地基加固之软土地基处理

路基防护与加固路桥工程施工主讲老师：刘永权一、防护与加固的意义意义在于防止路基病害、保证路基稳固、改善环境、保护生态平衡、美化路容、提高公路的使用品质。第一节概述二、路基防护与加固的设施

按其作用不同，可分为边坡坡面防护、冲刷防护、支挡建筑物及湿软地基加固四大类。1、坡面防护：指为防护边坡受冲刷在坡面上所做的各种铺砌和栽植的总称。主要防护易受自然因素影响而破坏的土质与岩石边坡。常用类型有：

植物防护--又称为“生命”防护--土质为主砌石防护--“无机”防护--石质路堑为主

第一节概述2、冲刷防护（沿河路堤河岸）：用于防护水流对路基的冲刷与淘刷，可分为直接防护和间接防护两类。

直接防护类型有植物防护、铺石、抛石、石笼等。

间接防护：指设置导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，必要时疏浚河床、改变河道，以改变流水方向，避免减缓水流对路基的直接破坏作用。

第一节概述二、路基防护与加固的设施3、支挡建筑物：用以防止路基变形或支挡路基本体或山体的位移，以保证其稳定性。类型有：路基边坡支撑（挡土墙、土垛、石垛及其他构造物）、堤岸支挡（沿河驳岸、浸水挡土墙）。驳岸与浸水挡墙的区别在于前者防水作用，后者既防水，又支挡路基的土侧压力。

4、湿软地基加固：用各种有效方法处治含水量高、空隙比大、承载力低的湿软地基，以防路基沉陷、滑移或发生其他病害。方法有：换填土、碾压夯实、排水固结、振动挤密、化学加固、土工格栅。第一节概述二、路基防护与加固的设施一、植物防护（适宜处应优先采用）

主要适用于允许流速小于1.2~1.8m/s的季节性水流冲刷及较缓的土质边坡，依靠植物的发达根系，深入土层，使表土固结。1、种草适用于边坡不陡于1:1.0的草类生长的土质边坡，其表面的水径流速度应低于0.6m/s。边坡坡度在1:1.0~1:2.0时也可种草，但应采取固定草种布或网格固定撒种等方法。选用根系发达、茎干低矮、枝叶茂盛、生长力强、多年生长的草种，并尽量采用几种草籽混种。

第二节坡面防护拱圈植草1拱圈植草22、铺草皮适用于边坡较陡、冲刷严重、表面水径流速度在0.6m/s~1.8m/s之间时不宜种草、附近草皮来源较易地区的路基。铺前应将坡面整平，必要时可加铺6~10cm种植土层。应根据情况按平铺、水平叠置、垂直坡面叠置、斜叠置、方格网式等不同方法铺草皮，必要时可先浆砌防护，在浆砌内部铺草皮，以减小水流冲刷。一、植物防护第二节坡面防护草坡防护示意图a)平铺平面；b)平铺剖面；c)水平叠铺；d)垂直叠铺；e)斜交叠铺；f)网格式3、植树主要用于堤岸边的的河滩、沙漠及雪雪害地区的防护林林等情况，主要起起到以下作用：1）降低河滩水流速速度及改变水流方方向2）防风固沙3）防雪等作用低等级公路也可在在路两侧进行植树树，以起到固土、降尘、绿化化、诱导视线等作用。植树品种以根系发发达、枝叶茂盛、、生长迅速的低矮矮灌木为主。一、植物防护第二节坡面防护护1、砌石防护为防止地面径流或或河水冲刷，公路路填方边坡、沿河河路堤浸水部位坡坡面、土质路堑边边坡下部的局部，，以及桥涵附近坡坡面采用。分为干砌和浆砌。。干砌片石护坡适用于易受水流侵侵蚀的土质边坡、、严重剥落的软质质岩石边坡、周期期性浸水及受水流流冲刷较轻（流速速小于2~4m/s）的河岸或水库岸岸坡的坡面防护。。有单层与双层之分分。浆砌片石护坡适用于防护流速较较大(3~6m/s)、波浪作用较强、、有流冰、漂浮物物等撞击的边坡。二、工程防护第二节坡面防护护砌石防护a)、b)单层；c)、d)双层(图中H为干砌石垛高度，，约20～30cm,h为护面厚度，大于于20cm)2、抹（捶）面与勾勾缝抹面适用于坡面较较干燥、未经严重重风化的各种易风风化的软质岩石挖挖方边坡。材料可采用石灰炉炉渣灰浆、石灰炉炉渣三合土或水泥泥石灰砂浆等，可可分片或满布。抹抹面的厚度宜为30~70mm。抹面的边坡坡度不不受限制，但不能能担负荷载，亦不不能承受土压力。。勾缝适用于质地坚坚硬、水易风化但但节理裂缝多而细细的岩石边坡，以以防水分渗入岩层层内造成病害。二、工程防护第二节坡面防护护3、灌浆与喷浆灌浆适用于质地坚坚硬、局部存在较大、较较深的缝隙或洞穴穴，并有进一步扩扩展而影响边坡稳稳定性的岩石路堑堑边坡。目的是借助灰浆的的粘结力把裂开的的岩石粘在一起，，增强整体性并防防止风化引起更大大的破坏，以保证证边坡稳定。喷浆适用于易风化化且坡面平整的岩岩石坡面，一般厚厚度在5~10cm，形成一个保护层层，阻止面层风化化，防止边坡剥落落与碎落。喷浆可可用水泥砂浆或水水泥石灰砂浆。二、工程防护第二节坡面防护护4、锚杆挂网喷浆（（混凝土）防护适用于坡面为碎裂裂结构的硬质岩石石或层状结构的不不连续地层以及坡坡面岩石与基岩分分开并有可能下滑滑的挖方边坡。先钻孔、安装锚杆杆、灌浆；然后挂挂上纤维网柱或钢钢丝网柱；最后用用高压泵射喷厚度度4~6cm的C20混凝土。二、工程防护第二节坡面防护护5、护面墙护面墙适用于易风风化或严重风化破破碎，容易产生碎碎落坍方的岩石路路堑边坡或易受冲冲刷、膨胀性较大大的不良土质路堑堑边坡。目的使边坡免受自自然因素的影响，，防止雨水下渗，，以保护边坡。与挡墙的区别：不不承受土侧压力。。每隔10~15m应设置20mm宽伸缩缝一道（沥沥青麻筋填塞），，并每隔2~3m交错设置泄水孔，，孔径100mm，孔后设砂砾反滤滤层。其构造与布布置如下图所示：：二、工程防护第二节坡面防护护护面墙示意图清江水布垭三友坪坪岩石边坡护坡绿绿化工程

原始坡面

施工后效果三峡工程下岸溪料料场岩石边坡护坡坡绿化工程原始坡面施施工工后效果清江高坝洲电站岩岩石边坡防护绿化化工程

原始坡面

施工后效果三峡工程142平台开挖边坡防护护绿化工程

原始坡面

施工后效果清江水布垭1#公路岩石边坡护坡坡绿化工程

原始坡面

施工后效果清江水布垭13#公路岩石边坡护坡坡绿化工程

原始坡面

施工后效果治理滑坡的锚固技技术——SSL永久地锚治理滑坡的锚固技技术——SSL永久地锚全新嵌合结构缩短固定长度永久扎根于大地增强锚固作用节省经费开支边坡防护技术——Q&S框架框架正面框架侧面土质边坡绿化工程程边坡整平绿化植生带的铺设设绿色边坡坡面草皮绿化技术术绿化前施肥与铺网喷播作业绿化工程完成后框架式绿化技术铺网与锚固作业水泥喷浆作业绿化物料喷锚作业业一、直接防护直接防护是在稳定定的边坡上直接加加固的一种措施，其特点是不不干扰或很少干扰扰原来的水流性质。有：植物防护（已已讲）石砌防护（已讲））抛石防护水流流速度在3.0m/s~5.0m/s石笼防护水流流速度大于5.0m/s支挡防护第三节冲刷防护护1、植物防护与石砌砌防护植物防护与石砌防防护，同坡面防护护所述基本类同，，但堤岸的防冲刷刷主要原因是洪水水急流，水位变迁迁不定，水流速度度较大，相应的要要求更高。盛产石石料的地区，当水流速度达到3.0m/s或更高时，植树与与石砌防护无效时时，可采用抛石防防护。当水流速度达到或或超过5.0m/s时，则改用石笼防防护，也可就地取取材，用竹笼或梢梢料防护．必要时时可以采用土工织织物软体沉排护坡坡。一、直接防护第三节冲刷防护护2、抛石防护抛石防护，是指为为防止河岸或构造造物受水流冲刷而而抛填较大石块的的防护措施。类似在坡脚处设置置护脚，亦称抛石石垛。抛石不受气候条件件限制，路基沉实实以前均可施工，，季节性浸水或长长期浸水亦均可用用。抛石垛的边坡坡度度，不应陡于抛石石浸水后的天然休休止角。石料粒径视水深与与流速而定，一般般为30-50cm。一、直接防护第三节冲刷防护护石笼是指为防止河河岸或构造物受水水流冲刷而设置的的装填石块的笼子子。用铁丝编织成框架架，内填石料，设设在坡脚处，以防防急流和大风浪破破坏堤岸，也可用用来加固河床，防防止淘刷。3、石笼防护一、直接防护第三节冲刷防护护1、间接防护类型有有导流坝、防护林带带及改河道等。2、导流结构物有丁坝、顺坝、格格坝及必要的改河河工程。3、设置导治结构物物可改变水流方向向，消除和减缓水水流对堤岸直接破破坏．同时可减轻轻堤岸近旁淤积，，彻底解除水流对对局部堤岸的损害害作用，起安全保保护作用。4、导治结构物的布布置，应综合考虑虑河道宽窄、水流流方向、地质条件件、防护要求、材材料来源、施工条条件和工程经济等等．要综合考虑，，全面治理，要避避免河床更多压缩缩，或因水位提高高和水流改向，而而危害河对岸或附附近地段的农田水水利、地面建筑及及堤岸等二、间接防护第三节冲刷防护护5、顺坝大致与堤岸平行，，主要作用为导流流、束水、调整流流水曲度、改善流流态。顺坝亦称导导流坝。6、格坝在平面上呈网格状状，设于顺坝与堤堤岸之间，防止高高水位时水流溢入入冲刷坝内岸坡和和坡脚，并促进格格间的淤积。7、丁坝大致与堤岸垂直或或斜交，将水流挑挑离堤岸，束河归归槽，改善流态。。丁坝亦称挑水坝坝。二、间接防护第三节冲刷防护护导流结构物综合布布置图例l一顺水坝；2－格坝；3一挑水坝(丁坝)；4－拦水坝；5一导流坝；6一桥墩；7－路中线导流结构物的布置置的关键在于合理设计导治线，符合预定的河轴轴线和河岸线要求求，亦取决于选择择导治水位，不致致出现不利的冲刷刷情况。导治线与与导治水位，应依依据对于水流和河河岸、河床地形、、地质情况、水流流对上下游对岸的的影响等因素，综综合分析和设计计计算而定。顺坝与丁坝均用石石块修建成梯形横横断面．坝体分为为坝头、坝身和坝坝根三个组成部分分，横断面尺寸依依构造要求、施工工条件和使用需要要而定，并应进行行稳定性计算。公路工程中的改河，主要目的是：将将直接冲刷路基的的水流引向旁处；；路基占用河槽后后，需要拓宽河道道；挖滩改河，清清除孤石，改移河河道，以保护路基基；裁弯取直，有有利布置路线或桥桥涵。这些措施，，如经过论证可行行，确有必要且效效益高时，方可通通过设计计算，最最后实施。导流结构物的布置置要求第三节冲刷防防护◆地基加固的作用用及方法1、作用1）考虑使路基保保持稳定2）使路基沉降均均匀且沉降量小小2、地基加固的主主要方法换填土层法碾压夯实法排水固结法挤密法化学加固法土工合成材料加加固法第四节地基加加固1、换填素土（或或灰土）2、换填砂3、砂垫层砂垫层的作用，可提高承载力力，减少沉降量量，加速软弱土土层的排水因结结，防止冻胀．．消除膨胀土的的胀缩作用，亦亦可处理暗穴。。砂垫层的作用用，因工程性质质而有所不同，，对路基而言，，主要是排水因因结，素土(或灰土)垫层，可以消除除湿陷性黄土3.0m深度范围内的湿湿陷性。砂垫层厚度，一般在0.6~1.0m之间，太厚施工工难，太薄效果果差。砂料以中中粗砂为宜，要要求级配良好，，颗粒的不匀系系数不大于5，含泥量不超过过3％~5％。第四节地基加加固一、换填法砂垫层的材料及及构造要求：1）砂我们在施工中一一般采用级配良良好的、质地坚坚硬的天然河砂砂。为了保证基基底土质良好渗渗透性，不宜使使用含有淤泥杂杂质的土方砂。。2）碎石充砂我们在工程施工工中通常采用10～40的普通碎石，施施工时，为防止止含尘过多，可可事先冲洗干净净后，再与粗砂砂混合搅拌均匀匀使用，砂∶石石一般为3∶7。3）构造要求砂石垫层是以置置换有可能被剪剪切破坏的软弱弱地基土质，从从而提高地基承承载能力，所以以它的构造要有有一定的厚度；；同时还应有足足够的宽度，以以防止向垫层两两侧挤出。第四节地基加加固一、换填法砂垫层的施工要要求：1）砂石均需机机械伴和均匀后后方可分层夯填填；2）施工前要统统一放置标高及及清除干净基底底的杂草浮土，，同时应严禁搅搅动下卧层及周周边土质层；3）为防止下雨雨造成边坡塌方方，施工作业前前应在基坑内及及四周做好排水水措施，从而确确保边坡稳定；；4）如基底尚存存在较小厚度淤淤泥质土，为防防止碾压时冒出出泥浆或脱层，，可在施工前往往该处抛石挤密密，或将基层压压入置换再作底底层；5）应分层分级级夯铺，每层铺铺设厚度应小于于300mm，如采用大型碾碾压机械，其铺铺设厚度可控制制在500mm以内。第四节地基加加固一、换填法1、重锤夯实重锤夯实法加固固地基，可提高高地基表层土的的强度。对湿陷陷性黄土，可降降低地表的湿陷陷性，对杂填土土．可减少表层层土的强度不均均一性。重锤夯夯实法适用于地地下水位0.8m以下稍湿的一般般粘性土、砂土土、湿陷性黄土土、杂填土等。。重锤夯实法，，一般以钢筋混混凝土制成截头头圆锥体(底部垫钢板)，重量宜1.5t或稍重，锤底直直径为1~1.5m，起重设备的能能力为8~15t，落距高一般为为2.5~4.5m。重锤的夯击遍遍数，一般以最最后两次的平均均夯沉量不超过过规定值来控制制，即一般粘性性土和湿陷性黄黄土为1~2cm。第四节地基加加固二、夯实法2、强夯在重锤夯实法的的基础上，经过过研究和实践，，仍年代末期出出现所谓强夯法法，亦称动力固固结法，它足以以8~12t(其至20t)的重锤，8~20m落距(最高达40m)，对土基进行强强力夯击，利用用冲击波和动应应力，达到土基基加固的目的。。此项新技术出出现，迅速在国国际上得到广泛泛运用，效果十十分显著，我国国亦正在研究和和运用。第四节地基加加固二、夯实法排水固结是运用用堆载预压，挤挤出土中的过多多含水，达到挤挤紧土粒和提高高强度的目的。。为了缩短预压压时间，加设砂井竖向排水通道或或铺设砂垫层，，效果甚好。排排水固结法的实实际效果，取决决于土层固结特特性、厚度、预预压荷载和颈压压时间。1、排水堆载预压压法1）塑料排水板或或砂井2）砂垫层或连通通的排水砂沟3）堆载预压（一一般堆载、等载载、超载）2、降水预压法3、真空预压法砂井堆载须压，，需进行地基因因结计算，以确确定加载以及秒秒井布置的有关关数据。一般情情况下、加载量量大致与设计荷荷载接近，预压压至80％固结度。砂井井直径多为8~10cm，间距大约是直直径的6~8倍。砂井长度应应穿越地基可能能的滑动面，井井长如能穿越主主要受压层，对对沉降有利，如如果软土层较浅浅，有透水性下下卧层，则井长长深入透水层，，对排水固结更更有利。为加速速排水．缩短固固结时间，在设设置竖井的同时时，可加设井顶顶砂垫层或纵横横连通砂井的排排水砂沟，砂垫垫层厚度约0.5~1.0m。第四节地基加加固三、排水固结结法1、砂桩孔中灌砂，形成成砂桩，它与砂砂井相比，形式式相仿，但作用用不同。砂井的的作用是排水因因结，并径较小小而间距较大；；砂桩的作用是是将地基土挤紧紧，井径较大，，而间距宜小。。砂井适用过湿湿软土层，而砂砂桩适用于处理理松砂、杂填土和和粘粒含量不大大的普通粘性土土，亦可有效地防防止砂土基底的的振动液化。饱饱和软粘土的渗渗透性较小、灵灵敏度较大，夯夯击过程中土内内产生的超孔隙隙压力不易迅速速扩散，砂桩的的挤密效果较差差，甚至能破坏坏地基土的天然然结构。2、石灰桩：孔中填石灰而成成灰桩，用于挤挤密软土地层，是近年来在国国外广泛应用的的一种新方法。。石灰桩主要作作用是挤密，而而生石灰的吸水水、膨胀、发热热及离子交换作作用、使枉体硬硬化，改善了原原地基土的性质质，此外还可减减小因周围土的的蠕变所引起的的侧向位移。利利用石灰桩加固固软土地基，关关键在于石灰柱柱在地下水中能能否结硬，试验验表明：水中含含有酸根是石灰灰桩结硬的基本本条件。第四节地基加加固四、挤密桩法利用化学溶液或或胶结剂，采用用压力灌注或搅搅拌混合等措施施，使土颗粒胶胶结起来，达到到对土基加固的的目的，称为化化学加固法，又又称胶结法。此此法加固效果取取决于土的性质质和所用化学剂剂，也与施工工工艺有关。目前化学溶液主主要有：(1)以水玻璃溶液为主的浆液液，其配方较多多，常用的是水水玻璃浆液和氯氯化钙浆液配合合使用，价格昂昂贵，使用受到到限制。(2)以丙烯酸氨为主的桨液，我我国研制的丙强强是其中一种。。加固效果较好好，因价高亦难难以广泛采用。。(3)水泥浆溶液，是由高标标号的硅酸盐水水泥，配以速凝凝剂而组成的浆浆液。水泥浆液液加固目前使用用较多，一般采采用压力灌注或或搅拌混合措施施，后者使用较较普遍，使用旋旋喷工艺。(4）以纸浆溶液为主的桨被，如如重铬酸盐木质质素和木铵，加加固效果好，但但有毒性，且易易污染地下水。。第四节地基加加固五、化学加固法法第四节地基加加固六、液化地基处处理1、造成地基液化化的内在条件：（1）土粒为无粘性性或低粘性，且且结构松散的土土。（2）地下水位过高高且丰富，土处处于饱和状态。。（3）土中排水条件件校差，超静空空隙压力不易消消散。2、液化地基常用处理防治措措施：（1）强夯法；利用用2～3t的重锤，一般能能获得1.2～1.8m深的夯实上，在在此层内土的干干密度达1.5g/cm3，能消除地基直直接持力层的湿湿陷性，效果较较好，被广泛应应用。（2）灌浆法：将水水泥注入粉土或或粉细砂土中，，可以解决砂土土的液化问题。。（3）高压喷射法：：是用旋转及高高压喷射的措施施，将水泥注入入土粒空隙中，，并与土混合成成一体。以解决决砂土的液化问问题。液化化地基上路基加加固处理除以上上三种方法外，，还有振冲法、、桩基法、电动动化学灌浆法等等方法。在工程程中利用哪种方方法，应视具体体地质条件而定定。第四节地基加加固七、软土地基处处理软土包括淤淤泥质质土、、泥炭炭、呈呈软塑塑与流流塑状状态的的粉土土和粉粉质土土、松松散的的粉细细砂等等天然然土层层、以以及初初始回回填时时未经经夯（（压））实的的、或或者以以含有有大量量腐殖殖质土土料的的杂填填土、、土质质软弱弱和龄龄期较较短的的冲填填土等等人工工填土土。软土地地基具具有沉降大大且不不均匀匀、沉沉降速速度大大、沉沉降稳稳定历历时较较长。软土土地基基上，，当沉沉降和和稳定定不能能满足足要求求，且且采用用桩基基，沉沉井等等深基基础在在技术术上又又不可可取时时，对对软土土进行行加固固，加固常常采用用的方方法有排水水固结结法，，砂桩桩法、、石灰灰桩法法、换换土垫垫层法法，加加筋法法、高高压喷喷射法法等，，而强强夯法法也有有用于于软土土粘土土地基基上。。软土地地基加加固的的其它它方法法反压护护道土工加加筋法法轻质路路堤第四节节地地基加加固七、软软土地地基处处理反压护护道1、定义义：反反压护护道是是为防防止地地基在在路堤堤荷载载作用用下遭遭到破破坏而而采取取的一一项保保证地地基稳稳定性性的措措施。。2、在路路堤两两侧填填筑一一定高高度和和宽度度的填填土，，高度度一般般为路路堤高高度的的1/3-1/2，且不不超过过地基基稳定定性要要求的的极限限高度度。3、反压压护道道的尺尺寸设设计的的稳定定性采采用宫宫川法法验算算。施工时时，反反压护护道与与路堤堤同时时全宽宽度填填筑第四节节地地基加加固七、软软土地