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1、第五章路基防护与加固 基本内容 5 1概述 5 2坡面防护 5 3冲刷防护 5 4软土地基加固 路基的防护与加固是保证路基强度与稳定性的必要措施 防护的重点 路基边坡 特别是不良地质与水文地段及沿河路基的边坡 路肩表面 同路基稳定性直接有关的近旁河流与山坡 5 1概述 一 防护与加固的意义路基防护与加固的意义是 对维护正常的交通运输 确保行车安全 保证公路使用品质 提高投资效益 以及保持道路与自然环境协调 二 路基防护与加固分类按防护与加固的目的与作用分类 1 坡面防护 保护路基边坡表面 以防受到自然因素的破坏 雨水冲刷 干湿及冷热循环作用 以及表面风化等 2 冲刷防护 堤岸防护与加固 主要使
2、沿河路堤 不致受到水流的冲刷 淘空和浸软 3 支挡建筑 指各类挡土墙 主要用以防止路基变形或支挡路基本体以保证其稳定性 4 地基加固 指提高湿软地基的承载能力的措施 三 防护与加固的区别防护工程 防止冲刷和风化 主要起隔离作用的措施 加固工程 防止路基坍滑 主要起支撑作用的支挡结构物 区别 防护工程主要用于路基本身稳定 即防护工程本身没有或很少有承受外力作用的能力 加固工程主要用于路基本身不稳定 即本身具有承受外力作用的能力 路基防护分类图 各种各样的防护与加固工程 四 路基防护与加固的原则 因地制宜 综合治理 预防为主 防治结合 对于主要隐患和地下害源 如软弱基底和有害的地下水源等 宜先治患
3、后筑路 对于某些附属设施 如坡面防护或路基用地范围以外的防护与加固设施 按其轻重缓急 分期实施 逐步完善 各项工程技术措施 尤其是造价高 工程技术复杂的措施 应作方案分析比较 讲究实效和经济效益 注意环境 配合景观 增进路容的美化与协调 5 2坡面防护 路基边坡表面的防护 主要是防止地面水流的冲刷 而且将坡面封闭隔绝 可以避免与大气直接接触 阻止岩土进一步风化破坏 沿河路基的坡面防护 特别是浸水部分的坡面与坡脚防护兼有加固的作用 可防止水流的冲刷 冲击和淘空 干旱地区的路基坡面防护 主要目的在于防止风蚀或积沙 坡面防护设施 本身不承受外力作用 必须要求坡面岩土整体稳定 坡面防护的前提 要求路基
4、应有适合于边坡土质的断面形式及稳定边坡坡度 坡面防护设施有 植物防护 生命防护 和矿料防护 无机物防护 各种坡面防护 一 植物防护 植物防护 包括植草 铺草皮和植树 主要适用于较缓的土质或严重风化的岩质边坡 植物防护的原理 依靠比较发达的根系 深入土层 使表土固结 植物茎叶覆盖坡面 可以调节表土的湿度 保持湿润 防止扬尘风蚀 植被阻滞地面迳流 阻止冲刷 有利水土保持 植物防护的种类 1 种草 2 铺草皮 3 植树 二 工程防护 工程防护 采用砂石 水泥 石灰等矿质材料进行坡面防护 主要采用隔离原理防止风化 1 灌缝 借助灰浆的粘结力 使坡面胶结成整体 防止岩块坠落或坍塌 同时阻止雨水及有害杂质
5、浸入缝穴 以防边坡失稳破坏 2 勾缝 防止坡面水流入缝隙而引起病害 3 喷浆 将表面封闭 阻止面层风化 以防止边坡剥落和零星碎落 4 抹面 将表面封闭 阻止面层风化 以防止边坡剥落和零星碎落 5 护面墙 浆砌片石坡面覆盖层 6 砌石防护 干砌和浆砌 防止地面水流或河水冲刷 5 3冲刷防护 冲刷防护包括直接防护和间接防护 直接防护 加固堤岸边坡 间接防护 改变水流性质 冲刷防护的前提是搞好事前的水文地质勘察 亦包括风浪作用及附近河段两岸现状的有关资料收集 一 直接防护 直接防护 指对河岸或路基边坡所采取的直接加固措施 目的 抵抗水流的冲刷和淘刷作用 特点 尽可能不干扰或很少干扰原来的水流性质 对
6、防护地段的上下游及河对岸影响轻微 要求防护措施的本身应有足够强度和稳定性 是被动式防护 适用条件 水流速度较缓 流向与堤岸接近平行或在宽阔的河滩 凸岸 台地边缘等水流破坏作用较弱地段优先选用 直接防护包括 植物防护 石砌防护或抛石与石笼防护 以及必要时设置的支挡 驳岸等 植物防护 石砌防护 同前 但要求高 抛石 适用于水流方向较平顺 无严重局部冲刷而被水浸的路堤边坡和河岸 石笼 适用于受洪水急流冲刷和风浪侵袭的地段 浸水挡土墙 在峡谷急流地段 为防止路基挤占河床 二 间接防护 间接防护 采用导流或阻流的方法 改变水流性质或者迫使主流流向偏离被防护的路段 可减小流速 缓和水流对被防护路段的作用
7、改变河槽冲刷和淤积部位 以及必要时改变河道等措施均属于间接防护 特点 间接防护建筑物均侵占一部分河床断面 因而不同程度上压缩和紊乱原来的水流 使得冲刷部位受到特别强烈的冲刷和淘刷作用 因此这部分应有比较坚固的加固措施 主动防护或转移冲刷目标 设施 丁坝 顺坝或格坝改河 丁坝 挑水坝 坝根与河岸相连接 坝头伸向河槽 与水流成一角度 作用 将水流挑离河岸或路基 改善流态 顺坝 导流坝 坝根与河岸相连接 坝身与导流线基本重合 作用 导流 束水 调整流水曲线 改善流态 格坝 在平面上成网格状 设与顺坝与堤岸之间 作用 防止高水位时水流溢入冲刷坝内岸坡或坡脚 并促进格间的淤积 5 4地基加固 在路堤设计
8、时应考虑 1 地基的承载力是否足以保证路堤的稳定性 2 由压缩性土的固结变形而引起的路堤沉降 沉降量和沉降速率 是否影响路基路面结构的正常使用及其使用寿命 为提高路堤稳定性或减少沉降量或加速固结 需要采取的地基处理措施 进行路堤稳定性或沉降分析以及选择地基处理措施应考虑 1 地基条件 地层的生成类别 成层状态 排水条件 各土层的土性指标 物理特性 固结特性和强度特性 2 施工条件 路堤形状 工程进度要求 填料性质 沿线环境和用地限制等 3 道路条件 道路性质 容许剩余沉降量和要求的安全系数等 地基处理方法分类 1 沉降处理 包括加速固结沉降和减小总沉降量两方面 加速固结沉降可采用加载预压 竖向
9、排水 砂井或芯板排水 和挤实砂桩等方法 减小总沉降量可采用挤实砂桩 石灰 或水泥 桩 换填好土等方法 2 稳定处理 采用换填土 反压护道 挤实砂桩 石灰 或水泥 桩等措施增加抗滑阻力 各种地基处理方法 一 砂垫层法 砂垫层 在软土地基上铺设厚度为0 5 1 2m的砂层 作用 1 作为软土层固结所需要的上部排水层 配合其它固结排水措施 2 作为路堤内的底部排水层 以降低路堤内水位或疏干路堤内湿度 3 改善路堤和地基处理工程施工时的机械作业条件 4 软土层薄时 单独用作地基处理 固结排水 措施 材料 以透水性好的砂或砂砾为宜 垫层处理方法 二 换填土法 换填土法 用好土 强度较高和透水性好的材料
10、全部或部分替换软土的方法 作用 提高地基的承载力和降低沉降量 施工方法 开挖和强制挤出 开挖方法 全部开挖换填 在路堤全宽范围内将需要处理的软土层挖除 并置换以好土 适用于软土层厚度为3m以内 路堤需在短期内填筑完成的情况 换填土施工 部分开挖换填 仅挖除表层最软弱部分的软土 换填以好土 使沉降量减少到可接受程度 挖填深度为2m以内 强制换填法 利用路堤填土重力将软土从路堤下向两侧或前方挤出 或者将炸药装入软土层内 通过爆破将软土挤出 换填材料 宜选用排水性能好 处于地下水以下能保持有足够承载力的砂 砂砾及其它粗粒料 三 反压护道法 反压护道 当路堤填筑高度超过地基不作处理时所能容许的安全高度
11、 极限高度或临界高度 时 路堤和软土层达不到要求的滑动破坏安全系数 可在路堤两侧填筑一定高度和宽度的护道 作用 利用护道的填土重量增加稳定力矩 以平衡主路堤的滑动力矩 适用条件 路堤高度不大于 5 3 2 倍极限高度的情况 四 分阶段施工 分阶段施工 路堤填筑到一定高度 放置一段时间 再进行第二阶段的施工 重复多次 填到设计高度为止 原理 利用土的固结特性 适用条件 在软土层初始剪切强度太低 不足以保证路堤稳定性时 采用分阶段施工方法 但总工期很长 特别是土固结很慢的情况下 同时 这种方法有一最大限度的填土高度 超出此高度 分阶段施工仍然不能保证路堤的稳定性 五 超载预压法 超载预压法 路堤填
12、筑到超过设计标高的高度 使软土地基受到超载的作用而加速固结沉降 目的 较早地达到设计路堤荷载的沉降量 并减少路面铺筑后的剩余沉降量 控制在容许范围内 其它方法 采用真空预压法或降低地下水位法等 六 竖向排水固结法 竖向排水固结法 在地基内设置排水井 缩短排水距离 加速固结排水 目的 运用堆载预压 挤出土中的过多含水 达到挤紧土粒和提高强度 适用条件 均匀的厚粘土层而渗透性小 路堤较高 排水材料 砂 预制芯板等 七 挤密桩法和加固土桩法 挤密桩 用冲击或振动方法 将砂或碎石等粒料挤入软土地基内 形成直径较大的桩体 并同原地基一起形成复合地基 作用 1 使桩周围的土体变密实 2 支承路堤很大一部分
13、重量 3 加速周围软土的固结 4 防止液化 砂土地基时 石灰桩 采用螺旋钻在软土层内开孔或用末端闭合式套管压入软土层内 而后将水泥 生石灰 粉煤灰等加固材料灌入孔内 利用加固材料的吸水消解和生成水化物等 降低周围粘性土中的含水量 从而提高地基的强度和减小沉降量 挤密桩法和加固土桩施工现场 喷射粉体搅拌法 深层拌合法 八 重锤夯实法 重锤夯实法 以钢筋混凝土制成截头圆锥体 底部垫钢板 重量宜1 5吨左右 落高2 5 4 5m 对地基进行夯实 8 12遍 适用条件 地下水位0 8m以下稍湿的一般粘性土 砂土 湿陷性黄土 杂填土等 目的 提高地基表层土的强度 强夯法 动力固结法 以8 12t 甚至2
14、00t 的重锤和8 20m 最高达40m 的落距 对地层表面进行强力夯击 利用冲击波和动应力使地基土密实 达到加固的目的 重锤夯实施工现场 九 化学加固法 化学固结法 利用化学溶液或胶结剂 采用压力灌注或搅拌混合等措施 使土颗粒胶结起来 达到对土基加固的目的 目前采用的化学溶液有 1 以水玻璃溶液为主的浆液2 以丙烯酸氨为主的浆液3 水泥浆液4 以纸浆溶液为主的浆液 工艺有 注浆法 利用机械压力将浆液通过注入管 均匀注入地层 浆液以填充和渗透方式 排挤土粒间或石隙中的水分和空气 占据其位置 一定时间后 浆液凝固 可使原土层或缝隙固结成整体 旋喷法和深层搅拌法 本章习题 一 名词解释1 排水固结法2 换填土层法3 重锤夯实法4 坡面防护5 堤岸防护6 冲刷防护7 强夯法8 化学加固法二 思考题1 路基防护与加固的目的和意义是什么 2 路基直接防护与间接防护主要有哪些区别 3 路基防护与加固工程 按作用不同 可分为哪几类 4 试述植物防护的作用 类型及适用条件 5 试述工程防护的作用 类型及适用条件 6 试述堤岸防护与加固的用途及措施 7 试述换填土层法 砂井堆载预压法的原理 8 常见的地基加固的方法主要有那些 各适用于什么场合
