路基防护与加固设计

路基防护与加固设计

路基防护与加固设计 第一节：概述一概念：路基：指的是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物，路基是用土或石料修筑而成的线形结构物。它承受着本身的岩土自重和路面重力,以及由路面传递而来的行车荷载,是整个公路构造的重要组成部分。路基依其所处的地形条件不同，有两种基本形式：路堤和路堑，俗称填方和挖方。 为使路线平顺，在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤，在自然地面高于路基设计标高处要开挖成路堑（“luqian”，实际工程上通常念luzhan，目的是为了避免和“路肩”误读）。路堤：高于原地面的填方路基。路堤在结构上分为上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下0.80m～1.50m范围内的填方部分；下路堤是指上路堤以下的填方部分。 在实际工程中，路堤沉降是路基工作中的重要问题，路堤在其自重及列车荷载作用下会产生压密沉降，另外，在列车动荷载的长期重复作用下会产生累积沉降。路基的过量沉降会造成路基病害、增加线路养护维修工作量、影响正常行车，因此如何减小和控制路堤沉降是路基工程要解决的重要问题。主要通过对填料的控制、提高压实标准等手段加以解决。 路堑：低于原地面的挖方路基。路堑开挖后破坏了原地层的天然平衡状态，不利于排水，通风。路堑边坡处于地壳表层，开挖暴露后，受各种条件与自然因素的作用，容易发生变形和破坏，应慎重对待。路堑按通过的地层一般分为土质路堑和石质路堑。 二防护与加固的原因及意义1.原因1）坡面冲刷及风化；2）河岸冲刷；3）土质浸水湿软；4）地基湿软沉陷 2.意义：1）防止路基病害；2）确保路基路面的稳定；3）确保路基路面的强度；4）确保路基路面的使用耐久性；5）使公路与周围环境相协调。 三防护与加固工程的设施 第二节防护与加固工程介绍一坡面防护 （一）植物防护：概念：所谓植物防护是指“用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程措施和非生命的植物材料相结合，以减轻坡面的不稳定性和侵蚀”。 1.植被防护优点：植被护坡与传统的边坡防护（如浆砌片石、干砌片石、混凝土预制块、喷射混凝土及喷锚支护等）相比，具有明显的优点。传统防护措施可有效减轻坡面修建初期的不稳定性和侵蚀，效果良好。但随着边坡岩石的风化、混凝土的老化，强度降低，防护效果变弱。而植被防护正好相反，开始较弱，随着植物的生长，强度增加，对减轻坡面不稳定性和侵蚀的作用越来越大。 功能：1）稳固边坡，防止土体冲蚀。2）植物深根可穿过坡体浅层的松化带，锚固到较稳定的土体，一般可达50--150cm深，起到预应力锚杆的作用。3）浅根植草根系发达，错综盘结，起到加筋和截留降雨，消弱冲刷，控制土粒流失的作用。4）植物还可通过吸收水份和蒸发坡体水分，提高边坡土体的抗剪强度。 5）净化大气，降低噪音、光的污染。6）植物的光合作用能够吸收CO2，释放出O2，同时还能稀释、吸收和固定周围大气中的有害气体。7）植物还能有效吸收刺耳的声音和多方位反射的太阳光线等功能，起到降低噪音和强光照射的作用。8）绿色植被，美化环境，使人感觉清新凉爽、绿色洁净、和谐安定。 植物防护的种类：①种草：适宜坡高不大、边坡不陡于1:1的土质易种植边坡，其表面水径流速度应低于0.6m/s。边坡坡度在1:1~1:2时也可种草，但应采取固定草种布或网格固定撒种等方法。 ②铺草皮：适用于边坡较陡、冲刷严重、径流速度大于0.6m/s、附近草皮来源较易地区的路基。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。同时也适用于需要快速绿化，且坡率缓于1：1的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。草皮应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种，不宜采用喜水草种，严禁采用生长在泥沼地的草皮。 ③植树：适用于坡率缓于1:1.5的边坡，或在边坡以外的河岸及漫滩外。主要起到：①降低河滩水流速度及改变水流方向；②防风固沙；③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。树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类。公路弯道内侧边坡严禁栽植高大树木。 2.三维植被网防护：三维植被网适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于1：0.75边坡防护；三维植被网中的回填土采用客土或土、肥料及含腐殖质土的混合物。 3.湿法喷播：湿法喷播适用于土质边坡、土夹石边坡、严重风化岩石且坡率缓于1：0.5的路堑和路堤边坡及中央分隔带、立交区、服务区及弃土堆绿化防护。 4.客土喷播：概念：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。客土喷播适用于风化岩石、土壤较少的软质岩石、养分较少的土壤、硬质土壤、植物立地条件差的高大陡坡面和受侵蚀显著的坡面。 客土喷播前浇水湿润坡面，将泥炭、腐殖土、草纤维、缓释营养肥料等混合材料经过专用机械的搅拌后喷播在铁丝网上，厚度为2—8cm。由于基质水分丧失会造成基质厚度不够，一般要求喷射厚度为设计厚度的125%。 （二）骨架植物防护1浆砌片石或水泥混凝土骨架植草护坡：1）适用于缓于1：0.75土质和全风化岩石边坡。当坡面受雨水冲刷严重或潮湿时，坡度应缓于1：1。2）应视边坡坡度、土质和当地情况确定骨架形式，并与周围景观相协调。框架内应采用植物或其他辅助防护措施。3）当降雨量较大且集中的地区，骨架宜做成截水沟型。截水沟断面尺寸由降雨强度计算确定。 2多边形水泥混凝土空心块植物护坡1）适用于坡度缓于1：0.75的土质边坡和全风化、强风化的岩石路堑边坡。并视需要设置浆砌片石或混凝土骨架。2）多边形空心预制块的混凝土强度不应低于C20，厚度不应小于150mm。空心预制块内应填充种植土，喷播植草。 3锚杆混凝土框架植物防护：1）适用于土质边坡和坡体中无不良结构面、风化破碎的岩石路堑边坡。2）锚杆采用非预应力的全长粘结型锚杆，锚杆间距、长度应根据边坡地质情况确定。锚杆保护层厚度不应小于20mm。3）框架应采用钢筋混凝土，混凝土强度不应低于C25，框架几何尺寸应根据边坡高度和地层情况等确定，框架内宜植草。 （三）圬工防护：1喷护：1）适用于坡度缓于1：0.5、易风化但未遭强风化的岩石边坡。2)喷浆防护厚度不宜小于50mm，采用的砂浆强度不应低于M10。3)喷射混凝土防护厚度不宜小于80mm，混凝土强度不应低于C15。4)喷护坡面应设置泄水孔和伸缩缝。 2锚杆挂网喷浆（混凝土）1）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。2)锚杆应嵌入稳固基岩内，锚固深度应根据岩体性质确定。3)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。 3护坡1）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。2)浆砌片（卵）石护坡适用于坡度缓于1：1的易风化的岩石和土质路堑边坡。浆砌片（卵）石护坡的厚度不宜小于250mm，砂浆强度不应低于M5，护坡应设置伸缩缝和泄水孔。3)水泥混凝土预制块护坡适用于石料缺乏地区的路基边坡防护。预制块的混凝土强度不应低于C15，在严寒地区不应低于C20。4)铺砌层下应设置碎石或砂砾垫层，厚度不宜小于100mm。 4护面墙1）适用于防护易风化或风化严重的软质岩石或较破碎岩石的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡，边坡不宜陡于1:0.5。护面墙类型应根据边坡地质条件确定，窗孔式护面墙防护的边坡不应陡于1:0.75；拱式护面墙适用于边坡下部岩层较完整而上部需防护路段，边坡应缓于1：0.5。2)单级护面墙的高度不宜超过10m，并应设置伸缩缝和泄水孔。3)护面墙基础应设置在稳定的地基上，埋置深度应根据地质条件确定；冰冻地区，应埋置在冰冻深度以下不小于250mm。护面墙前趾应低于边沟铺砌的底面。 （四）封面、捶面1封面：1）适用于坡面较干燥、未经严重风化的各种易风化岩石边坡，但不适用于由煤系岩层及成岩作用很差的红色粘土岩组成的边坡。抹面防护使用年限为8～10年，高速公路路基边坡不宜采用抹面防护。2)抹封面厚度不宜小于30mm，表层可涂软化点稍高于当地气温的沥青保护层。 三合土灰浆抹面护坡 二．沿河路基防护（冲刷防护）冲刷防护主要是对沿河滨海路堤，河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引导，以及路基边旁堤岸等的防护。冲刷防护工程顶面高程，应为设计水位加上波浪侵袭、壅水高度及安全高度。基底埋设在冲刷深度以下不小于1m或嵌入基岩内。当冲刷深度较深、水下施工困难时，可采用桩基、沉井基础或适宜的平面防护。 （一）直接防护1.砌石或混凝土护坡：1）砌石或混凝土护坡适用于允许流速为2～8m/s的路堤边坡。用于冲刷防护的干(浆)砌片石(混凝土块)护坡应符合本规范第5.2.3条的有关规定。2）浆砌片（卵）石护坡厚度应按流速和波浪的大小等因素确定，并应不小于350mm。护坡底面应设厚度不小于100mm的反滤层。 2.护坦防护：适用于沿河路基挡土墙或护坡的局部冲刷深度过大，深基础施工不便的路段。 3.抛石：1）适用于经常浸水且水深较大的路基边坡或坡脚以及挡土墙、护坡的基础防护。抛石一般多用于抢修工程。2）抛石边坡坡度和选用石料粒径应根据水深、流速和波浪情况确定，石料粒径应大于300mm，坡度不应陡于所抛石料浸水后的天然休止角，厚度不应小于所用最小石料粒径的两倍。 4.石笼防护：1）适用于受水流冲刷和风浪侵袭，且防护工程基础不易处理或沿河挡土墙、护坡基础局部冲刷深度过大的沿河路堤坡脚或河岸。2）石笼内所填石料，应采用重度大、浸水不崩解、坚硬且未风化石块，粒径应大于石笼的网孔。 5.浸水挡土墙：1）适用于允许流速为5～8m/s的峡谷急流和水流冲刷严重的河段。2）浸水挡土墙设计应符合本规范第5.4节的有关规定，并应注意浸水挡土墙和岸坡的衔接。 6.土工膜袋：1）土工织物软体沉排、土工膜袋适用于允许流速为2～3m/s的沿河路基冲刷防护。2）土工膜袋可用于替代干砌块石、砂浆块石等修建堤坡、堤脚，构筑丁坝、堤坝主体，还可以用于堤坝崩塌、江河崩岸险情的抢护。 （二）间接防护1.植物防护：1）适用于允许流速小于1.2～1.8m/s的季节性水流冲刷，经常浸水或长期浸水的路堤边坡，不宜采用种草防护。2）在沿河路基外的河滩上植造防护林带，树种应具有喜水性。 2.丁坝：1）概念：丁坝是从河道岸边伸出的挑流体，在平面上与岸线构成丁字形的河工建筑物。2）适用于宽浅变迁性河段，用以挑流或减低流速，减轻水流对河岸或路基的冲刷。3）丁坝长度应根据防护长度、丁坝与水流方向的交角、河段地形、水文条件及河床地质情况等确定，垂直于水流方向上的投影长度不宜超过稳定河床宽度的l/4。 4）用于路基防护的丁坝宜采用漫水坝或潜坝，丁坝与水流方向的交角以小于或等于90°为宜。5）当设置群坝时，坝间距离不应大于前坝的防护长度。丁坝间的河岸或路基边坡所能承受的允许流速小于水流靠岸回流流速时，应缩短坝距，或对河岸及路基边坡采取防护措施。6）丁坝的横断面形式和尺寸应根据材料种类、河流的水文特性等确定，坝顶宽度根据稳定计算确定。 3.顺坝：1）概念：顺坝又称导流坝，是指防止河流侧向侵蚀及河道局部冲刷的建筑物。顺坝常布置于凹岸，与水流方向平行或呈锐角，使河流的主流线偏离受冲刷的凹岸。它是常见的一种护岸工程。2）适用于河床断面较窄、基础地质条件较差的河岸或沿河路基防护，用于调整流水曲度和改善流态。3）顺坝与上、下游河岸的衔接，应使水流顺畅，起点应选择在水流匀顺的过渡段，坝根位置宜设在主流转向点的上方。4）坝顶宽度应根据稳定计算确定，坝根应嵌入稳定河岸内不小于3m。漫溢式顺坝，应在坝后设置格坝。 4.改移河道：1）沿河路基受水流冲刷严重，或防护工程艰巨，以及路线在短距离内多次跨越弯曲河道时可改移河道。主河槽改动频繁的变迁性河流或支流较多的河段不宜改河。2）改河起点和终点的位置应与原河床顺接。为防止水流重归故道，宜在改河入口处加陡纵坡并设置拦河坝或顺坝。新河槽断面应按设计洪水频率的流量设计。 三挡土墙挡土墙类型应综合考虑工程地质、水文地质、冲刷深度、荷载作用情况、环境条件、施工条件、工程造价等因素。 各类挡土墙适用条件：1）重力式挡土墙：适用于一般地区、浸水地区和地震地区的路肩、路堤和路堑等支挡工程。墙高不宜超过12m，干砌挡土墙的高度不宜超过6m。高速公路、一级公路不应采用干砌挡土墙半重力式挡土墙适用于不宜采用重力式挡土墙的地下水位较高或较软弱的地基上，墙高不宜超过8m。重力式挡土墙的体型 2）悬臂式挡土墙：宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用，墙高不宜超过5m扶壁式挡土墙宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用，墙高不宜超过15m。 悬臂式挡土墙施工现场 3）锚杆挡土墙：宜用于墙高较大的岩质路堑地段，可用作抗滑挡土墙，可采用肋柱式或板壁式单级墙或多级墙，每级墙高不宜大于8m，多级墙的上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台4）锚定板挡土墙：宜使用在缺少石料地区的路肩墙或路堤式挡土墙，但不应建筑于滑坡、坍塌、软土及膨胀土地区。可采用肋柱式或板壁式，墙高不宜超过10m。肋柱式锚定板挡土墙可采用单级墙或双级墙，每级墙高不宜大于6m，上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台。上下两级墙的肋柱宜交错布置 5）加筋土挡土墙：用于一般地区的路肩式挡土墙、路堤式挡土墙，但不应修建在滑坡、水流冲刷、崩塌等不良地质地段。高速公路、一级公路墙高不宜大于12m，二级及二级以下公路不宜大于20m。当采用多级墙时，每级墙高不宜大于10m，上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台。 6）桩板式挡土墙：用于表土及强风化层较薄的均质岩石地基，挡土墙高度可较大，也可用于地震区的路堑或路堤支挡或滑坡等特殊地段的治理。挡土墙可采用锥坡与路堤连接，墙端应伸入路堤内不应小于0.75m，锥坡坡率宜与路堤边坡一致，并宜采用植草防护措施。挡土墙端部嵌入路堑原地层的深度，土质地层不应小于1.5m；风化软质岩层不应小于1.0m；微风化岩层不应小于0.5m。 换填土土法、碾压夯实、排水固结、振动挤密、化学加固。1、分布：在我国沿河沿湖沿江海地带广泛运用。第四节地基加固 2、软土特点：天然含水量大，孔隙比大，压缩性高，强度低。其上修建公路时，易产生路堤失稳或沉降过大等问题。3、软土概念：以水下沉积的饱和水的软粘性土或淤泥为主的地层，有时有少量的腐泥或泥炭层。 二、软土地及的加固方法 三、软土路堤处理措施施工程序 一、路基的主要变形破坏荷载因素：自重、行车荷载、自然因素影响稳定性的因素：水分、温度变化（正温度、负温度）、风蚀作用。变形：弹性的、残留的（不能恢复的）1、路堤沉陷：垂直方向产生较大的沉落第五节路基的变形及破坏 原因：1）填料不当2）填筑方法不合理：①不同土混杂；②未分层填筑、压实；③土中有未经打碎的大块土或冻土块；④荷载、水和温度综合变化；⑤原地面软弱，如泥沼、流沙、垃圾堆积未做处理等；⑥冻胀、翻浆。 2、路基边坡的滑塌（滑坡）——常见的路基病害，也是水毁的普遍现象⑴溜方：少量土体沿土质边坡向下移动而形成。边坡上表面薄层土体下溜。原因：流动水冲刷边坡、施工不当引起。⑵滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动。原因：土体稳定性不足引起。 3、碎落和崩塌剥落和碎落：剥落和碎落是指路堑边坡风化岩层表面，大气温度与湿度交替作用以及雨水冲刷和动力作用之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。原因：岩体风化破碎，边坡较高。影响：危害较大的病害之一。 比较：崩塌无固定滑动面。崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。崩塌滑坡 4、路基沿山坡滑动原因：①山坡较陡；②原地面未清除杂草或人工挖台阶；③坡脚未进行必要的支撑。5、不良地质和水文条件造成路基破坏不良地质条件：泥石流、溶洞等。较大自然灾害：大暴雨地区。 提高路基稳定性，防止各种病害产生，采取措施：1、正确设计路基横断面。2、选择良好的路基用土填筑路基，必要时对填土作稳定处理。3、采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定的压实度。二、路基病害防治 4、适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。5、正确进行排水设计。6、必要时设计隔离层隔绝毛细水，设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积。7、采取边坡加固、修筑挡土结构物、土体加固等防护技术措施，以提高其稳定性。