兵团公路特殊土路基修筑技术.ppt

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1、新疆兵团特殊土路基修筑技术新疆兵团特殊土路基修筑技术汇汇 报报 人：吴立坚人：吴立坚交通运输部公路科学研究院交通运输部公路科学研究院 2011.9.16 2011.9.16 乌鲁木齐乌鲁木齐v交通运输部公路科学研究院l1沼泽软土沼泽软土地区路基修筑技术地区路基修筑技术l2盐渍土盐渍土地区路基修筑技术地区路基修筑技术汇汇 报报 内内 容容1、兵团沼泽软土的、兵团沼泽软土的分布分布2、沼泽软土的、沼泽软土的国内外应用概况国内外应用概况3、兵团沼泽软土的、兵团沼泽软土的地质状况与物理力学特地质状况与物理力学特性性4、兵团沼泽软土地区的、兵团沼泽软土地区的公路特点公路特点5、兵团沼泽软土地基的、兵团沼

2、泽软土地基的处理技术处理技术1沼泽软土路基沼泽软土路基兵团沼泽软土的分布兵团沼泽软土的分布v新疆兵团垦区沼泽土面积共548.4平方公里平方公里，主主要分布于农八、四、五和二师要分布于农八、四、五和二师。兵团垦区沼泽土主要分布在冲积平原的洼地、河谷低地、湖滨和扇缘泉水溢出带等地形部位。地表积水或地下水接近地表，沼泽化、腐殖化过程强烈，腐殖质层较厚。伊犁草原沼泽地貌湖相软土湖相软土湖相软基湖相软基水库蓄水形成的软基2、沼泽软土的国内外应用概况、沼泽软土的国内外应用概况堆载预压：堆载预压：成本低、固结时间长、对地基承载力要 求较高。适用范围：透水性较好（含有砂砾夹层）、厚度不大、工期较宽松、路基高度

3、不高。真空堆载预压：真空堆载预压：成本高、固结速度快、地基稳定性高。适用范围：超软深厚软基、工期紧、地基承载力极低。排水固结法排水固结法机理：1）置换为主；2）低能量夯击下产生土体裂缝，有利于加速固结。特点：成本较高、施工速度快，应用不多。适用范围：软基厚度不大、沟谷间软弱地基。强夯法强夯法机理：减轻荷载。特点：成本较高、施工速度较快，应用不多。种类：粉煤灰、气泡轻质土、EPS、泡沫颗粒土。适用范围：深厚软基、桥头路段、旧路加宽、斜坡路段。其它方法其它方法-轻质路堤轻质路堤气泡轻质土路基施工气泡轻质土路基施工气泡轻质土台背施工气泡轻质土台背施工泡沫颗粒轻质路基泡沫颗粒轻质路基机理：桩基、桩间土

4、共同承担荷载；桩土应力比为35。类型：粉喷桩、搅拌桩，桩长1018m。特点：成本较高、施工速度快，应用普遍、质量检测困难（良心工程）。适用范围：桥头部分、一般软土路段（软土含水量在30%60%）。水泥土桩水泥土桩机理：机理：桩基、桩间土共同承担荷载；碎石桩有利于桩间土的固结，桩土应力比为24。类型：类型：桩长515m，桩径50cm左右。特点：特点：成本较高、施工速度较快，应用较普遍。适用范围：适用范围：桥头部分、一般软土路段（软土含水量在30%50%）、涵洞等地基处理。因本身为松散材料，故需有较强的侧向约束。碎石桩碎石桩机理：机理：利用土工合成材料的抗拉强度，只有差异变形时才有效。类型：类型：

5、土工格栅较多，土工带、土工网、三维土工网、土工布等较少。特点：特点：有一定效果，是补品不是药品。适用范围：适用范围：适用范围广，一般软基路段和有差异沉降路段。加筋土复合地基加筋土复合地基机理：机理：桩基。类型：类型：空心管桩较多，直径30cm，可接长。特点：特点：效果好、成本高、质量有保障（工厂化预制）。适用范围：适用范围：深厚软基、工期紧、旧路加宽。预制管桩（预制管桩（PCT）预制管桩施工预制管桩施工预制管桩的桩帽预制管桩的桩帽机理：机理：桩基、桩间土共同承担荷载。类型：类型：水泥、粉煤灰固结，直径一般50cm，深度：815m。特点：特点：效果好、成本高、施工速度快。适用范围：适用范围：承载

6、力低的深厚软基。CFG桩桩是英文Cement Fly-ash Grave的缩写，意为水泥粉煤灰碎石桩。CFG桩桩CFG桩施工桩施工1、兵团沼泽软土的分布、兵团沼泽软土的分布2、沼泽软土的国内外应用概况、沼泽软土的国内外应用概况3、兵团沼泽软土的地质状况与物理力学特、兵团沼泽软土的地质状况与物理力学特性性4、兵团沼泽软土地区的公路特点、兵团沼泽软土地区的公路特点5、兵团沼泽软土地基的处理技术、兵团沼泽软土地基的处理技术1沼泽软土路基沼泽软土路基兵团沼泽软土的地质状况兵团沼泽软土的地质状况兵团沼泽软土的物理力学特性兵团沼泽软土的物理力学特性地区指标沿海软土四川阿坝草原沼泽软土吉林延边沼泽软土 兵团

7、垦区沼泽软土含水量（%）358010070010090030100孔隙比123152.5110.723固结不排水剪内摩擦角121782313311529软基厚度（m）一般在10m左右，个别可达50m以上。一般在06m，个别超过6m060.73渗透系数（cm/s）1x10-61x10-81x10-31x10-41x10-31x10-41x10-41x10-5压 缩 系 数 a1-2（MPa-1）0.51.5，最大可达4.5220，最大可达23以上0.2100.83有效内摩擦角203515352543.62840无侧限抗压强度接近于0768kPa730kPa有机质含量地表下1m深度内为13%70%

8、0.38%26.4%状态呈流塑状态呈流塑状态呈软可塑状，局部为流塑状沿海地区的深厚软基沿海地区的深厚软基四川阿坝红原草原沼泽四川阿坝红原草原沼泽东北吉林延边草炭土地貌东北吉林延边草炭土地貌l软基厚度薄，一般不超过软基厚度薄，一般不超过3米米l软土的力学性能较好软土的力学性能较好兵团软基特点兵团软基特点1、兵团沼泽软土的分布、兵团沼泽软土的分布2、沼泽软土的国内外应用概况、沼泽软土的国内外应用概况3、兵团沼泽软土的地质状况与物理力学特、兵团沼泽软土的地质状况与物理力学特性性4、兵团沼泽软土地区的公路特点、兵团沼泽软土地区的公路特点5、兵团沼泽软土地基的处理技术、兵团沼泽软土地基的处理技术1沼泽软

9、土路基沼泽软土路基兵团公路特点兵团公路特点1、兵团沼泽软土的分布、兵团沼泽软土的分布2、沼泽软土的国内外应用概况、沼泽软土的国内外应用概况3、兵团沼泽软土的地质状况与物理力学特、兵团沼泽软土的地质状况与物理力学特性性4、兵团沼泽软土地区的公路特点、兵团沼泽软土地区的公路特点5、兵团沼泽软土地基的处理技术、兵团沼泽软土地基的处理技术1沼泽软土路基沼泽软土路基 路基填筑的原则与要求路基填筑的原则与要求好的路基好的路基=整体稳定整体稳定+足够的强度足够的强度+工后沉降小工后沉降小路基整体失稳路基整体失稳路基沉降过大路基沉降过大路堑地段路面裂缝，路基强度不够路堑地段路面裂缝，路基强度不够直接填筑直接填

10、筑堆载预压加筋路堤强夯处理（抛石挤淤）兵团沼泽软土地基的处理技术兵团沼泽软土地基的处理技术直接填筑直接填筑：取消边沟，在草甸层取消边沟，在草甸层上直接填筑路基上直接填筑路基。理由呢？理由呢？直接填筑路基直接填筑路基直接填筑直接填筑路基路基稳定性稳定性吐坡公路最不利状态时的稳定安全系数=4.294路基整体稳定有保障！吐坡路路基沉降观测值吐坡路路基沉降观测值沼泽软土地区路基沉降计算值沼泽软土地区路基沉降计算值沼泽软土地区软基超静孔压消散沼泽软土地区软基超静孔压消散路基的沉降控制标准路基的沉降控制标准 工程位置 道路等级桥台与路堤相邻处涵洞、通道处一般路段高速公路、一级公路0.1m0.2m0.3m二

11、级公路0.2m0.3m0.5m直接填筑的路基沉降直接填筑的路基沉降l兵团公路的软基较薄、固结较快（一年兵团公路的软基较薄、固结较快（一年固结固结度度可以达到可以达到90%以上），以上），路基工后沉降量较路基工后沉降量较小（一般在小（一般在10cm以内），直接填筑满足路以内），直接填筑满足路基设计规范的要求。基设计规范的要求。直接填筑直接填筑堆载预压加筋路堤强夯处理（抛石挤淤）兵团沼泽软土地基的处理技术兵团沼泽软土地基的处理技术l1、地质勘察可采用轻便触探，重点查明含水量l2、公路建设需重视：软土厚度、路基高度和路基填料l3、路基完工一年后软基的固结度可达90以上，沉降基本稳定，软基固结的沉降系

12、数为1.1左右l4、一般情况下，路基可直接在草甸层上填筑沼泽软土地区路基修筑技术沼泽软土地区路基修筑技术l1沼泽软土路基沼泽软土路基l2盐渍土路基盐渍土路基汇汇 报报 内内 容容盐渍土路基盐渍土路基思考思考体会体会兵团盐渍土地区的公路病害类型垦区公路盐渍土的工程特性盐渍土路基的盐（冻）胀变形控制标准兵团盐渍土路基适用处治技术兵团盐渍土地区路基修筑兵团盐渍土地区路基修筑前苏联、印度、沙特我国从上世纪五十年代开始研究 工程特性、处治措施国内外研究现状国内外研究现状盐渍土分布的盐渍土分布的GIS系统系统1）盐（冻）胀与翻浆）盐（冻）胀与翻浆2）路面开裂和拥包）路面开裂和拥包3）沥青面层的脱落、脱空）

13、沥青面层的脱落、脱空4）路肩和边坡结壳与松散）路肩和边坡结壳与松散兵团兵团盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害 盐（冻）胀与翻浆盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害 道路的盐（冻）胀开裂盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害 道路拥包盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害 面层脱落面层脱落盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害 面层脱空面层脱空盐渍土地区的公路病害盐渍土地区的公路病害 路肩边坡结壳与松散路肩边坡结壳与松散兵团盐渍土地区的公路病害类型垦区公路盐渍土的工程特性盐渍土路基的盐（冻）胀变形控制标准兵团盐渍土路基适用处治技术兵团盐渍土

14、地区路基修筑兵团盐渍土地区路基修筑v盐胀机理盐胀机理：vNa2SO4（固相）+10H2O（液相）=Na2SO410 H2O（固相）v土中液态或粉末状的硫酸钠在外界条件变化时吸收10个水分子生成芒硝晶体、固相体积增大为4.18倍所致。垦区公路盐渍土的工程特性垦区公路盐渍土的工程特性盐渍土的分布盐渍土的分布盐渍土在平面上的分布特点盐渍土在平面上的分布特点盐渍土的分布盐渍土的分布盐渍土在深度上的分布特点盐渍土在深度上的分布特点深度（m）含盐量（）l盐胀影响因素盐胀影响因素：1）Na2S04的含量2）含水量3）温度4）土质5）NaCl含量6）CL-/SO42-的比值7）干密度8）上覆压力盐渍土的工程特

15、性盐渍土的工程特性盐渍土的工程特性盐渍土的工程特性 含水量对盐胀的影响盐渍土的工程特性盐渍土的工程特性 含水量对盐胀的影响盐渍土的工程特性盐渍土的工程特性 含水量对盐胀的影响盐渍土地基的工程特性盐渍土地基的工程特性 兵团盐渍土主要为低液限粉土和低液限粘土砂砾料风积砂：基本为非盐渍土细粒土路基填料的工程特性路基填料的工程特性盐渍土的工程特性盐渍土的工程特性 砂砾料含盐量兵团盐渍土地区的公路病害类型垦区公路盐渍土的工程特性盐渍土路基的盐（冻）胀变形控制标准兵团盐渍土路基适用处治技术兵团盐渍土地区路基修筑兵团盐渍土地区路基修筑v为什么需要变形控制标准？为什么需要变形控制标准？l道路的使用寿命=疲劳作

16、用次数应力水平路面结构+车辆荷载+路基的盐（冻）胀盐（冻）胀变形控制标准盐（冻）胀变形控制标准v采用什么指标？采用什么指标？路基顶面的容许差异变形率l二级公路：0.20%0.27%，l三级路：0.29%0.40%该差异变形率即为采用沥青路面层时，确保沥青路面疲劳作用次数（使用寿命）的盐渍土路基的盐（冻）胀变形控制标准。盐渍土路基的盐胀变形控制标准盐渍土路基的盐胀变形控制标准v如何得出？如何得出？路面的盐（冻）胀量实际观测路面裂缝调查理论计算分析盐渍土路基的盐胀变形控制标准盐渍土路基的盐胀变形控制标准盐渍土路基的盐胀、冻胀监测盐渍土路基的盐胀、冻胀监测2007年12月1日盐（冻）胀横向差异变形盐

17、（冻）胀横向差异变形盐渍土路基的盐胀、冻胀监测盐渍土路基的盐胀、冻胀监测2008年3月8日盐（冻）胀横向差异变形盐（冻）胀横向差异变形盐渍土路基的盐胀、冻胀监测盐渍土路基的盐胀、冻胀监测2008年4月7日盐（冻）胀横向差异变形盐（冻）胀横向差异变形 K79+070K79+070右侧原路面表面裂缝右侧原路面表面裂缝 K79+070 K79+070右侧原路面下挖右侧原路面下挖30cm30cm K79+070右侧原路面下挖右侧原路面下挖55cm K22+200断面右侧，油面裂缝宽度断面右侧，油面裂缝宽度2cm，裂缝深度，裂缝深度60cm左右，挖至左右，挖至105cm时挖出土工膜时挖出土工膜 K45+

18、830右侧原路面表面裂缝右侧原路面表面裂缝K45+830右侧原路面下挖右侧原路面下挖70cmK45+830右侧原路面下挖右侧原路面下挖70cm到土工布下原基为冰块到土工布下原基为冰块盐渍土路基的路面裂缝调查盐渍土路基的路面裂缝调查标 段桩 号病害位置裂缝宽度（cm）裂缝长度（m）裂缝深度（cm）备注左中右二合同段K18+9606K18+9806K19+22016K19+3407K19+4209K19+4808K19+5408K19+56012K19+5805K19+6008K19+64018K19+7202K19+90020K20+1008K20+2004K20+280280K20+4602.

19、565K20+480K21+18010K21+2801.51040K21+4802+2K21+60023+2+2K21+68025+2K22+0008+60K22+10060+8K22+200260K22+280226+3+96K22+4200.8113+2540K22+56019+37盐渍土路基的路面裂缝调查盐渍土路基的路面裂缝调查标 段桩 号病害位置裂缝宽度（cm）裂缝长度（m）裂缝深度（cm）备注左中右四合同段K34+6200.5-330不连续裂缝K35+214.523030K35+5800.5-320不连续裂缝K37+0000.5-330不连续裂缝K38+8070.5-430不连续裂缝

20、盐渍土路基的路面裂缝调查盐渍土路基的路面裂缝调查标 段桩 号病害位置裂缝宽度（cm）裂缝长度（m）裂缝深度（cm）备注左中右五合同段K45+825235K55+830228K47+1701.5190K47+1801.550K55+560115K55+570154K55+600 0.840K55+620 0.856K57+00040盐渍土路基的路面裂缝调查盐渍土路基的路面裂缝调查标 段桩 号病害位置裂缝宽度（cm）裂缝长度（m）裂缝深度（cm）备注左中右六合同段K74+600570K74+750280K74+7981.545K75+0602140K75+0605140K75+220180K75+

21、320315K75+350150K75+9200.520K76+640260K77+020140K77+4400.5200K77+6800.520K77+760120K78+690275K78+9602.560K79+070555K79+4200.580K81+970170K82+010130K82+500115K82+900110K83+3201110K83+780120路基盐（冻）胀对路面结构附加应力的计算路基盐（冻）胀对路面结构附加应力的计算l二级公路：0.20%0.27%，l三级路：0.29%0.40%盐渍土路基的盐胀变形控制标准盐渍土路基的盐胀变形控制标准兵团盐渍土地区的公路病害类型

22、垦区公路盐渍土的工程特性盐渍土路基的盐（冻）胀变形控制标准兵团盐渍土路基适用处治技术兵团盐渍土路基适用处治技术兵团盐渍土地区路基修筑兵团盐渍土地区路基修筑1）换填法；2）隔断法；3）降低水位法；4）加强路面结构法；5）增设护坡法；6）综合处治等技术措施。盐渍土路基处治现状盐渍土路基处治现状自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自

23、然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移 土工膜下的盐份聚集土工膜下的盐份聚集自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移地表下1.3m深度范围内的含盐量较高，以下土层中的含盐量显著降低。风积砂隔断层可以有效地阻止原土基中的水分、盐分向路面结构中的迁移，但有覆盖效应的作用，设置隔断层的路基盐分分布呈典型的“S”型曲线。自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移l

24、在路堤中加铺土工膜，并不能使土工膜下路堤及地基中的盐份迁移过程停止，且土工膜下路堤中盐份迁移规律符合一般的盐份迁移规律，即从上往下依次分布：氯盐硫酸盐碳酸盐。l土工膜有效地隔断了下部路堤及原地基土中盐分向土工膜以上路堤的迁移，使得土工膜上下的含盐量分布呈“”型。土工膜的覆盖效应大于风积沙。自然环境下盐渍土路基盐分迁移自然环境下盐渍土路基盐分迁移l在兵团盐渍土地区的公路建设中，除考虑盐胀外尚需考虑冻胀的影响！lWhy?自然环境下盐渍土路基的冻胀自然环境下盐渍土路基的冻胀盐冻胀引起的八字墙开裂盐冻胀引起的八字墙开裂盐冻胀引起的路基开裂盐冻胀引起的路基开裂黑龙江某公路冻胀引起的路面开裂黑龙江某公路冻

25、胀引起的路面开裂路基的地温监测路基的地温监测地温监测结果v（1）地温呈正弦曲线分布，上限约：35，下限约-10，以年呈周期性变化。v每年9月20日左右温度开始下降，在下一年的1月底至2月中上旬降至最低值；此后气温开始回升，8月份上升至当年的最高值，之后进入下一个循环。v（2）路基的冻结深度可超过1米。v（3）路基地温在竖向上不同位置的分布差异较大；同一高度不同水平位置的地温差别较小。盐渍土路基的地温监测盐渍土路基的地温监测l1）路基的盐冻胀量一般在210cm，道路横向差异盐胀率约为纵向的10倍；这也是盐渍土地区道路主要是纵向开裂的原因。l2）路基盐胀与冻胀常常相伴生；l3）路基排水边沟可增大盐

26、（冻）胀；l4）路基的盐冻胀始于9月，次年2月达到峰值，4月融沉。路基的盐冻胀规律路基的盐冻胀规律（1）垦区盐渍土路基的破坏以纵向开裂为主。裂缝宽度13cm，长数十至上百米，深30cm70cm。（2）纵向裂缝的位置以左、右两侧距路基边缘1.02.0米左右为主，少量出现在路基中部（距路基边缘的距离为45m）。裂缝分布特征裂缝分布特征盐渍土路基隔断层的设置盐渍土路基隔断层的设置 隔断层类型技术要求砾（碎）石土工布风积沙公路等级二级及二级以上三、四级二、三、四级水文、地质条件地下水位较高或降水较多地下水位较低、路基较高、冻胀不强沙材丰富的沙漠边缘、河道下游盐渍化程度强中、强或过设置层位（距路基顶面的距离）m1.41.6(0.81.5)1.0(0.81.5)厚度m0.30.4-0.75材料要求砾（碎）石最大粒径为50mm，小于0.5mm的土含量不大于5%见分报告二中表6.3.22砂中粉粘粒含量不大于5%旧路加宽可采用冲击碾压旧路加宽可采用冲击碾压l构造物少l线路直l路基填料含水量低旧路加宽可采用冲击碾压旧路加宽可采用冲击碾压旧路加宽可采用冲击碾压旧路加宽可采用冲击碾压汇报完毕！汇报完毕！感谢各位！感谢各位！