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1、,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,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0.71.1，颗粒成份以粉粒（0.0750.005）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
2、产潜蚀形成陷穴等。,黄土的分布,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
3、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。,黄土柱黄土的垂直节理,黄土高原,黄土路基的工程病害,黄土陷穴,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。,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,黄土边坡的破
4、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。,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,湿陷性黄土地区路基施工,对于高饱和度的可采用强夯置换法,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,灰土垫层,主讲人：冯健雪 贵州交通职业技术学院路桥系,国
5、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,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。,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,二 盐渍土工程特性,分类：按含盐性质分,注：离子的含量以100g干土内的mg当量计。,分级（按盐渍化程度分类）,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。,1、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
6、； 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,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,2、季节对盐渍土的影响 尽可能安排在不积
7、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,4、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。
8、 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,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,中国冻土分布,1、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
9、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0.1 0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,天然地面,多年冻土上限,多年冻土上限附近冰层,厚层地下冰 Ground ice,冻胀丘 Ground ice,河冰椎 river icing,地下冰,热融滑塌,热融沉陷,路基沉陷翻浆,路基沉陷翻浆,路基沉陷形成裂缝,路基融沉现象,冻胀现象,热融沟青藏公路109道班附近,冻胀丘,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
10、成因 4、影响冻土区冻胀和翻浆病害的因素,1、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。,2、冻土区路基病害特征与危害,不均匀冻胀：导致路面高低不平；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
11、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：路面龟裂、湿润、轻微弹簧；大片裂纹，路面松散，局部鼓包，车辙较浅；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。,多年冻土区不均匀冻胀与道路翻浆现象,多年冻土区道路翻浆现象,3、冻土区路基病害成因,不均匀冻胀成因：由于
12、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。,4、影响冻土区冻胀和翻浆病害的因素,1.土质：粉性土具有最强的冻胀性，最容易形成翻浆。黏性土的毛细水上升虽高，但速度
13、慢，不易形成冻胀和翻浆。 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。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、
14、愈严重。,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。,三、冻土区路基病害病害整治措施,2.防治冻胀与
15、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,（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
16、影响。,排水设施挖方段截水沟,排水设施排水沟与涵洞,(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。,冻土区提高路基填土高度,(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： 隔离层对新旧路线翻浆均可采用，特别适用于新线； 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； 在盐渍土地
