗水性好的胶结体。胶结法与挤密法有所不同，挤密法在土体中只会使土体在横向上发生挤密作用，而胶结法在挤密土体的同时又能与土体发生胶结作用形成新的一种结构体。但是两种方法都能起到提高地基土的隔水性与加固地基的作用。 公路和铁路软土路基胶结处理时，常采用如下方法：深层搅拌法；高压喷射注浆法；水泥加固地下连续墙（TRD）法；渗入性灌浆法；劈裂灌浆法；挤密灌浆法；化学注浆；微生物灌浆。图图2.1-2 胶结法胶结法图图2.1-3 胶结法浆液材料胶结法浆液材

7、料（5 5）加筋法）加筋法 加筋法是指在土中加入如纤维组织物、网格片等抗拉材料，提高土体的强度和稳定性。由于土的抗拉强度基本为零，在土体中置入加筋体能够有效地限制土的侧向位移，形成土筋复合体，变相地增加了土体的抗拉能力。因此加筋法特别适用于路堤边坡加固、开挖支护、挡墙结构维护等工程。加筋法分为加筋土、土工聚合物、土钉等方法。 公路和铁路软土路基加筋处理时，常采用如下方法：加筋土垫层法；加筋土挡墙法；土钉支护法；锚杆支护法；锚定板挡土结构；树根桩法；柔性桩复合地基法；刚性桩复合地基法；长短桩、长板-短桩复合地基；加筋碎石桩复合地基法。图图2.1-4 加筋土加筋土 图图2.1-5 土工聚合物土工聚

8、合物 2.1.3 2.1.3 沪通铁路地基处理工程实例沪通铁路地基处理工程实例沪通铁路为连接上海市与南通市的国家铁路级干线，速度目标值200km/h，沿线工程软基及松软土路基长约27.199km，配套工程增（新）建线路软基长6.36km。沪通铁路共分为7个标段，沿线软土厚度分布不均匀。I标路基地基加固处理形式为旋喷桩、水泥搅拌桩。II标路基地基处理形式：袋装砂井、水泥搅拌桩、钢筋混凝土管桩。III标路基地基加固处理形式为CFG桩。IV标路基地基处理形式：袋装砂井、水泥搅拌桩、预应力混凝土管桩、钻孔桩、真空预压。V标路基地基处理形式：双向水泥搅拌桩、PHC管桩，碎石垫层。VI标路基地基处理形式：

9、高压旋喷桩、碎石注浆桩、板梁结构。 （1 1）袋装砂井联合真空预压排水固结法）袋装砂井联合真空预压排水固结法 排水固结法分为排水系统与加压系统。此法的排水系统为具有竖向排水体性质的袋装砂井，加压系统为真空预压。 袋装砂井是砂井法的延续，是将散体砂贯入以化纤织物为材质细而长的袋内并将砂袋置入软土中作为竖向排水体的一种排水系统。根据砂井固结理论可知，砂井的直径与间距可直接影响土体的排水固结时间。当砂井直径不变时，砂井间距减小一倍，排水固结时间大约缩短三倍；当砂井间距不变时，砂井直径增加一倍，排水固结时间大约为原来的三分之一。因此减小砂井间距产生的效果大大优于增加砂井直径产生的效果，所以通常采用“细

10、而密”的原则。在加压系统的作用下，袋装砂井能够加快地基土的排水固结时间。 袋装砂井设置完毕后，在地面上铺设一层横向排水的砂垫层，然后在砂垫层顶部铺设一层密封薄膜使得土体与大气隔绝，通过砂垫层中埋设的吸水管道用真空泵或其他抽真空设备进行抽气，产生大气负压，软土层在负压的作用下开始排水固结。图图2.1-6 沪通铁路袋装砂井联合真空预压施工现场照片沪通铁路袋装砂井联合真空预压施工现场照片 （2 2）搅拌桩加固法）搅拌桩加固法 水泥搅拌法属于胶结法，其浆液材料是不稳定粒状浆材水泥或水泥砂浆。这种方法是利用水泥等浆液材料通过大型搅拌机械将制备的浆液与土体强制搅拌，使之发生复杂的物理化学反应，共同胶结成强

11、度高和隔水性能强的水泥土胶结体。水泥土搅拌法应用广泛，通常用于软土地基的加固，隔水帷幕、边坡的加固与防护、基坑加固等工程。 沪通铁路沿线用于地基加固的填料十分匮乏，大多数填料都需要远距离外运，但搅拌桩加固法能够最大限度地利用原土，使软土地基的加固对填料的需求大大降低。修建沪通铁路存在临近营业线的情况，若施工不当，将影响营业线列车的安全运行，而搅拌桩加固法在施工时具有无振动、无噪声和无污染等优势，大大降低了施工给营业线带来的安全风险。因此，搅拌桩加固法被大量地应用于沪通铁路软土地基处理过程中。 图图2.1-7 沪通铁路搅拌桩加固施工现场照片沪通铁路搅拌桩加固施工现场照片（3 3）预应力管桩加固法

12、）预应力管桩加固法 预应力管桩按桩的张拉工艺可分为先张法预应力管桩和后张法预应力管桩56。现代预应力管桩的生产方式大多采用先张拉再离心成型技术，因为此法相对于后张法而言能够使管桩桩身抗压强度达到C80以上，同时提高了桩身的抗裂抗弯性能。预应力管桩能够将桩深入到土体下较硬的土层或岩层上，其成桩长度不一，短则为56m，长则能够达到50m以上。当遇到深厚软土时，一般的处理措施不能满足设计要求，预应力管桩则能够很好地处理这类情况。沪通铁路沿线存在着大量的深厚软土地基，预应力管桩加固法则成为了深厚软土的主要加固处理方法。 图图2.1-8 沪通铁路预应力管桩施工现场照片沪通铁路预应力管桩施工现场照片 2

13、2 流态粉煤灰水泥混合料轻质流态粉煤灰水泥混合料轻质路堤及台背填筑技术路堤及台背填筑技术1 工程背景软土通常具有含水率高、压缩性大、渗透性低、灵敏度高等特点，建造在软土地基上的高等级公路易出现累计沉降量大、差异沉降明显等问题，严重影响道路的通行质量和养护费用，甚至会对道路的行车安全产生不利影响。对此，为提高软土地基的承载能力、控制道路的工后沉降变形量，目前工程中通常采用排水固结法或复合地基对含深厚软基的路段进行处理，也取得了较好的加固效果，但各加固方法均存一定不足，如排水固结法加固路基的后期沉降变形量通常较大、复合地基的有效加固深度有限且处理费用高、不同地基处理路段衔接处的差异沉降明显，导致路

14、段的沉降变形异常问题累见不鲜。在路堤结构设计过程中，为降低路堤结构的重量，一些工程中采用轻质填土材料(如气泡混凝土、EPS轻质土或粉煤灰等)替代普通回填土填筑路堤。这一措施可有效降低路堤填筑在路基中引起的附加应力，减小路基沉降变形量。对于高路堤也可采取填筑轻质路堤的方式减小路基和路堤的沉降量及差异沉降量。对于桥台和涵洞，路面施工完成后桥涵构造物本身与台背填土在继续沉降过程中出现的差异沉降导致的车辆通过时产生的腾空跳跃现象，俗称“桥头跳车”。桥头跳车现象在高等级公路中危害极大，高速行驶的车辆跳跃时不仅乘车舒适性得不到保证，而且行车安全性也大大降低。因跳车不得不在桥头频繁减速、加速，既影响了道路的

15、通行能力，又增加了车辆的损耗和废气排放。此外，桥头跳车还会对桥梁的工作状况产生不利影响，加速桥头路面及伸缩缝的破坏。国内外资料表明，因桥头跳车而增加的道路维修费大得惊人，美国大约25的桥梁（约150000座）受到桥头跳车的影响，全国每年为此花费的修理费用达1亿美元以上。另外，跳车问题也会损害运输部门在公众心中的形象。因此，如何有效控制桥头跳车保证公路交通安全和高速运营越来越引起人们的重视。鉴于桥头跳车的危害，如何解决这一世界性难题已成为广大路桥工作者及相关科研人员非常关注的问题。桥头台背、基坑回填大部分施工作业面较窄，大型压实机械作业困难，小型设备又难压实，桥涵台背沉降产生的原因归结为以下几个

16、方面：路堤下天然地基的沉降；路堤填筑材料的压缩；排水不畅及填土流失；桥台与台后填土的刚度差异；施工中压实度不足。国内外大量文献资料就台背回填材料以及回填中的沉降、稳定性问题进行了分析研究。理论上工程中采用砂砾土或碎石土等透水性较好、强度高、稳定性较好的材料可以降低回填部分的工后沉降，但是由于这些填料具有容重大、不易压实的缺陷，实际工程中处置不当也容易产生较大的工后沉降，致使过渡段出现错台、路面沉陷、搭板断裂等病害。应用轻质填料及减轻路堤自重，进而减小桥台台背处地基的沉降和不均匀沉降被认为是解决桥头跳车的较好办法。因此，级配砂砾、土工泡沫EPS、气泡混合轻质土及无砂大空隙混凝土等许多台背回填材料应运而生，一些工程在路桥过渡段中还尝试采用土工格栅加筋回填材料，以降低路桥过渡段的差异沉降。流态粉煤灰水泥混合料是利用工业废渣粉煤灰掺入一定量的水泥及外加剂形成一种初期流动性强，后期具有一定强度且成型速度快的混合料。该浆体具有质轻、流动性好、施工性简便（无需振捣和机械碾压）、耐久性好等优点，其自身压缩沉降非常小，刚性比一般的填土路基要好得多，可大大地减轻自身荷载，降低地基应力，抑制软基的沉降、侧移