1、路面路基工程汽車與交通學(xué)院第五章 路基防護(hù)與加固第五章 路基防護(hù)與加固學(xué)習(xí)要點(diǎn)：掌握路基防護(hù)與加固的作用； 熟悉路基防護(hù)與加固的類型及方法 ； 了解路基防護(hù)與加固各類型的適用范圍。；第一節(jié) 概述一. 影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的不利因素 浸水后，濕度增大，土強(qiáng)度降低；巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風(fēng)化；路基表面在溫差和濕差作用下形成脹縮循環(huán)和干濕循環(huán)，導(dǎo)致強(qiáng)度衰減和剝落；地表水和地下水的影響，使巖土表層失穩(wěn)，易造成水毀病害；沿河路堤在水流沖擊和浸蝕作用下，易破壞；濕軟地基承載力不足，易導(dǎo)致路基沉陷。不利因素有什么共同點(diǎn)？全是水啊二. 路基防護(hù)與加固設(shè)施 坡面防護(hù)：保護(hù)路基邊坡表面免受雨水沖刷，

2、減緩溫差及濕差變化影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風(fēng)化、碎裂、剝蝕演變，從而保護(hù)邊坡整體穩(wěn)定性。常用坡面防護(hù)設(shè)施有植物防護(hù)和工程防護(hù)。 堤岸防護(hù)與加固：主要對(duì)沿河濱海路堤、河灘路堤及水澤區(qū)路堤，針對(duì)水流的破壞工作而設(shè)，起防水治害和加固堤岸雙重功效。堤岸防護(hù)與加固設(shè)施有直接和間接兩類。 濕軟地基加固：提高濕軟地基承載力，以防路基沉陷、滑移或其他病害。加固關(guān)鍵在與治水和固結(jié)。 第一節(jié) 概述三. 路基防護(hù)與加固工程設(shè)計(jì)原則 因地制宜就地取材經(jīng)濟(jì)適用第一節(jié) 概述照顧景觀拓展：Ansys模型的路基預(yù)估沉降法 針對(duì)B1，B4標(biāo)試驗(yàn)段，用Ansys數(shù)據(jù)模型預(yù)估總沉降。1）、確定概化幾何參數(shù)B1標(biāo)K5300K5

3、420段填高：17m；頂面寬度：34m；邊坡坡度：1：1.5，1：1.75；地基計(jì)算深度：三倍路堤高度，即51m；地基計(jì)算寬度：四倍路堤底面寬度，即187m；6B4標(biāo)K26+230K26330填高：12m；頂面寬度：34m；邊坡坡度：1：1.5，1：1.75；地基計(jì)算深度：三倍路堤高度，即48m；地基計(jì)算寬度：四倍路堤底面寬度，即93.5m；7概化數(shù)字模型的計(jì)算參數(shù)見表一土層厚度(m)重度(kN/m3)壓縮模量(Es/Mpa)c(kPa)()填土17194019.5258建立模型并劃分網(wǎng)格針對(duì)B1標(biāo) K5300K5420和B4標(biāo)K26+230K26330情況，建立模擬數(shù)據(jù)模型，并劃分網(wǎng)格，如下

4、圖所示。93）計(jì)算通過Ansys進(jìn)行有限元分析計(jì)算，得到兩處試驗(yàn)路總沉降量預(yù)估圖，如下：B1標(biāo)K5300K5420，總沉降量預(yù)估值為1.94m。10K26+230K26330，總沉降量預(yù)估值為1.30m。11兩處沉降量對(duì)比 12第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) （一）作用：美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土濕溫，起固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。 （二）.適用性：坡高不大，邊坡比較穩(wěn)定的土質(zhì)坡面。 （三）主要方法：1. 種草適用性：邊坡坡度不陡于1：1，土質(zhì)適于種草，不浸水或短期浸水但地面徑流速度不超過0.6m/s邊坡。草品種：適應(yīng)當(dāng)?shù)刈匀粭l件，根系發(fā)達(dá)，中莖低矮，多年生長(zhǎng)的草種。第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防

5、護(hù) 2. 鋪草皮適用性：坡面沖刷較嚴(yán)重，邊坡較陡，徑流速度大于0.6m/s，容許最大速度為1.8m/s。鋪筑方式： 平鋪 草皮種類：葦狀羊茅、無芒雀麥、小冠花、毛花雀稗第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 網(wǎng)格式 斜交疊鋪 水平疊鋪 垂直疊鋪 第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 3. 植樹適用性及作用：適用于各種土質(zhì)邊坡和極嚴(yán)重風(fēng)化的巖石邊坡，邊坡坡度為1：1.5或更緩。用在堤岸邊的河灘上，用來降低流速，促進(jìn)泥沙淤積，防水直接沖刷路堤；沙漠與雪害地區(qū)，防護(hù)林帶還起到阻沙防雪作用。常用樹種：柴穗槐、夾竹桃、野薔薇、山楂等低矮灌木。布置形式：梅花型和方格型，間距4060cm。第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù)

6、3. 植樹土質(zhì)邊坡防護(hù)還可采用拉伸網(wǎng)草皮、固定草種布和網(wǎng)格固定撒種。 第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 植生帶植被護(hù)坡路塹邊坡液壓噴播植被護(hù)坡第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 三維植被網(wǎng)護(hù)坡挖溝植草護(hù)坡第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 土工格柵植草護(hù)坡藤蔓植物護(hù)坡第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 預(yù)應(yīng)力錨索框架地梁內(nèi)植被護(hù)坡預(yù)應(yīng)力錨索地梁內(nèi)植被護(hù)坡第二節(jié) 坡面防護(hù)一. 植物防護(hù) 在混凝土表面植被護(hù)坡在漿砌片石表面植被護(hù)坡二. 工程防護(hù) 第二節(jié) 坡面防護(hù)1. 抹面防護(hù)適用性：石質(zhì)挖方坡面，巖石表面易風(fēng)化，但較

7、完整，尚未剝落的新坡面，邊坡應(yīng)較干燥。常用材料：石灰漿、石灰與爐渣混合灰漿、石灰爐渣三合土、四合土等，可加紙筋或竹筋，提高強(qiáng)度，或加適量制鹽副產(chǎn)品鹵水，可加速硬化和預(yù)防開裂。抹面厚度：一般210cm。施工工序及施工要求：清理、填坑、灑水、抹面、拍漿、抹平、養(yǎng)生。坡面巖層有大的裂縫、深坑時(shí)，應(yīng)進(jìn)行灌漿、勾縫或嵌補(bǔ)；大面積抹面時(shí)，每隔510m設(shè)伸縮縫一道；防止水分從抹面周邊滲入。采用砂石、水泥、石灰等進(jìn)行防護(hù) 第二節(jié) 坡面防護(hù)二. 工程防護(hù) 2. 噴漿適用性：易風(fēng)化而坡面不平整的巖石挖方邊坡常用材料：水泥砂漿、水泥石灰砂漿等，加筋材料可用鐵絲網(wǎng)或土工格柵。 比較堅(jiān)硬的巖石坡面，為防水滲入縫隙成害，

8、分別予以灌漿、勾縫或嵌補(bǔ)等。噴漿厚度：不宜小于5cm，噴射混凝土厚度以8cm為宜，分23次噴射。 第二節(jié) 坡面防護(hù)二. 工程防護(hù) 3. 干砌片石護(hù)坡適用性及作用：浸水路堤、重要路段或暴雨集中地區(qū)的土質(zhì)高邊坡及橋涵附近坡面與巖坡、地面排水溝渠等，防止地面水流或河水沖刷。結(jié)構(gòu)及材料要求： 砌片石厚度一般為0.3m，其下設(shè)不小于0.1m厚的砂礫墊層。 礎(chǔ)選用較大石塊砌筑，與側(cè)溝相聯(lián)時(shí)，采用50號(hào)漿砌片石砌筑。施工方法：先墊砂層，然后自上而下平整地鋪砌片石，片石應(yīng)逐塊嵌緊且錯(cuò)縫，護(hù)面厚度一般不小于20cm，干砌要勾縫，護(hù)面頂部要封閉。 第二節(jié) 坡面防護(hù)二. 工程防護(hù) 3. 干砌片石護(hù)坡第二節(jié) 坡面防護(hù)

9、二. 工程防護(hù) 4. 護(hù)面墻漿砌片石的坡面覆蓋層。 適用性及作用：用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡。 第三節(jié) 沖刷防護(hù)一. 直接措施 1. 植物防護(hù)2. 石砌防護(hù)同坡面防護(hù)基本類同，但要求更高 3. 拋石防護(hù)水流速度達(dá)到或超過3.0m/s 邊坡率m1一般為1.52.0，m2為1.252.0；石料粒徑一般為1550cm第三節(jié) 沖刷防護(hù)一. 直接措施 4. 石籠防護(hù)水流速度達(dá)到或超過5.0m/s 石籠填石粒徑：最小不小于4cm，一般為520cm，外層用大且棱角突出石料，內(nèi)層可用較小石塊填充。 排列方式 防沖刷淘底： 平鋪并與坡角線垂直 防堤岸邊坡沖刷： 壘碼平鋪成梯形 第三節(jié) 沖刷防護(hù)一.

10、直接措施 5. 土工織物軟體沉排防護(hù)在土工織物上以塊石或預(yù)制混凝土塊體為壓重的護(hù)坡結(jié)構(gòu) 適用性：水下工程及預(yù)計(jì)可能發(fā)生沖刷的河床和岸坡 結(jié)構(gòu)形式：?jiǎn)纹瑝|和雙片墊 第三節(jié) 沖刷防護(hù)一. 直接措施 6. 土工模帶一種雙層織物帶，帶重充填流動(dòng)性混凝土或水泥泥漿，凝固后成高強(qiáng)度和高剛度的硬結(jié)板塊。 第三節(jié) 沖刷防護(hù)二. 間接措施 1. 設(shè)置導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物作用：改變水流方向，消除或減緩水流對(duì)堤岸直接破壞，減輕堤岸近旁淤積，消除水流對(duì)局部堤岸的損害。 主要形式： 丁壩（3） 順壩（1） 格壩（2） 丁壩第三節(jié) 沖刷防護(hù)二. 間接措施 2. 改河工程主要目的： 適用性：一般限于小型工程 將直接沖刷路基的水流引向

11、旁處路基占用河槽后，需拓寬河道挖灘改河，清除孤石，改移河道，保護(hù)路基裁彎取直，有利布置路線或橋涵第四節(jié) 濕軟地基加固軟土（含水量高于30的粘質(zhì)土、粉質(zhì)土和有機(jī)質(zhì)土）、泥沼、泥炭、濕陷性黃土、人為垃圾、松散雜填土、膨脹土、海（湖）沉積土軟土上的路堤可能會(huì)因?yàn)檫^大的沉降引起開裂甚至剪切破壞濕軟地基土中的高含水量使路基很難被壓實(shí)，緊迫的工期要求，以及經(jīng)濟(jì)效益方面的考慮，亟待尋求合適的處治方法。44部分高含水量的過濕土地基下面還存在淤泥層，無法按照設(shè)計(jì)方法施工。45部分地段的過濕土具有膨脹性46B4標(biāo)存在部分軟土地基，施工單位初步處治效果不佳。47B4標(biāo)同樣存在大量的過濕土地段，排水十分困難，亟待解決

12、48A5標(biāo)過濕土翻曬的時(shí)候成一個(gè)個(gè)大塊，需要人工打碎晾曬。但是效果并不理想。49翻曬兩天后，土的含水量仍然偏大50第四節(jié) 地基加固一. 換填土層法 砂墊層的作用：提高承載力，減小沉降，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止胨脹，消除膨脹土的脹縮作用，亦可處理暗穴。 砂墊層要求：厚度一般在0.61.0m；砂料以中粗砂為宜，級(jí)配良好，顆粒不均勻系數(shù)不大于5，含泥量不超過35。 將基底下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強(qiáng)度較大的砂、碎（礫）石、灰土或素土，以及其他性能穩(wěn)定、無侵蝕的土類，并予以壓實(shí)。 適用于軟弱土層位于地表，換挖深度不超過3m的場(chǎng)合適用于排水困難的洼地，而軟弱土層易于滑動(dòng)，厚度又較薄，表層無硬

13、殼，石料來源充分1.開挖換填2.拋石擠淤3.爆破擠淤爆空區(qū)擠出區(qū)適用于換填深度超過3m，需要快速施工且允許爆破的場(chǎng)合。對(duì)于稠度較大的軟土采用先爆后填，對(duì)于稠度小的軟土，可以先填后爆破。第四節(jié) 地基加固二. 重錘夯實(shí)法 適用性：地下水位0.8m以下稍濕的一般粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。 作用：提高地基表層土強(qiáng)度；降低地表的濕陷性；減少表層土的強(qiáng)度不均一性。 以鋼筋混凝土制成規(guī)定重量的截頭圓錐體，以一定落距夯擊土層。 要求：錘重：1.5t或稍重；錘底直徑：11.5m；起重設(shè)備能力：815t，落距：2.54.5m；夯擊遍數(shù)：一般812遍。 在重錘夯實(shí)法基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了強(qiáng)夯法，以更大的錘重和落距

14、，利用沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，達(dá)到加固土基目的。 強(qiáng)夯步驟1 清理并平整施工場(chǎng)地； 2 標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置，并測(cè)量場(chǎng)地高程； 3 起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置； 4 測(cè)量夯前錘頂高程； 5 將夯錘起吊到預(yù)定高度，開啟脫鉤裝置，待夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘頂高程，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坑底整平；想看視頻嗎？*沖擊壓實(shí)法沖擊壓實(shí)技術(shù)于20世紀(jì)50年代由南非提出，經(jīng)歷了7080年代的研究才初具成熟。90年代這種技術(shù)開始向全球推廣。日本、美國(guó)、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)90年代便將沖擊壓實(shí)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)工程、地基加固、水壩填筑、路基填筑等工程實(shí)踐中，并制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。和普通

15、壓路機(jī)相比，沖擊壓實(shí)機(jī)的主要特點(diǎn)是其碾壓輪為三邊形或多邊形棱柱體，對(duì)路基的壓實(shí)作用不僅來自于碾壓輪自身重量產(chǎn)生的靜荷載，而且由于碾壓輪存在大小半徑差，在碾壓輪前進(jìn)時(shí)其部分勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，對(duì)路基產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊作用，從而可大大提高壓實(shí)功效。58國(guó)內(nèi)部分使用沖擊壓實(shí)機(jī)的公路新鄭（新鄉(xiāng)鄭州）高速公路鄭州西南繞城高速公路青銀（青島銀川高速公路百羅（百色羅村口）高速公路 八達(dá)嶺高速公路 盤海(盤錦海城)高速公路 商開（商丘開封）高速公路 萬州機(jī)場(chǎng)跑道 大齊（大慶齊齊哈爾）公路 湘耒（湘潭萊陽）高速公路59沖擊碾壓方式 當(dāng)施工場(chǎng)地寬度大于沖擊壓路機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑的四倍時(shí)，以道路中心線對(duì)稱地將左右幅分開，壓實(shí)行駛路

16、線按圖所示 60施工場(chǎng)地的寬度小于四倍轉(zhuǎn)彎半徑時(shí)，按下圖進(jìn)行 ：61沖擊碾壓測(cè)試點(diǎn)布置示意圖62沖擊輪重疊1/2后沖擊壓路機(jī)行駛沖壓示意圖63第四節(jié) 地基加固三. 排水固結(jié)法 加載量：大致與設(shè)計(jì)荷載接近，預(yù)壓至80固結(jié)度 砂井要求： 加速排水固結(jié)進(jìn)程，使抗剪強(qiáng)度提高 1. 堆載預(yù)壓：擠出土中過多含水，擠緊土粒。 2. 砂井堆載預(yù)壓： 直徑：810cm 間距：井徑的68倍 長(zhǎng)度：穿越地基可能的滑動(dòng)面 成孔方式：沉管法、水沖法 排水固結(jié)法還有降水預(yù)壓和真空預(yù)壓等技術(shù) 砂墊層法砂墊層填土軟土層適用于：a.路堤高度小于兩倍極限高度，軟土表面無透水性低的硬殼； b.軟土層不很厚，或雖稍厚，但具有雙面排水

17、條件； c.當(dāng)?shù)赜猩?，運(yùn)距不太遠(yuǎn)； d.施工期限不甚緊迫。砂墊層的厚度一般為0.61.0m，視路堤高度、軟土層的厚度及壓縮性而定。砂井/袋裝砂井/塑料排水板排水法真空堆載預(yù)壓排水法示意圖砂墊層堆載填土砂井/袋裝砂井/塑料排水板塑料薄膜射流泵有孔管道網(wǎng)絡(luò)有孔管道網(wǎng)絡(luò)示意圖廣泛適用于各類飽和粘土、粉土第四節(jié) 地基加固四. 擠密法 土基成孔后，在孔中灌以砂、石、灰土等材料，搗實(shí)而成直徑較大的樁體，利用橫向擠緊作用，使地基土靠緊，空隙減小，同時(shí)，樁體和原土組成復(fù)合地基，達(dá)到加固目的。 1. 砂樁 適用性：處理松砂、雜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。 砂樁要求：井徑較大（一般為2030cm）；間距宜小（約為樁徑的3.5倍） 第四節(jié) 地基加固四. 擠密法 2. 石灰樁 作用機(jī)理：生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱及