道路與橋梁工程施工技術(shù)課件路基路面工程第1-5章

路基路面工程

SubgradeandPavementEngineering

公路是一種帶狀的三維空間構(gòu)造物，其基本組成部分有：路基、路面、橋梁、涵洞、防護(hù)與加固工程、排水設(shè)備、其他特殊構(gòu)造物、沿線交通設(shè)施（管理、服務(wù)、環(huán)保設(shè)施等）。其中路基、路面是道路的主要工程結(jié)構(gòu)物。

路基——在地表按照道路的線型（位置）和斷面（幾何尺寸）的要求開挖或者堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。

路面——使用各種筑路材料鋪筑在路基上的供車輛行駛的層狀結(jié)構(gòu)物。第一章緒論1、承載能力路基承受路面?zhèn)鱽淼暮奢d，在其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，外部表現(xiàn)為位移和變形。

要求：路基應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和抗變形能力，即強(qiáng)度和剛度要求。

承載能力不夠：導(dǎo)致路面開裂、出現(xiàn)波浪或車轍路基路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)淪陷。

路基是路面的支撐結(jié)構(gòu)物，對(duì)路面的使用性能有重要影響。

一、對(duì)路基的要求

二、對(duì)路面的要求路面提供汽車在道路上全天候地行駛安全、舒適、快速、經(jīng)濟(jì)。路面的好壞直接影響車速、成本、行車安全和舒適性。

1.強(qiáng)度和剛度路面受力：摩阻力、車輪水平力、垂直力、震動(dòng)力、沖擊力。

強(qiáng)度：抵抗行車作用下產(chǎn)生的各種應(yīng)力，避免破壞。剛度：防止產(chǎn)生過量的變形而形成車轍、沉陷、波浪等破壞。

2.穩(wěn)定性溫度、水分變化情況下相對(duì)穩(wěn)定。瀝青路面：高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性需要提高。水泥混凝土：高溫拱脹、低溫縮裂需要避免。3.耐久性重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生疲勞破壞和變形累積。需要足夠的抗疲勞強(qiáng)度，抗老化，抗變形累積。4.表面平整度（宏觀）不平整路面會(huì)增大行車阻力、行車顛簸、增大油耗等，影響速度和安全性。5.表面抗滑性能（粗糙度）（微觀）安全性能指標(biāo)：摩擦系數(shù)瀝青路面：耐磨石料水泥混凝土路面：刷毛刻槽。

第二節(jié)路基路面的構(gòu)造一、路基的斷面形式常用橫斷面圖案表示：路堤、路塹、半填半挖三種。1、路堤：路基頂面高于原地面的填高路基稱為路堤。2、路塹：全部由地面開挖出的路基稱為路塹。

二、路面的構(gòu)造（一）路面結(jié)構(gòu)層劃分：1、面層：

1)特點(diǎn)：直接承受行車荷載作用大氣降水和溫度變化。要求：足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、溫度穩(wěn)定性、耐磨、抗滑、平整和不透水。

2)結(jié)構(gòu)：面層由一層或數(shù)層組成，頂面可加鋪磨耗層，底面可增設(shè)聯(lián)結(jié)層。

3)材料：水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石混合料。2、基層

1）特點(diǎn)：主要起承重作用（承受由面層傳遞來的車輛荷載垂直力，并把它擴(kuò)散到墊層和土基中）。

2）要求：足夠的強(qiáng)度、剛度

3）結(jié)構(gòu)：有時(shí)需要設(shè)兩層：上基層，底基層。

4）材料：各種結(jié)合料（石灰、水泥、瀝青）。3、墊層

1）路基土質(zhì)較差，水溫狀況不良時(shí)候宜設(shè)置墊層。

2）作用：起排水（砂墊層）、防凍、防污或擴(kuò)散荷載應(yīng)力（軟基）等作用。

3）材料：水穩(wěn)性和隔熱性要好。松散材料：砂、礫石、爐渣、片石（透水性墊層）。整體性材料：石灰土、爐渣石灰土。（二）路拱路拱作用：迅速排除降落在路面上的水。形式：直線型或拋物線形，其橫坡隨路面透水性增大而增大。（三）路肩

1、作用：1）承受車輛的偶然停留作用。

2）對(duì)路面基層和墊層起到支撐作用。

2、路肩的橫坡應(yīng)略大于路面橫坡，以利于迅速排水。一、路基和路面的內(nèi)容包括：規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、監(jiān)測(cè)和管理等方面。

第三節(jié)路基路面工程的內(nèi)容和特點(diǎn)※設(shè)計(jì)方面1、路基設(shè)計(jì)：

1）根據(jù)路線設(shè)計(jì)確定的路基填挖高度和頂寬，結(jié)合沿線巖質(zhì)或土質(zhì)情況，設(shè)計(jì)路基橫斷面形狀和邊坡坡度。2）根據(jù)沿線地形、地表徑流和地下水情況，進(jìn)行道路排水系統(tǒng)的布置以及地面和地下排水系統(tǒng)構(gòu)造物的設(shè)計(jì)。

3）分析路基穩(wěn)定性：需要時(shí)采取坡面防護(hù)、支撐結(jié)構(gòu)或地基加固措施設(shè)計(jì)。

2、路面設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：

1）提出路面結(jié)構(gòu)層的選擇和組合方案。

2）進(jìn)行各結(jié)構(gòu)層材料的組成設(shè)計(jì)。

3）設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)層尺寸。

4）若干個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析、比較、選定實(shí)施方案?！┕し矫?、準(zhǔn)備工作：圖紙、測(cè)量2、修筑路基路面。3、施工管理：對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行控制、檢查和驗(yàn)收。第四節(jié)路基土的工程性質(zhì)一、路基土的分類：依據(jù)現(xiàn)行的《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》將土分為4大類11種。2、土的工程性質(zhì)巨粒土：

1）漂石——用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材集料，不常用于路基填筑；

2）卵石——用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材集料，是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但不常用于路基上層填筑。

粗粒土

1）礫類土——是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不建議用于路基上層填筑；級(jí)配和強(qiáng)度等性質(zhì)優(yōu)良的礫石或砂礫常用作混合集料等（水泥混凝土）。

2）砂類土（1）砂——純粹的砂透水性強(qiáng)，具有較大的摩擦系數(shù)，是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但同時(shí)也用于其他混合材集料，細(xì)砂或粉砂容易產(chǎn)生被動(dòng)水?dāng)y帶、砂土液化或管涌，不適用于高路堤、沿河路堤和堤壩且壓實(shí)困難；（2）砂性土（細(xì)粒土質(zhì)砂）——是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的優(yōu)良路基填料。

細(xì)粒土

1）粉質(zhì)土——強(qiáng)度低，干縮，毛細(xì)作用強(qiáng)，是不良路基填料；

2）粘質(zhì)土——透水性小，干縮濕脹，不適用于水濕狀況劇烈變化地區(qū)，可用于干旱地區(qū)路堤填筑或某些特殊部位，也可以用來與砂土拌合后形成砂性土使用。

特殊土——不宜用作路基填料（教材）。

3、路基土的工程分級(jí)：在施工中，路基土石按其開挖難易程度，分為六級(jí)即松土、普通土、硬土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石。第五節(jié)路基干濕類型判定二、濕度的來源路基的干濕狀態(tài)由土體的含水量決定的，含水量取決于濕度的來源及作用的延續(xù)時(shí)間，導(dǎo)致路基濕度變化的來源如下圖：一、濕度對(duì)路基的影響

路基的濕度狀況變化是影響路基路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性的重要因素之一，可分為干燥、中濕、潮濕和過濕四種。應(yīng)該盡量使路基濕度趨于較干燥或穩(wěn)定的狀態(tài)，使路基保持穩(wěn)定。滲入路面滲入路肩由路肩由邊溝由較高處滲入地下水位由下層土水汽移動(dòng)由地下水地下水位變動(dòng)1.分類2.指標(biāo)三、路基干濕狀況評(píng)估1）根據(jù)土的平均稠度評(píng)估（老路改造，見表1-1，1-2）

路基的干濕類型是以不利季節(jié)路槽表面以下80厘米深度內(nèi)土的平均稠度wc來劃分，分為干燥、中濕、潮濕、過濕四類。

按照經(jīng)驗(yàn)，給出wc1<wc2<wc3,,分別對(duì)應(yīng)做為干燥、中濕、潮濕、過濕的分界標(biāo)準(zhǔn)，叫做分界稠度。并通過針對(duì)各種土類的試驗(yàn)，確定類似下圖的關(guān)系確定相應(yīng)的臨界高度H1、H2、H3，如下圖。在設(shè)計(jì)新建道路時(shí)，如能確定路基臨界高度值，則可以以此作為判別標(biāo)準(zhǔn)，與路基設(shè)計(jì)高度作比較，由此確定路基的干濕類型。為了保證路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水或地表積水的影響，在設(shè)計(jì)路基時(shí)，要求路基保持干燥或中濕狀態(tài)，路槽底距地下水或地表積水的距離要大于或等于干燥、中濕狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的臨界高度。不同土質(zhì)和自然區(qū)劃的路基臨界高度見表。2）根據(jù)臨界高度評(píng)估（新建公路）★公路自然區(qū)劃我國公路自然區(qū)劃分為三個(gè)等級(jí)。一級(jí)區(qū)劃：首先將全國劃分為多年凍土、季節(jié)凍土和全年不凍土三大地帶。再進(jìn)一步根據(jù)水熱平衡和地理位置劃分為凍土、溫潤、干濕過渡、濕熱、潮暖、和高寒七個(gè)大區(qū)（一級(jí)自然區(qū)），我國7個(gè)一級(jí)區(qū)的代號(hào)為：Ⅰ區(qū)——北部多年凍土區(qū)Ⅱ區(qū)——東部溫潤季凍區(qū)Ⅲ區(qū)——黃土高原干濕過渡區(qū)Ⅳ區(qū)——東南濕熱區(qū)Ⅴ區(qū)——西南潮暖區(qū)Ⅵ區(qū)——西北干旱區(qū)Ⅶ區(qū)——青藏高寒區(qū)二級(jí)區(qū)劃：在一級(jí)區(qū)劃的基礎(chǔ)上，以潮濕系數(shù)k為主進(jìn)一步劃分為33個(gè)二級(jí)區(qū)和19個(gè)副二級(jí)區(qū)。

K=年降雨量R/年蒸發(fā)量Z三級(jí)區(qū)劃：

1、按地貌、水文和土類將二級(jí)區(qū)進(jìn)一步劃分為若干單元。

2、按地理和地貌等特點(diǎn)將二級(jí)區(qū)細(xì)劃為若干區(qū)域?！豆纷匀粎^(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ003-86）四、各個(gè)自然區(qū)劃內(nèi)路基路面設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)北部多年凍土區(qū)：凍土、凍土退化（全球氣溫升高）東部溫潤季凍區(qū)：凍脹翻漿黃土高原干濕過渡區(qū)：黃土東南濕熱區(qū)：排水、濕軟地基西南潮暖區(qū)：不良地質(zhì)（喀斯特、滑坡）西北干旱區(qū)：缺水、雪害青藏高寒區(qū)：高寒、凍土第一節(jié)路基設(shè)計(jì)的一般要求一般路基在正常的水文地質(zhì)條件下，路基填挖不超過技術(shù)規(guī)范所允許的范圍而修筑而成的結(jié)構(gòu)物。特殊路基

在水文地質(zhì)特殊條件下，路基的填挖已超過技術(shù)規(guī)范所允許的范圍而修筑而成的特殊結(jié)構(gòu)物，必須滿足力學(xué)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)要求

強(qiáng)度穩(wěn)定性第二章一般路基設(shè)計(jì)路基沉陷路基沉縮地基沉落1.若路路堤填筑均勻，但是壓密程度不足，產(chǎn)生均勻下沉，叫做路基沉陷；2.若路堤密實(shí)程度不足，產(chǎn)生堤身不均勻下陷并且伴有剪切破壞，叫做沉縮；3.若天然地基承載力不足，產(chǎn)生地基下陷，叫做沉落，一般發(fā)生在軟弱地基上。一、路基常見病害第二節(jié)路基的變形、破壞與防治4.路基邊坡的坍方（路塹常見病害）1）崩落：軟質(zhì)石質(zhì)土經(jīng)風(fēng)化形成的碎塊，大量的沿邊坡向下移動(dòng)所形成的，通常是邊坡的上薄表層土的下落。2）滑坡：邊坡大量土體位移，即路堤的一部分土體與堤身分離，在重力的作用下沿某滑動(dòng)面滑動(dòng)。1）邊坡過陡；2）不正確的方法填筑路堤；3）土過于潮濕減低了粘聚力和內(nèi)摩擦力。5.路基沿地基（山坡）滑動(dòng)：在陡峭的山坡上，路堤整體或其一部分可能沿地基滑動(dòng)，滑動(dòng)也可能僅限于邊坡下部一部分路堤土的位移；若路堤底部為水浸濕，并形成滑動(dòng)面，則整個(gè)路基可能沿該斜坡面向下滑動(dòng)。二、病害原因的綜合分析

路基設(shè)計(jì)前必須充分收集沿線的地質(zhì)、水文和氣象等方面的資料，進(jìn)行全面分析研究，從而針對(duì)具體情況采取正確的設(shè)計(jì)方案和施工方法，以消除或盡可能地減輕路基病害，確保路基工程達(dá)到規(guī)定的要求。1.內(nèi)部因素：不良的巖土體條件；2.外部因素：不利的水、溫條件影響；3.人為的因素：不良的設(shè)計(jì)、不合理的或不合格的施工、養(yǎng)護(hù)維修不及時(shí)。一、典型橫斷面路堤：指用巖土填筑而成的結(jié)構(gòu)物；路塹：指全部在原地面開挖而成的結(jié)構(gòu)物；半填半挖橫斷面：指原地面橫坡度較大，且路基較寬，往往需要一側(cè)開挖，一側(cè)填筑而成的結(jié)構(gòu)物。較多適用于山區(qū)、丘陵區(qū)。第三節(jié)路基的類型與構(gòu)造二、路堤設(shè)計(jì)的要點(diǎn)依據(jù)路堤高度分類矮路堤：h＜1.0～1.5m

一般路堤：h＝1.5～18m

高路堤：土質(zhì)h≥18m

巖質(zhì)

h≥20m

適應(yīng)于平坦地區(qū)或者取土困難地區(qū)需要設(shè)邊溝

需對(duì)土基作特殊處理：作用區(qū)深度壓實(shí)度排水

砂墊層可在路基兩側(cè)設(shè)取土坑土方量特別大，占地多；行車條件差

宜采用折線型或梯形邊坡

當(dāng)?shù)孛孢吰露赣?：5時(shí)當(dāng)?shù)孛孢吰露赣?：2時(shí)注意事項(xiàng)土質(zhì)地面：須將原地面挖成臺(tái)階，臺(tái)階寬度大于1m，臺(tái)階向內(nèi)傾斜2％左右坡度。

石質(zhì)地面：鑿毛

宜設(shè)置石砌護(hù)腳增加穩(wěn)定性，并可減少填方數(shù)量和壓縮路基占地寬度。傾斜地面上方坡腳，須采取措施阻止地面水滲入路堤內(nèi)。路堤常見的橫斷面形式護(hù)腳路堤當(dāng)原地面的坡度陡于1：2時(shí)利用挖溝渠填筑路堤a、應(yīng)滿足路基高出地下水位最小高度要求0.5m；b、在路堤與溝渠之間要設(shè)置1～2m護(hù)坡道；c、內(nèi)邊坡要求1：2。幾種常見的特殊路堤軟土路堤a、反壓護(hù)道的高度h為整個(gè)路堤高度H的1/2;b、反壓護(hù)道的寬度需要通過邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算進(jìn)行確定；c、路堤下側(cè)一般情況下應(yīng)設(shè)砂墊層。三、路塹設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

路塹橫斷面形式全挖路塹

半山洞路塹適用于巖質(zhì)穩(wěn)定山坡臺(tái)口式路塹注意問題

a、地質(zhì)條件差，不宜修筑路塹；b、水文條件差，必須在路塹兩側(cè)設(shè)邊溝，在路塹坡頂外5m處設(shè)置截水溝；c、邊坡坡度宜大于0.3％，應(yīng)盡量大于0.5％；d、當(dāng)挖方路塹位于土層上時(shí)，必須對(duì)土基壓實(shí)處理；e、當(dāng)?shù)叵滤槐容^高時(shí)，還需在土基上加鋪隔離層；f、盡量少用深路塹。四、半填半挖路基設(shè)計(jì)的要點(diǎn)

半填半挖路基

石砌護(hù)肩（坡）墻取土坑位置：數(shù)量、土質(zhì)、運(yùn)輸條件、自然環(huán)境有關(guān)。平坦地區(qū)：設(shè)在路堤兩側(cè)（取土量較小時(shí)）；河水淹沒橋頭引道近旁，不允許設(shè)置取土坑。第四節(jié)路基附屬設(shè)施及功能一、取土坑原則：①填補(bǔ)地面坑洞、田洼地②盡量占荒地；1、一般做成梯形斷面，邊坡不宜陡于1：1.5，高度不宜超過3m；2、當(dāng)原地面坦于1：0.5，路旁兩側(cè)均可設(shè)棄土堆；3、當(dāng)坡度較陡時(shí)，宜將棄土堆設(shè)在下側(cè)；4、對(duì)于沿河路堤廢方，檢查是否壓縮河道。二、棄土堆棄土堆

路塹旁棄土堆（d≥3.0m）三、護(hù)坡道與碎落臺(tái)

1.護(hù)坡道保護(hù)路基邊坡穩(wěn)定性措施之一，其目的是：加寬邊坡橫距，減少邊坡平均坡度。護(hù)坡越寬越有利與邊坡穩(wěn)定，但工程量也隨之增大。

2.碎落臺(tái)設(shè)于土質(zhì)或石質(zhì)土的挖方邊坡坡腳處，主要供零星土石碎塊下落時(shí)臨時(shí)堆積，以保護(hù)邊溝不致阻塞，亦有護(hù)坡道的作用。四、堆料坪和錯(cuò)車道

1.路面養(yǎng)護(hù)用礦質(zhì)材料，可就近選擇路旁合適地點(diǎn)堆置備用。亦可在路肩外緣設(shè)堆料坪，其面積可結(jié)合地形與材料數(shù)量而定，高級(jí)路面或采用機(jī)械化養(yǎng)路的路段，可以不設(shè)，或另設(shè)集中備用料場(chǎng)，以維護(hù)公路外形的視覺平順和景觀優(yōu)美。

2.單車道公路，由于雙向行車會(huì)車和相互避讓的需要，通常應(yīng)每隔200～500m設(shè)置錯(cuò)車道一處一、設(shè)計(jì)基本內(nèi)容1.選擇路基斷面形式、確定路基寬度和路基高度

6.附屬設(shè)施設(shè)計(jì)

4.路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.選擇路堤填料與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)5.坡面防護(hù)與加固設(shè)計(jì)3.確定邊坡形狀及坡度第五節(jié)一般路基幾何尺寸設(shè)計(jì)路基的高度－路堤填筑高度或路塹開挖深度，是指原地面標(biāo)高與路基設(shè)計(jì)標(biāo)高之差。

寬度的確定：《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。路基高度的確定（線型、地形、水文綜合考慮）a、對(duì)于平原區(qū)，能否滿足最小填土高度的要求；b、浸水路堤、沿河路堤，設(shè)計(jì)水位＋0.5m澭水區(qū)：設(shè)計(jì)水位＋0.5m＋澭水高度有浪區(qū)：設(shè)計(jì)水位＋0.5m＋浪高一般公路：行車道＋硬路肩二、路基的寬度三、路基的高度四、邊坡坡度確定1、定義：2、路堤邊坡a、型式：直線型、折線型、臺(tái)階型直線型：堤頂?shù)降棠_采用同一種坡度，適用于矮、中路堤；折線型：上陡、下緩，較符合受力特點(diǎn)從施工角度，變坡數(shù)不宜太多，適用于高路堤。

臺(tái)階型：適用于高路堤，在折線型邊坡的某一高度加1～2m的護(hù)坡道，可以減緩地表徑流對(duì)邊坡的沖刷。b、路堤邊坡坡度表（P198）若某邊坡高度大于20m，屬于高路堤，應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。3、路塹邊坡土、石質(zhì)路塹應(yīng)根據(jù)邊坡高度、土的密實(shí)程度、土的成因。地下水等情況參照表選定（P199）第二章路基路面排水

第一節(jié)路基排水的意義和一般原則一、路基排水的目的及要求：水的危害1)降低路面材料的強(qiáng)度；

2)路基路面承載能力下降。水的來源：地面水和地下水路基路面排水：地面排水和地下排水

排水設(shè)計(jì)的任務(wù)：將路基范圍內(nèi)的土基濕度降低到一定的限度范圍內(nèi)，保持路基常年處于干燥、中濕狀態(tài)，確保路基路面具有足夠的強(qiáng)度與穩(wěn)定性。地面水：排除和攔截于路基范圍以外，并防止地面水浸流或下滲到結(jié)構(gòu)層和路基。地下水：應(yīng)隔斷，疏干，降低地下水，并引導(dǎo)至路基范圍以外的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。二、路基排水設(shè)計(jì)的一般原則：1.排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實(shí)效、注意經(jīng)濟(jì)；2.各種路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利配合；3.做到綜合設(shè)計(jì)和分期施工；4.盡量不破壞天然水渠，選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠；5.以防為主，講究經(jīng)濟(jì)效益；6.盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)，提供良好的排水設(shè)施。

第二節(jié)路基排水設(shè)施一、地面排水設(shè)施（邊溝、截水溝、排水溝等）（一）邊溝邊溝設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè)，多與路中線平行，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)流向路基的少量地面水。1.邊溝的布置（1）橫向位置：邊溝一般布置在路塹的路肩外側(cè)或較低矮路堤坡腳外側(cè)。（2）邊溝的縱坡：邊溝的縱坡宜與路線縱坡相一致，并不宜小于0.3％，困難情況下可以減至0.1%。（3）邊溝的長度：單向排水長度每200～500米設(shè)出水口。2.邊溝的橫斷面三角形邊溝石砌矩形邊溝蝶形邊溝（二）截水溝（天溝）用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān)，保證挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。1.截水溝的布置（1）橫向位置截水溝一般布置在路塹邊坡坡頂外緣或陡坡路堤上側(cè)，垂直于山坡水流方向或基本與等高線平行。填方截水溝

挖方截水溝>5m截水溝邊溝（2）截水溝的縱坡與長度截水溝的縱坡一般1％～3％，不宜小于0.3％，長度的考慮以匯水既不造成過大的沖刷，又不淤積為原則。3.截水溝的橫斷面一般為梯形，溝的邊坡坡度，因巖土條件而定，一般采用1：1.0～1：1.5。溝底寬度b不小于0.5m，溝深h按設(shè)計(jì)流量而定，亦不應(yīng)小于0.5m。土質(zhì)石質(zhì)（三）排水溝將路基范圍內(nèi)各種水源的水流（如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近積水），引排至橋涵或路基范圍以外的指定地點(diǎn)。

1.排水溝的布置（1）排水溝的布置可以根據(jù)需要并結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦螚l件而定，距離路基坡腳不宜小于3～4m，平面上應(yīng)力求直捷，需要轉(zhuǎn)彎時(shí)亦應(yīng)盡量圓順，做成弧形，其半徑不宜小于10～20m，連續(xù)長度宜短，一般不超過300m。

3.排水溝的橫斷面排水溝的橫斷面，一般采用梯形，尺寸大小應(yīng)經(jīng)過水力水文計(jì)算選定。

（2）排水溝應(yīng)具有合適的縱坡，以保證水流暢通，不致流速太大而產(chǎn)生沖刷，亦不可流速太小而形成淤積，為此宜通過水文水力計(jì)算而擇優(yōu)選定。一般情況下，可取0.5～1.0%，不小于0.3％，亦不宜大于3％。

（四）跌水

在陡坡或深溝地段設(shè)置的溝底為階梯，水流呈瀑布式跌落的溝槽稱作跌水，跌水的作用是在較短的距離內(nèi)，降低水流流速，消減水流能量，進(jìn)而防止沖刷（用于坡度大于10％，水頭高差大于1.0m的陡坡地段）。1.跌水的布置和運(yùn)用邊溝與涵洞單級(jí)跌水連接圖1—邊溝；2—路基；3—跌水井；4—涵洞多級(jí)跌水縱剖面圖1—溝頂線； 2—溝底線（五）急流槽1.急流槽的功能

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作急流槽。急流槽的作用是在較短的距離內(nèi)以溝渠的方式引排水流、降低水頭，進(jìn)而防止沖刷（可用于比跌水更陡的坡度,可達(dá)600），圖見教材。（六）倒虹吸與渡水槽

當(dāng)水流需要橫跨路基，同時(shí)受到設(shè)計(jì)標(biāo)高的限制，可以采用管道或溝槽，從路基底部或上部架空跨越，前者稱倒虹吸，后者為渡水槽，分別相當(dāng)于涵洞和渡水橋，兩者屬于路基地面排水的特殊結(jié)構(gòu)物，并且多半是配合農(nóng)田水利所需而采用。

如圖P2083-8、3-9。2.倒虹吸與渡水槽的布置

倒虹吸的設(shè)置往往是因路基橫跨原有溝渠，且溝渠水位高于路基設(shè)計(jì)標(biāo)高，但不能滿足行車凈高和結(jié)構(gòu)物的要求時(shí)，此時(shí)采用倒虹吸是可行的方案之一。

原水道與路基設(shè)計(jì)標(biāo)高相差較大，如果路基兩側(cè)地形有利，或當(dāng)?shù)卮_有必要，可設(shè)簡易橋梁，架設(shè)水槽或管道，從路基上部跨越，以勾通路基兩側(cè)的水流。漠道溝倒虹吸工程（全長297m）東江－深圳渡水槽京珠高速路段渡水槽東江－深圳渡水槽墨西哥格雷塔羅市的古渡槽南水北調(diào)北京永定河倒虹吸工程引大入秦先明峽倒虹吸

第三節(jié)路基地面排水溝渠加固

為了防止水流的滲漏和排水溝渠的沖刷，提高公路品質(zhì)，各種路基排水溝渠予以加固（簡易式、干砌式、漿砌式）。常見各種溝渠加固斷面如下圖：二、地下排水設(shè)施（一）暗溝（管）

用于排除泉水和滲溝所攔截、匯集的地下集中水流，設(shè)置在地下引導(dǎo)水流的溝渠（無滲水和匯水作用）。1.暗溝的布置（2）市區(qū)街道污水管或雨水管，以及公路有中央分隔帶時(shí)彎道處的排水設(shè)計(jì)也可采用暗溝或暗管排除積水。（1）當(dāng)路基范圍內(nèi)遇有個(gè)別泉眼，泉水外涌，路線不能繞避時(shí)，為將泉水引至填方坡腳以外或挖方邊溝，加以排除，可在泉眼與出口之間開挖溝槽，修建暗溝。（3）暗溝造價(jià)一般高于明溝，同時(shí)，如果一旦淤塞，疏通費(fèi)事，甚至需開挖重建。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須與修建明溝方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選用。（4）暗溝溝底縱坡建議不小于1%。如出口處為邊溝，暗溝底應(yīng)高出邊溝最高水位20cm以上，不允許出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象。（5）采用暗管排水時(shí)，管底縱坡建議不小于0.5％，出口條件同上。3.暗溝的構(gòu)造（1）在路基填土之前，或挖出泉眼之后，按照泉眼范圍大小，剝除泉眼上層浮土，挖出泉井，砌筑井壁與溝壁，上蓋混凝土(或石)蓋板。井深應(yīng)保證蓋板頂面的填土厚度不小于50cm，井寬b按泉眼的范圍大小決定，高h(yuǎn)約20cm，暗溝寬20～30cm。如溝身兩側(cè)為石質(zhì)，蓋板可直接放在兩側(cè)石壁上。（2）過水暗溝，例如兩雨水井之間的水道連接，也可采用混凝土水管。（二）滲溝

采用滲透方式將地下水匯集于溝內(nèi)，并通過溝底通道將水排至指定地點(diǎn)，此種地下排水設(shè)備統(tǒng)稱為滲溝，它的作用是降低地下水位或攔截地下水。1.滲溝的布置

路線所經(jīng)地段遇有潛水、路塹頂部出現(xiàn)地下水，或地下水位較高，影響路基或路塹邊坡穩(wěn)定，則需修建滲溝將水排除。滲溝盡可能與地下水流向相互垂直，使之能攔截更多的地下水。填石滲溝（盲溝）的底坡應(yīng)大于1％，帶有溝管的可以放寬道0.5％，滲溝內(nèi)的最大流速一般不應(yīng)超過1m/s.

土工織物做公路排水盲溝反濾層（1）滲溝的槽寬(人工開挖)視溝深而定，一般深度在2m時(shí)，寬度為0.6~0.8m深度在3~4m時(shí)，寬度不小于1m。溝內(nèi)用作排水和滲水的砂石填料，應(yīng)經(jīng)過篩選和清洗。（2）封閉層是為了防止土粒落進(jìn)填充石料的孔隙，以免造成滲溝堵塞而設(shè)置的，同時(shí)也能起到防止地面水滲入溝內(nèi)的作用。（3）反濾層是為了匯集水流，并用以防止含水層中土粒堵塞排水層而設(shè)置的。反濾層應(yīng)盡可能選用顆粒大小均勻的砂石材料，分層填埋，相鄰兩層顆粒直徑之比不小于1:4，設(shè)計(jì)時(shí)填料的顆粒應(yīng)為含水層土的最大粒徑的8～10倍。（一）滲井1.（排水）滲井的功能滲井的作用是局部降低路基范圍內(nèi)地下水位（豎直方向排水設(shè)施）。2.滲井的構(gòu)造

上部構(gòu)造為集水結(jié)構(gòu)，下部為排水結(jié)構(gòu)。

上部構(gòu)造:滲水井面積的大小，取決于路基表面的流量，一般可采用直徑為0.7m的圓井，或0.6m×0.6m~1.0m×1.0m的方井。滲水井的頂部四周(進(jìn)口部分除外)用粘土筑堤圍護(hù)。頂上也可加筑混凝土蓋，嚴(yán)防滲井淤塞。下部構(gòu)造:滲水井的下部，必須穿過不透水層而深達(dá)滲透層。井內(nèi)填充材料用碎石或卵石，上部不透水土層內(nèi)填充砂和礫石。透水性土層離地面較深時(shí)，可用鉆井機(jī)鉆孔，但鉆井的直徑不應(yīng)小于15cm，有時(shí)可達(dá)50－60cm。

第四節(jié)路面排水一、路面表面排水

路面表面排水的主要目的是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面積水而影響行車安全。（一）路面表面排水的方式1.在路線縱坡平緩、匯水量不大、路堤較低且邊坡坡面不會(huì)受到?jīng)_刷的情況下，應(yīng)采用在路拱和路堤邊坡上橫向漫流的方式排除路面表面水。2.在路堤較高，邊坡坡面在未做防護(hù)而易遭受路面表面水流沖刷，應(yīng)沿路肩外側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶，匯集路面表面水改為縱向流水，然后通過泄水口和急流槽排離路堤，如圖3-15。泄水口攔水帶設(shè)置攔水帶匯集路面表面水時(shí)，攔水帶過水?dāng)嗝鎯?nèi)的水面，在高速公路及一級(jí)公路上不得漫過右側(cè)車道外邊緣，在二級(jí)及二級(jí)以下公路上不得漫過右側(cè)車道中心線。攔水帶匯集的水流應(yīng)以20～50m間距的急流槽排離路基。二、中央分隔帶排水（一）中央分隔帶排水的方式1.寬度小于3m且表面采用鋪面封閉的中央分隔帶排水，降落在分隔帶上的表面水排向兩側(cè)行車道的集水管中，其坡度與路面的橫坡度相同；在超高路段上，可在分隔帶上側(cè)邊緣處設(shè)置緣石或泄水口，或者在分隔帶內(nèi)設(shè)置縫隙式圓形集水管或碟形混凝土淺溝和泄水口（如圖），以攔截和排泄上側(cè)半幅路面的表面水。

3.表面無鋪面且未采用表面排水措施的中央分隔帶，降落在分隔帶上的表面水下滲，由分隔帶內(nèi)的地下排水設(shè)施（滲溝）排除。2.寬度大于3m且表面未采用鋪面封閉的中央分隔帶排水，降落在分隔帶上的表面水匯集在分隔帶中央的低洼處，并通過縱坡排流到泄水口或橫穿路界的橋涵水道中。三、路面內(nèi)部排水（一）路面內(nèi)部排水的目的（1）浸濕各結(jié)構(gòu)層材料和路基土，造成路面基層材料和地基土的強(qiáng)度降低；（2）使水泥混凝土路面產(chǎn)生基層唧泥，隨之出現(xiàn)脫空、錯(cuò)臺(tái)、開裂和整個(gè)路肩破壞；（3）與水經(jīng)常接觸將使瀝青混合料的瀝青剝落，影響瀝青混合料的耐久；（4）下滲的水使路基土產(chǎn)生不均勻凍脹；進(jìn)而造成翻漿。1.水對(duì)路面結(jié)構(gòu)的影響了解“基層唧泥”——基層在荷載和水的綜合作用下，容易出現(xiàn)軟化，并導(dǎo)致基層的細(xì)顆粒材料在接縫中噴出。隨著時(shí)間的延長和唧泥量的增加，基層將出現(xiàn)脫空。計(jì)算結(jié)果表明：隨著基層脫空量的增加，在荷載的作用下的附加應(yīng)力明顯增加，由此導(dǎo)致路面板的斷裂。

透水性差土質(zhì)的路基常常使?jié)B入到路面內(nèi)部的水長時(shí)間不能排除，停滯在路槽內(nèi)，使路面材料長期飽水。路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水的目的是：保證路面材料處于正常濕度狀態(tài)，正常行使其使用功能，達(dá)到其應(yīng)有的使用壽命。2.路面內(nèi)部排水的目的（三）路面內(nèi)部排水方式1.路面邊緣排水系統(tǒng)（適合舊路改善）2.排水基層排水系統(tǒng)（排水效果較好）全寬式排水基層設(shè)縱向集水溝（管）的排水基層排水系統(tǒng)第四章路基防護(hù)與加固第一節(jié)概述一、防護(hù)與加固的意義1.邊坡坡面防護(hù)設(shè)施；2.沿河堤岸沖刷防護(hù)設(shè)施；3.路基支擋與加固建筑物；4.濕軟地基加固措施。防止路基病害、保證路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性，使公路與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。二、防護(hù)與加固工程分類第二節(jié)坡面防護(hù)一、植物防護(hù)

美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土溫濕，起到固結(jié)和穩(wěn)定邊坡作用。

邊坡較緩，坡度小，土質(zhì)種草、鋪草皮、植樹

優(yōu)點(diǎn)：

適用條件：

方法：（一）植被防護(hù)1.植草草種根據(jù)防護(hù)目的、氣候、土質(zhì)、施工季節(jié)確定，宜于選用易成活、生長快、根系發(fā)達(dá)、葉莖矮或有匍匐莖的多年生草種。宜于選擇便于局部生態(tài)系統(tǒng)平衡的草種混播方式。鼠尾草2.鋪草皮平鋪草皮疊鋪草皮適用于需要快速綠化，且坡率緩于1：1的土質(zhì)邊坡和嚴(yán)重風(fēng)化的軟質(zhì)巖石邊坡。不宜采用喜水、生長在泥沼地的草皮。方格草皮蜈蚣草適用于坡率緩于1：1.5的邊坡或再邊坡以外的河岸及漫灘地。應(yīng)選用根深葉密的低矮灌木。注意視距和風(fēng)沙、風(fēng)雪流問題。3.植樹帶狀植樹連續(xù)植樹紫穗槐護(hù)坡（二）三維植被網(wǎng)防護(hù)適用于砂性土、土夾石及風(fēng)化巖石，且坡率緩于1：0.75的邊坡防護(hù)；三維植被網(wǎng)中的回填土通常采用客土。二、骨架植物防護(hù)

（一）漿砌片石或水泥混凝土骨架植物防護(hù)人字形骨架防護(hù)適用于緩于1：0.75的土質(zhì)和全風(fēng)化巖石邊坡。當(dāng)坡面受水沖刷嚴(yán)重或潮濕時(shí)，坡度應(yīng)緩于1：1。（二）多邊形水泥混凝土空心塊植物防護(hù)1.適用于緩于1：0.75的土質(zhì)和全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖石邊坡。并視情況設(shè)置漿砌片石或水泥混凝土骨架。2.多邊形水泥混凝土空心預(yù)制塊的混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C20，厚度不應(yīng)小于150mm?？招念A(yù)制塊內(nèi)應(yīng)填充種植土，噴播植草。（三）錨桿混凝土框架植物防護(hù)1.適用于土質(zhì)邊坡和坡體中無不良結(jié)構(gòu)面、風(fēng)化破碎的巖石路塹邊坡。2.錨桿采用非預(yù)應(yīng)力的全長粘結(jié)型錨桿?？蚣軕?yīng)采用鋼筋混凝土，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C25。適用于坡面較干燥、未經(jīng)嚴(yán)重風(fēng)化的各種易風(fēng)化巖石邊坡，但不適用于由煤系巖層以及成巖作用很差的紅色粘土巖組成的邊坡。高速公路邊坡不宜使用適用于邊坡坡率緩于1：0.5、易受沖刷的土質(zhì)邊坡或易風(fēng)化剝落的巖石邊坡。高速公路邊坡不宜使用。（一）砂漿（混凝土）抹面（二）捶面三、污工防護(hù)適于坡面未碎裂結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)巖石或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)的不連續(xù)地層以及坡面巖石與基巖分開并有可能下滑的挖方邊坡。（三）噴漿（混凝土）防護(hù)適用于坡率緩于1：0.5、易風(fēng)化但未遭強(qiáng)風(fēng)化的巖石邊坡，噴漿的厚度不宜小于50mm，強(qiáng)度不低于M10;噴混凝土的厚度不宜小于80mm，強(qiáng)度不低于C15。（四）錨桿掛網(wǎng)噴漿錨桿掛網(wǎng)噴漿適用于易風(fēng)化或風(fēng)化嚴(yán)重的軟質(zhì)巖石或較破碎巖石的挖方邊坡以及坡面易受侵蝕的土質(zhì)邊坡，邊坡不宜陡于1：0.5。墻頂厚度一般大于40mm，需要考慮基礎(chǔ)、沉降伸縮縫以及排水孔問題。干砌片石護(hù)坡適用于坡度緩于1：1.25土（石）質(zhì)路塹邊坡。厚度不宜小于250mm；漿砌片石護(hù)坡適用于坡度緩于1:1的易風(fēng)化巖石和土質(zhì)路塹邊坡。厚度不宜小于250mm。

（五）砌石或混凝土預(yù)制塊護(hù)坡（六）混凝土護(hù)面墻漿砌片石護(hù)面墻護(hù)面墻沿河路堤，因河道變遷與水位漲落，經(jīng)常受到?jīng)_刷作用，因此路基必須防護(hù)，才能確保其穩(wěn)定。防止沖刷的方法有多種。各種方法大致可以歸納為直接防護(hù)和間接防護(hù)兩大類。直接防護(hù)措施：植物防護(hù)、砌石防護(hù)—流速較小拋石、石籠—流速較大、浸水部分。間接防護(hù)措施有：丁壩、順壩、格壩等。第三節(jié)沿河路基防護(hù)

直接防護(hù)措施中的植物防護(hù)與石砌防護(hù)，同坡面防護(hù)所述基本類同，但堤岸的防沖刷主要原因是洪水急流、水位變遷不定、水流速度較大，相應(yīng)的要求更高。

拋石防護(hù)：類似在坡腳處設(shè)置護(hù)腳，亦稱拋石垛。拋石不受氣候條件限制。路基沉實(shí)以前均可施工。季節(jié)性浸水或長期浸水亦均可用。

石籠：用鐵絲編織成框架，內(nèi)填石料，設(shè)在坡腳處，以防急流和大風(fēng)浪破壞堤岸也可用來加固河床，防止淘刷。

土工織物軟土沉排是在土工織物上以以石塊或與之混凝土塊體為壓重的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。

土工模袋時(shí)一種雙層織物袋。袋中充填流動(dòng)性混凝土或水泥砂漿或稀石混凝土，凝固后形成高強(qiáng)度和高剛度的硬結(jié)板塊。（一）植物防護(hù)（二）砌石或混凝土護(hù)坡砌石護(hù)坡砌石護(hù)坡（三）拋石或石籠拋石石籠石籠石籠石籠鋪設(shè)（四）土工軟體沉排和土工模袋二、間接防護(hù)——調(diào)治和導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物丁壩、順壩、格壩常用的間接防護(hù)措施有：丁壩、順壩、格壩丁壩（挑水壩）：壩根與河岸相連接，壩頭伸向河槽，與水流成一角度；作用：將水流挑離河岸或路基，改善流態(tài)；順壩（導(dǎo)流壩）：壩根與河岸相連接，壩身與導(dǎo)流線基本重合或平行；作用：導(dǎo)流、束水、調(diào)整流水曲線，改善流態(tài)。格壩：格壩在平面上成網(wǎng)格狀，設(shè)與順壩與堤岸之間。作用：防止高水位時(shí)水流溢入沖刷壩內(nèi)岸坡或坡腳，并促進(jìn)格間的淤積。丁壩工程丁壩順壩群丁壩順壩群丁壩丁壩群

濕軟地基：是指主要由淤泥、淤泥質(zhì)土、軟土泥沼、雜填土等或其他高壓縮性土層構(gòu)成的地基。濕軟土地基的特點(diǎn)是：天然含水量過大、強(qiáng)度低、壓縮性高、具有濕陷性，通常無法滿足建筑物對(duì)地基強(qiáng)度和變形條件的要求，因此工程中常需對(duì)此類地基進(jìn)行加固處理。地基加固處理的目的是：提高地基承載力；改善地基土的壓縮特性，減小基礎(chǔ)的沉降與不均勻沉降；改善其透水性，達(dá)到建筑物對(duì)地基強(qiáng)度與變形要求的目的。

預(yù)備知識(shí)第四節(jié)濕軟地基加固物理處理

化學(xué)處理

熱學(xué)處理置換排水密實(shí)加筋

攪拌灌漿

加熱凍結(jié)

地基處理方法的分類表軟弱地基的處理方法如下：1.換土墊層法換土墊層法(也稱換填土層法)：是將基礎(chǔ)底面以下一定深度范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后分層回填強(qiáng)度較高的砂、碎石、素土或灰土等材料（墊層的材料一般強(qiáng)度較高，透水性強(qiáng)），并加以夯實(shí)或振密的一種地基處理方法。適用于軟土層較厚，稠度大，路堤高、施工期緊迫。

墊層的作用是：

(1)提高淺基礎(chǔ)下的地基承載力；

(2)減小地基的沉降量；

(3)加速軟弱土層的排水固結(jié)。

換土墊層的設(shè)計(jì)換土墊層一般應(yīng)用于處理房屋和水閘基礎(chǔ)下的軟土地基。設(shè)計(jì)的基本原則是：既要滿足建筑物對(duì)地基變形和承載力與穩(wěn)定性的要求，又要符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是確定墊層的厚度和寬度。下面以砂墊層為例來說明設(shè)計(jì)的方法和步驟。

1.砂墊層厚度的確定

砂墊層厚度確定的要求是作用于墊層以下軟土層頂面的總壓力不超過其承載力特征值，即：

z+

cz≤faz對(duì)于條形基礎(chǔ)：對(duì)于矩形基礎(chǔ)：設(shè)計(jì)時(shí)，先假設(shè)一個(gè)墊層厚度，然后用上式驗(yàn)算，如不符合要求，則需加大或減小厚度，重新驗(yàn)算，直到滿足為止。砂墊層厚度一般為0.6~2m，過薄（＜0.5m）其作用不顯著；太厚(＞3m)則施工較困難，經(jīng)濟(jì)上不合理。

2.墊層寬度2.夯實(shí)法重錘夯實(shí)法

該法是起重機(jī)將重15～30kN的夯錘提高到4m以上的高度，讓其自由落下，反復(fù)擊實(shí)地基，達(dá)到加固的目的。重錘夯實(shí)法適用于地下水位低于夯實(shí)有效加固深度的粘性土、砂土、雜填土等地基。強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是用特別重的夯錘（100～300kN）從高處（6~40m）自由落下，對(duì)地基進(jìn)行強(qiáng)有力的夯擊，達(dá)到深層加固的效果，其影響深度可達(dá)10m以上。強(qiáng)夯法適用于處理松散的碎石土、雜填土、砂土，低飽和度的粉土、粘土及濕陷性黃土。

強(qiáng)夯法是法國L·梅納（Menard）1969年首創(chuàng)的一種地基加固方法。夯擊后的地基承載力可提高2～5倍，壓縮性可降低200～500％，影響深度在10m以上。加固地基的三種機(jī)理：動(dòng)力密實(shí)、動(dòng)力固結(jié)、動(dòng)力置換。

機(jī)械碾壓法羊足碾壓路機(jī)3.擠密法（粒料樁加固法）擠密法主要是先將套管打入或振入地基成孔，再將砂、碎石等土料灌入孔中而形成擠密樁，對(duì)軟土產(chǎn)生橫向擠密作用，從而使土的壓縮性減小，抗剪強(qiáng)度提高。它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。目前，我國較成熟的擠密法有以下兩種：

(1)土或灰土樁擠密法

該法是在地基中成孔后，向孔內(nèi)分層填入粘性土或灰土，經(jīng)分層搗實(shí)后，形成土樁或灰土樁。

(2)碎石樁法

該法是由樁間擠密土和錘擊（振動(dòng)）密實(shí)的碎石樁體組成的復(fù)合地基。4.排水固結(jié)法（預(yù)壓加固法）預(yù)壓加固法是在修建建筑物之前，在建筑場(chǎng)地堆放土石等預(yù)壓荷載使地基固結(jié)，待地基固結(jié)達(dá)到要求的程度后，卸除預(yù)壓荷載再修建建筑物，以提高地基承載力及減少地基沉降量。預(yù)壓法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土和沖填土等飽和粘性土地基。

1）堆載預(yù)壓法

堆載預(yù)壓法是在建筑物建造前，在軟土地基表面鋪設(shè)砂墊層，然后堆放土料進(jìn)行加載預(yù)壓，地基因此發(fā)生固結(jié)沉降，承載力得以提高的地基處理方法。其適用于透水性和自身排水條件較好，施工工期較長，且厚度較薄的飽和軟弱地基。

2）砂井堆載預(yù)壓法

砂井堆載預(yù)壓法是在軟弱地基中用鋼管成孔，孔中灌砂并搗實(shí)后，形成豎向排水的砂井，砂井頂部設(shè)置水平排水的砂墊層，再堆放預(yù)壓荷載的地基處理方法。

3）真空預(yù)壓法

為了避免堆卸土、石等笨重預(yù)壓荷載時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，也可利用大氣壓力作為預(yù)壓荷載的真空預(yù)壓法。若地質(zhì)條件允許，還可在場(chǎng)地埋設(shè)井點(diǎn)系統(tǒng)來降低地下水位，這樣既可加速排水，又可使土的自重加大起到預(yù)壓作用。

先在需加固的軟土地基表面鋪設(shè)一層透水砂墊層或砂礫層，再在其上覆蓋一層不透氣的塑料薄膜或橡膠布，四周密封，與大氣隔絕，在砂墊層內(nèi)埋設(shè)滲水管道，然后與真空泵連通進(jìn)行抽氣，使透水材料保持較高的真空度，在土的孔隙水中產(chǎn)生負(fù)的孔隙水壓力，將土中孔隙水和空氣逐漸吸出，從而使土體固結(jié)。5.化學(xué)加固法化學(xué)加固法是指通過高壓噴射、機(jī)械攪拌等方法，將各種化學(xué)漿液注入土中，漿液與土粒膠結(jié)硬化后，形成加固體，從而改善地基土的物理力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到加固地基的目的。常用的化學(xué)漿液為水泥類漿液，其施工方法分為以下2種：

1）深層攪拌法

深層攪拌法是用水泥粉、石灰粉或水泥漿作為固化劑，通過特制的深層攪拌機(jī)械，在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌和，固化劑與軟土產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)后，硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的水泥土加固體，加固體與原地基組成復(fù)合地基，共同承擔(dān)上部建筑物的荷載。深層攪拌法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水率較高且地基承載力小于等于120kPa的粘性土地基。

深層攪拌機(jī)

2）高壓噴射注漿法

高壓噴射注漿法是通過高壓噴射的水泥漿與土混合攪拌，來加固地基。施工時(shí)先用鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)深度，插入帶特殊噴嘴的注漿管，借助高壓設(shè)備，使水泥漿或水以20～40MPa的壓力，從噴嘴中噴出，沖擊破壞土體，然后注漿管邊旋轉(zhuǎn)、邊上提，漿液與土粒充分?jǐn)嚢杌旌喜⒛毯?，土中即形成一固結(jié)體，從而使地基加固。高壓噴射注漿法具有施工簡便、操作安全、成本低、既可加固地基又可防水止?jié)B等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于已有建筑物和新建建筑物的地基處理。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基。輕質(zhì)路堤（粉煤灰)

反壓護(hù)道加筋土法

其他方法

反壓護(hù)道適用于：a.非耕作區(qū)和取土不困難的地區(qū)；

b.路堤高度不大于地基穩(wěn)定性要求的極限高度的2倍；

c.主要用于處理軟土，對(duì)泥沼有時(shí)也可以采用。反壓護(hù)道加筋土法土工織物砂墊層

第一章路基施工第一節(jié)概述一、路基施工的重要性路基是支撐路面的結(jié)構(gòu)物，路基施工質(zhì)量是路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的保證，不少公路路基、路面病害的重要原因就是路基施工質(zhì)量不良，并因此引至大量的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用。二、路基施工的基本方法1.人工施工2.簡易機(jī)械化施工3.機(jī)械化施工4.爆破施工二、路基施工的一般程序和內(nèi)容（一）施工前的準(zhǔn)備工作主要是組織準(zhǔn)備、物質(zhì)準(zhǔn)備和技術(shù)準(zhǔn)備三方面。（二）修建小型人工構(gòu)筑物

主要是檔土墻和地下排水設(shè)施等。要求其先完工。（三）路基土石方工程

包括開挖路塹，填路基，壓實(shí)、整平，建排水溝渠及加固工程。（四）路基工程的檢查與驗(yàn)收

包含各個(gè)工序、整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的竣工檢查驗(yàn)收第二節(jié)施工前的準(zhǔn)備工作

一、準(zhǔn)備工作內(nèi)容

（一）組織準(zhǔn)備（二）物質(zhì)準(zhǔn)備建立和健全施工隊(duì)伍和管理機(jī)構(gòu)，明確施工任務(wù)，制定必要的規(guī)章制度，確立施工所應(yīng)達(dá)到的目標(biāo)等。組織準(zhǔn)備亦是做好一切準(zhǔn)備工作的前提。包括各種材料與機(jī)具設(shè)備的購置、采集、加工、調(diào)運(yùn)與儲(chǔ)存，以及生活后勤供應(yīng)等。（三）技術(shù)準(zhǔn)備

包含全面熟悉設(shè)計(jì)文件、施工現(xiàn)場(chǎng)的勘查、提出修改意見并報(bào)請(qǐng)變更設(shè)計(jì)、編制施工組織計(jì)劃（選擇施工方案、確定施工方法、布置施工現(xiàn)場(chǎng)、編制施工進(jìn)度計(jì)劃、擬訂關(guān)鍵工程的技術(shù)措施等）、施工測(cè)量恢復(fù)路線，施工放樣（導(dǎo)線、中線、水準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)測(cè)，橫斷面檢查，增設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)等）與清除施工場(chǎng)地等各項(xiàng)前期工作。二、路基施工放樣

1.在路中線各中點(diǎn)處標(biāo)定填挖高度；2.按設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诘孛嫔隙ǔ鰴M斷面上各點(diǎn)的位置，如路基中心點(diǎn)、邊緣點(diǎn)、路堤坡腳及路塹坡頂；3.邊坡放樣，按設(shè)計(jì)的路基邊坡率，把邊坡的位置標(biāo)出來；4.移樁移點(diǎn)。

（二）路基邊樁放樣方法（一）內(nèi)容

在地面上將每一個(gè)橫斷面的路基邊坡線與地面的交點(diǎn)，用木樁標(biāo)定出來。對(duì)沒有斷面圖的橫斷面，只有中樁填挖數(shù)字，若地面坡度較緩，便于丈量距離可以假定地面坡度一致，用幾何計(jì)算的方法放出路基邊樁。1.圖解法直接按橫斷面圖，在地面上量出路肩、坡腳、排水溝等距中線的距離，定出邊線樁。2.計(jì)算法ABL1L2路堤坡腳至中樁距離上側(cè)坡腳：下側(cè)坡腳：路塹坡腳至中樁距離上側(cè)坡頂：下側(cè)坡頂：L2L11：mh2h1H1:Sb/2L2L1b1/2（三）路基邊坡放樣方法1.掛線法2.樣板法邊坡尺/樣板邊坡尺/樣板第三節(jié)路基施工的主要機(jī)械

一、挖運(yùn)主要機(jī)械

1.推土機(jī):在拖拉機(jī)上安裝推土板等工作裝置而成的機(jī)械。（1）分類：按行走裝置分為履帶式、輪胎式；

（2）適用范圍：適用于50～100m短距離土或軟石的挖運(yùn)作業(yè)2.鏟運(yùn)機(jī)（1）適用范圍：適用于中短距離的土體挖運(yùn)，不適用于潮濕的粘性土和干燥的粉砂土或陡坡路段。3.挖掘機(jī)（1）分類按挖土方式分為正鏟式、反鏟式。（2）適用范圍：用于各種場(chǎng)合挖掘各種土體和軟石。反鏟正鏟4.裝載機(jī)（1）分類按行走方式分輪胎式、履帶式。（2）適用范圍挖掘松土、鏟土、裝載、短距離運(yùn)土4.工程運(yùn)輸車輛適用中、遠(yuǎn)距離土方和各種設(shè)備運(yùn)輸。絞接自卸卡車二、壓實(shí)主要機(jī)械

碾壓式：光面碾（普通的兩輪和三輪壓路機(jī)）、羊足碾振動(dòng)式：振動(dòng)器、振動(dòng)壓路機(jī)夯擊式：夯錘、夯擊壓路機(jī)振動(dòng)壓路機(jī)光面三輪壓路機(jī)夯錘震動(dòng)碾羊足碾三、石方施工主要機(jī)械

鑿巖機(jī)（一）填方路堤應(yīng)注意的問題1.路基基底的處理

第一節(jié)路基填筑第二章土質(zhì)路基施工（1）清底應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，應(yīng)將路基填土范圍內(nèi)原地面表層的種植土、草皮等予以清除，清除深度一般不小于15cm，有樹根時(shí)應(yīng)全部挖除并將坑穴填平夯實(shí)。清除出來的含有植物根系的表土，應(yīng)當(dāng)存放，以便用來恢復(fù)耕地或鋪在路堤邊坡上，以利草皮生長，起到保護(hù)邊坡的作用。（2）路堤基底清理后預(yù)壓前，應(yīng)再測(cè)高程報(bào)驗(yàn)認(rèn)可，然后預(yù)壓到要求的密實(shí)度（通常不小于85％），必要時(shí)應(yīng)先將土翻松打碎，再整平、壓實(shí)。（3）經(jīng)過水田、池塘、洼地時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況采用排水疏干、換填水穩(wěn)性好的土、拋石擠淤等處理措施，確保路堤的基底具有足夠的穩(wěn)定性。（4）

地面橫坡陡于1:5時(shí)，原地面應(yīng)挖成臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于1m;（5）地面橫坡度陡于1:2.5時(shí)，應(yīng)作特殊處理，防止路堤沿基底滑動(dòng)。2.填料的選擇1）應(yīng)盡量選擇當(dāng)?shù)赝杆院?、摩阻系?shù)大、強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好的碎石土、卵石土、礫石土、中砂、粗砂等填筑材料。2）亞砂土、亞粘土及輕亞粘土等，壓實(shí)后具有足夠的強(qiáng)度，可用來填筑路堤。3）路堤填料不得使用淤泥、沼澤土、凍土、有機(jī)土、含草皮土、生活垃圾、樹根和含有腐朽物質(zhì)的土。采用鹽漬土、黃土、膨脹土填筑路堤時(shí)，應(yīng)針對(duì)地質(zhì)和水文環(huán)境，經(jīng)試驗(yàn)后選用。

4）液限大于50%、塑性指數(shù)大于26的土，以及含水量超過規(guī)定的土，不得直接作為路堤填料。需要應(yīng)用時(shí)，必須采取滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)措施，經(jīng)檢查合格方可使用。5）鋼渣、粉煤灰等材料，可用作路堤填料，其他工業(yè)廢渣在使用前應(yīng)進(jìn)行有害物質(zhì)的含量試驗(yàn)，避免有害物質(zhì)超標(biāo)，污染環(huán)境。6）搗碎后的種植土，可用于路堤邊坡表層。7）浸水路堤、橋涵臺(tái)背及擋土墻應(yīng)選用滲水性良好的填料。（二）填筑方案與施工方法1.分層填筑法水平分層填筑縱向分層填筑2.豎向填筑法3.混合填筑法（三）不同土質(zhì)填筑路堤的規(guī)定1.不同性質(zhì)的填料要分別分層填筑，不得混填，且每種填料累計(jì)總厚度不小于0.5m；

2.路堤上部受車輛荷載的作用影響較大，一般將水穩(wěn)性、凍穩(wěn)性好的土填在路堤的上部；3.透水性大的土填在透水性小的土之下時(shí)，如果兩者粒徑相差懸殊，應(yīng)在層間加鋪過渡層；如果相反時(shí)，其頂面應(yīng)作成4%的雙向向外橫坡，以免積水；

4.沿縱向同層次要改變填料這種類時(shí)，應(yīng)作成斜面銜接，且將透水性好的填料放在斜面的上方為宜。

正確方案錯(cuò)誤方案弱透水性土透水性土不同土質(zhì)路堤接頭

透水性土弱透水性土（四）填石路堤1.填石路堤的石料強(qiáng)度不應(yīng)小于15MPa(用于護(hù)坡的不應(yīng)小于20MPa)。填石路堤石料最大粒徑不宜超過層厚的2/3。高速及一級(jí)公路分層松鋪厚度不宜大于0.5m；其他公路不宜大于1.0m。2.高速、一級(jí)公路和鋪設(shè)高級(jí)路面的其他等級(jí)公路的填石路堤均應(yīng)分層填筑，分層壓實(shí)。二級(jí)及二級(jí)以下且鋪設(shè)低級(jí)路面的公路在陡峻山坡段施工特別困難或大量爆破以挖作填時(shí)，可采用傾填方式將石料填筑于路堤下部，但傾填堤在路床底面下不小于1.0m范圍內(nèi)仍應(yīng)分層填筑壓實(shí)。3.逐層填筑時(shí)，應(yīng)按水平分層，先低后高、先兩側(cè)后中央卸料，并用大型推土機(jī)攤平。個(gè)別不平處應(yīng)配合人工用細(xì)石塊、石屑找平。

4.人工鋪填料徑25cm以上石料時(shí)，應(yīng)先鋪填大塊石料，大面向下，小面向上，擺平放穩(wěn)，再用小石塊找平，石屑塞縫，最后壓實(shí)。人工鋪填塊徑25cm以下石料時(shí)，可直接分層攤鋪，分層碾壓。5.

高速公路及一級(jí)公路填石路堤路床頂面以下50cm范圍內(nèi)應(yīng)填筑符合路床要求的土并分層壓實(shí)，填料最大粒徑不得大于10cm。其他公路填石路堤路床頂面以下30cm范圍內(nèi)宜填筑符合路床要求的土壓實(shí)，填料最大粒徑不應(yīng)大于15cm。（五）土石混合物路堤1.天然土石混合材料中所含石料粒度要求。2.土石路堤均應(yīng)分層填筑，分層鋪填厚度不宜超過40cm。3.當(dāng)混合填料來自不同路段，其混合比相差較大時(shí)，應(yīng)分層或分段填筑。如難以做到，應(yīng)將含硬質(zhì)石塊的混合料鋪于填筑層的下面，且石塊不得過分集中或重疊，上面再鋪含軟質(zhì)石料混合料，然后整平碾壓。4.土石混合填料中，當(dāng)石料含量超過70%時(shí)，應(yīng)先鋪填大塊石料，且大面向下，放置平穩(wěn)，再鋪小塊石料、石渣或石屑嵌縫找平，然后碾壓。二、挖方路基施工（一）路塹開挖應(yīng)注意的問題1.路塹排水1）在路塹開挖前作好截水溝，并視土質(zhì)情況作好防滲工作。土方工程施工期間應(yīng)修建臨時(shí)排水設(shè)施。2）臨時(shí)排水設(shè)施應(yīng)與永久性排水設(shè)施相結(jié)合，流水不得排入農(nóng)田、耕地、污染自然水源，也不得引起淤積和沖刷。2.廢方的處理

盡量移挖做填，棄土盡量與環(huán)境協(xié)調(diào)，不影響路基穩(wěn)定。3.支擋與防護(hù)工程

注意邊坡的穩(wěn)定，及時(shí)設(shè)置必要的支擋與防護(hù)工程。（二）挖方路基施工方法1.全斷面橫挖（縱向全寬掘進(jìn)）a）單層；b）雙層1－橫剖面；2－縱剖面；3－平面

從路塹的一端或兩端按橫斷面全寬逐漸向前開挖，適宜短而深的路塹。2.縱向分層掘進(jìn)

沿路塹全寬以深度不大的縱向分層挖掘前進(jìn)的作業(yè)方法，通常通過縱向挖掘工作通道再逐漸向兩側(cè)橫挖（兩側(cè)出土）。本法便于安排土方運(yùn)輸和展開工作斷面，當(dāng)開挖深度較大時(shí)，可將高度分成幾個(gè)層次安排多組臺(tái)班在不同層次和前后錯(cuò)開的作業(yè)面上開挖，適用于開挖量大、較長的路塹。3.縱向分段掘進(jìn)

若開挖長大的路塹，可以沿路塹縱向選擇一個(gè)或幾個(gè)適宜處，將較薄的一側(cè)路塹橫向挖穿（打馬口），將路塹在縱向分成幾段，安排多組開挖斷面，同時(shí)掘進(jìn)。4.縱橫通道混合掘進(jìn)

若開挖斷面寬，開挖量大，可在開挖縱向通道的基礎(chǔ)上再在橫向開挖通道，提高工作效率。了解：反鏟挖土機(jī)的作業(yè)方式有以下兩種：

溝端開挖:

挖土機(jī)停在基槽(坑)的一端，向后倒退著挖土，汽車停在兩旁裝車運(yùn)土，也可直接將土甩在基槽(坑)的兩邊堆土(如圖a)。此法的優(yōu)點(diǎn)是挖掘?qū)挾炔皇芡谕翙C(jī)械最大挖掘半徑的限制，鏟臂回轉(zhuǎn)半徑小，開挖的深度可達(dá)到最大挖土深度。

1-反鏟挖土機(jī)；2-自卸汽車；3-棄土堆

溝側(cè)開挖:

挖土機(jī)沿溝槽一側(cè)直線移動(dòng)，邊走邊挖，運(yùn)輸車輛停在機(jī)旁裝土或直接將土卸在溝槽的一側(cè)(如圖b)。卸土?xí)r鏟臂回轉(zhuǎn)半徑小，能將土棄于距溝邊較遠(yuǎn)的地方，但挖土寬度(一般為0.8Ｒ)和深度較小，邊坡不易控制。由于機(jī)身停在溝邊工作，邊坡穩(wěn)定性差。因此只在無法采用溝端開挖方式或挖出的土不需運(yùn)走時(shí)采用。

（三）填挖交界處的處理1.提高對(duì)填方部分壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，盡量減小填挖間的沉降差異；2.當(dāng)挖方區(qū)為土質(zhì)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用透水性好的材料填筑填方區(qū)；也可在填挖交界處路床范圍鋪設(shè)土工格柵。挖方區(qū)為巖石時(shí)，宜于在填方區(qū)使用填石路堤。3.縱向填挖交界處應(yīng)設(shè)置優(yōu)良路基填料的過渡段。

第二節(jié)土路基壓實(shí)一、路基壓實(shí)的意義與機(jī)理二、影響壓實(shí)的因素

外部因素：壓實(shí)功能、壓實(shí)工具的類型、壓實(shí)的方法等。內(nèi)部因素：土的含水量、土的性質(zhì)。大量試驗(yàn)和工程實(shí)踐還證明：土基壓實(shí)后，路基的塑性變形、滲透系數(shù)、毛細(xì)水作用及隔溫性能等，均有明顯改善。（一）含水量對(duì)壓實(shí)的影響w0（二）采用密實(shí)度做為路基壓實(shí)控制指標(biāo)的原理飽水前飽水前飽水后飽水后（三）土質(zhì)對(duì)壓實(shí)效果的影響亞砂土亞粘土粘土（四）壓實(shí)功能對(duì)壓實(shí)效果的影響600KN·m1150KN·m2300KN·m3400KN·m三、壓實(shí)機(jī)具的選擇與操作(P309)

機(jī)具名稱最大有效壓實(shí)厚（m）碾壓行程次數(shù)適宜的土類粘性土亞粘土粉砂土砂粘土人工夯實(shí)0.103～43～42～32～3粘性土與砂性土牽引式光面碾0.15——75粘性土與砂性土羊足碾（2個(gè)）0.201086—粘性土自動(dòng)式光面碾5t0.1512107—粘性土與砂性土自動(dòng)式光面碾10t0.251086—粘性土與砂性土氣胎路碾25t0.455～64～53～42～3粘性土與砂性土氣胎路碾50t0.705～64～53～42～3粘性土與砂性土夯擊機(jī)0.5t0.404321砂性土夯擊機(jī)1.0t0.605432砂性土夯板1.5t落高2m0.656521砂性土履帶式0.256～86～8粘性土與砂性土振動(dòng)式0.40—2～3砂性土（一）機(jī)具選擇（碾壓式、夯擊式、振動(dòng)式）1.土基壓實(shí)時(shí)，在機(jī)具類型、土層厚度及行程遍數(shù)已經(jīng)選定的條件下，壓實(shí)操作時(shí)宜先輕后重、先慢后快、先邊緣后中間（超高路段等需要時(shí)，則宜先低后高），分層逐次壓實(shí)。2.壓實(shí)時(shí)，相鄰兩次的輪跡應(yīng)重疊輪寬的三分之一，保持壓實(shí)均勻，不漏壓，對(duì)于壓不到的邊角，應(yīng)輔以人力或小型機(jī)具夯實(shí)。3.路堤邊緣兩側(cè)可采取多填30～50cm，壓實(shí)完成后再刷坡整平；也可用小型振動(dòng)壓路機(jī)從坡腳向上碾壓，坡度不陡于1：1.75時(shí)，可用履帶推土機(jī)從下向上壓實(shí)。（二）機(jī)具操作四、壓實(shí)質(zhì)量控制1.壓實(shí)度填挖類型路面底面計(jì)起壓實(shí)度（%）≥深度范圍（cm）高速、一級(jí)公路其它公路路堤上路床0～309593下路床30～809593上路堤80～1509390下路堤>1509090零填及路塹路床0～30959330～80－－2.壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)1.表列壓實(shí)度是以交通部頒發(fā)的《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》重型擊實(shí)試驗(yàn)法為準(zhǔn)；2.三、四級(jí)公路鋪筑高級(jí)路面時(shí)，壓實(shí)度采用二級(jí)路標(biāo)準(zhǔn)；3.路堤采用特殊填料或處于特殊氣候地區(qū)時(shí)，壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)試驗(yàn)的論證在保證路基強(qiáng)度要求的前提下適當(dāng)降低。（一）土質(zhì)路基（二）填石路基分區(qū)深度（m）攤鋪厚度（mm）最大粒徑（mm）干容重（KN/m3）孔隙率（％）硬質(zhì)石料中硬石料軟質(zhì)石料硬質(zhì)石料中硬石料軟質(zhì)石料硬質(zhì)石料中硬石料軟質(zhì)石料硬質(zhì)石料中硬石料軟質(zhì)石料上路堤0.8～1.5≤400小于層厚2/3小于層厚由試驗(yàn)確定≯23≯22≯20下路堤＞1.5≤600≤500≤400小于層厚2/3小于層厚由試驗(yàn)確定≯25≯24≯22

填石路堤的壓實(shí)質(zhì)量控制宜采用施工參數(shù)（壓實(shí)功率、碾壓速度、壓實(shí)變數(shù)、鋪筑層厚等）與壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)聯(lián)合控制。填石路堤壓實(shí)質(zhì)量可以采用壓實(shí)沉降差或孔隙率（水袋法）進(jìn)行檢測(cè)。施工準(zhǔn)備填筑前基底處理基底檢測(cè)填料分層填筑推土機(jī)攤平平地機(jī)整平灑水或晾曬碾壓檢測(cè)做好記錄檢查簽證路基成型檢查攤鋪厚度檢測(cè)下層填土中線和邊線填料選定與檢測(cè)路基分層填筑壓實(shí)程序山區(qū)公路路基石方工程量大，而且集中，據(jù)統(tǒng)計(jì)一般約占土石方總量的45％～75％。爆破是石方路基施工最有效的方法，爆破還可用于爆松凍土、淤泥，開采石料等等。在公路工程中如能采用綜合爆破施工方法，不但能保證功效高，工期短，而且可以取順直的路線布置方案，是一種值得提倡的方法。

第三章石質(zhì)路基爆破

作為工程爆破能源的炸藥，蘊(yùn)藏著巨大的能量。1千克普通工業(yè)炸藥爆炸時(shí)釋放的能量為3.52×106

焦耳，溫度高達(dá)

3000℃，經(jīng)過快速的化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的功率為4.72×108千瓦，其氣體壓力達(dá)幾千到一萬多兆帕，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般物質(zhì)的強(qiáng)度。在這種高溫高壓作用下，被爆破的介質(zhì)（如巖石等）呈現(xiàn)為流體或彈塑性體狀態(tài)，完全破壞了原來的結(jié)構(gòu)。工程炸藥一般用雷管才能引爆，比較安全?，F(xiàn)代起爆方法有電和非電兩種方式：前者由電熱點(diǎn)燃電雷管內(nèi)的灼熱橋絲引爆炸藥；后者則由導(dǎo)火索的火焰或?qū)П?、?dǎo)爆管傳遞的沖擊波引爆雷管，從而起爆藥包。

一、爆破方法總述

爆破作業(yè)的步驟是向要爆破的介質(zhì)鉆出的炮孔或開挖的藥室或在其表面敷設(shè)炸藥，放入起爆雷管，然后引爆。根據(jù)藥包形狀和裝藥方式的不同，爆破方法主要分為三大類：炮孔法

：在介質(zhì)內(nèi)部鉆出各種孔徑的炮孔，經(jīng)裝藥、放入起爆雷管、堵塞孔口、聯(lián)線等工序起爆的，統(tǒng)稱炮孔法爆破。

藥室法：在山體內(nèi)開挖坑道、藥室，裝入大量炸藥的爆破方法，一次能爆下的土石方數(shù)量幾乎是不受限制的，在每個(gè)藥室里裝入的炸藥有多達(dá)千噸以上的。

裸露藥包法：

不需鉆孔，直接將炸藥包貼放在被爆物體表面進(jìn)行爆破的方法。它在清掃地基的破碎大孤石和對(duì)爆下的大塊石作二次爆破等工作方面，具有獨(dú)特作用，仍然是常用的有效方法。

1.藥包在無限介質(zhì)內(nèi)的作用

為了爆破某一巖體，在其中或表面放置一定數(shù)量的炸藥包，藥包分為集中藥包、延長藥包和分集藥包三種。凡藥包形狀接近球形或立方體，高度不超過直徑四倍的圓柱體和最長邊不超過最短邊四倍的直角六面體，均屬于集中藥包；長度或高度超過上述情況者，屬于延長藥包；分集藥包是為提高炸藥有效能量利用率的改進(jìn)型裝藥方式它將一集中藥包分為兩個(gè)保持一定距離的集中子藥包，如右圖所示。

藥包在無限介質(zhì)內(nèi)爆炸時(shí)，炸藥在瞬時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)爆炸產(chǎn)物，體積增加數(shù)百倍乃至數(shù)千倍，而產(chǎn)生靜壓力，同時(shí)產(chǎn)生的高速度沖擊波和動(dòng)壓力。這巨大的爆炸能，在爆炸的同時(shí)自藥包中心按球面等量擴(kuò)展，傳遞給周圍介質(zhì)，使介質(zhì)產(chǎn)生不同程度的破壞和振動(dòng)現(xiàn)象－藥包的球形爆破作用，這種爆炸作用按破壞程度的不同大致分為幾個(gè)區(qū)間，如下圖。

藥包的球形爆破作用1．壓縮圈：在這個(gè)作用圈范圍內(nèi)，介質(zhì)直接承受藥包爆炸，產(chǎn)生極其巨大的作用力。如果介質(zhì)是可塑性的土，便會(huì)遭到壓縮形成空腔；如果是堅(jiān)硬的脆性巖石，便會(huì)被粉碎。2．拋擲圈：所受的爆破作用力雖較壓縮圈內(nèi)小，但介質(zhì)原有的結(jié)構(gòu)受到破壞，分裂成為不同尺寸和形狀的碎塊，而且爆破作用力尚有足以使這些碎塊獲得運(yùn)動(dòng)速度的余力。如果在有限介質(zhì)內(nèi)，這個(gè)區(qū)間的某一部分，處在臨空的自由條件下，破壞了的介質(zhì)碎塊便會(huì)產(chǎn)生拋擲現(xiàn)象，因而叫做拋擲圈。3．松動(dòng)圈：爆破的作用力更弱，但能使介質(zhì)結(jié)構(gòu)受到不同程度的破壞，但沒有較大位移。4．振動(dòng)圈：微弱的爆破作用力不能使介質(zhì)產(chǎn)生破壞。這時(shí)介質(zhì)只能在應(yīng)力波的傳播下，發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。2.了解爆破漏斗的三要素及爆破作用指數(shù)

藥包在有限介質(zhì)內(nèi)爆炸形成的球形爆炸作用時(shí)，在具有臨空面的表面，都會(huì)形成漏斗狀的爆破坑—爆破漏斗，其形狀、數(shù)量和大小，不但與藥包量大小、炸藥性能、介質(zhì)的性質(zhì)等有關(guān)，同時(shí)還與臨空面的數(shù)量和所處的邊界條件有關(guān)。當(dāng)臨空面不只是一個(gè)，而是數(shù)個(gè)且最小抵抗線W均相等時(shí)，則在各臨空面內(nèi)均形成爆破漏斗，爆能將在各臨空面內(nèi)均勻分布；當(dāng)藥包中心至各臨空面的最短距離不相等時(shí)，其最小的一個(gè)才是藥包的最小抵抗線。

最小抵抗線W的確定原則①應(yīng)盡可能選用大最小抵抗線，以減少裝藥個(gè)數(shù)、藥孔及藥室的開挖工作量。②路塹爆破中，最小抵抗線不得傷害路塹基底或邊坡。了解爆破作用指數(shù)n＝r/W標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破→n＝１（漏斗頂部夾角為90度）；加強(qiáng)拋擲爆破→１<n<3；減弱拋擲爆破→0.75<n<1;松動(dòng)爆破→n＝0.75；壓縮爆破（減弱松動(dòng)爆破）→n<0.75（無拋擲現(xiàn)象）。

前三種爆破，用于路塹、平場(chǎng)等工程中;松動(dòng)爆破適用于隧道掘進(jìn)爆破;壓縮爆破適用預(yù)裂爆破。二、討論影響爆破的主要因素三、炸藥的種類（一）起爆炸藥

起爆炸藥是一種爆炸速度極高的烈性炸藥，爆速可達(dá)2000～8000m/s，用以制造雷管。起爆炸藥又可分為正起炸藥和副起炸藥。正起炸藥對(duì)熱能和機(jī)械沖擊能均具有強(qiáng)烈的敏感性，如雷汞、疊氮鉛、黑索金、泰安等；副起炸藥須由正起炸藥起爆，其爆速甚高，可加強(qiáng)雷管的起爆能量，如三硝基甲硝胺，四硝化戊四醇等。（二）主要炸藥：敏感性低，需要起爆炸藥強(qiáng)力沖擊才能爆炸。1.黑色炸藥：由硝酸鉀（或硝酸鈉）、硫磺及木炭所組成的混合物，對(duì)火星和碰擊極敏感，易燃燒爆炸，怕潮濕，威力低，適用于開采石料。2.TNT炸藥：不吸濕，爆炸威力大，爆炸時(shí)產(chǎn)生有毒的一氧化碳?xì)怏w，不宜用于地下作業(yè)。3.膠質(zhì)炸藥：由硝化甘油和硝酸銨的混合物，另加入一些木屑和穩(wěn)定劑制成的。對(duì)沖擊、摩擦和火星都很敏感，威力大，不吸濕，適合于水下和堅(jiān)石中使用。4.硝銨炸藥：它是硝酸銨、梯和少量木粉的混合物。有吸濕性與結(jié)塊性，受潮后敏感性和威力顯著降低，同時(shí)產(chǎn)生毒氣。5.銨油炸藥：它是硝酸銨和柴油（或加木粉）的混合物，這是一種廉價(jià)、安全、制造簡單、威力比硝酸銨炸藥略低、敏感性低的炸藥。6.漿狀炸藥。它是以硝酸銨、TNT（或鋁、鎂粉）和水為主混合而成的一種漿糊狀炸藥，它的威力大，抗水性強(qiáng)，適用于深水爆破，但需烈性炸藥起爆。四、起爆材料及其起爆方法1.雷管及電力起爆方法2.導(dǎo)火索及火花起爆法3.傳爆線及傳爆線起爆方法4.塑料導(dǎo)爆管非電起爆方法四、起爆材料及其起爆方法1.雷管

在爆破工程上是用雷管的爆炸能激起炸藥爆炸，并借助于炸藥的爆炸威力來破碎巖石。

雷管種類：火雷管、電雷管。

雷管編號(hào)：1～10號(hào)雷管。火雷管，表4.1。二、綜合爆破的內(nèi)容及特性綜合爆破是根據(jù)石方的集中程度，地質(zhì)、地形條件，公路路基斷面的形狀，結(jié)合各種爆破方法的最佳使用特性，因地制宜，綜合配套使用的一種比較先進(jìn)的爆破方法。一般包括小炮和洞室炮兩大類。小炮主要包括鋼釬炮、深孔爆破等鉆孔爆破；洞室炮則隨藥包性質(zhì)、斷面形狀和地形的變化而不同。用藥量1t以上為大炮，1t以下為中小炮?，F(xiàn)將小炮各種爆破方法分述如下：(一)鋼釬炮(眼炮)

在路基工程中，鋼釬炮通常指眼炮直徑和深度分別小于7cm和5m的爆破方法。一般情況下，單獨(dú)使用鋼釬炮爆破石方是不大經(jīng)濟(jì)的，其原因是：(1)炮眼淺，用藥少，每次爆破的石方數(shù)不多，并全靠人工清除，功效較低。(2)不利于爆破能量的利用。由于眼淺，爆破時(shí)爆炸氣體很容易沖出，變成不做功的聲波，以致響聲大而炸下的石方不多，個(gè)別石塊飛得很遠(yuǎn)，通常為其它炮型服務(wù)的輔助炮型。(二)深孔爆破深孔爆破就是孔徑大于75mm、深度5m以上、采用延長藥包的一種爆破方法。炮孔需用大型的潛孔鑿巖機(jī)或穿孔機(jī)鉆孔，是大量石方(萬方以上)快速施工的發(fā)展方向之一。其優(yōu)點(diǎn)是勞動(dòng)生產(chǎn)率高，一次爆破的方量多，施工進(jìn)度快，爆破時(shí)對(duì)路基邊坡的影響比大炮小。如圖2-2-3-4。(三)微差爆破

兩相鄰藥包或前后排藥包以毫秒的時(shí)間間隔(一般為15～75ms)依次起爆，稱為微差爆破，亦稱毫秒爆破。微差爆破的特點(diǎn)是各藥包的起爆時(shí)間相差微小，被爆破的巖塊在移動(dòng)過程中互相撞擊，形成極其復(fù)雜的能量再分配，使巖石破碎均勻，縮短拋擲距離，減弱地震波和空氣沖擊波的強(qiáng)度，既可改善爆破質(zhì)量。(四)光面爆破和預(yù)裂爆破

是在50年