特殊路基施工技术要点及处理方法

4.1

 特殊路基概述

4.2

 软土路基施工

4.2.1 软土路基的工程特性

4.2.2 软土路基的施工方法

1.换填法

1）开挖换填法

开挖换填法适用于软土或泥岩层的厚度小于或等于3 m的情况，如图4-2（a）所示；若软土或泥岩层的厚度大于3 m，则通常只挖除一部分再进行换填，如图4-2（b）所示。施工时，在清挖后，填以砂、砾（卵）石、片石等渗水性材料或强度较高的黏性土。

2）抛石挤淤法

抛石挤淤法适用于常年积水的洼地，排水困难、泥炭呈流动状态、厚度较薄、表层无硬壳、片石能沉达底部的泥沼或厚度为3～4 m的软土地基；在特别软弱的地面上施工，由于机械无法进入，或是表面存在大量积水无法排除时；石料丰富、运距较短的情况。

抛投片石的大小，根据泥炭或软土的稠度而定。抛投时，应先从路堤中部开始，中部向前突进后，再渐次向两侧扩展，以使淤泥从两旁挤出。当软土或泥沼底面有较大横坡时，抛石应从高的一侧向低的一侧抛石扩展，并在低的一侧多抛填一些。

片石堆出水面后，宜用重型路碾或载重汽车反复碾压密实，再在其上铺设反滤层，然后填土。抛石挤淤的典型断面如图4-3所示。

3）爆破排淤法

爆破排淤法适用于淤泥（或泥炭）层较厚、稠度较大，路堤较高和工期紧迫的情况。爆破排淤法也是换土的一种方法，比采用一般方法换填深度大，工效高，泥沼也可采用。其基本原理是利用炸药爆炸时的张力作用把淤泥或泥炭抛出，然后回填强度较高的渗水性材料，如图4-4所示。

爆破排淤法分为两种：

一种方法是对稠度较大的软土或泥沼，先在原地面上填筑低于极限高度的路堤，再在基底下爆破，但这种“先填后爆”要严格控制炸药量，做到既能炸开淤泥或泥炭，又不致破坏已填路堤；

2.表层处理法

1）砂垫层法

砂垫层法适用的情况包括：

路堤高度小于两倍极限高度，软土表面无透水性的硬壳；软土层不很厚，或虽稍厚，但具备双面排水的条件；当地有砂，运距不太远；施工期限不十分紧迫等。其基本原理是通过在软土层顶面铺设排水砂垫层，以增加排水面，主要起浅层水平排水的作用，使软土地基在填土荷载的作用下加速排水固结，提高强度，满足稳定性要求。砂垫层的断面如图4-5所示。

2）反压护道法

反压护道法的施工要点如下：

（1）应采用单级形式。

（2）护道高度应控制为路堤高度的1/3～1/2，宽度在采用圆弧法进行稳定性验算后确定。

（3）两侧的反压护道应与路堤同时填筑。

（4）当软土层或泥沼层较薄，且其下卧硬层具有明显的横向坡度时，应采用两侧不同宽的反压护道，横坡下方的护道应较上方护道宽一些。

3）土工聚合物处治法

土工布的端部要折铺一段锚固。当铺设两层以上土工布时，中间要夹0.1～0.2m的砂层，以提高基底的透水性。土工布的铺设需满足锚固搭接长度的要求，注意保持土工布的平整和张拉程度，以及端头的位置和锚固，以保证其整体性。土工布在存放及铺设过程中，应尽量避免长时间暴晒，在存放过程中避免与污物接触，以防被污染而失去透水性。

3、垂直排水固结法：

砂井排水法应用范围

砂井排水法适用于软土层较厚、路堤较高的情况，特别是当天然土层的水平排水性能较垂直向大，或软层中有薄层粉细砂夹层时，采用砂井的效果较好。一般软土均可采用此法，但泥炭类土、有机质黏土和高塑性黏土等不宜采用。

砂井排水法原理：

砂井排水法的基本原理是通过振动打桩机、柴油打桩机（冲击式和振动式）在软土地基中钻成一定孔径的孔眼，用下端装有活瓣钢桩靴的桩管将砂（含泥量不大于3%）或砂和角砾的混合料（含泥量不大于5%）灌入形成砂井，并在砂井顶部与砂沟或砂垫层连通，构成排水系统，利用上部荷载的作用加速排水固结，以提高强度，保证路堤的稳定性。

2）袋装砂井排水法

袋装砂井排水法特别适用于地基土水平位移较大的情况。

袋装砂井排水法的基本原理与砂井排水法相同，但此法是先将砂装入长条形、透水性好的编织袋内，再用专门的机具设备将其打入软土地基内，因而它既具有大直径砂井的作用，又可保证砂井的连续性，避免发生“缩颈”现象。袋装砂井排水法所用砂井直径小、料少造价低、施工速度快、设备轻，更适合在软弱土地基上施工。

袋装砂井排水法的施工技术要点如下：

（1）袋装砂井的直径一般为7～12cm，井距为1～2m，井径比为15～30。

（2）认真选择材料。

（3）砂井定位要准确、垂直度要好。

（4）袋中宜装风干砂，不宜用潮湿砂，以免由于袋内砂干燥后体积减小，造成袋内砂柱缩短而与排水垫层不搭接等质量事故。

（5）保管好砂袋。

（6）在施工过程中，应避免砂袋被刮破、损坏而漏砂。

（7）应确保袋装砂井与排水垫层之间的连接。

3）塑料板排水法

塑料板排水法的施工技术要点主要包括以下几项

（1）振动打设工艺及锤击振力的大小应根据每次打设的根数、导管断面大小、入土长度和地基均匀程度来定。

（2）塑料板在插入过程中，应防止淤泥进入板心，以免堵塞排水通道，影响排水效果。

（3）塑料板与桩尖要连接牢固，避免因提管时脱开而将塑料板带出。

（4）导管与桩尖要配合适当，避免因错缝而使塑料板与导管壁的摩擦力增大，造成塑料板被带出。

（5）严格控制间距和深度，凡塑料板被带出超过2m的，应作废补打。

（6）严格控制塑料板的接长质量。塑料板接长时，应采用滤水膜内平搭接的连接方法，搭接长度不得小于20cm，以保证输水畅通并具有足够的搭接强度。

4.重压法

1）堆载预压法

堆载预压法是指在软土上修筑路堤时，通过填土堆载预压使地基土压密、沉降、固结，从而提高地基强度，减少路堤建成后的沉降量。进行预压的荷载超过设计的道路工程荷载，称为超载预压；预压荷载等于设计的道路工程荷载，称为等载预压。

堆载预压法的施工要点如下：

（1）堆载应分级施加，每级荷载量应与地基强度相适应。

（2）荷载施加要按设计曲线进行，加载时要视加固面积的大小分区、有序地进行。

（3）要控制加载速度。

（4）在整个预压处理地基期间要加强监测，防止施工过程中发生地基失稳。对于一般工程，在施工中需要观测地表沉降、地表水平位移；对于重点工程，还要观测地基分层沉降和水平位移沿地层深度的变化，观测地基加固前后十字板强度和静力触探的变化。

（5）对于大中型或地基条件复杂的工程，要设典型实验区先期施工，为大面积施工提供必要的参数。

（6）一般当每天地基的沉降量小于0.02mm时，即可卸载停止预压。

2）其他重压法

（1）真空预压法。真空预压法是指利用大气压强0.098 MPa等效堆载预压法对软基进行加固，即依靠真空抽气设备使密封的软弱地基产生真空负压力，使土颗粒间的自由水、空气沿着纵向排水通道上升到软基上部的砂垫层内，由砂垫层过滤再排到软基密封膜以外，从而使土体固结。该法适用于含水率高、孔隙比大、强度低、渗透系数和固结系数均较小的黏土。真空预压法如图4-17所示。

真空预压法的施工要点如下:

① 可一次加到设计荷载，不用分级加载。

② 要保持真空系统压力长期稳定在85 kPa以上，必须保持抽真空系统的密封性，射流泵泵体的真空度应能维持在95 kPa以上，密封膜、管路出膜器、膜外管路及四周密封沟的密封性要好，当地基土层中有与外界相连通的砂层或砂透镜体时，要采取阻隔措施，如图4-18所示。

③ 施工时应加强监控，除进行与截载预压相同的监测工作外，还要检测膜内外、管路泵体等相应部位的真空度。

（2）真空预压加堆载预压法。该方法是堆载预压和真空预压两种方法的结合，其原理与真空预压法相同，但加载更大，预压时间缩短了一半。采用该方法时，应先进行真空预压，待地基土体达到一定强度后，再在膜上堆载进行联合预压。

5.软土路基的其他施工方法

1）搅拌桩法

适用范围及原理

搅拌桩法适用于含砂量较高或较低的软土。搅拌桩又称

粉喷桩、粉体深层搅拌桩，即在钻进时利用压缩空气喷射生石灰或水泥干粉，与软土强制搅拌，使粉料与软土产生物理、化学作用，以达到提高地基承载力，减小沉降的目的。

水泥粉煤灰碎石桩法

水泥粉煤灰碎石桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和，用各种成桩机械在地基中制成的强度等级为C8～C25的高黏结强度的桩（CFG桩）。

CFG桩的作用机理

使用CFG桩加固软弱地基时，桩和桩间土一起通过褥垫层形成复合地基，如图4-22所示。其加固软弱地基主要有四种作用，即桩体作用、褥垫层作用、排水加速固结作用和挤密作用。

CFG桩的施工工艺流程

① 桩机就位。调整沉管使其与地面垂直，确保垂直度偏差不大于1%。

② 启动马达，沉管到预定标高，停机。

③ 在沉管的同时进行混合料的生产，沉管后在进入流塑层前向管内投料。

④ 沉管进入持力层2～3 m后停机，并继续向管内投料，直至混合料与进料口齐平。收锤标准是最后2 min的灌入量不大于2 cm。

⑤ 启动马达，拔管。

⑥ 将沉管拔出地面，然后移机进行下一根桩的施工。

CFG桩的施工要点

① 搅拌时间应不小于90 s，混合料的坍落度应控制在3～8 cm。

② 沉管与地面的垂直度偏差应不大于1%。

③ 进入流塑状淤泥层前，应及时向管内投料，使管内具有一定的压力，防止流塑状淤泥由管底活瓣口的缝隙进入管内而影响成桩的长度和质量。

④ 沉管时，应随时留意电流表的变化，判断地层变化情况和淤泥层厚度，用以控制拔管的速度。

⑤ 拔管前，填料应与进料口齐平，施工中应经常检查管内混合料的并及时向管内补料，确保管内混合料高出地面一定高度。

⑥ 留振5～10 s后开始拔管，拔管的速度应严格控制在设计范围内（一般为1.2～1.5 m/min），连续不间断拔管，当沉管拔至离地表2 m时留振时间增加至10s，以确保桩头质量。

⑦ 成桩符合设计要求后，在终凝前及时清除孔内的淤泥和浮浆，并用中粗砂封顶。

⑧ 应采用隔桩跳打的方式施工，两次打设的时间间隔不少于7 d，以减小第二次打设对已成桩的扰动。

3）强力夯实法与强夯置换法

采用强力夯实法处理地基土时设备简单、方法直观、适用范围广，而且加固速度快、效果好、节省投资，是当前较经济简便的地基土加固方法之一。

强夯置换法是针对强力夯实法的局限性，采用往夯坑内回填块石、碎石等粗骨料，用置换锤夯击形成强夯碎石置换墩，在淤泥或淤泥质土、软塑至流塑的黏性土地基中形成排水通道，解决饱和地基土中超孔隙水的消散问题。经过大量的工程实践，强夯置换法与强力夯实法相结合的方法得到越来越多的应用。

强力夯实法施工可按下列步骤进行

①平整场地。用推土机将草皮推除约30cm，将场地平整。

② 回填垫层。在平整后的地基上回填片石，用推土机将回填土推平，来回碾压，以利于夯击作业。

③ 确定夯击点的位置。根据设计确定的夯点布置图由测量人员在施工现场测量放样，每个夯点用石灰做好标记，布点必须准确，其偏差不得大于5cm，并测量场地高程。

④ 起重机就位，将夯锤置于夯点位置，测量夯前锤顶的高程。

⑤ 将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，当发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，及时将坑底整平。

⑥ 重复步骤⑤，按设计规定的夯击次数及控制标准完成一个夯点的夯击。

⑦换夯点，重复步骤③～⑥，完成第一遍全部夯点的夯击。

⑧用推土机将夯坑填平，并测量场地的高程。

⑨在规定的时间间隔内，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地的高程。

强夯置换法的施工与强力夯实法基本类似，可按下列步骤进行

① 清理并平整施工场地，当表土松软时可铺设一层厚度为1～2 m的砂石施工垫层。

② 标出夯点的位置，测量场地的高程。

③ 起重机就位，将夯锤置于夯点位置，并测量夯前锤顶的高程。

④ 夯击并逐击记录夯坑深度。当因夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平，记录填料的数量，如此重复直至满足规定的夯击次数及控制标准，完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，应及时清理并在夯点周围铺垫碎石，继续施工。

⑤ 按由内而外、隔行跳打的原则完成全部夯点的施工。

⑥ 推平场地，用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地的高程。

⑦ 铺设垫层，并分层碾压密实。

4）粒料桩法

现以振冲碎石桩为例介绍振冲器的施工步骤

① 将振冲器对准桩位，打开水源和电源，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。

② 启动起重机械，使振冲器以1～2 m/min的速度在土层中徐徐下沉，当振冲器到达设计加固深度以上30～50cm时可把振冲器往上提至孔口，提升速度可增至5～6m/min，以清除孔壁泥块，防止出现“缩颈”现象。

③ 重复上述步骤①、②。将振冲器停留在设计加固深度

以上30～50 cm处，借循环水使孔内泥浆变稀，即清孔。

清孔1～2 min后将振冲器提出孔口，准备加填料。

④ 填料

⑤ 成桩

⑥ 表层清理

5）生石灰桩法

生石灰桩法主要使用振冲器、起重机械或施工专用步履式、门架式振动沉桩设备。施工时应配备适用的空压机，起重机械的起吊能力应大于200 kN，使用的材料为生石灰（颗粒直径不超过30 mm，要求填充材料要密实），按整平地面—振冲器就位对中—成孔—空气压缩机注入生石灰—边振动边拔出套管—振冲器移位—封紧生石灰桩孔的施工工艺流程进行施工。选择的振冲器型号应与桩径、桩长及加固工程和周围建筑物的距离相适应。