路基路面课程讲义第五章-路基防护与加固

《路基路面工程》课程第五章路基防护与加固

第五章路基防护与加固第一节概述第二节坡面防护第三节冲刷防护第四节软土地基加固《路基路面工程》课程第一节概述一.水温对路基强度和稳定性的影响浸水后，湿度增大，土强度降低；岩性差的岩体，在水温变化条件下，加剧风化；路基表面在温差和湿差作用下形成胀缩循环和干湿循环，导致强度衰减和剥落；地表水和地下水的影响，使岩土表层失稳，易造成水毁病害；沿河路堤在水流冲击和浸蚀作用下，易破坏；湿软地基承载力不足，易导致路基沉陷。路基沉降路基淘空路面塌空路面分层破坏板体淘空路基防护与加固设施二.路基防护与加固设施坡面防护：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿差变化影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变，从而保护边坡整体稳定性。常用坡面防护设施有植物防护和工程防护。堤岸防护与加固：主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，针对水流的破坏工作而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。堤岸防护与加固设施有直接和间接两类。湿软地基加固：提高湿软地基承载力，以防路基沉陷、滑移或其他病害。加固关键在与治水和固结。三.路基防护与加固工程设计原则因地制宜；就地取材；经济适用；照顾景观。第二节坡面防护一.植物防护（一）作用：美化路容，协调环境，调节边坡土湿温，起固结和稳定边坡的作用。（二）适用性：坡高不大，边坡比较稳定的土质坡面。（三）主要方法：1.种草适用性：边坡坡度不陡于1：1，土质适于种草，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过0.6m/s边坡。草品种：适应当地自然条件，根系发达，中茎低矮，多年生长的草种。2.铺草皮：坡面冲刷比较严重，边坡较陡，径流速度＞0.6m／s，容许最大速度为1.8m／s时，采用平铺(平行于坡面)水平叠置、垂直坡面或与坡面成一半坡角的倾斜叠置草皮，还可采用片石铺砌成方格或拱式边框，方格或框内再铺草皮。平铺法horizontallaying叠铺法Overlappinglaying方格法squaredlaying3.植树：用在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促使泥沙淤积，防水直接冲刷路堤。4.拉伸网草皮：在土工网或土工垫等土工合成材料上铺设3-5cm的种植土层，经过撒种、养护后形成的人工草皮。普通草皮土工网土工垫5.固定草种布(也可称植生带)：在土工织物纺织时将草种固定于土工织物中，然后到现场铺筑以促使草皮生长的一种土工合成材料草皮制品。固定草种布（植生带）纸质植生带

植生带

植生带－草砖植生带－植生毯6.网格固定撒种：先将土工网固定于需防护的边坡上，然后撒播草种形成草皮的一种边坡防护方法。网格固定撒种客土喷播生态防护安庆长江大桥北岸接线工程一段为石质挖方地段，开挖完成后路堑边坡较高，岩面大面积裸露。如进行浆砌片石护面墙常规防护，则施工难度较大，造价高，且与周围的自然景观很不协调，影响旅游区高速公路的整体形象。为此，本着安全、经济、生态环保的原则，结合本项目所处地理位置的气候特点，对该处的岩质达坡采用客土喷播生态防护技术进行环境恢复、美化。客土喷播技术主要工艺：

1.收集本地的地质、气象等资料，选择适宜的草种、树种和泥炭土、草纤维、复合肥、粘合剂、保水剂等基质材料，精心组织客土喷播。

2.修整坡面：彻底清除松动石块、孤石，调整坡面、坡顶的棱角，顺坡势在低凹处覆土。

3.铺网、钉网：沿岩石坡面，自上而下铺设镀锌铁丝网，并用锚钉将网体与岩体锚固。

4.绑扎草绳：陡坡面处，将草绳绑扎在铁丝网上、增加客土附着力、保证了附着厚度。

5．喷播客土及草种：喷播共有两个管道，一个管道将泥土、腐质土、草纤维、缓释复合肥、粘胶、保水剂，以及精心配置的适合山体生长的根系发达、抗性强、耐贫瘠、耐干旱、抗高温、较耐寒的草种、树种混合物通过压力装置向上输送，另外一个管道为输水管道，两个管道在距离喷枪一米左右时汇合，通过高压喷枪，喷播到铁丝网及草绳上。

6.养护：在草种发芽及幼苗期，雾状喷水养护，另外，在草坡逐渐生长过程中，适时施肥和防治病虫害。

二、工程防护

protectionwithprojects1定义

definition2类型

type灰浆防护dashprotection砂浆抹面mortartop勾缝pointing喷涂spraycoating砌体防护layingbodyprotection砌石防护protectionwithlayingblocks、护面墙protectionwithfacewall二、工程防护1.抹面防护：适于：石质挖方坡面，岩石表面易风化，但比较完整，尚未剥落，如页岩、泥砂岩、千枚岩的新坡面。抹面材料：石灰浆。抹面厚度：一般2-10cm。抹面防护2.喷浆：适用于：易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡，厚度一般为5-10cm。经济的砂浆是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1：1：6：3配合。喷浆3.护面墙：适用于：浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡。注意：护面墙除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墙背土压力。设置：护面墙高一般不超过10m，纵向每10m设一条伸缩缝，墙身应预留泄水孔。§5—3冲刷防护一、直接措施直接措施：植物防护、石砌防护或抛石与石笼防护及支挡(驳岸等)。植物防护、石砌防护：同坡面防护。1.抛石防护：类似在坡脚处设置护脚，亦称抛石垛。适用：抛石垛的边坡坡度，不应陡于抛石浸水后的天然休止角；石料粒径视水深与流速而定，一般为15～50cm。抛石边坡2.石笼：作用：设在坡脚处，防止急流和大风浪破坏堤岸，加固河床，防止淘刷。铺设：用碎(砾)石垫层铺平，底层各角，可用铁棒固定于基底。3.土工织物软体沉排定义：在土工织物上以块石或预制混凝土块体为压重的护坡结构。适用：水下工程及预计可能发生冲刷的河床和岸坡土面上。主要种类：单片垫、双片垫。单片垫是利用土工织物拼接成大面积的排体；双片垫是将两块单片垫重叠后按一定距离和型式将两片垫连接在一起而构成管状或格状空间，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防冲与反滤的作用。4.土工模袋：定义：是一种双层织物袋，袋中充填流动性混凝土或水泥砂浆或稀石混凝土，凝固后形成高强度和高刚度的硬结板块。材料：满足技术要求，袋内可充填混凝土或砂浆。充填混凝土时，粗骨料最大粒径应符合要求。

适用：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长江大堤子堤二、间接措施1.设置导治结构物作用：改变水流方向——消除和减缓水流对堤岸直接破坏——减轻堤岸近旁淤积——解除水流对局部堤岸的损害——安全保护作用。2.导治结构按其与河道的相对位置，一般可分为丁坝、顺坝或格坝。1)顺坝：大致与堤岸平行，主要作用为导流、束水、调整流水曲度、改善流态。顺坝——导流坝。

2)格坝：在平面上成网格状。设于顺坝与堤岸之间，防止高水位时水流溢入冲刷坝内岸坡和坡脚，并促进格间的淤积。3)丁坝：大致与堤岸垂直或斜交，将水流挑离堤岸，束河归槽，改善流态。丁坝——挑水坝。3.横断面：顺坝与丁坝均用石块修建成梯形横断。坝体分为：坝头、坝身和坝根。4.公路工程中的改河的主要目的：将直接冲刷路基的水流引向旁处；路基占用河槽后，需要拓宽河道；挖滩改河，清除孤石，改移河道，以保护路基；裁弯取直，有利布置路线或桥涵。抛石丁坝抛石顺坝竣工后的青岩子丁顺坝全景拦水坝5-4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。三、处理方法1、换填土层法适用于软土层较厚，稠度大，路堤高、施工期紧迫a、全部开挖换填土：适用于软土层厚3m以内；b、部分开挖换填土：去掉表面层（软土层）c、强制换填土：采用定向爆破将淤泥炸开2、砂垫层法适用于软土层不厚，当地有砂运距不远，施工期不紧迫作用：

a、固结上层排水层

b、可以改善路堤底部排水层，降低路堤内部水位

c、可以改善施工机械条件三、处理方法3、反压护道法当路基填土高度超过不作处理时允许安全高度时。条件：非耕作区，路堤高度不大于路堤极限高度5/3～2倍尺寸：反压护道高度是整个路堤高度1/2～1/3,反压护道边坡与原路堤边坡一致。4、排水固结法引入排水单元，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、三角形深度：15～20m

直径：20～30cm

井间距：(8～10)db、塑料板法:带宽10cm，厚几个毫米≈φ5cm砂井，最小间距0.6m三、处理方法5、挤密桩（砂桩）、石灰桩砂桩作用：a、使周围土体变密实

b、承担部分路堤荷载

c、加速软土固结与砂井的区别：

a、形状相同，作用不同；

b、砂井主要用于排水，故井径较小，间距较大，而砂桩间距较小；

c、砂井适用于过湿软土层，而砂桩适用于松砂、乱填土及普通软粘土。石灰桩：a、化学反应原理起作用

b、施工方法：旋转喷浆法c、桩的直径φ0.3～0.5m，间距0.75～1.5m，深度可达dmax＝30m三、处理方法6、重锤夯实法适用于地下水位在0.8m以下，稍湿一般性粘性土、砂土、黄土、杂填土等。7、化学加固法有机物：尿醛树脂无机物：水玻璃（Na2SO4）软土地基加速固结

袋装砂井施工排水固结法概述排水固结法能解决软粘土地基的沉降和稳定问题。可使地基的沉降在预压期间基本完成或大部分完成，保证建筑物在使用期间不致产生过大的沉降和沉降差。同时可增加地基土的抗剪强度，提高地基的承载力和稳定性。排水固结法是由排水系统和加压系统两部分共同组合而成的。排水系统加压系统根据排水系统和加压系统的不同，排水固结法可分为堆载预压法、砂井(包括袋装砂井、塑料排水板等)堆载预压法、真空预压法、降低地下水位法和电渗法。排水固结法的种类堆载预压法和砂井堆载预压法唯一的区别在于：前者的排水系统以天然地基土层本身为主；而后者在天然地基中还人为地增设了诸如砂井等排水系统。1.1排水固结法的原理

加固软土层竖向排水体排水垫层水平排水盲沟堆载预压法就是用填上等外加荷载来增加总应力σ并使超静孔隙水压力u消散从而增加有效应力σ’的方法。降低地下水位和电渗排水法是总应力不变,减少孔隙水压力来增加有效应力σ’的方法。排水固结法的原理1.3排水固结法的应用范围用于处理软粘土地基，是十分有效的方法。按照使用目的可以解决两个问题沉降问题稳定问题排水固结技术DrainConsolidation地基处理NewTechnicalofSoilImprovement系统组成——排水系统

系统组成——排水系统

材料WickDrainssandgravel系统组成——排水系统

VerticalWickDrainsVerticalWickDrainsHorizontalDrains水平排水体HorizontalDrains水平排水体系统组成——加压系统

堆载桥头高填土堆载预压场地高填土堆载预压临时填土堆载预压VacuumConsolidation系统组成——加压系统

真空预压FLASH预压法是以事先完成的沉降和由于固结使地基强度增长的两个要素为目标的，这种加固方法成立的背景，是以具有饱和粘性土地基由于固结而增加强度，以及所谓一旦地基固结沉降，即使卸掉荷载实际上也不恢复原来状态这两种条件而构成的。3砂井排水固结设计计算

丹尼尔.莫兰（Daniel.E.Moran）最早（1925年）将垂直砂井用于土的深层加固，1926年获得专利。SandDrains3.1砂井设计砂井地基的设计工作即为选择适当的砂井长度、直径、间距、以及形成有效的砂井排水系统所需的材料、砂垫层厚度等，以随地基在批载预压过程中，在预期的时间内，达到所需要的固结度(通常定为80％)。1．砂井直径和间距常采用“细而密”原则。一般砂井直径：300~400mm；间距：6~8倍井径。袋装砂井直径：70~120mm；间距：15~30倍井径。2．砂井长度根据