特殊土路段路基设计理论与处理技术

1、特殊土路段路基设计理论与处理技术北京交通大学 土建学院1特殊土及我国的地域分布 软土一般指外观以灰色为主，天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土。具有天然含水量高、天 然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、 灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物 理力学性质相差较大等特点。软土在我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地周围及山涧谷地均有广泛的分布。我国软土的成因类型大致可分为海洋沿岸沉积、河滩沉积和内陆湖盆谷地沉积三大类。1特殊土及我国的地域分布 膨胀土土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的黏性土。膨胀

2、土在我国的分布范围很广，如广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏等地均有不同范围的分布。1特殊土及我国的地域分布 黄土在干燥气候条件下形成的多孔性具有柱状节理的黄色粉性土，湿陷性黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷。我国黄土的分布区介于北纬3445之间，呈东西向带状分布，位于北半球中纬度沙漠-黄土带东南部。黄土分布还与东西向山脉的走向大体一致，昆仑山、秦岭、泰山一线以北黄土分布广泛。中国黄土的总面积为 380840平方千米，黄土状沉积的总面积为254440平方千米。其中黄河流域黄土面积为317600平方千米。黄土的厚度各地不一，陕西泾河与洛河流域的中下游地区，最大厚度可达180200米

3、。我国黄土物质主要来自里海以东北纬3545的内陆沙漠盆地地区。沙漠盆地中的上升气流将粉尘颗粒输送至高空，进入西风环流系统，随着西风带的高空气流自西向东 、东南飘移，至东经100以东的地区发生大规模沉降。堆积起来的粉尘颗粒，由于生物化学风化作用，发生次生碳酸盐化形成黄土。1特殊土及我国的地域分布 盐渍土盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称。盐土是指土壤中可溶性盐含量达到对作物生长有显著危害的土类。盐分含量指标因不同盐分组成而异。碱土是指土壤中含有危害植物生长和改变土壤性质的多量交换性钠。盐渍土主要分布在内陆干旱、半干旱地区，滨海地区也有分布。全世界盐渍土面积计约897.0万平方公里，约占世界陆

4、地总面积的6.5%，占干旱区总面积的39%。中国盐渍土面积约有20多万平方公里，约占国土总面积的2.1%。分布在内陆干旱、半干旱地、滨海地区也有分布。1特殊土及我国的地域分布 冻土零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称永久冻土，指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层）。地球上多年冻土/季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构

5、筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。分布中国多年冻土又可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土，前者分布在东北地区，后者分布在西部高山高原及东部一些较高山地（如大兴安岭南端的黄岗梁山地、长白山、五台山、太白山）。2 软土地区路基2.1 地基沉降计算 1 主固结沉降 采用分层总合法计算。 2 总沉降宜采用沉降系数 与主固结沉降计算： 3 总沉降还可以由瞬时沉降 、主固结沉降 及次固结沉降 之和计算 4 任意时刻地基的沉降量，考虑主固结随时间的变化过程2.2 稳定验算 软土地基路堤的稳定验算一般采用瑞典圆弧滑动法中的固结有效应力法、改进总强 度法，有条件时也可采用简化Bi

6、shop法、Janbu普遍条分法。2.3 地基稳定性与工后沉降控制标准 软土地基处治设计包括稳定处治设计和沉降处治设计2.4 地基加固措施 1 软土地基上修筑的路堤底部均宜设置透水性水平垫层，厚度以0.50m为宜。对于缺少砂砾的地区，可以将土工合成材料和砂砾垫层配合使用，以减小砂砾垫层的厚度。 2 轻质路堤可采用粉煤灰、泡沫聚苯乙烯（EPS）块等轻质材料填筑。采用EPS路堤时，应计算路堤的压缩变形和抗浮稳定性。2 软土地区路基 3 路堤加筋应采用强度高、变形小、耐老化的土工合成材料作路堤的加筋材料。 4 反压护道可在路堤的一侧或两侧设置，其高度不宜超过路堤高度的1/2，其宽度应通过稳定计算确定

7、。 5 排水固结法 6 粒料桩 7 加固土桩 8 强夯2.5 路堤断面设计 1 路堤加宽 2 路堤的边坡2.6 沉降与稳定观测设计 1 软土地基上的高填方路堤和桥头路堤应进行沉降与稳定观测设计，其设计内容包括：沉降观测与侧向位移(稳定) 测点位置，观测仪选型与布设，观测方法，观测频率。必要时，应进行软土地基深部位移观测。2 软土地区路基2 路堤填土速率应满足下列要求： （1）填筑时间不小于地基抗剪强度增长需要的固结时间。 （2）路堤中心沉降每昼夜不得大于10mm15mm，边桩位移每昼夜不得大于5mm。2.7 软土地基上路堤宜结合工程实际，选择代表性地段提前填筑试验路堤。2.8 路面铺筑时间的确

8、定 路面铺筑应在沉降稳定后进行，采用双标准控制：即要求推算的工后沉降量小于设计容许值，同时要求连续2个月观测的沉降量每月不超过5mm，方可卸载开挖路槽并开始路面铺筑。3膨胀土地区路基3.1 填方路基 1 高速公路及一、二级公路路基填土高度小于路面与路床的总厚度时，基底为膨胀土时，宜挖除地表0.30m0.60m的膨胀土，并将路床换填非膨胀土或掺灰处理。若为强膨胀土，挖除深度应达到大气影响深度。 2 强膨胀土不应作为路堤填料。 3 高速公路及一、二级公路采用中等膨胀土作为路堤填料时应经改性处理后方可填筑。弱膨胀土作为路堤填料时，若胀缩总率不超过0.7%，可直接填筑，并采取防水、保温、封闭、坡面防护

9、等措施；否则，应按公路等级、气候、水文特点、填土层位等具体情况，结合实践经验进行处治。膨胀土改性处理的掺灰最佳配比，以其掺灰后胀缩总率不超过0.7%为宜。 4 若采用弱膨胀土及中等膨胀土作为路床填料时应经改性处理后方可填筑，改性后的胀缩总率不得超过0.7%。 5 采用弱膨胀土及中膨胀土填筑路堤，其边坡坡率应根据路堤边坡的高度、填料重塑后的性质、区域气候特点，并参照既有路基的成熟经验综合确定。 6 膨胀土填筑的路基，应及时碾压密实，路基压实度应符合本规范规定。在确定路堤填筑的最佳含水量和最大干密度时，宜采用湿土法重型击实试验。3膨胀土地区路基3.3 挖方路基 1 膨胀土路堑边坡坡率应根据土质的性

10、质、软弱层和裂隙的组合关系、气候特点、水文地质条件，以及自然山坡、人工边坡的稳定坡度等综合确定。 2 边坡设计应遵循：“缓坡率、宽平台、固坡脚”的原则 3 对强膨胀土、地下水发育、运营中处理困难的路堑，路床的换填深度应加深至1.01.5m，并应采取地下排水措施。 4 边坡应设置完善排水系统，及时引排地面水（包括坡面积水）和地下水。根据地下水发育情况，可采用仰斜式排水孔、支撑渗沟和纵向渗沟排水。 5 路堑边坡的防护和加固类型依据工程地质条件、环境因素和边坡高度可按下表确定，边坡开挖后应及时防护封闭。边坡植物防护时，不应采用阔叶树种。圬工防护时，墙背应设置缓冲层。4多年冻土地区路基 一般规定1 多

11、年冻土地区路基设计，应查明沿线多年冻土的分布、类型、冻土层上限及水文地质等情况。在冻土沼泽、冰丘、冰椎、热融湖（塘）地段修筑路基，应详细调查其范围、规模、发生原因及发展趋势等。2 土沼泽（沼泽化湿地）、热融湖（塘）地段，应以路堤通过，路堤高度应高出沼泽暖季积水水位加毛细水上升高度加有害冻胀高度再加0.5m，且满足保温厚度的要求，通过较大的热融湖（塘），还需考虑波浪雍水的影响。3 路基填料设计应考虑冻结层上水的发育情况及填料的冻胀敏感性，有条件时应优先采用卵石土或碎石土作填料。严禁使用塑性指数大于12，液限大于32%的细粒土，富含腐殖质的土及冻土。保温护道填料，应就地取材，可采用泥炭、草皮、塔头草或细粒土。4 按工程环境特点和工程建设不同阶段采用区段设计和场