特殊路基大纲

1、特殊路基大纲特殊地质条件下高速公路路基的设计与施工技术研究研究大纲长沙交通学院路桥工程系耒宜高速公路建设一九九九年六月六日特殊地质条件下高速公路路基的设计与施工技术研究一、研究的目的意义和国内外概况随着我国高速公路工程建设事业的迅速开展、 路线向山岭重丘区的不断延伸， 不 良地质地段、特殊路基的处理、高填深切路基沉降计算、边坡稳定分析及坡面 防护技术 等，成了道路工程建设者必须面临和解决的技术难题，并成为路基设计 与施工的关键， 系统地开展山岭区高速公路路基修建技术的研究已是公路科技工 作者的当务之急。耒宜高速公路地处湘南山岭重丘区， 现已查明，沿线存在多种不良地 土 质路段， 如：高液限、高

2、塑指粘性土、高含水量土、粉性土,以及沿线普遍采用的深切、高填路基的边坡稳定与防护的问题。针对这些特殊的不良地质地段进行合 理的路 基设计，采取切实可行的工程技术处治措施，确保耒宜高速公路的高标准、 高质量，是 特别值得深入研究和探讨、意义深远的课题。国外为保持生态平衡和道路景观，公路设计很少采用深挖、高填路基和陡边 坡，路 基沉降处理和边坡加固的问题不突出，特殊地质条件下的路基研究主要集 中在对软基和 膨胀土的处理。对于边坡防护加固的研究，国内铁道部门支挡加固 采用的方法有预应力 锚索、高压旋喷注浆、挖孔抗滑桩、锚柱式桩板墙、土钉墙 等。但对不良土路基的填筑 压实技术研究很少。 公路部门对特殊

3、地质条件下高速 公路路基修建技术的研究起步较晚， 交通部公路科研所在“七五国家重点科技 工程攻关 ?高等级公路路基综合稳定 技术?中对过湿土路基的压实进行了较为 系统的研究，提出填料能直接压实的先决条件 是土体含水量至少要小于塑限即 稠度不小于 1.0 ，并提议采用饱和度来控制路基压 实 , 但用粉性土填筑路基和粉性 土边坡稳定性研究未曾有过报道。对路基边坡的防护与 加固因此，针对耒宜高速公路不良地质条件系统开展路基设计与施工技术研究， 充分运 用国内外科研成果，尤其近年来道路新材料、新结构、新工艺的开发应用， 逐个解决耒 宜公路路基工程的实际问题是非常有意义的。本课题研究的目的，就 是通过现

4、场详细的 地质勘探，在室内外试验、 理论分析、实体工程试验的根底上 提出相应的工程技术措施、 路基沉降预报的理论模型与方法、加固工程的设计理 论和方法，以保证耒宜路路基的工 程质量，并为路面结构选择、设计提供必要的参考资料，同时为本省其他高速公路以及全国类似情况下的高速公路修建提供借 鉴，其研究成果将具有显著的经济效益和社会效益。1、工程研究目标不良土质路基修筑技术研究的目标：在对高液限、高塑指、高含水量粘土、粉 性土 的土性试验的根底上，结合现场试验、室内试验及理论分析的结果提出用这 些土质作为 路堤填料的加固与施工方法， 路基封闭措施、 以及工后沉降预测模型 路基边坡防护与加固技术研究的目

5、标：针对现场实际情况，对原设计的边坡稳定性进行检验并采用经济、合理的措施，对不满足稳定性要求的边坡进行有效的 处治与加固， 系统提出路基加固与防护设计方法；提出边坡稳定分析方法与图表，并开发计算机辅助设计软件。三、工程研究内容不良土质路基修筑技术研究1、高液限、高塑指、高含水量粘土用作路基填料的设计、施工方法研究2、粉性土用作路基填料的设计施工 方法研究。路基边坡防护与加固技术研究1、不同土质路基边坡稳定性研究2、不同土质路基边坡防护、 加固设计及施 工技术研究3、不同土质路基边坡防护、加固方案的技术经济比较4、不同土质路基边坡防护与加固效果的“三高土路调查土质，采集确定处治方法修筑试验路，埋

6、试验路稳定和提出理论沉降预测5、不同土质路基边坡防护与加固的设计 |验证试验路，提方法研究四、工程研究技术路线不良土质路基修筑技术研究1、高液限、高塑指、高含水量粘土用作路基填料的设计、施工技术研究?进行沿线土质调查，对土样做常规试验测定土样的液限、塑性、密度、含水量、孔隙比、压缩系数、饱和度 、蠕变试验 做小试件的有侧限蠕变试验、无侧限蠕变试验、局部侧限蠕变试验。按土的天然稠度对高液限、高塑指、高含水量粘土进行分类，根据不同的分类组别选择相应的处治方法和压实标准原那么上， Wc 0.9 土样要进行改进才能作为填料；Wc=1.01.3的土样可 采用轻型压实标准。通过试验室内击实试验、CBR试验

7、、现场实际的填筑压实试验 ，采用最正确压 实理论，在保证三高土 压实后强度满足路基标准要求的前提下，确定不同土样的压实标准选定不同的压实机具和碾压遍数和施工控制方法，特别是施工非均匀性的控制标准。修筑试验路，高液限、高塑指、高含水量粘土按试验获得的压实控制标准进行施工填筑，并且只用于路堤填料，路床v路基上部80CM 采用符合设计要求的土质填筑，并在路基顶面以下 1.8M的范围内采用CE131 土工格网加筋 以增强 路基整体性和均匀性，减少非均匀沉降，路基边坡封闭采用三维网铺草皮v附图一 。试验路段左右两侧各埋设一组分层沉降仪v附图三 ，进行跟踪观测，为建立沉降预报的理论模型提供验证资料。室内模

8、拟试验，模拟路基的实际工作状态，分层埋设沉降观测仪器，进行长 期沉降 观测6个月12个月。进行离心模型试验，开展高液限、高塑指、高含水量粘土填方路堤的稳定与变形性态的研究，为沉降分析公式的建立提供定性、定量的依据。采用粘弹性模型与有限元增量法编制考虑材料粘弹性性质的有限元程序，分析 路基填方变形特性，并对模型试验、模拟试验和实体工程进行验证。结合理论分析、模型试验结 果和试验路的长期观测数据 提出理论沉降计算方法。50cm 粘/基底铺防附图二粉质土路基?在试验路验证、总结的根底上 提出直接用高液限、高塑指、 高含水量粘土填筑路堤的设 计、施工方法，沉降预测方法 以及对于路面结构受力特性 的影响

9、，并提出施工质量控 制标准和检测方法，指导施 工。2、粉性土路基修筑技术研究技术路线?沿线采集粉性土土样，进行粒径成分、液塑限、毛细水上升高度试验，分析确定各项试验指标。?进行室内击实试验和 CBR试验CBR试验分浸水和不浸水两种情况 ,确定粉 性 土是否可以作为路堤填料。?对上路堤用掺水泥、掺土方法改进土性，分析比较这两种方案的效果和经济性 确定 改进方法。?修筑试验路，一种方案：路床换填好土，路基顶面以下80180CM采用改进粉性土 ,180CM以下直接用粉性土填筑，边坡采用骨架护坡铺草皮或三维网铺草皮 两种 防护方案进行比较；第二种方案: 见图二 路堤顶面50CM采用粘土填筑其它部 分直

10、接采用粉性土填筑，边坡形状采用台阶形，以减缓边坡坡度，基底铺 设一防水 层，边坡采用粘土夯实、包边封闭，坡面植草防护。比较这两种处治措 施的效果及 经济性。?在试验路上埋设沉降观测仪，进行长期跟踪观测 见附图三。?室内离心模型实验，检验粉性土路基的变形特性，对埋设测试元件进行各项指标的检测，为加固与防护措施的采用提供依据。?对粉性土路堑边坡采用土钉墙、骨架护坡铺草皮、护面墙、喷浆措施进行防护，分析比较其效果及经济性，提出最优方案。?总结室内外试验、试验路沉降观测数据，提出粉性土工后沉降预测方法与加固与防护技术措施，并作出施工指南降观测仅 -?对沿线可能失稳的边坡逐一进行地质与水文地质调查，填筑

11、试验路，坡面1室内离心模型丘1总结试验结果，提采取土样进行物理力学性能附图三试验路段沉采集土样,确路基边坡防护与加固技术研究技术路线试验，测定其抗剪 强度指标，以获得可靠的 稳定分析计算参数。?利用边坡稳定分析计算机软件，在二勘院重做优化后的边坡设计的根底上，逐一再验算各边坡的稳定性，配合现场调查、工程地质比较 确定各路堑边坡适宜的坡度值及粉性土路基修筑边坡形式编制电算程序,对加固已滑动的边坡和可能滑动边对石质路堑边坡对土质边坡采用路基边坡防护与加固技术研测及调查沿线边坡稳?对已经发生滑动或可能发生的不稳定边坡提出加固处治措施。 具体 处治措施的采用应根据滑坡体土、石质类型、特点及边坡破坏的严

12、重程度，分别采用抗滑桩、各种抗滑挡墙、预应力锚索加固、土 工合成材料加固等方案，以及地表和地下排 水方法，进行技术经济比较后确 定。对路堑 高边坡的滑坡等宜采用预应力锚索处治；对 小型滑坡，已确切掌握滑动面的形状及标高、 地下水较丰富或土体具有一定膨胀性的路段 可采用高压喷注浆处理，同时，也可用土工合成材料分层水平铺设，采用加筋体来支护 塌方体并辅以其它措施；一般滑坍可采用抗 滑桩和抗滑挡墙处理，也可采用土工加筋体 加以处治。?对处治工程布设测试元件，进行边坡位移和 变形的长期跟踪观测，检 验加固效果，积累经验。?对于深路堑边坡，将根据土质、岩 质的特性，通过对目前国内外已有 处治方法调研、

13、分析和比较后，选择相应的处治方案 女口：土钉墙、砼框格预应力锚杆加固、挂网喷|土曰中、十+唐壬刍宀/.十匚浆等。对各种不同方案进行技术经济比较和适 I提出边坡稳疋刀析应性分析，总结不同方案防护特点 及适用场合，并 总结配套的施工工艺。?选择几个不同土质、不同坡度与坡高的路堤、路堑边坡试验段，采用三维 网铺草皮进行边坡防护试验，并跟踪观测其应用效果及使用 寿命，得出不同草籽对不同土质的适应性，推荐不同土质边坡宜采用的草籽种类?采用从整体边坡破坏机理入手，直接求出边坡平安系数的方法，开发边坡稳定方法新程序，获得任意形状的临界滑动面，使边坡稳定性验算更符合实际。?通过实体工程、理论分析、试验路检测数

14、据、处治效果综合分析总结 提出 配套的边坡设计、施工方法和防护工程技术，并进行多方案技术 经济比较五、工程研究技术特征和技术创新1、路基特别是高液限粘土、高塑指、高含水量粘土、粉质土地区的路基沉降预其与路面结构受力变形和承载能力的关系在国内既缺乏系统的研究，也无成 熟的成果， 在我国现行的路基、路面设计标准中均为空白。此项研究成果可为路面结构的选择提供定量的依据。2、高液限粘土、高塑指、高含水量粘土路基的施工是我国高速公路修筑技术中的一大难题，结合一条高速公路全线不良地质地段的工程施工，从设计理论、施工方法和工艺、质量控制和检测开展系统的研究，一方面解决工程实际问题不是一、两个实验点的问题，为

15、路面结构的选择及设计提供参考资料同时形成系统的理论和方法，亦为本课题研究的一大特征，成果将具有显著的经济效益、社会效益、工程实用价值和理论价值。六、工程研究进度安排99.599.7沿线地质状况调查与探测，进行各种有关试验并收集国内外的研究成果、工程实录等有关资料99.599.8根据地质调查及国内外资料，针对不同情况提出相应的处治方案，提交有关的工程设计与施工文件99.52000.6进行系统的室内试验和理论分析，开发理论计算和工程设计软件，同时参与组织指导现场施工2000.62000.12分析整理资料，撰写出版研究报告，申请课题鉴定七、工程研究人员安排1、 1999年58月结合路面课题组安排 35名研究人员到路线现场进行调研、收集各种资料。2、1999年9月以后派1至2名课题组成员长驻工地进行现场施工指导主要研究人员名单姓名性别工作单位现从事