【正文】 國外應用礦渣作建筑骨料，已有約100年的歷史，現(xiàn)已成為具有商業(yè)價值的產(chǎn)。7．5 礦 渣 路 堤7．5. 1 礦渣是高爐重礦渣的簡稱，是煉鐵高爐的熔渣，從高爐運到渣場后，在大氣中自然冷卻凝固的廢渣；或凝固后通過澆水使之加快冷卻，或經(jīng)過一定時間的自然消解，再經(jīng)過破碎加工，即為礦渣碎石，用這種材料填筑的路堤強度高、造價低，并可變廢為寶。 對摻入的土（砂）需作混合料技術指標試驗。7．4 粉煤灰路堤7. 4．1 粉煤灰用作路堤一般有三種類型： （1）全部用粉煤炭作為填料，外面邊坡采用包邊土加固； （2）粉煤灰及土以夾層填筑； （3）粉煤灰、土（或砂）混合后填筑。 包邊土可采用粘性土修筑，厚度一般為40cm～100cm。在不容許大量吹填泥水橫向排除路段，應修筑不透水擋土堤，以引導水流流向縱向，流到合適位置再行排除。 路堤吹填時，往往有大量河水及泥土流出，應迅速加以排除。7．3．4．1 吹砂路堤之盲溝，一般在吹填完成后開挖修筑，以免吹填時被泥水淤塞，喪失排水能力。 抽吸吹填砂，可采用二級（或三級）方式進行。7. 3．3．2 擋水堤的尺寸，一般應按設計圖紙的要求施工。 吹砂路堤的壓實機具，應優(yōu)先采用重型振動壓路機和沖振法進行。7．3 吹填砂路堤7．3．1 吹填砂路堤的砂料場，應盡量選在靠近軟土施工地段的通航海灣或河流上，并事先對料場進行認真調查，使砂料的質量及儲量得以保障。7. 2. 6 軟土地基施工時，要特別注意路堤和橋涵、通道等人工構造物銜接部位的施工，以盡量減少因不均勻沉降而出現(xiàn)的“跳車”現(xiàn)象和為此而投入的經(jīng)常維修工作。同時應注意充分利用南方深秋至春初間的少雨黃金季節(jié)和北方少冰雪、無凍土、避開汛期的旱季暖天等有利時期施工，以達到事半功倍的效果。一旦上馬，又由于工期緊迫，而不得不采取一些處理措施，以加速地基排水、固結，達到穩(wěn)定。力求少花或不花錢取得進行深層地基處理的效果，即達到“以時間換金錢”的目的。7．1．3 軟土段路堤施工，需埋設一些觀測和測試儀具，并及時測試，指導施工，以確保施工安全和路基穩(wěn)定。 （2）在軟土地基處路堤施工前，一般先安排試驗工程。 （3）鉆桿提升：粉體發(fā)送器送灰至噴灰口（或開啟灰漿泵待漿液到達噴漿口），按規(guī)定的提升速度，邊噴、邊攪拌、邊提升直至樁 7 路堤施工與觀測7. 1 一 般 規(guī) 定7．1．1 （1）軟土地基路堤施工，也同一般地區(qū)路堤施工一樣，在施工時要對現(xiàn)場進行實地調查和核對。 （2）預攪下沉：啟動電機，放松起吊鋼絲繩，空壓機送氣，使鉆頭沿導軌下沉鉆進至設計深度。大量試驗表明，7d齡期的水泥土試塊強度可達標準強度的30％～50％，所以進行短齡期的強度試驗，即可判斷是否滿足要求。在室內(nèi)制備不同配比的試件，進行不同齡期的無例限抗壓強度試驗，選取符合設計強度的配比作為現(xiàn)場施工的配方依據(jù)。試驗的樁數(shù)不宜少于5根。1992年該院在滬寧高速公路、滬嘉高速公路延伸段，利用水泥粉體噴射攪拌樁加固軟土地基高路堤的試驗，取得一定效果。近十多年來，石灰粉噴射攪拌加固軟土地基技術在瑞典、芬蘭、挪威、法國、英國、原聯(lián)邦德國、美國、加拿大等國家得到廣泛應用。國內(nèi)由冶金工業(yè)部建筑研究院和交通部水運規(guī)劃設計院合作，于1977年10月開始進行深層攪拌法的研究，1980年在上海寶山鋼鐵總廠軟土地基加固工程使用獲得成功，并通過冶金部級鑒定。 土工合成材料由合成纖維制成。但是描述這種土工新材料的技術名稱并不統(tǒng)一，國內(nèi)名稱有土工纖維、土工織物、化纖濾網(wǎng)、塑料薄膜等。攤鋪厚度為250mm～350mm，壓實機具為60kN～100kN壓路機。當采用天然級配砂礫石時，一般要求最大粒徑不宜大于50mm，上海地區(qū)規(guī)定最大粒徑不大于100mm。一般地說，拋石是經(jīng)濟的，但技術上缺少把握，因此，當淤泥較厚時選用本法須慎重。分層填土碾壓不需其他建筑材料，但應回填滲水性土，并在兩側或一側設置必要的排水溝；對非他和粘性土的雜填土的軟弱表層，也可添加適量石灰、水泥。當軟弱土層位于表層，厚度不大，或上部荷載較小時，采用表層加固可以取得較好的技術經(jīng)濟效果。對所采用的處治材料進行毒性含量的試驗（如粉煤灰和可能污染的工業(yè)廢料）并研究其對土壤、地面水、地下水的污染；在施工過程中排廢物的合理處置；振動、噪音對周圍環(huán)境的影響等。6．1．6 目前新技術、新工藝、新機具、新測試方法不斷涌現(xiàn)，當開發(fā)、引進新的軟基處治方法或進行軟基處治方法比較時，應在大規(guī)模施工前進行現(xiàn)場試驗，以驗證該處治方法的可靠性（參見參考文獻60），并驗證設計參數(shù)、工藝參數(shù)作為施工時的控制指標，掌握必要的施工經(jīng)驗和施工工藝。 （4）反復分析，驗證設計，監(jiān)測工程安全。 （2）室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗，特別是對重要工程。因此在應用時須根據(jù)具體情況進行經(jīng)濟技術綜合考慮，因地制宜，以達到最佳的綜合效益（參見參考文獻57）。例如豎向排水設施可能因施工對軟土產(chǎn) 6 軟土地基處治施工6．1 一 般 規(guī) 定6．1．1 本章按處治手段并結合其在我國公路工程中的應用進行施工技術規(guī)范的編制。5．10．2 在進行方案選擇時，應根據(jù)當?shù)氐牡刭|、水文、材料、施工、環(huán)境條件，用兩個或兩個以上可行的方案進行經(jīng)濟、技術比較，選擇其最優(yōu)方案。組合設計計算可用電算程序（參見參考文獻230）來進行。如真空預壓，就不如用路堤自重預壓經(jīng)濟；電滲法、井點法費用高，未見公路上應用過；純石灰樁不但爭議大，而且也不如石灰加固土樁經(jīng)濟。例如欲加速沉降，以減少工后沉降，除了設計預壓或超載預壓之外，尚可設置豎向排水設施、排水墊層與之組合，使其能加速工前的預壓或超壓沉降，更加減少工后沉降。5．10 綜合（組合）處治設計5．10．1 一種處治措施的效果與作用總是有局限性的，而在軟土地基的路堤處治設計中，可能既要解決變形問題，又要解決強度問題，就勢必采用一種以上的措施加以綜合處治。《巖土工程治理手冊》建議在他和粘土地基的水泥土樁的n取用3～5。n與加載后的時間也有關，但當加載半年后n基本趨于穩(wěn)定。實際工程中也有達到3／4～1以上的。5．9．4～5．9．6 計算公式是依據(jù)把設有加固土樁的土基區(qū)域內(nèi)的主體視為復合土體，其抗剪強度按復合地基（參見參考文獻2447）理論計算，3個計算式都考慮了地基土的排水固結及地下水位對地基強度的影響。經(jīng)折算（由漢森公式）軟土的極限承載力。 因加固土樁或加固土地下連續(xù)墻屬非離散材料，不象碎石樁是離散材料，因而加固土樁不起排水作用，而主要是通過置換軟土及應力集中作用兩方面來提高穩(wěn)定系數(shù)的。5．9．2 對單純的石灰樁歷來爭議很大，但用石灰粉作固化材料的加固土樁已在廣州開發(fā)區(qū)處理含水量達44％～90％的軟土得到了十余項工程的成功應用，且技術效果與經(jīng)濟效益均是顯著的。所使用的固化材料可以是漿狀（如石灰漿、水泥漿、二次漿等），也可以是粉狀（生石灰粉、干水泥、干NCS固化劑等）。5. 9 加 固 土 樁5．9．1 將石灰、水泥或其他某些對土固化的材料（參見參考文獻555），用某種專用的機械，如深層拌合機、旋噴機械把軟土地基加固，形成一根根的加固土樁，分布在路基底面及兩側，以增加路堤與土基的整體抗滑能力。關于大粒徑碎石樁的有關碎石尺寸的規(guī)定主要參考王盛源在珠江電廠地基處治的經(jīng)驗（參見參考文獻49）?？紤]到按經(jīng)驗取值進行設計時，應偏于安全，故規(guī)定如條文。參考文獻50對軟粘土內(nèi)的砂樁建議用3～4，碎石樁用3～6；天津地區(qū)（參見參考文獻引）軟土的n為 ～ ；西安飽和黃土（參見參考文獻 52）～；云南水塘站（參見參考文獻53）～；另據(jù)國內(nèi)外11項工程統(tǒng)計，～。砂用28176。為慎重起見，且考慮到軟土對碎石樁污染，本款建議碎石用38176?！?2176。碎石用35176。的。多數(shù)采用38176。參考文獻47介紹碎石樁的內(nèi)摩擦角一般用35176?！?0176。國內(nèi)外的實際工程均說明規(guī)范（參見參考文獻46）對濕法的限制偏于保守，故作出了如條文的規(guī)定。日本規(guī)范（參見參考文獻12）用有套管的成孔方法也未對地質條件進行限制。雖然Cu＜15kPa者也有成功的例證，但為慎重起見，本款仍規(guī)定濕法振沖樁的適用范圍為Cu＞15kPa，干法施工（如沉管法）的地基規(guī)定Cu＞10kPa。目前為止國內(nèi)有幾項成功的工程為Cu＜20kPa。 Greenwood甚至認為，即使在粘性土不排水抗剪強度低于7kPa時仍可成功制樁。但對于濕法的水振沖粒料樁，則對地基條件提出了限制，以往國內(nèi)一般認為水振沖法只適用于地基不排水抗剪強度cu大于20kPa的情況（參見參考文獻47）；我國規(guī)范（參見參考文獻46）也規(guī)定水振沖碎石樁僅宜于不排水抗剪強度不小于20kPa的地基。5．8．3 以往對沉管法（單管或雙管）中砂樁施工的適用范圍對軟土的天然強度只作高限而未作低限的限制（參見參考文獻4448）。特別是對于路堤在鋪路面前允許有較大的地基沉降的情況，更是合理的。復合地基理論的最基本假定為樁與土的協(xié)調變形，為此從理論上分析復合地基不可能存在樁的負摩阻力及群樁效應問題（參見參考文獻44）。應把設有“樁”的范圍內(nèi)，土深為樁長的這一部分立體，作為樁與土的復合地基看待。本條結合路堤設計而取安全系數(shù)為1．5。 法國J．P．gouac先生（參見參考文獻43）根據(jù)試驗結果建議抵抗織物拉拔的安全系數(shù)為2。 織物的條帶拉伸試驗的有關規(guī)定是引用參考文獻442提出的方法。 據(jù)國外（參見參考文獻40）的統(tǒng)計，土工織物特性見表5．5．3。國外（參見參考文獻39）發(fā)現(xiàn)在土工織物中允許用10％的應變而土堤沒有發(fā)生過量變形。作為加筋路堤穩(wěn)定計算用的設計強度，應據(jù)織物可能在路堤內(nèi)發(fā)生的應變（延伸率）來取用。5．5. 3 國內(nèi)部分廠家所產(chǎn)的編織類土工布的拉伸試驗結果（參見參考文獻37）表明，它的縱向極限延伸率可達16．3％～％。國內(nèi)修建加筋路堤的不多，因造價高。由于無紡土工布拉力及抗變形的能力比編織土工布差，故不應選用無紡布作加筋材料。淺層拌合的處治深度可按施工成材料在國內(nèi)均有廠家生產(chǎn)。這樣淺層處理仍可用本規(guī)范中的第四章進行穩(wěn)定計算。為了能將拋石（堆土）排淤納入穩(wěn)定驗算中，鋪設材料的作用按加筋材料計算，而排淤的深度估計則難以進行計算。為了在排淤中土基產(chǎn)生整體破壞時，不致使路堤的整體性受到大的影響，通常的做法是在路堤底、地表上鋪設網(wǎng)狀土工織物如格柵材料或土工布，使之形成一個柔性筏基。 拋石（堆土）排淤的處治深度與拋石（堆土）路堤自重所產(chǎn)生的地面變形有關。例如日本溝槽型的石灰土拌合機。做土拱的辦法給施工帶來很大的困難，土拱也無效果，這種方法是不可取的。 對于砂墊層的排水作用由于地基下沉、砂墊層彎曲后可能會受到影響，仍有人對此擔心而主張在地基上做土拱，這是沒有必要的。墊層的厚度以能保證不至因沉降發(fā)生斷裂為宜，30cm～50cm的值經(jīng)試驗工程與實際工程驗證是比較合適的。這里我們把墊層與淺層處治分開，墊層就特指地面上設置的專門用于孔隙水排出的透水性墊層。在地下處治工程施工過程中，若發(fā)現(xiàn)地層變化異常，可做進一步勘察工作，對設計方案進行調整與變更。要比較好地解決這些問題，就要重視施工過程中的動態(tài)觀測。5. 1．6 天然土體的性質不同于一般的均質材料，它具有空間甚至時間上的變異性，人們通過各種勘探測試手段所能揭示的，僅是有限范圍內(nèi)的情況。日本《高等級公路設計規(guī)范》明確指出：預壓施工時，原則上要在預壓填土后放置6個月以上時間。國內(nèi)外有不少資料介紹，地基處理后的初期沉降量，還沒有不做處理的大。5. 1．3 在進行地下豎向排水體施工時，打樁機械的振動及樁管的擾動，嚴重破壞了地基的強度和透水能力。這里的取值，基本接近這些年來國內(nèi)高等級公路設計所采用的。 我國高速公路的建設還處于起步階段，設計、修建高質量、高效率的道路對于吸引各方投資，促進交通事業(yè)的發(fā)展都有不可忽視的作用。京津塘高速公路設計時，根據(jù)該路的實際條件，參考上面的研究結果，在征求了國內(nèi)外有關專家意見的基礎上，更具體地制定了所用的容許工后沉降標準（參見參考文獻6）： （1）主線上的大、中、小橋及通道，涵洞處取 ，； （2）分離式立交的跨線橋與引道路堤填土毗連處。研究報告根據(jù)對橋頭引道及一般路段實測沉降結果的分析，參考日本、美國的標準及國內(nèi)建工部門對建筑物基礎容許沉降的要求，對容許工后沉降提出的建議是：中低級公路以穩(wěn)定為主，路堤中心處容許工后沉降不作規(guī)定，視使用情況通過養(yǎng)護彌補。法國與美國對橋頭的差異沉降控制也很重視。 從以上的資料來看，日本對工后沉降的重視程度逐漸減小，主要把問題放在養(yǎng)護中解決，這可減少一次性投資；但養(yǎng)護工作的質量水平、所用機械的自動化程度必須有一定要求，否則必然影響道路的運營效率。 根據(jù)國內(nèi)資料的介紹，～，路面容許總沉降或差異沉降常不作規(guī)定，～。即要求預壓期本地基土中任一點處，固結后達到的孔隙比所對應的當量應力，不能被運營期該點的有效應力所突破。不考慮的理由有三： （1）采用經(jīng)濟的施工辦法，確定無法減少長期沉降（這里指次固結沉降）； （2）道路填方時，即使長期沉降量很大，在維修管理階段也能控制； （3）地基沉降量隨時間的變化關系難以預測。 1989年日本道路協(xié)會的《軟土地基處理技術指南》要求：路面鋪筑后3年內(nèi)，路堤中心處容許沉降可由道路重要性決定；與橋梁鄰接的填土路段（橋頭引道）以10cm～30cm控制。 1967年日本道路協(xié)會《道路土工指針》曾規(guī)定：當土方工程結束后立即鋪筑高等級路面時，路堤中心處剩余沉降量的限值，對一般路段為10cm～30cm；與橋梁等鄰接的填土部位為50cm～10cm。5．1．2 容許工后沉降（又叫剩余沉降或殘余沉降）涉及到的問題比較多，它的取值直接影響到工程造價及道路的使用性能。軟土地基上路堤的設計計算工作相當繁重，特別是在成層上基又處于綜合處治下，許多計算工作要反復計算。 （5）為滿足上述指標所進行的處治方案的工程實體的尺寸設計以及方案比選。 （3）滿足沉降設計指標（如工后沉降小于規(guī)定值）。 軟土地基路堤設計的目的主要