(精品)路基路面工程——路基防护与加固设计

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第五章路基防护与加固设计※木章内容提要：概述，坡面防护，冲刷防护，湿软地基加固※本章学习重点：坡面防护、冲刷防护.湿软地基加固各自的特点、适川情况。第一节概述道路结构暴露于H然界，长期受白然因素的作用，在不利水温条件作用下，其物理、力学性质将发生变化。浸水后湿度增大，土的强度降低；岩性差的岩体，在水温变化条件下,加剧风化；路基表面在温差作用卜•形成胀缩循坏，在湿差作用卜-形成干湿循坏，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、淘刷和侵蚀作用下，易遭破坏；湿软地基承载力不足，易导致路基沉陷。所有这些均収决于道路的物理力学性质及自然因素，且与道路承受行车荷载有关。合理的道路结构设计，应在路线位置、横断面尺寸、结构组成等方面综合考虑。为确保道路结构的强度与稳定性，路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。随着道路等级的捉高，为保证正常的汽车运输，减少道路灾害，确保行车安全，保持道路与H然环境协调，路基的防护少加固更具有重要意义。实践经验证明，在高等级公路建设屮，路基防护与加固工程对保证公路使用品质、提高投资效益都有重要意义。路基防护与加固设施，主耍有边坡坡面防护、沿河路堤河岸冲刷防护与加固以及湿软地基加固。坡面防护，主要是保护路基边坡表而免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防上和延缓软弱岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变进程，从而保护路棊边坡的整体稳定性，在一定程度上还可以兼顾路基美化和协调白然坏境。堤岸冲刷防护与加固主要对沿河滨海路堤、河滩路堤、水泽区路堤，也包括桥头引道及路基旁边的防护路堤等。堤岸防护与加固，主要针对水流的破坏作用而设，起防治水害和加固堤岸双重功效。湿软地基的承载能力较差，为防止修筑其上的路基产生沉陷、滑移或其它病害，填筑路基両必须对其进行加固。湿软地基加固工程规模人，造价高，应注意方案比较，综合考虑技术和经济方面的可行性，力求科学合理。路基防护与加固种类和方法多种多样，设计、施工中应遵循“因地制宜、就地取材、经济适用、照顾景观”的原则。因地制宜，就是要结合实际地形、地质条件來确定路基的防护。盲目的提髙防护标准会提高工程造价；过低的防护标准却达不到防护冃的。只冇结合实际情况，因地制宜才能制定出科学合理的防护措施。就地取材，就是尽量利用当地材料，就地采集、就地利用，以节省运输费用，降低工程造价。如在石料丰富的地区，就应尽量利用石料砌筑的方式，而在适合植物生长的土质路段边坡，应优先选用植物防护的方式来保护路基。经济适用，就是要少花钱、多办事，既要经济耐用又要养护工作最最小，尽可能节省工程费用和其它开支。对于冇价值的新材料、新技术、新工艺和新方法，只要符合技术政策和经济耐用的原则，乂通过评审鉴定可以推广应用的，也应该结合工程特点，积极组织实施。照顾景观，就是任何一种防护方式不仅要保护路基，还要力求适合当地环境，与周围环境相协调，尽可能美观一些。虽然修建高速公路对其周边地区经济发展起到了巨大的推动作用，但也对环境造成一定的破坏。所以，路棊的防护洁施应强调符合环保要求，照顾景观,与当地环境和谐自然，把对当地生态环境造成的损害降到最低。 第二节坡面防护坡而防护即通常指的“护坡工程”，主要是保护路基边坡表面免受用水冲刷，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、破碎、剥蚀演变进程，从而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白然环境。坡面防护设施必须要求坡面岩土整体稳定牢固。常用的坡面防护方式有植物防护（种草、铺草皮、植树等）和工程防护（抹面、喷浆、勾缝、砌石、护而墙等）。而者可视为有“生命”防护，后者为无机物防护。有“生命”防护以七质边坡为主，无机物防护以石质路堑边坡为主。在一定程度上，有“生命”防护在边坡稳定和改善路容方面，优于无机物防护。—、植物防护植物防护可美化路容，协调环境，调节边坡土的湿温状况，起到固结和稳定边坡的作川。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，具方法有种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可采用拉仲网草皮、固定草种布或网格固定撒种，用土工合成材料进行土质边坡防护的边坡坡度宜在1:1〜1:2之间。（—）种草种草适川于边坡稳定、坡面冲刷轻微的路堤或路堑边坡。-•般要求边坡坡度不陡于1:1,边坡地而水径流速度不超过（）.6m/s。长期浸水的边坡不宜采用。采用种草防护时，对草籽的选择应注意当地的土壤和气候条件，通常应以容易生长、根部发达、叶茎低矮或有匍匐茎的多年牛草种为宜。最好采用儿种草籽混合播种，使Z生成一个良好的覆盖层。播种的坡面应平整、密实、湿润。播种方法有撒播法、喷播法和行播法等。采川撒播法时，草籽应均匀撒布在己清理好的土质边坡上，同时做好保护捲施。对于不利于草类生长的土质,应在坡面上先铺一层5〜10cm的种植土。路堑边坡较陡或较高时，可通过试验采用草籽与含肥料的有机质泥浆混合，用喷播法将混合物喷射于坡面。采用行播法时，草籽埋入深度应不小于5cmH行距均匀。种草应在温度、湿度较大的季节播种。播种前应在路堤的路肩和路堑的堑顶边缘埋入与坡面齐平的宽20〜30cm的带状草皮。播种后，应适时进行洒水施肥、清除朵草等养护管理，直到植物覆盖坡面。（二）铺草皮铺草皮适用于各种土质边坡。特别是当坡面冲刷比较严重，边坡较陡，径流速度人于0.6m/s而乂需要快速绿化时，采用铺草皮防护比较适宜。草皮应选择根系发达、茎矮叶茂、耐旱草种，不宜选用喜水草种。铺草皮的方式有平铺（平行于坡面）、水平叠置、垂直坡面或与坡血成一半坡角的倾斜叠置，以及采用片石铺砌成方格或拱式边框，方格式框内铺草皮等，如图5・1所示。铺草皮需预先备料，草皮可就近培育，切成整齐块状，然后移铺在坡而上。草皮的规格—般为20cmX25cm、25cmX40cm及30cmX50cm的块状或宽25cm,长200〜300cm的带状；草皮厚约6〜10cm,干旱和炎热地区为15cm。铺吋应口下而上，并用竹木小桩将草皮钉在坡面上，使Z稳定。草皮根部土应随草切割，坡面要预先整平，必要时还应加铺种植土，草皮应随挖随铺，注意相互贴紧。铺草皮就工时，应将边坡表而挖松整平，并尽可能在春秋季或雨季进行，不宜在冰冻时期或解冰时期施工。 TTTXkin¥1工□:yj1Xk±1;*1：rXit:1ixiJlTttn：（a）平铺平面（b）平舗剖面（c）水平龜铺（d）垂直脅铺（e）斜交聲铺（f）网格式（图中h为草皮厚度，约5〜8cm,a为草皮边长，约为20〜25cm）图5-1草皮防护示意图（三）拉伸网草皮拉伸网草皮是在土工网或土工热等土工合成材料上铺设3〜5cm厚的种植土层，经过撒种、养护示形成的人工草皮。固定草种布（也可称植生带）是在十•工织物纺织时将草种固定于土工织物中，然后到现场铺筑，养生，以促使草皮生长的一种土工合成材料草皮制品。网格固定撒种是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。（四）植树植树适用于各种土质边坡和风化极严重的岩石边坡，边坡坡度不陡于1:1.5。在路皋边坡和漫水河滩上植树，对于加固路棊与防护河岸可受到良好的效果。它可以降低水流速度,种在河滩上可促使泥沙淤积，防止水流肓接冲刷路堤。在风沙和积雪地面，林带可以防沙防雪，保护路棊不受侵蚀。此外还町以美化路容，调节气候，改善高等级道路的美学效果。植树防护宜选用在当地土壤与气候条件下能迅速生长、根系发达、枝叶茂密的树种，用于冲刷防护时宜选用生氏很快的杨柳类或不怕水淹的灌木类，公路弯道内侧边坡严禁栽植高人树木。种植后在树木未成长前，应防止流速人于3m/s的水流侵害。必要时应在树前方设置障碍物加以保护；植树防护最好与种草结合使用，使坡面形成一个良好的覆盖层，才能更好地起到防护作用。二、工程防护当不宜使用植物防护或考虑就地取材时，采用砂石、水泥、石灰等矿物材料进行坡面防护是常用的防护形式。它主要有砂浆抹面、喷浆、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护而墙等。这些形式各自适合于一定条件。（—）抹面防护抹而防护，适于石质挖方坡而，岩石表而易风化，但比较完整，尚未剥落，如页岩、泥沙岩、千枚岩的新坡面。对此应及时予以封血，以预防风化成害。抹面作业前，应对被处置的边坡加以清理，去掉风化层、浮土、松动石块并填坑补洞，洒水湿润，以利牢固耐久。常用的抹面材料有石灰浆等，其中石灰为胶结料，要求精选。混合料如加纸筋或竹筋，可提高强度，防止开裂；如掺加适量制盐副产品卤水，因含有氯化钙与氯化镁，可使抹面加速硕化和预防开裂。抹而厚度视材料与坡面状况而定，一般2〜l（）cm,分两次进行，底层抹全厚的2/3,面层1/3。操作前，应清理坡面风化层、浮土与松动碎块、填坑补洞，洒水润湿。抹面后，应拍浆、抹平和养生。（二）喷浆及喷射混凝土喷浆及喷射混凝土适用于易风化但尚未严重风化的岩石边坡，且破而较干燥。对高而陡的边坡、上部岩层较破碎而下部岩层完整的边坡和需人面积防护的边坡，采用此种方法较为适宜。对成岩作用秀的黏土岩边坡不宜采用。喷浆厚度-•般为5〜10cm,喷射沉淀十•厚度以8cm为宜，分2〜3次喷射。喷浆的水泥用量较人，重点工程可选用。比较经济的砂浆是 用水泥、石灰、河砂及水，按重罐比1：1:6:3配合。坡脚应作1〜2m高的浆砌片石护坡。 施工询，坡而如有较人裂缝、凹坑时应先嵌补牢固，使坡而平顺整齐；岩体表而要冲洗干净,土体表面要平整、密实、湿润。喷层厚度应均匀，喷后应养护7〜1（X1。（三）勾缝、灌缝勾缝适用于较硬、不易风化、节理缝多而细的岩石路堑边坡；灌缝适用于较坚硬、裂缝较人较深的岩石路堑边坡。灌缝可用体积比1:4或1:5的水泥砂浆。灌缝和勾缝前应先用水冲洗，并清除裂缝内的泥土、朵草。勾缝吋要求砂浆嵌入缝中，与岩体牢固结合。灌缝吋要求插捣密实，灌满缝口并抹平。上述儿种防护方法，可以局部处治、综合使用，并与放缓边坡等方法加以比较，力求实用和经济。如果在坡面防护时着色或修饰，还有助于改善路容。（四）砌石防护砌石防护有干砌和浆砌两种，可用于土质或风化岩质路堑或土质路堤边坡的坡面防护,也可用于浸水路堤及排水沟渠作为冲刷防护。如图5-2示。易遭受雨、雪、水流冲刷的鮫缓土质边坡，风化较重的软质岩石坡，受水流冲刷较轻的河岸和路基，均可采用干砌片石防护。这些边坡应符合路基边坡稳定要求，坡度一般为1:1.5〜1:2。干砌片石防护-般有单层铺砌、双层铺砌和网格内铺砌几种，流速较大时宜采用网格内铺石的防护。单层铺砌厚度为0.25〜0.35m,双层的上层为0.25〜0.35m,下层为（）.15〜0.25m。注：m值应缓于或等于1:1.5,h值干砌为0.25〜0.35m,浆砌为0.25〜0.4m图5-2砌石防护示意图当干砌片石护坡效果不好吋，或水流速度较大，波浪作用强，有漂浮物冲击时，可采用浆砌片石护坡。其厚度一般为0.25~0.35m。用于冲刷防护时最小厚度一般不小于0.35m。浆砌片石护坡较长时，应在每隔10〜15m处设置沉降缝，缝宽约2cm,内填沥青麻筋或沥青木板；护坡的中、下部设10cmX10cm的矩形或直径为10cm的関形泄水孔。其间距为2〜3m,孔后0.5m范围内设置反滤层。砌石防护应先在片石下面设置0」〜0.5m厚的碎（砾）石或砂砾混合物訥层，以起到整平、反滤的作用，并可增强抗冲击能力；然后由下而上平整铺砌片石，要错缝嵌紧，并用砂浆勾缝，以防渗水。石砌护坡坡角处应设置坝石基础。在无河水冲刷时，基础埋置深度一般为护坡厚度的1.5倍。当受水流冲刷时，基础M埋置在冲刷线以下（）.5〜l.（）m处，或采用石砌深基础。（五）护面墙如图5・3所示，护面墙指为覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡，以免其受自然因素影响，防止南水渗入而修的墙。护而墙应紧贴边坡坡而修建，只承受自重，不承受墙背土侧压力。故要求挖方边坡必须符合稳定性要求。护而墙厚度尺寸的设定可参照表5-1«墙基要求设置在可靠地基上，在底面做成向内斜的反坡。冰冻地区墙背应埋置在冰冻线 0.25m以下。c)(a)立面图(b)剖面图(c)二级护面墙图5-3护面墙意图护面墙较高时，应分级修筑，每级6〜l()m,每一分级设不小于lm的平台，墙背每4〜6m高设耳墙，耳墙一般宽0.5〜1.0m。沿墙长每10m设一条伸缩缝，宽2cm,填以沥青麻筋。墙身应预留6cmX6cm或10cmX10cm的泄水孔，并在其后作反滤层。若坡ifll开挖后形成凹陷，应以石砌坊工填塞平整，称为支补墙。对缓于1:1.25或1:1的路堑边坡也可采用干砌片石或浆砌片石的形式防护。表5-1护面墙厚度参考表护面墙高Him路塹边坡护面墙高/m顶宽b底宽dW21:0.50.400.40W6>1:0.50.400.40+H/106

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