特殊土路段路基设计理论与处理技术

特殊殊土土路段段路基基设设计计理理论论与与处处理理技技术术北京京交交通通大大学学土建建学学院院1特殊殊土土及及我我国国的的地地域域分分布布软土土一般般指指外外观观以以灰灰色色为为主主，，天天然然孔孔隙隙比比大大于于或或等等于于1.0,且天天然然含含水水量量大大于于液液限限的的细细粒粒土土。。具具有有天天然然含含水水量量高高、、天天然然孔孔隙隙比比大大、、压压缩缩性性高高、、抗抗剪剪强强度度低低、、固固结结系系数数小小、、固固结结时时间间长长、、灵灵敏敏度度高高、、扰扰动动性性大大、、透透水水性性差差、、土土层层层层状状分分布布复复杂杂、、各各层层之之间间物物理理力力学学性性质质相相差差较较大大等等特特点点。。软软土土在在我我国国滨滨海海平平原原、、河河口口三三角角洲洲、、湖湖盆盆地地周周围围及及山山涧涧谷谷地地均均有有广广泛泛的的分分布布。。我我国国软软土土的的成成因因类类型型大大致致可可分分为为海海洋洋沿沿岸岸沉沉积积、、河河滩滩沉沉积积和和内内陆陆湖湖盆盆谷谷地地沉沉积积三三大大类类。。1特殊殊土土及及我我国国的的地地域域分分布布膨胀胀土土土中中黏黏粒粒成成分分主主要要由由亲亲水水性性矿矿物物组组成成，，同同时时具具有有显显著著的的吸吸水水膨膨胀胀和和失失水水收收缩缩两两种种变变形形特特性性的的黏黏性性土土。。膨膨胀胀土土在在我我国国的的分分布布范范围围很很广广，，如如广广西西、、云云南南、、河河南南、、湖湖北北、、四四川川、、陕陕西西、、河河北北、、安安徽徽、、江江苏苏等等地地均均有有不不同同范范围围的的分分布布。。1特殊殊土土及及我我国国的的地地域域分分布布黄土土在干干燥燥气气候候条条件件下下形形成成的的多多孔孔性性具具有有柱柱状状节节理理的的黄黄色色粉粉性性土土，，湿湿陷陷性性黄黄土土受受水水浸浸湿湿后后会会产产生生较较大大的的沉沉陷陷。。我国黄黄土土的的分分布布区区介介于于北北纬纬34°°～45°°之间间，，呈呈东东西西向向带带状状分分布布，，位位于于北北半半球球中中纬纬度度沙沙漠漠-黄土土带带东东南南部部。。黄黄土土分分布布还还与与东东西西向向山山脉脉的的走走向向大大体体一一致致，，昆昆仑仑山山、、秦秦岭岭、、泰泰山山一一线线以以北北黄黄土土分分布布广广泛泛。。中中国国黄黄土土的的总总面面积积为为380840平方方千千米米，，黄黄土土状状沉沉积积的的总总面面积积为为254440平方方千千米米。。其其中中黄黄河河流流域域黄黄土土面面积积为为317600平方方千千米米。。黄黄土土的的厚厚度度各各地地不不一一，，陕陕西西泾泾河河与与洛洛河河流流域域的的中中下下游游地地区区，，最最大大厚厚度度可可达达180～200米。。我国黄黄土土物物质质主主要要来来自自里里海海以以东东北北纬纬35°°～45°°的内内陆陆沙沙漠漠盆盆地地地地区区。。沙沙漠漠盆盆地地中中的的上上升升气气流流将将粉粉尘尘颗颗粒粒输输送送至至高高空空，，进进入入西西风风环环流流系系统统，，随随着着西西风风带带的的高高空空气气流流自自西西向向东东、、东东南南飘飘移移，，至至东东经经100°°以东东的的地地区区发发生生大大规规模模沉沉降降。。堆堆积积起起来来的的粉粉尘尘颗颗粒粒，，由由于于生生物物化化学学风风化化作作用用，，发发生生次次生生碳碳酸酸盐盐化化形形成成黄黄土土。。1特殊殊土土及及我我国国的的地地域域分分布布盐渍渍土土盐土土和和碱碱土土以以及及各各种种盐盐化化、、碱碱化化土土壤壤的的总总称称。。盐盐土土是是指指土土壤壤中中可可溶溶性性盐盐含含量量达达到到对对作作物物生生长长有有显显著著危危害害的的土土类类。。盐盐分分含含量量指指标标因因不不同同盐盐分分组组成成而而异异。。碱碱土土是是指指土土壤壤中中含含有有危危害害植植物物生生长长和和改改变变土土壤壤性性质质的的多多量量交交换换性性钠钠。。盐盐渍渍土土主主要要分分布布在在内内陆陆干干旱旱、、半半干干旱旱地地区区，，滨滨海海地地区区也也有有分分布布。。全全世世界界盐盐渍渍土土面面积积计计约约897.0万平平方方公公里里，，约约占占世世界界陆陆地地总总面面积积的的6.5%，占占干干旱旱区区总总面面积积的的39%。中中国国盐盐渍渍土土面面积积约约有有20多万万平平方方公公里里，，约约占占国国土土总总面面积积的的2.1%。分分布布在在内内陆陆干干旱旱、、半半干干旱旱地地、、滨滨海海地地区区也也有有分分布布。1特殊殊土土及及我我国国的的地地域域分分布布冻土土零摄摄氏氏度度以以下下，，并并含含有有冰冰的的各各种种岩岩石石和和土土壤壤。。一一般般可可分分为为短短时时冻冻土土（（数数小小时时/数日日以以至至半半月月））/季节节冻冻土土（（半半月月至至数数月月））以以及及多多年年冻冻土土（（又又称称永永久久冻冻土土，，指指的的是是持持续续三三年年或或三三年年以以上上的的冻冻结结不不融融的的土土层层））。。地地球球上上多多年年冻冻土土/季节节冻冻土土和和短短时时冻冻土土区区的的面面积积约约占占陆陆地地面面积积的的50%，其其中中，，多多年年冻冻土土面面积积占占陆陆地地面面积积的的25%。冻冻土土是是一一种种对对温温度度极极为为敏敏感感的的土土体体介介质质，，含含有有丰丰富富的的地地下下冰冰。。因因此此，，冻冻土土具具有有流流变变性性，，其其长长期期强强度度远远低低于于瞬瞬时时强强度度特特征征。。正正由由于于这这些些特特征征，，在在冻冻土土区区修修筑筑工工程程构构筑筑物物就就必必须须面面临临两两大大危危险险：：冻冻胀胀和和融融沉沉。。随随着着气气候候变变暖暖，，冻冻土土在在不不断断退退化化。。分分布布中中国国多多年年冻冻土土又又可可分分为为高高纬纬度度多多年年冻冻土土和和高高海海拔拔多多年年冻冻土土，，前前者者分分布布在在东东北北地地区区，，后后者者分分布布在在西西部部高高山山高高原原及及东东部部一一些些较较高高山山地地（（如如大大兴兴安安岭岭南南端端的的黄黄岗岗梁梁山山地地、、长长白白山山、、五五台台山山、、太太白白山山））。。2软土土地地区区路路基基2.1地基基沉沉降降计计算算1主固固结结沉沉降降采用用分分层层总总合合法法计计算算。。2总沉沉降降宜宜采采用用沉沉降降系系数数与主主固固结结沉沉降降计计算算：：3总沉沉降降还还可可以以由由瞬瞬时时沉沉降降、主主固固结结沉沉降降及次次固固结结沉沉降降之和和计计算算4任意意时时刻刻地地基基的的沉沉降降量量，，考考虑虑主主固固结结随随时时间间的的变变化化过过程程2.2稳定定验验算算软土土地地基基路路堤堤的的稳稳定定验验算算一一般般采采用用瑞瑞典典圆圆弧弧滑滑动动法法中中的的固固结结有有效效应应力力法法、、改改进进总总强强度法法，，有有条条件件时时也也可可采采用用简简化化Bishop法、Janbu普遍条条分法法。2.3地基稳稳定性性与工工后沉沉降控控制标标准软土地地基处处治设设计包包括稳稳定处处治设设计和和沉降降处治治设计计2.4地基加加固措措施1软土地地基上上修筑筑的路路堤底底部均均宜设设置透透水性性水平平垫层层，厚厚度以以0.50m为宜。。对于于缺少少砂砾砾的地地区，，可以以将土土工合合成材材料和和砂砾砾垫层层配合合使用用，以以减小小砂砾砾垫层层的厚厚度。。2轻质路路堤可可采用用粉煤煤灰、、泡沫沫聚苯苯乙烯烯（EPS）块等等轻质质材料料填筑筑。采采用EPS路堤时时，应应计算算路堤堤的压压缩变变形和和抗浮浮稳定定性。。2软土地地区路路基3路堤加加筋应应采用用强度度高、、变形形小、、耐老老化的的土工工合成成材料料作路路堤的的加筋筋材料料。4反压护护道可可在路路堤的的一侧侧或两两侧设设置，，其高高度不不宜超超过路路堤高高度的的1/2，其宽宽度应应通过过稳定定计算算确定定。5排水固固结法法6粒料桩桩7加固土土桩8强夯2.5路堤断断面设设计1路堤加加宽2路堤的的边坡坡2.6沉降与与稳定定观测测设计计1软土地地基上上的高高填方方路堤堤和桥桥头路路堤应应进行行沉降降与稳稳定观观测设设计，，其设设计内内容包包括：：沉降降观测测与侧侧向位位移(稳定)测点位位置，，观测测仪选选型与与布设设，观观测方方法，，观测测频率率。必必要时时，应应进行行软土土地基基深部部位移移观测测。2软土地地区路路基2路堤填填土速速率应应满足足下列列要求求：（1）填筑时时间不不小于于地基基抗剪剪强度度增长长需要要的固固结时时间。。（2）路堤中中心沉沉降每每昼夜夜不得得大于于10mm～15mm，边桩桩位移移每昼昼夜不不得大大于5mm。2.7软土地地基上上路堤堤宜结结合工工程实实际，，选择择代表表性地地段提提前填填筑试试验路路堤。。2.8路面铺铺筑时时间的的确定定路面铺铺筑应应在沉沉降稳稳定后后进行行，采采用双双标准准控制制：即即要求求推算算的工工后沉沉降量量小于于设计计容许许值，，同时时要求求连续续2个月观观测的的沉降降量每每月不不超过过5mm，方可可卸载载开挖挖路槽槽并开开始路路面铺铺筑。。3膨胀土土地区区路基基3.1填方路路基1高速公公路及及一、、二级级公路路路基基填土土高度度小于于路面面与路路床的的总厚厚度时时，基基底为为膨胀胀土时时，宜宜挖除除地表表0.30m~0.60m的膨胀胀土，，并将将路床床换填填非膨膨胀土土或掺掺灰处处理。。若为为强膨膨胀土土，挖挖除深深度应应达到到大气气影响响深度度。2强膨胀胀土不不应作作为路路堤填填料。。3高速公公路及及一、、二级级公路路采用用中等等膨胀胀土作作为路路堤填填料时时应经经改性性处理理后方方可填填筑。。弱膨膨胀土土作为为路堤堤填料料时，，若胀胀缩总总率不不超过过0.7%，可直直接填填筑，，并采采取防防水、、保温温、封封闭、、坡面面防护护等措措施；；否则则，应应按公公路等等级、、气候候、水水文特特点、、填土土层位位等具具体情情况，，结合合实践践经验验进行行处治治。膨胀土土改性性处理理的掺掺灰最最佳配配比，，以其其掺灰灰后胀胀缩总总率不不超过过0.7%为宜。。4若采用用弱膨膨胀土土及中中等膨膨胀土土作为为路床床填料料时应应经改改性处处理后后方可可填筑筑，改改性后后的胀胀缩总总率不不得超超过0.7%。5采用弱弱膨胀胀土及及中膨膨胀土土填筑筑路堤堤，其其边坡坡坡率率应根根据路路堤边边坡的的高度度、填填料重重塑后后的性性质、、区域域气候候特点点，并并参照照既有有路基基的成成熟经经验综综合确确定。。6膨胀土土填筑筑的路路基，，应及及时碾碾压密密实，，路基基压实实度应应符合合本规规范规规定。。在确确定路路堤填填筑的的最佳佳含水水量和和最大大干密密度时时，宜宜采用用湿土土法重重型击击实试试验。。3膨胀土土地区区路基基3.3挖方路路基1膨胀土土路堑堑边坡坡坡率率应根根据土土质的的性质质、软软弱层层和裂裂隙的的组合合关系系、气气候特特点、、水文文地质质条件件，以以及自自然山山坡、、人工工边坡坡的稳稳定坡坡度等等综合合确定定。2边坡设设计应应遵循循：““缓坡坡率、、宽平平台、、固坡坡脚””的原原则3对强膨膨胀土土、地地下水水发育育、运运营中中处理理困难难的路路堑，，路床床的换换填深深度应应加深深至1.0~1.5m，并应应采取取地下下排水水措施施。4边坡应应设置置完善善排水水系统统，及及时引引排地地面水水（包包括坡坡面积积水））和地地下水水。根根据地地下水水发育育情况况，可可采用用仰斜斜式排排水孔孔、支支撑渗渗沟和和纵向向渗沟沟排水水。5路堑边边坡的的防护护和加加固类类型依依据工工程地地质条条件、、环境境因素素和边边坡高高度可可按下下表确确定，，边坡坡开挖挖后应应及时时防护护封闭闭。边边坡植植物防防护时时，不不应采采用阔阔叶树树种。。圬工工防护护时，