《路面路基工程》5路基防护与加固

1、路面路基工程汽车与交通学院第五章 路基防护与加固第五章 路基防护与加固学习要点：掌握路基防护与加固的作用； 熟悉路基防护与加固的类型及方法 ； 了解路基防护与加固各类型的适用范围。；第一节 概述一. 影响路基强度和稳定性的不利因素 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。不利因素有什么共同点？全是水啊二. 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，

2、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。 第一节 概述三. 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第一节 概述照顾景观拓展：Ansys模型的路基预估沉降法 针对B1，B4标试验段，用Ansys数据模型预估总沉降。1）、确定概化几何参数B1标K5300K5

3、420段填高：17m；顶面宽度：34m；边坡坡度：1：1.5，1：1.75；地基计算深度：三倍路堤高度，即51m；地基计算宽度：四倍路堤底面宽度，即187m；6B4标K26+230K26330填高：12m；顶面宽度：34m；边坡坡度：1：1.5，1：1.75；地基计算深度：三倍路堤高度，即48m；地基计算宽度：四倍路堤底面宽度，即93.5m；7概化数字模型的计算参数见表一土层厚度(m)重度(kN/m3)压缩模量(Es/Mpa)c(kPa)()填土17194019.5258建立模型并划分网格针对B1标 K5300K5420和B4标K26+230K26330情况，建立模拟数据模型，并划分网格，如下

4、图所示。93）计算通过Ansys进行有限元分析计算，得到两处试验路总沉降量预估图，如下：B1标K5300K5420，总沉降量预估值为1.94m。10K26+230K26330，总沉降量预估值为1.30m。11两处沉降量对比 12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。第二节 坡面防护一. 植物防

5、护 2. 铺草皮适用性：坡面冲刷较严重，边坡较陡，径流速度大于0.6m/s，容许最大速度为1.8m/s。铺筑方式： 平铺 草皮种类：苇状羊茅、无芒雀麦、小冠花、毛花雀稗第二节 坡面防护一. 植物防护 网格式 斜交叠铺 水平叠铺 垂直叠铺 第二节 坡面防护一. 植物防护 3. 植树适用性及作用：适用于各种土质边坡和极严重风化的岩石边坡，边坡坡度为1：1.5或更缓。用在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促进泥沙淤积，防水直接冲刷路堤；沙漠与雪害地区，防护林带还起到阻沙防雪作用。常用树种：柴穗槐、夹竹桃、野蔷薇、山楂等低矮灌木。布置形式：梅花型和方格型，间距4060cm。第二节 坡面防护一. 植物防护

6、3. 植树土质边坡防护还可采用拉伸网草皮、固定草种布和网格固定撒种。 第二节 坡面防护一. 植物防护 第二节 坡面防护一. 植物防护 第二节 坡面防护一. 植物防护 第二节 坡面防护一. 植物防护 植生带植被护坡路堑边坡液压喷播植被护坡第二节 坡面防护一. 植物防护 三维植被网护坡挖沟植草护坡第二节 坡面防护一. 植物防护 土工格栅植草护坡藤蔓植物护坡第二节 坡面防护一. 植物防护 预应力锚索框架地梁内植被护坡预应力锚索地梁内植被护坡第二节 坡面防护一. 植物防护 在混凝土表面植被护坡在浆砌片石表面植被护坡二. 工程防护 第二节 坡面防护1. 抹面防护适用性：石质挖方坡面，岩石表面易风化，但较

7、完整，尚未剥落的新坡面，边坡应较干燥。常用材料：石灰浆、石灰与炉渣混合灰浆、石灰炉渣三合土、四合土等，可加纸筋或竹筋，提高强度，或加适量制盐副产品卤水，可加速硬化和预防开裂。抹面厚度：一般210cm。施工工序及施工要求：清理、填坑、洒水、抹面、拍浆、抹平、养生。坡面岩层有大的裂缝、深坑时，应进行灌浆、勾缝或嵌补；大面积抹面时，每隔510m设伸缩缝一道；防止水分从抹面周边渗入。采用砂石、水泥、石灰等进行防护 第二节 坡面防护二. 工程防护 2. 喷浆适用性：易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡常用材料：水泥砂浆、水泥石灰砂浆等，加筋材料可用铁丝网或土工格栅。 比较坚硬的岩石坡面，为防水渗入缝隙成害，

8、分别予以灌浆、勾缝或嵌补等。喷浆厚度：不宜小于5cm，喷射混凝土厚度以8cm为宜，分23次喷射。 第二节 坡面防护二. 工程防护 3. 干砌片石护坡适用性及作用：浸水路堤、重要路段或暴雨集中地区的土质高边坡及桥涵附近坡面与岩坡、地面排水沟渠等，防止地面水流或河水冲刷。结构及材料要求： 砌片石厚度一般为0.3m，其下设不小于0.1m厚的砂砾垫层。 础选用较大石块砌筑，与侧沟相联时，采用50号浆砌片石砌筑。施工方法：先垫砂层，然后自上而下平整地铺砌片石，片石应逐块嵌紧且错缝，护面厚度一般不小于20cm，干砌要勾缝，护面顶部要封闭。 第二节 坡面防护二. 工程防护 3. 干砌片石护坡第二节 坡面防护

9、二. 工程防护 4. 护面墙浆砌片石的坡面覆盖层。 适用性及作用：用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡。 第三节 冲刷防护一. 直接措施 1. 植物防护2. 石砌防护同坡面防护基本类同，但要求更高 3. 抛石防护水流速度达到或超过3.0m/s 边坡率m1一般为1.52.0，m2为1.252.0；石料粒径一般为1550cm第三节 冲刷防护一. 直接措施 4. 石笼防护水流速度达到或超过5.0m/s 石笼填石粒径：最小不小于4cm，一般为520cm，外层用大且棱角突出石料，内层可用较小石块填充。 排列方式 防冲刷淘底： 平铺并与坡角线垂直 防堤岸边坡冲刷： 垒码平铺成梯形 第三节 冲刷防护一.

10、直接措施 5. 土工织物软体沉排防护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 适用性：水下工程及预计可能发生冲刷的河床和岸坡 结构形式：单片垫和双片垫 第三节 冲刷防护一. 直接措施 6. 土工模带一种双层织物带，带重充填流动性混凝土或水泥泥浆，凝固后成高强度和高刚度的硬结板块。 第三节 冲刷防护二. 间接措施 1. 设置导治结构物作用：改变水流方向，消除或减缓水流对堤岸直接破坏，减轻堤岸近旁淤积，消除水流对局部堤岸的损害。 主要形式： 丁坝（3） 顺坝（1） 格坝（2） 丁坝第三节 冲刷防护二. 间接措施 2. 改河工程主要目的： 适用性：一般限于小型工程 将直接冲刷路基的水流引向

11、旁处路基占用河槽后，需拓宽河道挖滩改河，清除孤石，改移河道，保护路基裁弯取直，有利布置路线或桥涵第四节 湿软地基加固软土（含水量高于30的粘质土、粉质土和有机质土）、泥沼、泥炭、湿陷性黄土、人为垃圾、松散杂填土、膨胀土、海（湖）沉积土软土上的路堤可能会因为过大的沉降引起开裂甚至剪切破坏湿软地基土中的高含水量使路基很难被压实，紧迫的工期要求，以及经济效益方面的考虑，亟待寻求合适的处治方法。44部分高含水量的过湿土地基下面还存在淤泥层，无法按照设计方法施工。45部分地段的过湿土具有膨胀性46B4标存在部分软土地基，施工单位初步处治效果不佳。47B4标同样存在大量的过湿土地段，排水十分困难，亟待解决

12、48A5标过湿土翻晒的时候成一个个大块，需要人工打碎晾晒。但是效果并不理想。49翻晒两天后，土的含水量仍然偏大50第四节 地基加固一. 换填土层法 砂垫层的作用：提高承载力，减小沉降，加速软弱土层的排水固结，防止胨胀，消除膨胀土的胀缩作用，亦可处理暗穴。 砂垫层要求：厚度一般在0.61.0m；砂料以中粗砂为宜，级配良好，颗粒不均匀系数不大于5，含泥量不超过35。 将基底下一定深度范围的湿软土层挖去，换以强度较大的砂、碎（砾）石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀的土类，并予以压实。 适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过3m的场合适用于排水困难的洼地，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬

13、壳，石料来源充分1.开挖换填2.抛石挤淤3.爆破挤淤爆空区挤出区适用于换填深度超过3m，需要快速施工且允许爆破的场合。对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破。第四节 地基加固二. 重锤夯实法 适用性：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。 作用：提高地基表层土强度；降低地表的湿陷性；减少表层土的强度不均一性。 以钢筋混凝土制成规定重量的截头圆锥体，以一定落距夯击土层。 要求：锤重：1.5t或稍重；锤底直径：11.5m；起重设备能力：815t，落距：2.54.5m；夯击遍数：一般812遍。 在重锤夯实法基础上，出现了强夯法，以更大的锤重和落距

14、，利用冲击波和动应力，达到加固土基目的。 强夯步骤1 清理并平整施工场地； 2 标出第一遍夯点位置，并测量场地高程； 3 起重机就位，夯锤置于夯点位置； 4 测量夯前锤顶高程； 5 将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平；想看视频吗？*冲击压实法冲击压实技术于20世纪50年代由南非提出，经历了7080年代的研究才初具成熟。90年代这种技术开始向全球推广。日本、美国、德国等发达国家在20世纪90年代便将冲击压实技术广泛地应用于机场工程、地基加固、水坝填筑、路基填筑等工程实践中，并制定了相关的标准。和普通

15、压路机相比，冲击压实机的主要特点是其碾压轮为三边形或多边形棱柱体，对路基的压实作用不仅来自于碾压轮自身重量产生的静荷载，而且由于碾压轮存在大小半径差，在碾压轮前进时其部分势能转化为动能，对路基产生强烈的冲击作用，从而可大大提高压实功效。58国内部分使用冲击压实机的公路新郑（新乡郑州）高速公路郑州西南绕城高速公路青银（青岛银川高速公路百罗（百色罗村口）高速公路 八达岭高速公路 盘海(盘锦海城)高速公路 商开（商丘开封）高速公路 万州机场跑道 大齐（大庆齐齐哈尔）公路 湘耒（湘潭莱阳）高速公路59冲击碾压方式 当施工场地宽度大于冲击压路机转弯半径的四倍时，以道路中心线对称地将左右幅分开，压实行驶路

16、线按图所示 60施工场地的宽度小于四倍转弯半径时，按下图进行 ：61冲击碾压测试点布置示意图62冲击轮重叠1/2后冲击压路机行驶冲压示意图63第四节 地基加固三. 排水固结法 加载量：大致与设计荷载接近，预压至80固结度 砂井要求： 加速排水固结进程，使抗剪强度提高 1. 堆载预压：挤出土中过多含水，挤紧土粒。 2. 砂井堆载预压： 直径：810cm 间距：井径的68倍 长度：穿越地基可能的滑动面 成孔方式：沉管法、水冲法 排水固结法还有降水预压和真空预压等技术 砂垫层法砂垫层填土软土层适用于：a.路堤高度小于两倍极限高度，软土表面无透水性低的硬壳； b.软土层不很厚，或虽稍厚，但具有双面排水

17、条件； c.当地有砂，运距不太远； d.施工期限不甚紧迫。砂垫层的厚度一般为0.61.0m，视路堤高度、软土层的厚度及压缩性而定。砂井/袋装砂井/塑料排水板排水法真空堆载预压排水法示意图砂垫层堆载填土砂井/袋装砂井/塑料排水板塑料薄膜射流泵有孔管道网络有孔管道网络示意图广泛适用于各类饱和粘土、粉土第四节 地基加固四. 挤密法 土基成孔后，在孔中灌以砂、石、灰土等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤紧作用，使地基土靠紧，空隙减小，同时，桩体和原土组成复合地基，达到加固目的。 1. 砂桩 适用性：处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效防止砂土液化。 砂桩要求：井径较大（一般为2030cm）；间距宜小（约为桩径的3.5倍） 第四节 地基加固四. 挤密法 2. 石灰桩 作用机理：生石灰的吸水、膨胀、发热及