特殊土地区路基设计与处理 PPT课件.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 路基是道路结构的基础，承受由路面传来的行路基是道路结构的基础，承受由路面传来的行车荷载和它们的自重。路基的强度、稳定性和耐久车荷载和它们的自重。路基的强度、稳定性和耐久性直接影响道路结构的使用性能和寿命。因此路基性直接影响道路结构的使用性能和寿命。因此路基设计是保证道路结构工程质量的关键之一设计是保证道路结构工程质量的关键之一!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；路基设施路基设施是指确保路基本体稳定性而设置的附属工程设是指确保路基本体稳定性而设置的附属工程设施施,如排水设施和防护支挡加固设施。如排水设施和防护支挡

2、加固设施。因此设计路基时不能把它当作一般的土石方工程来看待，因此设计路基时不能把它当作一般的土石方工程来看待，而要把路基工程与桥隧工程等看作同等重要的结构工程。而要把路基工程与桥隧工程等看作同等重要的结构工程。路基设计是由路基本体和路基设施设计组成的。路基设计是由路基本体和路基设施设计组成的。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

3、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、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

4、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 路床最小强度与压实度要求路床最小强度与压实度要求表表2 2 路堤填料最小强度要求路堤填料最小强度要求表表3 3 路堤压实度路堤压实度表表4 4 路堤边坡坡率路堤边坡坡率表表5 5 路堤填土采用的强度指标路堤填土采用的强度指标表表6 路堤路堤稳定安全系数定安全系数 表表7 7 路堑边坡稳定安全系数路堑边坡稳定安全系数 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

5、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、

6、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软土地基32124567膨胀土地基膨胀土地基冻土地基冻土地基红粘土地基红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盐渍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时，容易使路堤失

7、稳或沉降在其上修建公路时，容易使路堤失稳或沉降过大引起路基、路面破坏等问题。过大引起路基、路面破坏等问题。常见破坏类型常见破坏类型软土地基软土地基处理措施处理措施 软土地基处理方法可软土地基处理方法可按沉降计算处治按沉降计算处治与与 按稳定性处治按稳定性处治来区分。来区分。稳定处治的有效稳定处治的有效方法方法垫层处理法（表垫层处理法（表层排水、砂垫层，层排水、砂垫层，土工聚合物、加土工聚合物、加固土）固土）开挖置换法、开挖置换法、反压护道法等反压护道法等沉降处治的有效沉降处治的有效方法方法加载预压法加载预压法（等载或超载）（等载或超载）和排水固结法和排水固结法（砂井、袋装（砂井、袋装砂井、塑料

8、排砂井、塑料排水板）等水板）等稳定与沉降处治稳定与沉降处治均有效的方法均有效的方法挤密砂桩法挤密砂桩法 （石灰桩）、（石灰桩）、复合地基法复合地基法(碎碎石桩、钢渣桩石桩、钢渣桩)、加固土桩法加固土桩法（水泥粉喷桩）（水泥粉喷桩）等等软土地基软土地基 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向排水体，然后利用建筑物（路堤）本身的重量逐水体，然后利用建筑物（路堤）本身的重量逐渐分分级加加载，或，或在建造建筑物之前在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，使土体中的孔隙水排出、地基土体得到固出、地基土体得到固结，进而使土体而使土体

9、强度增度增强，地基承，地基承载力提力提高，并可有效地减少工后沉降。高，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

10、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 1 排水固结法排水固结法 软土地基软土地基 当软土层较厚、路堤较高时，常采用砂井当软土层较厚、路堤较高时，常采用砂井排水法，加速固结沉降。特别是当天然土层排水法，加速固结沉降。特别是当天然土层的水平排水性能较垂直向好，或软土层中有的水平排水性能较垂直向好，或软土层中有薄层粉细砂夹层时，采用砂井的效果更好。薄层粉细砂夹层时，采用砂井的效果更好。一般软土适合采用砂井排水法，但次固结一般软土适合采用砂井排水法，但次固结占很大比例的土类，如泥炭类土、有机质黏占很大比例的土类，如泥炭

11、类土、有机质黏土和高塑性黏土等，则不宜采用。土和高塑性黏土等，则不宜采用。适用范围适用范围1 1）砂井排水固结法）砂井排水固结法软土地基软土地基 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。软土地基软土地基2 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，又可以保证砂井袋装砂井既具有大直径砂井的作用，又可以保证砂井的连续性，避

12、免缩颈的现象。此外，由于袋装砂井具的连续性，避免缩颈的现象。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，更适合在软土地基上施工。设备轻型的特点，更适合在软土地基上施工。适用范围：适用范围：与普通砂井相同，但当地基水平位移较大时，与普通砂井相同，但当地基水平位移较大时，袋装砂井更具优越性。袋装砂井更具优越性。软土地基软土地基 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153

13、0。袋装砂井的袋装砂井的编织袋袋应具有良好地透水性，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。软土地基软土地基3 3）塑料板排水法）塑料板排水法 塑料板排水是指在纸板排水法基础上发展而来的塑料板排水是指在纸板排水法基础上发展而来的

14、一种排水固结法。此方法把用滤膜包裹的塑料芯板一种排水固结法。此方法把用滤膜包裹的塑料芯板用机械打入软土地基内，利用滤膜的透水性和芯板用机械打入软土地基内，利用滤膜的透水性和芯板沟槽构造把水汇集起来并排到地面砂垫层内的软基沟槽构造把水汇集起来并排到地面砂垫层内的软基加固方法。加固方法。具有单孔过水断面大、排水畅通、质量轻、强度具有单孔过水断面大、排水畅通、质量轻、强度高和耐久性好的特点。高和耐久性好的特点。作用、适用范围和设计方法与砂井排水法相同。作用、适用范围和设计方法与砂井排水法相同。软土地基软土地基 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，加速力，加速固固结沉降，同沉

15、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。这种方法采用路堤自重加种方法采用路堤自重加压，为使其达到排水固使其达到排水固结的的加固效果，常与垂直排水法并用。加固效果，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 4）路堤荷载压重法）路堤荷载压重法软土地基软土地基5 5）降低水位压重法）降低水位压重法 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

16、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。软土地基软土地基6 6）真空压重法）真空压重法 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

17、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。软土地基软土地基效果与路堤荷载压重法、降低水位压重效果与路堤荷载压重法、降低水位压重法相同，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围

18、有限，工程费用一般较大缺点是使用范围有限，工程费用一般较大适用于一般软粘土地基。但当粘土层与具适用于一般软粘土地基。但当粘土层与具有充足水源补给的透水层相间，有大量地有充足水源补给的透水层相间，有大量地下水流入时，或地质条件比较复杂时，不下水流入时，或地质条件比较复杂时，不宜采用。宜采用。软土地基软土地基 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

19、，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 2 灌浆法加固灌浆法加固软土地基软土地基 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

20、 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应用用方方面面软土地基软土地基3 3 强夯法加固强夯法加固将一定质量的夯锤从适当高度自由下落，对地基将一定质量的夯锤从适当高度自由下落，对地基土施加强大的冲击能，在地基土中产生冲击波和土施加强大的冲击能，在地基土中产生冲击波和动应力，从而提高地基土的强度，改善土的物理动应力，从而提高地基土的强度，改善土的物理力学性能。力学性能。工程实践证明，强夯法具有施工简单，加

21、固效果工程实践证明，强夯法具有施工简单，加固效果好，使用经济等优点。好，使用经济等优点。适用于非饱和粘性土。适用于非饱和粘性土。软土地基软土地基4 4 换填法换填法 全部或部分挖除软土或泥炭类土，用砂、砾、卵石、全部或部分挖除软土或泥炭类土，用砂、砾、卵石、片石等渗水性材料或强度较高的粘性土换填的软基处片石等渗水性材料或强度较高的粘性土换填的软基处理方法。理方法。适用范围适用范围 1 1）当软土或泥岩层厚度小于）当软土或泥岩层厚度小于3m3m时，一般可采取全时，一般可采取全部挖除换填的方法。部挖除换填的方法。2 2）对厚度大于）对厚度大于3m3m的情况，通常采用部分挖除换填的情况，通常采用部分

22、挖除换填的方法。的方法。软土地基软土地基5 5 抛石挤淤法抛石挤淤法 在路基底部抛投一定数量的片石，将淤泥挤出在路基底部抛投一定数量的片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基强度的软基处理方法。这种基底范围，以提高地基强度的软基处理方法。这种方法施工简单，迅速，方便。方法施工简单，迅速，方便。适用范围适用范围 1 1）常年积水的洼地，排水困难，泥炭成流动）常年积水的洼地，排水困难，泥炭成流动 状态，厚度较薄，表层较薄，表层无硬壳，片石状态，厚度较薄，表层较薄，表层无硬壳，片石 能沉达底部的泥沼或厚度为能沉达底部的泥沼或厚度为3-4m3-4m的软土。的软土。2 2）石料丰富，运距较近。）石料丰富，运

23、距较近。软土地基软土地基 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

24、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 6 爆破排淤法爆破排淤法软土地基软土地基 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

25、）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 7 反压护道法反压护道法软土地基软土地基 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 8 石灰桩法石灰桩法软

26、土地基软土地基 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，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 9 搅拌桩法搅拌桩法软土地基软土地基 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

27、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 10 加筋土垫层法加筋土垫层法软土地基软土地基工程实例工程实例 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

28、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。处理方法：采用袋装砂井辅以砂垫层方法处理方法：采用袋装砂井辅以砂垫层方法软土地基软土地基设计：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1.2

29、m，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，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为计算得本路段的沉降量为74cm74cm，经过袋装砂井处理后，经过袋装砂井处理后，固结度达到固结度达到80%80%时，工后剩余沉降量为时，工后

30、剩余沉降量为22cm22cm。打砂井前滑。打砂井前滑动破坏最小安全系数为动破坏最小安全系数为1.061.06，打砂井后为，打砂井后为1.381.38。软土地基软土地基二、膨胀土地基二、膨胀土地基 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

31、 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 膨胀土地基膨胀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，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

32、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3540650.72膨胀土地基膨胀土地基 1 1）胀缩性性2 2）崩解性）崩解性3 3）多裂隙性）多裂隙性4 4）超固）超固结性性 5 5）风化特性

33、化特性6 6）强度衰减性度衰减性7)7)滞水性滞水性膨胀土地基膨胀土地基工程特性工程特性常见的公路病害常见的公路病害1 1）路面病害：波浪变形，溅浆冒泥）路面病害：波浪变形，溅浆冒泥2 2）路堑病害：剥落、冲蚀、泥流、溜塌、坍滑、滑坡）路堑病害：剥落、冲蚀、泥流、溜塌、坍滑、滑坡3 3）路堤病害：沉陷、纵向开裂、坍肩、溜塌、坍滑、）路堤病害：沉陷、纵向开裂、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

34、。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。防止路堤滑塌。膨胀土地基膨胀土地基工程实例工程实例 某路段路堤最大填筑高度某路段路堤最大

35、填筑高度17.55m17.55m，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%40%-70%。为保保证高填高填膨膨胀土路堤的土路堤的稳定，定，设计采用采用ss20ss20型土工格型土工格栅加加固路堤的措施，路堤固路堤的措施，路堤边坡采用三坡采用三维植被网，基床植被网，基床加固中粗砂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4.44.4万万m m3 3，土工格，土工格栅24950.2m24950.2m2 2，三，三维植被网植被网5297.3m5297.3m2 2。工程加固措施。工程加固措施见下下图。膨胀土地基膨胀土地基膨胀土地基膨胀

36、土地基土工格土工格栅铺设的的质量保量保证措施措施1 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其作用。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 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（60605 5）cmcm。3 3）有接）有接头或或满铺时需搭接，需搭接，纵向向0.3m0.3m，横向，横向0.1m0.1m，并用，并用低低压聚乙聚乙烯单线按三角形每隔按三角形每隔0.2m0.2m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。

37、4 4）路堤）路堤边缘常常为曲曲线，整卷，整卷(50m)(50m)铺设时，土工格，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)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。膨胀土地基膨胀土地基6 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“

38、”形形钢筋筋钉间距距4.0m4.0m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，可以速度，可以取得取得较好的效果。好的效果。3.3.三三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。膨胀土地基膨胀土地基膨胀土地基膨胀土地基处理后效果处理后效果路堤填筑预留沉降量按最大填高路堤填筑预留沉降量按最大填高17.55m17.55m的的2.5%2.5%取值，即取值，即439mm439mm。填筑完成以后，进行了变形

39、观。填筑完成以后，进行了变形观测。经测。经5 5个观测点个观测点152d152d的水准观测结果，最后的水准观测结果，最后4 4次的沉降量小于次的沉降量小于2.01mm2.01mm，沉降速率为，沉降速率为0.06-0.06-0.25mm/d0.25mm/d，最大总沉降量为，最大总沉降量为106.5mm106.5mm，表明沉降，表明沉降已基本结束。随后又经过已基本结束。随后又经过91d91d不定期的沉降观测，不定期的沉降观测，沉降量变化很小，总沉降量为沉降量变化很小，总沉降量为114mm114mm，再经过近，再经过近一年的时间和一个雨季的考验，该段路堤没有一年的时间和一个雨季的考验，该段路堤没有出

40、现滑坡、溜塌、开裂等病害，说明该段膨胀出现滑坡、溜塌、开裂等病害，说明该段膨胀土高路堤的加固处理十分有效。土高路堤的加固处理十分有效。三、冻土地基三、冻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

41、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。冻土地基冻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冻土地基常见的病害类型常见的病害类型多年冻土处理多年冻土处理 1 1）砂砾石换填法：）砂砾石换填法

42、：适用于砂砾较丰富、单价较低、运适用于砂砾较丰富、单价较低、运 输距离较近的地方输距离较近的地方。2 2）聚苯乙烯泡沫塑料保温板（）聚苯乙烯泡沫塑料保温板（EPSEPS）3)3)塔头草塔头草（青藏高原常见的一种植物）（青藏高原常见的一种植物）,当路堤基底生成当路堤基底生成 塔头草时塔头草时,应利用搭头草铺满做成隔温层应利用搭头草铺满做成隔温层 4 4）片石通风路基）片石通风路基 5 5）热桩（棒），）热桩（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 和风速都比较大的地方，效果更好和风速都比较大的地方，效果更好 6 6）保温护道）保温护道 7 7）路堑边坡保温层）路

43、堑边坡保温层 8 8）基土强夯）基土强夯 9 9）物理化学方法）物理化学方法 1010）防渗隔水与排水）防渗隔水与排水处理措施处理措施冻土地基冻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）铺设隔温隔温层冻土地基冻土地基 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

44、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。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。冻土地基冻土地基工程实例工程实例对

45、该处病害进行了全面彻底整治，采用疏导对该处病害进行了全面彻底整治，采用疏导排除地下水的处理措施，以消除地下水的补排除地下水的处理措施，以消除地下水的补给，削弱地下水受上覆土层冻结承压而上升给，削弱地下水受上覆土层冻结承压而上升的趋势，并利用聚丙乙烯硬质泡沫板对出水的趋势，并利用聚丙乙烯硬质泡沫板对出水口进行了保温改造，使出水口温度从原来的口进行了保温改造，使出水口温度从原来的-3-3提高到提高到33，保证水流畅通，未发生出，保证水流畅通，未发生出水口冻死现象。水口冻死现象。该工程从该工程从19881988年竣工至今，使用效果良好。年竣工至今，使用效果良好。冻土地基冻土地基处理方法处理方法四、四

46、、红粘土地基粘土地基工程特性工程特性1 1）高塑性、高液限、高孔隙比）高塑性、高液限、高孔隙比2 2）物性指标变化幅度大（含水量、液塑性、）物性指标变化幅度大（含水量、液塑性、孔隙比变化大）。孔隙比变化大）。3 3）天然红粘土的饱和度多在）天然红粘土的饱和度多在90%90%以上以上4 4）渗透性差、可视为不透水层）渗透性差、可视为不透水层5 5）胀缩性（仅次于膨胀土）胀缩性（仅次于膨胀土）6 6）抗剪强度与承载力较高（虽然内摩擦角）抗剪强度与承载力较高（虽然内摩擦角 小，但粘聚力大，其强度主要由游离氧小，但粘聚力大，其强度主要由游离氧 化铁形成的铁质胶结作用产生）化铁形成的铁质胶结作用产生）红

47、粘土地基红粘土地基处理措施处理措施红粘土虽然强度较高，压缩性较小，但因与岩溶伴红粘土虽然强度较高，压缩性较小，但因与岩溶伴生，且含水量、液限均较一般粘土高，具有胀缩性生，且含水量、液限均较一般粘土高，具有胀缩性等，因此常被称为等，因此常被称为“有问题的土有问题的土”或特殊土。当其或特殊土。当其含水量高于塑限时，无论是作为路堤填料，还是作含水量高于塑限时，无论是作为路堤填料，还是作为路堑段地基都需要进行必要的处理，其处理方法为路堑段地基都需要进行必要的处理，其处理方法主要有以下几种：主要有以下几种：1 1、垫层置换法、垫层置换法：当施工期间的气候条件不利时，可：当施工期间的气候条件不利时，可采用

48、此方法。采用此方法。美国的坎顿曾用美国的坎顿曾用3%3%的熟石灰和的熟石灰和2%5%2%5%粉煤灰作了一个厚粉煤灰作了一个厚1.6m1.6m的垫层，用常规筑路设备对土样和拌和料拌和压实，在的垫层，用常规筑路设备对土样和拌和料拌和压实，在3838下养护下养护4d4d后，无侧限抗压强度达到后，无侧限抗压强度达到10001400KPa10001400KPa。国内某公。国内某公路采用石灰和粉煤灰，按路采用石灰和粉煤灰，按2:82:8重量比配制，经搅拌碾压形成重量比配制，经搅拌碾压形成二灰垫层，作为红粘土路基，其效果甚佳。二灰垫层，作为红粘土路基，其效果甚佳。红粘土地基红粘土地基2、土性改良法、土性改良

49、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）段红粘土的改良试京珠高速湖南耒（阳）宜（章）段红粘土的改良试验表明，对含水量高达验表明，对含水量高达40%40%的红粘土掺加的红粘土掺加6%6%（重量（重量比）的生石灰，比）的生石灰，12h12h后

50、含水量降低后含水量降低6%6%，接近于塑限，接近于塑限值（值（32%32%），压实度则达到），压实度则达到90%90%。除石灰外，还可采用水泥、砂石、粉煤灰等。除石灰外，还可采用水泥、砂石、粉煤灰等。红粘土地基红粘土地基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