路基路面課程講義第五章-路基防護與加固

《路基路面工程》課程第五章路基防護與加固

第五章路基防護與加固第一節(jié)概述第二節(jié)坡面防護第三節(jié)沖刷防護第四節(jié)軟土地基加固《路基路面工程》課程第一節(jié)概述一.水溫對路基強度和穩(wěn)定性的影響浸水后，濕度增大，土強度降低；巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風化；路基表面在溫差和濕差作用下形成脹縮循環(huán)和干濕循環(huán)，導致強度衰減和剝落；地表水和地下水的影響，使巖土表層失穩(wěn)，易造成水毀病害；沿河路堤在水流沖擊和浸蝕作用下，易破壞；濕軟地基承載力不足，易導致路基沉陷。路基沉降路基淘空路面塌空路面分層破壞板體淘空路基防護與加固設施二.路基防護與加固設施坡面防護：保護路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕差變化影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風化、碎裂、剝蝕演變，從而保護邊坡整體穩(wěn)定性。常用坡面防護設施有植物防護和工程防護。堤岸防護與加固：主要對沿河濱海路堤、河灘路堤及水澤區(qū)路堤，針對水流的破壞工作而設，起防水治害和加固堤岸雙重功效。堤岸防護與加固設施有直接和間接兩類。濕軟地基加固：提高濕軟地基承載力，以防路基沉陷、滑移或其他病害。加固關鍵在與治水和固結(jié)。三.路基防護與加固工程設計原則因地制宜；就地取材；經(jīng)濟適用；照顧景觀。第二節(jié)坡面防護一.植物防護（一）作用：美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土濕溫，起固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。（二）適用性：坡高不大，邊坡比較穩(wěn)定的土質(zhì)坡面。（三）主要方法：1.種草適用性：邊坡坡度不陡于1：1，土質(zhì)適于種草，不浸水或短期浸水但地面徑流速度不超過0.6m/s邊坡。草品種：適應當?shù)刈匀粭l件，根系發(fā)達，中莖低矮，多年生長的草種。2.鋪草皮：坡面沖刷比較嚴重，邊坡較陡，徑流速度＞0.6m／s，容許最大速度為1.8m／s時，采用平鋪(平行于坡面)水平疊置、垂直坡面或與坡面成一半坡角的傾斜疊置草皮，還可采用片石鋪砌成方格或拱式邊框，方格或框內(nèi)再鋪草皮。平鋪法horizontallaying疊鋪法Overlappinglaying方格法squaredlaying3.植樹：用在堤岸邊的河灘上，用來降低流速，促使泥沙淤積，防水直接沖刷路堤。4.拉伸網(wǎng)草皮：在土工網(wǎng)或土工墊等土工合成材料上鋪設3-5cm的種植土層，經(jīng)過撒種、養(yǎng)護后形成的人工草皮。普通草皮土工網(wǎng)土工墊5.固定草種布(也可稱植生帶)：在土工織物紡織時將草種固定于土工織物中，然后到現(xiàn)場鋪筑以促使草皮生長的一種土工合成材料草皮制品。固定草種布（植生帶）紙質(zhì)植生帶

植生帶

植生帶－草磚植生帶－植生毯6.網(wǎng)格固定撒種：先將土工網(wǎng)固定于需防護的邊坡上，然后撒播草種形成草皮的一種邊坡防護方法。網(wǎng)格固定撒種客土噴播生態(tài)防護安慶長江大橋北岸接線工程一段為石質(zhì)挖方地段，開挖完成后路塹邊坡較高，巖面大面積裸露。如進行漿砌片石護面墻常規(guī)防護，則施工難度較大，造價高，且與周圍的自然景觀很不協(xié)調(diào)，影響旅游區(qū)高速公路的整體形象。為此，本著安全、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)保的原則，結(jié)合本項目所處地理位置的氣候特點，對該處的巖質(zhì)達坡采用客土噴播生態(tài)防護技術進行環(huán)境恢復、美化?？屯羾姴ゼ夹g主要工藝：

1.收集本地的地質(zhì)、氣象等資料，選擇適宜的草種、樹種和泥炭土、草纖維、復合肥、粘合劑、保水劑等基質(zhì)材料，精心組織客土噴播。

2.修整坡面：徹底清除松動石塊、孤石，調(diào)整坡面、坡頂?shù)睦饨?，順坡勢在低凹處覆土?/p>

3.鋪網(wǎng)、釘網(wǎng)：沿巖石坡面，自上而下鋪設鍍鋅鐵絲網(wǎng)，并用錨釘將網(wǎng)體與巖體錨固。

4.綁扎草繩：陡坡面處，將草繩綁扎在鐵絲網(wǎng)上、增加客土附著力、保證了附著厚度。

5．噴播客土及草種：噴播共有兩個管道，一個管道將泥土、腐質(zhì)土、草纖維、緩釋復合肥、粘膠、保水劑，以及精心配置的適合山體生長的根系發(fā)達、抗性強、耐貧瘠、耐干旱、抗高溫、較耐寒的草種、樹種混合物通過壓力裝置向上輸送，另外一個管道為輸水管道，兩個管道在距離噴槍一米左右時匯合，通過高壓噴槍，噴播到鐵絲網(wǎng)及草繩上。

6.養(yǎng)護：在草種發(fā)芽及幼苗期，霧狀噴水養(yǎng)護，另外，在草坡逐漸生長過程中，適時施肥和防治病蟲害。

二、工程防護

protectionwithprojects1定義

definition2類型

type灰漿防護dashprotection砂漿抹面mortartop勾縫pointing噴涂spraycoating砌體防護layingbodyprotection砌石防護protectionwithlayingblocks、護面墻protectionwithfacewall二、工程防護1.抹面防護：適于：石質(zhì)挖方坡面，巖石表面易風化，但比較完整，尚未剝落，如頁巖、泥砂巖、千枚巖的新坡面。抹面材料：石灰漿。抹面厚度：一般2-10cm。抹面防護2.噴漿：適用于：易風化而坡面不平整的巖石挖方邊坡，厚度一般為5-10cm。經(jīng)濟的砂漿是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1：1：6：3配合。噴漿3.護面墻：適用于：漿砌片石的坡面覆蓋層，用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡。注意：護面墻除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墻背土壓力。設置：護面墻高一般不超過10m，縱向每10m設一條伸縮縫，墻身應預留泄水孔?！?—3沖刷防護一、直接措施直接措施：植物防護、石砌防護或拋石與石籠防護及支擋(駁岸等)。植物防護、石砌防護：同坡面防護。1.拋石防護：類似在坡腳處設置護腳，亦稱拋石垛。適用：拋石垛的邊坡坡度，不應陡于拋石浸水后的天然休止角；石料粒徑視水深與流速而定，一般為15～50cm。拋石邊坡2.石籠：作用：設在坡腳處，防止急流和大風浪破壞堤岸，加固河床，防止淘刷。鋪設：用碎(礫)石墊層鋪平，底層各角，可用鐵棒固定于基底。3.土工織物軟體沉排定義：在土工織物上以塊石或預制混凝土塊體為壓重的護坡結(jié)構(gòu)。適用：水下工程及預計可能發(fā)生沖刷的河床和岸坡土面上。主要種類：單片墊、雙片墊。單片墊是利用土工織物拼接成大面積的排體；雙片墊是將兩塊單片墊重疊后按一定距離和型式將兩片墊連接在一起而構(gòu)成管狀或格狀空間，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防沖與反濾的作用。4.土工模袋：定義：是一種雙層織物袋，袋中充填流動性混凝土或水泥砂漿或稀石混凝土，凝固后形成高強度和高剛度的硬結(jié)板塊。材料：滿足技術要求，袋內(nèi)可充填混凝土或砂漿。充填混凝土時，粗骨料最大粒徑應符合要求。

適用：坡度不得陡于1：1。水流速度不宜大于1.5m/s。土工模袋布土工袋修筑的長江大堤子堤二、間接措施1.設置導治結(jié)構(gòu)物作用：改變水流方向——消除和減緩水流對堤岸直接破壞——減輕堤岸近旁淤積——解除水流對局部堤岸的損害——安全保護作用。2.導治結(jié)構(gòu)按其與河道的相對位置，一般可分為丁壩、順壩或格壩。1)順壩：大致與堤岸平行，主要作用為導流、束水、調(diào)整流水曲度、改善流態(tài)。順壩——導流壩。

2)格壩：在平面上成網(wǎng)格狀。設于順壩與堤岸之間，防止高水位時水流溢入沖刷壩內(nèi)岸坡和坡腳，并促進格間的淤積。3)丁壩：大致與堤岸垂直或斜交，將水流挑離堤岸，束河歸槽，改善流態(tài)。丁壩——挑水壩。3.橫斷面：順壩與丁壩均用石塊修建成梯形橫斷。壩體分為：壩頭、壩身和壩根。4.公路工程中的改河的主要目的：將直接沖刷路基的水流引向旁處；路基占用河槽后，需要拓寬河道；挖灘改河，清除孤石，改移河道，以保護路基；裁彎取直，有利布置路線或橋涵。拋石丁壩拋石順壩竣工后的青巖子丁順壩全景攔水壩5-4軟基處理一、處理方法種類以及選擇處理目的：a、沉降處理：加載預壓法、豎向砂井（插塑料板）、擠密砂樁b、穩(wěn)定性：換填土、反壓護道、加石灰樁二、選擇處理方法

1、考慮地基土質(zhì)、土層結(jié)構(gòu)層；2、道路性質(zhì)、路基高度與寬度；3、考慮施工工期、材料的供應情況、施工機械實力。三、處理方法1、換填土層法適用于軟土層較厚，稠度大，路堤高、施工期緊迫a、全部開挖換填土：適用于軟土層厚3m以內(nèi)；b、部分開挖換填土：去掉表面層（軟土層）c、強制換填土：采用定向爆破將淤泥炸開2、砂墊層法適用于軟土層不厚，當?shù)赜猩斑\距不遠，施工期不緊迫作用：

a、固結(jié)上層排水層

b、可以改善路堤底部排水層，降低路堤內(nèi)部水位

c、可以改善施工機械條件三、處理方法3、反壓護道法當路基填土高度超過不作處理時允許安全高度時。條件：非耕作區(qū)，路堤高度不大于路堤極限高度5/3～2倍尺寸：反壓護道高度是整個路堤高度1/2～1/3,反壓護道邊坡與原路堤邊坡一致。4、排水固結(jié)法引入排水單元，降低地下水位，使土固結(jié)方法：a、砂井法施工方法：強行打入法，螺旋鉆法形狀：正方形、三角形深度：15～20m

直徑：20～30cm

井間距：(8～10)db、塑料板法:帶寬10cm，厚幾個毫米≈φ5cm砂井，最小間距0.6m三、處理方法5、擠密樁（砂樁）、石灰樁砂樁作用：a、使周圍土體變密實

b、承擔部分路堤荷載

c、加速軟土固結(jié)與砂井的區(qū)別：

a、形狀相同，作用不同；

b、砂井主要用于排水，故井徑較小，間距較大，而砂樁間距較小；

c、砂井適用于過濕軟土層，而砂樁適用于松砂、亂填土及普通軟粘土。石灰樁：a、化學反應原理起作用

b、施工方法：旋轉(zhuǎn)噴漿法c、樁的直徑φ0.3～0.5m，間距0.75～1.5m，深度可達dmax＝30m三、處理方法6、重錘夯實法適用于地下水位在0.8m以下，稍濕一般性粘性土、砂土、黃土、雜填土等。7、化學加固法有機物：尿醛樹脂無機物：水玻璃（Na2SO4）軟土地基加速固結(jié)

袋裝砂井施工排水固結(jié)法概述排水固結(jié)法能解決軟粘土地基的沉降和穩(wěn)定問題?？墒沟鼗某两翟陬A壓期間基本完成或大部分完成，保證建筑物在使用期間不致產(chǎn)生過大的沉降和沉降差。同時可增加地基土的抗剪強度，提高地基的承載力和穩(wěn)定性。排水固結(jié)法是由排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)兩部分共同組合而成的。排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)根據(jù)排水系統(tǒng)和加壓系統(tǒng)的不同，排水固結(jié)法可分為堆載預壓法、砂井(包括袋裝砂井、塑料排水板等)堆載預壓法、真空預壓法、降低地下水位法和電滲法。排水固結(jié)法的種類堆載預壓法和砂井堆載預壓法唯一的區(qū)別在于：前者的排水系統(tǒng)以天然地基土層本身為主；而后者在天然地基中還人為地增設了諸如砂井等排水系統(tǒng)。1.1排水固結(jié)法的原理

加固軟土層豎向排水體排水墊層水平排水盲溝堆載預壓法就是用填上等外加荷載來增加總應力σ并使超靜孔隙水壓力u消散從而增加有效應力σ’的方法。降低地下水位和電滲排水法是總應力不變,減少孔隙水壓力來增加有效應力σ’的方法。排水固結(jié)法的原理1.3排水固結(jié)法的應用范圍用于處理軟粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解決兩個問題沉降問題穩(wěn)定問題排水固結(jié)技術DrainConsolidation地基處理NewTechnicalofSoilImprovement系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)

系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)

材料WickDrainssandgravel系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)

VerticalWickDrainsVerticalWickDrainsHorizontalDrains水平排水體HorizontalDrains水平排水體系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

堆載橋頭高填土堆載預壓場地高填土堆載預壓臨時填土堆載預壓VacuumConsolidation系統(tǒng)組成——加壓系統(tǒng)

真空預壓FLASH預壓法是以事先完成的沉降和由于固結(jié)使地基強度增長的兩個要素為目標的，這種加固方法成立的背景，是以具有飽和粘性土地基由于固結(jié)而增加強度，以及所謂一旦地基固結(jié)沉降，即使卸掉荷載實際上也不恢復原來狀態(tài)這兩種條件而構(gòu)成的。3砂井排水固結(jié)設計計算

丹尼爾.莫蘭（Daniel.E.Moran）最早（1925年）將垂直砂井用于土的深層加固，1926年獲得專利。SandDrains3.1砂井設計砂井地基的設計工作即為選擇適當?shù)纳熬L度、直徑、間距、以及形成有效的砂井排水系統(tǒng)所需的材料、砂墊層厚度等，以隨地基在批載預壓過程中，在預期的時間內(nèi)，達到所需要的固結(jié)度(通常定為80％)。1．砂井直徑和間距常采用“細而密”原則。一般砂井直徑：300~400mm；間距：6~8倍井徑。袋裝砂井直徑：70~120mm；間距：15~30倍井徑。2．砂井長度根據(jù)