公路养护与管理(滑坍路基沉降桥头跳车)[详细]

1、公路养护与管理,第二章,第二章 路基的养护与维修,1,2,3,4,路基养护的内容与要求,路基的日常养护与维修,路基翻浆的防治,滑坍的防治,第二章 路基的养护与维修,教学要求,1.描述路基养护的主要任务 2.熟悉路基养护的日常养护 3.熟悉路基翻浆的防治,路基养护的日常养护,九 滑坍的防治,滑坍是最常见的路基病害，分为滑坡与崩塌 崩塌与滑坡的区别是崩塌发生急促，破坏体散开，并有倾倒、翻滚现象，而滑坡体一般总是沿着固定滑动面(或带)整体地、缓慢地向下滑动。,九 滑坍的防治,1.滑坡 滑坡是高陡斜坡上岩体或土体在自然或人为因素的影响下沿带或面滑动的现象。滑坡是路基上边坡或路基局部自上而下的滑移，具明

2、显的滑动界面。滑坡是滑动界面抗剪应力小于滑动应力而引起滑动体产生位移。 1）路基滑坡的成因分析 底层岩性是滑坡产生的重要地质基础。 地质构造是产生滑坡的另一物质基础。 不合理开挖是滑坡的重要诱因。 水是滑坡产生的另一重要诱因和催化剂。,九 滑坍的防治,1.滑坡 2）路基滑坡的防治 防治滑坡的措施是以排水疏导为主，再配合抗滑支撑措施，或上部减重，维持边坡平衡。 地面排水 滑坡体以外的地表水，用环形截水沟拦截引离。 滑坡体自身要防止地表水下渗，可平整夯实自然坡面或绿化工程，或用排水工程或引水工程尽快排水。,地面排水,边坡排水沟,地面排水,泄水盲洞,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 地下排水 支撑渗沟

3、支撑渗沟有主干和分支两种。主干平行于滑动方向，布置在地下水露头处或由土中水形成坍塌的地方，支沟应根据坡面汇水情况合理布置，可与滑坡移动方向成30一45度交角，并可伸展到滑坡范围以外，以起挡截地下水的作用。,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 地下排水 边坡渗沟 当滑坡前缘的路基边坡有地下水均勾分布或坡面大片潮湿时，可修建边坡渗沟，以疏干和支撑边坡；同时，也能起到截阻坡面径流和减轻坡面冲刷作用。 边坡渗沟的平面形状有垂直的、分支的及拱形的。分支渗沟的主沟主要起支撑作用，而支沟则起疏干作用。分支渗沟可以互相连接成网状布置。,地下排水,坡脚平孔排水,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 地下排水 截水渗沟 当有丰

4、富的深层地下水进入滑坡体时，可在垂直于地下水流的方向上设置截水渗沟，以拦截地下水，并排出滑坡体外,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 减重 即挖除一定量的滑坡体减小其重量，一般与其他措施配合使用。 削方减载措施特别适用于上陡(重)下缓(轻)的推动式,且滑坡后缘及两侧有明显的边界,或者有岩体出露而不易受到牵引变形的滑坡治理,对改善滑坡的稳定性,提高安全系数有着非常明显的效果。,减重,箭丰滑坡减重后全貌（福建205国道）,减载,致滑段,阻滑段,削坡减重,坡面线,滑动面,坡脚回填反压,减重,京广铁路坪石车站反压稳定滑坡,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 支挡工程 抗滑垛 一般用于滑体不大，自然坡度平缓、滑动面

5、位于路基附近或坡脚下部较浅处 片石垛可用干砌片石或石笼堆成,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 支挡工程 抗滑挡墙 对于大型滑坡，与排水、减重等措施综合运用最有效。,支挡工程抗滑挡墙,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 支挡工程 抗滑桩 一种用桩的支撑作用稳定滑坡体的措施,1.滑坡,2）路基滑坡的防治 支挡工程 抗滑桩 抗滑桩与一般桩基类似，但主要是承担水平荷载，目前在边坡工程中常用的多为钢筋混凝土桩。它是抗拒滑坡的有效方法。 抗滑桩设计一般应满足以下要求： 抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性； 抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性； 桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内； 抗滑桩的埋深及锚固

6、深度、桩间距、桩结构尺度和桩断面尺寸都比较适当，安全可靠，施工可行、方便，造价较经济。,支挡工程抗滑桩,支挡工程抗滑桩,支挡工程抗滑桩,支挡工程抗滑桩,支挡工程抗滑桩（悬臂抗滑桩）,对于中小型滑坡， 滑坡推力较小，设计治理工程方案可采用悬臂桩 悬臂段承受滑坡推力，并通过嵌固段传递到稳定地基内。嵌固段长度为1/31/2桩长。为嵌入中风化岩层内的长度。,支挡工程抗滑桩,抗滑桩排（兰青公路享堂滑坡）,支挡工程抗滑桩（锚索抗滑桩）,对于大型、特大型尤其是岩体滑坡，滑坡推力较大，拟定治理工程方案时可采用锚索抗滑桩。 锚索抗滑桩由钢筋混凝土抗滑桩和锚索组成，锚索布设在桩顶以下1.01.5m，滑坡推力较大时

7、可布设多排锚索。 锚索倾角不大于30。,支挡工程抗滑桩（锚索抗滑桩）,高边坡锚索地梁加固（京珠高速公路粤北段）,支挡工程抗滑桩（锚索抗滑桩）,拉力分散型锚索,支挡工程抗滑桩（锚索抗滑桩）,地 梁 浇 注 砼,支挡工程抗滑桩（锚索框架）,对于大型及特大型滑坡，可采用锚索框架予以防治。锚索框架又称为“锚索格架”，由锚索和钢筋混凝土格构组成。 格构由C25及其以上标号的钢筋混凝土现场浇注， 形成不大于3.3m3.5m的框架，格构梁采用矩形断面，长边垂直于坡面。,支挡工程抗滑桩（锚索框架）,抗滑桩施工,支挡工程抗滑桩（锚索框架）,锚索抗滑桩钢筋（川藏公路二郎山滑坡）,支挡工程抗滑桩（锚索框架）,预应力

8、锚索框架治理滑坡 （太原古交公路K13+800）,支挡工程抗滑桩（锚索框架）,锚索地梁和坡脚抗滑桩,锚索地梁和锚索框架 （京珠高速公路粤北段K155）,锚索抗滑桩和锚索地梁 （京珠高速公路粤北段K98滑坡）,1.滑坡,3）公路滑坡处置的有关问题 滑坡治理工程量大，资金费用多，制定处置方案应慎之又慎。大体积滑坡的治理应进行勘察钻探，找出滑动面，采集相关数据资料，作为确定处置方案的重要依据。 应注重采用工程防护与生态防护相结合的处置方案。 工程防护在稳定滑体方面具明显作用，是生态防护的重要条件好前提。 生态防护具长效性，是对工程防护的重要补充与“维护”。 工程防护与生态防护相辅相成，在重视工程防护

9、的同时，应结合项目区的环境特点，选用抗性强的乔灌草，优化工程成果，预防滑坡的再发生。,九 滑坍的防治,2.崩塌 高陡斜坡（含人工边坡）上的岩土体完全脱离母体后，以滚动、跳动、坠落等为主的移动现象与过程，称为崩塌。 特点：下落速度快、发生突然，垂直位移大于水平位移。,2.崩塌,2004年 12月11日，浙江甬台温高速公路乐清市柳市镇荷岙村地段南侧，60余米高的山体突然崩塌，近1.5万立方米的山石掩盖了整条高速公路。,5.12 汶川地震引发绵阳至 北川公路边坡崩塌,地震引发安县至高川乡公路崩塌造成滞留车辆120多人死亡,两侧危岩，特别是东侧危岩顶部已开裂达20厘米，裂缝中树木较为茂盛，根部生长在裂

10、缝中,2.崩塌,公路路堑开挖过深，边坡过陡，或由于切坡使软弱结构面暴露，都会使边坡上的岩体失去支撑，在水流冲刷或地震作用下引起崩塌 与滑坡的明显区别 崩塌发生急促，破坏体散开、并有倾倒、翻滚现象 滑坡体一般总是沿着滑动面整体地、缓慢地向下滑动。,2.崩塌,1）规模 碎落：由于岩体风化、破碎比较严重边坡上经常发生小块岩石的坠落。 落石：一些较大岩块的零星崩落。 山崩：规模巨大的崩塌。,2.崩塌,2）类型 压剪滑动型 主控结构面倾角小于45 重心在下内侧,2）类型,拉剪倾倒型 主控面倾角45 卸荷拉放结构面 重心在主控结构面下端外侧 旋转倾倒,2）类型,拉裂坠落型 倾角大于80 顶部为主控面，近水

11、平，扩展贯通 危岩变形，失稳坠落,2）类型,拉裂压剪坠落型 受控于两条结构面 近水平第一主控面 倾角80第二主控面 首先第一主控面，受拉扩展贯通 其次第二主控面，重力下滑,2.崩塌,3）崩塌的防治 路基上方的危岩及危石应及时检查清除，特别在雨季前要细致检查。 在小型崩塌或落石地段，应尽量采取全部清除的办法：如由于基岩破坏严重，崩塌、落石的物质来源丰富，则宜修建落石平台、落石槽等拦截结构物。 对于存在软弱结构面而易引起崩塌的高边坡，可根据情况采用支挡墙或支护墙等措施，以支撑边坡，并防止软弱结构面的张开或扩大。 对边坡坡脚因受河水冲刷而易形成崩塌者，河岸要做防护工程。 在可能发生崩塌的地段，必须做

12、好地面排水设施。,3）崩塌的防治,2.崩塌,4）崩塌防治基本方法 支撑、遮挡、拦截、围护、嵌补、锚固及注浆、挂网喷射混凝土、清除和排水等,嵌补,支撑,锚固,4）崩塌防治基本方法, 支撑技术 支撑是指对悬于上方、以拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加固，以达到治理危岩的目的。, 支撑技术,适用范围 坠落式危岩 倾倒式危岩 具有岩腔的滑塌式危岩,倾倒式危岩,坠落式危岩,滑塌式危岩, 支撑技术,当危岩下部具有一定范围向内凹的岩腔、岩墙底部为承载力较高且稳定性好的中风化基岩、危岩体重心位于岩腔中心线内侧时，宜采用支撑技术进行危岩治理。, 支撑技术,滑塌式危岩需要使用支撑技术是

13、应将支撑体底部削成内侧倾斜坡或台阶。,4）崩塌防治基本方法, 锚固技术 板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落，利用预应力锚杆或锚索可对其进行加固处理，防止崩塌的发生。,4）崩塌防治基本方法, 灌浆技术 危岩体中破裂面较多、岩体比较破碎时，为了增强危岩体的整体性，宜进行有压灌浆处理。灌浆孔宜陡倾，倾角中不大于45 并在裂缝前后一定宽度（一般3.05.0）内按照梅花桩型布设。灌浆孔应尽可能穿越较多的掩体裂隙面尤其是主控结构面；灌浆材料应该具有一定的流动性，锚固力要大。,4）崩塌防治基本方法, 灌浆技术 固结灌浆可增强岩石完整性和岩体强度。经验表明水泥灌浆加固可使岩体抗拉强度提高，相当于安全系数

14、提高50%以上。,4）崩塌防治基本方法, 排水技术 排水技术包括危岩体周围的地表截水、排水和危岩体内部排水、地表截水、排水沟应根据危岩体周围的地表汇流面积确定，通常采用地表明沟，其断面尺寸由地表汇流面积计算确定，由浆砌块石浆砌条石构成，底部地基填土时压实度不小于85%，也可在危岩体侧部稳定岩体内凿槽作排水沟。, 排水技术,4）崩塌防治基本方法, 清除技术 在危岩体下方地表坡度比较平缓、具有0.51.0倍陡崖高度的地形平台上无重要建构筑物及居民居住或危岩下方具有有效防御措施条件下，可采用清除处理。,十.路基沉降,指道路的基础由于受到外界的力或是自身的重力作用而下沉的现象。,2006年3月26日山

15、西太旧（太原到旧关）高速公路太原到阳泉段寿阳县境内发生路基沉陷，到28日沉陷路段有一百多米长，沉陷幅度最大的路段沉陷达8米。,十.路基沉降,石太高速公路寿阳出口往东2公里路面严重塌陷，现场形成长100余米、宽10多米、深近10米的塌方,十.路基沉降,1.路基沉降的原因 1）地基对路基沉降的影响 地基处理不当 清表不彻底、填前碾压压实度不够； 地面横坡陡于1:5的路段未按要求设置台阶，填料与地基结合不良。 特殊地基地段 软基地段未处理或处理不到位； 岩溶地区，地基中存在岩溶； 黄土地区遇水沉陷。,1.路基沉降的原因,2）路基本身引起的路基沉降 路基填料不均匀 种植土、腐殖土等劣质土超标； 填料多

16、为路堑挖方、隧道掘进的弃方，级配、规格相差较大； 路基填土压实不足 路基施工受实际条件限制不能均匀压实（构造物附近、行车道与加减 速车道不能同步施工）； 高填方路堤超宽填筑不够，导致边缘压实度不足，会产生侧向变形； 最佳含水率控制不力； 施工速度过快，压实不足； 压实机具、松铺厚道选择不当,1.路基沉降的原因,3）水文气候引起的路基沉降 气候的影响 降雨量过大、洪水、冰冻、积雪或温差过大； 地下水的影响 地下水的交替作用下，路基土体内含水率反复变化，毛细管张力引起负孔隙水水压力可以达到相当的数值，再加上水的软化、润滑效应，可能引起路基产生横向沉降变形。,1.路基沉降的原因,4）施工方面的原因

17、填筑顺序不当，未在全宽范围内分层填筑； 填筑厚度不符合规定； 填筑材料质量不达标； 施工工程中不注意排水，路基积水严重。,十.路基沉降,2.防治措施 1）设计方面防治措施 做好地质勘查：加强详勘；特殊路基详细设计；不良路段进行处理 确保路基最小填土高度 根据路基干湿类型和毛细水位高度确定最小填筑高度； 无法满足最小填土厚度时，采取换填沙砾、石渣等透水性材料。设置隔离层或修筑地下渗透沟等； 明确路基填料质量标准要求 明确不同填土高度的CBR值； 严禁使用劣质土； 优先采用砾类土做路基填料，土质差的细粒土只能用于路堤底部；,2.防治措施,1）设计方面防治措施 完善路基纵横排水设计 加强纵横向排水设

18、计，避免两侧长期浸泡路基； 尤其重视深挖高填段的排水设计； 确保路基边坡的稳定性 根据填料种类、边坡高度、地质条件确定边坡坡度，必要时进行稳定性验算； 填方过高是可设置边坡平台； 积极采用路基综合防护形式 积极推行植物防护与刚性防护相结合的综合防护形式； 根据边坡具体情况，合理选用防护形式； 设计方法方面：积极采用注浆，强夯、土工材料等方案进行路基处理。,2.防治措施,2）施工方面防治路基横向不均匀沉降的措施 做好施工组织设计； 做好施工前准备工作； 认真清除表土； 严格筛选路基填料； 严格控制填土含水率；,做好监测工作； 处理好特殊地段施工； 做好路基填筑碾压工作； 做好路基施工中的排水工作

19、； 重视半填半挖部位的不均匀沉降控制； 做好施工后的养护工作；,十.路基沉降,3.路基沉陷的处置对策,十.路基沉降,4.桥涵台背和挡土墙墙背（俗称“三背”）的沉陷处理 1）桥涵台背产生沉陷是不可避免的。预防桥头跳车的根本就是要提高台背填料的强度和刚度，减少工后沉降，控制桥头跳车。 对于桥涵台背的沉陷的处理：挖除不合格与压实度不足的填料重新填筑合格填料，并从选择合格填料、填筑厚度、填筑范围、压实度等方面进行控制。 2）挡土墙背沉陷处理：挡土墙背因填料不适宜、压实不足等原因，也可能产生沉陷、填料与原状土体间形成裂缝等等病害。对挡土墙墙背的沉陷，除“填筑范围” 要求有所不同外，其它处理措施与桥涵台背

20、相同。需要强调以下两个方面。 靠墙背50cm范围回填应颗粒材料，预防墙背片石类材料压实困难产生盲区。 必须将填挖界修整成直线，修整小折线和弯月线，避免压实盲区；修整时应尽可能不扰动原状土，且挖方界面成微仰，使填料竖直压实，避免“挤压”。,十一.桥头跳车（纵向不均匀沉降）,1.危害及影响 “桥头跳车”是公路中的常见病害， 也是多年来困扰公路行业的一大难题。 桥头跳车轻则使车辆通过时产生跳动，对桥梁和路面造成附加冲击,使司乘人员感到不适。严重的桥头跳车，尤其在高速公路上，不仅使行车的不适感大大增加，车速大幅降低，甚至导致车辆失控而发生交通事故。 同时，对路桥过渡段路面的大量维修养护不仅花费大量人力

21、、物力和财力,而且也产生了不良的社会影响。,十一.桥头跳车,1.危害及影响 沪嘉高速公路在建成一年后即开始进行桥头引道沉降处理，六年共五次对大多数桥头进行处理，工程总费用982.6万元。 沪杭甬高速通车以来，花费在桥头路面治理的费用也十分惊人。 美国，大约25%的路桥过渡段受到“桥头跳车”的影响，每年为此花费的维修费用预计在1亿美元以上。 桥头跳车病害已成为高速公路建设质量改善和提高的“拦路虎”，也是摆在各国工程技术人员面前的一大难题。,十一.桥头跳车,2.桥头跳车病害特征 1）路堤整体滑移 路堤的整体滑移是指路堤边坡过陡或是受到破坏后,在上部重复荷载作用下形成纵向裂缝或沿破裂面整体下滑。对于

22、桩柱式埋置式桥台，台前的土体基本处于无侧限受压状态。 当锥坡受到破坏，且在自重和车辆的冲击荷载作用下，土体有向桥内移动的趋势，形成横向裂缝或整体下滑，使得桥头部位的路基、路面产生较大的竖向位移，从而引起桥头跳车。,2.桥头跳车病害特征,2）路基与桥台间形成台阶 局部沉降发生在台背与过渡段结合处，即最大沉降深度D距离桥台背很近，形成错台； 路基整体下沉，差异沉降D达到一定值时，引起桥头跳车现象。,2.桥头跳车病害特征,3）路面凹陷 路面凹陷也是一种常见病害，主要是由于路堤或地基的不均匀沉降引起，外部表现特征是路基沉降不均匀，路面破坏严重、凹凸不平。 此模式的主要特征是：过渡段内的路基沉降不均，路

23、面出现凹陷；沉降的最大值距桥台有一定的距离。,2.桥头跳车病害特征,4）搭板与路堤形成纵向坡度差 搭板在防止桥头跳车方面成功的实例很多，但也有不足之处，当路堤沉降较大或搭板长度不够，纵向坡差超过一定范围时，就会在搭板与路堤衔接处产生转角，形成“二次跳车”。 主要特征：路基整体沉降过大；搭板较短不足使桥台与路基的差异沉降平稳过渡；搭板间一端简支于桥台。,2.桥头跳车病害特征,5）搭板断裂 路基发生不均沉降，搭板底部脱空，沿脱空区受力较大的方向发生断裂； 枕梁部分及其以外的路基沉降较小； 搭板较薄，不足以单独承受上部荷载。,2.桥头跳车病害特征,6）搭板末端产生差异沉降 我国桥头跳车问题比较突出，

24、故在设计与施工中都采取一定措施，如在设置桥头搭板的同时对搭板区段路基进行注浆处理，这样过渡段的下沉固然减小了，但往往忽略了对搭板以外路基的处理与压实，经过一段时间的运营后在这一部位产生差异沉降，形成新的跳车现象。,十一.桥头跳车,3.桥头跳车的原因 1）刚柔过渡变形不一致 图中可以看出，桥头引道与桥台结合处左右侧是两侧是不同性质路面体系，左侧是由桥台上部桥面层与刚性桥台组成的双层结构体系，属于刚性结构，自身压缩几乎为零； 右侧为由路基、路面结构的多层结构体系，相对左侧而言属于柔性结构，因此在结构刚度上便产生了很大差异，路基的变形量大于台身的总沉降量时即形成了桥头台阶。,这种由于桥梁和路堤结构物

25、刚柔差异引起的台阶是不可避免的。,3.桥头跳车的原因,2）设计不合理 设计中往往受造价的限制，压缩孔径，大河面、大沟壑采用小跨径，使桥涵构造物尺寸偏小。 这就造成桥头路堤过长、过高，而大多处于排水不良、土质较弱的地基上。 再加上设计中对桥下地基的地质研究的比较仔细，往往是将桥台基础置于承载能力较高的土层上。 因此，沉降很小。而台后地基的地质情况是参考桥梁的地质柱状图推断的，往往有差异。加之碰到软土，难以彻底处理。这种路、桥在设计上的差距是客观存在的。,3.桥头跳车的原因,3）材料选择不当 因台背填料含有水分、存在孔隙，在自重及车辆荷载作用下，孔隙逐渐压缩，在一定期限内产生压缩变形。因此，压缩沉

26、降主要取决于填料性质、施工条件及台前、台背防护工程的设置情况。 如果填料前对基底尤其是软土地基未作必要的处理或处理不当；为了节省投资就地取材选择填料，由于台背处的填方较高，分层填筑时存在压实盲区，压实度很难达到标准，这样桥头路基在自重及车辆荷载的反复作用下，必然产生压缩沉降。,3.桥头跳车的原因,4）基底处理不当 台背一般位于有河流地方，地下水位较高，多有软土，此类土天然含水量大于液限，天然孔隙比大，常含有机质，压缩性高，抗剪强度低，一旦受到扰动，自然结构易受破坏，强度就明显降低。 桥头路基填筑高度较大，产生基底应力相对较大，在车辆荷载特别是超载作用下，更容易引起地基沉陷，且变形稳定历时往往持

27、续多年。就是在一些稳定地基，在在车辆荷载特别是超载外荷载作用下，也难免出现地基沉陷。,3.桥头跳车的原因,5）作业面不足 桥涵台背处结构形式较复杂如图位置有耳墙，围挡墙。另外很多单位为降低成本减小土方开挖数量，基坑开挖面积小。靠近台背50cm范围内不能使用压路机碾压等。,3.桥头跳车的原因,6）填筑方法不正确,3.桥头跳车的原因,7）施工管理不到位 当前一些施工队盲目追求高速度，没有严格按施工规程作业，台背填土速度过快，对地基造成扰动和破坏，没有充分时间固结，对台背挡土墙等构造物挤压力大，施工时没有按分层填筑、分层碾压、分层检测“三分法”施工。 用料没有把好质量关，排水措施没有做好，压实度没有

28、达到要求。 这些人为因素使高填土引道不稳定，工后沉降大，且不均匀，这一点是造成跳车现象主要原因。,3.桥头跳车的原因,8）导致桥头跳车的其他因素 路基与桥涵的连接部位，有些设计了接缝，有些是连续铺装，在使用中温缩等原因形成裂缝。这种接缝或裂缝一般竖向很深，雨水容易渗入，对路面结构层和土基产生冲刷和浸，造成粒料流失并增加了结构层与土基的含水量，降低路面刚度。 冻胀、融沉的过程也加剧了桥头台阶的形成。,十一.桥头跳车,4.缓解桥头跳车的技术措施 1）放宽基底和放缓施工坡度，保证足够的作业面。 根据经验及规范要求确定适当的边坡坡、底加宽量和相应的施工坡度。,4.缓解桥头跳车的技术,2）处理好台背基础 现在国内有换填法、超载预压、塑料排水板、粉喷桩复合地基等常用方法。 水泥粉喷桩复合地基加固软土效果明显，施工工期短，但费用