公路路基防护工程施工.ppt

第五节路基防护工程施工 概述坡面防护冲刷防护支挡建筑物防护 概述 边坡灾害 2008 5 12汶川地震灾害 概述 边坡灾害 2008 5 12汶川地震灾害 概述 边坡灾害 2008 5 12汶川地震灾害 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 1 确保路基路面的稳定2 确保路基路面的强度3 确保路基路面的使用耐久性 边坡坡面防护 保护路基边坡表面免受雨水冲刷 减缓温差及湿度变化的影响 防止和延缓软弱岩土表面的风化 碎裂 剥蚀演变进程 保护路基边坡的整体稳定性 在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境 特点 不承受外力作用 必需要求坡面岩土整体稳定牢固 类型 植物防护 种草 铺草皮 植树等 生命防护工程防护 抹面 喷浆 勾缝 石砌护面等 沿河路堤冲刷防护 沿河滨海路堤 河滩路堤 水泽区路堤特点 针对水流的破坏作用而设 起防水治害和加固堤岸双重功效 类型 直接防护 植物防护和石砌防护 铺石 抛石 石笼 间接防护 导治结构物 丁坝 顺坝 格坝 防洪堤 C 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 二 路基防护加固的种类与作用 路基防护分类图 各种各样的防护与加固工程 三 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 一 植物防护 植物防护 可美化路容 协调环境 调节边坡土的湿温 起到固结和稳定边坡的作用 它对于坡高不大 边坡比较平缓的土质坡面是一种简易有效的防护设施 其方法有种草 铺草皮和植树 1 种草 根系发达 中茎低矮 多年生长 适应当地自然条件的几种草籽混种 适用 适用边坡坡度不陡于1 1 土质适宜种草 不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过0 6m s的边坡 注 不宜种草的坡面 可以铺5 10cm厚的种植土层 土层与原坡面结合稳固 坡面防护 2 铺草皮表面水径流速度在0 6m s 1 8m s之间时不宜种草 而应根据情况按平铺 水平叠置 垂直坡面叠置 斜叠置等不同方法铺草皮 必要时可先浆砌防护 在浆砌内部铺草皮 以减小水流冲刷 草皮防护示意图 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 3 客土喷播客土喷播是将含有植物生长所需营养的基质材料混合胶结材料喷附在岩基坡面上 在岩基坡面上创造出宜于植物生长的硬度的 牢固且透气 与自然表土相近的土板块 种植出可粗放管理的植物群落 最大程度地恢复自然生态 4 植树主要用于堤岸边的河滩 沙漠及雪害地区的防护林等情况 主要起到 降低河滩水流速度及改变水流方向 防风固沙 防雪等作用 低等级公路也可在路两侧进行植树 以起到固土 降尘 绿化 诱导视线等作用 5 景观设计边坡防护设计应与道路景观设计 道路稳定设计相协调 土质边坡绿化工程 边坡整平 绿化植生带的铺设 绿色边坡 坡面草皮绿化技术 绿化前 施肥与铺网 喷播作业 绿化工程完成后 框架式绿化技术 铺网与锚固作业 水泥喷浆作业 绿化物料喷锚作业 二 工程防护 1 抹 捶 面与勾缝抹面适用于坡面较干燥 未经严重风化的各种易风化的软质岩石挖方边坡 材料可采用石灰炉渣灰浆 石灰炉渣三合土或水泥石灰砂浆等 可分片或满布 抹面的厚度宜为30 70mm 抹面的边坡坡度不受限制 但不能担负荷载 亦不能承受土压力 勾缝适用于质地坚硬 水易风化但节理裂缝多而细的岩石边坡 以防水分渗入岩层内造成病害 2 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 适用于坡率缓于1 0 5 易风化但未遭强风化的岩石边坡 喷浆防护厚度不宜小于50mm 采用的砂浆强度不应低于M10 喷射混凝土防护厚度不宜小于80m 混凝土强度不应低于C15 喷护坡面应设置泄水孔和伸缩缝 3 锚杆挂网喷浆 混凝土 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 锚杆应嵌入稳固基岩内 锚固深度应根据岩体性质确定 钢筋网喷射混凝土支护厚度不应小于100mm 亦不应大于250mm 钢筋保护层厚度不应小于20mm 4 干砌片石护面有单层与双层之分 须做砂垫层 厚度一般不小于20cm 主要用于坡面或排水沟渠 干砌片石护坡适用于坡度缓于1 1 25的土 石 质路堑边坡 干砌片石护坡厚度不宜小于250mm 5 浆砌片石护面 墙 封闭软质岩层 高填方路堤表面及较破碎的挖方边坡 一般立交内凹的夹角部分及较破碎的挖方边坡须全浆砌防护 其它可采用菱形 拱形 方格形等防护方式 其间土体可种草或铺草皮 浆砌片石护面墙 护面墙 护面墙 一 直接防护适用场合 在水流速度较缓 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 冲刷防护 路基冲刷破坏 植物防护 类坡面防护 1 2 1 8m s 干砌片石防护 类坡面防护 2 4m s 浆砌片石防护 类坡面防护 4 8m s 抛石 类似在坡脚处设置护脚 亦称抛石垛 3m s 抛石不受气候条件限制 路基沉实以前均可施工 季节性浸水或长期浸水亦均可用 石料粒径视水深与流速而定 一般为15 50cm 石笼防护 用铁丝编织成框架 内填石料 设在坡脚处 以防急流和大风浪破坏堤岸 也可用来加固河床 防止淘刷 注 单个石笼的大小 以不被相应速度的水流冲动为宜 铺设时须用碎 砾 石垫层铺平 底层各角 可用铁棒固定于基底 植物防护 砌石或混凝土护坡 抛石或石笼 土工织物软体沉排 是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 其主要有单片垫和双片垫两种结构形式 土工模袋 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 坡度不得陡于1 1 水下施工时水流速度 1 5m s 土工软体沉排和土工模袋 浸水挡土墙 峡谷急流 水流冲刷严重地段 4 8m s 注 各种护坡工程的高度应按路基设计洪水位 壅水高度 波浪侵袭高度 安全高度0 5m确定 为防止淘刷 工程应加强基础处理 浸水挡土墙 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 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 路基支挡建筑物防护 挡土墙 挡土墙是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力 防止边坡或山坡变形失稳的工程构造物 广泛用于支撑路基边坡 桥台 桥头引道和隧道洞口等处 一 挡土墙的用途 挡土墙设置与否 宜于与其工程方案比较确定1 与移改路线位置进行比较 2 与填筑或开挖边坡相比较 3 与拆移有关干扰路基的构造物 房屋 河流 水渠 等比较 4 与设置其他类型的构造物 桥 护墙 等比较 路基在下列情况下宜修建挡土墙 1 陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段 2 需要降低路基边坡高度以减少工程量的路段 3 强化不良地质路段边坡稳定性 防滑坍 4 防沿河路段水流冲刷 5 桥梁或隧道与路基的连接路段 6 节约用地 减少拆迁 少占农田 7 需要特殊保护的路段 建筑物 生态坏境 文化古迹 二 挡土墙的分类 用于陡峭山坡的路堑底部 降低边破高度 减少开挖 防止地质不良地段的滑坡 一 按照挡土墙设置的位置 1 路堑挡土墙 2 路肩挡土墙 用于 1 陡坡路堤 为保证路堤稳定 收缩坡脚 2 为避免与其它建筑物 如房屋 铁路 水渠等 干扰或防止多占农田 3 为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷 用于 地形受限 需要收缩坡脚 防止陡坡坡堤下滑 3 路堤挡土墙 路堤挡土墙和路肩挡土墙的区别 用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层 需要时可分设数道 4 山坡挡土墙 用于沿河路堤 需要收缩坡脚或防止水流冲淘 5 浸水挡土墙 二 按照挡土墙的结构形式 依靠墙的自重支撑土压力 形式简单 施工方便 A B E多用于路肩墙 路堤墙 C D多用于路堑墙 1 重力式挡土墙 1 锚杆式 2 锚定式挡土墙 2 锚定板式 锚杆式分为钢筋混凝土主栓 挡土板 钢锚杆 构件段石小 工程量省适用于 特别适用于地质不良时 石料缺乏 挖基困难 有锚固条件的路基挡土墙 3 薄壁式挡土墙 2 扶壁式 1 悬臂式 特点 自重轻 做工省 适用于墙高较大 地质条件一般 需用一定量的钢材 经济效果好 4 加筋土挡土墙 5 土钉 钉土 挡土墙 受力 放置拉筋材料 填土压实 通过填土与拉筋间的摩擦作用 把土的侧压力传给拉筋 特点 柔性结构 对地基变形随意性大 建筑高度大 适用于填土沙基 节约投资30 70 经济效益大 挡土墙的构造 1 墙身 墙背 墙面 墙顶 护栏 2 基础 砌挡土墙之前打的地基 与挡土墙是一整体 选择形式 正常情况下浅基 特殊情况下桩基确定埋置深度 与地质条件 水文情况 冻结深度 临近建筑物的基础等因素有关 3 排水设施 疏干墙后填料中的水分 免墙身承受额外的静水压力 消除黏性土的膨胀压力 减少冻胀压力地面排水 防地表水渗入墙背填料或地基 地面排水沟 墙身排水 迅速排除墙后积水 泄水孔 4 沉降缝与伸缩缝 为防止因地基不均匀 圬工砌体变化而引起墙身开裂 三 重力式挡土墙的构造与施工1 重力式挡土墙的构造重力式挡土墙 一般由墙身 基础 排水设施和沉降 伸缩缝等几部分组成 2 浆砌片石挡土墙重力式挡土墙材料要求 1 片石 1 应经过挑选 质地均匀 无裂缝 不易风化 2 抗压强度不低于25MPa 3 应具有两个大致平行的面 其厚度不宜小于15cm 其中一条边长不小于30cm 体积不小于0 01m3 2 砂浆 砂浆的组成 砂浆一般用水泥 砂和水拌和而成 也可用水泥 石灰 砂与水拌和 或石灰 砂与水拌和而成 它们分别简称为水泥砂浆 混合砂浆和石灰砂浆 3 施工工艺及要求 1 准备工作 浆砌前应做好一切准备工作 包括 工具配备 按设计图纸检查和处理基底 放线 安放脚手架 跳板等施工设施 清除砌石上的尘土 泥垢等 2 砌筑顺序 以分层进行为原则 底层极为重要 它是以上各层的基石 若底层质量不符合要求 则要影响以上各层 较长的砌体除分层外 还应分段砌筑 两相邻段的砌筑高差不应超过1 2cm 分段处宜设在沉降伸缩缝的位置 分层砌筑时 应先角石 后边石或面石 最后才填腹石 3 砌筑工艺 浆砌原理是利用砂浆胶结片石 使之成为整体而组成人工构筑物 常用坐浆法和挤浆法等 坐浆法又叫铺浆法 砌筑时先在下层砌体面上铺一层厚薄均匀的砂浆 压下砌石 借石料自重将砂浆压紧 并在灰缝上加以必要的插捣和用力敲击 使砌石完全稳定在砂浆层上 直至灰缝表面出现水膜 挤浆法除基底为土质的第一层砌体外 每砌一块石料 均应先铺底浆 再放石块 经左右轻轻揉动几下后 再轻击石块 使灰缝砂浆被压实 在已砌筑好的石块侧面安砌时 应在相邻侧面先抹砂浆 后砌石 并向下及侧面用力积压砂浆 使灰缝挤实 砌体被贴紧 4 砌筑要求 砌体外圈定位行列与转角石应选择表面较平 尺寸较大的石块 浆砌时 长短相间并与里层石块咬紧 上下层竖缝错开 缝宽不大于4 分层砌筑应将大块石料用于下层 每处石块形状及尺寸应合适 竖缝较宽者可塞以小石子 但不能在石下用高于砂浆层的小石块支垫 排列时 应将石块交错 坐实挤紧 尖锐凸出部分应敲除 墙顶处理 路肩式浆砌挡土墙墙顶宜用粗料石或现浇混凝土做成顶帽 通常厚40cm 悬出宽度为10cm 不做顶帽的挡土墙 墙顶应用大石块砌筑 并用M5砂浆勾缝抹平 砂浆后2cm 勾缝 圬工表面应勾缝 以防雨水渗漏 并增加结构物的美观 砌体勾缝应牢固 美观 勾缝完成后注意养生 砌体养护注意事项 不可在砌体上抛掷或凿打石块 砌块在砂浆凝结后如有松动现象 应予以拆除 刮净砂浆 重新安砌 养护期间保证其温湿度 时间一般为7 14d 新砌筑的砂浆应避免其受到雨水冲刷或浸泡 养护期间 在砂浆强度未达到设计强度的70 以前 不可使其受力 施工注意事项 岩体破碎或土质松软 有水地段 修建挡土墙应尽量考虑选择在雨水较少的秋冬季施工 应根据地质条件选择适当的开挖方法 施工前必须备足材料 准备好之后方可动工 随着墙身的砌筑 待圬工强度达到70 以上时 应及时进行墙后回填 挡土墙端部深入路堤或嵌入底层部分应与墙体结合一起砌筑干砌挡土墙时 应形成垂直通缝 圬工是指除钢筋砼 预应力砼 钢结构以外 由纯混凝土或砖石砌体材料建筑的 准确地说圬工就是材料强度不能充分发挥的结构 比如大体积的混凝土 内部混凝土的强度远没得到充分发挥 也就是说材料的实际应力很小 远没达到材料的设计强度 四 加筋土挡土墙 1 加筋土挡土墙的构造加筋土挡土墙 reinforcedearthretainingwall 指的是由填土 拉带和镶面砌块组成的加筋土承受土体侧压力的挡土墙 加筋土挡土墙是在土中加入拉筋 利用拉筋与土之间的摩擦作用 改善土体的变形条件和提高土体的工程特性 从而达到稳定土体的目的 它主要是通过填土与拉筋间的摩擦作用把土的侧压力传给拉筋 从而达到稳定土体的目的 加筋土挡土墙属柔性结构 结构简单 对地基变形适应性大 建筑高度大 适用于填土路基 在日本及欧美国家已被广泛采用 在我国正在逐步推广 公路加筋土挡土墙一般设置在需要支挡工程的填方地段 多为路肩式 墙高以不超过10m为限 在地质不良和8度 含8度 以上地震地区和具有强烈腐蚀的环境中不宜使用 在浸水地区使用时应慎重 1 横断面 2 加筋方式 3 基础 加筋体面板基础底面的基础形式宜采用普通混凝土或钢筋混凝土扩大基础 基础埋深规定同重力式挡土墙 4 沉降 伸缩缝 加筋土挡土墙应根据地形 地质 墙高等条件设置沉降缝 其间距对土质地基为10 30m 岩石地基可适当增大 当设置整体式路檐板时 酌情设置伸缩缝 其间距一般与沉降缝一致 5 填料 加筋土填料应使用渗水性的砂类或砾碎石类 压实度要达到高标准 6 筋带 扁钢带 钢筋混凝土板带 钢塑复合带 土工格栅 聚丙烯土工带 7 面板 加筋土挡土墙的型式 单面式双面分离式双面交错式 加筋土挡土墙特点 挡土墙结构轻面板式样多墙面垂直防震性能好施工简单成本底 一 填料 填料特点 易于填筑与压实 与拉筋之间有可靠的摩阻力 不应对拉筋有腐蚀性 水稳定性好 填料选择1 通常选择有一定级配渗水的砂类土 砾石类土 2 采用粘性土和其他土作填料时 必须有相应的防水 压实等工程措施 3 填料中不应含有大量的有机物 4 泥炭 淤泥 冻结土 盐渍土 垃圾 白垩土 中 强膨胀土及硅藻土 禁止使用 加筋土挡土墙的构造 填料的设计参数应由试验和当地经验确定 无条件时 可参考填土设计参数表 二 拉筋 作用 承受垂直荷载和水平荷载 并与填料产生摩擦力 加筋土挡墙宜用抗拉强度高 延伸率小 耐腐蚀和有柔韧性的扁状材料做拉筋 以确保拉筋能与填土产生足够的摩擦力拉筋材料必须具有以下特性 1 具有较高的抗拉强度 延伸率小 蠕变小 不易产生脆性破坏 2 与填料之间具有足够的摩擦力 3 耐腐蚀和耐久性能好 4 具有一定的柔性 加工容易 接长及与墙面板连接简单 5 使用寿命长 施工简单 钢带 一般用软钢轧制 分光面带和有肋带两种 表面镀锌或采取其它防锈措施 钢筋混凝土带混凝土标号不应低于C20 主筋为3号钢 直径 8mm 为防止或减少混凝土被压裂 混凝土内常布设钢丝网 筋带连接多用焊接 也可用螺栓连接 外露钢筋表面采用沥青纤维布处理 聚丙烯土工带聚丙烯土工带具有造价低 抗拉强度好 不易脆断 使用方便 施工简便等优点 其缺点是低模量 高蠕变 其抗拉强度受蠕变控制 使得墙面位移大或墙面平整性差 影响美观 土工格栅 土工网格具有良好的技术特性 已经作为拉筋材料推广使用 三 墙面板 作用 防止拉筋间填土从侧向挤出 并保证拉筋 填料 墙面板构成有一定形状的整体 类型 金属面板 常用钢板 镀锌钢板 不锈钢板等 混凝土面板 钢筋混凝土面板 国内一般采用 墙面板设计应满足下列规定1 作用于单板的水平土压力 应按均匀分布 2 单板可沿垂直方向和水平方向分别计算内力 3 墙面板与拉筋连接部分的配筋应加强 4 墙面板采用钢筋混凝土预制构件 按双向悬臂梁进行单面配筋设计 国内一般采用混凝土或钢筋混凝土预制件1 混凝土强度等级 C18 面板厚度不小于8cm 2 强度可按均布荷载作用下两端悬臂的简支梁检算 3 墙面板设计一般只需确定墙面板厚度 4 面板外形主要有十字形 槽形 六角形 L形和矩形等 四 墙面板基础 混凝土浇注或浆砌片石砌筑 一般为矩形 高为0 25 0 4m 宽0 3 0 5m 土质地基基础埋深不小于0 5m 还应考虑冻结深度 冲刷深度等 对于软弱地基 除作必要处理外 尚应考虑加大基础尺寸 土质斜坡地区 基础不能外露 加筋挡土墙高度大于12m时 墙高的中部宜设宽度不小于2 0m的错台 六 沉降缝与伸缩缝 在地基情况变化处及墙高变化处 通常每隔10 20m设置沉降缝 面板在设缝处应设通缝 缝宽2 3cm 缝内宜用沥青麻布或沥青木板填塞 七 帽石与栏杆 加筋挡土墙顶面 一般设置混凝土或钢筋混凝土帽石 栏杆高1 0 1 5m 栏杆柱埋于帽石中 八 加筋体的横断面形式 基础施工1 开挖基坑 并予以夯实 2 设置排水层 土体后侧面修筑排水沟 面板制作及安装1 可在工厂或工地预制 2 保证墙面板的竖直 水平安放 3 安装面板可向内倾斜1 100 1 200 加筋土挡土墙施工 填土工程1 碾压前应作碾压