路基工程教材——第5章 特殊路基设计.docVIP

第五章特殊路基设计

特殊路基包括特殊土地区路基和特殊条件下的路基。特殊土地区路基包括软土地区路基，膨胀土（岩）路基，黄土路基，盐渍土路基，冻土地区路基和振动液化土路基。特殊条件下的路基包括风沙地区路基，雪害地区路基，滑坡地段路基，危岩、落石和崩塌与岩堆地段路基，岩溶与人为坑洞地段路基，浸水路堤和水库路基。

第一节软土地区路基

一、软土的成因类型及工程特性

软土一般是指主要由细粒土组成的孔隙比大(e≥1.0)、天然含水量大于或等于液限、压缩性高(压缩系数0.1-0.2≥0.5MPa-1)、强度低(不排水抗剪强度小于30kPa)和具有灵敏结构性的土层。

表5-2软土的成因类型

类型

厚度(m)

特征

分布概况

滨

海

沉

积

滨海相

60～200

面积广，厚度大，常夹有砂层，极疏松，透水性较强，易于压缩固结

沿海地区

三角洲相

5～60

分选性差，结构不稳定，粉砂薄层多，有交错层理，不规则尖灭层及透镜体

泻湖相

2～60

颗粒极细，孔隙比大，强度低，常夹有薄层泥炭

溺谷相

颗粒极细，孔隙比大，结构疏松，含水量高，分布范围较窄

湖泊沉积

湖相

5～25

粉土颗粒占主要成分，层理均匀清晰，泥炭层多是透镜体状，但分布不多，表层多有小于5m的硬壳

洞庭湖、太湖、鄱阳湖、洪泽湖周边，古云梦泽边缘地带

河滩沉积

河漫滩相牛轭湖相

＜20

成层情况不均匀，以淤泥及软粘上为主，含砂与泥炭夹层

长江中下游、珠江了游及河口、淮河平原、松辽平原

谷地沉积

谷地相

＜10

呈片状、带状分布，靠山浅、谷中心深，谷底有较大的横向坡，颗粒由山前到谷中心逐渐变细，

西南、南方山区或丘陵地区

饱和土在荷载作用下土的有效应力可写如下式：

(5-1)

式中—荷载形成的总应力。

二、软土地区路基设计

（一）软土地区路基稳定性检算

由于软土地基松软，在软土地区修筑路堤，可能产生各种破坏失稳现象，如施工期发生路堤开裂、坍滑；施工及运营期长期不断的路堤下沉，或突然的大量下沉、滑移等现象。这些现象中最严重的是路堤整体坍滑，滑弧切入地基软弱土层之中。因此，软土地基路堤的稳定分析是设计工作中的一项重要内容。

软土地基稳定分析的方法较多，由于均质软土地基的滑动多呈弧形滑面，一般多采用圆弧法进行检算。依据假设条件的不同，可分为固结有效应力法、宫川勇法、毕肖普法等，其中以固结有效应力法最为常用。

软土地基上的路堤破坏时，滑动面是一条通过地基及路堤的滑动圆弧，检算时应将路堤和地基分别进行考虑；此外，填土荷载是逐渐施加的，地基受荷后将产生固结，强度得以提高，固结有效应力法就是针对软土地基的以上特点，将地基的原有强度与加荷后地基产生固结而增长的强度分别计算，如图5-3。

（二）软土地区路基临界高度

软土路堤的临界高度在以地基稳定为要求时，可分为填筑临界高度和设计临界高度，前者按地基上仅受堤身快速施工中形成的荷载得出。在路堤竣工后需立即铺轨并通行工程列车时，则软土地基应在能承受快速施工中形成的堤身荷载外，还应加上列车和轨道荷载，由此而得出的路堤临界高度即为设计临界高度。由于软土路堤在竣工后常需立即铺轨和行驶工程列车，所以，线路纵断面设计中常取设计临界高度。

（三）软土地区路基沉降计算

软土地区路堤的沉降主要由地基沉降造成的。地基沉降量的大小和地基土的性质、路堤修筑引起的附加应力大小等因素有关。分层总和法计算.

（四）软土地基加固

1、改变路堤的结构型式

⑴反压护道

反压护道是通过在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道起反压作用，防止地基破坏，保证路堤稳定的一种有效工程措施，如图5-13所示。

⑵铺设土工合成材料

在路堤底部铺设一层或多层土工合成材料，可起到柔性柴排的作用。土工合成材料主要是聚脂类高分子材料的化合物，耐酸碱，耐腐蚀，并具有较大的抗拉强度。土工合成材料的种类很多，用时可根据工程要求选用。土工合成材料铺设于路堤底层后，由于其具有较高的强度和韧性，能紧贴于地表，使上部填土荷载较均衡地分布到地层中，并能抵抗土坡滑动，阻止冲切破坏面的产生，提高地基承载力，增强路堤稳定性。

2、人工地基

人工地基是在软土地基内设置各种材料制成桩，构成复合地基，或将地基土换成性能良好的土料，以保证路堤稳定的一类方法。

⑴换土

换土是以人工、机械或爆破方法将软土挖除，换填强度较高的粘性土或砂、砾石、碎石等渗水材料。

⑵挤密砂桩

将砂桩打入软土地基，使密实的砂柱体挤密软弱土层，形成复合地基。有外荷载作用时，应力向砂桩集中，使桩周围土层承受的压力减小，沉降也相应减小。

⑶碎石桩

碎石桩的结构与砂桩相同，桩身由碎石充填，其加固机理与砂桩不同的是它不是挤密而是置换。由于碎石桩的刚度大于地基中的软粘土，地基应力重分