路基工程概述详解课件(PPT 149页)

1、目 录基本概念及路基专业设计内容 特殊条件路基 特殊土路基路基支挡路基防护及加固 其它第1页，共149页。路基是经开挖或填筑而形成的直接支承轨道结构的土工结构物。一、基本概念及路基专业设计内容 （一）基本概念第2页，共149页。（二）技术要求高速铁路基床表层填料及压实标准压实标准级配碎石压实系数K0.97地基系数K30（MPa/m）190动态变形模量Evd（MPa）55高速铁路基床底层填料及压实标准压实标准化学改良土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土压实系数K0.950.950.95地基系数K30（MPa/m）130150动态变形模量Evd（MPa）40407d饱和无侧限抗压强度（kPa）350（5

2、50）高速铁路基床以下路堤填料及压实标准压实标准化学改良土砂类土及细砾土碎石类及粗砾土压实系数K0.920.920.92地基系数K30（MPa/m）1101307d饱和无侧限抗压强度（kPa）2501 人工填筑层：通过填料及压实标准体现技术要求。第3页，共149页。高速铁路基床表层应填筑级配碎石；基床底层应采用A、B组填料或改良土；基床以下路堤宜选用A、B组填料或C组碎石、砾石类填料，当选用C组细粒土填料时，应根据填料性质进行改良。路基填料最大粒径在基床底层内应小于60mm，在基床以下路堤内应小于75mm。普通铁路基床表层 级铁路应选用A组填料（砂类土除外），当缺少A组填料时，经经济比选后可采

3、用级配碎石或级配砂砾石。 级铁路应优先选用A组填料，其次为B组填料。对不符合要求的填料，应采取土质改良或加固措施。 填料的颗粒粒径不得大于150mm。第4页，共149页。基床底层级铁路应选用A、B组填料，否则应采取土质改良或加固措施。 级铁路可选用A、B、C组填料。当采用C组填料时，在年平均降水量大于500mm地区，其塑性指数不得大于12，液限不得大于32%。 填料的颗粒粒径不应大于200mm，或摊铺厚度的2/3。路堤基床以下部位填料，宜选用A、B、C组填料。当选用D组填料时，应采取加固或土质改良措施；严禁使用E组填料。填料的颗粒粒径不应大于300mm或摊铺厚度的2/3。第5页，共149页。高

4、速铁路基床基床应满足填筑层技术要求，基床范围内的地基应无Ps1.5MPa或00.18MPa的土层。2 天然地基1）路基基床第6页，共149页。普通铁路基床高度小于2.5m的低路堤，基床表层范围土质及密实度应符合填筑层技术要求，基床底层厚度范围内天然地基的静力触探比贯入阻力Ps值：级铁路不得小于1.5MPa， 级铁路不得小于1.2MPa；或天然地基基本承载力0：级铁路不得小于0.18MPa，级铁路不得小于0.15MPa。否则应进行换填、改良或加固处理。路堑基床：级铁路基床表层土质不满足填筑层技术要求时，应进行换填处理； 级铁路基床表层土质不满足填筑层技术要求时，应采取换填或土质改良等措施。基床表

5、层土的天然密实度应满足填筑层技术要求，否则应采取压实措施。基床底层厚度范围内天然地基的静力触探比贯入阻力Ps值：级铁路不得小于1.2MPa， 级铁路不得小于1.0MPa；或天然地基基本承载力0： 级铁路不得小于0.15MPa， 级铁路不得小于0.12MPa。否则应进行加固处理。第7页，共149页。 地基表层静力触探比贯入阻力Ps值：级铁路小于1.2MPa， 级铁路小于1.0MPa；或天然地基基本承载力0：级铁路小于0.15MPa，级铁路小于0.12MPa时，应根据软弱土层的性质、厚度、含水率、地表积水深度等，采取排水疏干、挖除换填或填砂砾石等地基加固措施。2）地基第8页，共149页。3 稳定控

6、制标准 普通铁路软土地基上路堤的稳定安全系数：铁路等级旅客列车设计行车速度（km/h）安全系数不考虑轨道及列车荷载考虑轨道及列车荷载级铁路2001.251.201201601.201.15级铁路1201.201.10有运架梁作业的路堤，应验算在运架梁作业条件下的路堤稳定性，其稳定安全系数不得小于1.05。抗震安全系数：D类工程路基边坡高度小于或等于15m时不应小于1.10，C类工程和边坡高度大于15m的D类工程不应小于1.15。 高速铁路路基的稳定安全系数考虑列车荷载作用时不应小于1.25。第9页，共149页。4 沉降控制标准 普通铁路软土及其他类型松软地基上的路基应进行工后沉降分析。路基的工

7、后沉降量应满足以下要求：级铁路不应大于20cm，路桥过渡段不应大于10cm，沉降速率均不应大于5cm/年；级铁路不应大于30cm。 高速铁路路基工后沉降应符合下列规定：1 无砟轨道路基工后沉降应符合扣件调整能力和线路竖曲线圆顺的要求。工后沉降不宜超过15mm；沉降比较均匀并且调整轨面高程后的竖曲线半径符合 的要求时，允许的工后沉降为30mm。路基与桥梁、隧道或横向结构物交界处的工后沉降差不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不应大于1/1000。2 有砟轨道路基工后沉降应符合下表要求。设计行车速度（km/h）一般地段工后沉降（cm）桥台台尾过渡段工后沉降（cm）沉降速率（cm/年）2501053

8、300、350532第10页，共149页。一、特殊条件路基浸水路基，滑坡地段路基，危岩、落石和崩塌与岩堆地段路基，岩溶与人为坑洞地段路基，风沙地区路基，雪害地区路基，地震地区路基。二、特殊土路基软土、松软土路基，膨胀土路基，盐渍土路基，冻土路基，黄土路基。uu、路基支挡重力式挡土墙、卸荷板式挡土墙、悬臂式和扶壁式挡土墙、锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、加筋土挡土墙、土钉墙、抗滑桩、桩板式挡土墙、预应力锚索等。四、路基防护与加固路基坡面防护、既有线基床加固等。五、其它过渡段、填料改良、设计接口等。（uu）路基专业主要设计内容 第11页，共149页。1.基本概念浸水路基是指被设计水位浸淹或影响的河滩，滨

9、河、海、水库，穿越洼淀、池塘等地段的路基。在滨海范围内铁路靠近或跨越海峡、海湾时，用土石填筑的路基称为滨海路基。水库路基是线路沿水库边缘行进或跨越水库支沟、支流修筑的受库水作用影响的路基。洼淀是由于地势低洼，无排水出路，雨季或常年积水的封闭式低地。2.填料要求路基浸水部分应采用渗水土填筑。二、特殊条件路基 （一）浸水路基 第12页，共149页。3.工程设置原则河滩、滨河路基应避免过多挤压河床和压缩桥长，不得侵入山区河流的河槽。在洪水经常泛滥区域内不应设置路基。河滩路堤的平面布设应使河滩水流顺畅, 不宜在河滩范围内设计成折向下游的路堤。滨海路基应选择在海面最短、水深不大、波浪较小、海滩地势较为平

10、坦、地质条件好的地段通过。水库路基库岸的稳定性应根据工程地质条件、水文气象特征及库水运行规律、库岸形态、水库坍岸、水库淤积、地下水壅升等因素，并考虑波浪、荷载、地震等作用力的影响，进行分析和评价。库岸的坍岸线应通过对水库坍岸的预测和计算确定。路基距预测坍岸线应有一定的安全距离。第13页，共149页。4.路肩高程当路肩高程受洪水位或潮水位控制时，应计算其设计水位，设计洪水频率或重现期应符合下列规定： 1 设计洪水频率标准应采用1/100。当观测洪水（含调查洪水）频率小于设计洪水频率时，应按观测洪水频率设计；当观测洪水频率小于1/300，应按1/300频率设计。 2 在淤积严重或有特殊要求的水库地

11、段，应在可行性研究阶段确定洪水频率标准。 3 改建既有线与增建第二线的洪水频率，应根据多年运营和水害情况在可行性研究阶段确定。 4 滨海路基的设计潮水位，应采用重现期为100年一遇的高潮位。当滨海路堤兼做水运码头时，还应按水运码头设计要求确定设计最低潮位。第14页，共149页。滨河、河滩路堤的路肩高程应高出设计水位加壅水高(包括河道卡口或建筑物造成的壅水、河湾水面超高)加波浪侵袭高或斜水流局部冲高，加河床淤积影响高度，再加0.5m。其中波浪侵袭高与斜水流局部冲高应取二者中之大值。水库路基的路肩高程，应高出设计水位加波浪侵袭高加壅水高（包括水库回水及边岸壅水），再加0.5m。当按规定洪水频率计算

12、的设计水位低于水库正常高水位时，应采用水库正常高水位作为设计水位。滨海路基，当顶部未设防浪墙时，其路肩高程应高出设计高潮水位加波浪侵袭高（波浪爬高）加不小于0.5m的安全高度；当设有防浪胸墙时, 路肩高程应高出设计高潮位以上不小于0.5m。地下水位或地面积水较高地段的路基，其路肩高程应高出最高地下水位或最高地面积水水位加毛细水强烈上升高度，再加0.5m。第15页，共149页。（二）滑坡 第16页，共149页。1.基本概念滑坡是指在一定的地形、地质条件下，由于破坏力学平衡的各种自然或人为的因素的影响，山坡上的不稳定土（岩）体在重力作用下，沿着山坡内部某一软弱面（带）作整体的、缓慢的、间歇性的滑动

13、的变形。有些滑坡的滑动初期较缓慢，但到后期其运动速度突然变大，表现为急剧的山坡变形，滑体内有部分岩土形成翻倾，而其大部分则仍作整体位移，这种先缓后急的滑动现象称为“崩塌性滑坡”。 第17页，共149页。2.工程设置原则线路应绕避巨型、大型和性质复杂的滑坡地段或滑坡群。当绕避中、小型滑坡困难时，应选择在有利于滑坡稳定和线路安全的位置通过，并采取可靠的工程处理措施。厚层松散堆积体、断裂构造或风化破碎带、岩体顺层带，易产生工程滑坡，工程地质选线应符合下列要求。 1）线路不应与大断裂平行，应绕避地下水发育地段的厚层构造破碎带及岩体顺层带； 2）不宜切割厚层松散堆积体、风化破碎带的坡脚或在其上部填方。厚

14、层松散堆积体或破碎带、岩体顺层带、特殊岩土或存在软硬不均岩层的路堑，应尽量降低边坡高度；斜坡软弱地基上的路堤，应控制填方高度。设计时应通过对路堑开挖、路堤加载后路基及边坡的稳定性分析，采取相应的工程措施，预防产生工程滑坡。第18页，共149页。1.基本概念崩塌是指陡峻斜坡上的岩体或土体，突然而急剧地向下倾倒、崩落、翻滚和跳跃等的一种动力地质现象。规模极大的崩塌称为山崩，而仅个别落石的称为坠落。岩堆是岩石山坡经过物理、风化作用，形成的岩石碎块、碎屑，通过重力作用或雨水搬运至山坡上或山脚下的疏松堆积体。（uu）危岩、落石和崩塌与岩堆地段路基 第19页，共149页。2.工程设置原则线路应绕避可能发生

15、大范围的危岩、落石或大规模崩塌地段。对中小型危岩、落石和崩塌地段，绕避困难时，应根据病害类型及危害程度等，合理地选择线路位置及防治措施。在危岩、落石和崩塌地段，路基宜选择在其影响范围小、边坡较矮缓、易于防治处理的位置，并采取遮蔽、拦截、清除、加固或综合处理等安全可靠的工程措施。第20页，共149页。1.基本概念岩溶是水对可溶性岩层的化学作用和机械作用所产生的一种不良地质现象，常见的岩溶形态有溶沟、溶槽、漏斗、落水洞、竖井、溶洞、暗河、地下湖、坡立谷等。 2.工程设置原则线路宜绕避岩溶发育地区，绕避困难时，路基工程宜选择在岩溶发育最窄、易于处理的位置通过。必要时，应与桥梁等工程进行技术经济综合比

16、较。线路应绕避大型采空区及难以查明的小型采空区和人为洞穴。对小型采空区和人为洞穴，绕避困难时，路基工程应采取可靠的处理措施。（四）岩溶与人为坑洞地段路基 第21页，共149页。1.基本概念风沙地区路基是沙漠、大风和风沙流地区路基的总称，位于这些地区的路基，容易遭受风蚀或沙埋等危害。 2.工程设置原则在风沙地区，线路应尽量选择于河岸、湖沼、潜水溢出带和固定与半固定沙丘带等易于设防护和有建筑材料的地段，其走向与主风向平行，宜以路堤（堤高宜大于1m）通过，避免较长（大于30m）和较深(大于6m) 的路堑。（五）风沙地区路基 第22页，共149页。3.填料路堤：砂类土不得作为级铁路基床表层填料；级铁路

17、基床表层采用粉、细砂作填料时，应采取土质改良措施。级铁路基床底层采用粉、细砂作填料时，应采取土质改良或加固措施。路堑：级铁路基床表层应采取换填措施，填料应符合有关规定。级铁路基床底层、级铁路基床表层土质为粉、细砂时，应采取换填、土质改良或其它加固措施。当横向取、弃土时，取土坑和弃土堆应设在背风侧。取土坑内边缘距路堤坡脚不应小于5m，弃土堆内边缘距堑顶不应小于10m，并应采取防风沙措施。第23页，共149页。1.基本概念在寒冷、严寒地区，冬季由于自然降雪和风吹雪的影响，经常使路基面产生较厚的积雪，阻碍列车运行，造成危害。 2.工程设置原则线路不宜靠近严重积雪的山坡坡脚,绕避困难时应采取有效的防护

18、措施,线路走向宜与风雪流的主导风向平行或交角不宜大于30。路基应避免低填浅挖, 长路堑。对经常发生掩埋线路的严重雪害或有雪崩情况的地段，可采用明洞或棚洞等防护措施。（六）雪害地区路基 第24页，共149页。1.基本概念软土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积，具有含水率大（L）、孔隙比大（ e1.0 ）、压缩性高（a0.10.2 0.5MPa-1 ）、强度低（Ps0.8MPa）等特点的黏性土。松软土是指虽然达不到软土的指标，但含水量较大、承载力较低或压缩性较高，一般工程需对其进行工程处理的土，包括饱和粉细砂及粉土、软黏土、饱和黄土等。 uu、特殊土路基 （一）软土、松软路基 第25页，共149页。

19、2.工程设置原则在软土地基上，路基宜为路堤形式，其高度不宜小于基床厚度。在深厚层软土地区，应根据软土类型及厚度，地基加固工程难易程度及路基工后沉降控制等因素，合理确定路桥分界高度，严格控制路堤高度。软土路基上路堤坡脚两侧地面不应取土、挖沟。当必须取土时，其安全距离应通过稳定性检算确定。软土或松软土地基处理应满足路堤稳定和工后沉降要求；路堑及高度小于基床厚度的低路堤，地基加固措施应满足基床承载力要求。采用复合地基加固的地段，施工前应根据设计进行工艺性试桩，确认设计与施工有关参数技术可行后，方可正式施工。复合地基加固质量检测合格后方可填筑路堤。第26页，共149页。软土地基上路基位置选择应符合下列

20、要求： 1)宜选在软土范围窄、厚度薄的地段； 2)在低缓丘陵地区宜避开封闭或半封闭洼地； 3)在山间谷地宜避免设在软土底面横坡较陡地段； 4)在河流中下游地带宜设在高阶地上； 5)在沉积平原地区宜远离河流、湖塘和人工渠道。在软土地区增建第二线时，宜远离既有线；当第二线靠近或与既有线并行时，应考虑新线路基对既有线路基的影响。采用排水固结措施加固的新建路堤，当预留第二线时，宜一次建成双线路堤。第27页，共149页。3.主要地基处理方法及适用条件（1）浅层处理1) 换填法换填是指挖除全部或部分软弱土，换填以砂、砾、卵石、片石等渗水性材料或强度较高的黏性土。对软土层厚度小于3m的情况，一般可采取全部挖

21、除换填的方法；对厚度大于3m的情况，通常只采取部分挖除的换填方法。全部挖除换填从根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最为彻底的措施。第28页，共149页。2）垫层法垫层法是指在软土层顶面铺设排水砂石垫层，以增加排水面，使软土地基在填土荷载的作用下加速排水固结，提高其强度，满足稳定性的需要。这种垫层对于基底应力的分布和沉降量的大小无显著的影响，但可加速沉降的发展，缩短固结的过程。采用砂垫层法处理软土地基，施工简单，不需特殊机具设备，占地较少，但需砂料来源丰富且填土时间较长，施工中需严格控制填土速度。3）加筋垫层法加筋垫层法是以土工织物作为补强材料来加固地基，其作用类似柔性柴排。第29页，共1

22、49页。（2）排水固结法1）砂井在软土地基中，钻成一定直径的孔眼，灌以粗砂或中砂，利用上部荷载作用加速软土的排水固结，这种方法称为砂井排水法。砂井顶部要用砂沟或砂垫层连通，构成排水系统，在路堤荷载的作用下加速排水固结，从而提高强度，保证路堤的稳定性。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。特别是当天然土层的水平排水性能较垂直向为大，或软土层中有薄层粉细砂夹层时，采用砂井的效果更好，但次固结占很大比例的土类，如泥炭类土、有机质黏土和高塑性黏土等，则不宜采用。第30页，共149页。2) 袋装砂井袋装砂井是指事先把砂装入长条形透水性好的编织袋内，然后用专用的机具设备将其打入软土地基内

23、，代替普通大直径砂井。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，避免缩颈现象。此外，袋装砂井的直径小，材料消耗低，工程造价低，施工速度快，设备轻，也适于在软土地基上施工。袋装砂井排水法的适用范围与普通砂井相同。特别是当地基水平位移较大时，袋装砂井法更具优越性。第31页，共149页。3) 塑料排水板塑料板排水法是在纸板排水法的基础上发展而来的。该法的特点是单孔过水断面大，排水畅通，质量轻，强度高，耐久性好。塑料排水板的结构（）凹槽塑料板；（b）梯形槽塑料板；（c）uu角槽塑料板；（d）硬透水膜塑料板；（e）无纺布螺旋孔排水板；（f）无纺布柔性排水板。第32页，共149页。第33页，

24、共149页。4) 电渗法电渗法是在软土地基中插入两根金属电极（阳极为金属棒，阴极为带有管眼的金属管），通以直流电，土中的水便由阳极向阴极渗流，并不断地在阴极附近抽水，以使软土产生固结，提高地基承载能力。电渗法的固结速度快。有资料表明，在电压梯度为0.3V/cm的条件下，d即可完成电渗固结的80%90%。电渗法处理软土成本较高，只在特定情况下才采用。第34页，共149页。（3） 预压法1）堆载预压通过填土或其它荷载来增加作用于地基上的总应力，加速固结沉降，同时提高地基强度的方法。为保证在填筑过程中不致失稳，一般采用慢速加载法。一般结合排水固结法使用。第35页，共149页。2）真空预压真空预压法是

25、在加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板等竖向排水通道，在地面铺设排水砂层，其上覆盖不透气的密封膜与大气隔绝，通过埋设于砂垫层中的吸水管道用真空装置抽气，使膜的内外产生一个气压差，即作用于地基上的预压荷载，与堆载预压不同的是，真空负压是一均匀等向应力，不会产生剪应力，因而不会造成地基的失稳破坏。真空预压法一般用于加固目标承载力不大于80kPa的情况。高液限土应禁用；高塑性指数土（Ip18）应慎用。第36页，共149页。Ip =1825要求具有最佳反滤梯度的真空预压法， Ip25可采用真空电渗复合预压法 。高真空挤密法=真空井点降水+强夯真空电渗复合预压法=真空预压+电渗+动力固结K10-4cm/

26、s，高真空挤密法；10-4cm/sK10-5cm/s ，真空电渗降水+动力固结；K10-5cm/s，目标小于80kPa，真空预压；不小于80kPa，真空电渗复合预压法。第37页，共149页。第38页，共149页。第39页，共149页。（4）复合地基法1）搅拌桩（双多向、钉形桩、砂浆桩）搅拌法是利用水泥作为固化主剂，通过搅拌机械就地将软土和固化剂拌和，形成具有一定强度的水泥土加固体的方法。固化剂可采用水泥，掺入量一般为被加固土重的7%20%，水泥浆的水灰比一般为0.450.5。搅拌法适用于处理淤泥、淤泥质土、粉土、粘性土和素填土等地基。当地下水具有侵蚀性时，应通过试验确定其适用性。第40页，共1

27、49页。第41页，共149页。第42页，共149页。第43页，共149页。2）旋喷桩高压喷射注浆法是把注浆管钻入（或置入）土层以后，使喷嘴喷出2040Mpa的高压射流破坏地基土体，形成预定形状的空间，注入的浆液将冲下的土置换或部分混合凝成固结体，以达到改造土体的目的的一种方法。适用地层较广。目前主要用于松散、软弱土层，如第四纪的冲（洪）积层、残积层、淤泥和人工填土等。在N15的砂类土、N10的粘性土、粉土和黄土中易取得较好的效果。但坚硬土层、含大砾（块）石或砾（块）石量多的土层及含大量纤维质的腐植土，处理效果变差，有时可能不如静压注浆；在有地下水劲流的地层、永久冻土层和无填充物的岩溶地段，不宜

28、采用。第44页，共149页。3）石灰桩石灰桩法是利用生石灰在软土地基内形成桩柱，通过生石灰的消解和水化物的生成，以降低土中含水量，提高地基强度，减小沉降量。除单独使用生石灰外，也可与砂并用，成为石灰砂桩。第45页，共149页。4）砂桩砂桩是指用振动或冲击荷载在软弱地基中成孔后，再将砂料挤压入土中，形成大直径的密实柱体。砂桩适于松散砂土、人工填土和软土地基的挤密加固。对加固饱和软弱土地基则应慎重。砂桩在软弱粘土地基中主要通过置换作用和排水作用加速土体排水固结，并形成复合地基，提高地基的承载力和整体稳定性。5）碎石桩以碎石（或卵石）为主要材料制成的复合地基加固桩，按其制桩工艺分为振冲（湿法）碎石桩

29、和干法碎石桩两大类。碎石桩适用于砂土、粉土等可液化土层，黏性土、淤泥质土、有机质土、填土等地层的软基加固及消除湿陷性黄土的湿陷性。振冲碎石桩Cu20kPa应慎用。第46页，共149页。6）CFG桩CFG桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩。CFG桩施工最初选用振动沉管打桩机，该工艺的不足在于存在振动和噪音污染，遇厚砂层和硬土层难以穿透。1997年国家投资立项研制开发的长螺旋钻机和配套的施工工艺进一步完善了CFG桩施工技术。CFG桩复合地基技术在开始在多层、高层和超高层建筑地基处理中得到广泛应用，并成为某些地区应用最普遍的地基处理方法之一。近年来高速公路和铁路客运专线建设

30、逐步引入了CFG桩，尤其在铁路客运专线建设中逐渐发展成为沉降控制的主要手段。CFG桩可用于填土、饱和及非饱和粘性土，既可用于挤密效果好的土，又可用于挤密效果差的土。第47页，共149页。第48页，共149页。第49页，共149页。7）管桩PHC管桩工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠;运输吊装方便，接桩快捷; 机械化施工程度高，操作简单，易控制;桩身混凝土强度高（C80），可打入密实的砂层和强风化岩层。 PHC管桩施工方法主要有锤击和静压两种，近几年来，随着大吨位( 6800kN ) 压桩机的问世和静压沉桩施工工艺的完善，静压法施工工艺与锤击法相比具有明显的优点，因此发展迅速。第50页，共

31、149页。第51页，共149页。8）复合载体夯扩桩采用经细长锤夯击，将护筒沉到设计标高后，细长锤击至护筒底一定深度，分批向孔内投入填充料和干硬性混凝土，用细长锤反复夯实挤密，在桩端形成复合载体，最后放置钢筋笼，灌注桩身混凝土而形成的桩。 第52页，共149页。1.基本概念膨胀土指土中黏土矿物主要由亲水矿物组成，具有吸水膨胀、软化、崩解和失水急剧收缩开裂，并能产生往复变形的黏性土。含有大量亲水矿物，含水率变化时产生较大体积变化具有膨胀土特征的岩石，应判定为膨胀岩。2.工程特性膨胀土（岩）具有干缩湿胀特性，吸水膨胀时将对路基支挡建筑物产生膨胀力；膨胀土（岩）具有强度随干湿循环产生剧烈衰减的特性，其

32、残余强度远低于峰值强度。受干湿循环影响强度剧烈衰减的层位为气候影响层；膨胀土（岩）裂隙发育，裂隙面往往充填灰白、灰绿色高塑性黏土，有地下水时，结构面强度大大降低，导致路堑边坡失稳。（二）膨胀土路基第53页，共149页。3.工程设置原则膨胀土（岩）地区路基应严格控制边坡高度，避免高路堤及深长路堑。路堤边坡高度不宜超过10m，路堑边坡高度不宜超过15m，并应加强稳定边坡措施。膨胀岩体存在不利的结构面或软弱夹层时，线路宜垂直或大角度与其相交通过，路基边坡应采取防止顺层滑动的措施。4.填料路堤基床表层不得采用膨胀土（岩）或其改良土填筑；基床底层采用膨胀土（岩）作填料时，应采取土质改良措施。基床以下路堤

33、填料应符合下列规定：1）采用中、强膨胀土（岩）作路堤填料时必须改良；2）采用弱膨胀土（岩）作路堤填料时，时速200km的铁路必须改良，其他、级铁路可采取改良或加强边坡加固及防排水措施。第54页，共149页。1.基本概念盐渍土指易溶盐含量大于0.3%的土。地表以下1.0m深度内易溶盐的平均含量大于0.3%时，应判定为盐渍土地区或场地。2.工程特性盐渍土具有较强的吸湿、松胀、溶蚀及腐蚀等特性。3.工程设置原则路基位置应选在地势较高、地下水位较低、排水条件好、土中含盐量低、地下水矿化度低、盐渍土分布范围小的地段，并应以路堤通过。4.填料路堤基床不得采用盐渍土、石膏土作填料；基床以下不应采用石膏土作填

34、料。采用盐渍土作填料时，应严格控制含盐量。（uu）盐渍土路基第55页，共149页。（四）冻土路基路基冻融病害（牙林线275k）第56页，共149页。路基冻融病害（嫩林线）第57页，共149页。1.基本概念冻土是指温度为0或低于0并含有冰晶的土（岩）。根据冻结状态持续时间（T），冻土可分为多年冻土（T2年）和季节性冻土（T1年）。 2.工程特性冻胀融沉。3.工程设置原则多年冻土地区线路宜绕避不良冻土现象发育和地下水丰富地段，当绕避困难时，应选择在病害轻、范围窄的地段通过，并采取合理的工程措施。线路位于下列不良冻土区时，宜以桥梁通过。1）大型的冻胀丘、冰锥发育地段；2）发展性热融湖（塘）、范围宽广

35、的大片沼泽或横向坡度较陡的沼泽地段；3）高温极不稳定区或不易保温的岛状冻土区。第58页，共149页。多年冻土地区路基宜采用路堤形式，在高含冰量（富冰冻土、饱冰冻土、含土冰层）冻土地段的路堤，当采用保护冻土的设计原则时，路堤最小高度应根据不同地区、填料种类、不同地温分区综合确定。山坡上的路基应选在坡度较缓、地表干燥、向阳的地段通过。位于冻胀丘、冰锥地段的路基宜在其下方影响距离之外以路堤通过，并应有足够高度；位于其上方时应考虑地下水活动变化对路堤稳定性的影响。多年冻土沼泽、厚层地下冰和冻结层上水发育的地段应避免设路堑。热融滑坍体地段路基宜从其下方以路堤通过。第59页，共149页。牙林线101K00

36、0M800M试验段牙林线107K200M795M试验段第60页，共149页。第61页，共149页。热融湖（塘）地基处理横断面型式冻土沼泽化湿地地基处理横断面型式高含冰量冻土路堑断面型式综合等级为“差”、且填土高度大于2.50m地段路基断面型式第62页，共149页。1.基本概念黄土是指第四纪以来在干旱、半干旱气候条件下陆相沉积的一种特殊土，土颗粒成分以粉粒为主，多孔隙、富含钙质，呈棕黄、灰黄或黄褐色。新近堆积黄土是指沉积年代近，具高压缩性、承载力低、在50150kPa压力下变形较大的全新世（Q42）黄土。2.工程特性遇水宜崩解、冲蚀、湿陷。3.工程设置原则黄土地区路基，路堤边坡高度，级铁路不宜超

37、过10m，级铁路不宜超过15m；新黄土路堑边坡高度不宜大于20m，老黄土路堑边坡高度不宜大于25m。黄土塬梁地区，路基应避开有滑坡、崩塌、陷穴群、冲沟发育、地下水出露的塬梁边缘和斜坡地段。当必须通过时，应有充分依据和切实可行的工程措施。（五）黄土路基第63页，共149页。4.填料级铁路的基床表层不得采用黄土或黄土改良土作填料；级铁路的基床表层可采用黄土改良土作填料；级铁路的基床底层可采用黄土改良土作填料；级铁路的基床底层可采用黄土作填料，但在年平均降水量大于500mm地区，其塑性指数大于12，液限大于32%时，应采取土质改良或加固措施。黄土作为填料进行土质改良时，掺和料宜采用水泥、石灰等，其掺

38、入量应根据试验确定。第64页，共149页。四、路基支挡 路基工程在下列情况下应修筑支挡结构：1 为减少路堑边坡薄层开挖、路堤边坡薄层填方地段或为加强路堤本体稳定地段的陡坡路基；2 为避免大量挖方、降低边坡高度或加强边坡稳定性的路堑地段；3 不良地质条件下的加固地基、边坡、山体、危岩或拦挡落石地段；4 受水流冲刷影响稳定的沿河、滨海路堤地段；5 为节约用地、少占农田或为保护重要的既有建筑物地段；6 为保护生态环境地段；7 其他特殊条件需要的地段。第65页，共149页。挡土墙抗滑动稳定系数Kc不应小于1.3(抗震1.1)，抗倾覆稳定系数K0不应小于1.6(抗震1.3)。 计入附加力时，Kc不应小于

39、1.2，K0不应小于1.4。架桥机等运架设备临时荷载作用下， Kc不应小于1.2，K0不应小于1.4。第66页，共149页。（一）重力式挡土墙 第67页，共149页。重力式挡土墙的稳定性主要依靠墙身的自重来维持，墙身一般采用浆砌片石砌筑，有时也采用混凝土。由于我国的一些地区石料来源丰富，就地取材方便，再加上施工方法简单，在过去很长一段时间内，石砌的重力式挡土墙是我国岩土工程中广泛采用的主要支挡结构。20世纪50年代我国首先在西南山区宝成线采用了衡重式挡土墙，此后该挡土墙型式获得推广应用。一般地区、浸水地区、地震地区和特殊岩土地区的路肩、路堤和路堑部位，可采用重力式（或衡重式）挡土墙。路肩、路堤

40、和土质路堑挡土墙高度不宜大于10m，石质路堑挡土墙不宜大于12m。（重力式支挡结构高度，路堤墙不宜大于6m，路肩墙不宜大于8m）。第68页，共149页。（二）卸荷板式挡土墙 第69页，共149页。卸荷板式挡土墙是指在墙背设置卸荷平台或卸荷板，达到减少墙背土压力和增加稳定力矩，以填土重量和墙身自重共同抵抗土体侧压力的挡土结构。卸荷板挡土墙墙身通常为浆砌片石或片石混凝土，卸荷板为钢筋混凝土。与普通重力式挡土墙相比，卸荷板式挡土墙可节省圬工约30%，降低造价约20%。国外具有卸荷板或卸荷平台的挡土结构在水工岸壁工程中应用较早，苏联、日本等国家在港工建筑物中应用、研究较多。我国铁路部门从20世纪60年

41、代起设计并试用了类似结构的挡土墙。通过多年的应用，目前铁路系统对于卸荷板式挡土墙已逐渐形成了一套较为合理的设计计算方法。该型式适用于地基强度较大，墙高大于6m、小于等于12m的一般地区路肩墙。第70页，共149页。（uu）悬臂式和扶壁式挡土墙 第71页，共149页。悬臂式和扶壁式挡土墙是轻型支挡结构，依靠墙身自重和墙底板以上填筑土体（包括荷载）的重力维持挡土墙的稳定，其主要特点是厚度小，自重轻，可做到较高高度，经济性较好，适用于石料缺乏和地基承载力较低的填方地段。悬臂式和扶壁式挡土墙在国外已广泛采用。近几年在铁路、公路建设工程中也已经大量采用。 悬臂式挡土墙高度不宜大于6m。当墙高大于4m时，

42、宜在墙面板前加贴角。墙顶宽度不应小于0.2m。 扶壁式挡土墙高度不宜大于10m。墙顶宽度不应小于0.2m。装配式的扶壁式挡土墙不宜在不良地质地段或设计地震动峰值加速度0.2g及以上的地区采用。第72页，共149页。（四） 锚杆挡土墙 两级柱板式锚杆挡墙示意图板肋式锚杆挡墙示意图第73页，共149页。锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙面（肋柱、面板）和锚杆组成的支挡结构，它依靠锚固在稳定岩土层内锚杆的抗拔力平衡墙面处的土压力。我国铁路从1966年开始于成昆线应用锚杆挡土墙，继而在川黔、鹰厦、太焦、沙通、枝柳等铁路线的岩石地段修建多处，使用情况良好。锚杆挡土墙适用于一般地区岩质路堑地段，可采用单级或多级，

43、级与级之间设置平台，平台宽度不宜小于2.0m，每级墙高不宜大于8m，总高度宜控制在18m以内。锚杆挡土墙肋柱、挡板可预制。根据地质和工程具体情况，也可采用无肋柱锚杆挡土墙。第74页，共149页。（五）加筋土挡土墙 第75页，共149页。第76页，共149页。加筋土挡土墙是由基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等几部分组成。其挡土原理是依靠填料与拉筋之间的摩擦力来平衡墙面所承受的水平土压力（即加筋土挡土墙内部稳定），并以基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等组成复合结构而形成土墙以抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力（即加筋土挡土墙外部稳定），从而保证了挡土墙的稳定。加筋土挡土墙属于轻型支挡结构，施工简便，施工速

44、度快，圬工量少，节省投资，少占地，外形也美观。加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区，由于其为柔性结构，对地基承载力要求不高，能适应地基轻微的变形，一般对墙高没有限制，但在铁路工程中加筋土挡土墙仅限于使用在一般地区的路肩墙，在铁路一级干线上加筋土挡土墙的高度不宜大于10m， 墙高大于10m时或在其它地区使用时应作特殊设计。第77页，共149页。北京怀柔中国维和部队训练中心加筋挡土墙第78页，共149页。美国LaCrosse分段挡土墙系统第79页，共149页。美国Castleberry社区加筋土挡墙及钢丝笼系统第80页，共149页。（六）锚定板挡土墙 锚定板挡土墙结构形式分级墙肋柱布置 第81页，共14

45、9页。锚定板挡土墙由墙面系、钢拉杆、锚定板和填料共同组成。墙面系由预制的钢筋混凝土肋柱和挡土板拼装而成。钢拉杆外端与墙面系的肋柱或面板连接，内端与锚定板连接，通过钢拉杆，依靠埋置在填料中的锚定板提供的抗拔力来维持墙体稳定。锚定板挡土墙是一种适用于填土的轻型挡土结构，它与锚杆挡土墙的区别是：抗拔力不是靠拉杆与填料的摩阻力提供，而是由锚定板提供。锚定板挡土墙与加筋土挡土墙都是适用于填土的轻型支挡结构，但二者的支挡原理不同。锚定板挡土结构是依靠填土与锚定板接触面上的侧向承载力以维持结构的平衡，不需要利用拉杆与填土之间的摩擦力。因此拉杆长度可以缩短，填料也不必限用摩擦系数较大的砂性土，与加筋土支挡结构

46、相比，锚定板挡土结构具有一定的优越性，但施工程序较加筋土挡墙复杂。第82页，共149页。锚定板挡土墙可用于一般地区墙高不大于10m 的路肩墙或路堤墙，设计锚定板挡土墙时，可根据地形采用单级或双级。单级墙的高度不宜大于6m，双级墙的总高度不宜大于10m。双级墙上、下两级之间宜设置平台，平台宽度不宜小于2.0m。 我院对于锚定板挡土墙的应用研究较早，1977年，我院设计的北京西北环线锚定板挡土墙竣工完成，至今使用情况良好。并结合室内模型试验归纳形成了铁uu院锚定板容许抗拔力经验计算公式。第83页，共149页。（七）土钉墙 第84页，共149页。 土钉墙是在土质或破碎岩质路堑边坡中设置钢筋土钉，靠土

47、钉拉力维持边坡稳定的挡土结构。土钉墙一般由土钉及墙面系（钢筋网和喷射混凝土构成的面层）组成。可用于一般地区土质及破碎软弱岩质路堑地段，在地下水较发育或边坡土质松散时，不宜采用土钉墙。土钉墙高度宜控制在20m以内，墙面胸坡为10.110.4，根据地形地质条件，边坡较高时宜设多级。多级墙上、下两级之间应设置平台，平台宽度不宜小于2m，每级墙高不宜大于10m。单级土钉墙墙高宜控制在12m以内。第85页，共149页。（八）抗滑桩 抗滑桩结构形式第86页，共149页。抗滑桩是一种由锚固段侧向地基抗力来抵抗悬臂段的土压力或下滑力的横向受力桩（在非滑坡工程时称其为锚固桩），抗滑桩常用于稳定滑坡、加固山体及加

48、固其他特殊边坡。采用抗滑桩治理滑坡，国外始于20世纪30年代，国内于20世纪50年代开始使用。目前，国内在铁路、公路、厂矿等土木工程的滑坡治理中，广泛地采用抗滑桩。抗滑桩的结构形式主要有单排抗滑桩、椅式桩墙、排架抗滑桩、预应力锚索抗滑桩、微型桩群等。抗滑桩可用于一般地区、浸水地区和地震区的路堑和路堤支挡，也可用于滑坡等特殊路基的支挡工程；桩的悬臂段长度不宜大于15m，当大于15m或桩侧土压力较大时，可在桩上部假设锚索（杆）组成预应力锚索（杆）桩。第87页，共149页。（九）桩板式挡土墙 桩板墙土压力分布第88页，共149页。桩板式挡土墙是由锚固桩发展而来的。20世纪70年代初在枝柳线上首先将桩

49、板式挡墙应用于路堑边坡中。桩板式挡土墙可用于一般地区、浸水地区和地震区的路堑和路堤支挡，也可用于滑坡等特殊路基的支挡。桩板式挡土墙桩的自由悬臂长度不宜大于15m。桩的截面尺寸不宜小于1.25m，截面形式可采用矩形或T型，桩间距宜为58m。桩板墙顶位移应小于桩悬臂端长度的1100，且不宜大于10cm。地面处桩的水平位移不宜大于10mm，且侧壁应力不应大于地层的横向容许承载力。当桩的自由悬臂长度达到或超过15m时，以往在施工过程中发生桩的位移过大，甚至折断的事故。如京九线赣龙段某路堑式挡土墙，最大悬臂长达到18m，当路基开挖到路基面以后不久即发生桩断墙倒事故，事故原因很多，但与悬臂太长也有一定关系

50、。为了解决陡坡路堤高挡土墙的设计施工问题，工程实践中开始使用预应力锚拉式桩板墙和锚索（杆）桩板墙。第89页，共149页。津秦线的预应力锚索桩板墙第90页，共149页。第91页，共149页。（十）预应力锚索 第92页，共149页。预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支挡结构。锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，从而达到使被加固体稳定和限制其变形的目的。预应力锚索适用于土质、岩质地层的边坡及地基加固，其锚固段宜置于稳定岩层内。第93页，共149页。1911年美国首次采用

51、岩石锚杆加固矿山巷道，1918年西利西安矿山开采首次使用了锚索支护，1933年在阿尔及利亚舍尔法坝成功采用预应力锚索加固技术。20世纪40年代起，锚索加固技术在世界各国得到了迅速发展，广泛应用于边坡加固、坝基加固、抗震加固、抗浮加固、滑坡防治等岩土工程各个领域。20世纪50年代后期，随着压力灌浆扩大锚固头工艺的开发，锚索技术扩展到松散、软弱地层中。1969年墨西哥第7届国际土力学和基础工程会议认为锚杆的防护和岩土中锚索的蠕变问题已得到解决，锚索可用于永久工程得到了论证与确认。我国的锚索加固技术始于20世纪60年代，1964年首次在梅山水库的坝基加固中采用了锚索加固技术。20世纪80年代以后，我

52、国的锚索加固技术发展尤为迅速，广泛应用于国防、水电、矿山、铁路、公路等岩土工程中。第94页，共149页。（十一）U型结构 第95页，共149页。第96页，共149页。第97页，共149页。第98页，共149页。第99页，共149页。主要形式有植物防护、骨架护坡、预制空心块护坡、锚杆（索）框架梁、孔窗护坡（墙）等。五、路基防护与加固 第100页，共149页。（1）一般植物护坡通过撒草籽、铺草皮、移栽灌木等方式进行植物防护。铺草皮适用于需要快速绿化的边坡，且坡率缓于1:1的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。草皮应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种，不宜采用喜水草种，严禁采用生长在泥沼地的草皮。（一）植

53、物防护 （2）液压喷播植草护坡将草籽、肥料、粘着剂、土壤改良剂等按比例混合，通过机械加压喷射到边坡坡面的施工技术。具有施工简单、速度快、草籽发芽均匀、适用面广、造价低等优点。湿法喷播适用于土质边坡、土夹石边坡、严重风化岩石的坡率缓于1:0.5的路堑和路堤边坡及中央分隔带、立交区、服务区及弃土堆绿化防护。第101页，共149页。（3）土工网植草护坡土工网一般采用uu维立体网，可用于加固边坡及在播种初期保持土壤以利草籽生长。随着植物生长，坡面逐渐被植被覆盖，土工网与植被逐渐形成整体性坡面覆盖物。uu维植被网适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于1:0.75边坡防护；uu维植被网中的回填土采用客

54、土或土、肥料及含腐殖质土的混合物。（4）OH液植草护坡是从国外引进的化学植草防护技术，它将化工产品OH液用水按一定比例稀释后和草籽一起喷洒于坡面，使之在短时间内硬化，将边坡表土固结成弹性固体薄膜，达到植草初期边坡防护的目的。本技术具有施工简单迅速、无需后期养护、防护效果好等特点。目前该技术尚未实现国产化，国内结合个别工程进行过试验。第102页，共149页。（5）客土植生护坡普通植物防护难以实施时，可采用客土植生，可根据地质和气候条件进行基质和种子配方，防护效果较好。客土植生适用于风化岩石、土壤较少的软质岩石、养分较少的土壤、硬质土壤，植物立地条件差的高大陡坡面和受侵蚀显著的坡面。当坡率陡于1:

55、1时，宜设置挂网或混凝土框架。 （6）喷混植生护坡采用混凝土喷射机把基材与植物种子的混合物按照设计厚度均匀喷射到边坡坡面的绿色护坡技术，植物依靠基材生长起到防护作用。喷混植生护坡主要由锚杆、网、基材混合物uu部分组成。 第103页，共149页。清江水布垭1#公路岩石边坡泰安抽水蓄能电站岩石边坡第104页，共149页。（7）uu维生态护坡uu维生态护坡是集土木工程结构、绿化、环保、节能降耗于一体，由具备特殊功能及特定技术参数要求的组件构成。组件主要包括：生态袋、扎口带及满足多向排水功能与强度要求的网肋型uu维排水联结扣等。第105页，共149页。第106页，共149页。通过浆砌片石、干砌片石或混

56、凝土砌筑或浇筑形成支撑骨架，骨架内一般进行植物防护，骨架需嵌入边坡一定深度以确保稳定，骨架形状可采用拱形或方格状并设置截水槽。目前拱形骨架护坡应用较多，可广泛应用于路堤或路堑边坡，防护效果较好。 （二）骨架护坡 第107页，共149页。坡面平铺预制空心混凝土块，块内植草防护，一般设置浆砌片石镶边及基础，适用较低边坡或与骨架护坡配合使用。（uu）预制空心块护坡 第108页，共149页。在边坡上现浇钢筋混凝土框架或将预制件铺设于坡面形成框架，必要时可设置锚杆将框架梁固定于坡面，一般在框架内客土植草以达到绿化目的。它同骨架护坡类似，区别在于钢筋混凝土对边坡的加固作用更强，该方法适用于各类边坡，但由于

57、造价高，仅在那些浅层稳定性差且难以绿化的高陡岩坡和贫瘠土坡中采用。对于稳定性很差的高陡岩石边坡，用锚杆不能将钢筋混凝土框架梁固定于坡面时应采用预应力锚索，既固定框架又加固坡体，然后在框架内植草护坡。（四）锚杆（索）框架梁 第109页，共149页。第110页，共149页。六、其它 （一）过渡段 第111页，共149页。第112页，共149页。第113页，共149页。高速铁路：土质、软质岩及强风化硬质岩路堑与隧道连接地段，应设置过渡段，并采用渐变厚度的混凝土或掺入5%水泥的级配碎石填筑。第114页，共149页。当就近取用填料出现下列情况，而远运取土不经济，或工期难以满足要求时，应对填料采取改良措施

58、： 1.不符合路基结构相应各部位对填料的要求； 2.虽符合路基结构相应各部位对填料的要求，但达不到其相应压实标准； 3.特殊土：如膨胀土、红粘土、黄土及其它地区性具特殊工程性质的粘土（如下蜀粘土、成都粘土等）。 4.风化软岩填料，如风化呈土状、砂砾、碎石状，特别以粘土矿物为主的如红层类软岩、泥岩、花岗岩等； 5.基床范围内及基底地层需换填改良时。 （二）填料改良 第115页，共149页。填料的试验项目：1 砂类土、碎（砾）石类土应进行颗粒分析及细粒土粒径含量分析，颗粒密度试验。2 细粒土应进行颗粒分析（黏粒、粉粒含量），界限含水量试验，击实试验，无侧限抗压强度、回弹模量、夯后快剪强度、有机质含

59、量、硫酸盐含量。3 膨胀土等特殊土，除按细粒土一般试验项目外，尚应进行矿物成分分析、湿化试验、膨胀试验及设计要求的其他试验。4 风化软岩应进行矿物成分分析。当风化呈土状时，还应按细粘土试验项目进行试验；风化呈砂、砾、碎石状时，还应按粗粒土试验项目进行试验。 第116页，共149页。外掺料试验项目：1 水泥强度等级试验、凝结时间试验、安定性试验。2 石灰氧化钙CaO与氧化镁MgO含量试验、未消化残渣含量试验。3 粉煤灰矿物成分（SiO2+Al2O3+Fe2O3含量）试验、SO3含量试验、烧失量试验、细度试验。第117页，共149页。外掺料为水泥时，宜采用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，强度等级为

60、32.5或42.5，初凝时间不宜小于3.0h，终凝时间不宜小于6.0h，不应使用快硬水泥、早强水泥，不得使用受潮变质水泥。 用水泥改良的土,其塑性指数宜小于12，有机质含量不宜超过2，硫酸盐含量不大于0.25。外掺料为石灰时，宜采用一等建筑钙质生石灰粉或合格建筑钙质生石灰，其石灰的CaO+MgO含量不小于80%， CO2含量不大于9%，未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）不大于15%。 用石灰改良的土，其塑性指数宜大于12，有机质含量不大于5，硫酸盐含量不大于0.8。第118页，共149页。外掺料为粉煤灰时，宜用SiO2+Al2O3+Fe3O4含量不小于70%的粉煤灰，其质量应符合级粉煤灰的要求，