硬殼壩

硬殼壩是用50號(hào)水泥砂漿砌塊石，80號(hào)水泥砂漿勾縫，或干砌塊石表面用混凝土澆筑一層壩殼，壩身內(nèi)部用干砌石、堆石或天然級(jí)配的砂礫石填筑而成。硬殼壩的高度不宜大于5米，壩頂單寬流量不宜大于10立方米/秒。壩殼厚度一般為0．6—1．5米，較高硬殼壩的上游面硬殼厚度可達(dá)2—3米，硬殼要承受上游水壓力，又要防止?jié)B漏。殼體成拱形，如內(nèi)部填料沉陷也不致開(kāi)裂，硬殼在上下游坡腳處的厚度至少為壩高的1/5—1/6，硬殼上下游坡腳，應(yīng)設(shè)齒墻，插入基巖至少0．5米?；A(chǔ)的其他部分，清除覆蓋層即可。

壩身和兩岸結(jié)合處應(yīng)漿砌密實(shí)，下游坡腳每隔2—3米要留15厘米的排水管一根，以減少對(duì)硬殼的浮托力。壩較高時(shí)，在壩面可以加一層混凝土或鋼筋混凝土護(hù)面。

壩段較長(zhǎng)時(shí)，最好每隔10-20米筑一道漿砌石隔墻，以增加硬殼剛度，萬(wàn)一局部堰段被沖壞時(shí)，不致影響整個(gè)壩段。

硬殼壩的上游坡度，一般采用1：0.75-1：1，下游坡度一般采用1：1.3-1:3。硬殼一般應(yīng)比壩內(nèi)填料早3-4天施工，以便有一定強(qiáng)度承受來(lái)自壩內(nèi)填料的側(cè)壓力。硬殼內(nèi)填料，要用人工有規(guī)則填砌，并用水沖砂填實(shí)，避免填料沉陷大，而使硬殼開(kāi)裂，影響壩身安全。

硬殼層殼體效應(yīng)

當(dāng)硬殼層的平面范圍足夠大時(shí)，一方面硬殼層的存在限制了下臥軟土向四周擠出及周?chē)浲料蛏瞎钠?，使軟土層需要較大的外荷才能發(fā)生剪切變形；另一方面，硬殼層本身具有相對(duì)較大的密實(shí)度，而且有一定的剛度，因此它可以分擔(dān)荷載產(chǎn)生的一部分剪力，即在一定的荷載剪力作用下不產(chǎn)生剪切變形或變形極小，這就使得硬殼層與下臥軟弱層間的荷載傳遞方式有了一定的變化，此時(shí)的硬殼層已具有了類(lèi)似于板體的作用,這種作用可稱(chēng)為硬殼層的“殼體效應(yīng)”。殼體效應(yīng)可使外荷傳到較大的下臥軟土中，使其下臥軟土層的附加應(yīng)力低于按傳統(tǒng)擴(kuò)散方法計(jì)算出來(lái)的附加應(yīng)力，且分布更加均勻，分布的范圍更大。

硬殼層封閉作用

由于表層硬殼層的應(yīng)力擴(kuò)散效應(yīng)，限制了下覆軟土的鼓起和剪切變形，因此軟土地基的剪切破壞變形將需要較大的外部荷載。在外部荷載隨時(shí)間變化而增大的過(guò)程中，下覆軟土地基中的應(yīng)力分布以及大小也隨之發(fā)生了變化，上覆地基中產(chǎn)生了較大的水平壓力，即硬殼層的封閉作用。由于地表硬殼層的封閉約束作用，外部荷載作用到硬殼層上后，會(huì)使軟土層中產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力影響范圍，在此影響范圍內(nèi)的應(yīng)力將進(jìn)行重新分布，產(chǎn)生應(yīng)力擴(kuò)散現(xiàn)象。隨著硬殼層厚度的增大，相對(duì)剛度增大，其應(yīng)力擴(kuò)散作用越明顯。

荷載越大,硬殼層的封閉作用越好。

硬殼層反壓保護(hù)作用

在公路、鐵路施工后期，隨著路基中心部位附加應(yīng)力的不斷增加，路基邊坡坡腳外側(cè)的上壓力也開(kāi)始增大，下覆土體的側(cè)向變形開(kāi)始增加，而硬殼層的上覆壓力以及自重壓力，對(duì)下覆軟土的側(cè)向擠出形成了明顯的抑制作用，表明硬殼層在此時(shí)起反壓保護(hù)的作用。

硬殼層沉降滯后作用

關(guān)于硬殼層作用的另一看法是硬殼層對(duì)沉降的滯后作用，它降低了沉降速率，對(duì)沉降不利。假如填土荷載較大，而硬殼層又較薄，形成的沉降盆幾乎完全破壞了硬殼層的支撐力，這時(shí)滯后效應(yīng)將會(huì)明顯；相反,硬殼層較厚、荷載低，支撐作用將會(huì)是主要的。實(shí)際上，大多數(shù)情況下沉降盆對(duì)硬殼層的破壞是微小的，所以滯后效應(yīng)并不明顯。

1.對(duì)于軟土地基硬殼層存在時(shí)，應(yīng)充分利用硬殼層的作用，當(dāng)路堤自重不超過(guò)具有硬殼層的軟土地基的臨塑荷載時(shí)，這樣的軟土地基可不進(jìn)行處理，這既節(jié)省資金，也可以加快工程進(jìn)度。

2.軟土地基硬殼層對(duì)沉降的影響或者說(shuō)所起到的應(yīng)力擴(kuò)散作用是有條件的，即路堤高度小于極限高度時(shí)有作用，超過(guò)極限高度時(shí)無(wú)作用。當(dāng)填高超過(guò)極限高度時(shí)，沉降速率明顯加大。

3.通過(guò)硬殼層將應(yīng)力擴(kuò)散到更大的面積，使下臥不良土層承受應(yīng)力盡量減輕。增加硬殼層的厚度可以有效減小路基頂面由荷載作用而產(chǎn)生的壓應(yīng)變，隨著硬殼層的增加可以有效減小各種荷載作用下路基的殘余變形。2100433B

由于人們對(duì)這一特殊保護(hù)層認(rèn)識(shí)的不足，工程實(shí)踐中并沒(méi)有充分利用，而是采取了破壞硬殼層的措施，采取工程中一般的軟土地基的處理辦法，如砂井排水固結(jié)法、化學(xué)加固法、換土法等，使工程費(fèi)用耗資巨大。

一般是軟土的天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1，壓縮系數(shù)大于0.5MPa-1，不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa；交通部《公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ017-96)規(guī)定軟土的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：軟土的天然含水量大于等于液限，天然孔隙比大于等于1，不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa。

相應(yīng)的軟土地基硬殼層的劃分指標(biāo)應(yīng)該為：軟土的天然含水量小于液限，天然孔隙比小于1，不排水抗剪強(qiáng)度大于等于20kPa。