1、1第一章 总论 1-1 道路工程发展概况一、古代道路发展概况1.道路：4000 多年前：车和行车的路商代：驿道传送西周：以都市为中心秦代：大修驰道、直道西汉：驿亭 3 万处唐代：以长安为中心的驿道网清末：修建了简陋的公路1912-1949：13 万 km，通车 8 万 km。2.路面结构：我国古代：条石、块石和石板欧洲：石料20 世纪：形成新的学科分支二、我国路基路面工程的成果1.公路自然区划：7 大区2.土的工程分类：巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土3.路基强度与稳定性：以回弹模量作为评价路基强度与稳定性的力学指标。4.高路堤修筑技术与支挡结构：5.软土地基稳定技术： 6.岩石路基爆破技术：
2、7.沥青路面结构：60 年代初，揭开了用国产沥青筑路的序幕。早期的沥青路面薄层表面处治层。70 年代末，逐步形成了以贯入式路面为主的沥青路面承重结构。80 年代末采用总厚度超过 70cm 的重型沥青路面结构。形成了沥青路面整套技术。8.水泥混凝土路面结构：70 年代中期，采用水泥混凝土路面结构。2在我国形成丁关于水泥混凝土路面结构的整套技术。9.柔性路面设计理论与方法： 在力学理论基础方面，建立了弹性力学多层结构承受多个圆形荷载的分析系统。10.刚性路面设计理论与方法: 在力学基础理论方面，运用解析法及有限元法建立弹性力学层状结构，弹性地基板体结构模型。 11.半刚性路面结构:一种主要的结构型
3、式。12.路面使用性能与表面特性: 路面的平整度、破损程度、承载能力及抗滑性能。13.路面养护管理：路面管理网络系统、项目和路网级优化管理决策三、引起重视的学科1材料科学：材料微观结构研究，复合材料研究。2岩土工程学：土力学、岩石力学、地质学、土质学、水文地质学等。3结构分析理论：设计由经验为主演变成以结构分析理论为主。4机电工程：施工装备的性能与施工工艺。5自动控制与量测技术：在施工过程中严格控制各项指标。6.现代管理科学：大型的管理系统，对区域范围内路基路面工程各个阶段的信息进行跟踪、采集、存储、处理、定期作评估和预测。1-2 路基路面工程的特点1.路基定义：在天然地表面按道路的设计线形(
4、位置)和设计横断面(几何尺寸)的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。2.路面定义：在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。3.特点：路基是路面结构的基础，路面结构层的存在又保护了路基。路基和路面相辅相成。路基与路面工程工程数量十分可观。路面结构在道路造价中所占比重很大，达到 30左右。路基路面是一项线形工程，决定了路基与路面工程复杂多变的特点。3一、承载能力要求路基路面结构整体及其各组成部分具有与行车荷载相适应的承载能力。结构承载能力包括强度与刚度两方面。强度抵抗车轮荷载引起的各个部位的各种应力。刚度在车轮荷载作用下不发生过量的变形。二、稳 定 性1.在地表上开挖或填筑，改变原地层结
5、构。2.大气降水使得路基路面结构内部的湿度状态发生变化。3.大气温度周期性的变化对路面结构的稳定性有重要影响如冻胀、翻浆。三、耐久性 路基路面工程从规划、设计、施工至建成通车需要较长的时间，因此路基路面工程应具有耐久的性能。四、路面表面平整度影响行车安全，行车舒适性以及运输效益的重要使用性能。五、抗滑性能：摩擦系数。1-3 影响路基路面稳定的因素1地理条件：公路沿线的地形、地貌和海拔高度平原区地势平坦，路基需要保持一定的最小填土高度。2地质条件：3气候条件：气温、降水、湿度4水文和水文地质条件：河流洪水位，常水位5.土的类别：不同的土类具有不同的工程性质。1-4 路基土的分类1.土的分类2.公
6、路用土的工程性质巨粒土：高强度、稳定性。砾石混合料：强度、稳定性满足要求。4砂土：无塑性，压实困难。砂性土：粗、细颗粒适宜，理想材料。粉性土：粉土颗粒，毛细作用强烈。需改良使用。粘性土：细颗粒含量多重粘土：1-5 公路自然区划一、公路自然区划的制定原则1.道路工程特征相似性原则 2.地表气候区域差异性原则 3.自然气候因素既有综合又有主导作用的原则 二、公路自然区划的划分我国公路自然区划分为三个等级。1.一级区划：七个一级区北部多年冻土区；东部温润季冻区；黄土高原干湿过渡区东南湿热区；西南潮暖区；西北干旱区；青藏高寒区。2.二级区划:依据潮湿系数 K，将全国分为 33 个二级区和 18 个二级
7、副区。3.三级区划：1）以水热、地理和地貌为依据，分为若干个具有相似性的区域单元；2）以地表的地貌、水文和土质为依据分为若干个类型单元。 1-6 路基水温状况及干湿类型一、路基湿度来源(1)大气降水；(2)地面水；(3)地下水；(4)毛细水；5(5)水蒸汽凝结水；(6)薄膜移动水。二、大气温度对路基水温状况的影响冻胀:沿路基深度出现较大的温度梯度时，水分在温差的影响下以液态或气态由热处向冷处移动，并积聚在该处。这种现象特别是在季节性冰冻地区尤为严重。积聚的水冻结后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂，即冻胀现象。翻浆:春暖化冻时，路面和路基结构由上而下逐渐解冻，而积聚在路基上层的水分先融解，水分
8、难以迅速排除，造成路基上层的湿度增加，路面结构的承载能力便大大降低。经重车反复作用，路基路面结构会产生较大的变形，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出，形成了翻浆。三、路基干湿类型1.干湿状态干燥、中湿、潮湿和过湿。要求路基处于干燥或中湿状态。2.分界标准干湿类型以分界稠度 wc1、w c2 和 wc3 来划分。稠度 wc 定义:土的含水量 w 与土的液限 wl 之差与土的塑限 wp与液限之差wL的比值。即wc= (wL- w)/(wL- wp) （1.1）3.公路干湿类型确定:1)对于原有公路，按不利季节路槽底面以下 80cm 深度范围内路基土的平均稠度确定。2)对于新建道路，可用路基临
9、界高度为标准来确定。路基临界高度:与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度称为路基临界高度 H。1-7 路面结构及层位功能一、路面横断面1.槽式横断面2.全铺式横断面二、路拱横坡度路拱： 6横坡度：行车、排水三、路面结构分层及层位功能1.面层特点：直接同行车和大气接触，承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，受到降水的浸蚀和气温变化的影响。要求：具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。材料：水泥混凝土、沥青馄凝土、沥青碎(砾)石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料等。分层：分两层或三层铺筑。水泥
10、混凝土路面也有分上下两层铺筑。2基层特点：承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。要求：是路面结构中的承重层，具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力，具有足够的水稳定性。材料：主要有各种结合料(如石灰、水泥或沥青等)稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣(如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等)和土、砂、石所组成的混合料等。分层：分两层或三层。3垫层特点：改善土基的湿度和温度状况；扩散基层传下的荷载应力。要求： 要求：水稳性、隔温性。材料：松散粒料，砂、砾石；稳定类垫层，水泥、石灰稳定。1-8 路面的等级与分类一
11、、路面类型面 层 类 型 适 用 范 围沥 青 混 凝 土 高速公路、一级公路、二级公路、三级公路水 泥 混 凝 土 高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四 级公路沥青贯入、沥青碎石沥青表面处治 三级公路、四级公路砂 石 路 面 四级公路二、路面分类1柔性路面7总体结构刚度较小，产生较大的弯沉变形，抗弯拉强度较低，土基承受较大的单位压力。主要靠抗压强度和抗剪强度承受车辆荷载的作用。包括各种未经处理的粒料基层和各类沥青面层、碎(砾)石面层或块石面层组成的路面结构。2刚性路面主要指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。抗弯拉强度高，较高的弹性模量，较大的刚性。竖向弯沉较小，路面结构主要靠水泥混凝
12、土板的抗弯拉强度承受车辆荷载，通过板体的扩散分布作用，传递给基础上的单位压力较柔性路面小得多。3半刚性路面用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎(砾)石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层。前期具有柔性路面的力学性质，后期的强度和刚度均有较大幅度的增长，但是最终的强度和刚度仍远小于水泥混凝土。第二章 行车荷载、环境因素、材料的力学性质2-1 行车荷载一、车辆的种类8分为客车与货车两大类。客车：小客车、中客车与大客车。货车：整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。路面结构设计轴重作为荷载标准。二、车辆的轴型 我国公路与城市道路路面设计规范中以 100kN 作为设计标准轴重。三、汽车对道路的静态压力1.汽
13、车处于停驻状态下静态压力。垂直压力 P：与汽车轮胎的内压力 Pi、轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状、轮载的大小等有关。轮胎与路面接触面上的压力 p1.25 稳定。2.圆弧法适用于边坡有不同的土层、均质土边坡，部分被淹没、均质土坝，局部发生渗漏、边坡为折线或台阶形的粘性土的路堤与路堑。1)圆弧法的基本原理与步骤圆弧法：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。20假定：土为均质和各向同性；滑动面通过坡脚；不考体的内应力分布及各土条之间相互作用力的影响，土条不受侧向力作用，或虽有侧向力，但与滑动圆弧的切线方向平行。圆弧法的
14、基本步骤如下：(1)通过坡脚任意选定可能发生的圆弧滑动面 AB，其半径为 R，沿路线纵向取单位长度 1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的垂直土条，其宽一般为2-4m，如图所示。(2)计算每个土条的土体重 G(包括小段土重和其上部换算为土柱的荷载在内)。G法向分力 Ni、切向分力 Ti； 为该弧中心点的半径线与通过圆心的竖线之间的夹角。(3)计算每一小段滑动面上的反力(抵抗力) 。(4)计算滑动力矩和抗滑力矩。滑动力矩 nimiTRMs1抗滑力矩 ninicLNfr11(5)求稳定系数值ni mii iGifMsrK11snco2)假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算对应的稳定系数。在圆心辅助线
15、 MI 上绘出，稳定系数对应于圆心的关系曲线，在该曲线最低点作圆心辅助线 MI 的平行线，与曲线相切的切点对应的圆心为极限滑动面圆心，对应的滑动面为极限滑动面，相应的稳定系数为极限稳定系数，其值应在 1.25-1.5 之间。3)确定圆心辅助线21(1)45H 法(2)36线法4 稳定系数 K 取值：1.25-1.53.表解法均质、直线形边坡路堤，滑动面通过坡脚，坡顶为水平并伸至无限延远。4-2 陡坡路堤稳定性一、陡坡路堤当陆地修筑在陡坡上，且地面横破大于 1：2.0 或在不稳固的山坡上，路基不仅要分析路堤边坡稳定性，还要分析路堤沿陡坡或不稳定山坡下滑的稳定性。陡坡路堤边坡稳定性分析假定路堤整体
16、沿滑动面下滑，边坡稳定性分析方法可按滑动面形状的不同分为直线和折线两种方法。二、陡坡路堤边坡稳定性分析方法1.直线法基底为单一坡面，土体沿直线滑动面整体下滑时，可用直线滑动面法。公式：()costg +cL/ ()sinQ 对于以基底接触面为滑动面者，等于路堤自重；对于以基底以下软弱面为滑动面者，等于路堤连同其下不稳定土体的自重力，kN；P路堤顶面的换算土柱荷载，kN；滑动面对水平面的倾斜角，滑动面上软弱土体的内摩擦角，c滑动面上软弱土体的单位粘聚力，kN；L滑动面的全长，m。2.折线法定义：滑动面为多个坡度的折线倾斜面时，将滑动面上土体折线划分为若干条块，自上而下分别计算每个土体的剩余下滑力
17、，根据最后一块的剩余下滑力的正负值确定其整体稳定性。剩余下滑力等于或小于零时，认为稳定；大于零时则不稳定，必须采取稳定措施。224-3 浸水路堤稳定性一、渗透动水压力的作用浸水路堤：受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等均称为浸水路堤。河滩路堤：承受普通路堤所承受的外力及自重力、浮力及渗透动水压力的作用。特点：1.水位上升时，土体除承受竖向的向上浮力外，还承受渗透动水压力的作用，其作用方向指向土体内部。2.当水位骤然下降时，其渗透动水压力的方向指向土体外面，剧烈破坏路堤边坡的稳定性，产生边坡凸起和滑坡现象。3.在高水位时，如路堤两侧边坡上的水位不一致，产生横穿路堤的渗透。4.凡是用粘性土填
18、筑的浸水路堤(不包括渗透性极小的纯粘土)，都必须进行渗透动水压力的计算。二、渗透动水压力的计算渗透动水压力计算公式：D= B 0 式中：D 作用于浸润线以下土体重心的渗透动水压力；渗流水力坡降(取用浸润曲线的平均坡降)； B浸润曲线与滑动弧之间的面积； 0 水的容重。三、浸水路堤边坡稳定性分析浸水路堤的破坏一般发生在最高洪水位骤然降落的时候。采用圆弧法进行浸水路堤边坡稳定性分析，其稳定系数 K 计算与一般路堤相同。23第五章 路基防护与加固5-1 概述1.由岩土所筑成的路基发生的变化：浸水后湿度增大，土的强度降低；岩性差的岩体，在水温变化条件下，加剧风化；路基表面在温差作用下形成胀缩循环，在湿
19、差作用下形成千湿循环，可导致强度衰减和剥蚀；地表水流冲刷，地下水源浸入，使岩土表层失稳，易造成和加剧路基的水毁病害；沿河路堤在水流冲击、淘刷和浸蚀作用下，易遭破坏；湿软地基承载力不足，易导致路基沉陷。所有这些均取决于岩土的物理力学性质及自然因素，且与路基承受行车荷载的情况密切相关。2.合理的路基设计：应在路基位置、横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑。3.为确保路基的强度与稳定性，路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。4.路基防护与加固设施：边坡坡面防护沿河路堤河岸冲刷防护与加固湿软地基的加固处治。1）坡面防护：作用：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩
20、土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。特点：不承受外力作用，要求坡面岩土整体稳定牢固。分类：植物防护(种草、铺草皮、植树等)有“ 生命”(成活) 防护土质边坡工程防护(抹面、喷浆、勾缝、石砌护面等)无机物防护石质路堑边坡。在一定程度上，有“ 生命”防护在边坡稳定和改善路容方面，优于无机物防护。2）堤岸防护与加固：24作用：对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基边旁的防护堤岸等。特点：主要针对水流的破坏作用而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。分类：直接和间接两类。直接防护与加固设施植物防护、石砌防护与加
21、固两种植树、铺石、抛石或石笼等。间接防护导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，疏浚河床、改变河道。 3）湿软地基加固：作用：防止路基沉陷、滑移或产生其他病害。特点：湿软地基加固，规模大，造价高，应注意方案比较，研究技术和经济方面的可行性，力求从简，尽量就地取材。加固方法：换填土、辗压夯实、排水固结、振动挤密、土工格栅加筋和化学加固等五类。 5-2 坡面防护一、植物防护作用：可美化路容，协调环境，调节边坡土的湿温，起到固结和稳定边坡的作用。适用条件：坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面。方法：种草、铺草皮和植树。 1.种草：适用边坡坡度不陡于 1：1，土质适宜种草，不浸水或短期浸水但地面径流速
22、度0.6m s 的边坡。2.铺草皮：坡面冲刷比较严重，边坡较陡，径流速度0.6ms，容许最大速度为 1.8ms 时，采用平铺 (平行于坡面)水平叠置、垂直坡面或与坡面成一半坡角的倾斜叠置草皮，还可采用片石铺砌成方格或拱式边框，方格或框内再铺草皮。3.植树：用在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促使泥沙淤积，防水直接冲刷路堤。4.拉伸网草皮：在土工网或土工垫等土工合成材料上铺设 3-5cm 的种植土层，经过撒种、养护后形成的人工草皮。5.固定草种布( 也可称植生带)：在土工织物纺织时将草种固定于土工织物中，然后到现场铺筑以促使草皮生长的一种土工合成材料草皮制品。6.网格固定撒种：先将土工网固定于需防
23、护的边坡上，然后撤播草种形成草皮的一种边坡防护方法。多排林堤岸与水流方向斜交，可挑水改变水流方向。沙漠与雪害地区，防护林带可阻沙防雪。二、工程防护1.抹面防护：适于：石质挖方坡面，岩石表面易风化，但比较完整，尚未剥落，如页岩、25泥砂岩、千枚岩的新坡面。抹面材料：石灰浆。抹面厚度：一般 2-10cm。2.喷浆：适用于：易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡，厚度一般为 5-10cm。经济的砂浆是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比 1：1 ：6：3 配合。干砌片石护面：单层或双层护面。护面厚度一般不小于 20cm，干砌要勾缝。3.护面墙：适用于：浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边
24、坡。注意：护面墙除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墙背土压力。设置：护面墙高一般不超过 10m，纵向每 10m 设一条伸缩缝，墙身应预留泄水孔。53 冲刷防护一、直接措施直接措施：植物防护、石砌防护或抛石与石笼防护及支挡(驳岸等)。植物防护、石砌防护：同坡面防护。1.抛石防护：类似在坡脚处设置护脚，亦称抛石垛。适用：抛石垛的边坡坡度，不应陡于抛石浸水后的天然休止角；石料粒径视水深与流速而定，一般为 1550cm。2.石笼：作用：设在坡脚处，防止急流和大风浪破坏堤岸，加固河床，防止淘刷。铺设：用碎(砾) 石垫层铺平，底层各角，可用铁棒固定于基底。3.土工织物软体沉排定义：在土工织物上以块石或预制
25、混凝土块体为压重的护坡结构。适用：水下工程及预计可能发生冲刷的河床和岸坡土面上。主要种类：单片垫、双片垫。单片垫是利用土工织物拼接成大面积的排体；双片垫是将两块单片垫重叠后按一定距离和型式将两片垫连接在一起而构成管状或格状空间，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防冲与反滤的作用。4.土工模袋：定义：是一种双层织物袋，袋中充填流动性混凝土或水泥砂浆或稀石混凝土，凝固后形成高强度和高刚度的硬结板块。材料：满足技术要求，袋内可充填混凝土或砂浆。充填混凝土时，粗骨料最大粒径应符合要求。 适用：坡度不得陡于 1：1。水流速度不宜大于 1.5m/s。二、间接措施1.设置导治结构物作用：26改变水流
26、方向消除和减缓水流对堤岸直接破坏减轻堤岸近旁淤积解除水流对局部堤岸的损害安全保护作用。2.导治结构按其与河道的相对位置，一般可分为丁坝、顺坝或格坝。1)顺坝：大致与堤岸平行，主要作用为导流、束水、调整流水曲度、改善流态。顺坝导流坝。2)格坝：作用：在平面上成网格状。设于顺坝与堤岸之间，防止高水位时水流溢入冲刷坝内岸坡和坡脚，并促进格间的淤积。3)丁坝：作用：大致与堤岸垂直或斜交，将水流挑离堤岸，束河归槽，改善流态。丁坝挑水坝。3.横断面：顺坝与丁坝均用石块修建成梯形横断。坝体分为：坝头、坝身和坝根。4.公路工程中的改河的主要目的：将直接冲刷路基的水流引向旁处；路基占用河槽后，需要拓宽河道；挖滩
27、改河，清除孤石，改移河道，以保护路基；裁弯取直，有利布置路线或桥涵。54 地基加固一、换填土层法换填土层法：定义：将基底下一定深度范围的湿软土层挖去，换以强度较大的砂、碎(砾)石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实。按砂垫层的方法计算。砂垫层：作用：可提高承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀，消除膨胀土的胀缩作用，亦可处理暗穴。厚度：0.6-1.0m，以中粗砂为宜，级配良好。二、重锤夯实法1. 重锤夯实法：以钢筋混凝土制成截头圆锥体(底部垫钢板)，重量宜1.5t 或稍重，锤底直径为 1-1.5m，起重设备的能力为 8-15t，落距高一般为2.5-4.5m。
28、 非粘性土及松散杂填土振动压实法效果良好。重锤夯实法加固地基，可提高地基表层土的强度。湿陷性黄土降低地表的湿陷性；杂填土减少表层土的强度不均一性。适用：地下水位 0.8m 以下稍湿的一般粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土等。2.强夯法：27定义：亦称动力固结法，以 812t(甚至 20t)的重锤，8-20m 落距(最高达40m)，对土基进行强力夯击，利用冲击波和动应力，达到土基加固的目的。原理：可压缩的微气泡产生几十厘米的沉降，液化结构破坏强度下降至最小值出现径向裂隙加速孔隙水压力消散的主要通道粘性土的触变性士基的强度得到恢复和增强。特点：至今还没有一套成熟和完善的理论和设计方法，但实践证明，它
29、具有施工简单、加固效果好、使用经济、运用面较广等优点。三、排水固结法加固目的：饱和软土在荷载作用下，排水固结后，抗剪强度可得到提高，则达到加固的目的。适用：加固软弱地基，包括天然沉积层和人工冲填的土层，如沼泽、淤泥及淤泥质土，水力冲积土等。排水固结法的实际效果，取决于土层固结特性、厚度、预压荷载和预压时间。排水固结：运用堆载预压，挤出土中的过多含水，达到挤紧土粒和提高强度的目的。 1.砂井堆载预压：需进行地基固结计算，以确定加载以及砂井布置的有关数据。砂井成孔，有沉管法和水冲法两类。沉管法：用锤击或振动方式将带靴的钢管沉人地基，管内灌砂，在振动作用下拔出钢管，最后在土中形成砂井。水冲法是利用高
30、压水冲孔，孔内灌砂，此法施工速度快，但难以保证孔径匀称，质量较差。2.降水预压3.真空预压技术。 四、挤 密 法加固目的：土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤紧作用，使地基土粒彼此靠紧，孔隙减少，而且孔被填满和压紧，形成桩体，桩体具有较高的承载能力，群桩的面积约占松散土加固面积的 20，以致桩和原土组成复合地基，达到加固的目的。砂井的作用：排水固结，井径较小而间距较大，砂井适用过湿软土层 ；砂桩的作用：将地基土挤紧，井径较大，而间距宜小。砂桩适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效地防止砂土基底的振动液化。 石灰桩作用：挤密
31、，生石灰的吸水、膨胀、发热及离子交换作用、使桩体硬化，改善了原地基土的性质，此外还可减小因周围土的蠕变所引起的侧向位移。砂桩和石灰桩的布置与尺寸：计算而定，桩径约 20-30cm，间距约为桩径的 3.5 倍，在平面上按梅花形布置，28施工方法：有冲击和振动力等法，在湿陷性黄土中还可用爆扩成孔法， 五、化学加固法1.定义：利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到对土基加固的目的，称为化学加固法，又称胶结法。2.化学溶液主要有：(1)以水玻璃溶液为主的浆液，其配方较多，常用的是水玻璃浆液和氯化钙浆液配合使用，价格昂贵，使用受到限制。(2)以丙烯酸氨为主的浆液，我国
32、研制的丙强是其中一种。加固效果较好，因价高亦难以广泛采用。(3)以水泥浆为主的浆液，是由高标号的硅酸盐水泥，配以速凝剂而组成的浆液。(4)以纸浆溶液为主的浆液，如重铬酸盐木质索和木铵，加固效果好，但有毒性，且易污染地下水。3.化学加固的施工工艺有：注浆法、旋喷法和深层搅拌法。1）注浆法(灌浆)：定义：利用机械压力将浆液通过注入管，均匀注入地层，浆液以填充和渗透方式，排挤土粒间或石隙中的水分和空气，占据其位置，一定时间后，浆液凝固，可使原土层或缝隙固结成整体。特点：用途甚广，除用于防护坡面和堤岸外，亦可用于加固土基和整治滑坡等病害，用于加固流砂或流石地基可以提高强度和不透水性，改善地下工程的开挖
33、条件等。浆液：无机和有机。以水泥为主的浆液为无机类：其料源多、价格较低但不易灌入孔隙细微的土内，一般常用于砂卵石及岩石较大裂隙的地质条件中。为了改善浆液性能，可加掺外加剂。如速凝时，加水玻璃或氯化钙等；缓凝时，加岩粉或木质亚酸等。化学浆液的种类：以水玻璃和纸浆废液为主剂。水泥及化学浆液均属无机化学材料。其他化学浆液中有丙强、木铵、丙烯酰胺及碱液等，各自适用于定条件。2）旋喷法定义：用钻机钻孔至设计深度，用高脉冲泵、通过安装在钻杆下端的特殊喷射装置，向土中喷射化学浆液，在喷浆的同时，钻杆以一定速度旋转并逐渐往上提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，强制破坏的土体与化学浆液混合，胶结硬化后在土
34、层中形成直径较匀称的圆柱体。旋喷的浆液以水泥浆液为主。 3）深层搅拌法定义：用于加固饱和软粘土地基的一种方法，利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。29第六章 挡土墙设计6-1 概述一、挡土墙的用途挡土墙定义：用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。按照设置位置，挡土墙可分为：路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型。1.作用：1）路肩墙或路堤墙：设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收
35、缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有重要建筑物。2）滨河及水库路堤挡土墙：在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和浸蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。 3）路堑挡土墙设置在堑坡底部，用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。4）山坡挡土墙设在堑坡上部，用于支挡山坡上可能坍滑的覆盖层，兼有拦石作用。2.挡土墙构造：1）墙背，墙面(也称墙胸)，墙趾，墙踵，墙背倾角 。2）按墙背的倾角方向分： 俯斜：墙背向外侧倾斜时，为俯斜墙背， 为正；仰斜：墙背向填土一侧倾斜时，为仰斜墙背， 为负；垂直：墙背铅垂时，为垂直墙背， 为零。墙背分
36、：直线形墙背、折线形墙背。二、挡土墙类型301.重力式挡土墙1）特点：圬工量较大，型式简单，施工方便，就地取材，适应性较强。2）墙背型式：直线形：普通重力式挡土墙，断面型式最简单，土压力计算简便。衡重式挡土墙：凭借于墙身自重稳定。不带衡重台的折线形：则介于两者之间。2.锚定式挡土墙包括：锚杆式和锚定板式两种。1）锚杆式挡土墙：组成：主要由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。锚杆的一端与立柱联接，另一端被锚固在稳定岩层或土层中。特点：墙后侧压力由挡土板传给立柱，由锚杆与岩体之间的锚固力，即锚杆的抗拔力，使墙获得稳定。适用：墙高较大、石料缺乏或挖基困难地区，具有锚固
37、条件的路基挡土墙，一般多用于路堑挡土墙。2）锚定板式挡土墙结构形式与锚杆式基本相同。锚杆的锚固端改用锚定板，埋入墙后填料内部的稳定层中，依靠锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力，保持墙的稳定。适用：缺乏石料的地区，同时它不适用于路堑挡土墙。特点：构件断面小，工程量省，不受地基承载力的限制，构件可预制，有利于实现结构轻型化和施工机械化。3薄壁式挡土墙包括：悬臂式和扶壁式两种主要型式。1）悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，具有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。2）扶壁式挡土墙：当墙身较高时，沿墙长每隔一定距离筑肋板(扶壁)联结墙面板及踵板，称为扶壁式挡土墙。特点：墙身断面较小，结构的稳定性不是依靠本身的重量，而主要依靠踵板上的填土重量来保证。适用：自重轻，圬工省，适用于墙高较大的情况，但需使用一定数量的钢材，经济效果较好。4.加筋土挡土墙加筋土挡土墙是由填土、填土中布置的拉筋条以及墙面板三部分组成。拉筋材料通常为镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。墙面板一般用混凝土预制，也可采用半圆形铝板。特点：在垂直墙面的方向，按一定间隔和高度水平地放置拉筋材料，然后填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋，从而稳定土体。
