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第七章 特殊路基设计
特殊土地区的路基
一、软土和泥沼地区 二、膨胀土地区 三、黄土地区 四、多年冻土地区 五、盐渍土地区
特殊条件下的路基
一、浸水条件下的路基 二、滑坡地段的路基 三、崩塌地段的路基 四、风沙地区的路基
§1 软土地区路基
一、软土的成因类型与工程特性
1、软土的定义
滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、 孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土 。
在路堤坡脚附近设置板桩、木排桩、钢筋 混凝土桩或片石齿墙等限制软土地基侧向位 移的方法。
2）人工地基
人工地基是在软土地基内设置各种材料制成桩，构成 复合地基，或将地基土换成性能良好的土料，以保证路堤稳 定的一类方法。
① 换土 它是以人工、机械或爆破方法将软土挖除，换填强度较
高的粘性土或砂、砾石、碎石等渗水材料。它适用于软土层 较薄、无硬土覆盖的情况。
⑤ 粉体喷射搅拌法
它以生石灰粉或水泥等粉体材料作为加固料，通过特制 的施工机械，用压缩空气将粉体呈雾状喷人土中，使粉体与 原软土搅拌形成石灰(或水泥)粘土混合的柱体。
粉体喷射搅拌法是近年国内外常用的一种深层软基加固 技术。它的强度大，水稳性好，可提高软土地基的承载力， 减小沉降量和增加路堤稳定。加固深度一般在10～15m。
b 设置方法 砂井是由打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方 法在地基中形成按一定规律排列的孔眼(这些孔眼具有一定深 度和直径)，在其中灌以中粗砂而成。砂井顶面铺设厚度不大 的砂垫层以连通砂井，构成完整的地基排水系统。
c 效果 软土地基设置砂井后，改善了地基的排水条件，在附加荷载作用 下，排水固结过程大大加快，地基强度迅速提高，因而也增大了地基 承载力与路堤的稳定性。
② 铺设土工合成材料
它是在路堤底部铺设一层或多层土工合成材料，起柔性 柴排的作用。土工合成材料铺设于路堤底层后，由于其具有 较高的强度和韧性，能紧贴于地表，使上部填土荷载较均衡 地分布到地层中，并能抵抗土坡滑动，阻止冲切破坏面的产 生，提高地基承载力，增强路堤稳定性。
③ 限制软土地基侧向位移的方法
特征指标名称 天然含水量 天然孔隙比 不排水抗剪强度
(%)
(kPa)
指标值 ≥35与液限 ≥1.0
<30
固结有效应力法
§1 软土地区路基
固结有效应力法
二、软土地区路基设计
（一）路基稳定性验算
路基沉降计算
二、软土地区路基设计
路堤超过临界高度时，为确保路堤在施工和运营期的安全使用，必须 进行软土地基处理。
② 挤密砂桩
其方法是将砂桩打入软土地基，使密实的砂柱体挤密 软弱土层，形成复合地基。有外荷载作用时，应力向砂 桩集中，使桩周围土层承受的压力减小，沉降也相应减 小。特点是适用于对沉降要求较严的工程。
③ 碎石桩
碎石桩的桩身由碎石充填。其加固机理与砂桩不同 的是它不是挤密而是置换。由于碎石桩的刚度大于地基 中的软粘土，地基应力重分布，荷载大部分由碎石桩承 担，桩土应力比值一般为3～5。
④ 排水砂垫层
它是在路堤底部的地面上铺设一层砂垫层，其作用是 在软土层顶面增加一个排水面。在填土过程中，软土中 渗出的水就可从砂垫层中排出，加速地基固结，提高软 土的强度，增强路堤稳定。
二、软土地区路基设计
（三）软土地区路基施工观测与控制
§2 膨胀土地区路基
膨胀土是一种以蒙脱石和伊利石为主的亲水粘土矿物组成 的，具有明显的高塑性粘性土。对工程建筑物、尤其是轻型建 筑物的危害很大,且不易修复,常被称为工程建设的“癌症”。
二、膨胀土（岩）的路基病害
④ 路堤和基底的不均匀沉降及变形
i) 它不仅具有压缩变形，而且还有湿胀干缩变形，故 施工中难以破碎、压实，是路堤经常发生不均匀沉降的重 要原因；
§2 膨胀土地区路基
一、膨胀土（岩）的工程特性
1、胀缩性 2、崩解性 3、多裂隙性 4、超固结性 5、强度衰减性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§2 膨胀土地区路基
二、膨胀土（岩）的路基病害
① 溜坍 路基边坡上局部表层土体，由于降雨下渗含水量过大以及 土的胀缩作用，强度降低而溜坍。 ② 滑坡 斜坡土体沿土中裂隙面、层面等软弱面滑动。滑动面土体 含水量较大、强度低，虽然边坡放缓，但仍易产生滑动。 ③ 坍滑 路基边坡坍滑是膨胀土地段的路堑、路堤边坡经常发生的 一种变形现象。
⑥ 旋喷桩法 ⑦ 深层搅拌桩
3）排水固结
排水固结是在软土中设置垂直井，地表铺设砂垫层，以缩 短孔隙水的流程，加速土体固结的一类方法。
① 排水砂井 a 作用原理 软土地基在荷载作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙水压 力逐渐消散，有效应力渐渐提高，孔隙体积渐渐减小，地基 发生固结沉降，地基强度相应增大。根据固结理论，粘性土 固结所需的时间和排水距离的平方成正比。土层越厚，固结 所需的时间越长。为了加速土层固结，最有效的方法是增加 土层的排水通道，缩短排水距离。砂井(袋装砂井、塑料排水 板)就是按照这个原理而设置的。
④ 生石灰桩
它是用2～5cm的生石灰块填入软土孔眼中，形成生石灰 桩地基。
其加固软土机理：
生石灰遇水反应成熟石灰，吸收占其重量32％的水，体 积膨胀1倍，同时放出大量的热，使桩周土体含水量降低，土 体压密；石灰与土之间的离子交换和胶凝反应使土的性质和 结构得以改善，从而提高土的强度。
生石灰桩的作用主要是土的挤密而不是桩的承载作用。
改变路堤结构形式
地基处理
人工地基
排水固结
反压护道 铺设土工合成材料
换土 挤密砂桩
碎石桩 生石灰桩 粉体喷射搅拌桩
排水砂井 袋装砂井 塑料排水板 排水砂垫层
1）改变路堤的结构型式
① 反压护道
它是通过在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道起反压 作用，防止地基破坏，保证路堤稳定的一种有效工程措施。
它用于非耕作区和土源丰富的地区较为合适，在耕作区 则不宜采用。
② 袋装砂井
它是在合成材料编织袋内充填中粗砂构成的砂袋， 装入地基孔内，以加速地基排水固结。
袋装砂井的编织袋应具有良好的透水性，袋内的 砂不易漏失，袋子的材料应有足够的强度，有一定 的抗老化及耐地下水腐蚀的性能。
③ 塑料排水板
它是将预制 的带状塑料排水 板用插板机将其 竖直插入土中， 形成类似砂井的 排水通道，使孔 隙水沿塑料板的 通道逸出，从而 加固地基土的方 法。
特殊土地区的路基
一、软土和泥沼地区 二、膨胀土地区 三、黄土地区 四、多年冻土地区 五、盐渍土地区
特殊条件下的路基
一、浸水条件下的路基 二、滑坡地段的路基 三、崩塌地段的路基 四、风沙地区的路基
§1 软土地区路基
一、软土的成因类型与工程特性
1、软土的定义
滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、 孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土 。
在路堤坡脚附近设置板桩、木排桩、钢筋 混凝土桩或片石齿墙等限制软土地基侧向位 移的方法。
2）人工地基
人工地基是在软土地基内设置各种材料制成桩，构成 复合地基，或将地基土换成性能良好的土料，以保证路堤稳 定的一类方法。
① 换土 它是以人工、机械或爆破方法将软土挖除，换填强度较
高的粘性土或砂、砾石、碎石等渗水材料。它适用于软土层 较薄、无硬土覆盖的情况。
⑤ 粉体喷射搅拌法
它以生石灰粉或水泥等粉体材料作为加固料，通过特制 的施工机械，用压缩空气将粉体呈雾状喷人土中，使粉体与 原软土搅拌形成石灰(或水泥)粘土混合的柱体。
粉体喷射搅拌法是近年国内外常用的一种深层软基加固 技术。它的强度大，水稳性好，可提高软土地基的承载力， 减小沉降量和增加路堤稳定。加固深度一般在10～15m。
b 设置方法 砂井是由打桩机具击入钢管，或用高压射水、爆破等方 法在地基中形成按一定规律排列的孔眼(这些孔眼具有一定深 度和直径)，在其中灌以中粗砂而成。砂井顶面铺设厚度不大 的砂垫层以连通砂井，构成完整的地基排水系统。
c 效果 软土地基设置砂井后，改善了地基的排水条件，在附加荷载作用 下，排水固结过程大大加快，地基强度迅速提高，因而也增大了地基 承载力与路堤的稳定性。
② 铺设土工合成材料
它是在路堤底部铺设一层或多层土工合成材料，起柔性 柴排的作用。土工合成材料铺设于路堤底层后，由于其具有 较高的强度和韧性，能紧贴于地表，使上部填土荷载较均衡 地分布到地层中，并能抵抗土坡滑动，阻止冲切破坏面的产 生，提高地基承载力，增强路堤稳定性。
③ 限制软土地基侧向位移的方法
特征指标名称 天然含水量 天然孔隙比 不排水抗剪强度
(%)
(kPa)
指标值 ≥35与液限 ≥1.0
<30
固结有效应力法
§1 软土地区路基
固结有效应力法
二、软土地区路基设计
（一）路基稳定性验算
路基沉降计算
二、软土地区路基设计
路堤超过临界高度时，为确保路堤在施工和运营期的安全使用，必须 进行软土地基处理。
② 挤密砂桩
其方法是将砂桩打入软土地基，使密实的砂柱体挤密 软弱土层，形成复合地基。有外荷载作用时，应力向砂 桩集中，使桩周围土层承受的压力减小，沉降也相应减 小。特点是适用于对沉降要求较严的工程。
③ 碎石桩
碎石桩的桩身由碎石充填。其加固机理与砂桩不同 的是它不是挤密而是置换。由于碎石桩的刚度大于地基 中的软粘土，地基应力重分布，荷载大部分由碎石桩承 担，桩土应力比值一般为3～5。
④ 排水砂垫层
它是在路堤底部的地面上铺设一层砂垫层，其作用是 在软土层顶面增加一个排水面。在填土过程中，软土中 渗出的水就可从砂垫层中排出，加速地基固结，提高软 土的强度，增强路堤稳定。
二、软土地区路基设计
（三）软土地区路基施工观测与控制
§2 膨胀土地区路基
膨胀土是一种以蒙脱石和伊利石为主的亲水粘土矿物组成 的，具有明显的高塑性粘性土。对工程建筑物、尤其是轻型建 筑物的危害很大,且不易修复,常被称为工程建设的“癌症”。
二、膨胀土（岩）的路基病害
④ 路堤和基底的不均匀沉降及变形
i) 它不仅具有压缩变形，而且还有湿胀干缩变形，故 施工中难以破碎、压实，是路堤经常发生不均匀沉降的重 要原因；
§2 膨胀土地区路基
一、膨胀土（岩）的工程特性
1、胀缩性 2、崩解性 3、多裂隙性 4、超固结性 5、强度衰减性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
§2 膨胀土地区路基
二、膨胀土（岩）的路基病害
① 溜坍 路基边坡上局部表层土体，由于降雨下渗含水量过大以及 土的胀缩作用，强度降低而溜坍。 ② 滑坡 斜坡土体沿土中裂隙面、层面等软弱面滑动。滑动面土体 含水量较大、强度低，虽然边坡放缓，但仍易产生滑动。 ③ 坍滑 路基边坡坍滑是膨胀土地段的路堑、路堤边坡经常发生的 一种变形现象。
⑥ 旋喷桩法 ⑦ 深层搅拌桩
3）排水固结
排水固结是在软土中设置垂直井，地表铺设砂垫层，以缩 短孔隙水的流程，加速土体固结的一类方法。
① 排水砂井 a 作用原理 软土地基在荷载作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙水压 力逐渐消散，有效应力渐渐提高，孔隙体积渐渐减小，地基 发生固结沉降，地基强度相应增大。根据固结理论，粘性土 固结所需的时间和排水距离的平方成正比。土层越厚，固结 所需的时间越长。为了加速土层固结，最有效的方法是增加 土层的排水通道，缩短排水距离。砂井(袋装砂井、塑料排水 板)就是按照这个原理而设置的。
④ 生石灰桩
它是用2～5cm的生石灰块填入软土孔眼中，形成生石灰 桩地基。
其加固软土机理：
生石灰遇水反应成熟石灰，吸收占其重量32％的水，体 积膨胀1倍，同时放出大量的热，使桩周土体含水量降低，土 体压密；石灰与土之间的离子交换和胶凝反应使土的性质和 结构得以改善，从而提高土的强度。
生石灰桩的作用主要是土的挤密而不是桩的承载作用。
改变路堤结构形式
地基处理
人工地基
排水固结
反压护道 铺设土工合成材料
换土 挤密砂桩
碎石桩 生石灰桩 粉体喷射搅拌桩
排水砂井 袋装砂井 塑料排水板 排水砂垫层
1）改变路堤的结构型式
① 反压护道
它是通过在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道起反压 作用，防止地基破坏，保证路堤稳定的一种有效工程措施。
它用于非耕作区和土源丰富的地区较为合适，在耕作区 则不宜采用。
② 袋装砂井
它是在合成材料编织袋内充填中粗砂构成的砂袋， 装入地基孔内，以加速地基排水固结。
袋装砂井的编织袋应具有良好的透水性，袋内的 砂不易漏失，袋子的材料应有足够的强度，有一定 的抗老化及耐地下水腐蚀的性能。
③ 塑料排水板
它是将预制 的带状塑料排水 板用插板机将其 竖直插入土中， 形成类似砂井的 排水通道，使孔 隙水沿塑料板的 通道逸出，从而 加固地基土的方 法。