学习情境五：特殊路基施工 讲课课件 67页

主讲人：冯健雪贵州交通职业技术学院路桥系国家精品资源共享课程贵州交通职业技术学院学习情境五特殊路基施工工作任务三黄土地区路基施工n什么是黄土黄土是第四世纪干旱、半干旱气候条件下，陆相沉积的一种特殊土，其主要特征为，颜色以黄色为主，为淡黄、棕黄或棕红色，具有多孔性。有肉眼能看到的大孔隙，孔隙比一般为0.7～1.1，颗粒成份以粉粒（0.075~0.005）为主,占50%～75%，一般不含粗大颗粒，富含碳酸钙成份及其结核。并含有少量中溶盐和易溶盐，一般无明显层理，有堆积间断的剥蚀面和埋藏的古土壤层，且垂直节里，在天然状态下边坡能保持直立，天然状态下含水率低遇水易崩解。表层多具有湿陷性，易产潜蚀形成陷穴等。n黄土的分布n黄土的工程特性1）黄土地貌有真独特的形态、形成所谓塬、梁、岇的地貌景观。由于冲沟发育。黄土地区山高谷深。因此，黄土地区路基多高填深挖，工程数量浩大。2）黄土路堑边坡容易产生变形。常见的变形有剥落、冲蚀、溜坍和崩塌，所以恰当的根据工点黄土类型和特性选择路堑边坡形式及边坡坡度是防止发生上述变形关键。3）黄土高路堤容易产生下沉，这一方面是由于黄土湿陷性造成的，另一方面也是由于黄土天然含水量小，难以达到要求的压实密度的缘故。4）黄土路堤边坡在雨水作用下容易产生冲蚀。5）由于黄土具有垂直节理、多孔隙及丰富的易溶盐，使黄土产生陷穴。6）黄土具有多孔性，以粉土颗粒为主，富含碳酸盐，颜色以黄色为主；同时，黄土具有渗透性、湿陷性、易崩解等特点，在外荷载和自重作用下受水浸湿后容易产生湿陷变形。n黄土柱－黄土的垂直节理n黄土高原n黄土路基的工程病害黄土陷穴n路堤坍塌与边坡滑动产生路堤坍塌与边坡滑动的主要原因有：路堤填筑质量，表现为压实度达不到设计标准；边坡设计不当，即确定的设计边坡形和坡度与实际情况不符；路堤地基土软弱，当路堤高度大于临界值时，造成路堤整体滑动；边沟或边坡冲刷，边沟水冲刷掏空坡脚可造成路堤坍塌与边坡滑动。n路基边坡剥蚀由于坡面剥蚀严重，路堑边沟淤积，影响了边沟排水，雨水侵蚀进而可能造成边沟两侧黄土湿陷，加剧路基破坏。边坡病害n黄土边坡的破坏方式和规模与黄土层的构造特征密切相关。具有构造节理的黄土边坡，常呈现沿节理面滑落；具有垂直节理的黄土边坡，其破坏方式常呈现为坍塌；无构造节理的黄土边坡则主要为滑坡破坏。n一般黄土路基施工工艺路堤施工：1）施工含水率的控制2）摊铺及时3）碾压4）压实度的检测5）注意事项：1含水率2大吨位压实机具3排水措施路堑边坡施工注意：1）控制边坡坡度2）路床的压实n湿陷性黄土地区路基施工强夯法适用土层碎石土砂土低饱和度的粉土与粘性土湿陷性黄土杂、素填土对于高饱和度的可采用强夯置换法n夯锤地面挤压土体隆起夯击能冲击力冲击波冲切上部土体结构破坏形成夯坑挤压周围土体1加固机理nn灰土垫层n主讲人：冯健雪贵州交通职业技术学院路桥系国家精品资源共享课程贵州交通职业技术学院学习情境五特殊路基施工工作任务四盐渍土地区路基施工n什么是盐渍土？在公路工程中方，按地表全层1m以内容易溶于水中的无机盐类（或称易容盐类）含量平均达0.5%以上的土壤，称为盐渍土。nn一盐渍土的分布盐渍土是指地表1m内易溶盐超过0.3%时的土层中国盐碱荒漠化地区分布图n二盐渍土工程特性分类：按含盐性质分盐渍土名称氯盐渍土>2——亚氯盐渍土2～1——亚硫酸盐渍土1～0.3——硫酸盐渍土<0.3——碳酸盐渍土——>0.3注：离子的含量以100g干土内的mg当量计。n分级（按盐渍化程度分类）盐渍土名称土层的平均含盐量氯盐渍土及亚氯盐渍土硫酸盐渍土及亚硫酸盐渍土弱盐渍土0.3～10.3～0.5中盐渍土1～50.5～2强盐渍土5～82～5过盐渍土>8>5盐渍土按盐渍化程度分类表注：含盐量以100g干土内的含盐总量计。n1、盐胀：在低温作用下，盐分吸水结晶，体积膨胀，致使路基、路面出现鼓胀开裂，路肩以及边坡松散剥蚀；2、溶陷：在高温的作用下，结晶体失去水分，体积减小，路基密实度减小，在荷载的作用下，路基、路面易出现塌陷变形；3、冻胀：氯盐含量在一定范围内冰点降低，水分聚流时间长，加重冻胀，但含盐量更多时，不产生冻胀或只产生轻冻胀；硫酸盐渍土对冻胀的影响不如氯盐渍土显著；碳酸盐渍土透水性差，可减轻冻胀。4、翻浆：氯盐渍土聚冰多，且液、塑限低，蒸发缓慢，翻浆不易干燥，路面损坏厉害，含盐量更多时，因不冻或少冻结而不翻浆或减轻翻浆。三、盐渍土地区的主要道路病害n四、盐渍土路基施工1、路堤填料路堤填料的含盐量不得超出规定的允许值。盐渍土地区路基填料容许含盐量n2、季节对盐渍土的影响尽可能安排在不积水的枯水季节。在地下水位较高的地方，对粘质土的盐渍土宜于夏季施工；对砂类土的盐渍土以春末夏初季节为宜。在强盐渍土地区施工，应在表层土含盐量降低的春季施工为宜。在胶碱土地区以潮湿季节的春季或秋季施工较为容易。3.含水量的控制盐土路堤施工前应测定（包括护坡道）表土的含盐量和含水量及地下水位，根据测得结果，分别按设计规定进行处理。四、盐渍土路基施工n4、路基压实盐渍土路堤应分层铺填分层压实，每层松铺厚度不大于200mm，砂类土松铺厚度不大于300mm。碾压时应严格控制含水量，不应大于最佳含水量1个百分点。雨天不得施工。碾压方式根据需要与可能合理选择。碾压时应先轻后重，先慢后快，先两侧后中间。5、排水施工中应及时合理布置好排水系统，不应使路基及其附近有积水现象。四、盐渍土路基施工n主讲人：冯健雪贵州交通职业技术学院路桥系国家精品资源共享课程贵州交通职业技术学院学习情境五特殊路基施工工作任务五冻土地区路基施工n中国冻土分布n1、冻土的一些基本概念冻土：土壤温度低于0℃，土壤中含有冰，具有负温或零度并含有冰的土（岩）体。季节性冻土：地表土壤冬季冻结而夏季又全部融化的土（岩）；多年冻土：持续冻结时间在2年或2年以上的土（岩）；季节冻结层：每年寒季冻结，暖季融化，其年平均地温>0℃的地壳表层。（针对季节性冻土）；季节融化层：每年暖季融化，寒季冻结，其年平均地温<0℃的地壳表层。（针对多年冻土）；活动层：包括季节冻结层或季节融化层；地温年变化深度：地表以下，地温在一年内相对不变的深度（常用地温年较差<0.10℃来判定)。年平均地温：地温年变化深度处的地温。一冻土工程特性n天然地面多年冻土上限多年冻土上限附近冰层n厚层地下冰Groundicen冻胀丘Groundicen河冰椎rivericingn地下冰热融滑塌nn热融沉陷路基沉陷翻浆路基沉陷翻浆路基沉陷形成裂缝n路基融沉现象n冻胀现象n热融沟－－青藏公路109道班附近n冻胀丘n二、冻土区路基病害类型、特征及危害1、冻土区路基病害类型2、冻土区路基病害特征与危害3、冻土区路基病害成因4、影响冻土区冻胀和翻浆病害的因素n1、冻土区路基病害类型不均匀冻胀是指使用冻胀性土的路段，在冬季负气温作用下，当有水分供给时，水分不断向上聚集，在路基上部形成冰夹层、冰透镜体，导致路面不均匀隆起，使柔性路面开裂、刚性路面错缝或断板的现象。道路翻浆是指在冬季负气温作用下连续向上聚流、冻结成的冰，在春季气温升高的条件下融化，使土基含水过多、强度急剧降低，在行车作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象。n2、冻土区路基病害特征与危害不均匀冻胀：①导致路面高低不平；②导致公路的路面，特别是混凝土刚性路面产生裂缝，这种裂缝多呈纵向分布，且经冻融反复作用而不断加宽，严重时使路面呈破碎状。不均匀冻胀造成的道路破坏，对公路尤其是高速公路危害极大，轻者给行车带来障碍，重者造成行车事故。道路翻浆：在季节性冻土地区水文地质条件不良地段，冬季路基土体由于冰冻作用，使其含水量增大，春天化冻时路基中水分不能及时排出，形成潮湿软弱状态。由于行车荷载的反复作用，使路面发生裂纹、鼓包、车辙、“弹簧”土冒泥翻浆等现象。道路翻浆地段路面变形特点和破坏形式通常可分为以下三种类型：①路面龟裂、湿润、轻微弹簧；②大片裂纹，路面松散，局部鼓包，车辙较浅；③车辙较深，翻浆冒泥。道路翻浆地段对车辆行车安全造成极大危害。n多年冻土区不均匀冻胀与道路翻浆现象n多年冻土区道路翻浆现象n3、冻土区路基病害成因不均匀冻胀成因：由于降水或灌溉的影响，在秋季，地面水下渗，地下水位升高，使路基水分增多。到冬季，随着气温下降，路基上层的土开始冻结，土孔隙内的自由水在0℃时首先冻结，形成冰晶体。而路基下部的土温仍较高，在温度梯度作用下，在土体内的水分由温度较高处向温度较低处移动，使路基上层水分增多，并冻结成冰，使路面冻裂或隆起，发生冻胀病害。道路翻浆成因：形成冻胀的路基到了春季(有的地区延至夏季)，气温逐渐回升，路基上层的土首先融化，上层土基的含水量增大，强度很快降低，以至失去承载能力，在行车作用下形成翻浆病害。n4、影响冻土区冻胀和翻浆病害的因素1.土质：①粉性土具有最强的冻胀性，最容易形成翻浆。②黏性土的毛细水上升虽高，但速度慢，不易形成冻胀和翻浆。③粉性土和黏性土含有较多腐殖质和易溶盐时，则更易形成冻胀和翻浆。④粗粒土在一般情况下不易引起冻胀和翻浆。2.水：冻胀与翻浆的过程，实质上就是水在路基中迁移、相变的过程。路基附近的地表积水及浅的地下水，能提供充足的水源，是形成冻胀与翻浆的重要条件。3.温度：在初冻时气温较高或冷暖交替变化，温度在0℃--5℃之间停留时间较长，冻结线长时间停留在土基上部，就会使大量水分聚流到距路面很近的地方，形成严重的冻胀和翻浆。4.路面：冻胀和翻浆与路面(类型和厚度)密切相关。5.行车荷载：公路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的，在翻浆季节，交通量愈大，车辆愈重，则翻浆也会愈多、愈严重。n三、冻土区路基病害病害整治措施1、防治冻胀和翻浆的基本原则(1)调节路基水温状况，防止地面水、地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部。如在路基中设置隔离层、隔温层，做好路基排水，提高路基等。(2)如有水分聚集在路基上部，则应在化冻时期将多余的水分及时排除或暂时蓄积在渗水性与水稳性良好的路面结构层中。如设置排水或盖水砂(砾)垫层等。(3)改善土基，加强路面。如路基换土或采用加固土，路面采用石灰土、煤渣石灰土等结构层。(4)在有些情况下，用一种处理措施，往往不能收到预期效果或不够经济合理时，可采用两种或两种以上综合措施。n三、冻土区路基病害病害整治措施2.防治冻胀与翻浆的措施(1)做好路基排水(2)提高路基填土高度(3)设置隔离层(4)换土(5)加强路槽排水(6)加强路面结构(7)加设防冻层(8)铺设隔温层n（1）做好路基排水良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基，使土基保持干燥，减少冻结过程中水分聚流的来源。路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基，以防水分停滞浸湿路基。为此，应重视排水沟渠的设计，注意沟渠排水纵坡和出水口的设计；在一个路段内重视排水系统的设计，使排水沟渠与桥涵组成一个完整的通畅的排水系统。为降低路基附近的地下水位，可采用有管渗沟；为拦截并排除流向路基的地下水，可采用截水渗沟，同时考虑冰冻深度的影响。n排水设施－挖方段截水沟n排水设施－排水沟与涵洞n(2)提高路基填土高度提高路基填土高度，可增大路基边缘至地下水或地面水水位间的距离，从而减小冻结过程中水分向路基上部迁移的数量，使冻胀减弱，使翻浆的程度和可能性变小。路线通过农田地区，为了少占农田，应与路面设计综合考虑，以确定合理的填土高度。在潮湿的重冻区内粉性土地段，不能单靠提高路基填土高度来保证路基路面的稳定性，要与其他措施，如砂垫层、石灰土基层等配合使用。提高路基填土高度是一种简便易行、效果显著且比较经济的常用措施。同时也是保证路基路面强度和稳定性，减薄路面，降低造价的重要途径。n冻土区提高路基填土高度n(3)设置隔离层隔离层是设在路基中一定深度处，用于防止水分进入路基上部，从而保持土基干燥，起防治冻胀与翻浆作用的防水结构。设隔离层措施的适用条件：①隔离层对新旧路线翻浆均可采用，特别适用于新线；②不透水隔离层适用于不透水路面的路基，在透水路面下只能设透水隔离层；③在盐渍土地区的翻浆路段，隔离层深度应同时考虑防止盐胀和次生盐渍化等要求。透水性隔离层用碎石、砾石或粗砂等做成，其厚度一般10-20cm；不透水性隔离层分不封闭式(隔断毛细水)和封闭式(隔断毛细水和横向渗水)两种。在地面排水困难或地下水位高的路段，宜采用封闭式隔离层。封闭式隔离层可做成垂直封闭式及外斜封闭式。n设置碎石、砾石隔离层n设置碎石、砾石隔离层n(4)换土当采用水稳性好、冰冻稳定性好、强度高的粗颗粒土换填路基上部时，可以提高土基的强度和稳定性。换土措施的适用条件：①因路基标高限制，不允许提高路基，且附近有粗粒土可用时；②原有路基土质不良，需铺设高级路面时。换土层厚度一般可根据地区情况、公路等级、行车要求以及换填材料等因素确定。根据一些地区的经验，在路基上部60-80cm厚的范围换填粗粒土，路基可以基本稳定。换土厚度也可以根据强度要求，按路面结构层厚度的计算方法计算确定。n换土法－挖除软基n(5)加强路槽排水在冻胀与翻浆严重地段，应注意做好路槽排水，通常采用设砂垫层和横向盲沟等措施进行路槽排水。①铺设砂垫层：砂垫层在融期可起蓄水、排水作用；能隔断毛细水上升；可防止融期路基泥浆上挤污染路面结构层；冬季对路基冻胀可起缓冲作用，从而减轻路面冻胀。在盛产砂石地区，可以采用铺设砂垫层排水，防止冻胀和翻浆。根据砂垫层的作用，砂垫层的经验厚度为：中湿路段，15-20cm；潮湿路段，20-30cm。砂垫层材料可选用砂砾、粗砂或中砂，要求砂中不含杂质、泥土。②加设横向盲沟：道路纵坡大于3％的坡腰翻浆路段，当中级路面基层采用透水性材料时，为了及时排出透水层内的纵向水流和春融期土基化冻时的多余水分，可在路槽下设置横向盲沟。横向盲沟可设成人字形，纵向间距10m左右，深度20-40cm，宽40cm左右，填以砂砾等透水性良好的材料，出口按一般盲沟处理。n设置路槽排水－纵向碎石盲沟n(6)加强路面结构在冻胀与翻浆地段，为减小冻胀和翻浆对路面结构及承载力的影响，应使用整体性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥稳定砂砾等半刚性结构层，以加强路面结构。但是用这些半刚性材料作基层时，应防止反射裂缝，结合当地的应用经验，注意路面结构组合设计、材料的选择和配合比设计。n冻土区路面结构n(7)加设防冻层在中、重季节冻结区和多年冻土区的高级、次高级路面，在有可能冻胀的路段，为防止不均匀冻胀，用冰冻稳定性良好的材料加设防冻层。防冻层材料应选用冰冻稳定性良好的砂砾、粗砂、矿渣、煤渣等粒料，也可采用水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。采用砂砾和粗砂时，小于0.074mm的颗粒含量不应大于5％；采用煤渣时，小于2mm的颗粒含量不宜大于20％。n加设防冻层n在重冻区，也可采用铺设高效隔温层的方法，减小土基冻结深度或使土基不冻结，以防治冻胀，从而防治翻浆。隔温层采用导温性能差的材料，铺在土基内、土基顶面或路面结构层内。在林区的临时道路上，隔温层多采用压实的泥炭、树皮、木屑等当地材料，铺在土基内或土基顶面。在正规的公路上，可采用泡沫塑料、苯乙烯海绵塑料混凝土、含有多孔填充料的轻混凝土等高效隔温材料。煤渣隔温层铺设于压实的土基顶面，为防煤渣受湿隔温性能降低，可设在砂垫层上；硬化泡沫塑料隔温层铺设于压实的土基顶面；轻混凝土隔温层铺设于面层下的路面结构层内。(8)铺设隔温层n防冻层顶面铺设土工布保温层n谢谢！