5第二篇（1分篇）第五章 路基的防护与加固2015.ppt

第五章第五章 路基的防路基的防护与加固与加固第第二二篇篇 路基工程路基工程（第一分篇）（第一分篇）教学要求教学要求1.熟悉路基防护与加固的分类及各适用的场合和作用。2.熟悉坡面防护和冲刷防护的类型。3.会选用湿软地基的加固方法。4.会根据当地的自然条件和具体情况，设计常用路基的加固与防护设施，并能进行指导与组织实施工作。第五章第五章 路基防护与加固路基防护与加固v第一节 防护与加固的基本认知v第二节 坡面防护v第三节 冲刷防护v第四节 湿软地基加固第一节第一节 防护与加固的基本认知防护与加固的基本认知一、路基防护与加固的意义 由岩土所筑成的路基，大面积地暴露于空间，长期受自然因素的侵蚀，岩土在不利水温条件作用下，物理、力学性质将发生变化。为确保路基的强度与稳定性，路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。实践证明，在公路建设中，防护工程对保证公路使用品质、提高投资效益均具有重要的意义。二、路基防二、路基防护与加固分与加固分类 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。防防护与加固的区与加固的区别v防护工程防止冲刷和风化，主要起隔离作用的措施。v加固工程防止路基坍滑，主要起支撑作用的支挡结构物。v区区别：v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。v加固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。路基防路基防护第二节第二节 坡面防护坡面防护坡面防坡面防护一、植物防一、植物防护二、二、圬工防圬工防护 三、三、骨架植物防骨架植物防护 四、封面、四、封面、锤面面一、植物防护一、植物防护植被防护1.种草 2.铺草皮3.植树 它对于坡高不大，边坡比较平缓的坡面是一种简易有效的防护设施，其方法有植被防护、三维植被网防护、湿法喷播、客土喷播。1.植被防护植被防护 植被防护适用条件及设计要求 1)草种选用应根据防护目的、气候、土质、施工季节等确定,宜采用易成活、生长快、根系发达、叶茎矮的多年生草种。2)种子的配合、播种量等的设计应根据选用植物的生长特点、防护地点及施工方法确定。3)铺草皮适用于需要快速绿化,且坡率缓于 1:1 的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。草皮应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种,不宜采用喜水草种,严禁采用生长在泥 沼地的草皮。4)植树适用于坡率缓于 1:1.5 的边坡,或在边坡以外的河岸及漫滩外。树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类。公路弯道内侧边坡严禁栽植高大树木。注意事注意事项:选用草种应注意当地的土壤和气候条件，通常以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜，常用的有白茅草、毛鸭嘴、鱼肩草等，最好混合播种，使之生成一个良好的覆盖层。种植时草籽宜掺砂或与土粒拌和，使之播种均匀，播种时间以气候温暖、温度较大的季节为宜1 1）种）种 草草 图2-1-5-1 草皮防护示意图(除已注明尺寸外，其余单位为cm)a)平铺平面；b)平铺剖面；c)水平叠铺；d)垂直叠铺；e)斜交叠铺；f)网格式 (图中h为草皮厚度，约58cm，a为草皮边长，约2025cm)2 2）铺铺草皮草皮 （1）使用条件 在路基坡面上铺草皮防护，其作用与种草防护相同，但在边坡较高陡和坡面冲刷较严重的地方，铺草皮比种草防护收效快，因此铺草皮适用于需要快速绿化，且坡率缓于1：1的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。铺草皮草皮 3 3）植）植树树 植树适用于坡率缓于1：1.5的边坡防护，或在边坡以外的堤岸及河漫滩外，用以降低流速。多排林带还可改变水流方向，在沙漠与雪害地区，可起到阻沙防雪作用。树种应选用能迅速生长且根深枝茂的低矮灌木类。公路弯道内侧边坡严禁栽植高大树木。2.2.三维植被网防护三维植被网防护 适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于10.75的边坡。3.3.湿法喷播湿法喷播 湿法喷播是一种以水为载体的机械化植被建植技术。它采用专门的设备（喷播机）施工。种子在较短时间内萌芽、生长成株、覆盖坡面，达到迅速绿化、稳固边坡的目的。它适用于土质边坡、土夹石边坡、严重风化岩石且坡率缓于1：0.5的路堑和路堤边坡及中央分隔带、立交桥、服务区及弃土堆绿化防护。4.4.客土喷播客土喷播 客土喷播是将客土（提供植物生育的基盘材料）、纤维（基盘辅助材料）、侵蚀防止剂、缓效肥料和种子按一定比例，加入专用设备中充分混合后，喷射到坡面，使植物获得必要的生长基础，达到快速绿化的目的。图2-1-5-3 客土喷播v1.抹面抹面v1)封面适用于坡面较干燥、未经严重风化的各种易风化岩石边坡,但不适用于由煤系岩层及成岩作用很差的红色粘土岩组成的边坡。抹面防护使用年限为 810 年,高速公路路基边坡不宜采用抹面防护。v2)封面厚度不宜小于 30mm,表层可涂软化点稍高于当地气温的沥青保护层。二、圬工防护v2 2.捶面捶面v1)、捶面适用于边坡坡率缓于1:0.5、易受冲刷的土质边坡或易风化剥落的岩石边坡,使用年限为1015年。高速公路路基边坡不宜采用捶面防护。v2)、捶面宜采用等厚截面,其厚度不宜小于100mm。二、圬工防护v3.3.喷护喷护v挂网喷护：是在清挖出密实、稳定的新鲜坡面上钻孔、安装锚杆、灌浆，然后挂上钢丝网或纤维网，最后用高压泵喷射混凝土形成防护层。v1）适用于坡率缓于 1:0.5、易风化但未遭强风化的岩石边坡。v2）喷浆防护厚度不宜小于 50 mm,采用的砂浆强度不应低于 M10。v3）喷射混凝土防护厚度不宜小于 80m,混凝土强度不应低于 C15。v4）喷护坡面应设置泄水孔和伸缩缝。圬工防圬工防护4.挂网挂网喷浆喷浆(混凝土混凝土)v1)适用于坡面为碎裂结构的硬质岩石或层状结构的不连续地层以及坡面岩石与基岩分开并有可能下滑的挖方边坡。v2)锚杆应嵌入稳固基岩内,锚固深度应根据岩体性质确定。v3)钢筋网喷射混凝土支护厚度不应小于 1 00mm,亦不应大于 250mm。钢筋保护层厚度不应小于 20mm。4.挂网挂网喷护喷护 挂网喷护是在清挖出密实、稳定的新鲜坡面上钻孔、安装锚杆、灌浆，然后挂上钢丝网或纤维网，最后用高压泵喷射混凝土形成防护层一般灰砂比为1112，水灰比为0.380.45的水泥砂浆，注浆压力不低于0.2MPa。5.砌石砌石护护坡坡 砌石护坡分为两种：干砌片石护坡、浆砌片石护坡。图2-1-5-6 片石护坡示意图a)、b)单层；c)、d)双层(图中为干砌石垛高度，约2030 cm,h为护面厚度，大于20 cm)6.护面墙护面墙 1)护面墙适用于防护易风化或风化严重的软质岩石或较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡,边坡不宜陡于1:0.5。窗孔式护面墙防护的边坡不应陡于1:0.75;拱式护面墙适用于边坡下部岩层较完整而上部需防护的路段,边坡应缓于l:0.5。2)单级护面墙的高度不宜超过1Om,并应设置伸缩缝和泄水孔。3)护面墙基础应设置在稳定的地基上,埋置深度应根据地质条件确定;冰冻地区埋置在冰冻深度以下不小于250mm。护面墙前趾应低于边沟铺砌的底面。护面墙H（m）路堑边坡护面墙厚度（m）顶宽b底宽d21:0.50.400.406陡于1:0.50.400.40+0.10H6H101:0.51:0.750.400.40+0.05H10H151:0.751:10.400.60+0.05H浆砌片石砌片石护面面墙护面面墙护面面墙三、骨架植物防护 骨架植物防护是指对于无法直接采用植物防护的路基边坡，采用浆砌片石或钢筋混凝土在坡面上形成框架，并结合铺草皮、三维植被网、土工格栅、喷播植草、栽植苗木等方法形成的一种护坡技术。1.浆砌片石或水泥混凝土骨架植草护坡 适用于缓于1：0.75的土质和全风化岩石边坡。当坡面受雨水冲刷严重或潮湿时，坡度应缓于1：1。骨架的形式有方格形、拱形、人字形等，应与周围景观相协调。骨架防护可采用混凝土、浆砌片（块）石、卵（砾）石等做骨架，骨架内应采用植物等辅助防护措施。骨架植物防护 2.多边形水泥混凝土空心块植物护坡 适用于坡度缓于1：0.75的土质边坡和全风化、强风化的岩石路堑边坡，并视需要设置浆砌片石或混凝土骨架。多边形空心预制块的混凝土强度不应低于C20，厚度不应小于150mm，如图3.9所示。空心预制块内应填充种植土，喷播植草。3.锚杆混凝土框架植物防护 锚杆混凝土框架植物防护适用于土质边坡和坡体中无不良结构面、风化破碎的岩石路堑边坡。锚杆采用非预应力的全长粘结型锚杆，锚杆间距、长度应根据边坡地质情况确定。锚杆保护层厚度不应小于20 mm。图2-1-5-12 锚杆混凝土框架植草防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护一、直接防护一、直接防护 为了防止流水直接危害沿河、滨海路堤以及有关海河堤坝护岸的堤岸边坡和坡脚，必须采取一定的防止冲刷的措施。1.抛石防护 2.石笼防护 3.土工织物防护4）石笼2.石石笼防防护 3.3.土工土工织织物防物防护护 土工膜袋是一种双层织物袋，袋中充填流动性混凝土或水泥砂浆或小粒径石料混凝土，凝固后形成高强度和高刚度的硬结板块，适用于允许流速23m/s的沿河路基防护。土工膜袋可用于替代干砌块石、砂浆块石等修建堤坡、堤脚，构筑丁坝、堤坝主体，还可以用于堤坝崩塌、江河崩岸险情的抢护。直接防直接防护要点要点v直接防护指对河岸或路基边坡所采取的直接加固措施。v 目的：抵抗水流的冲刷和淘刷作用。v 特点：尽可能不干扰或很少干扰原来的水流性质，对防护地段的上下游及河对岸影响轻微，要求防护措施本身应有足够强度和稳定性。是被动式防护。v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。直接防直接防护护包括：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，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 设置导治结构物可改变水流方向，消除和减缓水流对堤岸直接破坏，同时可减轻堤岸近旁淤积，彻底解除水流对局部堤岸的损害作用，起安全保护作用。导治结构物是桥涵和路基的重要附属工程，由于涉及水流改向，影响范围较大，工程费用亦较高，务必慎重。导治结构物主要是设坝，按其与河道的相对位置，一般可分为丁坝、顺坝或格坝。导治结构物的布置，应综合考虑河道宽窄、水流方向、地质条件、防护要求、材料来源、施工条件和工程经济等，要综合考虑，全面治理，要避免河床过多压缩，或因水位提高和水流改向，而危害河对岸或附近地段的农田水利及堤岸等。间接防接防护要点要点v 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；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。v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。v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。v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。v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。图2-1-5-18 导流结构物综合布置图例l一顺水坝；2格坝；3一挑水坝(丁坝)；4拦水坝；5一导流坝；6一桥墩；7路中线第四节第四节 湿软地基加固湿软地基加固v湿湿软地基加固地基加固指提高湿软地基的承载能力的措施。v在路堤设计时应考虑：v1.地基的承载力是否足以保证路堤的稳定性；v2.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。v 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。湿湿软软地基加固地基加固 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。方法分方法分类：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。一、换填土法一、换填土法v换填土法填土法用好土（强度较高和透水性好的材料）全部或部分替换软土的方法。v作用：提高地基的承载力和降低沉降量。v施工方法：开挖和强制挤出。v开挖方法：v全部开挖全部开挖换填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。一、换填土法一、换填土法v部分开挖换填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）。v强制换填法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。v换填材料：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。换填土法（案例）填土法（案例）二、碾压夯实二、碾压夯实法法v重重锤锤夯夯实实法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2.54.5m，对地基进行夯实（812遍）。v适用条件适用条件：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。v目的：目的：提高地基表层土的强度。v强强夯法（夯法（动动力固力固结结法）法）以812t（甚至200t）的重锤和820m（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。重重锤夯夯实施工施工现场三、竖向排水固结法三、竖向排水固结法v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。v目的：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。v适用条件：适用条件：均匀的厚粘土层而渗透性小、路堤较高等。v排水材料：排水材料：砂、预制芯板等。砂井堆砂井堆载预压法法四、挤密桩法和加固土桩法四、挤密桩法和加固土桩法v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。v作用：1）使桩周围的土体变密实；2）支承路堤很大一部分重量；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。石灰桩施工现场案例五、化学加固法五、化学加固法v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。v目前采用的化学溶液有：v1)以水玻璃溶液为主的浆液v2)以丙烯酸氨为主的浆液v3)水泥浆液v4)以纸浆溶液为主的浆液本章小结（1）防护是指为防止路基边坡受冲刷和风化作用，在坡面上所做的各种铺砌和栽植；加固主要是指对天然含水率过大、承载力低的软弱地基或可能失稳的路基边坡所做的各种技术处理。（2）坡面植物防护有植被防护（如种草、铺草皮、植树等）和三维植被网防护、湿法喷播、客土喷播等。（3）不宜使用植物防护或考虑就地取材时，坡面圬工防护可采用抹面、捶面、喷护、挂网喷护、砌石护坡、浆砌片石护面墙、骨架植物防护等形式，可根据不同条件选用，但造价较高，与周围环境协调性较差。（4）沿河路基的直接防护设施包括植树、石砌护坡、抛石或石笼、混凝土预制块防护以及土工织物防护等；间接防护主要指设置导流结构物，如丁坝、顺坝等，用来改变水流流速、流向和原来状态。（5）在软土地基上填筑路堤有可能出现失稳，或者沉降量和沉降速率不能满足要求时，需对软土地基进行适当的处理，以增加其稳定性，减少沉降量或沉降速率。常用的方法有换填土层法、加固土桩法、排水固结法、强夯法等。复习思考题复习思考题 1.路基防护与加固的意义何在？2.直接防护与间接防护的本质区别有哪些？3.路基防护与加固工程，按作用不同，可分为哪几种？各类的作用是什么？4路基常用的坡面防护措施有哪些？5.什么叫护面墙？其作用是什么？6.冲刷防护常用哪些措施？7.在公路工程中常采取哪些措施进行湿软地基处理？阐述各种措施的加固原理和适用范围？END