三、不良土质路基处理方法:
一)淤泥、淤泥质土及天然强度低、压缩性高、透水性小的一般黏土统称为软土。由淤泥、淤泥质土、水下沉积的饱和软黏土为主组成的软土在我国南方有广泛分布,这些土都具有天然含水量较高、孔隙比大、透水性差、压缩性高、强度低等特点。软土地区路基的主要破坏形式是沉降过大引起路基开裂损坏。
在较大的荷载作用下,地基易发生整体剪切、局部剪切或刺入破坏,造成路面沉降和路基失稳;因孔隙水压力过载(来不及消散)、剪切变形过大,会造成路基边坡失稳。
软土基处理施工方法有数十种,常用的处理方法有表层处理法、换填法、重压法、垂直排水固结法等方法;具体可采取置换土、抛石挤淤、砂垫层置换、反压护道、砂桩、粉喷桩、塑料排水板及土工织物等处理措施。除选择就地处理方法时应满足安全可靠的要求外,还应综合考虑工程造价、施工技术和工期等因素,选择一种或数种方法综合应用。
二)湿陷性黄土土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。在未受水浸湿时,一般强度较高,压缩性较小。当在一定压力下受水浸湿,土结构会迅速破坏,产生较大附加下沉,强度迅速降低。
由于大量节理和裂隙的存在,黄土的抗剪强度表现出明显的各向异性。主要病害有路基路面发生变形、凹陷、开裂,道路边坡发生崩塌、剥落,道路内部易被水冲蚀成土洞和暗河。为保证路基的稳定,在湿陷性黄土地区施工应注意采取特殊的加固措施,减轻或消除其湿陷性。
湿陷性黄土路基处理施工除采用防止地表水下渗的措施外,可根据工程具体情况采取换土法、强夯法、挤密法、预浸法、化学加固法等方法因地制宜进行处理,并采取措施做好路基的防冲、截排、防渗。加筋土挡土墙是湿陷性黄土地区得到迅速推广的有效防护措施。
三)具有吸水膨胀性或失水收缩特性的高液限黏土称为膨胀土,该类土具有较大的塑性指数。在坚硬状态下该土的工程性质较好。但其显著的胀缩特性可使路基发生变形、位移、开裂、隆起等严重的破坏。
膨胀土路基应主要解决的问题是减轻和消除路基胀缩性对路基的危害,可采取的措施包括用灰土桩、水泥桩或用其他无机结合料对膨胀土路基进行加固和改良;也可用开挖换填、堆载预压对路基进行加固。同时应采取措施做好路基的防水和保湿,如设置排水沟,采用不透水的面层结构,在路基中设不透水层,在路基裸露的边坡等部位植草、植树等措施;可调节路基内干湿循环,减少坡面径流,并增强坡面的防冲刷、防变形、防溜塌和滑坡能力。
四)冻土分为季节性冻土和多年性冻土两大类。冻土在冻结状态强度较高、压缩性较低。融化后承载力急剧下降,压缩性提高,地基容易产生融沉。
而冻土中产生的冻胀对地基不利。一般土颗粒愈细,含水量愈大,土的冻胀和融沉性愈大,反之愈小。在城市道路中,土基冻胀量与冻土层厚度成正比。
不同土质与压实度不均匀也容易发生不均匀沉降。
对于季节性冻土,为了防止路面因路基冻胀发生变形而破坏,在路基施工中应注意以下几点:
1.应尽量减少和防止道路两侧地表水或地下水在冻结前或冻结过程中渗入到路基顶部,可增加路基总高度,使其满足最小填土高度要求。
2.选用不发生冻胀的路面结构层材料。了解不同路面材料、土基及路面下的冰冻深度与温度之间的关系,使土基冻层厚度不超过一定限度。控制土基的冻胀量不超过允许值。
3.对于不满足防冻胀要求的结构,可采用调整结构层的厚度或采用隔温性能好的材料等措施来满足防冻胀要求。多孔矿渣是较好的隔温材料。
4.为防止不均匀冻胀,防冻层厚度(包括路面结构层)应不低于标准的规定。
1k411024了解水对城镇道路路基的危害
本条以城镇道路工程为主简要介绍地表水、地下水分类及对工程施工的不利影响。
一、地下水分类与水土作用。
一)地下水分类。
1.地下水是埋藏在地面以下土颗粒之间的孔隙、岩石的孔隙和裂隙中的水。土中水有固、液、气三种形态,其中液态水有吸着水、薄膜水、毛细水和重力水,其中毛细水可在毛细作用下逆重力方向上升一定高度,在o℃以下毛细水仍能移动、积聚,发生冻胀。
2.从工程地质的角度,根据地下水的埋藏条件又可将地下水分为上层滞水、潜水、承压水(图1k411024)。上层滞水分布范围有限,但接近地表,水位受气候、季节影响大,大幅度的水位变化会给工程施工带来困难。潜水分布广,与道路等市政公用工程关系密切。
在干旱和半干旱的平原地区,若潜水的矿化度较高,而水位埋藏较浅,应注意土的盐渍化。盐渍土可使路基出现盐胀和吸湿软化,因此在该地区筑路要做好排水工作,并可以采用隔离层等措施。承压水存在于地下两个隔水层之间,具有高水头补给,一般需注意其向上的排泄,即对潜水和地表水的补给或以上升泉的形式出露。
图1k411024地下水埋藏条件与分类示意图。
二)水土作用。
1.工程实践表明:给道路路基的施工、运行与维护造成危害的诸多因素中,影响最大、最持久的是地下水。水与土体相互作用,可以使土体的强度和稳定性降低,致使道路路基或地下构筑物周围土体软化,并可能产生滑坡、沉陷、潜蚀、管涌、冻胀、翻浆等事故。
因此市政公用工程,特别是城镇道路的安全运行必须考虑沿线地下水的类型、埋藏条件及活动规律,以便采取措施保证工程安全。
2.道路沿线地表水积水及排泄方式,临近的河道洪水位和常水位的变化;也会给路基带来滑坡、沉陷、冻胀、翻浆等危害。为防止水流等因素对路堤或路堑边坡的危害,保证路基边坡的稳定性,应根据当地的具体条件和工作特点,分别采取防护与加固措施,并应考虑与当地环境协调,注意街道美观。
3.地下水位和地下水的运动规律,其他形式的水文和水文地质因素对路基或其他构筑物基础的稳定性有影响,也是影响主体结构安全和运行安全的重要因素,需要在工程建设和维护运行中采取必要措施。
二、地下水和地表水的控制。
一)路基排水。
1.路基的各种病害或变形的产生,都与地表水和地下水的浸湿和冲刷等破坏作用有关。要保证路基的稳定性,提高路基抗变形能力,必须采取相应的排水措施或隔水措施,以消除或减轻水对路基稳定的危害。
2.路基排水分为地面和地下两类。一般情况下可以通过设置各种管渠、地下排水构筑物等办法达到迅速排水的目的。在有地下水或地表水水流危害路基边坡稳定时,可设置渗沟或截水沟。
边坡较陡或可能受到流水冲刷时,可设置各种类型的护坡、护墙等。
二)路基隔(截)水。
1.地下水位接近或高于路槽地面标高时,应设置暗沟、渗沟或其他设施,以排除或截断地下水流,降低地下水位。
2.地下水位或地面积水水位较高,路基处于过湿状态,或强度与稳定性不符合要求的潮湿状态时,可设置隔离层或采取疏干路基等措施。路基疏干可采用土工织物、塑料板等材料或超载预压法稳定处理。
三、危害控制措施。
一)路基与面层。
1.路基结构形式要满足设计要求,施工严格控制基层内的细料含量。在潮湿路段,应采用水稳定好且透水的基层。对于冻深较大的季节性冻土地区,应有预防冻胀和翻浆的危害的具体措施。
2.面层结构除满足其他设计要求外,应考虑地表水的排放,防止地表水渗入基层;且其总厚度要满足防冻层厚度的要求,避免路基出现较厚的聚冰带而导致路面开裂和过量的不均匀冻胀。如果面层厚度不足,可设置以水稳定性好的砂砾料或隔温性好的材料组成垫层。 。
二)附属构筑物。
1.过街支管与检查井周接合部应采取密封措施,防止渗漏水造成路面早期塌陷。
2.管道与检查井、收水井周围回填压实要达到设计要求和规范相关规定,防止地表水渗入造成对道路的破坏。
1k411030城镇道路基层施工。
1k411031掌握不同无机结合料稳定基层特性。
无机结合料稳定基层是一种半刚性基层,本条介绍了其定义、分类及常用基层材料的特性。
一、无机结合料稳定基层。
一)定义。1.基层是路面结构中直接位于面层下的承重层。基层的材料与施工质量是影响路面使用性能和使用寿命的最关键因素。
2.目前大量采用结构较密实、孔隙率较小、透水性较小、水稳性较好、适宜于机械化施工、技术经济较合理的水泥、石灰及工业废渣稳定材料做路面基层,通常称之为无机结合料稳定基层。
二)分类。1.在粉碎的或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中,掺入一定量的水泥或石灰等无机结合料和水。经拌合、压实及养护后得到的混合料,称为水泥或石灰稳定材料。
视所用材料,分别称为水泥稳定土、石灰稳定士、水泥稳定粒料、石灰稳定粒料等。
2.用一定量的石灰和粉煤灰与其他骨料相配合、并加入适量的水,经拌合压实及养护后得到的混合料,称为石灰粉煤灰稳定土或稳定粒料。
二、常用的基层材料。
一)石灰稳定土类基层。
1.石灰稳定土有良好的扳体性,但其水稳性、抗冻性以及早期强度不如水泥稳定土。石灰土的强度随龄期增长,并与养护温度密切相关,温度低于5℃时强度几乎不增长。
2.石灰稳定土的干缩和温缩特性十分明显,且都会导致裂缝。与水泥土一样,由于其收缩裂缝严重,强度未充分形成时表面会遇水软化以及表面容易产生唧浆冲刷等损坏,石灰土巳被严格禁止用于高等级路面的基层,只能用作高级路面的底基层。
二)水泥稳定土基层。
1,水泥稳定土有良好的板体性,其水稳性和抗冻性都比石灰稳定土好。水泥稳定土的初期强度高,其强度随龄期增长。水泥稳定土在暴露条件下容易干缩,低温时会冷缩,而导致裂缝。
2.水泥稳定细粒土(简称水泥土)的干缩系数、干缩应变以及温缩系数都明显大于水泥稳定粒料,水泥土产生的收缩裂缝会比水泥稳定粒料的裂缝严重得多;水泥土强度没有充分形成时,表面遇水会软化,导致沥青面层龟裂破坏;水泥土的抗冲刷能力低,当水泥土表面遇水后,容易产生唧浆冲刷,导致路面裂缝、下陷,并逐渐扩展。为此,水泥土只用作高级路面的底基层。
三)石灰工业废渣稳定土基层。
l石灰工业废渣稳定土中,应用最多、最广的是石灰粉煤灰类的稳定土,简称二灰稳定土,其特性在石灰工业废渣稳定土中具有典型性。
2.二灰稳定土有良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性,其抗冻性能比石灰土高很多。
3。二灰稳定土早期强度较低,随龄期增长,并与养护温度密切相关,温度低于4℃时强度几乎不增长;二灰中的粉煤灰用量越多,早期强度越低,3个月龄期的强度增长幅度也越大。
4.二灰稳定土也具有明显的收缩特性,但小于水泥土和石灰土,也被禁止用于高等级路面的基层,而只能做底基层。二灰稳定粒料可用于高等级路面的基层与底基层。
案例1k411031】
1.背景。某公司中标城市主干道路面大修工程,其中包括部分路段的二灰料路基施工。施工项目部为了减少对城市交通的影响,采取夜间运输基层材料,白天分段摊铺碾压。
施工中发现基层材料明显离析,压实后的表面有松散现象,局部厚度不均部位采用贴料法补平。负责此段工程的监理工程师发现问题并认定为重大质量事故的隐患,要求项目部采取措施进行纠正。
2.问题。1)从背景材料看,控制基层材料离析应从哪些方面人手?
2)试分析压实后的基层表面会产生松散现象?
3)厚度不均的基层局部采用补平法是否可行?
4)监理工程师为何认定为重大质量的隐患?
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