特殊土地区路基设计与处理特殊土地区路基设计与处理学习资料.ppt

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1、特殊土地区路基设计与处理特殊土地区路基设计与处理路基本体路基本体是指路基断面中的填挖部分；是指路基断面中的填挖部分；路基路基设施施是指确保路基本体是指确保路基本体稳定性而定性而设置的附属工程置的附属工程设施施,如排水如排水设施和防施和防护支支挡加固加固设施。施。因此因此设计路基路基时不能把它当作一般的土石方工程来看待，不能把它当作一般的土石方工程来看待，而要把路基工程与而要把路基工程与桥隧工程等看作同等重要的隧工程等看作同等重要的结构工程。构工程。路基路基设计是由路基本体和路基是由路基本体和路基设施施设计组成的。成的。一、路基一、路基设计的原的原则1、足、足够的的强度、度、稳定性和耐久性定性和

2、耐久性2、保、保护环境，避免引境，避免引发地地质灾害，减少灾害，减少对环境的影响境的影响3、做好工程地、做好工程地质勘察工作，按水文地勘察工作，按水文地质和工程地和工程地质条条 件取得岩土物理力学参数件取得岩土物理力学参数4、避免高填、深挖、避免高填、深挖5、综合合设计（从地基（从地基处理、填料、理、填料、强度、度、稳定性、防定性、防 护工程、排水系工程、排水系统和施工技和施工技术等方面等方面综合考合考虑）6、动态设计（根据（根据实际情况校核、修改和情况校核、修改和补充充设计）7、采用新技、采用新技术、新、新结构、新材料和新工构、新材料和新工艺二、二、对路基的基本要求路基的基本要求1、路床填料

3、、最小、路床填料、最小强度和度和压实度的要求度的要求见表表12、路堤填料最小、路堤填料最小强度要求度要求见表表23、路堤、路堤压实要求要求见表表34、路堤、路堤边坡坡率坡坡率见表表45、高填土路堤（、高填土路堤（边坡高度超坡高度超过20m）填土要求的）填土要求的 强度指度指标见56、路堤、路堤稳定安全系数定安全系数见表表67、路、路堑边坡坡稳定安全系数定安全系数见表表7 表表1 路床最小路床最小强度与度与压实度要求度要求表表2 路堤填料最小路堤填料最小强度要求度要求表表3 路堤路堤压实度度表表4 路堤路堤边坡坡率坡坡率表表5 路堤填土采用的路堤填土采用的强度指度指标表表6 路堤路堤稳定安全系数

4、定安全系数 表表7 路路堑边坡坡稳定安全系数定安全系数 三、特殊路基三、特殊路基1、特殊路基：特殊土（岩）路基，不良地、特殊路基：特殊土（岩）路基，不良地质路基和特殊条路基和特殊条 件下的路基件下的路基2、特殊路基、特殊路基设计应考考虑地地质和和环境等因素境等因素对路基的影响，路基的影响，以及以及这些因素的些因素的发展展变化化规律。路基病害整治律。路基病害整治应遵循以遵循以 防防为主、防治主、防治结合、力求根治的原合、力求根治的原则，通，通过综合技合技术经济 比比 较，因地制宜，采用合理的政治方案和有效的工程措施，因地制宜，采用合理的政治方案和有效的工程措施3、特殊路基主要有：滑坡地段路基、泥

5、石流地区路基、岩溶、特殊路基主要有：滑坡地段路基、泥石流地区路基、岩溶 地区路基、地区路基、软土地基、膨土地基、膨胀土路基、土路基、红粘土和高液限土路粘土和高液限土路 基、黄土路基、基、黄土路基、盐渍土路基、多年土路基、多年冻土路基、土路基、风沙地区路沙地区路 基、采空区路基、基、采空区路基、滨海路基、水海路基、水库地区路基等地区路基等软土地基土地基32124567膨膨胀土地基土地基冻土地基土地基红粘土地基粘土地基岩溶地基岩溶地基湿陷性黄土地基湿陷性黄土地基盐渍土地基土地基主主要要内内容容一、一、软土地基土地基 天然含水量高，天然孔隙比大，抗剪天然含水量高，天然孔隙比大，抗剪强度低，度低，压缩

6、系数高，渗透系数小系数高，渗透系数小,具有灵敏具有灵敏结构性构性 (触触变性与流性与流变性性)，软土中土中还常含有机常含有机质。工程特性工程特性在其上修建公路在其上修建公路时，容易使路堤失，容易使路堤失稳或沉降或沉降过大引起路基、路面破坏等大引起路基、路面破坏等问题。常常见破坏破坏类型型软土地基土地基处理措施理措施软土地基土地基处理方法可理方法可按沉降按沉降计算算处治治与与按按稳定性定性处治治来区分。来区分。稳定定处治的有效治的有效方法方法垫层处理法（表理法（表层排水、砂排水、砂垫层，土工聚合物、加土工聚合物、加固土）固土）开挖置开挖置换法、法、反反压护道法等道法等沉降沉降处治的有效治的有效方

7、法方法加加载预压法法（等（等载或超或超载）和排水固和排水固结法法（砂井、袋装（砂井、袋装砂井、塑料排砂井、塑料排水板）等水板）等稳定与沉降定与沉降处治治均有效的方法均有效的方法挤密砂密砂桩法法（石灰（石灰桩）、）、复合地基法复合地基法(碎碎石石桩、钢渣渣桩)、加固土加固土桩法法（水泥粉（水泥粉喷桩）等等软土地基土地基 排水固排水固结法是法是对天然地基或先在地基中天然地基或先在地基中设置砂井等置砂井等竖向排水向排水体，然后利用建筑物（路堤）本身的重量逐体，然后利用建筑物（路堤）本身的重量逐渐分分级加加载，或在，或在建造建筑物之前建造建筑物之前对场地地进行加行加载预压，使土体中的孔隙水排出、，使土

8、体中的孔隙水排出、地基土体得到固地基土体得到固结，进而使土体而使土体强度增度增强，地基承，地基承载力提高，力提高，并可有效地减少工后沉降。并可有效地减少工后沉降。一般孔隙水的排出有三个途径：一般孔隙水的排出有三个途径：一是一是地面上地面上预加一个加一个压力，从而在土体内造成一个力，从而在土体内造成一个压力差，迫使孔隙水向砂力差，迫使孔隙水向砂层或或预先先设置的置的滤层排出；排出；二是二是在土体内固定的部位施加一个在土体内固定的部位施加一个负压，诱使孔隙水向使孔隙水向负压区集中排水，区集中排水，三是三是利用利用电能在土体内造成一个能在土体内造成一个电势差，差，驱使孔隙水排出。使孔隙水排出。排水固

9、排水固结法法设计理理论比比较成熟，但是，成熟，但是，这类方法方法的加固的加固时间较长，堆，堆载和超和超载预压所需荷重物所需荷重物较多，多，造价造价较贵，正在逐，正在逐渐失去其失去其优势。1 排水固排水固结法法软土地基土地基 当当软土土层较厚、路堤厚、路堤较高高时，常采用砂井，常采用砂井排水法，加速固排水法，加速固结沉降。特沉降。特别是当天然土是当天然土层的水平排水性能的水平排水性能较垂直向好，或垂直向好，或软土土层中有中有薄薄层粉粉细砂砂夹层时，采用砂井的效果更好。，采用砂井的效果更好。一般一般软土适合采用砂井排水法，但次固土适合采用砂井排水法，但次固结占很大比例的土占很大比例的土类，如泥炭，

10、如泥炭类土、有机土、有机质黏黏土和高塑性黏土等，土和高塑性黏土等，则不宜采用。不宜采用。适用范适用范围1）砂井排水固）砂井排水固结法法软土地基土地基 砂井地基的砂井地基的设计 首先首先应考考虑砂井的直径、砂井的直径、间距、布置形式和固距、布置形式和固结 速率之速率之间的关系。的关系。通常砂井直径、通常砂井直径、间距和距和长度的度的选择，应满足在足在预压过程中，在不太程中，在不太长的的时间内，地基能达内，地基能达80%以以上的固上的固结度度。软土地基土地基2）袋装砂井排水法）袋装砂井排水法 袋装砂井既具有大直径砂井的作用，又可以保袋装砂井既具有大直径砂井的作用，又可以保证砂井砂井的的连续性，避免

11、性，避免缩颈的的现象。此外，由于袋装砂井具象。此外，由于袋装砂井具有直径小，材料消耗小，工程造价低，施工速度快，有直径小，材料消耗小，工程造价低，施工速度快，设备轻型的特点，更适合在型的特点，更适合在软土地基上施工。土地基上施工。适用范适用范围：与普通砂井相同，但当地基水平位移与普通砂井相同，但当地基水平位移较大大时，袋装砂井更具袋装砂井更具优越性。越性。软土地基土地基 袋装砂井直径根据所承担的排水量和施工工袋装砂井直径根据所承担的排水量和施工工艺要求确定，一般采用要求确定，一般采用712cm的直径，井距的直径，井距12cm，相当于井径比，相当于井径比1530。袋装砂井的袋装砂井的编织袋袋应具

12、有良好地透水性，袋内具有良好地透水性，袋内砂料不易漏失，袋子材料砂料不易漏失，袋子材料应有足有足够的抗拉的抗拉强度，能度，能承受袋内砂的自重以及弯曲承受袋内砂的自重以及弯曲时产生的拉力，要有一生的拉力，要有一定的抗老化性能和耐腐定的抗老化性能和耐腐蚀性，要便于加工，价格低性，要便于加工，价格低廉。一般采用合成廉。一般采用合成纤维、黄麻、塑料等材料、黄麻、塑料等材料编织物，物，目前我国多采用聚丙目前我国多采用聚丙烯编织物。物。软土地基土地基3）塑料板排水法）塑料板排水法 塑料板排水是指在塑料板排水是指在纸板排水法基板排水法基础上上发展而来的展而来的一种排水固一种排水固结法。此方法把用法。此方法把

13、用滤膜包裹的塑料芯板膜包裹的塑料芯板用机械打入用机械打入软土地基内，利用土地基内，利用滤膜的透水性和芯板膜的透水性和芯板沟槽构造把水沟槽构造把水汇集起来并排到地面砂集起来并排到地面砂垫层内的内的软基基加固方法。加固方法。具有具有单孔孔过水断面大、排水水断面大、排水畅通、通、质量量轻、强度度高和耐久性好的特点。高和耐久性好的特点。作用、适用范作用、适用范围和和设计方法与砂井排水法相同。方法与砂井排水法相同。软土地基土地基 以路堤荷以路堤荷载增加作用于地基上的增加作用于地基上的总应力，加速固力，加速固结沉降，同沉降，同时提高地基提高地基强度的度的软基基处理方法。理方法。这种种方法采用路堤自重加方法

14、采用路堤自重加压，为使其达到排水固使其达到排水固结的加的加固效果，常与垂直排水法并用。固效果，常与垂直排水法并用。适用范适用范围在在压缩性大、透水性好的泥炭地基上，最适宜使用性大、透水性好的泥炭地基上，最适宜使用4）路堤荷）路堤荷载压重法重法软土地基土地基5）降低水位）降低水位压重法重法 又叫降水又叫降水预压法，法，这种方法通种方法通过降低地下水位，降低地下水位，使地基中的使地基中的软弱土弱土层承受一个相当于水位下降高度承受一个相当于水位下降高度水柱的重量，起到水柱的重量，起到预压的效果，改善土的性的效果，改善土的性质，加，加速地基的沉降。速地基的沉降。效果与路堤荷效果与路堤荷载压重法相同，但

15、不会招致地基破坏。重法相同，但不会招致地基破坏。缺点是使用范缺点是使用范围有限，工程有限，工程费用一般用一般较大。大。这种方法的种方法的选用与土用与土层的渗透性有关，的渗透性有关，为提高其加提高其加固效果常与砂井法、路堤荷固效果常与砂井法、路堤荷载压重法重法联合使用。合使用。软土地基土地基6）真空）真空压重法重法 又叫真空又叫真空预压法，法，这种方法是种方法是现在需要加固的在需要加固的软土土地基内地基内设置砂井或塑料排水板等置砂井或塑料排水板等竖向排水通道，在向排水通道，在地面地面铺设排水砂排水砂层，其上覆盖不透气的密封膜与大，其上覆盖不透气的密封膜与大气隔气隔绝，通，通过埋埋设于砂于砂垫层中

16、的吸水管道，用真空中的吸水管道，用真空装置装置进行抽气，因而在膜的内外行抽气，因而在膜的内外产生一个气生一个气压差，差，这部分气部分气压差即差即为作用于地基的作用于地基的预压荷荷载。它与堆它与堆载预压不同的是真空不同的是真空负压是一均匀等向是一均匀等向应力，力，不会不会产生剪生剪应力，因而不会造成地基的失力，因而不会造成地基的失稳破坏。破坏。软土地基土地基效果与路堤荷效果与路堤荷载压重法、降低水位重法、降低水位压重重法相同，不会招致地基破坏法相同，不会招致地基破坏缺点是使用范缺点是使用范围有限，工程有限，工程费用一般用一般较大大适用于一般适用于一般软粘土地基。但当粘土粘土地基。但当粘土层与具与

17、具有充足水源有充足水源补给的透水的透水层相相间，有大量地，有大量地下水流入下水流入时，或地，或地质条件比条件比较复复杂时，不，不宜采用。宜采用。软土地基土地基 亦称注亦称注浆法，它是利用液法，它是利用液压、气、气压或或电化学原理，化学原理，通通过注注浆管把管把浆液均匀地注入地液均匀地注入地层中，中，浆液以填液以填充、渗透和充、渗透和挤密等方式，密等方式，挤走土走土颗粒粒间或岩石裂或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置，并把隙中的水分和空气后占据其位置，并把远离松散离松散的土粒或裂隙胶的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个成一个整体，形成一个结构新、构新、强度大、防水性能高和化学度大、防水性能高和化

18、学稳定性良好的定性良好的“结石石体体”的地基加固方法。的地基加固方法。2 灌灌浆法加固法加固软土地基土地基 1）提高提高软土地基承土地基承载力，减少地基的沉降力，减少地基的沉降 和不均匀沉降和不均匀沉降 2）处治路基塌方、滑坡等路基病害治路基塌方、滑坡等路基病害 3）减少山区公路高填方路基的沉降和由不减少山区公路高填方路基的沉降和由不 均匀沉降引起的路基和路面均匀沉降引起的路基和路面变形破坏形破坏 4）防止防止桥墩墩边坡坡护岸的冲刷岸的冲刷 5）增加地基土的不透水性，防止流砂、增加地基土的不透水性，防止流砂、钢 板板桩渗水、渗水、坝基漏水和隧道开挖基漏水和隧道开挖时涌涌 水，以及改善地下工程的

19、开挖条件水，以及改善地下工程的开挖条件 6）加固古建筑的地基加固古建筑的地基应用用方方面面软土地基土地基3 强夯法加固夯法加固将一定将一定质量的夯量的夯锤从适当高度自由下落，从适当高度自由下落，对地基地基土施加土施加强大的冲大的冲击能，在地基土中能，在地基土中产生冲生冲击波和波和动应力，从而提高地基土的力，从而提高地基土的强度，改善土的物理度，改善土的物理力学性能。力学性能。工程工程实践践证明，明，强夯法具有施工夯法具有施工简单，加固效果，加固效果好，使用好，使用经济等等优点。点。适用于非适用于非饱和粘性土。和粘性土。软土地基土地基4 换填法填法 全部或部分挖除全部或部分挖除软土或泥炭土或泥炭

20、类土，用砂、土，用砂、砾、卵石、卵石、片石等渗水性材料或片石等渗水性材料或强度度较高的粘性土高的粘性土换填的填的软基基处理方法。理方法。适用范适用范围1）当）当软土或泥岩土或泥岩层厚度小于厚度小于3m时，一般可采取全，一般可采取全部挖除部挖除换填的方法。填的方法。2）对厚度大于厚度大于3m的情况，通常采用部分挖除的情况，通常采用部分挖除换填填的方法。的方法。软土地基土地基5 抛石抛石挤淤法淤法 在路基底部抛投一定数量的片石，将淤泥在路基底部抛投一定数量的片石，将淤泥挤出基出基底范底范围，以提高地基，以提高地基强度的度的软基基处理方法。理方法。这种方种方法施工法施工简单，迅速，方便。，迅速，方便

21、。适用范适用范围1）常年）常年积水的洼地，排水困水的洼地，排水困难，泥炭成流，泥炭成流动 状状态，厚度，厚度较薄，表薄，表层较薄，表薄，表层无硬壳，片石无硬壳，片石能沉达底部的泥沼或厚度能沉达底部的泥沼或厚度为3-4m的的软土。土。2）石料丰富，运距）石料丰富，运距较近。近。软土地基土地基 适用于适用于软土、泥沼的地基，当淤泥土、泥沼的地基，当淤泥层较厚，稠度大，厚，稠度大，路堤路堤较高和施工工期高和施工工期紧迫的工程。迫的工程。根据爆破与填土的关系，爆破排淤法可分根据爆破与填土的关系，爆破排淤法可分为两种：两种：一是先填后爆，一是先填后爆，即先在原地面上填筑低于极限高度的即先在原地面上填筑低

22、于极限高度的路堤，再在基底下爆破。路堤，再在基底下爆破。这种方法适用于稠度种方法适用于稠度较大的大的软土或泥沼，先填的路堤随爆随沉，避免了回淤。但土或泥沼，先填的路堤随爆随沉，避免了回淤。但应严格控制炸格控制炸药，使既能炸开淤泥或泥炭。，使既能炸开淤泥或泥炭。另一种是先爆后填，适用于稠度另一种是先爆后填，适用于稠度较小、回淤小、回淤较慢的慢的软土。采用土。采用这种方法种方法时，应事先准事先准备好充足的回填材料，好充足的回填材料，在爆破后立即回填，做到随爆随填，填在爆破后立即回填，做到随爆随填，填满再爆，爆后再爆，爆后即填，以免回淤，造成浪即填，以免回淤，造成浪费。6 爆破排淤法爆破排淤法软土地

23、基土地基 在路堤的两在路堤的两侧（一（一侧）填筑适当高度与）填筑适当高度与宽度的度的护道，路堤填土在道，路堤填土在护道荷重的作用下所形成的反向道荷重的作用下所形成的反向力矩平衡其滑力矩平衡其滑动力矩，因而保力矩，因而保证路堤的路堤的稳定。定。适用范适用范围 1）非耕作区和取土不困）非耕作区和取土不困难的地区的地区 2）路堤高度不大于）路堤高度不大于5/32倍极限高度倍极限高度 3）主要用于）主要用于处理理软土，土，对泥沼有泥沼有时也可以采用也可以采用7 反反压护道法道法软土地基土地基 石灰石灰桩是通是通过生石灰消解和水化物的生成，以降生石灰消解和水化物的生成，以降低土中含水量，提高地基低土中含

24、水量，提高地基强度，减少沉降量。度，减少沉降量。优点是不需要上置荷点是不需要上置荷载，能在，能在较短短时间内内发挥作用。作用。适用范适用范围主要适用于含砂量低、没有滞水砂主要适用于含砂量低、没有滞水砂层的的软土地基。土地基。8 石灰石灰桩法法软土地基土地基 亦称亦称喷粉粉桩、粉体深、粉体深层搅拌法等，是石灰拌法等，是石灰桩的的发展。展。该法在法在钻进时利用利用压缩空气空气喷射生石灰和水泥干粉，射生石灰和水泥干粉，与与软土土强制制搅拌，使粉料与拌，使粉料与软土土产生物理、化学作用，生物理、化学作用，形成形成桩土复合地基。土复合地基。适用范适用范围 水泥适用于含砂量水泥适用于含砂量较大的大的软土，

25、石灰适用于含砂量土，石灰适用于含砂量较低的低的软土。土。9 搅拌拌桩法法软土地基土地基 在地基中在地基中铺设加筋材料（如土工加筋材料（如土工织物、土工格物、土工格栅、金属板条等）形成加筋土金属板条等）形成加筋土垫层，以增大，以增大压力力扩散角，散角，提高地基提高地基稳定性。定性。适用范适用范围筋条筋条间用无黏性土，加筋土用无黏性土，加筋土垫层可适用各种可适用各种软弱地基。弱地基。10 加筋土加筋土垫层法法软土地基土地基工程工程实例例 某国道干某国道干线一一级公路一段，路基公路一段，路基宽24.5m，路基填土平均高，路基填土平均高度度4.5m，位于冲，位于冲积平原，其地平原，其地层由上而下可分由

26、上而下可分为：1）粘土（硬壳）粘土（硬壳层）：灰黄色，含少量粉砂粒，可塑状，厚）：灰黄色，含少量粉砂粒，可塑状，厚度度0.61.2m；2）淤泥）淤泥质粉粉质粘土：灰色，含粘土：灰色，含较多粉砂粒，并多粉砂粒，并夹较多薄多薄层粗、中砂（厚粗、中砂（厚510mm），薄），薄层内内见较多多贝壳碎壳碎块，偶，偶见炭化木屑，炭化木屑，饱和和软塑状，厚度塑状，厚度1013m；3）粉）粉质粘土：灰色，具粘土：灰色，具较清晰清晰层理，理，层面面见粉砂，粉砂，饱和可和可塑状，厚度塑状，厚度3.5m；4）粘土：灰黄色，含少量粉砂粒，湿、可塑至硬塑状，厚）粘土：灰黄色，含少量粉砂粒，湿、可塑至硬塑状，厚度度26m。

27、处理方法：采用袋装砂井理方法：采用袋装砂井辅以砂以砂垫层方法方法软土地基土地基设计：1 砂井砂井间距及其布置距及其布置 井径及井径及间距距经过多次固多次固结试算确定算确定为：井径：井径7cm，井距，井距1.2m，三，三角形排列。角形排列。2 砂井的砂井的长度度 本段本段软土土层较厚，底厚，底层没有透水没有透水层，砂井的，砂井的长度由地基度由地基稳定和工定和工后容后容许沉降沉降计算决定。砂井平均算决定。砂井平均长度度为10.0m。3 砂砂垫层的的设置置 砂砂垫层厚度采用厚度采用60cm，以保，以保证高出地表水高出地表水20cm。考。考虑到沉降量到沉降量较大，大，设置了置了4060cm的的预拱度，

28、以保拱度，以保证砂砂垫层的使用的使用质量。量。计算得本路段的沉降量算得本路段的沉降量为74cm，经过袋装砂井袋装砂井处理后，理后，固固结度达到度达到80%时，工后剩余沉降量，工后剩余沉降量为22cm。打砂井。打砂井前滑前滑动破坏最小安全系数破坏最小安全系数为1.06，打砂井后，打砂井后为1.38。软土地基土地基二、膨二、膨胀土地基土地基 膨膨胀土的是在地土的是在地质作用下形成的一种主要由作用下形成的一种主要由亲水性水性强的粘的粘土土矿物物组成的多裂隙并具有成的多裂隙并具有显著膨著膨胀性的地性的地质体。体。具有具有较大的吸水膨大的吸水膨胀、失水收、失水收缩特性的高液限粘土。特性的高液限粘土。其粘

29、性成分含量很高，其中其粘性成分含量很高，其中0.002mm 的胶体的胶体颗粒一般超粒一般超过20%，液限，液限WL40%，塑性指数，塑性指数Ip 17，多数在，多数在2235之之间。自由膨。自由膨胀率一般超率一般超过40%。根据根据胀缩强弱与工程性弱与工程性质，将膨，将膨胀土划分土划分为强膨膨胀土、中土、中等膨等膨胀土、弱膨土、弱膨胀土三土三类 膨膨胀土地基土地基类别类别野外地质特征野外地质特征主要粘土主要粘土矿物成分矿物成分小于小于0.005mm粘粘粒含量（粒含量（%）自由膨自由膨胀率胀率（%）线总胀线总胀缩率缩率（%）强膨强膨胀土胀土灰白色、灰绿色、粘土灰白色、灰绿色、粘土细腻，滑感特强，

30、网状细腻，滑感特强，网状裂隙极发育，易风化呈裂隙极发育，易风化呈细粒状，鳞片状细粒状，鳞片状蒙脱石为蒙脱石为主主50904中等中等膨胀膨胀土土以棕、红、灰色为主，以棕、红、灰色为主，粘土中含少量粉砂，滑粘土中含少量粉砂，滑感较强，裂隙较发育，感较强，裂隙较发育，易风化呈碎粒状，含钙易风化呈碎粒状，含钙质结核质结核蒙脱石、蒙脱石、伊利石伊利石3550659024弱膨弱膨胀土胀土黄、褐色为主，粘土中黄、褐色为主，粘土中含较多粉砂，有滑感，含较多粉砂，有滑感，裂隙发育，易风化呈碎裂隙发育，易风化呈碎粒状，含较多钙质或铁粒状，含较多钙质或铁锰结核锰结核伊利石、伊利石、蒙脱石、蒙脱石、高岭石高岭石354

31、0650.72膨膨胀土地基土地基 1）胀缩性性2）崩解性）崩解性3）多裂隙性）多裂隙性4）超固）超固结性性5）风化特性化特性6）强度衰减性度衰减性7)滞水性滞水性膨膨胀土地基土地基工程特性工程特性常常见的公路病害的公路病害1）路面病害：波浪）路面病害：波浪变形，形，溅浆冒泥冒泥2）路）路堑病害：剥落、冲病害：剥落、冲蚀、泥流、溜塌、坍滑、滑坡、泥流、溜塌、坍滑、滑坡3）路堤病害：沉陷、）路堤病害：沉陷、纵向开裂、坍肩、溜塌、坍滑、向开裂、坍肩、溜塌、坍滑、滑坡滑坡处理措施理措施 1 浅浅层换填与填与掺灰改性法灰改性法 适用于公路的所有平面地基，既适用于填方路堤基适用于公路的所有平面地基，既适用

32、于填方路堤基底的底的处理，也适于挖方路面下的地基理，也适于挖方路面下的地基处理。理。2 石灰石灰桩或灰土或灰土桩法法。适用于公路路堤的膨。适用于公路路堤的膨胀土基底土基底加固或膨加固或膨胀土土堑坡的坡的稳定性加固。定性加固。3 有机大分子溶液改良法有机大分子溶液改良法。适用于膨适用于膨胀土土堑坡坡稳定定处理，也可用于膨理，也可用于膨胀土路基基底的改性土路基基底的改性处理。理。4 隔水封隔水封闭与渗沟排水法与渗沟排水法。一般与其他地基。一般与其他地基处理方法理方法一起使用，一起使用，单独使用独使用时，一般，一般仅限于弱膨限于弱膨胀土。土。5 土工合成材料加固土工合成材料加固。防止路堤滑塌。防止路

33、堤滑塌。膨膨胀土地基土地基工程工程实例例某路段路堤最大填筑高度某路段路堤最大填筑高度17.55m，填料采用弱、，填料采用弱、中膨中膨胀土，其自由膨土，其自由膨胀率率为40%-70%。为保保证高高填膨填膨胀土路堤的土路堤的稳定，定，设计采用采用ss20型土工格型土工格栅加固路堤的措施，路堤加固路堤的措施，路堤边坡采用三坡采用三维植被网，基植被网，基床加固中粗砂床加固中粗砂夹一一层防水土工布，工程填筑土方防水土工布，工程填筑土方为4.4万万m3，土工格，土工格栅24950.2m2，三，三维植被网植被网5297.3m2。工程加固措施。工程加固措施见下下图。膨膨胀土地基土地基膨膨胀土地基土地基土工格土

34、工格栅铺设的的质量保量保证措施措施1）铺设面要碾面要碾压平整，否平整，否则将影响土工格将影响土工格栅充分充分发挥其作用。其作用。铺设土工格土工格栅之前，先之前，先进行平整度行平整度测量，保量，保证大面平整。大面平整。2）严格控制填土厚度，保格控制填土厚度，保证两两层土工格土工格栅之之间厚度厚度为（605）cm。3）有接）有接头或或满铺时需搭接，需搭接，纵向向0.3m，横向，横向0.1m，并，并用低用低压聚乙聚乙烯单线按三角形每隔按三角形每隔0.2m布一个布一个结扎点，扎点，进行捆扎，行捆扎，连接接强度不低于本体度不低于本体强度。度。4）路堤）路堤边缘常常为曲曲线，整卷，整卷(50m)铺设时，土

35、工格，土工格栅内内沿会鼓起，影响其效用，沿会鼓起，影响其效用，应适当适当间断，按要求搭接。断，按要求搭接。5)土工格土工格栅铺设完成后，由完成后，由质检工程工程师检查并并记录，合，合格后才填土。格后才填土。膨膨胀土地基土地基6）满铺后，由于汽后，由于汽车倒土在碾倒土在碾压面跑面跑动，很容易拉起，很容易拉起和推和推挤土工格土工格栅，使其遭受破坏。而随着填土，使其遭受破坏。而随着填土进度逐度逐步步铺设土工格土工格栅，实施施难度大，又影响工效。度大，又影响工效。为此，此，采用了固定采用了固定钉固定法，用固定法，用“”形形钢筋筋钉间距距4.0m固定固定满铺的土工格的土工格栅，汽，汽车注意行注意行驶速度

36、，可速度，可以取得以取得较好的效果。好的效果。3.三三维植被网植被网铺设三三维植被网与路堤植被网与路堤连接在一起，可以帮助固土，防止接在一起，可以帮助固土，防止水土流失，高效地完成固坡、水土流失，高效地完成固坡、绿化，提高路堤抗自然化，提高路堤抗自然水土流失能力。水土流失能力。膨膨胀土地基土地基膨膨胀土地基土地基处理后效果理后效果路堤填筑路堤填筑预留沉降量按最大填高留沉降量按最大填高17.55m的的2.5%取取值，即，即439mm。填筑完成以后，。填筑完成以后，进行了行了变形形观测。经5个个观测点点152d的水准的水准观测结果，最后果，最后4次的沉降量小于次的沉降量小于2.01mm，沉降速率，

37、沉降速率为0.06-0.25mm/d，最大，最大总沉降量沉降量为106.5mm，表明沉，表明沉降已基本降已基本结束。随后又束。随后又经过91d不定期的沉降不定期的沉降观测，沉降量，沉降量变化很小，化很小，总沉降量沉降量为114mm，再，再经过近一年的近一年的时间和一个雨季的考和一个雨季的考验，该段路段路堤没有出堤没有出现滑坡、溜塌、开裂等病害，滑坡、溜塌、开裂等病害，说明明该段膨段膨胀土高路堤的加固土高路堤的加固处理十分有效。理十分有效。三、三、冻土地基土地基抗抗压强度度：冻土的抗土的抗压强度取决于度取决于冻土温度，温度愈土温度，温度愈低，抗低，抗压强度愈高。加荷度愈高。加荷试件件长短，短，对

38、冻土土强度影度影响也很大，加荷响也很大，加荷试件愈短，抗件愈短，抗压强度愈高；反之，度愈高；反之，加荷加荷时间愈愈长则抗抗压强度愈低。如瞬度愈低。如瞬间加荷，抗加荷，抗压强度可高达度可高达3040MPa，若，若长期加荷，其抗期加荷，其抗压强度度要减少到要减少到1/101/15。抗剪抗剪强度度：在：在长期荷期荷载下，下，冻土的抗剪土的抗剪强度低于瞬度低于瞬时荷荷载的的强度。融化后土的粘聚力度。融化后土的粘聚力仅为冻结时的的1/10，由此可能造成事故。，由此可能造成事故。冻结力力：土中水：土中水冻结时，产生胶生胶结力，将土与建筑物力，将土与建筑物基基础胶胶结在一起，在一起，这种胶种胶结力称力称为冻

39、结力，也称力，也称冻结强度。度。冻胀力力：土中水：土中水冻结时，体，体积膨膨胀。冻土地基土地基工程特性工程特性 融沉；融沉；冻胀与翻与翻浆；热融沉陷和滑塌；融沉陷和滑塌；冰冰锥、沼、沼泽化湿地化湿地冻土地基土地基常常见的病害的病害类型型多年多年冻土土处理理1）砂）砂砾石石换填法：填法：适用于砂适用于砂砾较丰富、丰富、单价价较低、运低、运输距离距离较近的地方近的地方。2）聚苯乙）聚苯乙烯泡沫塑料保温板（泡沫塑料保温板（EPS）3)塔塔头草草（青藏高原常（青藏高原常见的一种植物）的一种植物）,当路堤基底生成当路堤基底生成塔塔头草草时,应利用搭利用搭头草草铺满做成隔温做成隔温层4）片石通）片石通风路

40、基路基5）热桩（棒），（棒），在地在地-气温差、昼夜气温差、年气温差气温差、昼夜气温差、年气温差和和风速都比速都比较大的地方，效果更好大的地方，效果更好6）保温）保温护道道7）路）路堑边坡保温坡保温层8）基土）基土强夯夯9）物理化学方法）物理化学方法10）防渗隔水与排水）防渗隔水与排水处理措施理措施冻土地基土地基季季节性性冻土土 1）做好路基排水：适用于平原区、丘陵区、山区）做好路基排水：适用于平原区、丘陵区、山区 2）提高路基填土高度。适用于平原、洼地、盆地）提高路基填土高度。适用于平原、洼地、盆地 3）设置隔离置隔离层 4）换土土 5）加）加强路槽排水路槽排水 6）加）加设防防冻层 7）铺

41、设隔温隔温层冻土地基土地基 牙林牙林线路基冰路基冰锥病害整治病害整治 牙林牙林线K282+800K282+850路基冰路基冰锥病害，从病害，从20世世纪70年代开始，每年在年代开始，每年在12月到翌年月到翌年3月月该段段线路鼓起路鼓起80m，严重重时一昼夜一昼夜线路鼓起路鼓起20mm左左右，右，严重危急行重危急行车安全。在安全。在12月份下降到月份下降到-35 -40时，冰，冰锥上面出水口被上面出水口被冻结封死，地表封死，地表冻结厚度厚度0.50.9m左右，左右，这时地下地下层间水全部在水全部在冻结层下面靠重力下面靠重力势能下流到路基附近，成能下流到路基附近，成为病害的病害的主要主要补给水源。

42、每年水源。每年进入冬季入冬季经常以常以25km/h限速限速行行车，严重重时靠打眼放炮泄水以靠打眼放炮泄水以维持持线路路稳定。定。冻土地基土地基工程工程实例例对该处病害病害进行了全面行了全面彻底整治，采用疏底整治，采用疏导排除地下水的排除地下水的处理措施，以消除地下水的理措施，以消除地下水的补给，削弱地下水受上覆土，削弱地下水受上覆土层冻结承承压而上升而上升的的趋势，并利用聚丙乙，并利用聚丙乙烯硬硬质泡沫板泡沫板对出水出水口口进行了保温改造，使出水口温度从原来的行了保温改造，使出水口温度从原来的-3提高到提高到3，保，保证水流水流畅通，未通，未发生出水生出水口口冻死死现象。象。该工程从工程从19

43、88年竣工至今，使用效果良好。年竣工至今，使用效果良好。冻土地基土地基处理方法理方法四、四、红粘土地基粘土地基工程特性工程特性1）高塑性、高液限、高孔隙比）高塑性、高液限、高孔隙比2）物性指）物性指标变化幅度大（含水量、液塑性、化幅度大（含水量、液塑性、孔隙比孔隙比变化大）。化大）。3）天然）天然红粘土的粘土的饱和度多在和度多在90%以上以上4）渗透性差、可）渗透性差、可视为不透水不透水层5）胀缩性（性（仅次于膨次于膨胀土）土）6）抗剪）抗剪强度与承度与承载力力较高（高（虽然内摩擦角然内摩擦角 小，但粘聚力大，其小，但粘聚力大，其强度主要由游离氧度主要由游离氧化化铁形成的形成的铁质胶胶结作用作

44、用产生）生）红粘土地基粘土地基处理措施理措施红粘土粘土虽然然强度度较高，高，压缩性性较小，但因与岩溶伴小，但因与岩溶伴生，且含水量、液限均生，且含水量、液限均较一般粘土高，具有一般粘土高，具有胀缩性性等，因此常被称等，因此常被称为“有有问题的土的土”或特殊土。当其或特殊土。当其含水量高于塑限含水量高于塑限时，无，无论是作是作为路堤填料，路堤填料，还是作是作为路路堑段地基都需要段地基都需要进行必要的行必要的处理，其理，其处理方法理方法主要有以下几种：主要有以下几种：1、垫层置置换法法：当施工期：当施工期间的气候条件不利的气候条件不利时，可，可采用此方法。采用此方法。美国的坎美国的坎顿曾用曾用3%

45、的熟石灰和的熟石灰和2%5%粉煤灰作了一个厚粉煤灰作了一个厚1.6m的的垫层，用常，用常规筑路筑路设备对土土样和拌和料拌和和拌和料拌和压实，在，在38下养下养护4d后，无后，无侧限抗限抗压强度达到度达到10001400KPa。国。国内某公路采用石灰和粉煤灰，按内某公路采用石灰和粉煤灰，按2:8重量比配制，重量比配制，经搅拌碾拌碾压形成二灰形成二灰垫层，作，作为红粘土路基，其效果甚佳。粘土路基，其效果甚佳。红粘土地基粘土地基2、土性改良法、土性改良法：降低液限、减少塑性达到土性改良：降低液限、减少塑性达到土性改良的目的。的目的。石灰改良法：石灰改良法：对不适合做路堤填料的不适合做路堤填料的红粘土

46、可粘土可掺加加3%5%石灰石灰进行土性的改良。行土性的改良。对路路堑路段的路基，也可将基底翻松，然后洒石灰路段的路基，也可将基底翻松，然后洒石灰水或消石灰，并随即水或消石灰，并随即压实来消除来消除红粘土的膨粘土的膨胀性。性。京珠高速湖南耒（阳）宜（章）段京珠高速湖南耒（阳）宜（章）段红粘土的改良粘土的改良试验表明，表明，对含水量高达含水量高达40%的的红粘土粘土掺加加6%（重（重量比）的生石灰，量比）的生石灰，12h后含水量降低后含水量降低6%，接近于塑，接近于塑限限值（32%），），压实度度则达到达到90%。除石灰外，除石灰外，还可采用水泥、砂石、粉煤灰等。可采用水泥、砂石、粉煤灰等。红粘土

47、地基粘土地基3、降低、降低压实度度标准准 填筑于下路床及上、下路堤的填筑于下路床及上、下路堤的红粘土填料，当粘土填料，当进行行处理或采用重型理或采用重型压实标准有困准有困难时，可采用，可采用轻型型压实标准。准。研究表明：研究表明：红粘土的粘土的结构构强度度较大，大，对于稠度大于稠度大于于1.0的的红粘土，原有的粘土，原有的结构构连结被破坏后的被破坏后的扰动土，土，较原状土具有更大的膨原状土具有更大的膨胀和和胀缩变形。形。密密实度度越高，其膨越高，其膨胀量和膨量和膨胀力越大；在同一密度条件下，力越大；在同一密度条件下，初始含水量初始含水量较低，其膨低，其膨胀量和膨量和膨胀力越大。力越大。国外国外

48、对胀缩性性较高的粘土地基，通常采用高的粘土地基，通常采用较高含高含水、水、较低密低密实的原的原则，即按，即按轻型型压实标准在最佳含准在最佳含水量或略高的含水量下水量或略高的含水量下压实到到较低的干密度。低的干密度。红粘土地基粘土地基4、路基开裂及其控制措施、路基开裂及其控制措施1）连续施工，避免已施工，避免已压实路基表面因暴露路基表面因暴露时间较长，风干失水出干失水出现龟裂。裂。2）对已开裂的填筑已开裂的填筑层，翻松、洒水、重新，翻松、洒水、重新压实，然后及，然后及时覆盖。覆盖。3）对已已压实的的红粘土路基，如因故不能及粘土路基，如因故不能及时进行上路床、路面等行上路床、路面等上部上部结构构层

49、施工施工时，可在，可在压实路基路基顶面采用封面采用封层覆盖覆盖处理，如在理，如在路面下用两布一膜复合土工布覆盖，而后在其上及路面下用两布一膜复合土工布覆盖，而后在其上及时铺设一一层10cm厚的中厚的中细砂保砂保护层，平整碾，平整碾压，并形成，并形成4%的排水横坡再填的排水横坡再填筑上部基床材料，达到保温隔离和防止表面开裂的目的。筑上部基床材料，达到保温隔离和防止表面开裂的目的。4）在）在红粘土路基粘土路基顶面采用面采用胀缩性很小的粘土或碎石、砂性很小的粘土或碎石、砂砾及粉煤及粉煤灰等无机灰等无机颗粒材料填筑。粒材料填筑。5）对红粘土路堤粘土路堤边坡，采用非坡，采用非胀缩性的粘土作性的粘土作为包

50、包边土，包土，包边土土厚厚1.5m左右，夯左右，夯实后防止坡面开裂及地表水的渗入。后防止坡面开裂及地表水的渗入。对高路堤也可采用土工格高路堤也可采用土工格栅加固加固边坡，坡，约束束红粘土的粘土的侧向膨向膨胀。红粘土地基粘土地基工程工程实例例 湖南某高速公路的湖南某高速公路的红粘土，呈褐粘土，呈褐红色，色，节理裂隙理裂隙发育，粘土育，粘土矿物含量物含量约70%。其最佳含水量。其最佳含水量为23.2%，液限，液限为56.8%，塑限，塑限为29.0%，自由膨，自由膨胀率率为50%。属具弱膨。属具弱膨胀性的高液限粘土。性的高液限粘土。经过研究，研究，掺加加3%的石灰，最佳含水量的石灰，最佳含水量19.