课题3高等级公路路基的维护—路基沉降病害防治养护课件.ppt

1、1公路与建筑学院公路与建筑学院邓小军邓小军 路基沉陷是路基在其施工期和道路建成后经常出现的一种病害。路基沉陷路基沉陷路基沉缩路基沉缩地基沉陷地基沉陷路基沉陷路基沉陷原因原因：筑路材料不良；施筑路材料不良；施工压实不够；地基承载力不工压实不够；地基承载力不足足。路基沉降殃及路面使路面出现裂痕？路基沉降殃及路面使路面出现裂痕？3 路基沉陷的典型案例路基沉陷的典型案例 20062006年年3 3月月2626日山西太旧日山西太旧（太原到旧关）高速公路太（太原到旧关）高速公路太原到阳泉段寿阳县境内发生原到阳泉段寿阳县境内发生路基沉陷，到路基沉陷，到2828日沉陷路段日沉陷路段有一百多米长，沉陷幅度最有一

2、百多米长，沉陷幅度最大的路段沉陷达大的路段沉陷达8 8米。米。4 石太（太原至石家庄）不明地质灾害引发路基沉陷石太（太原至石家庄）不明地质灾害引发路基沉陷 5 2006年3月28日，一个人跨过石太高速公路寿阳段塌陷后宽宽的裂缝 石太高速公路寿阳段塌陷现场寿阳出口往东2公里路面严重塌陷，现场形成长100余米、宽10多米、深近10米的塌方 61.伐除树根及表土（淤泥质土、种植土等）处理不彻底，路堤成型后一旦杂质腐烂变质，地基将产生松软和不均匀沉降。2.地面的自然坡度较大时（横坡大于1:5），填筑前的原地面未按设计挖成台阶。（一）一般路基沉降产生的原因3.填料与土基结合不良，在荷载作用下，填料极易失

3、稳而沿坡面产生滑移。4.路基填料不符合规范规定；不同的填料未采用与之相适宜的施工工艺。75.半填半挖路基、路堤与路堑过渡段、路基拓宽改建地段填挖结合部处理不妥善。6.路基修筑在软土地段，因软土压缩性大而产生沉降；7.路基填料含水量过大、压实厚度过大、填料混杂等，均易产生不均匀沉降。8.工程施工中，现场工作人员责任心不强，技术管理力度不够，施工现场混乱，使工程质量降低，造成隐患。路基沉降殃及路面使路面出现裂痕？路基沉降殃及路面使路面出现裂痕？8（二）软土路基填筑过程中主要变形破坏及原因 在填土荷载和行车作用下，容易出现沉降、冰冻膨胀、弹簧、沉陷、滑动、基底向两侧挤出淤泥等病害。原因分析原因分析:

4、加载过快；软土层太厚加载过快；软土层太厚;沉降观测有误；地质资料不全。沉降观测有误；地质资料不全。9一、沉降预防措施重重视视原地表原地表处处理理10一、沉降预防措施严严格控制路堤格控制路堤填填料；料；严严格控制路堤格控制路堤填填筑工筑工艺艺抓抓好路基特殊部位好路基特殊部位的施工的施工质质量量做好做好压实压实度的度的检测检测-薄弱薄弱环节环节11二、沉降处理方法 适用于填筑土质不符合要求，路基出现下沉但面积不大且深度不深时。此法是将原路基出现病害部分的土挖去，换以强度大、稳定性好的砂砾、卵石、碎石、石灰土、素土等回填，并分层压实，压实度要求高出原路基压实度12个百分点为宜。回填时，及时排除流向路

5、基的地面水或处理好地下水。挖补面积要扩大，且逐层挖成台阶状，由下往上，逐层填筑。1.换填土层法12 2.反压护道法反压护道法 在路堤两侧填筑一定宽度和高度的土石反压护道，使路堤下的淤泥或泥炭向两侧隆起的趋势得到平衡，然后填土，恢复到路基标高，从而保证路堤的稳定性。13 3粉喷桩法 对于处理10m以内路基下沉病害，采用粉喷桩加固技术是较为理想的一种方法。加固原理：粉喷桩处理软基土是通过专门的机械将粉体固化剂喷出后在地基深处与软土强制搅拌，利用固化剂和软土之间发生的一系列物理、化学反应，在原地基中形成强度、刚度较大的桩体。同时也使桩周围土体性质得到改善，桩体与桩间土体形成复合地基共同承担外荷载。粉

6、喷法粉喷法喷粉桩施工14粉喷水泥搅拌桩施工工艺：粉喷水泥搅拌桩施工工艺：深层搅拌机械就位。预搅下沉（至设计标高）。搅拌提升，同时喷干水泥粉至地面以下0.5m处（设计桩顶）。在桩上部的5m长范围内重复搅拌一次（1312）桩长、桩上部强度要求较高。重复搅拌提升，直到离地面下0.5m，上部回填5灰土（或水泥土）并压实。关闭搅拌机械移位至下一桩位。施工工序：施工工序：桩机就位桩机就位正转正转钻进至设计深度钻进至设计深度反转提升，反转提升，同时喷干粉水泥形成粉喷桩同时喷干粉水泥形成粉喷桩复搅复搅机械移位机械移位 15控制重点一：控制重点一：桩长控制桩必须进入持力层并按进入持力桩必须进入持力层并按进入持力

7、层的长度控制桩长。层的长度控制桩长。判别方法：判别方法：可由钻机钻到最深处可由钻机钻到最深处时的下钻速度和电流表读数来判时的下钻速度和电流表读数来判定。定。实际桩长应该应按进入持力层控实际桩长应该应按进入持力层控制。制。16控制重点二：控制重点二：水泥的掺入量应以设计为标准，水泥的掺入量应以设计为标准，以实际土的孔隙比、含水量为参以实际土的孔隙比、含水量为参考，根据考，根据28d无侧限抗压强度，无侧限抗压强度，通过试验确定每米桩的水泥用量。通过试验确定每米桩的水泥用量。准确确定水泥的掺入量规范规定：规范规定：地基土的天然含水量地基土的天然含水量小于小于30%30%或大于或大于7070时不宜采用

8、粉喷桩时不宜采用粉喷桩。17控制重点三：控制重点三：水泥与土搅拌的均匀程度是关系水泥与土搅拌的均匀程度是关系到粉喷桩体强度的关键因素。到粉喷桩体强度的关键因素。复搅的作用：复搅的作用：在于通过充分的搅拌使水泥与土及水得到比较完全的接触与作用，促使桩体的形成。复搅控制（搅拌的均匀性）18控制重点四：控制重点四：要保证喷粉的均匀性关键在于掌握钻头的提升速度关键在于掌握钻头的提升速度。从开始喷灰到钻头处出灰有一定时间，钻机钻至桩底后，必须预喷停留一段时间方可提钻。为保证水泥搅拌桩桩端、桩顶及桩身质量，第一次提钻喷浆时应在桩底部停留30s，进行磨桩端，余浆上提过程中全部喷入桩体，且在桩顶部位进行磨桩头

9、，停留时间为30s。19施工质量控制：施工质量控制：l粉喷桩质量关键在于：粉喷桩质量关键在于：确保每根桩都有足够的喷粉量以及喷粉与搅拌的均匀程度；保证搅拌桩的长度。20申嘉湖高速公路首创水泥固化路基工程 2.固化剂法 在处理高填土路基的下沉中，如果更换路基填料受到限制，且填料数量不大时，可在原填料中掺入一定品种与数量的固化剂处理路基病害。214.压浆法（灌浆法）压（灌）浆法是通过注浆管将浆液均匀地注入地层中，浆液以充填、渗透和挤密等方式占据土粒间或岩石裂缝中的空间，经人工控制一定时间后，浆液将原松散的土粒或裂缝胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能高和化学稳定性良好的“结晶体”。压浆

10、机现场压浆施工图片22渗透灌浆渗透灌浆在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力渗入孔隙和在灌浆压力作用下，浆液克服各种阻力渗入孔隙和裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。裂隙，压力越大，吸浆量及浆液扩散距离就越大。这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动和破这种理论假定在灌浆过程中地层结构不受扰动和破坏，所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的坏，所用的灌浆压力相对较小。适用于中砂以上的砂土和有裂隙岩石砂土和有裂隙岩石劈裂灌浆劈裂灌浆在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗在灌浆压力作用下，浆液克服地层的初始应力和抗拉强度，引起岩石或土体结构的破坏和扰动，使地拉强度，引起岩石或土体结构的破

11、坏和扰动，使地层中原有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或孔隙，层中原有的孔隙或裂隙扩张或形成新的裂缝或孔隙，从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，从而使低透水性地层的可灌性和浆液扩散距离增大，所用的灌浆压力相对较大。所用的灌浆压力相对较大。通过钻孔向土层中压入浓浆，随着土体的压密和浆液挤入，将在压浆点周围形成灯泡状空间，并因浆液的挤压作用而产生辐射状上抬力，从而引起地层局部隆起，许多工程种用这一原理纠正了地面建筑物不均匀沉降，被称为土内压密。压密灌浆表面压密：表面压密：在建筑物底板下土层表面在建筑物底板下土层表面压浆，使土体自上而下的固结沉降。压浆，使土体自上而下的固结沉降。23表面压密

12、表面压密土土内内压压密密24压浆施工流程 整个压浆施工过程包括布孔、成(钻)孔、制浆、压浆、封孔等。压浆：压浆施工主要包括控制压浆的压力、浆液浓度、压浆量、压浆程序等内容。如何选择和控制压浆压力和压浆浓度等因素，是压浆施工中首要解决的问题。（3）注浆法25（3）注浆法高压喷射注浆法 高压喷射注浆法70年代后期创始于日本，它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为2040MPa的高压射流从喷嘴中喷射出，冲击破坏土体，同时钻杆以定速度渐渐向上提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。26 4.4.土工布法土工布法 土工布又称土工织物，它是

13、由合成纤维通过针刺或编织而成的透水性土工合成材料。成品为布状，一般宽度为4-6米，长度为50-100米。土工布分为有纺土工布和无纺土工布。土工布具有优秀的过滤、隔离、加固防护作用、抗拉强度高、渗透性好、耐高温、抗冷冻、耐老化、耐腐蚀。27 新型土工材料新型土工材料土工布成品土工布成品 土工网土工网防水板防水板土工格栅土工格栅 复合土工膜复合土工膜土工格室土工格室28 据有关资料介绍，采用土工布处理松软地基，与换土工程相比，不但用工少，工期缩短，而且工程费用可节约1/4左右，可见土工布处理软土地基，具有良好的推广使用价值。土工布在加强松软地基中的作用 透水与过滤作用;分隔与补强作用.特点：土工布

14、在高压下具有较大的孔隙率，透水性能好，有优越的垂直、水平排水能力，很高的抗拉强度及隔水作用，能提高路基整体强度，重新分布土基压力，增强路基稳定性。作用：作用：土工织物土工织物砂垫层砂垫层29 5.5.排水固结法排水固结法竖向排水固结法在地基内设置排水井，缩短排水距离，加速固结排水。目的：运用堆载预压，挤出土中的过多含水，达到挤紧土粒和提高强度。适用条件：适用条件：均匀的厚粘土层而渗透性小、路堤较高。排水材料：排水材料：砂、预制芯板等。30（1）砂井法（普通砂井和袋装砂井）31（2）塑料排水板法 塑塑 料料 排排 水水 板板32超载预压法路堤填筑到超过设计标高的高度，使软土地基受到超载的作用而加

15、速固结沉降。目的：较早地达到设计路堤荷载的沉降量，并减少路面铺筑后的剩余沉降量（控制在容许范围内）。其它方法：采用真空预压法或降低地下水位法等。（4）超载预压法33降低地下水位法346、复合地基处理法挤密法、化学加固法 在软土路基中采取冲击或振动等方法造成一定直径的钻孔，在孔中灌以水泥、砂、石、灰土、石灰或其他化学固化浆材等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤紧作用，使路基土粒彼此靠紧，孔隙减少，而且孔被填满和压紧，形成桩体。桩体具有较高的承载能力，群桩的面积约占松散土加固面积的20，以致桩和原土组成复合地基，达到加固的作用（1）深层搅拌桩-粉喷法和浆喷法（2）碎石桩（3）石灰桩35（1）深层搅拌桩-粉喷法和浆喷法浆喷浆喷法法水泥水泥土土搅搅拌桩拌桩搅拌桩机的搅拌叶片搅拌桩机的搅拌叶片36（2）碎石桩振冲置换法(或称碎石桩法)振冲挤密法振冲挤密法1振冲挤密法振冲挤密法2碎石桩法)37v下次课再见！下次课再见！