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1、 铁路路基授课团队铁路路基授课团队 旧课回顾：旧课回顾：路基面的形状和宽度的确定路基面的形状和宽度的确定 路基边坡路基边坡形状的设计和坡度的确定形状的设计和坡度的确定 路基标准横断面路基标准横断面 任务任务1.2 1.2 路基面形状和宽度的确定路基面形状和宽度的确定 路基实物图 路路基基 路基本体路基本体 排水排水设施设施 加固加固和防和防护设护设施施 路基面路基面 路肩路肩 基床基床 边坡边坡 基底基底 地面排水地面排水 地下排水地下排水 防护防护设施设施 加固加固设施设施 路基路基 附属附属 设施设施 主要内容：主要内容：地基处理的目的和方法地基处理的目的和方法 开挖换填施工方法开挖换填施
2、工方法 换填施工质量检验的内容换填施工质量检验的内容 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 一、地基处理的目的和方法 地基所面临的问题 强度及稳定性问题 压缩及不均匀沉降问题 渗漏问题 冻胀问题 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 软弱土地基的特征软弱土地基的特征 含水量较高，孔隙比较大。压缩性较高。抗剪强度很低。渗透性较差。具有显著的结构性。具有明显的流变性（一）地基处理的目的 利用换填、夯实、挤密、排水、胶结、加筋和热学等方法对地基土进行加固，用以改良地基土的工程特性。任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 （二）（二）地基处理的主要方法地基处理的主要方
3、法 1、换土垫层法、换土垫层法(1)垫层法(2)强夯挤淤法(3)爆破挤淤法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 青岛港8号码头强夯挤淤工程 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 北海堤爆破挤淤 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 2振密、挤密法(1)表层压实法(2)重捶夯实法(3)强夯法(4)振冲挤密法(5)土(或灰土、粉煤灰力，石灰)桩法(6)砂桩(7)爆破法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (1)表层压实法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (3)强夯法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (4)振冲挤
4、密法1 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 振冲挤密法2 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 3排水固结法 排水固结法主要由排水和加压两个系统组成。(1)堆载预压法(2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)(3)真空预压法(4)降低地下水位法(5)电渗排水法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 等载预压 超载预压 (1)堆载预压法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (2)砂井法(包括袋装砂井、塑料排水带等)任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (4)降低地下水位法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 4置换法(
5、1)振冲置换法(或称碎石桩法)(2)石灰桩法(3)强夯置换法(4)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (1)振冲置换法(或称碎石桩法)任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (1)振冲置换法(海上施工)任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 (4)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 5加筋法(1)土工聚合物(2)加筋土(3)土层锚杆(4)土钉(5)树根桩法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 6胶结法(1)注浆法(2)高压喷射注浆法(3)水泥土搅拌法 任务任务2.1 2.1 开
6、挖换填施工开挖换填施工 (1)注浆法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 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。高压喷射注浆的三种型式(2)高压喷射注浆法 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 水泥土搅拌桩 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 水泥土搅拌桩 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 喷粉桩施工 喷粉桩适用于7层以
7、下的民用建筑以及在有地下水或土的含水量大于25%的粘性土、砂土、软土，淤泥质土地基中进行浅层(深14m)加固 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 （二）（二）地基处理的主要方法地基处理的主要方法 这些方法是千百年以前以至迄今仍然是有效的方法这些方法是千百年以前以至迄今仍然是有效的方法。值得注意的是值得注意的是，很多地基处理的方法具有多种处理的效果很多地基处理的方法具有多种处理的效果。如碎石桩具有置换如碎石桩具有置换、挤密挤密、排水和加筋的多重作用；石灰排水和加筋的多重作用；石灰桩又挤密又吸水桩又挤密又吸水，吸水后又进一步挤密等吸水后又进一步挤密等，因而一种处理因而一种处理方法可能
8、具有多种处理效果方法可能具有多种处理效果。任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （一）概述（一）概述 1、概念：挖去地表、概念：挖去地表浅层软弱土层浅层软弱土层或或不均匀土层不均匀土层，回填、坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，回填、坚硬、较粗粒径的材料，并夯压密实，形成垫层的地基处理方法。形成垫层的地基处理方法。2、适用条件：浅层软弱地基、不均匀地基。、适用条件：浅层软弱地基、不均匀地基。如：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、如：淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土及暗沟、暗塘等。杂填土及暗沟、暗塘等。任务任务2.1 2.1 开挖换
9、填开挖换填施工施工 二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （一）概述（一）概述 垫垫 层层 类类 别别 砂砂 碎石碎石 素土素土 灰土灰土 矿渣等矿渣等 3 3、换填按回填、换填按回填材料分类材料分类 任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 5 5、材料选用材料选用 （1）砂石是良好的换填材料（）砂石是良好的换填材料（以中粗砂为好以中粗砂为好）。砂垫层含砂垫层含泥量不宜超过泥量不宜超过5%，也不得含有草根、垃圾等有机质杂物。，也不得含有草根、垃圾等有机质杂物。如用作排水固结砂石材料垫层如用作排水固结砂石材料垫层,含泥量不宜超过含泥量不宜超过3%；并且不并且不应夹有过大的石块或碎石
10、应夹有过大的石块或碎石,因为碎石过大会导致垫层本身的因为碎石过大会导致垫层本身的不均匀压缩不均匀压缩,一般要求碎一般要求碎(卵卵)石最大粒径不宜大于石最大粒径不宜大于50mm，对，对于于湿陷性黄土地基不应选用透水性的砂石垫层。湿陷性黄土地基不应选用透水性的砂石垫层。（2）采用）采用细砂细砂作为换填材料，应改善材料的级配状况，应作为换填材料，应改善材料的级配状况，应掺入掺入30%-50%的碎石（最大粒径不超过的碎石（最大粒径不超过50mm），当碾压），当碾压（或夯、振）功能较大时，亦不宜大于（或夯、振）功能较大时，亦不宜大于80mm。二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （一）概述（一）概述
11、 任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 4 4、换填垫层作用、换填垫层作用 （1）提高地基的承载力（2）减少地基沉降量（3）加速软弱土层的排水固结（4）防止冻胀和消除膨胀土地基的胀缩作用 二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （一）概述（一）概述 任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （二）换填施工（二）换填施工 1 1、施工方法、施工方法:垫层施工按压密采用的不同机械和工艺，一般垫层施工按压密采用的不同机械和工艺，一般可分为可分为机械碾压法、重锤夯实法、平板振动法。机械碾压法、重锤夯实法、平板振动法。（1 1）机械碾压法）
12、机械碾压法 采用压路机、推土机、平碾、羊足碾或其他碾采用压路机、推土机、平碾、羊足碾或其他碾压机械在地基表面来回开动，利用自重把垫层或松压机械在地基表面来回开动，利用自重把垫层或松散地基压实。散地基压实。任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 平碾平碾 拖式羊足碾拖式羊足碾 适于地下水位以上及非适于地下水位以上及非饱和粘性土与杂填土的饱和粘性土与杂填土的浅层处理。浅层处理。任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 气胎碾气胎碾 蛙式夯蛙式夯 视频 二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （二）换填施工（二）换填施工 1 1、施工方法、施工方法 （2 2）重锤夯实法）重锤夯实
13、法 用起重机将夯锤提升到一定高度，然后自由用起重机将夯锤提升到一定高度，然后自由下落，不断重复夯击以加固地基。下落，不断重复夯击以加固地基。适于地下水位距地表大于适于地下水位距地表大于0.8的稍湿粘性的稍湿粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层土、砂土、湿陷性黄土、杂填土和分层填土。填土。任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 （2）重锤夯实法）重锤夯实法 注：注：1、重锤夯实宜一夯挨一夯的顺序进行；、重锤夯实宜一夯挨一夯的顺序进行；2、单独柱基基坑内，宜按先外后里的夯击顺序进行；、单独柱基基坑内，宜按先外后里的夯击顺序进行；3、同一基坑底面标高不同时，应先深后浅、逐层夯实；、同一基
14、坑底面标高不同时，应先深后浅、逐层夯实；4、累计夯击、累计夯击10-20次，最后两击平均夯沉量，砂土不超过次，最后两击平均夯沉量，砂土不超过5-10mm，细料土不超过，细料土不超过10-20mm；5、现场试验应确定最少夯击遍数、最后平均夯沉量、有、现场试验应确定最少夯击遍数、最后平均夯沉量、有效夯实深度（有效夯实深度达效夯实深度（有效夯实深度达1m，可消除，可消除1-1.5m厚土层厚土层的湿陷性。）的湿陷性。）任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （二）换填施工（二）换填施工 1、施工方法、施工方法 （3）振动压实法：使用振动压实机来处理无
15、粘性土或）振动压实法：使用振动压实机来处理无粘性土或粘粒含量少，透水性好的松散杂填土地基的方法。粘粒含量少，透水性好的松散杂填土地基的方法。振实效果与填土成份、振振实效果与填土成份、振动时间等因素有关动时间等因素有关 注：注：1、施工前需试振，得到稳定下沉量与时间的关系（建筑垃圾振动时间约、施工前需试振，得到稳定下沉量与时间的关系（建筑垃圾振动时间约在在1min以上，细粒填土振动时间约在以上，细粒填土振动时间约在3-5min，有效振深为，有效振深为1.2-1.5m）2、振实范围应从基础边缘放出、振实范围应从基础边缘放出0.6m左右，先振基槽两侧，后振中间；左右，先振基槽两侧，后振中间；3、振动
16、合格标准为振动机原地振实不再继续下沉，并辅以轻便触探检验、振动合格标准为振动机原地振实不再继续下沉，并辅以轻便触探检验其均匀性与影响深度。其均匀性与影响深度。任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 振动压实机振动压实机2 振动压实机振动压实机1 垫层碾压主要施工参数垫层碾压主要施工参数 垫层碾压质量检验垫层碾压质量检验 指标为指标为填土最大干密度，填土最大干密度，关键在于控制每层的铺关键在于控制每层的铺设厚度和最优含水量（由室内击实试验确定）设厚度和最优含水量（由室内击实试验确定）施工机械、铺填厚度、碾压遍数与填筑含水量施工机械、铺填厚度、碾压遍数与填筑含水量 注：注：为了将室内击实
17、试验结果用于设计和施工，必须研究室内击实试验与现场为了将室内击实试验结果用于设计和施工，必须研究室内击实试验与现场碾压的关系，各施工参数应由现场试验确定，在现场应以碾压的关系，各施工参数应由现场试验确定，在现场应以压实系数和施工压实系数和施工含水量进行控制。含水量进行控制。施工机械施工机械 每层铺填厚度每层铺填厚度 每层压实遍数每层压实遍数 平碾（平碾（8-12t)200-300 6-8 羊足碾（羊足碾（5-16t)200-350 8-16 蛙工夯（蛙工夯（200kg)200-250 3-4 振动碾（振动碾（8-15t)600-1300 6-8 振动压实机振动压实机 1200-1500 10
18、冲击碾压机冲击碾压机 700-1200 插入式振动器插入式振动器 200-500 平板式振动器平板式振动器 150-250 现场碾压现场碾压12遍较为合适遍较为合适 2、施工参数、施工参数 干密度干密度d是砂垫层施工是砂垫层施工质量控制的技术标准质量控制的技术标准。设计要求的。设计要求的d为室为室内击实试验内击实试验dmax与压实系数与压实系数c的乘积；无击实试验资料时，可把的乘积；无击实试验资料时，可把中密状态的中密状态的d作为设计要求的干密度：中砂为作为设计要求的干密度：中砂为1.6t/m3；粗砂为；粗砂为1.7t/m3；碎石和卵石为；碎石和卵石为2.0-2.2t/m3。注：注：1.粉质粘
19、土或灰土（夯压）：现场含水量控制在粉质粘土或灰土（夯压）：现场含水量控制在wop2%2.粉质粘土或灰土（振动碾压）：现场含水量控制在粉质粘土或灰土（振动碾压）：现场含水量控制在wop的的-6%+2%3.粉煤灰（夯压）：现场含水量控制在粉煤灰（夯压）：现场含水量控制在wop4%2、施工参数、施工参数 碾压法碾压法 振动法振动法 夯实法夯实法 分层铺筑分层铺筑 分层压实分层压实 3、施工要点、施工要点 砂和砂石垫层采用什么方法和机具砂和砂石垫层采用什么方法和机具对于垫层的质量至关重要对于垫层的质量至关重要，除下卧除下卧层是高灵敏度的软土在铺设第一层层是高灵敏度的软土在铺设第一层时要注意不能采用振动
20、能量大的机时要注意不能采用振动能量大的机具扰动下卧层外具扰动下卧层外，在一般情况下在一般情况下,砂砂和砂石垫层首选振动法和砂石垫层首选振动法,因为振动比因为振动比碾压更能使砂和砂石密实碾压更能使砂和砂石密实。（1）垫层最优含水量可根据施工方法确定：）垫层最优含水量可根据施工方法确定：平板振动器：平板振动器：wop=15%-20%平碾及蛙式夯：平碾及蛙式夯：wop=8%-12%插入式振动器：宜为饱和的碎石、卵石或矿渣充分插入式振动器：宜为饱和的碎石、卵石或矿渣充分洒水湿透洒水湿透 二、开挖换填施工方法二、开挖换填施工方法 （二）换填施工（二）换填施工 3、施工要点、施工要点 （2）分层压实质量应
21、控制机械碾压速度：）分层压实质量应控制机械碾压速度：平碾：平碾：2km/m 羊足碾：羊足碾：3km/m 振动碾：振动碾：2km/m 振动压实：振动压实：0.5km/m （3）换填法的处理深度）换填法的处理深度应控制在应控制在0.5-3m （4）工艺流程）工艺流程：详见工艺流程图：详见工艺流程图 垫层的厚度一般不宜垫层的厚度一般不宜大于大于3m,太厚施工较太厚施工较困难困难,太薄太薄(0.5m)则垫层的作用不显著。则垫层的作用不显著。确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的确定垫层宽度时，除应满足应力扩散的要求处同，还应考虑垫层应有足够的宽要求处同，还应考虑垫层应有足够的宽度及侧面土的强度条件，防止垫
22、层材料度及侧面土的强度条件，防止垫层材料向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。向侧边挤出而增大垫层的竖向变形量。任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 三、换填施工质量检验三、换填施工质量检验 1、质量检验的内容、质量检验的内容（1）填料种类、质量、使用范围）填料种类、质量、使用范围（2）换填深度和范围（宽度）换填深度和范围（宽度）换填设计计算换填设计计算确定确定（3）换填后的）换填后的压实标准压实标准（4）冻土换填）冻土换填 任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工 2、质量检验的方法（1）对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验，并均应通）对砂石、矿渣垫层可用重型动力触探检验，并
23、均应通过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫过现场试验以设计压实系数所对应的贯入度为标准检验垫层的施工质量。也可用环刀法以、标准贯入法以、静力触层的施工质量。也可用环刀法以、标准贯入法以、静力触探、轻型触探试验检验。探、轻型触探试验检验。注：注：环刀容积不应小于环刀容积不应小于200cm3,径高比为径高比为1：1，取样前测点表面应刮去，取样前测点表面应刮去30-50mm厚厚的松砂，环刀内砂样应不包含尺寸大于的松砂，环刀内砂样应不包含尺寸大于10mm的泥团和石子。砂垫层干密度控的泥团和石子。砂垫层干密度控制标准为：中砂为制标准为：中砂为1.6t/m3；粗砂为；粗砂为1.7t/m3。三
24、、换填施工质量检验三、换填施工质量检验 任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填 （2）垫层的施工质量检验必须分层进行，应在每层的）垫层的施工质量检验必须分层进行，应在每层的压实系压实系数数符合设计要求后铺填上层土。符合设计要求后铺填上层土。（3）采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层）采用环刀法检验垫层的施工质量时，取样点应位于每层土厚度的土厚度的2/3深度处。检验点数量，对大基坑每深度处。检验点数量，对大基坑每50-100m2不应不应少于少于1个检验点，对基槽每个检验点，对基槽每10-20m不应少于不应少于1个点，每个独立个点，每个独立柱基不应少于柱基不应少于1个点。采用贯入仪或
25、动力触探检验垫层的施工个点。采用贯入仪或动力触探检验垫层的施工质量时，每分层检验点间距应小于质量时，每分层检验点间距应小于4m。（4）竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工）竣工验收采用载荷试验检验垫层承载力时，每个单体工程不宜少于程不宜少于3点，对于大型工程则应按单体工程的数量或工程点，对于大型工程则应按单体工程的数量或工程的面积确定检验点数量。的面积确定检验点数量。垫层施工完后应满足的垫层施工完后应满足的压实系数压实系数0.94-0.97 视频 小结：小结：地基处理的目的和方法地基处理的目的和方法 开挖换填施工方法开挖换填施工方法 换填施工质量检验的内容换填施工质量检验的内容 任
26、务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填 任务任务2.1 2.1 开挖换填施工开挖换填施工 练习：练习：1、在一般情况下、在一般情况下,砂和碎石垫层首选的施工方法是砂和碎石垫层首选的施工方法是（）A、机械碾压法、机械碾压法 B、重锤夯实法、重锤夯实法 C、振动压实法、振动压实法 2、质量检验的内容包括（、质量检验的内容包括（）。）。A、填料种类、质量、填料种类、质量 B、换填深度、换填深度 C、换填压实质量、换填压实质量 D、换填范围、换填范围 3、适用于中小型工程和湿陷性黄土的换填材料有、适用于中小型工程和湿陷性黄土的换填材料有（）A、碎石、碎石 B、中粗砂、中粗砂 C、粉质粘土、粉质粘土 D、灰土、灰土 任务任务2.1 2.1 开挖换填开挖换填施工施工