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1、第五章 路基防護與加固 　　　　　　　　發(fā)表日期：2008-6-10 閱讀次數(shù)：151次 ? §5-1 概述 ??1.由巖土所筑成的路基發(fā)生的變化： ????浸水后濕度增大，土的強度降低； ????巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風化； ????路基表面在溫差作用下形成脹縮循環(huán)，在濕差作用下形成干濕循環(huán)，可導致強度衰減和剝蝕； ????地表水流沖刷，地下水源浸入，使巖土表層失穩(wěn)，易造成和加劇路基的水毀病害； ????沿河路堤在水流沖擊、淘刷和浸蝕作用下，易遭破壞； ????濕軟地基承載力不足，易導致路基沉陷。 ????所有這些均取決于巖土的物理

2、力學性質(zhì)及自然因素，且與路基承受行車荷載的情況密切相關。 ??2.合理的路基設計：應在路基位置、橫斷面尺寸、巖土組成等方面綜合考慮。 ??3.為確保路基的強度與穩(wěn)定性，路基的防護與加固，是不可缺少的工程技術措施。 ??4.路基防護與加固設施： ????邊坡坡面防護 ????沿河路堤河岸沖刷防護與加固 ????濕軟地基的加固處治 ??1）坡面防護： ????作用：保護路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風化、碎裂、剝蝕演變進程，從而保護路基邊坡的整體穩(wěn)定性，在一定程度上還可兼顧路基美化和協(xié)調(diào)自然環(huán)境。 ????特點：不承

3、受外力作用，要求坡面巖土整體穩(wěn)定牢固。 ????分類： ????植物防護(種草、鋪草皮、植樹等)——有“生命”(成活)防護——土質(zhì)邊坡 ????工程防護(抹面、噴漿、勾縫、石砌護面等)——無機物防護——石質(zhì)路塹邊坡。 ????在一定程度上，有“生命”防護在邊坡穩(wěn)定和改善路容方面，優(yōu)于無機物防護。 ??2）堤岸防護與加固： ????作用：對沿河濱海路堤、河灘路堤及水澤區(qū)路堤，亦包括橋頭引道，以及路基邊旁的防護堤岸等。 ????特點：主要針對水流的破壞作用而設，起防水治害和加固堤岸雙重功效。 ????分類：直接和間接兩類。 ????直接防護與加固設施——植物防護

4、、石砌防護與加固兩種——植樹、鋪石、拋石或石籠等。 ????間接防護——導治結(jié)構(gòu)物，如丁壩、順壩、防洪堤、攔水壩等，疏浚河床、改變河道。 ??3）濕軟地基加固： ????作用：防止路基沉陷、滑移或產(chǎn)生其他病害。 ????特點：濕軟地基加固，規(guī)模大，造價高，應注意方案比較，研究技術和經(jīng)濟方面的可行性，力求從簡，盡量就地取材。 ????加固方法：換填土、輾壓夯實、排水固結(jié)、振動擠密、土工格柵加筋和化學加固等五類。 §5-2 坡面防護 一、植物防護 ????作用：可美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境，調(diào)節(jié)邊坡土的濕溫，起到固結(jié)和穩(wěn)定邊坡的作用。 ????適用條件：坡高不大，邊坡比較

5、平緩的土質(zhì)坡面。 ????方法：種草、鋪草皮和植樹。 ??1.種草：適用邊坡坡度不陡于1：1，土質(zhì)適宜種草，不浸水或短期浸水但地面徑流速度≤0.6m／s的邊坡。 ??2.鋪草皮：坡面沖刷比較嚴重，邊坡較陡，徑流速度＞0.6m／s，容許最大速度為1.8m／s時，采用平鋪(平行于坡面)水平疊置、垂直坡面或與坡面成一半坡角的傾斜疊置草皮，還可采用片石鋪砌成方格或拱式邊框，方格或框內(nèi)再鋪草皮。 ??3.植樹：用在堤岸邊的河灘上，用來降低流速，促使泥沙淤積，防水直接沖刷路堤。 ??4.拉伸網(wǎng)草皮：在土工網(wǎng)或土工墊等土工合成材料上鋪設3-5cm的種植土層，經(jīng)過撒種、養(yǎng)護后形成的人工草皮。

6、 ??5.固定草種布(也可稱植生帶)：在土工織物紡織時將草種固定于土工織物中，然后到現(xiàn)場鋪筑以促使草皮生長的一種土工合成材料草皮制品。 ??6.網(wǎng)格固定撒種：先將土工網(wǎng)固定于需防護的邊坡上，然后撤播草種形成草皮的一種邊坡防護方法。 ????多排林堤岸與水流方向斜交，可挑水改變水流方向。 ????沙漠與雪害地區(qū)，防護林帶可阻沙防雪。 二、工程防護 ??1.抹面防護： ????適于：石質(zhì)挖方坡面，巖石表面易風化，但比較完整，尚未剝落，如頁巖、泥砂巖、千枚巖的新坡面。 ????抹面材料：石灰漿。 ????抹面厚度：一般2-10cm。 ??2.噴漿： ???

7、?適用于：易風化而坡面不平整的巖石挖方邊坡，厚度一般為5-10cm。 ????經(jīng)濟的砂漿是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1：1：6：3配合。 ????干砌片石護面：單層或雙層護面。 ????護面厚度一般不小于20cm，干砌要勾縫。 ??3.護面墻： ????適用于：漿砌片石的坡面覆蓋層，用于封閉各種軟質(zhì)巖層和較破碎的挖方邊坡。 ????注意：護面墻除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墻背土壓力。 ????設置：護面墻高一般不超過10m，縱向每10m設一條伸縮縫，墻身應預留泄水孔。 §5-3 沖刷防護 一、直接措施 ????直接措施：植物防護、石砌防護或拋石

8、與石籠防護及支擋(駁岸等)。 ????植物防護、石砌防護：同坡面防護。 ??1.拋石防護：類似在坡腳處設置護腳，亦稱拋石垛。 ????適用：拋石垛的邊坡坡度，不應陡于拋石浸水后的天然休止角；石料粒徑視水深與流速而定，一般為15～50cm。 ??2.石籠： ????作用：設在坡腳處，防止急流和大風浪破壞堤岸，加固河床，防止淘刷。 ????鋪設：用碎(礫)石墊層鋪平，底層各角，可用鐵棒固定于基底。 ??3.土工織物軟體沉排 ????定義：在土工織物上以塊石或預制混凝土塊體為壓重的護坡結(jié)構(gòu)。 ????適用：水下工程及預計可能發(fā)生沖刷的河床和岸坡土面上。 ???

9、?主要種類：單片墊、雙片墊。 ????單片墊是利用土工織物拼接成大面積的排體； ????雙片墊是將兩塊單片墊重疊后按一定距離和型式將兩片墊連接在一起而構(gòu)成管狀或格狀空間，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防沖與反濾的作用。 ??4.土工模袋： ????定義：是一種雙層織物袋，袋中充填流動性混凝土或水泥砂漿或稀石混凝土，凝固后形成高強度和高剛度的硬結(jié)板塊。 ????材料： ????滿足技術要求，袋內(nèi)可充填混凝土或砂漿。 ????充填混凝土時，粗骨料最大粒徑應符合要求。 ????適用：坡度不得陡于1：1。水流速度不宜大于1.5m/s。 二、間接措施 ?

10、?1.設置導治結(jié)構(gòu)物作用： ????改變水流方向——消除和減緩水流對堤岸直接破壞——減輕堤岸近旁淤積——解除水流對局部堤岸的損害——安全保護作用。 ??2.導治結(jié)構(gòu)按其與河道的相對位置，一般可分為丁壩、順壩或格壩。 ??1)順壩： ????大致與堤岸平行，主要作用為導流、束水、調(diào)整流水曲度、改善流態(tài)。 ????順壩——導流壩。 ??2)格壩： ????作用：在平面上成網(wǎng)格狀。設于順壩與堤岸之間，防止高水位時水流溢入沖刷壩內(nèi)岸坡和坡腳，并促進格間的淤積。 ??3)丁壩： ????作用：大致與堤岸垂直或斜交，將水流挑離堤岸，束河歸槽，改善流態(tài)。 ????丁壩

11、——挑水壩。 ??3.橫斷面：順壩與丁壩均用石塊修建成梯形橫斷。 ????壩體分為：壩頭、壩身和壩根。 ??4.公路工程中的改河的主要目的： ????將直接沖刷路基的水流引向旁處； ????路基占用河槽后，需要拓寬河道； ????挖灘改河，清除孤石，改移河道，以保護路基； ????裁彎取直，有利布置路線或橋涵。 §5-4 地基加固 一、換填土層法 ????換填土層法： ????定義：將基底下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強度較大的砂、碎(礫)石、灰土或素土，以及其他性能穩(wěn)定、無侵蝕性的土類，并予以壓實。 ????按砂墊層的方法計算。 ???

12、?砂墊層： ????作用：可提高承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結(jié)，防止凍脹，消除膨脹土的脹縮作用，亦可處理暗穴。 ????厚度：0.6-1.0m，以中粗砂為宜，級配良好。 二、夯實法 ??1. 重錘夯實法：以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體(底部墊鋼板)，重量宜1.5t或稍重，錘底直徑為1-1.5m，起重設備的能力為8-15t，落距高一般為2.5-4.5m。 ????非粘性土及松散雜填土——振動壓實法效果良好。 ????重錘夯實法加固地基，可提高地基表層土的強度。 ????濕陷性黃土——降低地表的濕陷性。 ????雜填土——減少表層土的強度不均一性。 ??

13、??適用：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。 ??2.強夯法： ????定義：亦稱動力固結(jié)法，以8～12t(甚至20t)的重錘，8-20m落距(最高達40m)，對土基進行強力夯擊，利用沖擊波和動應力，達到土基加固的目的。 ????原理：可壓縮的微氣泡——產(chǎn)生幾十厘米的沉降，——液化——結(jié)構(gòu)破壞——強度下降至最小值——出現(xiàn)徑向裂隙——加速孔隙水壓力消散的主要通道——粘性土的觸變性——士基的強度得到恢復和增強。 ????特點：至今還沒有一套成熟和完善的理論和設計方法，但實踐證明，它具有施工簡單、加固效果好、使用經(jīng)濟、運用面較廣等優(yōu)點。 三、排水固結(jié)

14、法 ????加固目的：飽和軟土在荷載作用下，排水固結(jié)后，抗剪強度可得到提高，則達到加固的目的。 ????適用：加固軟弱地基，包括天然沉積層和人工沖填的土層，如沼澤、淤泥及淤泥質(zhì)土，水力沖積土等。 ????排水固結(jié)法的實際效果，取決于土層固結(jié)特性、厚度、預壓荷載和預壓時間。 ????排水固結(jié)：運用堆載預壓，擠出土中的過多含水，達到擠緊土粒和提高強度的目的。 ??1.砂井堆載預壓：需進行地基固結(jié)計算，以確定加載以及砂井布置的有關數(shù)據(jù)。 ????砂井成孔，有沉管法和水沖法兩類。 ????沉管法：用錘擊或振動方式將帶靴的鋼管沉人地基，管內(nèi)灌砂，在振動作用下拔出鋼管，最后在土中

15、形成砂井。 ????水沖法是利用高壓水沖孔，孔內(nèi)灌砂，此法施工速度快，但難以保證孔徑勻稱，質(zhì)量較差。 ??2.降水預壓 ??3.真空預壓技術。 四、擠密法 ????加固目的：土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，搗實而成直徑較大的樁體，利用橫向擠緊作用，使地基土粒彼此靠緊，孔隙減少，而且孔被填滿和壓緊，形成樁體，樁體具有較高的承載能力，群樁的面積約占松散土加固面積的20％，以致樁和原土組成復合地基，達到加固的目的。 ????砂井的作用：排水固結(jié)，井徑較小而間距較大，砂井適用過濕軟土層 ； ????砂樁的作用：將地基土擠緊，井徑較大，而間距宜小。砂樁適

16、用于處理松砂、雜填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效地防止砂土基底的振動液化。 ????石灰樁作用：擠密，生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱及離子交換作用、使樁體硬化，改善了原地基土的性質(zhì)，此外還可減小因周圍土的蠕變所引起的側(cè)向位移。 ????砂樁和石灰樁的布置與尺寸： ????計算而定； ????樁徑約20-30cm； ????間距約為樁徑的3.5倍； ????在平面上按梅花形布置。 ????施工方法：有沖擊和振動力等法，在濕陷性黃土中還可用爆擴成孔法。 五、化學加固法 ??1.定義：利用化學溶液或膠結(jié)劑，采用壓力灌注或攪拌混合等措施，使土顆粒膠結(jié)起來，達到對土基加

17、固的目的，稱為化學加固法，又稱膠結(jié)法。 ??2.化學溶液主要有： ??(1)以水玻璃溶液為主的漿液，其配方較多，常用的是水玻璃漿液和氯化鈣漿液配合使用，價格昂貴，使用受到限制。 ??(2)以丙烯酸氨為主的漿液，我國研制的丙強是其中一種。加固效果較好，因價高亦難以廣泛采用。 ??(3)以水泥漿為主的漿液，是由高標號的硅酸鹽水泥，配以速凝劑而組成的漿液。 ??(4)以紙漿溶液為主的漿液，如重鉻酸鹽木質(zhì)索和木銨，加固效果好，但有毒性，且易污染地下水。 ??3.化學加固的施工工藝有：注漿法、旋噴法和深層攪拌法。 ??1）注漿法(灌漿)： ????定義：利用機械壓力將漿液

18、通過注入管，均勻注入地層，漿液以填充和滲透方式，排擠土粒間或石隙中的水分和空氣，占據(jù)其位置，一定時間后，漿液凝固，可使原土層或縫隙固結(jié)成整體。 ????特點：用途甚廣，除用于防護坡面和堤岸外，亦可用于加固土基和整治滑坡等病害，用于加固流砂或流石地基可以提高強度和不透水性，改善地下工程的開挖條件等。 ????漿液：無機和有機。 ????以水泥為主的漿液為無機類：其料源多、價格較低．但不易灌入孔隙細微的土內(nèi)，一般常用于砂卵石及巖石較大裂隙的地質(zhì)條件中。 ????為了改善漿液性能，可加摻外加劑。如速凝時，加水玻璃或氯化鈣等；緩凝時，加巖粉或木質(zhì)亞酸等。 ????化學漿液的種類：以

19、水玻璃和紙漿廢液為主劑。 ????水泥及化學漿液均屬無機化學材料。 ????其他化學漿液中有丙強、木銨、丙烯酰胺及堿液等，各自適用于—定條件。 ??2）旋噴法 ????定義：用鉆機鉆孔至設計深度，用高脈沖泵、通過安裝在鉆桿下端的特殊噴射裝置，向土中噴射化學漿液，在噴漿的同時，鉆桿以一定速度旋轉(zhuǎn)并逐漸往上提升，高壓射流使一定范圍內(nèi)的土體結(jié)構(gòu)破壞，強制破壞的土體與化學漿液混合，膠結(jié)硬化后在土層中形成直徑較勻稱的圓柱體。 旋噴的漿液以水泥漿液為主。 ??3）深層攪拌法 ????定義：用于加固飽和軟粘土地基的一種方法，利用水泥、石灰等材料作為固化劑的主劑，通過特制的深層攪拌機械，在地基深處就地將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生的一系列物理—化學反應，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質(zhì)地基。