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影响路基稳定性的原因及防范措施影响路基稳定性的原因及防范措施 路基是路面的基础 它和路面共同承受行车荷载的作用 没有坚固 稳定的路基就没有稳固的路面 路基的强度和稳定 性是保证路面强度和稳定性的先决条件 路基的强度与稳定性 受水 温度 土质的影响 路基的常见病害就是沉陷 而由于 路基土中含水量偏大造成压实度不足引起沉陷的事例最多 因 为土中的水分过大 土粒被水膜包围而分散得过远 含水量越 大 水膜越厚 水分不能排除 由于水的密度比土的密度小 因此土的密度反而下降了 因此 在压实工作中经常注意并检 查土的含水量 并视需要采取相应措施 尽可能消除和减轻水 对路基造成的危害 确保路基强度和稳定性的手段 路基强度 压实度 含水量 先进的设计施工是确保路基强度的先决条件 而严格检查 测试才能使好的设计和施工落到实处 所有的路基填料都要经 过施工监理人员检验并认可才能使用 另外 在合理使用路基 填料方面 对于用不同强度的土所填路基的部位也是很讲究的 特别是土质变化较多的路段更应引起注意 不允许将 值 较大的土填在 b 值较小的土层下面 也不允许将 较小 的土填在路基顶部 在检测路基填料的含水量和压实度时 除 按规定挖坑取样试验外 还应找薄弱环节取样试验 有的施工 监理人员使用螺丝刀在路面上插捣 发现弱点后再决定取样试 验的位置 以确保路基填方都能达到规定的压实度和强度 这 也是施工规范中规定要用轮胎压路机和平地机配合振动压路机 进行压实的原因 因为轮胎压路机是受压力控制而自动调节轮 胎的高度和压力 使路基填土的压实度达到均匀一致 1 确保路基强度的有效措施 高等级公路沿线及附近的水文 地质和筑路材料的调查 试验是保证路基强度和稳定性的基本条件 因此 不论是施工 监理人员 还是承包单位 都必须集中全力 认真细致地做好 沿线土质调查和取样试验工作 关于水文地质调查和试验方面 的工作 除调查当地的气温和降雨量外 还应调查地下水的深 度 流量 流向 以便采取相应的处治措施和选择合适的路基 材料 关于土质调查和试验 主要是调查挖方路基顶部和填方 原地面以下的土壤类型 对于软土地段 还要做贯入度 沉降 固结试验 并根据试验结果 提出相应的处治方案 关于筑路材料的调查和试验 主要是对沿线挖方及附近的 各类土壤进行全面的调查和试验 摸清可用作填料土的质量和 数量 以便合理地调配使用 尤其在丘陵和山区地段 土质变 化是很大的 每个山头挖方的深度不同 土质也不一样 切不 可草率从事 2 压实度是填土工程的质量控制指标 先取压实前的土样送试验室测定其最佳含水量时的干密度 此为最大干密度 再取压实后的土样送试验室测定其实际干密 度 用实际干密度除以最大干密度即是土的实际压实度 用此 数与标准规定的压实度比较 即可知道土的压实程度是否达到 了质量标准 2 1 公路路基的压实度是体现整个公路结构质量的关键 以 路基能够达到最大干密度 最佳压实度为目标 来确定实际施工 操作方法及目标 提高了对填土厚度控制 含水量控制 碾压程 序及压实度检测的系列控制措施 确定了最少碾压遍数 达到最佳 压实效果的方案 保证公路路基的结构质量 2 2 在路基施工过程中 为控制好路基压实质量 提高现 场压实机械的工作效率 需要重点做好四方面工作 1 通过试验准确确定不同种类填土的最大干密度和最佳含 水量 2 是现场控制填土的含水量 实际施工中 填土的含水量 是一个影响压实效果的关键指标 路基施工中当含水量过大时 应翻松晾晒或掺灰处理 降低含水量 当含水量过低时 应翻 松并洒水闷料 以达到较佳的含水量 3 是分层填筑 分层碾压 施工前 要先确定填土分层的 压实厚度 最大压实厚度一般不超过 20 厘米 4 是加强现场检测控制 填筑路基时 每层碾压完成后应 及时对压实度 平整度 中线高程 路基宽度等指标进行质量 检测 各项指标符合要求后方能允许填筑上一层填土 3 导致路基湿度变化的水源有以下三种 3 1 大气降水 通过路面 路肩和边坡渗 入 3 2 边沟水及排水不良时的地表积水 以毛细水的形式渗 入 3 3 靠近地面的地下水 借助毛细作用上升到路基内部 4 地表水来源 4 1 雨雪直接降落到路面和路基工作区域内的大气降水形 成的地表径流 4 2 从路基上方地面汇流进入路基工作区内的径流 4 3 沿水道由远而近流来横贯路基的河 溪水流 5 地下水来源 5 1 从地面渗入地下尚未达到局部隔水层或透水层的上层 之流水 5 2 在地面以下第一个隔水层以上的含水层中的潜水 5 3 沿基岩上部裂隙中流动的裂隙水 5 4 在裂隙发育破碎沉积层中的层间裂隙水 5 5 分布于可溶性岩层的裂隙 溶洞中的岩溶水 鉴于以上地表水和地下水的存在 在不同程度上将对路基 产生危害 必须做好地基的排水 6 防治措施 对于第 1 2 种水源 采用地面排水 县乡公路路基地面 排水主要是通过全线贯通的边沟来进行的 边沟的横断面形状 常用的有梯形 矩形 三角形 一般情况下 土质边沟采用 60cm 60cm 的梯形 内侧边坡不陡于 1 1 5 公路过街路段 边沟宜采用 7 5 号浆砌片石矩形边沟 80cm 100cm 顶部加 盖 为了保证边沟迅速排水 边沟纵坡一般与路线纵坡一致 并不得小于 0 5 以防淤积 必要的地方如天然沟槽处 宜设 置排水沟涵 一般宜 一沟一涵 在此处特别要说明的是 公 路过街路段的施工一定要严格按施工图纸进行 以前有个别工 程项目 不知道是由于业主方面的原因或是承包商方面的原因 施工图上设计有矩形边沟这一项 但在具体施工时却没有落实 这就直接导致该路段的排水问题无法解决 同时也给该路段的 使用质量埋下隐患 对于第 3 种水源 采用地下排水 因为河 南省在全国公路自然区划中属于东部湿润季冻区 地下水位较 高的路基将发生周期性冻胀与翻浆 使路基强度急剧下降 并 严重影响路面结构的安全 因此 就要求我们重视地下排水 7 影响路基的水流可分为地面水和地下水两大类 与此相 适应的路基排水工程 则分为地面排水工程和地下排水工程 7 1 中央分隔带排水及护坡道 中央分隔带排水设施是由于高等级公路的修建才出现的 中央分隔排水设施由纵向排水沟 明沟 暗沟 渗沟 雨水 井 集水井 横向排水管等组成 至于采用何种形式 可视公 路等级及排水条件设计适合于本地区的中央分隔带排水沟管形 式 7 2 排水设计对于公路路基的稳定性及路面的使用寿命有 着显著的影响 公路排水设计应包含以下两个方面的内容 其 一是要考虑如何减少地下水 农田排灌水对路基稳定性及强度 的影响 一般称之为第一类排水 其二是要考虑如何将路表水 迅速排出路基之外 最大限度地减少雨水对路基 路面质量的 影响 减少因路表水排水不畅或路表水下渗对路基 路面结构 和使用性能产生的损害 这称为第二类排水 第一类排水设计通常采用适当提高路基最小填土高度或在 路基底部设置隔水垫层等办法 施工期间一般都考虑在施工前 开挖临时排水边沟 排除施工期地表水并降低地下水 同时在 路基底部掺加低剂量石灰处理 设置 40cm 厚的稳定层等 采 用这一系列措施可起到事半功倍的效果 第二类排水设计一般包括 1 通过路面横坡 边沟 边沟急流槽等 将路表水迅速排 出路基以外 2 设计中央分隔带纵向碎石盲沟 软式透水管及横向排水 管 将施工期进入中央分隔带的雨水及运营期中央分隔带的下 渗水迅速排出路基之外 3 设计泄水孔以迅速排除桥面水 4 设计中采用沥青封层 土路肩纵横向碎石盲沟或排水管 将渗入路面面层的水引出路基之外 公路路基边坡的质量和状态能否持久而稳定 能否经得住 各种因素的影响而不损坏 通常用边坡稳定性来评价 边坡的 地质条件 水文条件 地形地貌和新构造运动等自然因素是对 边坡稳定性起决定作用的关键因素 而地下采掘 开挖坡脚 人工削坡等人类的工程活动对边坡稳定性负有重大影响 路基 边坡稳定性 或状态改变及损坏 是上述因素综合作用的反映 边 坡稳定性和各种因素构成一个相互联系 相互影响的整体 其 中任何一个因素的改变往往会诱导其它因素改变 进而引起边 坡原有稳定状态发生改变 8 路基边坡损坏形式及特点 路基边坡在自然条件下的损坏 有多种形式和各自的特点 8 1 滑坡 部分岩 土 体在重力作用下沿着一定的软弱面 带 缓慢地 整体地向下移动 一般分蠕动变形 滑动破坏和渐趋稳定等三 个阶段 因下伏岩层压缩 边坡沿岩 土 体内较陡的结构面发生整体 下坐 错 位移 称为坐 错 落 组成边坡的岩 土 体常不发展 为连续的滑动面 而顺着边坡方向发生塑性变形 则称为倾倒 8 2 崩塌 整体岩 土 块脱离母体 突然从较陡的边坡上崩落下来 并 顺着边坡猛烈翻转 跳跃 最后堆积在坡底 称为崩塌 悬崖 陡坡上的个别岩块突然下落 称为坠落的岩块或危石 8 3 剥落 边坡表层岩 土 体长期遭受风化 在冲刷和重力作用下岩 土 屑 块 不断地沿着边坡滚落 堆积在坡底 即为剥落 9 影响路基边坡稳定性的主要因素 影响路基边坡稳定性的因素包括地质条件 水文条件 新 构造运动 地形地貌 自然气候和人类的工程活动等 9 1 地质条件 9 1 1 岩 土 体的地质性质 岩 土 体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式 如坚硬 岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主 而软弱岩石则 以应力控制型失稳为主 岩 土 体的工程地质性能越好 边坡稳 定性越高 9 1 2 地质构造 因地质构造关系到岩 土 体结构面的发育程度 规模 连通 性 充填程度和充填物成分 以及结构面的产出状态对边坡稳 定性的影响 因此在分析岩 土 体结构面对边坡稳定性的影响时 要充分注意岩 土 体结构面的产出状态与边坡面的相互关系 亦 即结构面与边坡面的组合不同 边坡稳定性分为反倾稳定 顺 倾稳定等不同形式 9 2 水文条件 十个边坡九个水 形象地说明了边坡稳定性与地下水的活 动关系 由于岩 土 体的力学性质受水的影响很大 地下水富集 程度的提高不仅增大边体下滑力 而且降低软弱夹层和结构面 的抗剪强度 导致滑动面的抗滑力减小 因此 治理边坡也往 往是由于改善了水文 地质 条件而获得成功 9 3 新构造运动 新构造运动 地震 最容易引起边坡形态 产出状态及水文 地质 条件发生改变而导致边坡失稳 其原因是地震产生的水平 地震附加力促使边坡的下滑力增大 滑动面的抗滑力减小 9 4 地形地貌 边坡的形态和规模等地貌因素对边坡稳定性的影响较为明 显 即不利形态和规模的边坡往往在坡顶产生张应力 并引起 坡顶出现裂缝 在坡底产生剪切应力而促成剪切破坏带 这些 作用均极大地降低边坡的稳定性 此外 边坡面与地质结构面 的不利组合还会导致边坡结构控制型失稳 9 5 自然气候 大气降雨是地下水的主要补给源 气候类型不同时大气降 雨量也不同 因此在不同的地区 由于大气降雨量不同 即使 其它条件相同 边坡稳定性也不相同 例如 暴雨或长期降雨 以及融雪一方面降低岩 土 体的强度 增大孔隙水的压力 使边 坡滑动面的抗滑能力降低 另一方面增大边坡下滑力 两者结 合起来极大地降低了边坡的稳定性 风化作用使岩 土 体的抗剪强度减弱 裂缝增加 扩大 影 响边坡的形状和坡度 此外 沿裂缝风化时可以使岩 土 体脱落 或沿边坡崩塌 堆积和滑移等 9 6 人类的工程活动 随着人类工程活动的次数频繁和规模扩大 对公路边坡稳 定性的影响越来越显著 特别是不当的人类工程活动引起的边 坡失稳事故经常发生 对边坡稳定性产生明显影响的人类工程 活动包括削坡 坡顶加载 地下开挖等 10 路基边坡的防护与加固 10 1 1 根据当地气候环境 工程地质和施工材料等情况 因地 制宜 就地取材 选用适当的工程类型或采取综合措施 以保 证公路路基的稳定 并不要随意取消或减少必要的边坡防护工 程措施 2 在不良的气候和水文条件下 对粉砂 细砂与易于风化 的岩 土 石边坡以及黄土类边坡 均宜在土石方施土后及时防护 3 对于冲刷防护 一般在水流流速不大及水流破坏作用较 弱地段 在沿河路基边坡设砌石护坡 石笼和水泥混凝土预制 板等 以抵抗水流的冲刷和淘刷 4 坡面防护一般不考虑边坡地层的侧压力 故要求防护的 边坡有足够的稳定性 5 对高而陡的防护构造物 设计和施工时要设置便于检查 维修的安全设施 10 2 坡面防护 10 2 1 种草及铺草皮 种草和铺草皮防护适用于边坡稳定 坡面冲刷轻微 且宜 于草类生长的土质路堤和路堑边坡 用以防止表面水土流失 固结表土 增强路基的稳定性 铺草皮的方法常用的有平铺草 皮 平铺叠置草皮 方格式草皮和卵 片 石方格草皮等四种形式 选用草籽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 枝叶茂密的多年生草种为宜 最好采用 几种草籽混合种植 使之生成良好的覆盖层 10 2 2 植树 在路基边坡上合理地植树 对于加固路基有良好的效果 也可和种草 铺草皮配合采用 使坡面形成良好的防护层 植 树适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡 有 利于及早成林 起到良好的防护作用 植树的形式可以是带状或条形 也可以栽成连续式 植树 防护除选用适合当地土壤和气候的树种外 还应注意保持树间 合适的距离 10 2 3 抹面与捶面 易于风化的岩石 页岩 泥岩 泥灰岩和千枚岩等 软质岩层 的路堑边坡防护 可用混合材料抹面 对易于冲刷的边坡和易 风化岩石坡防护可用混合材料捶面 抹面或捶面的边坡坡度不受限制 但不能承受荷载和土压 力 故要求边坡必须是稳定的 坡面应该平整干燥 抹面用混合料有石灰炉渣混合灰浆 石灰炉渣三合土或四 合土 以及水泥石灰砂浆等 捶面用混合料有水泥炉渣混合土 石灰炉渣三合土或四合土等 为了防止抹面表面开裂 增强抗冲蚀能力 可在表面涂以 软化点稍高于当地气温的沥青保护层 抹面和捶面防护工程应 经常检查 发现裂缝 开裂或脱落应及时灌浆修补 10 3 冲刷防护 公路路基和边坡的冲刷防护技术设施包括护面墙 干砌片 石 浆砌片石 水泥混凝土预制块和土工织物等 10 3 1 护面墙防护 为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡 免受大 气因素影响而修建的墙 称为护面墙 护面墙多用于风化的云 母片岩 绿泥片岩 泥质页岩 千枚岩及其它风化严重的软质 岩石 以防止继续风化 护面墙有实体式 孔窗式 拱式和助式等 实体式护面墙 用于一般土质及破碎岩石边坡 孔窗式护面墙用于坡度小于 1 0 75 的边坡 孔窗内可采用捶面 坡面干燥时 或干砌片石 拱 式护面墙用于边坡下部岩石较完整而需要防护上部边坡或通过 局部软弱地段 边坡岩层较完整且坡度较陡时可采用肋式护面 墙 护面墙除自重外 不承受其它荷载和墙后的压力 因此 护面墙所防护的挖方边坡陡度应符合极限稳定边坡的要求 10 3 2 干砌片石防护 较软的土质路基边坡因雨水冲刷会发生泥流 拉沟与小型 溜坍 或有严重剥落的较质岩层边坡 周期性浸水的河滩等均 可采用干砌片石防护 单层干砌片石护坡的厚度一般为 0 15m 双层铺砌护坡的 上层为 0 25 0 35m 下层为 0 15 0 25m 铺砌层的底面应设 垫层 其材料通常用碎 砾石或砂砾混合物等 10 3 3 浆砌片石防护 路基边坡小于 1 1 的土质或岩石边坡的坡面防护采用干砌 片石不适宜或效果不好时 可采用浆砌片石护坡 若与浸水挡 墙综合使用 以防护不同岩石和不同位置的边坡 可收到较好 的效果 浆砌片石护坡的厚度一般为 0 2 0 5m 用于冲刷防护时 根据水流速度大小或波浪大小确定 最小厚度一般不小于 0 35m 采用浆砌片石护坡时应在路堤沉实或压实后施工 以 免因路堤