公路工程施工綜合排水及軟土處理

第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工在路基設(shè)計時應考慮：1.地基的承載力是否足以保證路堤的穩(wěn)定性；2.由壓縮性土的固結(jié)變形而引起的路堤沉降（沉降量和沉降速率）是否影響路基路面結(jié)構(gòu)的正常使用及其使用壽命。為提高路堤穩(wěn)定性或減少沉降量或加速固結(jié)，需要(xūyào)采取的地基處理措施。共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工各種地基(dìjī)處理方法共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

軟土是具有含水量高、孔隙比大、滲透性小、壓縮性高、抗剪強度低和靈敏度高等工程性質(zhì)的土體。我國的軟土主要分布于渤海灣、長江三角洲、珠江三角洲以及浙、閩沿海地區(qū)等地。一、概述

（1）軟土分類

包括(bāokuò)淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

公路軟土地基路堤設(shè)計與施工(shīgōng)技術(shù)規(guī)范》（JTJ017）的定義簡單明了，工程設(shè)計人員可以以此作為軟基的定義：濱海、湖沼、谷地、河灘沉積的天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低的細粒土。特征指標名稱天然含水量（%）天然孔隙比十字板剪切強度（kPa）指標值≥35與液限≥1.0<35共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

（2）天然軟土的特征

1、天然含水量高、孔隙(kǒngxì)比大軟土孔隙比及含水量都大，渤海灣地區(qū)軟土含水量一般在40~60%之間，孔隙比在1.0~1.3之間；長江三角洲地區(qū)軟土含水量一般在35~55%之間，孔隙比在1.1~1.5之間；珠江三角洲地區(qū)軟土含水量一般在50~90%之間，一般大于液限，高的可達200%，孔隙比在1.4~2.1之間。各地軟土含水量一般大于40%，孔隙比大于1.1。共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

2、透水性弱

3、壓縮性高珠江三角洲地區(qū)軟土壓縮系數(shù)通常(tōngcháng)大于1.0MPa-1，壓縮模量Es多在1.0~2.0MPa，其他地區(qū)軟土壓縮系數(shù)通常小于1.0MPa-1，壓縮模量Es多大于2.0MPa。長江三角洲地區(qū)5米的填土沉降量為1.5~2.0米，渤海灣地區(qū)5米的填土沉降量為1.0~1.5米，珠江三角洲5米的填土沉降量為2.0~3.0米。共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

4、抗剪強度低5、觸變性和蠕變性

軟土結(jié)構(gòu)(jiégòu)未破壞前，具有一定的結(jié)構(gòu)(jiégòu)強度，但一經(jīng)擾動，結(jié)構(gòu)(jiégòu)被破壞，強度則迅速降低，但隨靜置歷時的增長，其強度將逐漸恢復。

軟土在受荷載作用或載荷變化過程中，將發(fā)生持久而緩慢的變化，這種在剪應力作用下的剪切變形現(xiàn)象稱為土的蠕變性。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

6、抗陷強度低（三）軟土地基指壓縮層主要由淤泥質(zhì)土、吹填土、雜填土或其他高壓縮性土層組成的地基。施工中存在以下問題

1、地基承載力和穩(wěn)定性問題在道路荷載（靜力和動力荷載）作用(zuòyòng)下，地基承載力不能滿足要求時，地基會產(chǎn)生局部或整體剪切破壞，影響道路的正常使用，引起道路破壞或邊坡失穩(wěn)。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

2、沉降、水平位移及不均勻沉降問題在荷載作用下（靜力和動力荷載），地基產(chǎn)生變形。當?shù)缆烦两祷蛩轿灰?，或不均勻沉降超過相應的允許值時，將會影響道路的正常使用(shǐyòng)，甚至可能引起破壞。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

二、軟土地基的加固措施與施工

軟土地基處理的目的是利用置換、夯實、排水、膠結(jié)、加筋和化學處理等方法對地基進行加固，以改善地基土的強度、壓縮性、滲透性、動力(dònglì)特性等。

處理方法有—砂墊層法、排水固結(jié)法、換填法、反壓護道法、灰土擠密樁、土工合成材料加固、碾壓夯實法、化學加固法等。

共六十三頁地基處理問題核心：沉降與穩(wěn)定性問題。地基處理問題關(guān)鍵(guānjiàn)：治水與固結(jié)。類型：沉降加速固結(jié)沉降：加載預壓，豎向排水；處理減小總沉降量：擠密樁、石灰/水泥樁、換填土；

穩(wěn)定增加抗滑力：擠密樁、石灰/水泥樁、換填土、反壓護道處理增加強度：加速固結(jié)；阻止地基強度降低：慢速、分期填筑路堤第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

（1）

砂墊層法在軟土地基上鋪設(shè)(pūshè)厚度為0.5～1.2m的砂層，以保證所需的排水能力下圖：已完成的斜坡砂墊層共六十三頁

格柵,砂墊層共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

（2）排水固結(jié)法

排水固結(jié)法就是先在地基中設(shè)置砂井或塑料排水板等豎向排水體，然后利用建（構(gòu)）筑物本身重量分級逐漸加載；或是在建（構(gòu)）筑物建造以前，在場地先行加載預壓（或者真空預壓），使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(tóngshí)強度提高的方法。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

1、塑料排水板法利用插板機械在軟土地(tǔdì)基中插設(shè)具有良好透水性的塑料排水板，從而在軟土地(tǔdì)基中形成豎向的排水通道，在上部輔加荷載（如預壓堆載、砂墊層，或者真空預壓等）的作用下，在軟土地(tǔdì)基中產(chǎn)生附加應力。軟土地(tǔdì)基中的孔隙水應力和附加應力引起的超孔隙水應力隨著孔隙水通過塑料排水板和砂墊層排出而降低，地基的孔隙水含水量也隨之降低，從而增加了土體密實度。共六十三頁

砂井/袋裝砂井/塑料(sùliào)排水板排水法真空堆載預壓排水法示意圖砂墊層堆載填土砂井/袋裝砂井/塑料排水板塑料薄膜射流泵有孔管道網(wǎng)絡(luò)有孔管道網(wǎng)絡(luò)示意圖廣泛(guǎngfàn)適用于各類飽和粘土、粉土共六十三頁共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

2、砂井排水法

在軟土層(tǔcénɡ)上設(shè)置垂直排水井，有鋼管砂井、袋裝砂井等。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工（3）換填法

換填法是淺層軟土地基的處理方法．是將基礎(chǔ)底面以下不太深的處理范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅硬，強度較高，性能穩(wěn)定好，具有抗侵蝕性的砂，卵石，素土等去分層換填，同時用人工或機械方法進行表層(biǎocéng)壓，夯，振動等處理土工合成材料至滿足工程要求的全過程．

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

適用于軟弱土層位于地表，換挖深度不超過(chāoguò)3m的場合

適用于排水困難的洼地，而軟弱土層易于滑動，厚度又較薄，表層無硬殼，石料來源充分1.開挖換填2.拋石擠淤共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

3.爆破(bàopò)擠淤適用于換填深度超過3m，需要快速施工且允許爆破的場合。對于稠度較大的軟土采用先爆后填，對于稠度小的軟土，可以先填后爆破。爆空區(qū)擠出區(qū)共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工（4）反壓護道法

該法是指在道路主路堤兩側(cè)，填筑一定寬度和高度的護道，使路堤下的淤泥向兩側(cè)隆起的趨勢得到平衡；同時加寬了荷載的分布寬度，減少了路堤的基底壓力，從而保證了路堤的穩(wěn)定。這種方法(fāngfǎ)處理軟土地基，對解決路基穩(wěn)定是有效的。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

反壓護道法適用于：a.非耕作區(qū)和取土不困難(kùnnɑn)的地區(qū)；

b.路堤高度不大于5/3～2倍極限高度；

c.主要用于處理軟土，對泥沼有時也可以采用。共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工（5）灰土擠密樁

灰土擠密樁法是在基礎(chǔ)底面形成若干個樁孔，然后將灰土填入并分層夯實，以提高地基(dìjī)的承載力或水穩(wěn)性?；彝翑D密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基(dìjī)，處理深度宜為5～15m。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工擠密樁－－用沖擊或振動方法，將砂或碎石等粒料擠入軟土地基內(nèi)，形成(xíngchéng)直徑較大的樁體，并同原地基一起形成(xíngchéng)復合地基。作用：1)使樁周圍的土體變密實；

2)支承路堤很大一部分重量；

3)加速周圍軟土的固結(jié)；

4)防止液化（砂土地基時）。

共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工

擠密樁法和加固(jiāɡù)土樁施工現(xiàn)場共六十三頁

擠密樁法施工現(xiàn)場共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工（6）土工合成材料(cáiliào)加固淺層的軟土路基可采用先在地表鋪筑土工布，再填筑路堤，土工布起分隔、過濾、排水和加速固結(jié)的作用。

（7）碾壓夯實法

采用壓實功能較大的振動壓實方法，對非粘性土及地標松散土，予以碾壓，可以提高其地基強度，降低壓縮性，振動時間越長，效果越好。

共六十三頁

重錘夯實(hānɡshí)

強夯

夯實(hānɡshí)法共六十三頁（8）化學固結(jié)法－－利用化學溶液(róngyè)或膠結(jié)劑，采用壓力灌注或攪拌混合等措施，使土顆粒膠結(jié)起來，達到對土基加固的目的。目前采用的化學溶液有：1)以水玻璃溶液為主的漿液2)以丙烯酸氨為主的漿液3)水泥漿液4)以紙漿溶液為主的漿液第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工共六十三頁第六節(jié)軟土路基(lùjī)施工工藝有：注漿法－－利用機械壓力將漿液通過注入(zhùrù)管，均勻注入(zhùrù)地層，漿液以填充和滲透方式，排擠土粒間或石隙中的水分和空氣，占據(jù)其位置，一定時間后，漿液凝固，可使原土層或縫隙固結(jié)成整體。旋噴法和深層攪拌法共六十三頁

水的作用是造成路基病害的主要因素。水的危害，例如對土體的浸泡、飽和、沖刷作用，是路基病害發(fā)生的重要原因之一。路基范圍內(nèi)排水處理的好壞對路基的整體穩(wěn)定和防止基床病害影響甚大。地下水進入路基土體，降低路基強度，引起翻漿、冒泥，冬天還容易引起凍脹破壞(pòhuài)。地面水在路基邊坡上流動還會對邊坡沖刷，不利于路基的穩(wěn)定性。

第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁

第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁一、路基排水的目的與設(shè)置(shèzhì)原則

（1）路基排水的目的

路基的強度和穩(wěn)定性與水的關(guān)系十分密切。路基的病害有多種，形成病害的原因也很多，但水的作用是主要因素之一。路基排水的目的在于確保路基始終處于干燥、堅實和穩(wěn)定狀態(tài)。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁

路基(lùjī)施工中，應校核全線路基(lùjī)排水系統(tǒng)的設(shè)計是否完備和妥善，必要時應予以補充或修改，應重視排水工程的質(zhì)量和使用效果。設(shè)置施工現(xiàn)場的臨時性排水措施，保證路基(lùjī)工程質(zhì)量，提高施工效率。路基養(yǎng)護中，對排水設(shè)施應定期檢查與維修，以保證排水設(shè)施正常使用。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁（2）路基排水設(shè)計的一般原則

1）排水設(shè)計要因地制宜、全面規(guī)劃，因勢利導、綜合整治，講究實效、注意經(jīng)濟，充分利用有利地形(dìxíng)和自然水系。

2）各種路基排水溝渠的設(shè)置，應注意與農(nóng)田水利相配合。

3）設(shè)計前必須進行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到綜合整治，分期修建。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁

4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝溪和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，減少排水溝渠的防護與加固工程。對于重點路段的重要排水設(shè)施，以及土質(zhì)松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠，應進行必要的防護與加固。

5）路基排水要結(jié)合當?shù)厮臈l件和道路(dàolù)等級等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須講究經(jīng)濟效益。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁二、地表排水設(shè)施施工(shīgōng)邊溝截水溝排水溝跌水與急流槽渡水槽與倒虹吸蒸發(fā)池第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁（1）邊溝一般設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤坡腳外側(cè)，走向與路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量(shǎoliàng)地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常與路基排水設(shè)計綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。

1）邊溝的橫斷面形式及尺寸，邊溝的橫斷面形式，主要有梯形、矩形、三角形和流線型等。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁(a)(b)(c)(d)第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁(e)(f)2）邊溝的縱坡與長度(chángdù)邊溝的縱坡一般應與路線縱坡一致，并不宜小于

0.5%，以防淤積，在特殊情況下容許減至0.3%。當邊溝縱坡過大，且有沖刷(chōngshuā)可能時，應采取加固、設(shè)置跌水或急流槽等措施。第五節(jié)路基排水施工共六十三頁邊溝水流通過涵洞(hándòng)排向路基另一側(cè)第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁

3）邊溝出水口處理(chǔlǐ)

邊溝水流入涵前窨井剖面圖路塹(lùqiàn)與高路堤的邊溝出口布置圖第五節(jié)路基排水施工共六十三頁共六十三頁

（2）截水溝

又稱天溝，一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方(shànɡfānɡ)的適當?shù)攸c，用以攔截并排除路基上方(shànɡfānɡ)流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負擔，保證挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁挖方路段(lùduàn)（路塹）截水溝示意圖第五節(jié)路基(lùjī)排水施工填方路段上的截水溝示意圖1—土臺；2—截水溝共六十三頁土溝石溝(shíɡōu)

第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁(3)排水溝

主要用于把來自邊溝、截水溝或其他水源(shuǐyuán)的水流（如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水）引至橋涵或路基范圍以外的指定地點。

排水溝一般為梯形斷面，底寬不小于0.5m，深度不宜小于0.5m。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁排水溝與水道的銜接第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁排水溝共六十三頁（4）跌水與急流槽

用于陡坡地段排水，溝底縱坡可達

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。在陡坡或深溝地段設(shè)置的溝底為階梯，水流呈瀑布跌落式通過的溝槽稱為跌水，其作用(zuòyòng)是在較短的距離內(nèi)，降低水流流速，消減水流能量。

在陡坡或深溝地段設(shè)置的坡度較陡，水流不離開槽底的溝槽稱為急流槽，其作用是將上下游水位差較大的水流引至橋涵進口或路基下方。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁第五節(jié)路基(lùjī)排水施工急流(jíliú)槽共六十三頁（5）蒸發(fā)池氣候干旱、路線穿越平坦(píngtǎn)地形地面排水困難地段，無法把地面水排走時，可在距離路基適當?shù)牡胤皆O(shè)置蒸發(fā)池，引水入池，依靠自然蒸發(fā)或下滲將水排除。

蒸發(fā)池平面布置圖第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁三、地下排水設(shè)施施工

攔截、匯集和排除地下水，或降低地下水位，使路基(lùjī)免遭破壞的結(jié)構(gòu)物，稱為地下排水設(shè)施。暗溝滲溝滲井

第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁（1）暗溝

相對于地面排水的明溝而言，暗溝又稱盲溝，是指設(shè)在地面以下引導水流的溝渠，它本身不起滲水和匯水作用，其主要作用是利用其透水性將路基范圍內(nèi)的泉水或滲溝匯集的水流匯集到溝內(nèi)，并沿溝排至指定地點，使不致(bùzhì)在土中擴散，其水力特性屬于紊流。第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁一側(cè)邊溝下設(shè)暗溝1—暗溝；2—層間水；3—毛細水；4—可能滑坡線兩側(cè)邊溝下設(shè)盲溝1—原地下水位；2—降低后地下水位；3—暗溝第五節(jié)路基(lùjī)排水施工共六十三頁（2）滲溝

常見的一種(yīzhǒnɡ)地下排水溝渠。當路基土含水過多時，可用它來吸收降低、匯集和排除地下水。亦可以用以攔截流向路基的地下水，采用滲透方式將地下