一級建造師《市政工程》課堂講義（3）

　　本條介紹了城市工程中常用的重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、柱板式、錨桿式、自立式、加筋土等不同擋土墻結構形式及結構特點。見教材第6頁。

　　1K411014熟悉水對城市道路工程的影響

　　對道路施工建設和使用影響最大、最持久的是地下水。

　　地下水是埋藏在地面以下土顆粒之間的孔隙、巖石的孔隙和裂隙中的水。土中水有固、液、氣三種形態，其中液態水有吸著水、薄膜水、毛細水和重力水，其中毛細水可在毛細作用下逆重力方向上升一定高度，在0℃以下毛細水仍能移動、積聚，發生凍脹。

　　從工程地質的角度，根據地下水的埋藏條件又可將地下水分為上層滯水、潛水、承壓水。

　　路基排水分為地面和地下兩類。一般情況下可以通過設置各種管渠、地下排水構筑物等辦法達到迅速排水的目的。

　　路面結構除滿足其他設計要求外，其總厚度要滿足防凍層厚度的要求，避免路基出現較厚的聚冰帶而導致路面開裂和過量的不均勻凍脹。如果面層厚度不足，可設置以水穩定性好的砂礫料或隔溫性好的材料組成墊層。

　　1K411015 熟悉土的分類及不良土質的處理

　　土的物理性質除與其顆粒粒徑級配有關外，還與土中三相組成部分之間的比例有關。黏性土中含水量的變化能使土狀態發生改變；砂土的密實狀態決定其力學性質。

　　土的強度性質通常是指土體的抗剪強度，即土體抵抗剪切破環的能力。工程中的地基承載力、土坡穩定以及擋土墻的土壓力等計算，主要考慮剪切問題。

　　土的三相（固體顆粒、水和氣）組成特性（見圖1K411015），構成了其許多物理力學特性。土的物理力學基本指標主要有：

　　1、 質量密度ρ：

　　2、 孔隙比e

　　3、 孔隙率n

　　4、 含水量W

　　5、 飽和度S

　　6、 界限含水量：黏性土由一種物理狀態向另一種物理狀態轉變的界限狀態所對應的含水量；

　　7、 液限：土由流動狀態轉入可塑性狀態的界限含水量，是土的塑性上限，稱為液性界限，簡稱液限；

　　8、 塑限：土由可塑狀態轉為半固體狀態時的界限含水量為塑性下限，稱為塑性界限，簡稱塑限；

　　9、 塑性指數：土的液限與塑限之差值，即土處于塑性狀態的含水量變化范圍，表征土的塑性大小；

　　10、 液性指數：土的天然含水量與塑限之差值對塑性指數之比值，可用以判別土的軟硬程度；

　　IL<0堅硬、半堅硬狀態

　　0≤IL<0.5硬塑狀態

　　0.5≤IL <1.0軟塑狀態

　　IL≥1.0流塑狀態

　　11、滲透系數：

　　12、內摩擦角與黏（內）聚力：內摩擦角反映了土的摩阻性質。因而內摩擦角與黏聚力是土抗剪強度的兩個力學指標。

　　砂土的內摩擦角甲值取決于砂粒間的摩擦阻力以及聯鎖作用。一般可以取中砂、粗砂、礫砂的甲＝320～400；粉砂、細砂的甲＝280一360.孔隙比愈小時，甲愈大。含水飽和的粉砂、細砂很容易失動穩定，有時規定取甲＝200左右。

　　黏性土的抗剪強度，主要是黏聚力c.包括：（1）由于土粒間水膜與相鄰土粒之間的分子引力所形成之黏聚力，即“原始黏聚力”。（2）由于土中化合物的膠結作用而形成的黏聚力，即“固化黏聚力”。黏性土的抗剪強度指標變化范圍很大，與土的種類、土的天然結構是否被破壞，試樣在法向壓力下的排水固結，試驗方法等因素有關。可以認為黏性土的黏聚力從小于9．81kPa到近似于200kPa以上。

　　13．凍結深度。工程中常用標準凍結深度z.，即在地表無積雪和草皮覆蓋條件下，多年實測最大凍結深度的平均值。

　　不良土質路基的處理方法

　　1、軟土。這些土都具有天然含水量較高、孔隙比大、透水性差、壓縮性高、強度低等特點。軟土路基的主要破壞形式是沉降過大引起路基開裂損壞。在較大的荷載作用下，地基易發生整體剪切、局部剪切或刺入破壞，造成路面沉陷和路基失穩。

　　常用的處理方法有換填法、擠密法、排水固結法等。

　　2．濕陷性黃土土。質較均勻、結構疏松、孔隙發育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當在一定壓力下受水浸濕，土結構會迅速破壞，產生較大附加下沉，強度迅速降低。由于大量節理和裂隙的存在，黃土的抗剪強度表現出明顯的各向異性。

　　為保證路基的穩定，在濕陷性黃土地區施工應注意采取特殊的加固措施，可采取灰土墊層法、強夯法、灰土擠密樁等成本低、施工簡便、效果好的方法進行處理，并采取措施做好路基的防沖、截排、防滲。加筋土擋土墻是濕陷性黃土地區得到迅速推廣的有效防護措施。

　　3．膨脹土主要由具有吸水膨脹性或失水收縮性黏土礦物組成。

　　可采取的措施包括用灰土樁、水泥樁或用其他無機結合料進行加固和改良；也可用開挖換填、堆載預壓對路基進行加固。同時應采取措施做好路基的防水和保濕，如設置排水溝，采用不透水的面層結構，在路基中設不透水層，在路基裸露的邊坡等部位植草、植樹等措施；可調節路基內干濕循環，減少坡面徑流，并增強坡面的防沖刷、防變形、防溜塌能力。

　　4．凍土分為季節性凍土和多年性凍土兩大類。對于季節性凍土，為了防止路面因路基凍脹發生變形而破壞，在工程設計和施工中應注意以下幾點：

　　（1）應盡量減少和防止道路兩側地表水或地下水在凍結前或凍結過程中滲入到路基頂部，可增加路基總高度，使其滿足最小填土高度要求。

　　（2）選用不發生凍脹的路面結構層材料。了解不同路面材料、土基及路面下的冰凍深度與溫度之間的關系，使土基凍層厚度不超過一定限度1控制土基的凍膿量不超過允許值。

　　（3）對于不滿足防凍脹要求的結構，可采用調整結構層的厚度或采用隔溫性能好的材料等措施來滿足防凍脹要求。多孔礦渣是較好的隔溫材料。

　　（4）為防止不均勻凍脹，防凍層厚度（包括路面結構層）應不低于標準的規定。

　　1K411016 了解擋土結構土壓力的計算

　　土壓力理論是研究土與擋土結構之間相互作用的大小和分布規律的理論。

　　土壓力計算的兩個常用的經典理論是庫侖土壓力理論和朗金土壓力理論。

　　靜止土壓力：

　　主動土壓力：

　　被動土壓力：

　　三種土壓力中，主動土壓力最小；靜止土壓力其次；被動土壓力最大，位移也最大。