【正文】 m，樁距控制在2～，樁孔按正三角形布置。樁孔深度應根據(jù)建筑物的分類情況、濕陷類型、濕陷等級、濕陷土層厚度綜合確定。圖 24 灰土擠密樁法(5)預浸水法對于自重濕陷性黃土，可在施工前在建筑場地構筑小埝，圍成淺塘，向塘中注水并保持一定的水深，讓水充分浸入土中，使土產生自重濕陷。若土層很厚，可先在土層中鉆孔，填以粗砂和碎石形成砂井，然后在塘內放水浸泡，～。預浸水法處理地基方法簡單、投資低，但需要一定的浸水時間才能施工，而且因上部4～m土體的自重小，不足以消除濕陷性，需采取其他處理措施。(6)化學加固法化學加固則多用于濕陷事故處理。利用某些化學溶液注入地基土中，通過化學反應生成膠凝物質或使土顆粒表面活化，在接觸處膠結固化，以增強土顆粒間的連結，提高土體的力學強度的方法稱為化學加固法。在我國濕陷性黃土地區(qū)地基處理應用很多，并取得實踐經驗的化學加固法包括硅化加固法和堿液加固法，其加固機理如下：①硅化加固法：通過打入帶孔的金屬灌注管，在一定的壓力下，將硅酸鈉(俗稱水玻璃)溶液注入土中；或將硅酸鈉及氯化鈣兩種溶液先后分別注入土中。硅化加固濕陷性黃土的物理化學過程，一方面基于濃度不大的、粘滯度很小的硅酸鈉溶液順利地滲入黃土孔隙中，另一方面溶液與土的相互凝結，土起著凝結劑的作用。②堿液加固：利用氫氧化鈉溶液加固濕陷性黃土地基在我國始于20世紀60年代，其加固原則為：氫氧化鈉溶液注入黃土后，首先與土中可溶性和交換性堿土金屬陽離子發(fā)生置換反映，反映結果使土顆粒表面生成堿土金屬氫氧化物。堿液對土的加固作用不同于其他的化學加固方法，它不是從溶液本身析出膠凝物質，而是堿液與土發(fā)生化學反應后，使土顆粒表面活化，白行膠結，從而增強土的力學強度及其水穩(wěn)定性。但對下列情況不宜采用堿液加固：①對于地下水位或飽和度大于80%的黃土地基；② 已滲入瀝青、油脂和其他石油化合物的黃土地基。除上述處理方法，還有深層攪拌樁法、振沖碎石樁法、孔內深層強夯法、夯坑置換法、壓力灌漿法等都不失為好方法地基處理是主要的工程措施。防水措施、結構措施的采用，應根據(jù)地基處理的程度不同而有所差別。在實際工作中，對地基做了處理，消除了全部地基土的濕陷性，就不必再考慮其他措施，若地基處理只消除地基主要部分濕陷量，為了避免濕陷對建筑物危害，還應輔以防水和結構措施。 凍土地區(qū)路基處理技術 凍土的概念凡是土溫等于或低于零攝氏度的土(石)，成為凍土。這種狀態(tài)保持三年或三年以上者，成為多年凍土。多年凍土層的頂面，成為多年凍土上限，簡稱上限；其地面，稱為多年凍土下限，簡稱下限。在大自然條件下形成的上限，稱為天然上限；受人為活動影響形成的新上限，稱為人為上限。多年凍土上限和季節(jié)融凍層相銜接，稱為銜接的多年凍土，多年凍土上限和季節(jié)融凍層之間為不凍層隔開的稱為不銜接的多年凍土。多年凍土的地下水可分為層上水、層間水、層下水。季節(jié)融凍層內的季節(jié)地下水，不銜接的多年凍土地區(qū)的季節(jié)融凍層與多年凍土之間的常年地下水，均在上限以上，統(tǒng)稱為層上水。在上限以下，下限以上的多年凍土層內局部融區(qū)的地下水，成為層下水。我國多年凍土分布地區(qū)很廣，約占全國面積的1/5，較集中的地區(qū)是東北大小興安嶺和青藏高原。 凍土區(qū)不良工程地質現(xiàn)象(1)融沉凍土融沉性是凍土在融化過程中及融化后發(fā)生沉陷的特性。這是由于土中冰變?yōu)樗筒糠炙呐懦龆斐伞鐾寥诔涟ㄅc外荷載無關的融化沉降和與外荷載直接有關的壓密沉降。在多年凍土地區(qū)，使多年凍土局部融化 凍土覆土層在土體本身的自重和外力作用下產生沉陷，造成路基嚴重變形。凍土融沉可導致路基下沉，路堤向陽側路肩及邊坡開裂、下滑，路塹邊坡滑塌等。(2)凍脹凍脹是由于路基土中水的凍結和冰體的增長引起土體膨脹、路基不均勻隆起、裂縫。凍脹一般會導致路基發(fā)生變形，形成凍脹壟崗。凍脹的原因包括土中原有的水結冰體積膨脹；同時也包括土凍結過程中下部未凍結土中的水分遷移并向凍結面富集，水分相對集中，水與土粒分異形成冰透鏡體或凍夾層，使土體積膨脹。凍脹產生的原因主要有幾個方面： ①路基基床表面不平整，未按設計坡率施工，造成積水凍結膨脹形成凍脹病害；②路基墊層不潔，污染嚴重，雜物較多 遇積水后產生凍脹；③路基不同朝向形成不均勻凍脹。如道路走向為東西時，路基有向陽坡面和背陰坡面 兩側路基填土的含水量和凍結深度出現(xiàn)差異，易形成單側凍脹，引起路基不均勻沉降。凍脹本身不僅引起道路路基 路面的破壞，還可引起橋梁、涵洞基礎的凍害 特別對早期所修建的下部結構尤為突出。(3)冰錐、冰丘在寒季流出封凍地表或封凍冰面的地下水或河水，凍結后形成丘狀隆起冰體稱為冰錐。在寒季地面凍結，地下水受地面和下部多年凍土的遏阻，在薄弱地帶凍結膨脹而把地表抬起形成的隆起土丘，稱為冰丘。(4)熱融坍滑由于自然應力或人為活動，破壞了有地下冰分布的斜坡(一般橫坡大于3o)熱平衡，使地表土體在重力作用下沿融凍界面呈牽引式位移而形成的坍塌稱為熱滑坍。(5)熱熔沉陷和熱熔湖(塘)。由于自然應力或人為活動，破壞了多年凍土(或地下冰)的熱平衡，使地表下沉所形成的凹地或水凹地，稱為熱熔沉陷和熱熔湖(塘)。(6)凍土沼澤多年凍土層地表因受積雪及地表水的影響，在平坦與低洼地形成沼澤。因沼澤中多生長有喜水植物及覆蓋有泥炭層，保護了多年凍土，形成了隔水層，使地表長期積水或處于潮濕狀態(tài)。 凍土地區(qū)路基的處理 遮陽板路基近幾年，國內外保護凍路基研究的一個方向就是遮陽板路基，遮陽板置于路基體外，遮擋部分路基體 用來阻擋太陽光直接輻射并且阻隔雨水下滲，從而達到保護凍土路基的目的。用遮陽板遮擋路基在俄羅斯和美國阿拉斯加地區(qū)己有研究和應用；在國內，尚處于應用研究階段。圖 25 遮陽板(1)遮陽板路基的優(yōu)點遮陽板阻止了太陽對路基陽面邊坡的直接輻射。 明顯減少了路基吸收的輻射熱，顯著降低了路基的溫度，以達到保護凍土路基的目的。遮陽板能夠減少或阻隔帶有融化潛熱的雨水下滲路基，切斷路基邊坡的雨水補給 還能保證蒸發(fā)散熱邊界條件有利于蒸發(fā)散熱，綜合作用使得遮陽板路基工程措施降溫趨勢更明顯。遮陽板遮蔽太陽對路基直接輻射效果在暖季和在輻射強烈空氣稀薄的高原地區(qū)表現(xiàn)得更突出一些。遮陽板路基可調控陰陽面吸熱不均，對融化盤偏移，不均勻沉陷，路基縱向裂縫等病害的防治效果顯著，既可用于新路，也可用于鐵路潛在病害路段的早期治理與防控。遮陽板路基是一項相當好的保護凍土路基形式 對于高海拔，強輻射的高原多年凍土地區(qū)，遮陽板工程措施是一種行之有效的降低路基溫度保持凍土穩(wěn)定的地溫調控方法。(2)遮陽板路基的缺點遮陽板面板易變形、損壞，多年凍土地區(qū)溫差大，遮陽板材料熱脹冷縮量大，遮陽板在使用中因內應力導致結構變形、損壞，不利于工程措施持久使用。路基下凍土地溫在人為擾動后的變化是復雜長期的過程。遮陽板路基的效果將達到一個什么樣的程度，趨于怎樣一種平衡狀態(tài)，需要經歷多長時間才能穩(wěn)定等問題還需繼續(xù)觀測研究。 片石通風路基片石通風路基是一種控制熱量傳輸過程的工程措施。片石通風路基通過改變路基的表面形狀和熱傳輸機理來調整路基的溫度狀態(tài)，達到保護多年凍土的目的。在暖季 可以阻止外界熱量傳人路基。起到類似保溫材料的隔熱作用；寒季可以加快路基散熱，起到類似通風管的儲冷作用，這是由片石路基特殊的熱傳輸特性決定的。片石通風路堤主要適用于高溫、高含冰量、。圖 26 片石通風路基(1)片石通風路基的優(yōu)點片石通風路基能夠起到降低基底溫度和增加地層冷儲量的作用。是一種較好的主動防護凍土的工程措施，適合在多年凍土區(qū)使用。片石通風路基減緩了人為上限的不對稱性。不僅有利于路穩(wěn)定，對防止路基的不均勻變形和開裂 也有一定作用。(2)片石通風路基的缺點在車輛荷載作用下，土體凍融時水汽容易遷移，細顆粒土可能擠入片石層中，造成片石孔隙的部分堵塞，同時還會影響路基的穩(wěn)定性。片石通風路基對片石的性質要求較高 所用石料應潔凈、無級配、強度符合要求。且在自然因素的作用下片石容易風化，影響路基穩(wěn)定性。最佳孔徑問題是控制的難點。 通風管路基通風管路基是一種積極保護凍土的工程措施，通風管路基主要由路基土體和通風管構成。其工作原理是：在寒冷季節(jié)，有較大的密度冷空氣在自重和風的作用下將通風管中的熱空氣擠出，并不斷將周圍路基土體中的熱量帶走，達到保護地基土凍結狀態(tài)的目的。在以后多年凍土新建公路中將是一種很有使用前途的路基型式。圖 27 通風管路基(1)通風管路基的優(yōu)點適用于高原嚴寒氣候地區(qū)的多年凍土通風管路基通過強迫對流換熱方式降低地溫，能很好的起到保護下伏多年凍土維持凍結狀態(tài)的作用。在路基中埋入通風管，可有效阻止路基表面吸收的輻射熱量下傳，能夠有效降低了基底以下部位的地溫。通風管路基的人為上限抬升幅度相當大，通風管埋設在路基體中，可抬升多年凍土的上限，對多年凍土起到保護作用。(2)通風管路基的缺點夏季， 通風管也成了熱空氣的流通通道，對保護凍土非常不利。因此需要在通風管兩側設置空氣開關，冬季由于熱脹冷縮原理，開關自動打開，冷空氣可在管內自由流動，而到了夏季 通風管關閉以阻止外部熱空氣進入管內。隨著氣溫不斷升高和瀝青路面吸熱作用，路基的坡腳處會出現(xiàn)融化核，影響路基的穩(wěn)定性。通風管的設計高度問題。通風管在設置高度一般要高出地面一定距離，高度過低會使水流進入通風管，影響降溫性能，并導致一定的沉降變形。 熱棒路基熱棒技術是一種無須外加動力源的冷凍技術，應用熱棒技術可以通過外加不對稱冷量的輸入來平衡溫度場，既能冷卻路基土體，同時也能使路基溫度場對稱、路基變形均勻。熱棒是在密閉真空腔體注入低沸點工質(如氨、氟利昂、丙烷、CO，等)而構成，管的上部(散熱段)裝有散熱片，管的下部(蒸發(fā)段)埋入多年凍土中，中間為絕熱段。在寒冷季節(jié)空氣溫度低于凍土溫度，熱管中的液體工質吸收凍土中的熱量，蒸發(fā)成氣體。蒸汽在壓差的驅動下，沿熱管向上流動至熱管上部，遇到較冷的管壁冷凝成液體，冷凝液體在重力作用下，沿管壁流回蒸發(fā)段再蒸發(fā)，如此循環(huán)，把地基凍土中的熱量不斷地傳輸?shù)酱髿庵?。圖 28 熱棒路基(1)熱棒路基的優(yōu)點熱棒的短期冷卻路基效果非常明顯的，熱棒的熱系數(shù)可高達純銀的數(shù)千倍，可在短時間內迅速冷卻路基。熱棒單向傳熱，反向不傳熱。在溫暖季節(jié)。熱棒會停止工作，因為溫暖季節(jié)空氣溫度高于凍土溫度。液體工質蒸汽到熱管上部后不能冷凝，達到氣液相平衡后，液體停止蒸發(fā)，熱管停止工作，即熱棒的單向傳熱特性。(2)熱棒路基的缺點熱棒的使用效果受到眾多因素的影響，特別是凍結期長短問題，若凍結期短，融化期長，凍結核尚未在下一個冬季來臨之前就全部融化，那么就失去了熱棒的應用價值。熱棒路基的造價較高，在實際應用中應根據(jù)地溫特點，工程造價等斟情選擇。 復合路基單一工程措施在具體使用時， 大多數(shù)都有較強的時效性， 有些路基形式能在冬季能發(fā)揮積極作用，在夏季作用不大或起相反作用。所以當單憑某一種路基工程措施不能有效處理多年凍土路基病害時，可按照不同措施的優(yōu)缺點，結合病害路段凍土工程實際情況，采用復合式路基，驅利避弊選用保護凍土路基的最優(yōu)組合措施。 軟土地區(qū)路基處理技術 軟土的概念軟土是淤泥和淤泥質土的總稱。主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。軟土是指濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙 比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。具有天然含水量高、天 然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結系數(shù)小、固結時間長、 靈敏度高、擾動性大、透水性差、土層層狀分布復雜、各層之間物 理力學性質相差較大等特點。 軟土的成因類型及工程特性軟土在我國濱海平原、河口三角洲、湖盆地周圍及山澗谷底均有廣泛分布。在軟土地基上修筑路基，若不加處理，往往會發(fā)生路基失穩(wěn)或過量沉陷，導致路基病害的產生，繼而影響列車正常運行。軟土一般是指主要由細粒土組成的空隙比大(e≥)、天然含水率大于或等于液限、壓縮性高、強度低和具有靈敏結構性的土層。根據(jù)軟土的孔隙比及有機質含量，并結合其他指標，可將其劃分為軟粘性土、淤泥、泥炭質土及泥炭五種類型。習慣上常把淤泥、淤泥質土、軟粘性土總稱為軟土，而把有機質含量很高的泥炭、泥炭質土稱為泥沼。泥沼比軟土具有更大的壓縮性，但它的滲透性強，受荷后迅速固結，工程處理也比較容易。下面介紹天然強度低、壓縮性高且透水性小的軟土路基問題。 軟土路基的處理路堤超過臨界高度時，為確保路堤在施工和運營期安全使用，必須進行路堤和路基加固處理。加固技術大致可分三類：①改變路堤的結構形式；②人工地基；③排水固結。 改變路堤的結構形式(1)反壓護道反壓護道是通過在路堤兩側填筑一定高度的護道起反壓作用，防止地基破壞，保證路基穩(wěn)定的一種有效的工程措施，如圖29所示圖 29 反壓護道h極限平衡區(qū)路堤反壓臺BLL180。2L180。反壓護道施工簡易，既不需特殊的施工機械和昂貴的材料，也不需控制施工速率，用于非耕作區(qū)和土源豐富的地區(qū)較為合適，在耕作區(qū)則不宜采用。為保證護道本身的穩(wěn)定，其高度不能超過臨界高度，多采用路堤高度的1/3～1/2，因此反壓護道適用于路堤高度不大于臨界高度2倍的情況。反壓護道的寬度用圓弧法檢算確定，護道形式以單級式為佳。(2)鋪設土工材料在路堤底部鋪設一層或多層土工合成材料，可以起到柔性柴排的作用。土工合成材料主要是聚酯了高分子材料的化合物，耐酸堿，耐腐蝕，并具有較大的抗拉強度。土工合成材料的種類很多，可根據(jù)工程要求選用。土工合成材料鋪設于路堤地層后，由于其具有較高的強度和韌性，能緊貼地表，使上部填土荷載較均勻的分布到地層中，并能抵抗土坡滑動，阻止沖擊破壞面的產生，提高地基的承載力，增強路堤穩(wěn)定性。此外，還有在路基坡腳附近設置板樁、木排樁、鋼筋混凝土樁或片石齒墻等限制軟土地基側向位移的方法。 人工地基人工地基是軟土地基內設置各種材料制成樁，構成復合地基或將地基土換成性能良好的土料，以保證路基穩(wěn)定的一類方法。(1)換土換土是以人工、機械、爆破的方法將軟土移除，換填強度較高的黏性土或砂、礫石、碎石等滲水材料。因為徹底地