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1、第九章 特殊路段路基及处理,1 概述,（1）定义换填垫层法是将基础底面下一定深度范围内不满足地基性能要求的土层（或局部岩石），全部或部分挖出，换填上符合地基性能要求的材料，然后分层夯实作为基础的持力层。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。换填垫层法按其换填材料的功能不同，又分为垫层法和褥垫法。垫层法又称开挖置换法、换土垫层法，简称换土法。通常指当软弱土地基的承载力和变形满足不了建（构）筑物的要求，而软弱土层的厚度又不很大时，将基础底面以下处理范围内的软弱土层的部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、矿渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至
2、要求的密实度。,方法一 换填垫层法,褥垫法是将基础底面下一定深度范围内局部压缩性较低的岩石凿去，换填上压缩性较大的材料，然后分层夯实的垫层作为基础的部分持力层，使基础整个持力层的变形相互协调。褥垫法是我国近年来在处理山区不均匀的岩土地基中常采用的简便易行又较为可靠的方法。,（2）作用 垫层法：a.提高地基承载力 b.减少沉降量 c.加速软弱土层的排水固结 d.防止冻胀 e.消除地基的湿陷性和胀缩性,（3）适用范围 建筑地基处理技术规范中规定：垫层法适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不均匀地基的处理。,1 概述,方法二 预压法,预压法又称排水固结法，
3、指直接在天然地基或在设置有袋状砂井、塑料排水带等竖向排水体的地基上，利用建筑物本身重量分级逐渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙水排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地基加固方法。预压法由加压系统和排水系统两部分组成。,预压法适用于处理各类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘性土地基。预压荷载是其中的关键问题，因为施加预压荷载后才能引起地基土的排水固结。,2、砂井堆载预压法,砂井在平面上可布置成等边三角形或正方形，如图所示，当砂井为正方形排列时，砂井的有效排水范围为正方形；而以等边三角形排列时，有效排水范围则为正六边形。,正三角形排列,正方形排列,砂井直径可取30
4、-50cm。砂井的砂料宜用中砂，含泥量应小于3%。,用普通砂井处理软土地基，如地基土变形较大或施工质量稍差常会出现砂井被挤压截断，近年来出现了以袋装砂井代替普通砂井的方法，避免了砂井不连续的特点，袋装砂井是把砂灌入透水良好的编织袋内，其直径一般为712cm。,袋装砂井,基本原理：采用钢管打孔、灌砂，设置砂井作为竖向排水通道，并在砂井顶部设置砂垫层作为水平排水通道，形成排水系统；在砂垫层上部堆载，以增加软弱土中附加应力，使土体中孔隙水在较短的时间内通过竖向砂井和水平砂垫层排出，达到加速土体固结、提高软弱地基土承载力之目的。主要用于道路路堤、土坝、机场跑道、工业建筑油罐、码头、岸坡等工程的地基处理
5、,堆水预压,堆载预压,铺设排水用砂垫层,3、塑料排水板预压加固法,将塑料排水板用插板机具插入软土地基中，地表铺砂垫层组成垂直和水平排水系统，然后在地基表面堆载预压，从而加速软土地基的沉降过程，加快固结。,水平排水体,1 概述,方法三 强夯法,这种方法是反复将夯锤（质量一般为100400kN）提到一定高度使其自由落下（落距一般为1040m），给地基以冲击和振动能量，从而提高地基的承载力。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。,方法四 挤密桩法,挤密桩法是以振动、冲击或带套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、灰土、石灰或其它材料，再加以振实而成为直
6、径较大桩体的方法。,1 砂石桩法,概述 采用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石、砂或砂石挤压入已成的孔中，形成砂石所构成的密实桩体，并和原桩周土组成复合地基的地基处理方法。砂石桩适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土地基。对饱和粘土地基上对变形控制要求不严的工程也可采用砂石桩置换。砂石桩也可用于处理可液化地基。,2 石灰桩法,采用钢套管成孔，然后在孔中灌入新鲜生石灰块，或在生石灰块中掺入适量的水硬性掺和料和火山灰，一般的经验配合比为8:2或7:3。在拔管的同时进行振密或捣密，利用生石灰吸取桩周土体中水分进行水化反应，此时生石灰的吸水、膨胀、发热以及离子交换作用，使桩四
7、周土体的含水量降低、孔隙比减小，使土体挤密和桩体硬化。,3 水泥粉煤灰碎石桩法(CFG),概述1)CFG 桩：即水泥粉煤灰碎石桩。2)水泥粉煤灰碎石桩法：由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌和形成高黏结强度桩，并由桩、桩间土和褥垫一起组成复合地基的地基处理方法。3).适用范围：用于处理淤泥、杂填土、粘性土等软土地基。,CFG桩,加固机理 CFG桩加固软弱地基，桩和桩间土一起通过褥垫层形成CFG桩复合地基。其加固软弱地基主要有三种作用：桩体作用；挤密作用；褥垫层作用。,施工 1)成桩 水泥粉煤灰碎石桩的施工，应根据现场条件选用下列施工工艺：长螺旋钻孔灌注成桩，适用于地下水位以下的粘性土、
8、粉土、素填土、中等密实以上的砂土。长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩，适用于粘性土、粉土、砂土，以及对噪声或泥浆污染要求严格的场地。振动沉管灌注成桩，适用于粉土、粘性土及素填土地基。,长螺旋钻孔施工,(2)施工顺序 连续施打可能造成的缺陷是桩径被挤扁或缩颈，但很少发生桩完全断开；跳打一般很少发生已打桩桩径被挤小或缩颈现象，但土质较硬时，在已打桩中间补打新桩时，已打桩可能被振断或振裂。在软土中，桩距较大可采用隔桩跳打；在饱和的松散粉土中施打，如桩距较小，不宜采用隔桩跳打方案；满堂布桩，无论桩距大小，均不宜从四周向内推进施工。施打新桩时与已打桩间隔时间不应少于7天。,(3)桩头处理 CFG桩施工完
9、毕待桩体达到一定强度（一般为7天左右），方可进行基槽开挖。在基槽开挖中，如果设计桩顶标高距地面不深（一般不大于1.5m），宜考虑采用人工开挖，不仅可防止对桩体和桩间土产生不良影响，而且经济可行；如果基槽开挖较深，开挖面积大，采用人工开挖不经济，可考虑采用机械和人工联合开挖，但人工开挖留置厚度一般不宜小于700mm；桩头凿平，并适当高出桩间土12cm。清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。(4)褥垫铺设 褥垫层铺设宜采用静力压实法，当基础底面下桩间土含水量较小时亦可采用动力夯实。夯填度（夯实后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9。,桩头清理,桩头清理,桩头清理完毕,切割
10、桩头,切割桩头,切割后桩头,4.质量检验(1)施工质量检验主要应检查施工记录、混合料坍落度、桩数、桩位偏差、褥垫层厚度、夯填度和桩体试块抗压强度等。(2)水泥粉煤灰碎石桩地基竣工验收时，承载力检验应采用复合地基载荷试验。水泥粉煤灰碎石桩地基检验应在桩身强度满足试验荷载条件时，并宜在施工结束后28d进行，试验数量为总桩数的0.5%1%，且每个单体工程不应少于3点。(3)应抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。,1 概述,方法五 加筋土技术,加筋土技术是将基础下一定范围内的软弱土层挖去，然后逐层铺设土工合成材料与砂石等组成的加筋垫层作为地基持力层，通过筋材与土体之间的摩擦
11、作用可以改善土体抗拉、抗剪性能，提高地基承载力，减小沉降。,2 土工合成材料分类,目前，使用较为广泛的的筋材绝大部分为土工织物和土工格栅。(1)土工格栅 土工格栅是一种以塑料（高密度聚乙烯或聚丙烯）为原料加工形成的开口的、类似格栅状的产品，具有较大的网孔，可以在一个方向或两个方向上进行定向拉伸以提高力学性能，多用于加筋。除塑料格栅外，还有编织格栅，即用众多的纤维形成纵向和横向肋条，中间有较大的开口空间。编织格栅采用的原料是聚酯，上面涂有一些保护材料，如PVC、乳胶或沥青。此外，还有玻纤格栅，它也是一种编织格栅。,钢塑格栅,塑料格栅,尼纶格栅,现场施工,(2)土工格室 土工格室一般用长12.5m
12、，宽75200mm、厚1.2mm的高密度聚乙烯条制成，条间沿宽度方向用超声波焊接，焊缝间距约300mm。在加筋地基现场像手风琴一样展开，展开的面积大10m5m，每块面积中含有数百个独立的格室，每格直径约200mm。在格室中充填砂砾料，振动压实后构成加筋垫层。,土工格室,高速公路使用土工格室,格室中充填砂砾料,3 土工合成材料主要功能,(1)加筋功能 加筋是土工合成材料在地基处理中的最主要功能。在土中加拉筋材料可以改变土中的应力分布状况，约束土体的侧向变形，从而提高土体结构的稳定性。用于加筋的土工合成材料要求具有较高的抗拉强度和刚度，并且与填土之间的咬合力强，对于永久性结构还要求蠕变小，耐久性好
13、。(2)过滤和排水功能 很多土工合成材料具有良好的过滤性、透水性和导水性，因而，在土体中需要设置过滤或排水的地方都可以采用土工合成材料。,(3)隔离功能 利用土工合成材料把两种不同粒径的土、砂子、石料或把土、砂子、石料和其它结构隔离开来，以免相互混杂，造成土料污染、流失，或其它不良效果，当放置在建筑物和软弱地基之间时，发挥隔离功能的同时亦起到加筋作用。(4)防渗功能 土工合成材料如土工膜和复合土工膜，可以制成不透水的或极不透水的土工膜以及各种复合不透水的土工合成材料。这些土工合成材料可以用在各种需要防水、防气以及防有害物质的地方。(5)防护功能 土工合成材料在防护方面的应用非常广泛，如防冲、防
14、沙、防震、保温、植生绿化、环境保护等。,隔离功能,加筋功能,加筋功能：桥台加筋,坝体加筋：法国某坝,三峡,防渗功能,滑坡的处理,斜坡上不稳定的土体在重力作用下沿着软弱面整体向下滑移的现象称为滑坡。每年雨季铁路因发生滑坡地质灾害中断铁路行车，甚至造成重大人员伤亡，抢险和整治费用高，直接、间接经济损失很大，尤其是高速铁路。,滑坡发展过程,二、滑坡形成的条件,1.地层岩性 地层岩性是产生滑坡的物质基础。实践证明，滑坡的产生与亲水软化的土层和一些软质岩层有密切关系。这些地层的岩性软弱，在构造作用及外应力作用下，容易形成土状及泥状软弱层，成为潜在的滑动面(带)，具备了产生滑坡的基本条件。,二、滑坡形成的
15、条件,2.地质构造 各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡将岩石、土体切割分离成不连续状态，使其具备了向下滑动的条件；同时，构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。,二、滑坡形成的条件,3、气候条件降雨 降雨对滑坡的影响很大。雨水的大量下渗，导致土石层饱和，甚至在斜坡下部的隔水层上击水，从而增加了滑体的重量，降低土石层的抗剪强度，导致滑坡产生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。,二、滑坡形成的条件,4、水的作用地表水和地下水 降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产生浮托力等。,二、滑坡形成的条件,5、人类工程活动 如开挖坡脚、坡体
16、上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡。6、地震 地震的强烈作用使土石的内部结构发生破坏和变化，原有的结构面张裂松弛，随着许多余震，在地震力的反复振动冲击下，斜坡土石体更容易发生变形，最后发展成滑坡。,三、边坡整治的途径,终止或减轻诱发滑坡的外部条件截流排水，卸荷减载，坡面防护改善边坡内部力学特性和物质结构土质改善，注水泥浆设置抗滑工程直接阻止滑坡的发展抗滑桩，挡土墙，预应力锚固,四、滑坡整治的具体措施,1、截排地表水和地下水外围截水沟，在滑坡体周边外侧开挖引水沟避免地表水进入滑坡体内部排水沟，在滑坡体内部开挖排水沟使水能够尽快流出滑坡体坡面夯实防渗，让地表水能够尽快流走，避免
17、渗入滑坡体拦截、疏干、排引地下水：排水孔和盲沟,四、滑坡整治的具体措施,2、减重降低滑坡体的下滑力减小滑坡体坡度,3、减载压脚工程,所有的滑坡发生都是因下滑坡力大于抗滑力引起的，若能想办法减少下滑力，增大抗滑力，使滑坡的下滑力小于抗滑力，此滑坡就不会滑动。,利用重物反压坡脚减缓滑坡的滑动,丹巴县城后山滑坡应急处理-动用了近名武警官兵在老滑坡体前沿对沙袋压脚，进行紧急处理，控制滑坡的滑移,在前缘紧急放置沙袋压脚，有效减缓了滑坡变形滑移，避免了一场灾难,四、滑坡整治的具体措施,4、抗滑工程抗滑挡土墙，借助自身重量来阻挡滑坡，适用于小型滑坡抗滑桩，穿过滑坡面使得滑坡体和滑坡面以下稳定土体形成整体，可
18、以用于固定巨型滑坡锚杆（索），提高滑坡面的正应力，进而提高其抗剪强度支撑，防止陡峭山坡的破坏和滑动,四、滑坡整治的具体措施,5、土质改良添加材料改变岩土成分直接拌合（沥青，水泥，石灰等）灌浆法成本较高，目前我国很少采用。,山坡出现裂缝往往是滑坡的征兆,滑坡前兆-建筑物、地表变形1,滑坡前兆-建筑物、地表变形3,滑坡前兆-建筑物、地表变形4,云南盈江县支那乡花芦塘村滑坡裂缝在扩大,泥石流的处理,泥石流：山洪急流夹带大量的泥沙石块，顺着陡峭的峡谷奔腾而下，到出山口处迅速堆积下来。来势凶猛、历时短暂、破坏力极强。,坡面型泥石流,泥 石 流 分 类,沟谷型泥石流,泥流型,泥石型,水石型,泥石流形成的基
19、本条件和主要危害方式,1地形地貌条件：形成区山势陡峭、山体破碎，三面环山、一面出口；流通区沟道狭窄坡降大；排泄区平坦开阔2地质构造条件:断裂带、软硬互层的单斜岩层3水文气象条件:冰雪融化或集中降雨4人为因素和其他作用条件:过度砍伐放牧、堆弃废渣；风化作用强；不良地质现象发育等,泥石流的防治,1、水土保持措施封山育林平整山坡治理地表水和地下水以稳定山坡,泥石流的防治,3排导工程：包括导流堤、急流槽和束流堤三种类型。4拦截工程：用以控制组成泥石流的固体物质和雨洪径流，削弱泥石流的流量、下泄总量和能量，减少泥石流对下游经济建设工程冲刷、撞击等危害的工程设施。包括拦碴坝、储淤场、支挡工程、截洪工程四类。,
