路基路面工程第五章

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1、路 基 路 面 工 程,Subgrade and pavement engineering,河南理工大学土木工程学院道路与桥梁教研室,主讲： 徐 平,5 路 基 防 护 与 加 固,河南理工大学土木工程学院道路与桥梁教研室,1,2,3,4,8,概述,坡面防护,冲刷防护,软土地基加固,目 录（contents）,第一节 概述,一、意义目的,1路基改变了原地层的天然平衡状态； 2岩土在不利的水温状态条件作用下，物理力学性质将发生变化。如：浸水后湿度增大，土的强度降低；岩性差的岩，在水温条件变化下，加剧风化；路基表面在温差或湿差作用下形成胀缩或干湿循环，可导致强度衰减和剥蚀；地表水流冲刷，地下水源浸

2、入，使岩土表层失稳，易造成和加剧路基的水毁病害；沿河路堤在水流冲击、掏刷和浸蚀作用下，易遭破坏；湿软地基承载力不足，易导致路基沉陷。因而可能会产生各种形态的破坏。,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。,5 路 基 防 护 与 加 固,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

3、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。,5 路 基 防 护 与 加 固,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。,5 路 基 防 护 与 加 固,路基防护分类图,5 路 基 防 护 与 加 固,各种各样的防护与加固工程,5 路 基 防 护 与 加 固,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

4、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 路 基 防 护 与 加 固,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

5、。 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。,第二节 坡面防护,5 路 基 防 护 与 加 固,坡面防护的前提：要求路基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）和工程防护（无机物防护） 各种坡面防护,5 路 基 防 护 与 加 固,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。,5 路 基 防 护 与 加 固,植物防护的种

6、类： 1、种草：2、铺草皮： 3、植树。,优点：美化路容，协调环境，调节边坡土温湿，起到固结和稳定边坡作用。 适用条件：边坡较缓，坡度小，土质 种草：i1：1,地表径流v0.6m/S 草皮平铺，水平叠铺，垂直坡面方格,5 路 基 防 护 与 加 固,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。,5 路 基 防 护 与 加 固,

7、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 路 基 防 护 与 加 固,第三节 冲刷防护,沿河路堤，因河道变迁与水位涨落，经常受到冲刷作用，因此路基必须防护，才能确保其稳定。 水流冲刷作用，包括动水压力、波浪压力、冰体压力，及其他要素（如壅水高度、冲刷深度、防护层厚度），均需在设计时予以计算与分析，据此选择相应的防护措施。 因水流性质变化较大，防止冲刷的方法有多种。各种方法大致可以归纳为直接防护和间接防护两大类。,5 路 基 防 护 与 加 固,第三节 冲刷防护,冲刷防护包括直接防护

8、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。,5 路 基 防 护 与 加 固,一、直接防护,直接防护是指对河岸或路基边坡所采取的直接加固措施 目的：抵抗水流冲刷和掏刷作用 特点：尽可能不干扰或很少干扰原水流的性质，因而对防护地段的上下游及河对岸影响轻微。 应有足够的强度和稳定性，并能够经得住最不利情况的考验。 如情况估计不足，或单纯为了减少投资而采用不适当的简易防护措施，往往产生防护失效和破坏，因此，可以认为此类防护是被动式的措施。,5 路 基 防 护 与 加 固,适用场合：在水流速度较缓

9、，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的地段优先选用。山区河流有时河槽呈“V”形，其纵坡较陡、流速较大，水流的破坏作用强烈，如果由于受地质的限制而难以人为改变水流性质时，则不得不采用直接防护措施，此时必须着重考虑防护体的坚固稳定。 直接防护措施：植物防护、砌石防护 流速较小 抛石、石笼、石垛、柔性板河抗滑桩 流速较大、浸水部分,一、直接防护,5 路 基 防 护 与 加 固,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；

10、 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。,5 路 基 防 护 与 加 固,二、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，也可减小流速，缓和水流对被防护路段的作用，改变河槽中冲刷和淤积部位，以及必要时改变河道等，均属于间接防护。 特点：间接防护构造物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，使得当冲部位受到特别强烈的冲刷和掏刷作用，因此这些部位应有比较坚固的加固措施。 间接防护实际上是转移目标。 适用场合：当河床较宽，冲刷和淤积大致平衡，水流性质较易改变，且有条件可以顺河势布置横向导流构造

11、物时，宜采用间接防护措施。如果需要防护的路段较长，则更宜采用。因为在此条件下，采用间接防护不仅效果好，比较主动，而且经济效益往往高于直接防护。,5 路 基 防 护 与 加 固,第三节 冲刷防护,二、间接防护,常用的间接防护措施有：丁坝、顺坝、格坝 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或平行； 作用：导流、束水、调整流水曲线，改善流态。 格坝：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 路 基 防 护 与

12、加 固,第三节 软基处理,一、处理方法种类以及选择,处理目的：a、沉降处理：加载预压法、竖向砂井（插塑料板）、挤密砂桩 b、稳定性：换填土、反压护道、加石灰桩,二、选择处理方法,1、考虑地基土质、土层结构层； 2、道路性质、路基高度与宽度； 3、考虑施工工期、材料的供应情况、施工机械实力。,5 路 基 防 护 与 加 固,在路堤设计时应考虑： 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。,第三节 软基处理,5 路 基 防 护

13、与 加 固,各种地基处理方法,5 路 基 防 护 与 加 固,一、砂垫层法,砂垫层在软土地基上铺设厚度为0.51.2m的砂层。适用于软土层不厚，当地有砂运距不远，施工期不紧迫 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。,5 路 基 防 护 与 加 固,材料：以透水性好的砂或砂砾为宜。 垫层处理方法,5 路 基 防 护 与 加 固,二、 换填土法,换填土法用好土（强度较高和透水性好的材料）全部或部分替换软

14、土的方法。适用于软土层较厚，稠度大，路堤高、施工期紧迫 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。,5 路 基 防 护 与 加 固,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。,5 路 基 防

15、护 与 加 固,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（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：非耕作区，路堤高度不大于（5/32）倍极限高度的情况。,尺寸：反压护道高度是整个路堤高度1/21/3,反压护道边坡与原路堤边坡一致。,5 路 基 防 护 与 加 固,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

16、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。,5 路 基 防 护 与 加 固,五、超载预压法,超载预压法路堤填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。,5 路 基 防 护 与 加 固,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：砂井、预制芯板等。,5 路 基 防 护 与 加 固,引入排水单元，降低地下水位，使土固结方法： a、砂井法 施工方法：强行打入法，螺旋钻法 形状：正方形、三角