【正文】 第七章 公路特殊性巖土的處治 第一節(jié) 軟 土 第二節(jié) 黃 土 第三節(jié) 膨脹土 第四節(jié) 凍 土 第五節(jié) 鹽漬土 湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 胡新華 軟土及其特征 一 軟土的工程性質(zhì) 二 軟土地基的加固與處理措施 三 第一節(jié) 軟 土 軟土病害處治案例 四 一、軟土及其特征 ? 軟粘性土 ? 淤泥質(zhì)土 ? 泥炭質(zhì)土 ? 泥炭 包括 第一節(jié) 軟 土 軟土 －指在水流緩慢的環(huán)境中沉積，有微生物參與作用，富含有機(jī)質(zhì)，天然含水量大，孔隙比、壓縮性高，承載力低的一種 軟塑到流塑狀態(tài) 的粘性土。 一、軟土及其特征 第一節(jié) 軟 土 分類 1）按軟土的形成環(huán)境分 （ 1）沿海軟土： 瀉湖相沉積、溺谷相沉積、濱海相沉積、三角洲相沉積。 （ 2）內(nèi)陸軟土： 湖相沉積、河漫灘相沉積、牛軛湖相沉積、山區(qū)谷地沉積 2）按有機(jī)質(zhì)含量分類 有機(jī)質(zhì)含量 5% 無機(jī)質(zhì) 5~10% 有機(jī)質(zhì)土 10~60% 泥炭質(zhì)土 60% 泥炭 3）按天然含水量和孔隙比分 淤泥 淤泥質(zhì)土 , ??? eL??一、軟土及其特征 第一節(jié) 軟 土 軟土組成及結(jié)構(gòu)特征 1）顏色多為灰綠、灰黑色，手摸有滑膩感，能染指，有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)，有腥臭味 2）粒度成分主要為粘粒及粉粒，粘粒含量高達(dá) 60％ ~70％ 3）礦物成分，除粉粒中的石英、長石、云母外，粘粒中的粘土礦物主要是 伊利石 ， 高嶺石 次之。此外軟土中常有一定量的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)8％ ~ 9％ 4）軟土具有典型的 海綿狀或蜂窩狀 結(jié)構(gòu)，是造成軟土孔隙比大、含水量高、透水性小、壓縮性大、強(qiáng)度低主要原因之一 5）軟土常具有層理構(gòu)造，軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相互交替沉積、或呈透鏡體相間形成性質(zhì)復(fù)雜的土體。 一、軟土及其特征 第一節(jié) 軟 土 二、軟土的工程性質(zhì) 含水量大 壓縮性高 強(qiáng)度低 具觸變性 具流變性 第一節(jié) 軟 土 二、軟土的工程性質(zhì) 第一節(jié) 軟 土 軟土的孔隙比和含水量： 軟土的顆粒分散性高，聯(lián)結(jié)弱，孔隙比大，含 水量高，孔隙比一般大于 1，可高達(dá) ，如云南滇池淤泥，含水量大于液限達(dá) 50%~70%，最大可達(dá) 300%。沉積年代久，埋深大的軟土，孔隙比和含水量降低。 軟土的透水性和壓縮性： 軟土孔隙比大，孔隙細(xì)小，粘力親水性強(qiáng)，土中有機(jī)質(zhì)多，分解出的氣體封閉在空隙中，使土的透水性很差，滲透系數(shù) K cm/s，荷載作用下排水不暢，固結(jié)慢，壓縮性高，壓縮系數(shù) a=～ ，壓縮模量 Es為 1～ 6MPa 。軟土在建筑物荷載作用下容易發(fā)生不均勻下沉和大量沉降，而且下沉緩慢，完成下沉的時(shí)間很長。 二、軟土的工程性質(zhì) 第一節(jié) 軟 土 軟土的強(qiáng)度： 軟土的強(qiáng)度低，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為 10～40kPa。軟土的抗剪強(qiáng)度很低，且與加荷速度和排水條件有關(guān)，抗剪強(qiáng)度隨固結(jié)程度提高而增大，軟土的不排水直剪試驗(yàn)的 φ＝ 2～ 5176。 ， c =10～ 15kPa；排水條件下， φ ＝10～ 15176。 ， c＝ 20kPa。所以在評價(jià)軟土抗剪強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)建筑物加荷情況及排水條件選用不同的試驗(yàn)方法，并在工程施工中應(yīng)注意控制加荷速度。 軟土的觸變性： 軟土受到振動(dòng)，顆粒結(jié)構(gòu)被破壞，土體強(qiáng)度下降，呈流動(dòng)狀態(tài)，稱為 觸變 。振動(dòng)停止后，土粒結(jié)構(gòu)，恢復(fù)，強(qiáng)度恢復(fù)。 二、軟土的工程性質(zhì) 第一節(jié) 軟 土 軟土的流變性： 軟土在長期固定剪切荷載作用下，發(fā)生緩慢而長期的變形，最終導(dǎo)致土體破壞，這種性質(zhì)稱為流變性。破壞時(shí)軟土的強(qiáng)度遠(yuǎn)低于常規(guī)試驗(yàn)測得的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。一些軟土的長期強(qiáng)度只有標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的 40～ 80％。但是，軟土的流變發(fā)生在一定的荷載下，小于該荷載則不產(chǎn)生流變，不同的軟土產(chǎn)生流變的荷載值也不同。 軟土的不均勻性： 由于沉積環(huán)境的變化，粘性土層中常局部夾有厚簿不等的粉土使軟土在水平和垂直分布上有所差異，作為建筑物地基則易產(chǎn)生差異沉降。 二、軟土的工程性質(zhì) 第一節(jié) 軟 土 軟土的這些工程特性使軟土地基在建筑物荷載作用下容易發(fā)生大量的下沉和不均勻下沉，地基的排水不暢沉降延續(xù)時(shí)間長，強(qiáng)度增長緩慢，影響建筑物的工期和工程質(zhì)量。例如沿海閩、浙一帶建筑物在建成 5年之久的時(shí)間后，仍保持著每年1cm左右的沉降速率，某些 建筑物則每年下沉 3～ 4cm。 如珠海某海堤，堤下淤泥層 深達(dá) 20m，淤泥含水量在 80％ 左右，由于堤身填土高度超 過地基極限填土高度而發(fā)生 滑坡。 軟土地基不均勻沉降引起的公路病害 軟土地基引發(fā)諸多問題 一般地 ， 除要確保新填筑路基的密實(shí)度以減少沉降外 ， 包括原地面的地基總沉降必須達(dá)到基本穩(wěn)定 ， 沉降量大致達(dá)到總沉降量的 80%以上時(shí) ， 才容許鋪路面 。 軟土地基沉降嚴(yán)重時(shí) ， 不僅增加填方數(shù)量 ， 而且沉降或水平位移 對 臨近填土的橋臺 、 擋土墻 、 涵洞 ，甚至對四周的住宅 、 農(nóng)田以及路線的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)產(chǎn)生很大的影響 。 第一節(jié) 軟 土 三、軟土地基的加固與處理措施 軟土地質(zhì)病害的處治方法 方法 施工要點(diǎn) 適用范圍 強(qiáng)夯 強(qiáng)夯法采用 10~20 t重錘 ， 從 10~40 m高處自由落下 ， 夯實(shí)土層 ， 強(qiáng)夯法產(chǎn)生很大的沖擊能 ， 使軟土迅速排水固結(jié) ，加固深度可達(dá) 11~12m。 適用于小于 12m的軟土層 換土 將軟土挖除 ， 換填強(qiáng)度較高的粘性土 、 砂 、 礫石 、 卵石等滲水土 ， 從根本上改善了地基土的性質(zhì) 。 適用于軟土深度不超過 2m 砂墊層 在建筑物 (如路堤 )底部鋪設(shè)一層砂墊層 ， 其作用是在軟土頂面增加一個(gè)排水面 。 在路堤填筑過程中 ， 由于荷載逐漸增加 ， 軟土地基排水固結(jié) ， 滲出的水可以從砂墊層排走 。 適用于軟土深度不超過 2m， 砂料較豐富地區(qū) 拋石擠淤 在路基底部從中間向兩邊拋投一定數(shù)量的片石 ， 將淤泥擠出基底范圍 ， 以提高地基強(qiáng)度 。 適用于石料豐富區(qū) ，軟土厚 3~4m 反壓護(hù)道 在路堤兩側(cè)填筑一定寬度低于路堤的護(hù)道 ， 以平衡路堤下的軟土的隆起之勢 ， 從而保證路堤的穩(wěn)定性 。 適用于非耕作區(qū)和取土不困難的地區(qū) 第一節(jié) 軟 土 三、軟土地基的加固與處理措施 軟土地質(zhì)病害的處治方法 方法 施工要點(diǎn) 適用范圍 砂井 排水 在軟土地基中按一定規(guī)律設(shè)計(jì)排水砂井 ， 井孔直徑多在~ m， 井孔中灌入中 、 粗砂 ， 砂井起排水通道作用 ，加快軟土排水固結(jié)過程 ， 使地基土強(qiáng)度提高 。 適用于軟土層厚度大于 5m、 路堤 很高 ，或地處農(nóng)田和填料來源較困難的地區(qū) 。 深層 擠 密 在軟弱土中成孔 ， 在孔內(nèi)填以水泥 、 砂 、 碎石 、 素土 、 石灰 等 材料形成 樁土復(fù)合 地基 ， 從而 使較大深度范圍內(nèi)的松軟地基得以擠密和加固 。 適用于軟土層較厚地區(qū) 化學(xué) 加固 通過氣壓 、 液壓等將水泥漿 、 粘土漿或其它化學(xué)漿液壓入 、注入 、 拌入土中 ， 使其與土粒膠結(jié)成一體 ， 形成強(qiáng)度高 、化學(xué)穩(wěn)定性良好的 “結(jié)石體 ”， 以增強(qiáng)土體強(qiáng)度 。 按施工方式分為灌漿法 、 高壓旋噴法 、 深層攪拌法等 。 適用于軟土層較厚地區(qū) 土工織物 加固 將具有較大抗拉強(qiáng)度的土工織物 、 塑料隔柵或筋條等材料鋪設(shè)在路堤的底部 ， 以增加路堤的強(qiáng)度 ， 擴(kuò)散基底壓力 ，阻止土體側(cè)向擠出 ， 從而提高地基承載力和減小路基不均沉降 。 第一節(jié) 軟 土 三、軟土地基的加固與處理措施 強(qiáng)夯法 強(qiáng)夯法采用 10～ 20t重錘 換填土層法 θP cz P zbPdz回填土砂墊層砂墊層 拋石擠淤 反壓護(hù)道 砂井排水 深層擠密 灰土樁擠密 夯擴(kuò)灰土樁擠密機(jī) 化學(xué)加固 高壓旋噴法 深層攪拌法 土工織物加固 工程概況 大窯二期工程是國家重點(diǎn)工程，泊位采用重力式沉箱結(jié)構(gòu)，其中 1 16號泊位是兩個(gè)超重型泊位， 2022年開始建設(shè)，能?？磕壳白畲蟮募b箱輪船。其中 16號泊位后方陸域的黃土區(qū)，在原來碎石吹填土的基礎(chǔ)上又回填了大厚度的黃土，回填時(shí)間約 1年，厚度在 10 m以上，成份以軟塑～可塑狀粉質(zhì)黏土、黏性土為主。 四、軟土病害處治案例 第一節(jié) 軟 土 四、軟土病害處治案例 軟基處理方 ? 夯錘 ? 夯間地表變形觀測 ? 間距及布點(diǎn)形式 ? 落距的控制 ? 填料質(zhì)量控制和填料控制 ? 坑深及夯沉量控制 ? 施工順序 第一節(jié) 軟 土 處理效果 由檢測報(bào)告各區(qū)各點(diǎn)的地表靜載荷檢驗(yàn)結(jié)果可以看出 ,施工中采用的強(qiáng)夯臵換施工方法，達(dá)到了預(yù)期的目的。各夯點(diǎn)、夯間處及地表復(fù)合地基承載力特征值均大于 180kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。 四、軟土病害處治案例 第一節(jié) 軟 土 第二節(jié) 黃 土 黃土的特征及其分布 一 黃土的工程性質(zhì) 二 黃土病害的處治措施 三 黃土病害處治案例 四 一、黃土的特征及其分布 黃土的概念： 黃土是以粉粒為主，含碳酸鹽，具大孔隙，質(zhì)地均一，無明顯層理而有顯著垂直節(jié)理的黃色陸相沉積物，在干旱氣候條件下形成，一般分布在沙漠下風(fēng)處。 第二節(jié) 黃 土 黃土地貌 一、黃土的特征及其分布 黃土的分布： 黃土在世界上分布很廣，其分布面積達(dá)1300萬平方公里，歐洲、北美、亞洲均有分布。主要分布地帶位于中亞至我國西北、華北和東北一帶，其中黃河中上游地區(qū)的 黃土高原 是世界上最大的 黃土分布區(qū) ，它的范圍大致北起陰山，南至秦嶺，西抵日月山，東到太行山，橫跨青海、寧夏、甘肅、陜西、山西、河南 6省，面積 64萬平方公里，約占我國陸地面積的 %，比法國和瑞士的面積總和還要大。一般黃土覆蓋厚度在 100米以下，我國隴東、陜北、晉西黃土層最厚，六盤山以東到呂梁山西側(cè)黃土厚度在 100米～ 200米之間，蘭州地區(qū)黃土分布的面積和厚度居世界之冠，平均達(dá) 300米以上。 第二節(jié) 黃 土 一、黃土的特征及其分布 1）顏色為淡黃 、褐色或灰黃色（有時(shí)老黃土可能呈褐紅色）； 2）粒度成分以 粉土（ ～ ）顆粒為主，含量約占60～ 70%，一般不含粒徑＞ ； 3）含各種可溶 鹽，尤其富含碳酸鹽主要為 CaCO3，一般含量為 10～ 30%，可形成鈣質(zhì)結(jié)核（姜結(jié)石）； 4）孔隙多且大 ，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度多為 33～ 64%，有肉眼可見的大孔隙或蟲孔、植物根孔等； 5）無層理 ，但有垂直節(jié)理和柱狀節(jié)理。天然條件下能保持近直立的邊坡； 6）具有濕陷性。 由于黃土的柱狀節(jié)理發(fā)育，并且垂直方向的滲透系數(shù)大于水平方向的滲透系數(shù)，因此在黃土中鉆探時(shí)，泥漿易沿節(jié)理流失。 第二節(jié) 黃 土 黃土的基本特征 名稱特征 黃土 黃土狀土 外部特征 顏色 淡黃色為主 ， 還有灰黃 、 褐黃色