【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(hù)道h極限平衡區(qū)路堤反壓臺(tái)BLL180。2L180。反壓護(hù)道施工簡(jiǎn)易，既不需特殊的施工機(jī)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(hù)道本身的穩(wěn)定，其高度不能超過(guò)臨界高度，多采用路堤高度的1/3～1/2，因此反壓護(hù)道適用于路堤高度不大于臨界高度2倍的情況。反壓護(hù)道的寬度用圓弧法檢算確定，護(hù)道形式以單級(jí)式為佳。(2)鋪設(shè)土工材料在路堤底部鋪設(shè)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(qiáng)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(shè)于路堤地層后，由于其具有較高的強(qiáng)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(dòng)，阻止沖擊破壞面的產(chǎn)生，提高地基的承載力，增強(qiáng)路堤穩(wěn)定性。此外，還有在路基坡腳附近設(shè)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(cè)向位移的方法。 人工地基人工地基是軟土地基內(nèi)設(shè)置各種材料制成樁，構(gòu)成復(fù)合地基或?qū)⒌鼗翐Q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(jī)械、爆破的方法將軟土移除，換填強(qiáng)度較高的黏性土或砂、礫石、碎石等滲水材料。因?yàn)閺氐椎馗淖兞说鼗恋男再|(zhì)，效果很好。它適用于軟土層較薄、無(wú)硬土覆蓋的情況。若軟土被水淹沒，施工時(shí)可在路堤兩側(cè)設(shè)置圍堰，以便于施工，并使填土過(guò)程不受水的浸泡，保證施工質(zhì)量。當(dāng)軟土的液性指數(shù)較大，水不易抽干時(shí)，可采用拋石擠淤的方法強(qiáng)迫換土。直接拋石施工時(shí)，可先拋中間部分，將淤泥擠向兩側(cè)，再向兩側(cè)拋石，擠出淤泥。當(dāng)軟土埋藏較深，但厚度不大，換土施工困難或路堤較高、工期緊迫時(shí)，可利用爆破法排出淤泥以加速施工。(2)擠密砂樁將砂樁打入軟土地基，擠密軟弱土層，形成復(fù)合地基。在外荷載作用下，應(yīng)力向砂樁集中，使樁周圍土層承受的壓力減小，沉降也相應(yīng)減小。根據(jù)我國(guó)在淤泥質(zhì)黏土中打樁前后的荷載試驗(yàn)，其沉降量可比天然地基減小20%～30%，因而適用于對(duì)沉降要求較高的工程。同時(shí)，砂樁與砂井一樣，在土中形成排水通路，能加速地基固結(jié)沉降的速率，改善地基的整體穩(wěn)定性，提高地基承載力。圖 210 擠密砂樁擠密砂樁采用中、粗混合砂料，含水量不得大于5%，也可以用砂和角礫的混合材料。設(shè)計(jì)規(guī)則規(guī)定，灌砂要密實(shí)，灌砂率不應(yīng)小于90%。砂樁直徑根據(jù)置換率要求及施工機(jī)械、成樁方法等綜合因素考慮，宜選用較大直徑。我國(guó)目前常用30cm的直徑，最大達(dá)50～70cm，國(guó)外多用60～80cm，最大可達(dá)150～200cm。樁在平面上布置成三角形或正方形，樁長(zhǎng)不應(yīng)小于危險(xiǎn)滑弧的深度，對(duì)于厚度不大的軟土，樁長(zhǎng)應(yīng)穿透軟弱層。砂樁頂面應(yīng)鋪以砂墊層以利排水。(3)碎石樁碎石樁是以碎石(卵石)為主要材料制成的復(fù)合地基加固樁。碎石樁和砂樁等在國(guó)外統(tǒng)稱為散體樁或租顆粒土樁。所謂散體樁是指無(wú)粘結(jié)強(qiáng)度的樁，由碎石柱或砂樁等散體樁和樁間土組成的復(fù)合地基亦可稱為散體樁復(fù)合地基。目前在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的碎石樁、砂樁、渣土樁等復(fù)合地基都是散體樁復(fù)合地基。圖 211 碎石樁機(jī)碎石樁是散體樁的一種，按其制樁工藝可分為振沖(濕法)碎石樁和干法碎石樁兩大類。采用振動(dòng)加水沖的制樁工藝制成的碎石樁稱為振沖碎石樁或濕法碎石樁。采用各種無(wú)水沖工藝(如干振、振擠、錘擊等)制成的碎石樁統(tǒng)稱為干法碎石樁。當(dāng)以礫砂、粗砂、中砂、圓礫、角礫、卵石、碎石等為填充料制成的樁稱為砂石樁。(4)生石灰樁生石灰樁是用2～5cm的生石灰塊填入軟土孔眼中，形成生石灰樁地基，樁的平面布置與砂井相同，樁徑通常為20～40cm，樁距為樁徑的3倍左右，樁長(zhǎng)視土層厚度而定，一般不宜很長(zhǎng)，10m以內(nèi)。作用機(jī)理：使用生石灰砂樁加固地基的主要依倨是利用生石灰吸水膨脹的性質(zhì)。生石灰在遇水消解的過(guò)程中，其體積發(fā)生膨脹，對(duì)周圍土體產(chǎn)生出壓密效果 也就是說(shuō)，生石灰一方面吸收樁周圍土體孔隙中的水分，同時(shí)，由于擠壓作用使土體的孔隙比減小，從而達(dá)到加固地基的目的。在生石灰塊中摻入一定比倒的砂子，一方面是填充其中的孔隙，增大石灰砂拄的作用效果。另一方面，由于生石灰熟化后生成的氫氧化鈣，其韌期為膠凝狀，強(qiáng)度較低，而摻八砂子則正好彌補(bǔ)了這方面的不足。(5)粉體噴射攪拌法粉體噴射攪拌法是近年國(guó)內(nèi)外常用的一種深層軟基加固技術(shù)。它以生石灰粉和水泥等粉體材料為加固材料，通過(guò)特定的施工機(jī)械，用壓縮空氣將粉體呈霧狀噴入土中，使粉體與原土攪拌，形成石灰(水泥)黏土混合的柱體。它的強(qiáng)度大，水穩(wěn)性好，可提高軟土地基的承載力，減小沉降量。加固深度一般在10～15m。 排水固結(jié)排水固結(jié)是在軟土中設(shè)置垂直井，在地表鋪設(shè)砂墊層，以縮短孔隙水的流程，加速土體的固結(jié)的一類方法。這類加固方法，對(duì)提高土體強(qiáng)度和地基承載力，增強(qiáng)路堤穩(wěn)固性，效果十分顯著。(1)排水砂井軟土地基在荷載作用下，孔隙水慢慢排出，孔隙水壓力逐漸消散，有效應(yīng)力逐漸提高，孔隙體積逐漸減小，地基發(fā)生固結(jié)沉降，地基強(qiáng)度相應(yīng)增大。根據(jù)固結(jié)理論，粘性土固結(jié)所需的時(shí)間和排水距離的平方成正比。土層越后，固結(jié)所需的時(shí)間越長(zhǎng)。為了加速土層固結(jié)，最有效的方法是增加土層的排水通道，縮短排水距離。砂井(袋裝砂井、塑料排水板)就是按照這個(gè)原理而設(shè)置的。砂井砂墊層臨時(shí)性填土永久性填土圖 212 排水砂井砂井是打樁機(jī)具在地基中擊入鋼管，或用高壓射水、爆破等方法在地基中形成按一定規(guī)律排列的孔眼(這些孔眼具有一定深度和直徑)，在輕重灌以粗砂而成。砂井頂面應(yīng)鋪設(shè)一定厚度的砂墊層以連通砂井，構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。軟土地基設(shè)置砂井后，改善了地基的排水條件，在附加荷載作用下，排水估計(jì)過(guò)程大大加快，地基強(qiáng)度迅速提高，因而也改善了地基承載力和路堤穩(wěn)定性。砂井直徑要能滿足地基排水固結(jié)的要求，在地基沉降過(guò)程中不至于被剪斷或被細(xì)土粒淤塞。雖然理論上需要的直徑很小，但在實(shí)際中，直徑過(guò)小難于施工，并且在使用過(guò)程中，容易發(fā)生側(cè)向位移造成上下錯(cuò)斷而失效。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，井徑采用20～30cm為宜，并視打樁機(jī)具的套筒尺寸而定。井距直接關(guān)系到排水固結(jié)的速度，井距愈小，固結(jié)愈快。采用小的井距，理論上是合理的。瑞恰特()通過(guò)理論證明，砂井有效間距縮短一半，將使地基固結(jié)度達(dá)90%所需的時(shí)間縮短為1/6,；而砂井直徑增大20倍，是能使固結(jié)度達(dá)90%所需的時(shí)間減少為1/4。說(shuō)明砂井應(yīng)采取小而密的原則。井距應(yīng)保證在給定的施工期限內(nèi)達(dá)到要求的地基固結(jié)度，使路堤安全填筑。井距的大小用固結(jié)理論計(jì)算而確定，一般為井徑的8～10倍，常用2～4米。砂井在平面上的布置，有三角形和正方形兩種排列方式，一般采用三角形布置。砂井深度即砂井長(zhǎng)度，應(yīng)根據(jù)地基土層情況及路堤高度而定。當(dāng)軟土層較薄時(shí)，砂井應(yīng)貫穿整個(gè)軟土。當(dāng)軟土層較厚時(shí)，砂井不必貫穿軟土，其長(zhǎng)度通過(guò)穩(wěn)定分析而定。用砂井加固軟土地基時(shí)，路堤底部必須鋪設(shè)砂墊層以溝通砂井，將砂井中滲透出來(lái)的孔隙水引到路堤坡腳之外。墊層的厚度應(yīng)保證地基沉降后不至錯(cuò)斷和便于施工。墊層和砂井的分布寬度稍大于路堤底面寬度。(2)袋裝砂井袋裝砂井是在合成材料編織袋內(nèi)充填中粗砂，裝入地基孔內(nèi)，以加速地基排水固結(jié)，其擊鼓原理、設(shè)計(jì)方法與砂井完全相同。袋裝砂井的直徑按其排水及施工工藝的要求確定。一般采用7～12cm，我國(guó)采用較多的是7cm直徑。袋裝砂井的編織袋應(yīng)有良好的透水性，袋內(nèi)的砂不易流失，袋子的材料應(yīng)有足夠的透水性，有一定的抗老化、抗地下水腐蝕性。與普通砂井相比的一些優(yōu)點(diǎn)：①袋裝砂井直徑小，用砂量小，其費(fèi)用僅為普通砂井的40%～50%，造價(jià)低廉。②由于編織袋是一個(gè)整體，能夠保持砂的連續(xù)性和密實(shí)性，不會(huì)因地基變形而切斷，使用效果良好。③砂井直徑小，施工時(shí)對(duì)土層擾動(dòng)小。④由于砂井?dāng)嗝嫘?，重量輕，減小了施工設(shè)備的質(zhì)量，提高了施工效率。基于以上優(yōu)點(diǎn)，袋裝砂井已經(jīng)被普遍采用，幾乎完全代替了普通砂井。(3)塑料排水板塑料排水板法是將預(yù)制的帶狀塑料排水板用插板機(jī)將其豎直地插入土中，形成類似砂井的排水通道，使孔隙水沿塑料板的通道流出，從而加固地基土的方法。塑料板的結(jié)構(gòu)形式可分為多孔制單一結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)型兩大類。多孔制單一結(jié)構(gòu)用聚氯乙烯經(jīng)特殊加工而成，由于其素材本身能形成連通的孔隙，固透水性極好。復(fù)合結(jié)構(gòu)型是指由塑料芯板(起豎向排水作用)外套既透水又擋泥的濾膜組成，芯板用硬質(zhì)聚氯乙烯和聚丙烯制成，斷面成回字形或十字形等，使其能縱向排水，透水擋泥濾膜由透水性好的滌綸類或丙烯類合成纖維制成。如圖：圖 213 塑料排水板(4)排水砂墊層排水砂墊層是在路堤底部的地面上鋪設(shè)的一層砂墊層，其作用是在軟土層頂面增加一個(gè)排水面。在填土過(guò)程中，軟土中滲出來(lái)的水就可以從砂墊層排出來(lái)，加速地基固結(jié)，提高軟土的強(qiáng)度，增強(qiáng)路堤的穩(wěn)定。6~~砂墊層圖 214 排水砂墊層 膨脹土地區(qū)路基處理技術(shù) 膨脹土的概念膨脹土指的是具有較大的吸水后顯著膨脹、失水后顯著收縮特性的高液限黏土。特征是吸水膨脹、軟化、崩解、失水急劇收縮開裂，并能產(chǎn)生往復(fù)變形。膨脹土的礦物成分主要是蒙脫石,為一種高塑性粘土，一般承載力較高，具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。常使建筑物產(chǎn)生不均勻的豎向或水平的脹縮變形，造成位移、開裂、傾斜甚至破壞，且往往成群出現(xiàn)，尤以低層平房嚴(yán)重，危害性很大，裂縫特征有外墻垂直裂縫，端部斜向裂縫和窗臺(tái)下水平裂縫，內(nèi)、外山墻對(duì)稱或不對(duì)稱的倒八字形裂縫等；地坪則出現(xiàn)縱向長(zhǎng)條和網(wǎng)格狀的裂縫。一般于建筑物完工后半年到五年出現(xiàn)。 膨脹土的工程特性膨脹土粘粒成份主要由強(qiáng)親水性礦物質(zhì)組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。該土具有吸水膨脹，失水收縮并往復(fù)變形的性質(zhì)，對(duì)路基的破壞作用不可低估，并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。為了保證道路在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達(dá)到安全、舒適行車的目的，必須處理好施工維護(hù)過(guò)程中的一些問(wèn)題。(1)脹縮性膨脹土吸水體積膨脹，使其上部建筑物隆起，如膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力。失水體積收縮，造成土體開裂，并使建筑物下沉。膨脹土在塑限和液限含水率的收縮量與膨脹量，稱為極限脹縮潛勢(shì)。土中有效蒙脫石含量越高，脹縮潛勢(shì)越大。土的初始含水率越低，膨脹量與膨脹力越大。(2)崩解性膨脹土浸水后體積膨脹，在無(wú)側(cè)限條件下則發(fā)生吸水濕化。不同類型的膨脹土其崩解性是不一樣的，強(qiáng)膨脹土浸入水中后，幾分鐘內(nèi)就能完全崩解；弱膨脹土浸入水中后，則需要較長(zhǎng)時(shí)間才能完全崩解。(3)多裂隙性膨脹土中的裂隙，可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土體分割為具有一定幾何形態(tài)的塊體，破壞了土的完整性。裂隙面光滑有擦痕，且大多充填有灰白或灰綠色黏土薄膜、條帶或斑塊，其礦物成分主要為蒙脫石，有很強(qiáng)的親水性，具有軟化土體強(qiáng)度的顯著特征。膨脹土路基邊坡的破壞，大多與土中裂隙有關(guān)，且滑動(dòng)面的形成主要受裂隙軟弱結(jié)構(gòu)面所控制。(4)超固結(jié)性膨脹土大多具有超固結(jié)性，天然孔隙比較小，干密度大，初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高。超固結(jié)膨脹土路基開挖后，將產(chǎn)生土體超固結(jié)力釋放，邊坡與路基面呈現(xiàn)卸荷膨脹，并常在坡腳形成應(yīng)力集中區(qū)和較大的塑性區(qū)，使邊坡容易破壞。(5)強(qiáng)度衰減性膨脹土的抗剪強(qiáng)度為典型的變動(dòng)強(qiáng)度，具有峰值強(qiáng)度極高、殘余強(qiáng)度極低的特性。由于膨脹土的超固結(jié)性，其初期強(qiáng)度極高，一般現(xiàn)場(chǎng)開挖都很困難。然而，由于土中蒙脫石礦物的親水性以及多裂隙結(jié)構(gòu)，隨著土受脹縮效應(yīng)和風(fēng)化作用的時(shí)間的增加，抗剪強(qiáng)度將大幅衰減。 膨脹土的路基的病害(1)溜坍 路基邊坡上局部表層土體，由于降水下滲含水率過(guò)大以及土的脹縮作用，強(qiáng)度降低而溜坍。(2)滑坡 和一般滑坡相同，斜坡土體沿土中軟弱面而滑動(dòng)。這一軟弱面多為裂隙面、層面或其他結(jié)構(gòu)面。由于土體存在滑坡趨勢(shì)，當(dāng)失去前部支撐時(shí)，便產(chǎn)生滑動(dòng)。膨脹土地段的滑坡，其滑動(dòng)面土體含水率較大，強(qiáng)度低，有時(shí)雖然土體邊坡已經(jīng)放緩，但仍易產(chǎn)生滑動(dòng)。(3)坍滑 路堤邊坡坍滑是膨脹土地段的路塹、路堤邊坡經(jīng)常發(fā)生的一種變形現(xiàn)象。不少地段的坍滑體厚度不大，但在邊坡上卻不易擴(kuò)展。 影響脹縮變形的主要因素影響膨脹土脹縮變形的因素，可以歸納為內(nèi)部和外部?jī)煞N，其中，內(nèi)因是根據(jù)，外因是條件，外因通過(guò)內(nèi)因起作用。其主要因素有5種：(1)土的黏粒含量膨脹土的黏粒含量高，多達(dá)35%～85% ，其中粒徑 mm的膠粒含量一般也在30%～40% 。液限一般為40%～68% ，塑性指數(shù)多在20～35。因此，一般膨脹土均屬于高塑性黏土。黏土顆粒小，分散性大，比表面積大，則表面能大，故其遇水對(duì)水分子的吸附能力高。因此，土中黏粒含量愈多，土的塑性指數(shù)愈高，則土體的脹縮性愈大。(2)土的含水率在工程施工中，建造在含水量保持不變的黏土上的構(gòu)造物不會(huì)遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)黏土的含水率發(fā)生變化，立即產(chǎn)生垂直和水平兩個(gè)方向的體積膨脹。含水率的輕微變化，僅1%～2% 的量值，就足以引起有害的膨脹。土中含水率的變化而發(fā)生相應(yīng)的膨脹或收縮變形，特別是在場(chǎng)地膨脹性土層厚度不一，均勻性不一，不同部位處含水率的變化以及建筑物基底壓力不等時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致地基土不均勻的隆起或下陷，使得建筑物產(chǎn)生墻體開裂、地面隆起或下陷等破壞。一般來(lái)講，很干的黏土表示有危險(xiǎn)。這類黏土能吸收很多的水，其結(jié)果是對(duì)結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。反之，比較潮濕的黏土，由于大部分膨脹已經(jīng)完成，進(jìn)一步膨脹將不會(huì)很大。但應(yīng)注意的是，潮濕的黏土在水位下降或其它的條件變化時(shí)，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。(3)土的密度土的密度大，孔隙比就小，浸水膨脹強(qiáng)烈，而失水收縮??；相反，土的密度小，孔隙比就大，浸水膨脹小，失水收縮大。而孔隙比處于中間值時(shí)，土的脹縮變形都較大。(4)土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能承受膨脹或收縮變形，即結(jié)構(gòu)強(qiáng)度愈大的土，抵制脹縮變形的能力也愈大。(5)地形地勢(shì)條件在丘陵區(qū)和山前區(qū)，不同地形和高程地段地基土的原始條件及其受水蒸發(fā)條件不同。因此，地基土產(chǎn)生脹縮變形的程度各不相同