路基路面读书笔记.doc

第一部分 路基

特殊性土分为：软土、黄土、膨胀土、液化土、盐渍土、多年冻土等

一、软土指在静水环境沉积的、高含水量、大孔隙比、高压缩性和低强度的细粒土。而且水分无法排出，具有低透水性，固结速度缓慢。可用四个指标判断：天然含水量>35%且大于液限；天然孔隙比>=1.0；压缩系数>0.5Mpa（-1），不排水抗剪强度<30Kpa。
按物理力学性质分为：软土和准软土（软弱土）。
其成因为：滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积、沼泽沉积。因此，对新疆而言，软土地质相对较少。
固结土分为：超固结土、正常固结土、欠固结土。按如下方法分的类：
① ：天然土按应力历史划分，土层中某点在历史上受过的最大垂直有效应力，也称为先期固结压力。确定先期固结压力的主要方法是通过卡萨格兰德室内固结试验的作图法确定的。
：该点现有土层的覆盖压力。
OCR：的比值，称为超固结比。
②OCR > 1 ,为超固结土。
OCR = 1，为正常固结土。
OCR < 1，为欠固结土。

软土的硬壳层是指由于冲积、洪积作用或在应力变迁等地质作用下，在地表面软土层之上形成的一层强度相对较高、压缩性相对较低的一层所谓“硬壳”。一般较厚的硬壳层多具有非均质的特点，结构可分为三部分：地表约20~50cm,由于蒸发\人文活动等因素,所以强度极高,呈超固结状态,这部分为硬壳层的硬壳;在接近软土层约50~100cm处,强度指标降低,但仍达不到软土标准,是硬壳层与软土层之间的过渡,这部分仍被纳入硬壳层之中;在硬壳与过渡之间为硬壳层的主体部分.

二、黄土：具有多孔性，孔隙比为：0.7-1.1；质地均匀，颗粒称为以粉粒（0.074-0.002）为主，一般不含粗大颗粒；无明显层理，天然状态下，含水率低，遇水易崩溃、剥蚀；碳酸钙含量多在10%-30%间，部分含少量中溶盐、易容盐，表层多具有湿陷性，易产生潜蚀形成陷穴。

三、砂土液化：松散砂土、亚砂土受到振动时变得更加密实，但在饱和状态下其孔隙率全部被水填充时，这种密实作用将导致孔隙水压力骤然上升，在地震作用的瞬间，由于骤然上升的孔隙水的压力来不及消散，会使土颗粒通过接触点所传递的力（有效应力）减小，当有效应力完全消失时，砂土地基会丧失抗剪强度和承载能力，导致建筑物破坏，这种现象称为砂土液化。
勘察重点：
A． 查明影响地基液化的各主要因素；
B． 查明上覆非液化土层厚度、土质、密度及地下水位的深度；
C． 调查分析可液化地基对工程的危害程度；
D． 详述防止地基液化的措施。
详细勘察阶段的勘察重点：
A. 在初勘的基础上，查明地面以下20m范围内可液化土层的分布范围、层位及厚度。
B. 判别液化的可能性，确定液化等级及危害的程度，获取定量参数，为施工图设计提供一句。

四、膨胀土：土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，具有显著的吸水膨胀，失水收缩、开裂，并产生往复胀缩变形性能的高液限粘土。并且即使在一定荷载作用下，它仍具有胀缩变形的能力。主要粘性矿物为：蒙脱石、伊利石。
对膨胀土的判定一般使用两个指标：
自由膨胀率：>= 40%
液限：>= 40%
膨胀土分为强、中、弱三类。

五、盐渍土：盐土或碱土，以及不同程度的盐化、碱化土壤的统称。在公路工程中是按表层1m以内易容盐含量大于0.3%的土壤，称为盐渍土。分为：弱、中、强、超，四个范围。
包括：氯盐渍土、硫酸盐渍土、碳酸盐渍土。
氯盐渍土中的氯盐是溶解度最高的盐类，除氯化钙外，其他氯盐基本不受温度影响，因而无论在什么季节，只要有水的作用，就会出现不同程度的淋失现象。所以在一些强氯盐渍土地区，暴雨后，地下水位大幅度上升，会导致土层中盐分溶失，土质变软，强度大大下降，引起道路损坏。
化学成分决定了氯盐渍土具有较强的吸湿性和保水性。但氯盐渍土吸湿影响深度，只限于表面，最大只有12cm，这一深度不足影响路基本体的稳定性，并且还有利于西北干旱地区的路基施工与养护。
硫酸盐渍土最突出的工程地质问题是，当土中硫酸钠含量超过2%时，在低温条件下吸水结晶，体积膨胀，导致土体结构破坏，强度降低，造成路基冬季鼓胀，夏季下沉。
影响盐胀问题的主要因素是：土中硫酸钠含量、温度、含水量以及土的密度等。
碳酸盐渍土总碳酸钠和重碳酸钠较多，其他易溶盐含量很少，具有强碱性反应，故又称碱性盐渍土，简称碱土。
由于碳酸盐中存在大量的吸附性阳离子，具较强的亲水性，遇水后很快与胶体颗粒相互作用，在胶体颗粒和粘土颗粒周围形成结合水薄膜，从而减少了颗粒间的粘聚力，使之相互分离，引起土体膨胀。实验证明，当土中碳酸钠含量超过0.5%时，起膨胀率显著增大。
从外观和植物方面识别盐渍化和非盐渍化：
A． 干旱季节或干旱地区盐渍化土表面有一层白霜（盐霜），非盐渍化土没有；
B． 在潮湿季节，盐渍土比非盐渍土更显得湿软，且更易黏附在手指上；
C． 在地下水位较高且接近地表时，氯化物盐渍土和硫酸盐盐渍土都呈现有白色或灰白色的盐结皮；碳酸盐盐渍土地表面呈淡白色，结壳背面有大量海绵状气孔。
D． 盐渍土植物生长条件差，只有耐盐及喜盐的植物适合生长，一般具有叶小、根深、多刺的特点。从植物的生长情况可以判断盐渍化程度。红柳、琐琐、甘草生长在砂类和含盐量较小的土壤里，这些植物常在沙漠、半沙漠和盐渍土地区交界地带出现。
盐渍土勘测重点：
A． 沿路线中线查明微地形、地貌、地层岩性变化与盐渍土含盐类型、盐渍化程度局部变化的关系，并查明变化的具体界限桩号；
B． 查明沿线地下水位、埋深、矿化度、矿化类型、地层岩性分布、土壤毛细上升与盐渍土含量类型、盐化程度变化的关系，并查明变化的具体界限桩号；
C． 查明地下水位多年变化趋势和一个水文年内的变化规律；
D． 查明雨季洪水泛滥范围、排泄路径及可能造成溶沉的具体桩号界限；
E． 按构造物的位置查明盐渍土病害、地层岩性、地基承载力。

盐渍土层中毛细水的上升可直接造成路堤填土吸水软化及次生盐渍化，促使冻胀、盐胀等病害的发生，为此，盐渍土地区筑路必须查明土中毛细水强烈上升高度，为路基设计提供正确依据。
从冻胀角度而言，当土中含水率超过塑限或最大分子吸水率时，就会出现显著的聚水现象，从而导致冻害，促进土中盐分的转移。因此，只有在这时，对盐渍土路基才有危害。基于这点，提出了粘性土以塑限含水率、砂性土以最大分子吸水率作为基底土及路堤填土毛细水强烈上升高度的界线。

盐渍土类别

土层的平均含盐量（以质量百分数计）
氯盐渍土
亚氯盐渍土
亚硫酸盐渍土
硫酸盐渍土
弱盐渍土
0.3~1.5
0.3~1.0
0.3~0.8
0.3~0.5
中盐渍土
1.5~5.0
1.0~4.0
0.8~2.0
0.5~1.5
强盐渍土
5.0~8.0
4.0~7.0
2.0~5.0
1.5~4.0
过盐渍土
>8.0
>7.0
>5.0
>4.0
注：含盐性质以氯酸根/硫酸根比值划分，比值>2.0为氯盐渍土，1.0~2.0为亚氯盐渍土，0.3~1.0为亚硫酸盐渍土，<0.3为硫酸盐渍土。
（摘自盐渍土地区公路设计与施工指南）

六、多年冻土：凡温度等于或低于0度，且含有固态水的土称为冻土，这种状态保持三年或三年以上的称为多年冻土。在多年冻土地区，受到季节变化而融化或冻结的地表层称为季节融化层。多年冻土的上部界限，称为多年冻土上限。多年冻土的下部界限，称为多年冻土下限。上限和下限之间，可能有局部融区。
多年冻土地区公路和桥梁建筑物的破坏，大部分是由上限附近地下水的冻融或冻胀而引起的，上限部位及其变化反映着季节融化层的特点，是在该地区进行公路工程设计的主要数据之一，因此了解多年冻土的分布规律，确定多年冻土上限位置及其变化称为多年冻土地区工程地质勘探的重点。

按粒径大小分类 略

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第一章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

粉粘粒含量与骨料级配有关系，一般来说骨料（天然砂砾）中粉粘粒含量在5%~10%之间。在风积沙中粉粘粒含量不大于5%（在地下水丰富的地区，在地下水位低的路段可以略高）。透层油的铺撒在面积的75%（2/3）。
粉粘粒过小：
粉粘粒过小：骨料容易出现空隙过大，在施工过程中，撒水利用水分子的凝聚力增强粘结时，水容易渗透下去，当再铺撒透层油时，由于缺少粉粘粒，骨料和面层直接结合，在汽车运行时，容易由路面的推移，造成面层堆积或断裂现象。
粉粘粒过大：在风积沙垫层中，如果粉粘粒含量过大，则风积沙中的含水量会随之增大，造成毛细作用和其他反映，含水量过高直接影响到风积沙垫层的弯沉值。

在骨料的选择中，由冲积扇和洪积扇等天然砂石料。洪积扇的粉粘粒含量高，成分复杂。冲积扇的粉粘粒含量低。冲积扇可以用来做为路基，但在作为路肩时不够稳定，需要加入其他辅料。

软基处理设计与计算
一、堆载预压：公路路基堆载预压是利用天然地基土层本身的透水性质，通过一定的堆载预压荷载，是地基土中的孔隙水排出，土层充分固结和压缩，在荷载长期作用下地基处于固结状态，以消除主固结沉降，降低次固结沉降，达到减少工后沉降和不均匀沉降的目的。
堆载预压法按荷载的大小可分为欠载预压、等载预压、超载预压：
欠载预压高度=路床底面以下的路堤高度+预压期沉降
等载预压高度=路床底面以下的路堤高度+设计路面结构混合料换算土柱高+预压期沉降
超载预压高度=路床底面以下的路堤高度+设计路面结构混合料换算土柱高+预压期沉降+超载部分高度
欠载预压适用于计算沉降量很小的软土路段或对沉降要求不高的低等级道路，欠载预压的优点是施工相对简单，省去了卸载、挖路槽的工艺，同时节省了填土土方；等载预压适用于一般路段；超载预压可作为缩短预压期的措施，用于对工后沉降要求非常严格的路段。

二、沉降
公路路基工程按预压时间可分为施工期、预压期和营运期三个时期。软土路基的预压期一般从填土施工填至路基设计标高时起算，直至开始上路面之日为止。
总沉降是指在路面设计使用年限内发生的沉降量；
最终沉降是指理论上无限大年限内的沉降量；
工后沉降是指总沉降减去预压沉降。
在路堤预压的时间段内发生的沉降就是预压期沉降；预压期沉降量系根据沉降计算确定。

瞬时沉降指在加载瞬间，土体孔隙中的水来不及排出，孔隙体积没有变化的情况下，土体产生的剪切变形。瞬时沉降是荷载和地基土两方面互相作用的结果。
主固结沉降指在荷载作用下，孔隙水排出，孔隙压力转化为有效应力，土体逐渐压缩所产生的压缩变形。
次固结沉降是在持续荷载作用下，土颗粒骨架发生蠕变所引起的沉降。太沙基固结理论只考虑了孔隙水压力消散引起的主固结压缩，然而在主固结完成后，土体在恒定有效压力作用下，土的体积仍在随时间增长继续发生压缩，这种压缩变形称为次固结。
路基沉降按发生的次序可分为瞬时沉降（又称初始沉降）、主固结沉降、次固结沉降三部分。

三、地基处理方法对沉降系数的影响（软基处理方法分为三种类型）：
1、砂井类型 砂井在地基中形成良好的排水通道，加速了固结，在填土过程中地基土抗剪强度增长较快，可以在一定程度上降低瞬时沉降。
2、挤密砂桩类型 砂桩与地基土共同构成复合地基，荷载在砂桩上产生应力集中，分担了地基土承受的荷载，限制了软土的侧向变形，同时，砂桩的挤密作用增强了软土的承载能力，砂桩在地基中形成的良好排水通道又加速了地基的固结。所有这些因素大大减少了地基的瞬时沉降和塑性变形，因此，挤密砂桩类型会较大程度的降低沉降系数值。
复合地基是指又基体（桩间土）和增强体（桩）构成的地基，而复合地基又可分为刚性桩复合地基和柔性桩复合地基。它与均质地基和桩基础不同的是加固区是由基体和增强体构成，是非均质和各向异性的。另外在荷载的作用下，桩体和增强体共同承担载荷，即桩和桩间土共同承担荷载。

3、无地下处理类型 不采取地下处理的软土路基固结速度缓慢，在填土过程中，荷载在地基中的剪应力致使地基产生较大的瞬时沉降和塑性变形，这种影响在低荷载作用下尚不显著，填土越高，影响的趋势越明显。

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第二章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

软土地基处理方法
一、浅层软土地基处理方法有换填改善法、加筋法和垫层法三种
A、换填改善法是采用人工或机械方法挖除地基中的软弱土层，回填符合要求的当地土、粗粒料等，或者采取掺灰的方法改善软土的性质，并分层碾压，以获得较好的地基。包括：
1、开挖换填：在小范围发现的厚度较小的软土，可以全部挖除或部分挖除，换填成粗粒料或透水性材料，地下水位以上亦可以换填强度较高的粘性土。
如果软土底面倾斜时，应注意挖台阶，分层换填。
在开挖换填以前，应注意在路基两侧先挖排水沟，以防地表水流入。
2、抛石挤淤：采用抛石的方法，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。此法适用于常年积水的洼地，表层无硬壳层，软塑~流塑状，抛石可以沉淀底部3~4m厚的软土，对于稍硬一些的软土，可以用挖掘机将抛石压入软土层。抛石宜使用不易风化的片石，片石的粒径一般不宜小于30cm，这种方法在石料丰富的南方山区应用较多。
3、浅层拌和：对于层厚较薄的浅层软土可以采取浅层拌和，即用水泥或石灰等作为拌和剂，掺入表层土中，用人工或机械进行拌和、摊铺、碾压，使地表位置的地基形成一个人工的硬壳层，以满足路基或构造物对地基强度的要求。这种方法造价低廉、简单易行，实际施工中应用较多。一般掺石灰不大于8%，掺水泥不大于5%。
B、加筋法指将筋材埋在土体之中，筋材可以分散土体的应力，增加土体的模量，传递拉应力，限制土体的侧向位移，增加土体的强度和韧性，从而达到加固地基的目的。
C、砂垫层法是将砂垫层铺设在软土地基的表面，形成一个水平向的排水通道，起着加速地基的固结排水作用，它可以提高地基承载力，同时由于粗颗粒材料孔隙大，不易产生毛细管现象，因此还可以防止寒冷地区土中结冰造成的冻胀。砂垫层材料要求一般为中、粗砂、砺砂，有机质含量不大于1%；含土量不大于3%；有害物质（硫酸盐、氯盐）不大于1%；渗透系数K>=0.001,在砂源比较困难的地区,砂垫层可以用砂砾垫层或碎石垫层代替。

二、软基处理的各种方法
土工格栅复合地基有以下三种类型：伐垫式、基床式、桩载式。

塑料排水板法是一种常用的软土地基处理方法。排水板由滤膜和板芯组成，滤膜用以隔土和渗水；板芯的齿槽为排水通道。按一定间距将排水板打入软土中，当施加预压荷载后，地基中的超净水压力随即进入最近的排水板，从而加速软土的固结，并迅速沉降。这样大大减少了构造物的工后沉降，从而缩短了施工期，并在一定程度上提高了地基的稳定性。
袋装砂井用透水性良好的土工布细长的袋，布袋中装入中粗砂，用特制打设机械将砂袋插入地下。袋装砂井是砂井的一种，起竖向排水体作用。公路工程上的袋装砂井直径7~10cm，间距一般1.1~2.0m。
真空预压是用专门的设备，通过抽真空在地基中产生负压，使土体孔隙中的水分排出。从有效应力原理可知：孔隙水排出，孔隙水压力减小后，有效应力就相应增加，在压力差作用下，土体中的水分被排出，土体得到固结，土体强度得到提高。这种通过抽真空而达到预压效果的方法称为真空预压。
挤密砂桩是采用振动成桩法先用桩管振动成孔，再填入足够数量的中粗砂，在起拨过程中通过振动和反插达到加固的目的。挤密砂桩可以起到挤密作用、置换作用、排水通道和复合地基作用。挤密砂桩一般用于加固松散砂土或软土地基，近来年在高速公路工程中的桥头高路堤路段应用较多。
水泥搅拌桩是通过特制的搅拌机沿深度将水泥等固化剂与地基土强制就地搅拌形成水泥土桩，用以加固软弱地基的方法。水泥搅拌桩对提高软土地基承载力，减少地基的沉降量有明显的效果。它分为干喷法和湿喷法两种，干喷法（又称粉喷法）是把水泥粉喷入地下，与软土搅拌成桩；湿喷法（又称浆喷法或深搅桩）是把水泥浆喷入地下，与软土搅拌成桩。
“沉桩”又叫“空洞”，是一种水泥搅拌桩桩体在成桩后自动下沉的现象，下沉深度一般为0.5~1.5m,最大可达2m以上。
造成“沉桩”现象的外因是地基土天然含水量过大，内因是施工机械或施工工艺的原因。实践证明，水泥搅拌桩有一定的适用范围，天然含水量大于70%不适用水泥搅拌桩，应慎用。一般而言，随着地基土天然含水量的增加，水泥搅拌桩的掺灰量也需增加。但是实际的地基土各个地层的含水量并不是均匀的，软土有些部位的淤泥含水量可能很大，喷粉过程一般速度较均匀，这样就有可能导致这些部位喷分量不足。软土中的高含水量淤泥结构形式常为海绵状或蜂窝状，疏松多孔，经扰动后结构破坏呈流动状态，导致桩体下沉。
“堵管”是水泥搅拌桩（干喷法）喷灰过程中出现的喷粉不畅和不喷粉的现象。堵管的原因有：水泥过筛不细、灰管压力过小、孔内压力过大。
“翻灰”在粉喷桩施工中，有时提钻距孔口2~3m时，桩下部冲出的高压气体携带干水泥粉开始从桩口喷出，直至终孔结束。孔口堆积的水泥粉少则10kg，多则30~40kg。水泥粉喷射的高度可达孔口以上2~3m这是一种异常的现象。称为“翻灰”。其原因主要是与特殊的地质条件有关，其次是人为和机械的因素。
石灰桩是通过机械成孔，在软弱地基中填入生石灰或其他掺和料通过石灰的吸水膨胀、放热和离子交换作用改善桩间土的物理力学性质，并形成石灰复合地基，可以提高地基承载能力，减少沉降量。石灰桩的填料应选用新鲜的生石灰，其中CaO含量不低于70%，粒径不小于50mm，未烧透的石灰块或其他杂质含量不得超过5%。
振冲碎石桩是利用振冲器借以高压水成孔，然后投以碎石使之密实，在土体中形成一个密实的桩体。对于软土地基，振冲碎石桩起置换作用，由振动碎石桩桩体与桩间土共同构成复合地基，以提高地基的承载力；同时桩体还起着排水固结作用，碎石桩的桩体为一良好的排水通道，在路堤荷载的预压作用下使桩间土固结，强度提高。对于液化砂土地基，振冲碎石桩起着振密作用和复合地基作用。
爆破挤淤的方法是在软基上先填筑一定高度的石方，向石方坡脚软土内部装入药包，药包爆炸后，软土内产生部分空腔，并伴有强烈的震动，石方在其自重及震动能量作用下下压，填充空腔同时向路基外侧挤压淤泥，从而达到处理软基的目的。爆破挤淤适用于依山傍水的滨海路提，这些路段远离居民区，环境干扰因素较少，同时，前后挖方路段有大量的可利用的石方。
强夯置换法加固机理与强夯法不同，它利用重锤高落差产生的高冲击能将碎石矿渣等性能较好的材料强力挤入地基，在地基中形成一个一个的碎石墩。对墩周土体的作用同强夯法。在强夯置换的过程中，土体机构破坏，土体产生超孔隙水压力。随着时间发展，土体结构强度会得到恢复。碎石墩一般会有较好的透水性，利用土体中超孔隙水压力消散产生固结。强夯置换法主要利用在地基中的碎石墩与墩间土形成的碎石墩复合地基，提高地基承载力和减少沉降。
CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称。CFG桩是把碎石和适量的石屑、粉煤灰、水泥加水拌和，一般采用振动成管桩的设备，制成一种具有较高粘结强度的桩体（桩径一般在350~500mm），CFG桩类似于素混凝土，不同的是CFG桩的桩体材料尽量用当地的工业废料。CFG桩的特点是高强度、大桩距、大桩长；桩体强度一般为C5~C25；桩距一般为1.5~3.0m；CFG桩要求桩端一定要打入持力层，否则它的高强度便失去了意义。
预应力管桩 预先在工厂制备好一定规格的预应力管桩，用压桩机在工地采用静压的方法把桩压入地基。预应力管桩顶端接有正方形桩帽，桩帽配有钢筋，用C20混凝土浇灌。预应力管桩与桩帽和地基土共同构成复合地基，以达到加固地基的目的。预应力管桩具有施工质量容易控制，处理效果好等优点。但是单桩工程费用较高。
Y形桩派生于传统沉管灌注桩技术，工艺和机具基本相似，仅将桩模形状作了改变，具体说是用一种断面有如字母Y的钢模代替普通沉管灌注桩圆管型钢模，形成了一种异形灌注桩。

粉煤灰是一种排放量很大的工业废料，它的压实密度仅为一般粘性土压实密度的3/4，很适用于软土地区作为轻质路堤填料，但是由于粉煤灰基本无粘结力，特别是饱水后强度明显降低，所以在用粉煤灰填筑路基时，应采取排水和防护措施。当采用粉煤灰高路堤时，必须进行稳定验算，并在结构设计和施工中采取相关措施，以保证路堤的稳定。

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第三章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

一、公路工程在黄土地区的工程质量问题
A、在平坦的黄土地区
a、黄土湿陷性 占我国黄土地区总面积的60%以上，而且又多出现在地表上层，湿陷问题造成公路路基沉降变形、路面开裂和构造物的破坏，严重影响工程质量和行车安全。
b、黄土中的地裂缝
B、黄土斜坡区
a、黄土滑坡
有一下三种机理：
1、滑面位于黄土内滑坡：往往是沿黄土中构造节理、构造斜节理等软弱结构面滑动，一方面它们的组合提供了失稳面，另一方面又为降雨、地表水等入渗提供了通道。
2、滑面位于黄土与下伏基岩接触面上：由于黄土是以被覆式构造覆盖于下伏基岩之上，而二者接触面往往是基岩裂隙水、黄土中孔隙水排泄通道，故当坡脚受到破坏时，极易产生滑动。
3、老滑坡重新复活：这类滑坡往往与地下水活动以及老滑坡前缘的破坏有关。老滑坡后缘往往形成滑坡湖，是地表水集聚、下渗，而在前缘溢出。这样相当于对老滑床润滑，从而使老滑坡前缘复活。
b、黄土崩塌 崩塌是黄土斜坡区发生频率最高的重力地质作用，它常常发生在坡角大于五十度的斜坡上，主要是在重力作用下沿垂直节理、风化节理、卸荷裂隙、构造节理等软弱面坍塌。
c、黄土滑塌 滑塌兼有上述两者性质，发生在坡度大于五十度，坡高大于30m的斜坡上。大多数情况下是前部具滑动性质，后壁具崩塌性质，没有贯通的滑动面。

二、 湿陷性黄土地基处理
湿陷性黄土地基的变形包括压缩变形和湿陷变形两种：压缩变形有公路路基及其构造物的荷载引起，岁时间增长而逐渐衰减，并很快趋于稳定，当基底压力不超过地基土的容许承载力时，地基的压缩变性很小，一般能满足公路及其构造物对沉降变形的要求；湿陷变形是地基被水浸后所引起的一种附加变形，往往具有局部性和突发性，而且湿陷变形很不均匀，对公路路基及其构造物的危害严重。

采用土垫法处理湿陷性黄土地基
在湿陷性黄土地基上设置土垫层是一种具有悠久历史的地基处理方法，也是目前采用最普遍的一种地基处理方法。土垫层有素土垫层、灰土垫层、砂砾垫层之分，其中灰土垫层应用最广。素土垫层主要用于灰土垫层下过湿土挖出回填处理，砂砾垫层主要用于地下水位较高及黄土层下伏卵砾石或岩石出露地段。灰土垫层（一般采用石灰：土=3：7）具有较高的承载能力和良好的隔水性能，随着龄期的增加，其压缩模量和强度还会不断增长，隔水性和水稳性也会进一步加强，从而为构造物基础提供良好的持力层，并大大减少其下部土层浸水湿陷的概率。

除了以上介绍的土垫层处理湿陷性黄土地基外，还可以用冲击压实法、强夯法、灰土挤密桩加固法、浸水法、灌浆法处理。

黄土陷穴 黄土经水的冲蚀与溶蚀，形成的暗沟、暗洞、暗穴等统称为陷穴。在地形起伏多变、地表径流容易汇集的地方，在土质松散、垂直节理较多的新黄土中，最容易形成陷穴。湿陷性黄土地区，由于地表水（雨水或农灌水）的汇集，水流沿着黄土的垂直节理和大孔隙向内部渗透、潜流，溶解黄土中的易溶盐，破坏黄土天然结构，土体不断崩解，水流带走土粒，形成大小不等的暗沟、暗穴。这些暗沟、暗穴进一步在水的浸泡和冲刷作用下，洞壁坍塌，逐步扩大成更大的陷穴，黄土陷穴就是这些暗沟、暗穴的统称。黄土暗穴主要分布在沟间地边缘陡坡、陡崖地带和冲沟沟头谷坡的上部。根据它的形态特征，黄土陷穴一般分为竖井状黄土陷穴、漏斗状黄土陷穴、串珠状黄土陷穴和暗穴等四类。

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第四章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

砂土液化的基本理论 砂土液化地基受到地震作用时，在惯性力作用下，砂土有增密的趋势，由于孔隙水来不及排出，使孔隙水压力上升，并使有效应力减小。当有效应力降为零时，土粒处于失重状态，砂土层完全失去抗剪强度和承载能力，此即为液化。

液化指数是关于判定液化程度的指标，是判定液化的依据。按照液化指数，地基土分为轻微、中等、严重三个液化等级。对存在液化土层的地基，应探明各液化土层的深度和厚度，计算每个钻孔的液化指数。计算公式（略）
液化等级
轻微
中等
严重
判断深度为15m时的液化指数
0<<=5
5<<=15
>15
判断深度为20m时的液化指数
0<<=6
6<<=18
>18

液化势 液化是否发生涉及到土质特点、地基液化层的初始应力状态、地震强度等诸多因素，不确定因素较大。预测地基土在一定条件下是否发生液化的总的趋势，通常称为液化势。液化势实际上就是地基土抗液化强度与地震剪应力的综合分析。

孔压比（u/d）即孔隙水压力与有效应力的比值。孔压比是室内判定是否液化的指标。

液化土处治方案
A、 砂砾垫层并加铺土工格栅预压方案
B、 路堤基底全幅强夯加碎石垫层
C、 路堤基底部分强夯加碎石垫层
D、 挤密碎石桩加碎石垫层
目前高速公路工程大部分采用强夯法和挤密碎石桩法。
强夯法是利用起吊机械吊起80~300KN的重锤，然后自由落体夯击地面。在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量，这种突然释放的巨大能量将使土体发生一系列物理变化，如土体排水固结压密，土体液化挤密等。其作用结果使一定范围内的地基土体强度提高、孔隙挤密。

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第五章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

膨胀土的地基处理
《公路路基施工技术规范》指出：强膨胀土稳定性差，不应作为路堤填料；中等膨胀土宜经过加工、改良处理后作为填料；弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级等条件加以利用。使用膨胀土作为路基填料时，为增加其稳定性可采用石灰处治，石灰剂量可通过实验确定，要求掺灰处理后的膨胀土，其缩胀总率小于0.7%，土壤强度不低于规定的要求。
膨胀土加灰后，土与石灰之间发生复杂的化学和物理化学作用：a、离子交换作用；b、碳酸化作用；c、灰结作用；d、土结构增加强度和坚固性。通过加灰改良后的混凝土，经夯实养护，其工程地质性质变化较大，膨胀潜势消失，强度增大，完全可以达到对膨胀土土质改良的目的。

膨胀土地基处理一般可根据土的胀缩等级、当地材料及施工工艺等，进行综合经济技术比较后确定处理方法，常用方法有：a、换土垫层；b、砂石垫层；c、桩基础。

膨胀土发生滑坡，应采取防水、防风化、防反复膨胀变形和防强度衰减的预防措施。其整治方法主要有排水和支挡两方面。
A、 排水 包括地表水和地下水。各种排水设施和方法有：防渗和截水的有天沟、吊沟、侧沟、排水沟等；疏导结合的有支撑渗沟、渗入井、渗水暗沟、挡墙后盲沟等。
B、 支挡 包括抗滑挡墙、抗滑桩。

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第六章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

盐渍土的地基处理
按构造物的混凝土不同，盐渍土对其破坏方式可分为：结晶性腐蚀、分解性腐蚀、结晶分解复合性腐蚀。
公路盐渍土病害治理有以下隔断措施：土工布或塑料薄膜隔断层、风积沙或河沙隔断层（垫层）、砾（碎）石隔断层。
盐渍土地区施工应注意的事项有：施工季节的选择、路基填料的选择、底层处理、路基施工程序安排、控制最佳含水量与压实度、路堤施工前的准备工作。

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第七章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

多年冻土的地基处理
多年冻土地区常见的不良地质现象主要有冰丘、冰锥、地下水、热熔湖塘和冻土沼泽。

公路路基工程在多年冻土地区的病害主要有融沉、冻胀和冰害。
融沉：一般多发生在含冰量大的粘性土地段，当路基基底的多年冻土上部分布有较厚的地下冰层时，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及运营过程中各种人为因素的影响下，多年冻土层局部融化，上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷，造成路基的严重变形。这种变形表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。
冻胀：土中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵入体。导致土体积增大，这种现象称为土的冻胀。它主要表现是土层表面不均匀升高。如果建筑物基础埋在冻胀土中，将受到冻胀力的作用，当建筑物的恒载不能克服冻胀力时，建筑物将被隆起或破坏。
冰害：主要是指路堤上方出露地表的泉水，或开挖路就路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季节随流随冻，形成积冰掩埋路基面或边坡挂冰，堑内积冰等病害，是发生在寒冷及严寒地区特有的路基病害，在多年冻土地区尤为严重。
当路堤采取保护多年冻土设计时，有以下保温措施：铺设基底隔温层、设置保温护道、填料的选择。
冻胀：冻胀性土的路段，当有水分供给时，在冬季负气温作用下，水分连续向上聚流，在路基上部形成冰夹层、冰透镜体，导致路面不均匀隆起，使柔性路面开裂、刚性路面错缝或折断的现象。
翻浆：高寒地区土基在冬季负气温作用下，水分连续向上聚流、冻结成冰，导致春融期间，突击含水过多、强度急剧降低，在行车作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象。
冻胀与翻浆都是在夏、秋季地面水下渗，地下水位升高的基础上，在冬季负气温的作用下，发生水分迁移，使路基上层水分增多，并冻结成冰而形成。冻胀发生在冬季，是路基上层显著聚冰的直接反映；翻浆虽发生在春季，也是在冬季路基上层聚冰的基础上，化冻时土基水分过多，强度急剧下降，并经行车作用而形成。
发生冻胀、翻浆的主要因素有：土质条件因素、水的因素、温度因素、路面因素、行车荷载因素。

摘自《公路地基处理设计施工实用技术》 第八章
人民交通出版社 2004.8第一版 张留俊 王福胜 李刚

采空区：地下煤层开采后的空间及其围岩失稳而产生位移、开裂、破碎跨落，直到上覆岩层整体下沉、弯曲所引起的地表变形和破坏的地区。
采空区分为现在采空区和过去采空区两大类。现在采空区是指现在开采矿区的和现采区的采空区。过去采空区是指已停采矿区和已停开采区的采空区。

第二部分 路面

路面等级划分划分
路面等级
面层类型
所适用的公路等级
高级
水泥混凝土、沥青混凝土、厂伴沥青混凝土、整齐石块或条石
高速、一级、二级
次高级
沥青灌入碎（砾）石、路拌沥青碎（砾）石、沥青表面处置、半整齐石块
二级、三级
中级
泥结或级配碎（砾）石、水结碎石、不整齐石块、其他粒料
三级、四级
低级
各种粒料或当地材料改善土，如炉渣土、砾石土和砂砾土等
四级

路面分类
1、 柔性路面 总的结构刚度较小，在车辆荷载作用下产生较大的弯沉变形，路面结构本身的抗弯拉强度较低，它通过各结构层将车辆荷载传递给土基，是土基承受较大的单位压力。柔性路面主要包括各种未经处理的粒料基层和各类沥青面层、碎（砾）石面层或块石面层组成的路面结构。
2、 刚性路面 指用水泥混凝土作面层或基层的路面结构。水泥混凝土的强度高，与其他筑路材料比较，它的抗弯拉强度高，并且有较高的弹性模量，故呈现出较大的刚性。
3、 半刚性路面 用石灰、水泥等无机结合料处治的土或碎（砾）石及含有水硬性结合料的工业废渣修筑的基层，在前期具有柔性路面的力学性质，后期的强度和刚度均有较大幅度的增长，但是最终的强度和刚度仍远小于水泥混凝土。由于这种材料的刚性处于柔性路面与刚性路面之间，因此吧这种基层和铺筑在它上面的沥青面层统称为半刚性路面。

第一章 路面材料及路用特性
路面所用的材料，大致可分为三大类型：颗粒型材料及块料、水硬性材料、沥青类材料。
这些材料按不同方式（密实型、嵌挤或嵌锁型和稳定型）组成各种路面结构层。

块料路面 用块状石料或混凝土预制块铺筑的路面。其构造特点是必须设置整平层，块料之间还需用填缝料嵌筑，使块料满足强度和稳定性的要求。
块料路面的填缝料主要用填充块料间隙缝，嵌紧块料，加强路面的整体性，并起着保护块料边角与防止路面水下渗作用。一般采用砂作填缝料。但有时应用水泥砂浆或沥青玛蹄脂。
块料路面的基层一般采用粒料基层和半刚性基层。粒料基层主要表现为使用年限内产生的永久变形量大于根据使用要求确定的容许值、铺面结构的最大回弹弯沉值大于结构承载能力允许的回弹弯沉值；半刚新基层主要是基层底面的弯拉应力超过材料的疲劳强度。

碎（砾）石路面 通常采用尺寸均匀的轧制碎石作基本材料，以石渣和石屑做嵌缝材料，以黏土或石灰等作结合料。这类路面通常是指水结碎石路面、泥结碎石路面以及密集配的碎（砾）石路面等数种，其优点是投资不高，可以随交通量的增加分期改善；缺点是平整度差，易扬尘，泥结碎石路面雨天还易泥泞。碎（砾）石路面通常只能适应中低等交通量的公路。

沥青类路面 用沥青材料作结合料黏结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。
沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、试工期短、养护维修简便、适宜于分期修筑等特点。
沥青路面类型：
公路等级
路面等级
面层类型
设计年限/年
设计年限内累计标准轴次/万次/一车道
高速公路、一级公路
高级路面
沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石
15
>400
二级公路
高级路面
沥青混凝土
12
>200
次高级路面
热拌沥青碎石混凝土、沥青贯入式
10
100~200
三级公路
次高级路面
乳化沥青碎石混凝土、沥青表面处置
8
10~100
四级公路
中级路面
水结碎石、泥结碎石、级配碎石、半整齐石块路面
5
<=10
低级路面
粒料改善土
5

第二章 沥青路面结构

路面结构有路基（顶部）、垫层、基层和面层组成，是道路工程中最直接承受荷载和环境作用的部分。对路面的最基本要求是耐久、平整和抗滑。

路面结构破坏状态和设计标准：
！、横向裂缝 横向裂缝多数为干缩或温缩引起的收缩裂缝、基层引起的反射裂缝
2、纵向裂缝 产生纵向裂缝的原因很多，首先是面层或基层底面由于荷载重复作用而产生的拉应变超过材料的疲劳限度或由于荷载过大而引起并扩展到表面；由水泥、石灰等稳定材料修建的基层也会出现因底面开裂而反射到表面的裂缝，使面层损坏；其次是路基冻胀及沉陷所造成；第三是摊铺机摊铺时工作缝过长，不按热接缝规定施工，达不到密实度，行车后形成纵向裂缝；第四是由于路基稳定性不足引起的。
3、网裂及龟裂 主要原因有：交通量成倍增长，轴重越来越大，路面强度不相适应，路面破坏后较少彻底翻修，仅采用覆盖补强的方法表面应付；施工管理不善，不按操作规程办事；结构组合不合理。
4、沉陷与坑槽
造成路面沉陷的主要原因是路基土的压缩，当路基土的承载能力较低，不能承受从路面传至路基表面的车轮压力，便产生较大的垂直变形即沉陷。
坑槽一般是由于路面或基层材料局部强度不够；面层龟裂松散又未及时养护；覆盖罩面的沥青混合料质量不好或温度太低；面层沥青老化；管道沟回填不实处理不当等原因引起的。

路面结构层次：
路面结构层可由磨耗层、面层、基层或联结层或过渡层、底基层、垫层等多层结构组成。
1、 磨耗层 是为了车辆行驶安全、舒适而设置的具有表面服务功能的结构层，它应具有平整、抗滑、耐磨功能。
2、 面层 主要承受垂直荷载和水平荷载反复作用的结构层，可为一层、二层或三层。它应具有足够的抗变形、抗水灾害、抗疲劳的性能。
3、 基层 是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作