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公路改扩建项目的旧路利用途径的研究毕业论文目录摘要1Abstract2前言3第1章：绪论41.1项目研究的意义41.2国内外研究现状41.2.1国内研究41.2.2国外研究51.3项目研究的内容及技术路线6第2章：道路改扩建施工中路基可能出现的问题及原因分析72.1新旧路基交界处的纵向接缝72.2路基与其他建筑物连接处路面弯折72.3道路改扩建后路基翻浆72.4新路基的整体稳定性变差82.5路基边沟冲刷8第3章 道路改扩建施工中路基存在的问题的技术对策103.1新旧路基交界处接缝处治103.1.1边坡削坡103.1.2台阶开挖103.1.3碎石垫层的施工133.1.4土工格栅的铺设143.1.5 路基填筑及压实143.3提高新路基的整体稳定性173.4.1地面排水系统的设计183.4.2地面排水设备的设置213.4.3路基地下水的排除223.5路基边沟处理273.6路基边坡坍塌的防治27第4章：工程实例294.1软土地基上高速公路加宽工程的实例分析294.1.1概述294.1.2老路概况294.1.3工程地质概况304.2软土地基处理方法314.2.1地基处理方案的选择314.2.2软基处理设计324.3路基拼接措施33结论35参考文献36附录37致谢46总结与体会47第1章：绪论1.1项目研究的意义八、九十年代以前我国公路建设多以新建为主，在原有道路上进行拓宽、改建的工程比较少，关于路基拓宽和新老路基结合部处治等问题并不突出。“十一五”以来，随着经济社会的高速发展，早期建设的高速公路车流剧增，干线公路路网建设达到高潮,为满足人们生产生活的需求，我国面临大量的道路需要改扩建问题。但新旧路基的纵向接缝问题、路基翻浆、路基边坡坍等系列问题又随之而产生。这些都是道路改扩建施工中路基可能出现的问题，而路基作为道路的基础直接影响到道路的工程质量，维系着人们的生命财产安全。因而，对道路改扩建施工中路基可能出现的问题及相关技术对策的研究是十分必要的。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究设计和施工人员在设计和施工中作了很多尝试性研究。对成因机理、结构响应和工程对策等方面的研究日益增多。现行公路路基设计规范(JTG D0302004)、公路路基施工技术规范(JTJ F0332006)相应增加了关于路基拓宽的内容，本课题项目的研究应用为新规范的编写提供了一定的依据和借鉴。 桂炎德等在沪杭甬高速拓宽工程中，对结合部采取了填料控制(采用矿渣和砾石砂作填料)、防水(新老路面基层顶面洒铺封层油)、排水(在结合部面层下设置级配碎石排水带，将渗入老路路面结构内的水排至新建部分的级配碎石底基层排出)、加筋(在路基顶面铺设一层延伸率为10%，抗拉强度50l(N/m的土工格栅；在接缝处0.5米宽范围内沥青混凝土面层采用玻璃纤维格栅加筋)、台阶挖设(台阶高0.8米)等措施。王艳茹在黑龙江省密山市方虎公路拓宽工程中，对拓宽部分路基采用了风化碎石土填料填筑，结合面清除腐植土，挖设土质台阶等措施。苏超等在沪宁立交匝道拓宽处，在匝道桥接坡直接拼宽段采用了粉喷桩复合地基处理，粉喷桩桩径为50厘米，桩距1.2米，桩长15米。在分离式路堤拼接处采用了高压注浆形成地下连续沉降隔离墙的措施，来消除由于新填路堤沉降给老路堤带来的附加沉降。我国还有无数的工程师在道路改扩建施工中路基可能出现的问题上提供了很好的问题解决措施，为我们的学习和施工提供了宝贵的历史经验。1.2.2国外研究 国外对新老路基结合问题的研究总体较少。其原因在于国外很多发达国家比较客观地预测了交通量的增长，在规划和设计公路网时考虑比较成熟，公路在运营中不需要进行拓宽或者已经预留了用于拓宽的中央分隔带，涉及老路基加宽处理应用不多。但是，从国外指导规范和个别案例中，我们可以吸取一些宝贵经验。日本对软土地基上的路基不均匀沉降控制方面进行了多方面的研究，其中包括针对半幅拓宽路堤提出了一系列工程措施。公路拓宽时将原有双向车道保留，作为拓宽后新路的一个方向的车行道，而在一侧不远处(相距13米)增设一新路堤作为新路的另一个方向的车行道。此时原有修筑的路堤已经完成固结沉降而处于稳定，而由于拓宽路堤的影响，老路堤也倾向于新路堤一侧沉降，导致老路堤路表平整度下降，路面开裂。推荐采取的措施一般有：通过在原有路堤外侧路肩处竖向打入一定深度的板桩，使新拓宽路堤的沉降隔离在板桩处，以起到消除由于新路堤的沉降给老路堤带来的连带沉降影响；或通过在新路堤地基部分设置挤实砂桩、石灰桩等复合地基来减小新路堤的沉降量，最终达到减小老路堤的影响；以及通过在新填路堤地基处打入预制桩来减小新路堤的沉降。美国盐湖城(Salt Lake City)1-15公路的改扩建工程，有27km的道路位于强度较低、固结时间长的软弱地基上，但路基容许施工期限很短(12-18个月)，为保证路堤施工的稳定性并减小工后不协调变形，采取了多项工程措施。其中包括：设置塑料排水板、置换地基、路堤分期施工、EPS轻质路堤、加筋挡墙和设置桩基础等。澳大利亚交通部在对南澳洲Eyre高速公路进行拓宽改建中，出于当地部门对环保的要求，对拓宽部分软弱地基表层土体，采用专门机械翻松表层土，再掺加一定比例的生石灰、粉煤灰和路邦(roadbond)液体固化剂进行混合搅拌来进行处治。处治后通过落锤式弯沉仪检测路基路面整体抗变形能力是否满足设计要求。通车2年后道路状况良好，未发现相关病害产生。 EPS具有轻质、自立性好等优点，被广泛应用于路基拓宽及桥头引道工程中。此种方法可显著降低对地基的竖向加载作用及对桥台结构的水平土压力，使地基变形减小，并可与地基处理进行综合考虑，降低地基处理费用，减小地基处理范围和缩短施工工期。挪威、法国、英国等许多欧洲国家以及亚洲的日本也都相继制定了EPS轻质路堤的设计规范。总体来说，国外通过合理的规划尽量避免拓宽所带来的新老路基结合问题，当确实需要进行拓宽时，采取了各种措施减小新老路基结合的不良影响。主要措施包括：避免新老路面的结构差异，在新老路基间设置沉降隔离桩，处治地基，结合部加筋和结合部边坡处理，轻质路堤等。但对新老路基结合的病害及形成机理缺乏系统、深入的阐述，也没有建立相关的设计理论。1.3项目研究的内容及技术路线 该项目针对道路改扩建施工中路基可能出现的问题，分析问题产生的原因并有针对性的提出解决措施。为公路改扩建工程提供技术基础，并为以后的道路改扩建施工中路基可能出现的问题提供解决措施参考。具体研究内容如下：1.新旧路基交界处纵向裂缝产生的原因处理措施；2.路基与其他建筑物连接处的问题及过渡段处理；3.道路改扩建后路基翻浆产生的原因及处理措施；4.新路基整体失稳及提高新路基的整体稳定性的措施；5.路基边沟冲刷产生的原因及处理措施；6.路基边坡坍塌产生的原因及处理措施。 研究方案：通过查阅资料，并结合工程实例对资料进行分析研究，在老师的指导下，对道路改扩建施工中路基可能出现的问题提出系统的处理措施。第2章：道路改扩建施工中路基可能出现的问题及原因分析在道路改扩建施工中，可能出现一系列问题，常见的问题有新旧路基交界处的纵向接缝问题、路基与其他建筑物连接处出现路面弯折问题、道路改扩建后路基翻浆问题、新路基整体失稳以及边沟边坡破坏问题。以下将是对道路改扩建施工中路基可能出现的问题以及产生原因的具体介绍。2.1新旧路基交界处的纵向接缝新旧路基出现差异沉降是最终使路面产生纵向裂缝的根本原因，具体而言，产生纵向裂缝的可能因素包括以下几个方面：1）由于土基地质差，导致新老路基底部土基因荷载的增加发生沉降。但原路基下的地基因在改造时已基本固结沉降到位并且所增加的荷载远小于新拓宽部分，其沉降量大大小于新拓宽部分地基。2） 新路基本身所用的填筑材料、压实度等设计施工中存在一定问题，造成新路堤本身出现沉降。3） 因施工工期短，土基及新路基的固结下沉未到位，工后沉降大。4） 施工后新老路基出现差异沉降，路基失去稳定，表现为路堤内的破裂面（顶部破裂面在老路范围内）外的土体下沉侧移，将路面拉裂造成纵向开裂。5） 新老路基结合部结合强度不够。2.2路基与其他建筑物连接处路面弯折在道路改扩建施工中经常会因为路基与桥台、涵洞的沉降差异导致路基部分的沉降变形会大一些，在其过渡点附近极易产生变形差，导致路面易发生弯折。这种沉降差异也是公路路基与桥梁连接处最大的问题，由此会出现桥头跳车等现象，劣化线路状态，严重时甚至危及行车安全。2.3道路改扩建后路基翻浆 它的产生有自然原因，亦有改扩建时施工的原因。1)自然条方面：a.土质:粉性土最易翻浆，且土中水分增多时强度降低快，易失稳；粘性土只有在水源充足且冻结速度慢时才可能出现翻浆；砂土一般不翻浆。b温度:一定温度与冷量是形成翻浆的重要条件。当冰结线长期停留在路面下较浅处，路基上部易翻浆。c水:路基附近的地面积水及较高的地下水位，提供的充足水源也是翻浆的重要条件。2)施工方面:翻浆多发地段没有考虑防冻影响，未设防冻层，抗冻防水性能差；路基标高设计低，填土高度小，地下水位高，路基常处于潮湿状态；改扩建时树根、草皮等未清除彻底；分层压实不够，压实未达到要求；施工中排水不畅，路基被水浸泡，土壤潮湿，冻结时聚冰严重，造成翻浆；施工土层用了大量粉质土、腐殖土、盐渍土、大块冻土等。2.4新路基的整体稳定性变差 新老路基结合部处治措施不当。新老路基结合部是拓宽工程的最薄弱部位，最容易发生路基病害。如果结合部表面土体强度不足、台阶开挖不合理以及加筋处治不当等，将会导致拓宽路基沿结合面产生滑移或蠕滑，在结合部路面产生纵向裂缝，如果工后路面排水措施不完善，路表水沿裂缝大量下渗，会加速路基的变形和失稳。2.5路基边沟冲刷 道路改扩建后，易出现路基边沟冲刷，导致冲毁路肩，直接危及路面。由于路基拓宽时，破坏了原来的边沟植被，而新修边沟的植被还未形成，边沟土颗粒较细时，当流水的流速超过了悬浮泥砂的临界速度，就会导致边沟被冲刷。在实际工程设计中,有些设计人员未能充分考虑其功能需要和美观要求,对一些设计因素缺乏认真的分析,使高速公路排水设计存在着明显的不合理性,尤其在边沟设计上普遍存在以下问题: (1)仅从工程使用角度进行边沟排水设计,没有将排水、环境美化、景观综合考虑；(2)没有考虑地区差异,缺乏对地理条件、降雨量、土质、边坡型式等设计因素综合分析和研究，缺乏对各地区最大降雨量及边沟排水能力的计算和分析,造成边沟设计千篇一律,型式单调；(3)边沟设计偏于保守且尺寸偏大,线形较差。这些不合理性不仅相对增加了路基高度,加大了边坡防护工作量,而且影响了高速公路的整体美观性，增加了施工难度,给工程造成了很大的浪费。2.6路基边坡坍塌 路基土质边坡的坍塌是公路常见的一种地质和路基病害。处于山间沟谷、盆地、山前丘陵地区以及河谷丘陵地带,由粘性土、膨胀土、碎石类土等冲、洪积层、波积层以及软质岩风化残积土组成的路堑边坡,或由上述土作填料填筑的路堤边坡,常常发生溜坍、坍塌等路基病害，影响边坡坍塌的因素很多,以下是对路基边坡坍塌的影响因素的分析与介绍。 a.土体岩性对坍塌的影响 土体岩性是造成坍塌的内在因素。根据对呼集高速公路一些坍塌的调查分析,沿线的粉质粘土、微膨胀土和碳质泥岩残积土组成的边坡均在施工期间发生过坍塌。主要原因是其粘土成分高、亲水性强,易受到湿化、膨胀作用,使土的结构逐渐破坏、强度降低,导致土体失稳后发生坍塌。 b.土体构造对坍塌的影响 边坡土体构造是造成坍塌的主要因素。当坡体内有软弱夹层或土层界面倾角较大时,易顺软弱面表层或下伏基岩面层滑塌。 c.水对边坡坍塌的影响 水是造成边坡坍塌的主要外在因素,它对边坡土体的作用主要是: 对边坡土体物理力学性质的影响主要表现在土的含水量增大,而土的粘聚力(C)及摩擦角(H)随着含水量的增大而降低形成的坍塌。对边坡土体的水理作用主要表现在湿化性、渗透性。湿化性是粘性土的特征之一,当土体被水浸润时,引起土体小块、部分或全部崩解,日积月累形成的坍塌。对砂性较大的土质边坡,由于水的渗透作用,同样能破坏土体的结构形式,降低土的强度,从而引发坍塌。土体的膨胀性主要取决于土层本身的粘粒含量、粘土的矿物成分等。呼集高速公路从碌碡坪- 集宁段的土质多含高岭土、伊利石、蒙脱石等,亲水性极强,遇水易软化膨胀,并顺着坡体下滑,当整个土体膨胀或水进入一定深度,形成一个软弱带后,便产生坍塌病害,其规模大小不一。 大多数边坡坍塌都是在大雨刚过或连续几天降雨之后发生。特别是砂性较大的土质边坡,遇大雨时地表水顺坡面泾流形成小股水流冲刷,随着冲沟的加深,最终易导致边坡坍塌。而层间水对边坡坍塌的影响主要是对土的软化及浸蚀作用,对边坡稳定性影响很大,其危害性也较为严重。在呼集高速公路上表现为出露地表后形成的小冲沟。 d.地形地貌及坡顶情况对边坡坍塌的影响地形地貌对坍塌的影响主要表现为汇水条件,在低缓丘陵区或河谷斜坡区,若汇水面积较大,堆积层较厚时,发生坍塌的危险性就较大。坡顶堆积物较厚或植被较差,且大面积裸露时,也易发生坍塌。第3章 道路改扩建施工中路基存在的问题的技术对策 通过对道路改扩建施工中路基可能出现的问题的分析，我们有针对性的提出以下具体的问题处理措施。3.1新旧路基交界处接缝处治3.1.1边坡削坡路基填土往往位于老路基边坡上，因而必须对老路基边坡按一定坡度削坡，削坡的方式有自下而上和自上而下两种，但削坡必须满足施工期间的路基稳定要求。由于削坡坡度较陡，为了确保老路基安全，老路基边坡可以分两次开挖，第一次比第二次坡度稍大，并边开挖边做好防护工作。每次开挖完毕后，平整压实，进行复合地基处理施工。（示例图如下）图1 边坡削坡示意图3.1.2台阶开挖台阶开挖方案： (1)先不挖除土路肩，保护硬路肩和行车安全。 (2)路基开挖方式是从土路肩外侧先清表，然后进行1:1的削坡处理，清除旧路基压实不到或受腐殖质影响的松散土，保证最下一级台阶开挖的稳定。 (3）先填20cm碎石层再进行地基冲击压实。其目的有二:利用碎石层的松散结构消减冲击振动能量；地基含水量过大不宜直接进行冲击压实。 (4）对含水量过高的旧路基在削坡后不宜立即进行台阶开挖和地基处理，应先进行晾晒，并对地基及开挖后台阶面进行20cm 深度的灰土处理。 (5）冲击压实是路基坍塌的诱因，若以上措施仍无法保证旧路基稳定，则采用合适的压实方法取代冲击压实对地基进行处理。不同路基填料的台阶开挖施工方式： (1）一般路基( 填料主要为粘土） a.先进行清表处理。因为需从土路肩外缘刷坡，若固定清表厚度将使刷坡点内移 ，因此清表厚度视坡面植物根茎影响深度和腐殖质厚度而定。清表后，从旧路土路肩边缘按1:1坡率进行刷坡。 b.自下往上按100cm高、100cm宽的尺寸进行台阶开挖，其中顶级台阶尺寸为80cm高、100cm宽。从顶层算起第二级台阶尺寸(如图1虚线所示）以高度按h20cm的原则计算得出，若h20cm则应和顶级台阶并做一级台阶，即顶级台阶高度为(80+h）cm、宽度为(100+b）cm。当开挖第一级台阶(从基底算起）后进行基底处理。 c.基底平整后，对基底天然含水量和最佳含水量进行测定。若天然含水量低于最佳含水量 可以直接对基底进行冲击压实压实度不小于93%；若天然含水量高于最佳含水量应在新路基基底清表30cm后，换填50cm碎石垫层并进行冲击碾压。为保证压实效果，地基清表后可以先铺设20cm碎石进行冲击压实，随后再铺设剩余厚度碎石并冲击压实。图2 粘性土路基台阶开挖方式 d.对于基底冲击压实，台阶内侧的冲击压实遍数可以少于台阶外侧，如15遍。为避免冲击压实对临空面的直接振动破坏，基底压实区内缘可以偏离第一级台阶内缘一定距离，该部分地基采取人工夯实的方法进行最后处理。 e.碎石层铺设完毕，在其上铺设一层土工格室，若当地中粗砂价格合理可以考虑内填中粗砂（主要考虑碎石上面铺土层，土粒容易流失，而铺中粗砂则可以和碎石层一起形成排水层） f.分层填筑各级台阶并逐层压实，压实方式采用振动压实。压实层厚度为20cm。在路基顶面补充冲击压实（20遍）。 g.若含水量较大，在各级台阶面进行20cm深度的石灰土处理。 （2）砂土等易松散土路基 当路基填筑材料为较松散，透水性较强的砂性土时，路基开挖更容易发生坍塌危险，因此需采取更有效措施进行防护。其中地基处理采用两阶段施工法，具体方案如下。1.先进行旧路基坡面清表处理，因为需从土路肩外缘刷坡，若固定清表厚度将使刷坡点内移，则清表厚度视坡面植物根茎影响深度和腐殖质厚度而定。清表后，从旧路土路肩外边缘按1:1.2坡率进行刷坡，即挖除三角形ABC部分土体（如图3所示）图3砂性土路基台阶开挖方式2.先对BE部分地基采用冲击压实进行处理，基底平整后处理方案同粘土路基c。3.BE部分地基处理完毕后，进行二次刷坡，从旧路土路肩外边缘按1:1坡率进行刷坡，并开挖出第一级台阶。4.自下往上按80cm高、80cm宽的尺寸进行台阶开挖，具体处理方案同粘土路基b。5.每开挖一级台阶采用木板或钢板进行逐级支挡，开挖一级及时填筑一级，循环进行。6.当开挖第一级台阶后，由于BF部分地基尚未处理，需要及时对该部分地基进行处理。由于该部分地基在旧路施工时已处理过，且对差异沉降的影响没有外侧大，并考虑到对旧路基的冲击问题，建议对BF部分路基进行15次冲击压实处理，处理方法与粘土路基相同。7.地基处理结束后，铺设一层土工格室，内填合适填料。8.分层填筑各级台阶并进行压实，压实厚度控制为20cm，对压实不到的边角，辅以人力或小型机具夯实，在路基顶面补充冲击压实。9.对新旧路基结合部强夯为加强新旧路基结合，各级台阶（路床底面和顶面因需进行冲击补压可除外）压实后在新旧路基结合部进行夯实一次。强夯产生的土体侧向压力可以增强新旧路基间的连接。（3）路基填料中夹杂其他土质（示例图如下）1.当旧路基中夹杂有少量粉土、腐殖土等不良土质时，可以直接挖除。2.当旧路基中夹杂的粉土、腐殖土等不良土质较多时，尤其是呈层状分布时，台阶开挖尺寸应该进行适当调整并与之相适应，使得不良土层在同一级台阶上，当不良土层含水量较大时，应用4%5%石灰土处理台阶面，处理厚度为2030 cm。3.若旧路基中间夹有砾石层，可以在清除坡面土层后直接在新路基铺设相同的砾石材料层。3.1.3碎石垫层的施工为减少新老路基的不均匀沉降，可在加宽部分路基基底清表30cm，后换填碎石垫层并进行冲击碾压，其压实度不小于93。碎石垫层的施工重点注意碎石换填工作完成后再在其上面撒一层碎石嵌缝料，嵌缝料规格为510mm 碎石，然后用振动压路机碾压至嵌缝料均匀嵌入换填碎石缝隙中，表面无大缝隙为止。（示例图如下）图43.1.4土工格栅的铺设 土工格栅的铺设采用横向铺设，关键是保证其连续性，不出现断裂、弯扭折皱、松弛，又要避免过量拉伸。材料应堆放在阴凉处，严禁暴晒和雨淋，以免其性能老化。软基处理段与未处理段的交接处设置过渡衔接，并保证搭接长度。在路槽纵向铺设跨施工缝的土工格栅，加强新老路基的横向联系，减少裂缝反射。3.1.5 路基填筑及压实根据区域料源情况合理选择填料，填料的物理力学特性要与老路基填料相近，严格控制新老路基结合带的压实，对新老路基结合带(大型压路机的压实施工死角)用打夯机分薄层填筑压实。路基填筑：路基填筑主要分为土源调查取样及击实试验、冲击碾压和台阶的开挖。与新建工程的不同点主要体现在：为尽量减少新老路搭接部位的不均匀沉降，清表后采用25KJ的三边形双轮冲击碾，对路基的基底和路床底面进行冲碾。冲碾遍数需根据路基填料和基底土的土质情况通过试验确定。 土源调查取样和击实试验：做好路基填料的取样调查和试验工作，确保用于工程的土质符合设计和规范要求，并认真作好土样的击实实验，为压实度的检测提供依据。路基填方的CBR值和最大粒径应符合规范及设计冲击碾压 (1)采用25KJ的三边形双轮冲击碾，对路基的基底和路床底面进行冲碾。冲碾遍数需根据路基填料和基底土的土质情况通过试验确定，一般不小于1520遍。 (2)台阶交接处的应充分夯实，施工期间应注意土的含水量大小，防止形成弹簧土。如果出现弹簧土的情况，可用砂砾土或碎石进行换填处理。 (3)冲击碾的轮边与构造物应有1m的安全距离，对于结构物上填土厚度小于2.5m的路段不进行冲击碾压，以免对老结构物产生伤害。(4) 冲击碾压施工时应考虑对老路基的扰动。施工应使对老路基的扰动最小。压实原理： 在一定的击实功能条件下细颗粒土在某一个含水下能够被压实到一个最大的干密度。在填筑路基的过程中就是要尽量碾压，使路基填料的干密度接近于，保证路基的施工质量。土经过击实后得到的干密度与上述试验中得出的比值称为该压实土的压实度，用下式表示： （式3.1）K用来表示该土的压实程度，是控制路基填筑质量的重要指标之一。3.1.6路面纵向裂缝的养护维修 通车后路面出现纵向开裂应及时进行处治，防止因路表水渗入路面而造成结构层更严重的损坏，使路面功能得到及时恢复，并延长面层的使用寿命。1.加强观察，裂缝出现后，及时用热沥青等灌缝材料封闭裂缝，防止雨雪水下渗。2.对缝宽小于4mm且已稳定的纵向裂缝，沥青路面则铣去原沥青面层（宽度一般在50100cm），将基层顶面的裂缝进行灌缝处理洒黏层油后恢复面层，混凝土路面则可采用条带修补或更换混凝土板的方法，同沥青路面一样，需对基层的纵向裂缝处理后恢复混凝土面层。3.针对缝宽大于4mm，并且裂缝还在继续发展的情况，则在裂缝处开挖至基层（开挖宽度大于50cm），将基层裂缝用热沥青灌缝处理后在基层表面均匀涂刷黏合剂及改性沥青，加铺二层至三层土工布（土工布之间需涂刷如改性沥青等黏结材料，土工布宽度在缝体两侧不小于15cm），再重新铺筑面层。对基层有沿裂缝纵向开挖出的原路面的基层、底基层，从而增加路面基层的抗裂性能，修复后可延长路面的使用期限。明显损坏的，或路基严重不稳定的，则可采用钢筋混凝土结构取代。3.2路基翻浆处理（1）加强路面路基排水，提高路堤适用于取土方便的地段。路基上部增加了临空面积，有利于水分蒸发，同时免受水浸、雪埋，土壤保持干燥，在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。在一些中、重冰冻地区及粉性土地段，不能单靠提高路基保证其稳定性，还要与其他措施，如砂垫层、石灰土基层等配合使用。（示例图如下）图五（2)当地下水位或地面积水位较高，路基处于潮湿或过湿状态，且又不宜提高路基时，可铺设隔离层。隔离层铺设在路基顶面以下0.5m0.8m处，目的在于隔断毛细管水上升进入路基上部，防止在负温差时的水分积聚，以保持路基上部处于干燥状态。 (3)换土。在路基上层换填40cm60cm厚的砂性土，路基可基本稳定。(4)设置路基盲沟或渗沟。.暗沟（盲沟）盲沟的构造特点：沟内分层填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内，并沿沟排泄至指定地点，在水力特性上属于紊流。简易盲沟构造比较简单，横断面可以做成矩形，亦可以做成上宽下窄的梯形，沟壁倾斜度约为1:0.2，底宽b与深度h大致为1:3，深约1.01.5m，底宽约0.30.5m。盲沟的底部中间填以粒径较大的（35cm）的碎石，其空隙较大，水可在空隙中流动。粗粒碎石两侧和上部，按一定的比例分层（层厚约10cm）填以较细粒径的粒料，逐层粒径比例大致按6倍递减。盲沟顶部和底部，一般设有厚30cm以上的不透水层，或顶部设有双层反铺草皮。简易盲沟的排水能力较小，不宜过长，沟底具有1%2%的纵坡，出水口地面标高应高出沟外最高水位20cm，以防止水流倒渗。寒冷地区的暗沟，应做防冻保温处理或将暗沟设在冻结深度以下。b.渗沟渗沟构造特点：采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点，此种地下排水设备统称为渗沟，它的作用是降低地下水位或拦截地下水，其水利特性是紊流。渗沟有三种结构形式：盲沟式、洞式、管式。（如下图所示） 盲沟式渗沟与简易盲沟相似，但构造更完善。当地下水流较大时，要求埋置更深时，可在沟底设洞或管，前者称为洞式渗沟，后者称为管式渗沟。渗沟底部设洞或管，底部结构相当于顶部可以渗水的涵洞。洞式渗沟要求：洞身埋入不透水层，如果地基软弱还应铺设砂石基础；洞身埋在透水层中时，必要时在两侧和底部加设隔水层，以达到排水的目的。洞底设置不小于0.5%的纵坡，使集水通畅排出。当排除地下水的流量更大，或排水距离较长，可采用管式渗沟。渗沟底部埋设的管道一般为陶土或混凝土预制管，管壁上半部留有渗水孔，渗水孔交错排列，设于边沟下的管式渗沟，管的内径D由水力计算而定，一般约0.40.6m，管底设基座。对于冰冻地区，为防止冻结堵塞，除管道埋在冰冻线以下外，必要时采取保温措施，管径亦宜较大一些。3.3提高新路基的整体稳定性 以上我们已经讨论了针对新路基整体稳定性变差问题的土体强度问题以及台阶开挖处理措施，然而在新路基整体稳定性变差的问题里，如果路面排水处理不善，或者路基内部排水不善及新老路基结合部排水不善都是导治整体稳定性变差的重要原因，针对这个问题我们可以采取以下排水处理措施道路改扩建路基施工中，首先应校核全线路基排水系统的设计是否完备和妥善，设置施工现场的临时排水措施，以保证路基土石方及附属结构物在正常条件下进行施工作业，消除路基基地和土体内与水有关的隐患，保证路基工程质量，提高施工效率。3.4.1地面排水系统的设计 沿线地面排水系统的设计就是根据线路平面和纵断面图，以及沿线的地形地势和水文条件，做出总的排水规划，研究涵洞、隧洞、车站等过水建筑物布置的合理性，设置必要的路面排水设施及其事宜位置和排水方向，将路基范围内的地面水以及可能流向路基的地面水导入顺畅的排水通道，最终排入沟河。其主要的设计原则有（示例图如下）： a.地面排水系统应布置合理，避免勉强改沟或合并天然沟，在天然沟槽不甚明显的漫流地段，应设置足够的过水建筑物，并在其上游设置必要的束流设施，以防病害发生； b.排水设施应基本上顺线路方向布置并位于路基本体较近的范围内，以最大限度的发挥其效用，并尽量选择在地质比较稳定和地形较平缓的地带设置沟渠，以防排水系统的变形，保证路基边坡的稳定； c.排水设施大体上沿等高线布置，设计为多段直线相连，其转向处尽可能采用较大半径（不小于5m）的圆曲线连接；d.为使水流通过最短通路迅速排出路基本体外，不宜采用长距离的排水沟，以免增加养护困难，节省养护费用，争取既经济又适用。图83.4.2地面排水设备的设置路基地表水的排除设施有：排水沟、侧沟、天沟（截水沟）缓流井和跌水、急流槽等。1.排水沟。功能：用于排除路堤范围内的地面水和截排自田野方向流向路堤的地面水；设置：位于路堤护道的外侧。当地面横坡不明显的平坦地段，可设置双侧排水沟；当地面横坡较陡时，排水沟应设置于地面迎水一侧；要求：排水沟常采用底宽0.4m，深度0.6m的梯形断面干旱少雨地区或硬质岩石地段，深度可减至0.4m；排水沟纵坡不应小于2%，平坦地段或反坡排水地段，在困难情况下不得小于0.1%，且分水点的沟深可减至0.2m。大于0.8%的地段，应对水沟的沟深进行加固，防止冲刷破坏。排水沟沟壁的边坡坡率一般可采用1:1，细粒土和砂类土的地段适宜采用1：11:1.5。2.侧沟。功能：用于汇集和排除路堑范围内的地表水；设置：在路堑地段或线路不挖不填地段，位于路肩边缘外侧；要求：侧沟的横断面和纵坡设计与排水沟相同；但对于基床表层换填A、B填料的土质路堑，其侧沟深度不应小于0.8m（含困难地段）。靠线路一侧沟壁的边坡坡率可采用1:1。侧沟外侧与防护工程相连时，侧沟外侧沟壁的边坡坡率与防护工程相同；当有侧沟平台时，外侧沟壁的边坡坡率采用1:1；在砂类土中，两侧沟壁坡率采用1:11:1.5在深长路堑和反坡排水困难的地段，易增设桥涵建筑物，将侧沟水尽快引排至路基外。路堑侧沟的水不得流经隧道排出。3.天沟（截水沟）。功能：天沟用于截排堑顶上方流向路堑的地面水；设置：天沟位于堑顶边缘适当距离处；截水沟一般设置于较深路堑的边坡平台上，或设于汇水面积和流量较大的路堑天沟外侧；要求：堑顶外可设置单侧或双侧天沟，路堑顶部无弃土堆时，天沟内边缘至堑顶距离不宜小于5m，当沟内采取加固防渗措施时，距离不宜小于2m。天沟的横断面尺寸和纵坡设置与排水沟相同；边坡平台截水沟的尺寸可采用底宽0.4m，深度0.2m0.4m。天沟不应向路堑侧沟排水，当受地形限制需修建急流槽向侧沟排水时，应在急流槽的进口处进行加固，出口设置消能设施及防治水流冲刷道床的挡水墙，急流槽下游的侧沟应加大断面，按1/50洪水频率流量确定。4.缓流井。功能：缓和纵坡过大段水流的流速；设置：常设于地面高差很大、地形陡急、水流量又较大的情况下；要求：缓流井的出水口应高于井底，以井底为效能设备。5.跌水。功能：利用台阶跌水消能；设置：在地形陡峻地段的天沟、截水沟，两端高差很大而水平距离很短时，可用主槽底部呈台阶状的单级或多级跌水连接；要求：跌水的横断面一般设计为矩形采用浆砌片石和混合土修筑；跌水的每级台阶高差为0.2-2.0m，跌水设备主体部分和消能部分的槽底厚度应按流量和冲击力的大小设计。进口部分始端和出口部分终端的裙墙埋深应在冻结线以下不小于0.4m（浆砌片石）或0.3m（混凝土）；槽壁顶面厚度不小于0.3m（浆砌片石）或0.2m（混凝土）。6.急流槽。功能：改善流速；设置：常用于连接水沟纵坡过大的沟段；要求：采用片石或混凝土等材料建造。急流槽的纵坡大，可达1:2，水流急时可在出口设置消能槛、消能池等装置急流槽的横断面设计与跌水相同。3.4.3路基地下水的排除地下水包括上层滞水、潜水及层间水等，它们对路基的危害程度因条件不同而异。轻者能使路基湿软，降低路基强度；重者会引起冻胀、翻浆或边坡滑坍，甚至整个路基沿倾斜基地滑动。水还可能造成掺有膨胀土的路基工程毁灭性的破坏。路基及边坡土体中的上层滞水，或埋藏很浅的潜水称为地下水，当地下水影响路基路面强度或边坡稳定时，应设置暗沟（管）、渗沟和检查井等地下排水设施。常用的路基地下排水设备有盲沟、渗沟和渗井等，其特点是排水量不大，主要是以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。对于流量较大的地下水，应设置专用的地下管道予以排除。地下排水设配要求牢固有效。暗沟和渗沟在路基翻浆处理3.3已讲述，下面是关于渗井的介绍。（示例图如下） 渗井属于水平方向的地下排水设备，当地下存在多层含水层，其中影响路基的上部含水层较薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式（竖向）排水，设置渗井，穿过不透水层，将路基范围内的上层地下水，引入更深的含水层中去，以降低上层的地下水位或全部予以排除。 渗井的平面布置，以及孔径与渗水量，按水力计算而定，一般为直径1.01.5m的圆柱形。易可是边长为1.01.5m的方形。井深视地层构造情况而定，井内由中心向四周按层次，分别填入由粗而细的砂石材料，粗料渗水，细料反滤。填充料要求筛分冲洗，施工时需用铁皮套筒分隔填入不同粒径的材料，要求层次分明，不得粗细材料混杂，以保证渗井达到预期排水效果。渗井缺点：施工不易，单位渗水面积的造价高于渗沟。图123.4.4新老路基结合部防水排水处理措施 a.中央分隔带排水新老路基结合部上方设置中央分隔带时，按照中央分隔带排水设计图进行施工。必须保证防渗土工布的施工质量，严禁质量不合格及有缺损的防渗土工布用于施工，确保中央分隔带积水无法下渗至路基内部影响路基使用性能。如下图： 图13我国的公路排水设计规范（JTJ01897）将中央分隔带排水划分为三种类型：1.宽度小于3m且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的表面水排向两侧两侧行车道，其坡度与路面的横坡度相同；在超高路段上，可在分隔带上侧边缘处设置缘石或泄水口，或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或蝶形混凝土浅沟和泄水口，以拦截和排泄上侧半幅路面的表面水。缘石过水断面的泄水口可采用开口式，格栅式或组合式；蝶形混凝土浅沟的泄水口采用格栅式。格栅铁条应平行于水流方向，孔口的净泄水面积应占格栅面积的一半以上，泄水口间距和截流量计算以及断面尺寸等可通过计算选取。 在纵坡坡段上的格栅式泄水口，其泄水量为过水断面中格栅宽度Bq所截流的部分，可利用以下公式确定： (式3.2）式中：沟或过水断面的泄水能力，m3/s沟或过水断面的横向坡度；n沟壁或管壁的粗糙系数；I水力坡度，要取用沟或管的坡度。格栅孔口所需的最小净长度按下式确定： （式3.3）式中：格栅孔口的最小净长度，cm； 格栅宽度范围内水流的平均流速，m/s；格栅栅条的厚度，m。2.宽度大于3m且表面未采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的表面水汇集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水洞中。分隔带的横向坡度不得陡于1:6；分隔带的纵向排水坡度，在过水断面无铺面时不得小于0.25%，有铺面时不得小于0.12%。当水流速度超过地面土的最大允许流速时，应在过水断面宽度范围内对地面土进行防冲刷处理，做成三角形或U形断面的水沟。防冲刷层可采用石灰或水泥稳定土，或者采用浆砌片石铺砌，层厚1015cm。当中央分隔带内的水流流量过大或流速超过允许范围处，或者在分隔带低凹区的流水汇集处，应设置格栅或泄水口，并通过排水管引排到涵洞或路界处。格栅可以同周围地面齐平，也可适当降低，并在其周围一定范围内做成低凹区，以增加泄水能力。泄水口的泄水量在纵坡坡段上可按上式（3.2）计算。在凹形竖曲线底部的格栅式泄水口，其泄水量按以下公式计算： (1)当格栅上面的水深小于0.12m时（式3.4）式中：格栅的有效周边长，为格栅进水周边边长之和的一半，m。(2)当格栅上面的水深大于0.43m时 （式3.5）式中：格栅孔口净泄水面积的一半，m2(3)当格栅上的水深度处于0.120.43之间时，其泄水量介于按(1)、(2)上式计算的结果之间，水深可通过直线内插得到。3.表面无铺面且未采用表面排水措施的中央分隔带，降落在分隔带上的表面水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。常用的纵向排水渗沟应隔一定间距通过横向排水管将渗沟内的水排除路界。渗沟周围包裹反滤织物（土工布），以免渗入水携带的细粒将渗沟堵塞。渗沟上的回填料与路面结构的交界面铺设涂双层沥青的土工布隔渗层。排水管可采用直径70150mm的塑料管。 b.新老路基结合部路界表面排水 在拓宽路基的一侧，重新设置路界表面的排水设施。首先拆除清理老路原有的边沟、截水沟、急流槽等表面排水设施，然后按照设计要求再重新设置拓宽路基的地表排水设施。拓宽路基为填方路堤时，拓宽路基外侧重新设置边沟；拓宽路基为挖方路堑时，拓宽路基外侧重新设置边沟及截水沟。 c.新老路基结合部内部排水拓宽路基地下排水设施的设置：排除路基地下水的方法宜用拦截、汇集、隔离和导流等形式，在某些情况下，还需降低地下水位。用土工布作隔离层排除路基地下水，设置在新老路基结合部的界面以及透水层下方。利用天然砂砾排除路基地下水。用盲沟排除地下水，宜用于浅层裂隙水路段。暗沟排水。暗沟的作用是把新老路基结合部范围内的泉水和较集中的裂隙水排到路基范围以外去。渗沟排水，用于地下水位较浅，又能较好地解决出口位置的挖方拓宽路堑。渗沟底宽以满足排除地下水最大流量为原则。渗沟深度一般大于2m。排水深边沟的作用是汇集和排除拓宽路基范围的地下水及流向路基的小量地面水。深度为1.2m2m，不宜与其它沟渠合并使用。对于地下水位接近或高于路基设计标高的路段，地面坡度大于5以上的地形，或者拓宽路基的开挖截断了坡体内的含水层，或者开挖后基底范围内有含水层出露时，都可以考虑加深边沟加以排除。3.5路基边沟处理 对于填方路段的沟渠，首先要将旧砌体及杂物清除，然后用与其相同的土填平，再用打夯机夯实，其压实度不能低于老路基的压实度，若土体含水量较大，须翻松晾晒或掺灰处理后碾压，保证压实时满足最佳含水量的要求。清除表土后的边沟，其开槽宽度至少要保证压路机的作业宽度，待底部碾压合格后，再分层回填碾压，直至与周围地表相平。施工时注意保持边沟畅通。总之,边沟的总体设计应结合地形、地质、水文、边坡土质、路基平纵设计及边坡断面形式等具体情况,因地制宜地做好边沟的纵坡、断面形式和几何尺寸设计及与周围景观的协调设计。3.6路基边坡坍塌的防治对土质边坡坍塌的防治应遵循标本兼治的原则。以治本为主,即通过采取地表排水、地下排水、坡体防护、坡顶清方、坡脚加载、固化等工程措施。目的是增强边坡的自身稳定性,控制土本物理力学性质的恶化,即严格控制影响坍塌的各类因素的不利组合,达到稳定边坡的目的。对有可能发生严重坍塌的路段,应采用挡土墙或打抗消桩以及锚杆、锚索地梁等人工构筑物来抑制边坡的变形。综上所述,边坡土体的性质及结构特性是引起坡体坍塌的内因,而水尤其是大气强降水和连续降水是坡体坍塌的诱发因素即外因。所以采取工程防治措施时,应以截、排地表和地下水以及坡体防护为主,必要时采取适当的支挡防护工程。 a.截排水工程 地面排水工程。主要是拦截坡体以外的地面水及排除坡体范围内的地表水。地面排水沟均应采用浆砌圬工体,以防止渗漏和冲刷。 地下排水工程。多采用盲沟,对防治边坡坍塌以及其他类型的路基病害有良好的效果。边坡渗沟能有效地排引坡体内的层间水及地表渗水。 b.边坡防护工程 坡面植草,以改善坡面土体固着力并防止表面冲刷。草皮应尽早铺种，同时坡面植草也起到了美化坡面的作用。采用满铺浆砌片石或骨架式浆砌片石构筑物时,一定要在骨架内种植草皮等保护坡体的方式,也可采用其他类型的骨架护坡,但骨架内填土应夯击密实,以防止坡体被冲刷,产生渗漏。c.支挡工程对土质边坡的坡脚及体内发生的坍塌,当坍塌体较厚,人为清方困难且可能引起坍塌范围扩大的地段,可视滑体的推力大小等因素分别采用浆砌片石挡土墙、抗滑桩、锚杆、锚索地梁或锚管注浆等支挡工程类型,以恢复坡体平衡,杜绝坍塌发生。第4章：工程实例我们以南京绕城高速公路在软土地基上进行道路加宽为典例，通过对南京绕城公路在软土地基上道路改扩建施工中地基、路基的处理进行分析与介绍，得到了软土地基上道路改扩建系统的处理措施。4.1软土地基上高速公路加宽工程的实例分析4.1.1概述 南京绕城高速公路刘村至东杨坊段全长32.4km，于1992年6月18日开工兴建，建设标准为设计行车速度lOOkm/h的四车道全封闭一级公路，路基宽度24.5m，于1994年9月18日建成通车。绕城公路连接了6104、6205、6312、6328四条国道和9条省道。南京绕城高速公路建成后，沪宁高速、禄口机场高速、宁马高速、宁高高速、南京二桥相继建成通车并与绕城公路衔接，使绕城公路东杨坊互通至沪宁高速公路马群互通之问路段的交通量显著增加(南京绕城高速公路位置示意图如图4-1所示)。2003年6月，南京绕城高速公路刘村至马群段扩建工程进行全线拓宽，扩建全长29.054km，由双向四车道改为双向六车道，路基宽度由24.5m加宽至35.0m，平面设计维持老路中心线不变，采用两侧加宽方式，两侧各加宽5.25m。在纵面设计上，一般路段在老路路面上加铺4050cm厚路面补强层，大桥桥头等标高受控制路段开挖老路。4.1.2老路概况 南京绕城高速公路原设计软基处理采用排水固结法，计算地基总沉降量大于30cm的路段，采用塑料排水板和设砂沟、水平塑料排水板；沉降较大及填土较高的路段，采用袋装砂井及水平排水砂垫层；沉降量小于30cm的路段采用填土预压。从运营，养护状况来看，软土地基路段均产生了沉降，桥头路基沉降较大，经多次加铺后跳车仍明显。如秦淮新河桥头现有路面标高与原设计高相差13cm左右对比老路基的地质勘察表明，处理后的地基物理力学指标有明显的提高，土的定名由淤泥质土到亚粘土，天然含水量降低明显，地基强度提高，由高压缩性土变为中压缩性土与92年的地质资料比较，路基坡脚土层指标普遍改善，比较代表的是第三层软土的指标改善较大具体的扩建前后新老地基工程特性的变化情况本文在第二章中已作详细的分析。南京绕城高速公路从94年建成通车，软基路段填土预压已超过lO年，从理论上分析，老路基沉降已基本稳定，扩建大部分路段加铺4050cm的荷载，由于从工程实际出发，老路基不宜进行再加固处理，因而老路地基自身也会产生附加沉降。图4-1 南京绕城高速公路示意图4.1.3工程地质概况 根据南京绕城高速公路扩建工程初步设计工程地质勘察资料显示，沿线的不良地质路段主要为软士及砂土液化，不怠地质路段长16.5km，处理路段长度14.855km，具体段落如下： (1)起点至油坊桥路段，本路段为长江漫滩平原。K0+700K3+490路段表层为硬壳层厚2m左右，其下为双层软土夹砂层，砂层顶板埋深27m，砂层地基承载力较高，一般在120150kPa，层厚153.5m，液化指数4lO，液化等级为轻微至中等液化；上层软土厚度在26m，淤泥质亚粘土，流塑软塑状态，天然含水量在37左右，地基承载力6590kPa，属高压缩性土，下层软土厚度较大，稳定厚度在10m以上，K1+000K2+000路段，软土埋深大于20m，最深达38m，淤泥质亚粘土，流塑软塑状态，天然含水量一般在35左右，地基承载力70100kPa，属高压缩性土，其物理力学性质比上层软土稍好，局部夹硬质粘土层。K3+490K5+100路段表层为硬壳层厚2m左右，其下为双层软土，局部为亚粘土夹层，上层软土厚度在27m，淤泥质亚粘土，流塑软塑状态，天然含水量在3744