第1章路基施工(第8节路基防护与加固设施施工)

第1章路基施工第8节路基防护与加固设施施工(SubgradeRetainandreinforce)第四章路基防护与加固(SubgradeRetainandreinforce)第一节概述第二节坡面防护第三节冲刷防护第四节地基加固第一节概述一、意义目的1．路基改变了原地层的天然平衡状态；2．岩土在不利的水温状态条件作用下，物理力学性质将发生变化。如：l浸水后湿度增大，土的强度降低；l岩性差的岩，在水温条件变化下，加剧风化；l路基表面在温差或湿差作用下形成胀缩或干湿循环，可导致强度衰减和剥蚀；l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；l沿河路堤在水流冲击、掏刷和浸蚀作用下，易遭破坏；l湿软地基承载力不足，易导致路基沉陷。因而可能会产生各种形态的破坏。一、意义目的路基防护与加固的意义：对维护正常的交通运输，确保行车安全，保证公路使用品质，提高投资效益，以及保持道路与自然环境协调。路基的防护与加固是保证路基强度与稳定性的必要措施。防护的重点：路基边坡，特别是不良地质与水文地段及沿河路基的边坡；路肩表面；同路基稳定性直接有关的近旁河流与山坡。第一节概述二、主要设施三、防护与加固的区别防护工程——防止冲刷和风化，主要起隔离作用的措施。加固工程——防止路基坍滑，主要起支撑作用的支挡结构物。区别：防护工程主要用于路基本身稳定，即防护工程本身没有或很少有承受外力作用的能力。加固工程主要用于路基本身不稳定，即本身具有承受外力作用的能力。四、路基防护与加固的原则因地制宜，综合治理；预防为主，防治结合；对于主要隐患和地下害源（如软弱基底和有害的地下水源等），宜先治患后筑路；对于某些附属设施，如坡面防护或路基用地范围以外的防护与加固设施，按其轻重缓急，分期实施，逐步完善；各项工程技术措施，尤其是造价高、工程技术复杂的措施，应作方案分析比较，讲究实效和经济效益；注意环境，配合景观，增进路容的美化与协调。第二节坡面防护路基边坡表面的防护：主要是防止地面水流的冲刷，而且将坡面封闭隔绝，可以避免与大气直接接触，阻止岩土进一步风化破坏。沿河路基的坡面防护：特别是浸水部分的坡面与坡脚防护兼有加固的作用，可防止水流的冲刷、冲击和淘空。干旱地区的路基坡面防护：主要目的在于防止风蚀或积沙。坡面防护设施，本身不承受外力作用，必须要求坡面岩土整体稳定。坡面防护的前提：要求路基应有适合于边坡土质的断面形式及稳定边坡坡度。坡面防护设施有：植物防护（生命防护）和矿料防护（无机物防护）各种坡面防护植物防护（包括植草、铺草皮和植树）主要适用于较缓的土质或严重风化的岩质边坡。植物防护的原理：依靠比较发达的根系，深入土层，使表土固结；植物茎叶覆盖坡面，可以调节表土的湿度，保持湿润，防止扬尘风蚀；植被阻滞地面迳流，阻止冲刷，有利水土保持。植物防护的种类：1、种草：2、铺草皮：3、植树：第二节坡面防护一、植物防护优点：美化路容，协调环境，调节边坡土温湿，起到固结和稳定边坡作用。适用条件：边坡较缓，坡度小，土质种草：i＜1：1,地表径流v＜0.6m/S草皮平铺，水平叠铺，垂直坡面方格植树:主要用于堤岸边的河滩、沙漠及雪害地区的防护林等情况，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。抹面防护：石质挖方边坡，易风化且整块；厚度：2.0～10.0cm；材料：石灰炉渣浆，三合土，四合土喷浆：易风化，不平整厚度：一般为2cm，效果比较好，水泥用量大勾缝：岩石表面坚硬，且存在裂缝。干砌片石：先垫以砂层，从上到下，厚度不小于20cm，勾缝、封顶。二、工程防护第三节冲刷防护沿河路堤，因河道变迁与水位涨落，经常受到冲刷作用，因此路基必须防护，才能确保其稳定。水流冲刷作用，包括动水压力、波浪压力、冰体压力，及其他要素（如壅水高度、冲刷深度、防护层厚度），均需在设计时予以计算与分析，据此选择相应的防护措施。因水流性质变化较大，防止冲刷的方法有多种。各种方法大致可以归纳为直接防护和间接防护两大类。冲刷防护包括直接防护和间接防护。直接防护——加固堤岸边坡。间接防护——改变水流性质。冲刷防护的前提是搞好事前的水文地质勘察，亦包括风浪作用及附近河段两岸现状的有关资料收集。路基冲刷破坏第三节冲刷防护一、直接防护直接防护是指对河岸或路基边坡所采取的直接加固措施目的：抵抗水流冲刷和掏刷作用特点：①尽可能不干扰或很少干扰原水流的性质，因而对防护地段的上下游及河对岸影响轻微。②应有足够的强度和稳定性，并能够经得住最不利情况的考验。③如情况估计不足，或单纯为了减少投资而采用不适当的简易防护措施，往往产生防护失效和破坏，因此，可以认为此类防护是被动式的措施。适用场合：①在水流速度较缓，流向与堤岸接近平行，或在宽阔的河滩、凸岸、台地边缘等水流破坏作用较弱的地段优先选用。②山区河流有时河槽呈“V”形，其纵坡较陡、流速较大，水流的破坏作用强烈，如果由于受地质的限制而难以人为改变水流性质时，则不得不采用直接防护措施，此时必须着重考虑防护体的坚固稳定。直接防护措施：植物防护、砌石防护——流速较小抛石：适用于水流方向较平顺，无严重局部冲刷而被水浸的路堤边坡和河岸；石笼、石、柔性板河抗滑桩垛：适用于受洪水急流冲刷和风浪侵袭的地段；浸水挡土墙：在峡谷急流地段，为防止路基挤占河床。第三节冲刷防护二、间接防护采用导流或阻流的方法，改变水流性质，或者迫使主流流向偏离被防护的路段，也可减小流速，缓和水流对被防护路段的作用，改变河槽中冲刷和淤积部位，以及必要时改变河道等，均属于间接防护。特点：间接防护构造物侵占一部分河床断面，因而不同程度上压缩和紊乱原来的水流，使得当冲部位受到特别强烈的冲刷和掏刷作用，因此这些部位应有比较坚固的加固措施。间接防护实际上是转移目标。适用场合：当河床较宽，冲刷和淤积大致平衡，水流性质较易改变，且有条件可以顺河势布置横向导流构造物时，宜采用间接防护措施。如果需要防护的路段较长，则更宜采用。因为在此条件下，采用间接防护不仅效果好，比较主动，而且经济效益往往高于直接防护。第三节冲刷防护二、间接防护常用的间接防护措施有：丁坝、顺坝、格坝丁坝（挑水坝）：坝根与河岸相连接，坝头伸向河槽，与水流成一角度；作用：将水流挑离河岸或路基，改善流态顺坝（导流坝）：坝根与河岸相连接，坝身与导流线基本重合或平行；作用：导流、束水、调整流水曲线，改善流态。格坝：格坝在平面上成网格状，设与顺坝与堤岸之间。作用：防止高水位时水流溢入冲刷坝内岸坡或坡脚，并促进格间的淤积。河南省第一条旅游高速公路——郑（郑州）少（少林寺）高速公路路基支挡建筑物防护—第四节挡土墙挡土墙是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力、防止边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于支撑路基边坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。一、挡土墙的用途挡土墙设置与否，宜于与其工程方案比较确定1.与移改路线位置进行比较；2.与填筑或开挖边坡相比较；3.与拆移有关干扰路基的构造物（房屋、河流、水渠）等比较；4.与设置其他类型的构造物（桥、护墙）等比较。路基在下列情况下宜修建挡土墙：（1）陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段；（2）需要降低路基边坡高度以减少工程量的路段；（3）强化不良地质路段边坡稳定性，防滑坍；（4）防沿河路段水流冲刷；（5）桥梁或隧道与路基的连接路段；（6）节约用地、减少拆迁、少占农田；（7）需要特殊保护的路段（建筑物、生态坏境、文化古迹）二、挡土墙的分类用于陡峭山坡的路堑底部，降低边破高度、减少开挖、防止地质不良地段的滑坡（一）按照挡土墙设置的位置1、路堑挡土墙2、路肩挡土墙用于：（1）陡坡路堤，为保证路堤稳定，收缩坡脚；（2）为避免与其它建筑物(如房屋、铁路、水渠等)干扰或防止多占农田；（3）为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷。用于：地形受限，需要收缩坡脚；防止陡坡坡堤下滑。3、路堤挡土墙用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层（需要时可分设数道）4、山坡挡土墙用于沿河路堤，需要收缩坡脚或防止水流冲淘5.浸水挡土墙（二）按照挡土墙的结构形式依靠墙的自重支撑土压力，形式简单，施工方便A竖直式B俯斜式C仰斜式D折线式E衡重式A、B、E多用于路肩墙、路堤墙；C、D多用于路堑墙（1）重力式挡土墙1.锚杆式（2）锚定式挡土墙2.锚定板式锚杆式分为钢筋混凝土主栓，挡土板，钢锚杆构件段石小，工程量省适用于：特别适用于地质不良时，石料缺乏，挖基困难，有锚固条件的路基挡土墙（3）薄壁式挡土墙2.扶壁式1.悬臂式特点：自重轻，做工省，适用于墙高较大，地质条件一般，需用一定量的刚材，经济效果好。（4）加筋土挡土墙（5）土钉（钉土）挡土墙受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑高度大，适用于填土沙基，节约投资30%~70%，经济效益大。挡土墙的构造：1、墙身（墙背、墙面、墙顶、护栏）2、基础：砌挡土墙之前打的地基，与挡土墙是一整体。选择形式：正常情况下浅基，特殊情况下桩基确定埋置深度：与地质条件、水文情况、冻结深度、临近建筑物的基础等因素有关.3、排水设施：疏干墙后填料中的水分，免墙身承受额外的静水压力、消除黏性土的膨胀压力、减少冻胀压力地面排水：防地表水渗入墙背填料或地基，地面排水沟。墙身排水：迅速排除墙后积水，泄水孔。4、沉降缝与伸缩缝：为防止因地基不均匀、圬工砌体变化而引起墙身开裂。（一）墙身构造1.墙背1）仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度不宜缓于1：0.3，通常在1：0.15～1：0.254）衡重式墙适用于堤墙，也可用于路堑墙。上墙俯斜墙背的坡度1：0.25～1：0.45，下墙仰斜墙背在1：0.25左右，上下墙的墙高比一般采用2：33）凸形折线墙背多用于路堑墙，也可用于路肩墙。上下墙的墙高比一般采用2：32）俯斜墙背适用于路堤墙、路肩墙。常用1：0.15～1：0.25，不超过4m的低墙可用垂直墙背5）其他类型挡土墙的墙背形式可参考有关规范和设计手册墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度直接影响挡土墙的高度。因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为1：0.05～1：0.20，矮墙可采用陡直墙面；地面平缓时，一般采用1：0.20～1：0.35较为经济。2.墙面墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于60cm。浆砌路肩墙墙顶一般宜采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚40cm。如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用5号砂浆抹平顶面，砂浆厚2cm。干砌挡土墙墙顶50cm高度内，应用25号砂浆砌筑，以增加墙身稳定。干砌挡土墙的高度一般不宜大于6m。3.墙顶为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。为保持土路肩最小宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，二、三级路不小于0.75m，四级路不小于0.5m。4.护栏（二）基础构造1.基础类型1）大多数挡土墙都直接修筑在天然地基上。2）当地基承载力不足，地形平坦而墙身较高时，为了减小基底压应力和增加抗倾覆稳定性，采用扩大基础。(a)a）墙趾或墙踵部分加宽；b）钢筋混凝土底板；c）换填地基；d）台阶基础；e）拱形基础3）当地基压应力超过地基承载力过多时，需要的加宽值较大，为避免加宽部分的台阶过高，可采用钢筋混凝土底板。(b)4）地基为软弱土层时，可采用砂砾、碎石、矿渣或灰土等材料予以换填。(c)5）当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬岸石时，可设置台阶基础，以减少基坑开挖和节省圬工。(d)6）如地基有短段缺口(如深沟等)或挖基困难(如需水下施工)，可采用拱形基础。(e)2.基础埋置深度对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：(1)无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；(2)有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；(3)受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基