Chap5一般路基设计.ppt

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1、第五章 一般路基设计 The design of general subgrade,目录5.1 路基常见病害和设计的一般要求5.2 填料选择和压实标准5.3 路基边坡和地基要求5.4 路基排水5.5 路基防护和加固5.6 路基附属设施简介（补讲）,学习要点：,掌握路基的类型病害、构造，路基设计；,熟悉路基设计的一般要求；,了解路基附属设施；,路基设计的基本要素,5.1 路基常见病害和设计的一般要求,5.1.1 路基常见病害,1.路基的下沉,若路路堤填筑均匀，但是压密程度不足，产生均匀下沉，叫做路基沉陷；,若路堤密实程度不足，产生堤身不均匀下陷并且伴有剪切破坏，叫做沉缩；,若天然地基承载力不足，

2、产生地基下限，叫做沉落，一般发生在软弱地基上,路基沉缩,2.路基边坡的坍方,1)溜方(剥落和溜塌)A.剥落flake：松软边坡表层成片状碎屑逐渐脱落下来。严重时碎落。,B.溜塌：土质或者严重分化的较高边坡，由于饱水或融化而沿着坡面下溜。,溜塌,六盘山滑坡挡墙破坏,2)崩落landslide：陡峻斜坡上的坡体突然而迅猛的从高处崩落和倒塌下来的现象。,3）滑坍：边坡体发生推移和坍落的现象。,甬台温高速公路柳市崩落,3.路基沿山坡滑动滑移Slippage：堤身在自重作用下沿着原地面向下滑移。,泥石流Debris flow：挟带大量泥沙、石块的间歇性洪流。,冻胀：冬季路基内水分不断向上积聚而冻结，导致

3、路基体积膨胀和路面隆起开裂。翻浆：春融期间，路基上层土首先化冻，因含水过多而变得稀软，在行车做用下泥浆沿路面裂缝冒出。,冻胀与翻浆、泥石流、雪崩、岩溶、地震、特大暴雨水毁等,4.特殊地质条件下的病害,5.1.2 病害原因的综合分析,路基设计前必须充分收集沿线的地质、水文和气象等方面的资料，进行全面分析研究，从而针对具体情况采取正确的设计方案和施工方法，以消除或尽可能地减轻路基病害，确保路基工程达到规定的要求,1.内部因素：不良的岩土体条件,2.外部因素：不利的水、温条件影响,3.人为的因素：不良的设计、不合理的或不合格的施工、养护维修不及时,5.1.3 路基设计的一般要求,路基设计需根据路线平

4、、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供足够宽度的平顺基面。,路基设计应确保路基的强度和稳定性。,路基整体结构中还需包括各项附属设施，包括路基排水、路基防护与加固及与路基施工相关的设施。,路基横断面形式的选定和附属设施的设计是路基设计的基本内容。,1.路基设计应该根据道路等级、行车要求和自然条件，综合考虑施工、养护和使用方面的情况，既要坚实稳定又要经济合理。,2.路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度之外，还应该设置完善的排水和必要的防护加固工程以及其他结构物，采取经济有效的病害防止措施。,3.路基设计应该结合路线和沿线其他构造物设计，路基设计还应与路面设计相结合,4.路基设计应

5、兼顾当地农田基本建设及环境保护等的要求,5.一般路基：在正常的地址和水文条件下，填方边坡、高度和挖方边坡高度都不超过允许范围的路基。,通常，一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接套用标准横断面图，而不必进行个别论证和验算。,5.2 填料选择和路基压实compaction of subgrade,5.2.1 填料选择,1、填料选择原则：同时考虑材源、材质和经济性，即筑路材料采用强度高、水稳性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料为好。,不易分化的石块土石混合料砂砾材料砂性土粉性土粘性土特殊土易分化的软质岩石工业废渣,2、各种填料的工程性质和使用要求P61-62,5.2.2 填筑规则,1）

6、不同性质填料应分层铺筑，不得混杂乱填。2）不同填料的层位安排应考虑路基工作条件。3）透水性较小的土填筑路堤下层时，其顶面应做成4%的双向横坡。4）为了防止雨水浸蚀冲刷，可采用透水性较小的土包边，见图5-11。5）当路堤两部分填料的颗粒尺寸相差较大时，应在中间加设反滤层。,5.2.3 路基压实compaction of subgrade,1、目的:路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。土质路堑开挖分层压实，使路基顶面达到一定的密实度。分层压实可防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用的压密变形，确保路面的使用品质和使用寿命。因为土是三项体，压实目的在于使土颗粒重新组合，彼此挤紧，孔隙

7、缩小，土的容重提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高。降低土体的压缩性、透水性和膨胀性，控制水分积聚和侵蚀引起的病害。,表5-3 路 基 压 实 度,注：表列数值以重型击实试验法为准；括号内的数值是轻型击实试验法为准的数据；特殊干旱或特殊潮湿地区的路基压实度，表列数值可适当降低,2、现行规范JTJ014-97规定：表5-3,3、影响压实效果的主要因素：,1）内因：土质和湿度（含水量）；2）外因：压实功能（如机械性能、压实时间与速度、土层厚度），压实时的外界自然和人为其他因素等。,4、路基压实的意义与机理,大量试验和工程实践还证明：土基压实后，路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温

8、性能等，均有明显改善。,(1)含水量的影响,w0,A.最佳含水量土的压实效果同压实时的含水量有关。存在一最佳含水量Wo，此时采用一定的压实功能可以达到最大密实度，最经济的压实效果。B.最佳含水量影响因素压实功能的大小、土的类型。特性 见图WWo曲线存在一峰值，水占孔隙大部分体积不易压缩，变形模量反而随压实度而。压实土遇水浸湿后，含水量，土体积膨胀，当接近或略大于Wo时压实的土，吸水量与膨胀量最小，最为稳定。路基土在Wo状态下进行压实可以提高路基的抗变形能力和水稳定性。,(3)土质对压实效果的影响,(2)压实功能对压实效果的影响,5、压实程度的表示P63：,1）压实标准密实度:是指单位土体积内固

9、体颗粒排列紧密的程度，即单位体积内土的重量，常用不包括土体中水分重量的单位体积重量，即干密度(或干容重)作为密实度的指标。令w土的湿密度，w土的含水率,压实度K(Degree of compaction),由于各种土成分不同，其相对密度也不同，密实度不能确切反映土颗粒排列的紧密程度。因此在施工中，为了便于检查和控制压实质量，土基的压实标准以“压实度”来表示的。定义：压实度是指压实后土的干密度与该种土的最大干密度之比，以K表示。表达式：,K实际上是以土的dmax为基准的相对值，是土在压实后达到接近室内实验所得干密度dmax的程度。,2）压实度确定方法：有轻型和重型两种标准击实试验方法确定。(1)

10、重型击实标准(1215t)heavy standard of compaction:重型击实试验方法的压实功能相当于12-15t压路机的碾压效果。(2)轻型击实标准(68t)Slight standard of compaction:轻型击实试验方法的压实功能相当于6-8t压路机的碾压效果，因而其最大密实度比重型标准约小6%-12%，最佳含水量约大2%-8%。用标准击实试验确定的dmax和Wo是一种理想状态。实际工程施工时很难完全达到百分之百的最大干密度，或者需要付出过多的压实功能才能达到，这从经济上考虑也是不可取的。,从路基的实际工作状态分析，路基顶面约150cm范围内的土层，较强烈地感受到

11、行车荷载的反复作用以及水温的反复干湿和冻融作用。在路堤的下层，上述影响因素均很小，但是土体的自重应力和地下水或地面滞水的毛细浸湿作用影响较大。高路堤的中部，则各项因素的影响都不严重。因此，对于路基不同层位应提出不同的压实要求，上层和下层的压实度应高些，中间层可低些。,还应同时考虑路基的填挖情况和自然因素的影响程度。例如，在季节性冰冻地区，为缓和冻胀和翻浆的产生，压实度应高些，重冰冻地区应高于轻冰冻地区，而在干旱地区，路基受潮程度较轻，压实度可低于潮湿地区。高等级公路的压实度高于一般公路，对行车平稳性的要求高，应具有较强的抗变形能力。,各级公路的以重型击实方法为标准的路基压实度,下表所列为以轻型

12、击实方法为标准的路基压实度。轻型击实标准的压实度主要用于铺筑中级或低级路面的三、四级公路。对于高速公路、一级公路和二级公路，路基填料采用天然稠度小于1.1、液限大于40、塑性指数大于18的粘性土时，用于上路床填作路基时仍应达到上表所列的重型击实标准的压实度要求，用于下路床及上、下路堤，而采用重型压实标准难以达到上表所列的压实度时，也可采用轻型击实标准，但不得低于下表所列的压实度。,各级公路的以轻型击实方法为标准的路基压实度,5.2.4 为什么选用干容重作为表征土基密实程度的技术指标,1、最佳含水量：一定压实条件下干容重的最大值对应的含水量即为最佳含水量（即最大干容重，对应驼峰曲线的最高点）。2

13、、选用最大干容重0控制土基压实程度的原因：,*(四)采用密实度做为路基压实控制指标的原理*,土基E、与关系示意图(1-与关系；2-E与关系),前面已经讲过，现行路面设计方法是以回弹模量E作为土基的强度指标。为什么不用E来控制土基压实程度，而要选用最大干容重0控制土基压实程度，这一点可通过图中试验来分析说明。右图是饱水前后的压实试验结果对照曲线关系图，曲线表明，饱水后0和E均有所降低，而在0时，两者的降低值(0或 E)均最小。换言之，控制最佳含水量压实的土基，其强度和稳定性最好，如果以为准，尽管相应的最高，但饱水后的且大大降低，水稳性极差。,压实机具的选择与操作,（一）机具选择,（二）机具操作,

14、1.土基压实时，在机具类型、土层厚度及行程遍数已经选定的条件下，压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间（超高路段等需要时，则宜先低后高），分层逐次压实。2.压实时，相邻两次的轮迹应重叠轮宽的三分之一，保持压实均匀，不漏压，对于压不到的边角，应辅以人力或小型机具夯实。3.路堤边缘两侧可采取多填3050cm，压实完成后再刷坡整平；也可用小型振动压路机从坡脚向上碾压，坡度不陡于1：1.75时，可用履带推土机从下向上压实,路基分层填筑压实程序,5.3 路基边坡和地基要求,5.3.1 路基边坡边坡形状和边坡坡率详细可见,路基具有三要素：宽度B、高度H、边坡坡度i=1:m。,A.路基宽度B-widt

15、h of subgrade：行车道路面和两侧路肩宽度之和.,高速、一级公路路基标准横断面,路肩,车道,中间带,车道,车道,硬路肩,路缘带,路缘带,路缘带,中央分隔带,二、三、四级公路路基标准横断面,路肩,车道,路肩,硬路肩,车道,土路肩,车道,三、四级公路一般情况,二级公路加宽硬路肩时,B.路基高度H-height of subgrade：指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度。,(1)中心高度:middle height of subgrade：路基中心线处设计标高与原地面标高之差.,(2)边坡高度:slide height of subgrade：填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差.,C.路

16、基边坡坡度slide slope grade of subgrade：边坡高度H与边坡宽度b之比值i=1:m=H:b。,*边坡类型 types of slide slope：,1）直线形边坡straight liner type,2）曲线形边坡 meander type,3）台阶形边坡step type,4）折线形边坡 curve type,1.如地质情况良好，土质路堤可参照下表选定其边坡坡度。如填土边坡高度超过20m，坡率应个别设计，由边坡稳定性分析确定。,C边坡坡度大小(由工程实践经验和设计规范推荐值确定)路堤边坡坡度:,3.浸水路堤在设计水位以下的边坡坡率不宜陡于1：1.75,2.当采取

17、其它措施，如逐层加强压实、铺砌护坡、加强排水防冲设施等，可根据具体情况确定边坡坡度，例如当边坡总高度不超过上表中的上部边坡高度，采取上述特殊措施时，可采用陡于1:1.3 的边坡坡度。,4.填石或砌石路堤适用于浸水、陡坡、高边坡或高填方地段，边坡坡率视填石或砌石的情况而定。通常陡于土质边坡。,路堑边坡坡度,1.土质路堑,1）边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜大于下表规定,土质路堑边坡形式及坡率应根据工程地质条件、边坡高度、排水措施、施工方法，结合自然稳定山坡和人工边坡的的调查和力学分析确定。,2）边坡高度大于20m时，应进行个别勘察设计。按照勘察的数据进行边坡稳定性分析。高边坡施工中还应进行工

18、程监测。,2.岩质路堑,岩质路堑边坡形式及坡率一般应根据地质构造与岩石特性、边坡高度、施工方法，对照相似工程的成功经验选定边坡坡率。,1）岩质边坡高度小于30m时，边坡坡率不宜大于下表规定,2）岩质边坡高度大于30m时，应进行个别勘察设计。,基本要求：1、极限高度定义：在天然的软土地基上，用快速施工方法（即不控制填筑高度）建造一般断面的路堤所能达到的最大高度。路提的极限高度：取决于地基的特征（软土的性质和成层情况）及填料的性质等，可由稳定性分析确定，有条件时也可在工地进行填筑试验确定。,5.3.2 地基要求,2、地基沉降 P70原因：地基沉降是由路提荷载作用下地基土的压缩（固结）及剪切（侧向）

19、变形引起的。总沉降量为,（5-2）,5.3.3 地基处理 P71(参见5.5.4),路堤基底是指地基与堤身的接触部分，应根据不同情况分别予以处理，以保证堤身稳固。1、基底土密实稳定、地面坡度缓于1:5时，路堤可直接填筑在天然地面上。2、路堤基底为耕地或较松的土，应在填筑前进行压实。3、路线经过水田、池塘或洼地时，应根据情况采取排水疏干、清淤换填、晾晒或者掺灰等处理措施，经碾压密实后再填路堤。4、当原地面坡度（包括横坡和纵坡）陡于1:5的稳定斜坡上填筑路堤时，基底应挖成反台阶，防止堤身沿斜坡下滑。,5.4 路基(路面)排水 P72 Design of subgrade and pavement

20、drainage,1、作用：路基设置排水设施是为了排除可能危害道路的地面水superficial water和地下水underground water。2、道路排水设施分类：地表排水和地下排水3、道路排水设施设置的依据：道路等级、沿线自然条件，以及桥涵设置等，并充分考虑利用地形和天然水系等。,4、水对路面的危害harms可以表现为：降低路面材料的强度，在水泥混凝土路面的接缝和路肩处造成唧泥；移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷，造成路面基层承载能力下降；在冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载能力的普遍下降。,5、排水目的要求purpose and requirements 将影响路基稳定性的地面

21、水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干和降低，并引导至路基范围以外的适当地点。,6、排水设计的任务task of drainage design：将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度范围内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度与稳定性。,7、排水设计的内容：排水系统的整体规划、排水结构物的设计,7、排水设计一般原则general principles 1）全面规划overall planning 2）因地制宜adjust measures to local conditions 3）综合治理compreh

22、ensive building 4）以疏导为主focus on discharge 5）环境保护environmental protection,5.4.1 排水设施分类 typeP72,一、地面排水设备surface drainage facilities:边沟side ditch、截水沟interception ditch、排水沟drain ditch、跌水hydraulic drop、急流槽chute，必要时还有渡水槽、倒虹吸及蒸发池等。1、边沟side ditch在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。,1）边沟的横断面形

23、式：梯形、矩形、三角形、流线形2）边沟的横断面尺寸3）边沟的位置,边沟不宜过长，其纵坡一般与路线纵坡一致。,2、截水沟interception ditch 一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。1）截水沟的横断面形式：梯形2）截水沟的横断面尺寸3）截水沟的位置,截水沟不宜过长，宜为200500m；截水沟沟底应有0.5%以上的纵坡。,3、排水沟drain ditch 在于引水，将路基范围内各种水源的水流引至桥涵或路基范围以外的指定地点。,1）排水沟的横断面形式：梯形 2）排水沟的

24、横断面尺寸 3）排水沟的位置,排水沟的纵坡可取0.51.0，不小于0.3，不大于3。,路基排水沟的加固类型：简易式、干砌式、浆砌式；加固类型与沟底纵坡的关系,4、跌水与急流槽hydraulic drop and chute 跌水与急流槽是路基排水设施的特殊形式，用于陡坡地段，沟底纵坡可达450 1）跌水与急流槽的横断面形式：梯形 2）跌水与急流槽的横断面尺寸 3）跌水与急流槽的位置,单级跌水适用于排水沟连接处，由于水位落差大，需要消能或改变水流方向。,多级跌水适用于较长陡坡地段，为减缓水流速度，并及时予以消能。,急流槽适用于的纵坡比跌水的纵坡更陡，是山区公路回头曲线，沟通上下线路基排水及沟渠出

25、水口的排水设施，纵坡可达1：1.5。,渡水槽water cistern：通过架设简易桥梁，水槽或管道，从路基上部跨越，以勾通路基两侧的水流。,倒虹吸converse siphon：利用势能迫使水流降落，经路基下部管道流向路基另一侧。,二、地下排水设备underground drainage facilities 暗沟blind drainage、渗沟seepage ditch、渗井seepage well。特点：排水量不大，以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。1、暗沟blind drainage 暗沟的结构形式图,暗沟不宜过长，沟底具有12纵坡，出水口标高高于沟外最高水位20cm，防止

26、水流倒流。,2、渗沟seepage ditch 渗沟的结构形式图：盲沟式、洞式、管式,3、渗井seepage well,路面排水设施：专指为路面和中央分隔带部位排水而采取的工程措施。,路面（含路肩）表面排水：中央分隔带排水：坡面排水：包括路堤坡面、路堑坡面和倾向路界的自然坡面的排水路面内部排水要求：,A 各项设施应具有足够的泄水能力，排除渗入路面结构内的自由水；B 自由水在路面结构内的渗流时间不能太长，渗流路径不能太长；C 排水设施要有较好的耐久性。,5.4.2 排水系统设计 P73,路基排水系统的布置，一般利用路线平面图按下列步骤进行：1、在路线平面图上绘出必要的路堑坡顶线，标明路侧弃土堆和

27、取土坑的位置等。2、在路基上侧山坡上可设置截水沟等拦截地表径流。上坡的截水沟应连须不中断，下坡的截水沟应每隔50100m设不小于1m宽的缺口，以利排水。,3、路基两侧按需要设置边沟或利用取土坑，4、根据沿线地下水情况，设置必要的地下排水设施。5、用排水沟将拦截或汇集的水流引排到指定的低地、河沟或桥涵等地。6、选定桥涵的位置，是所有排水设施同桥涵连成一个完整的排水系统。7、特殊复杂的排水地段，应绘制细部设计图。,5.5 路基防护与加固P78,一、路基防护与加固的意义由岩土所筑成的路基，大多暴露于空间，长期受自然因素的作用，岩土在不利水温条件作用下，物理、力学性质将发生变化。为确保路基的强度与稳定

28、性，路基的防护与加固，也是不可缺少的工程技术措施。随着公路等级的提高，为维护正常的汽车运输，减少公路灾害，确保行车安全，保持公路与自然环境协调，路基的防护与加固更具有重要意义。实践经验证明，在高等级公路建设中，防护工程对保证公路使用品质、提高投资效益均具有重要的意义。,5.5.1 概 述,二、路基防护与加固的主要内容,路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤河岸冲刷防护与加固以及湿软地基的加固处治。,1.坡面防护:主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，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、碎裂、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

29、调自然环境。,常用的坡面防护设施有植物防护(种草、铺草皮、植树等)和工程防护(抹面、喷浆、勾缝、石砌护面等)。,2.堤岸防护与加固:主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基边旁的防护堤岸等。此类堤岸常年或季节性浸水，受流水冲刷、拍击和淘洗，造成路基浸湿、坡脚淘空，或水位骤降时路基内细粒填料流失，致使路基失稳，边坡崩坍。所以堤岸防护与加固，主要针对水流的破坏作用而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。堤岸防护与加固设施，有直接和间接两类。直接防护与加固设施中包括植物防护和石砌、防护与加固两种，常用的有植树、铺石、抛石或石笼等。间接防护主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、

30、拦水坝等，必要时进行疏浚河床、改变河道，目的是改变流水方向，避免或缓和川流对路基的直接破坏作用。,3.湿软地基:承载能力较差，如泥沼与软土、低洼的湖(海)相沉积土层、人为垃圾杂填土等，填筑路基前必需予以加固，以防路基沉陷、滑移或产生其他病害。湿软地区修筑路基时，地基加固关键在于治水和固结。各种加固方法，可归纳成换填土、辗压夯实、排水固结、振动挤密、土工格栅加筋和化学加固等五类。,5.5.2 坡面防护,一、植物防护植物防护，可美化路容，协调环境，调节边坡土的温湿，起到固结和稳定边坡的作用。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，其方法有种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可

31、采用拉伸网草皮、固定草种布或网格固定撒种，用土工网或土工垫等土工合成材料进行，上铺设35cm的种植土层，经过撒种、养护后形成的人工草皮。土质边坡防护的边坡坡度宜在1:1.01:2.0之间。,固定草种布(也可称植生带)是在土工织物纺织时将草种固定于土工织物中，然后到现场铺筑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。1.种草：适用边坡坡度不陡于1：1，土质适宜种草，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过0.6m/s的边坡。草的品种，应适应当地自然条件，最好是根系发达，中茎低矮，多年生长，几种草籽混种。不宜种草的坡面

32、，可以铺5-l0cm厚的种植土层，土层与原坡面结合稳固。,玉元高速公路植草护坡,玉元高速公路亚洲植草护坡最高坡180米高,2.铺草皮：当坡面冲刷比较严重,边坡较陡，径流速度0.6m/s，容许最大速度为1.8m/s时，应根据具体条件(坡度与流速等)，采用铺草皮防护，还可采用片石铺砌成方格或拱式边框，方格或框内再铺草皮。铺草皮需预先备料，草皮可就近培育，切成整齐块状，然后移铺在坡面上。铺时应自下而上，并用竹木小桩将草皮钉在坡面上，使之稳固。,平铺法horizontal laying 叠铺法Overlapping laying方格法squared laying,铺草皮护坡,网格防护,3.植树：主要用

33、在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促使泥沙淤积，防水直接冲刷路堤。多排岸与水流方向斜交，还可起挑水改变水流方向的作用。沙漠与雪害地区，防护林带还起阻沙防雪作用。,浙江甬余一级公路,三维植被网防护,适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于1：0.75的边坡防护；三维植被网中的回填土通常采用客土。,截水骨架防护,适用于缓于1：0.75的土质和全风化岩石边坡。当坡面受水冲刷严重或潮湿时，坡度应缓于1：1,骨架植物防护,多边形水泥混凝土空心块植物防护,1.适用于缓于1：0.75的土质和全风化、强风化岩石边坡。并视情况设置浆砌片石或水泥混凝土骨架。2.多边形水泥混凝土空心预制块的混凝土强度不应低于C20

34、，厚度不应小于150mm。空心预制块内应填充种植土，喷播植草。,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。框架应采用钢筋混凝土，混凝土强度不应低于C25。,二、工程防护它主要指污工防护，有砂浆抹面、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护面墙等。1.抹面防护:适于石质挖方坡面，岩石表面易风化，但比较完整，尚未剥落，对此应及时予以封面，以预防风化成害。常用的抹面材料有石灰浆等，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，可使抹面加速硬化和预防开裂。抹面厚度一般2-l0cm。,2.喷浆:锚杆挂网喷浆适用

35、于易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡,厚度一般为5-l0cm。喷浆的水泥用量较大,重点工程可选用。比较经济的砂浆是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1:1:6:3配合。喷浆坡面应设置排水孔。比较坚硬的岩石坡面，为防水渗入缝隙成害，视缝隙深浅与大小，分别予以灌浆、勾缝或嵌补等。,达渝高速公路即国道210线达州至重庆高速公路高边坡挖方最高边坡50米，护面墙、挂网锚喷砼处治,锚杆挂网喷浆,3.石砌护坡或护面墙路基坡面为防止地面水流或河水冲刷，可以使用干砌片石护面。重要路段或暴雨集中地区的土质高边坡，以及桥涵附近坡面与岩坡、地面排水沟渠等，亦可干砌片石加固。护面厚度一般不小于20cm，干砌要勾缝，必要时改

36、用浆砌，护面顶部封闭，以防渗水。护面墙是浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡。,护面墙要求墙面紧贴坡面，表面砌平，厚度可不一。护面墙石料应符合规格。护面墙除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墙背土压力。其构造与布置，如图所示。墙高与厚度及路堑边坡的关系参见下表。护面墙的厚度,护面墙高一般不超过l0m，可以分级中间设平台，墙背可设耳墙，纵向每10m设一条伸缩缝，墙身应预留泄水孔，基础要求稳固，顶部应封闭。墙基软硬不匀，可设拱跨过软弱地基。坡面常有各种不同地质现象，开挖后形成凹陷，应以石砌圬工填塞平整，称为支补墙。以上构造的具体要求与尺寸，均可参考有关设计手册。,福建至泉州高

37、速公路泉州境C12合同段,贵州三穗至凯里高速公路13合同段高边坡路堑防护工程,喀纳斯旅游公路多筑在山坡上，如不护坡，将会出现山体滑坡等现象。筑路的同时砌石护坡。,护面墙、挂网锚喷砼处治,5.5.3 冲刷防护,一、直接措施堤岸防护直接措施，包括植物防护、石砌防护或抛石与石笼防护，以及必要时设置的支挡(驳岸等)。1.植物防护与石砌防护，同坡面防护所述基本类同，但堤岸的防冲刷主要原因是洪水急流，水位变迁不定，水流速度较大，相应的要求更高。,土工垫护坡,土工垫（土工织物）护坡,地表水排水渠道的防侵蚀保护层,绿 化 植 生 带 技 术绿化植生带不仅能绿化环境，而且能够防治水土流失。引进日本绿化植生带专利

38、技术，研制开发国产绿化植生带生产工艺，生产出适合我国国情的绿化植生带系列产品。产品广泛应用于城市园林绿化、运动草坪建植、公路铁路边坡整治、河渠护坡及大面积水土流失治理等领域。,武思江水库公路内侧开挖边坡为花岗岩残积风化物，山体风化严重，边坡经雨洪冲刷，已多处出现崩塌，坡土流失严重。如果不整治，流失土跌落并淤积到水库内，影响排洪。而且还可能在汛期时影响抢险公路的畅通。,武思江水库附近公路边坡土工网护坡,三峡库区护坡,2.抛石与石笼防护：植树与石砌防护无效时，可采用抛石防护。当水流速度达到或超过5.0m/s时，则改用石笼防护，必要时可以采用土工织物软体沉排护坡。抛石防护，类似在坡脚处设置护脚，亦称

39、抛石垛。（见图）抛石不受气候条件限制，路基沉实以前均可施工，季节性浸水或长期浸水亦均可用。抛石垛的边坡坡度，不应陡于抛上石浸水后的天然休止角，边坡率ml一般为，m2为；石料粒径视水深与流速而定，一般为1550cm。,石笼是用铁丝编织成框架，内填石料，设在坡脚处，以防急流和大风浪破坏堤岸，也可用来加固河床，防止淘刷。铁丝框架可以是箱形或圆形，笼内填石的粒径，最小不小于4.0cm，一般为5-20cm，外层应用大且棱角突出石料，内层可用较小石块填充。石笼在坡脚处排列，用于防止冲刷淘底时，应平铺并与坡脚线垂直，而且堤岸一端固定，另一端不必固定，淘刷后可以向下沉落贴于底面；用于防止堤岸边坡冲刷时，则垒码

40、平铺成梯形，石笼铺设时须用碎(砾)石垫层铺平，底层各角，可用铁棒固定于基底。,老照片是上世纪70年代冻土学家在青海某矿区铁路专用线建立的我国第一个抛石护坡,石笼护坡石笼,石笼护坡,土工织物软体沉排是在土工织物上以块石或预制混凝土块体为压重的护坡结构。土工织物软体沉排一般适用于水下工程及预计可能发生冲刷的河床和岸坡土面上。其主要有单片垫单片垫和双片垫形式。单片垫是利用土工织物拼接成大面积的排体；双片垫是将两块单片垫重叠后按一定距离和形式将两片垫连接在一起而构成管状或格状空间，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防冲与反滤作用，双片垫的结构型式如图所示,土工模袋灌注混凝土,土工模袋是一种双层

41、织物袋，袋中充填流动性混凝土或水泥砂浆或稀石混凝土，凝固后形成高强度的硬结板块。其主要应用场合及铺设型式如图。充填混凝土时,粗骨料最大粒径应符合规范的要求,塌落度不宜小于20mm,其强度等级不低于C10;充填砂浆时,其强度等级不低于M2.5。采用土工模袋护坡的坡度不得陡于1:1。如在水下施工，水流速度不宜大于1.5m/s。,二、间接措施设置导治结构物可改变水流方向，消除和减缓水流对堤岸直接破坏，同时可减轻堤岸淤积，彻底解除水流对局部堤岸的损害作用，起安全保护作用。导治结构物主要是设坝，按其与河道的相对位置，一般可分为丁坝、顺坝或格坝。,顺坝大致与堤岸平行，主要作用为导流、束水、调整流水曲度、改

42、善流态。格坝在平面上成网格状，设于顺坝与堤岸之间，防止高水位时水流溢入冲刷坝内岸坡和坡脚，并促进格间的淤积。,丁坝大致与堤岸垂直或斜交，将水流挑离堤岸，束河归槽，改善流态。顺坝与丁坝均用石块修建成梯形横断面，坝体分为坝头、坝身和坝根三个组成部分，横断面尺寸依构造要求、施工条件和使用需要而定，并应进行稳定性计算。参见相关路基设计手册。,导流结构物的布置是工程成败的关键。布置恰当能收到预期效果；布置不当反而恶化水流，造成水毁。关键在于合理设计导治线，符合预定的河轴线和河岸线要求，亦取决于选择导治水位，不致出现不利的冲刷情况。导治线与导治水位，应依据对于水流和河岸、河床地形、地质情况、水流对上下游对

43、岸的影响等因素，综合分析和设计计算而定。,保滩工程-顺坝,保滩工程-丁坝群,天生港电厂沙洲灰场丁坝护岸,5.5.4 地基加固,我国沿海地区和内陆湖泊河流谷地分布着大量的软基，其特点为含水量大、压缩性高、透水性差、强度低，为了确保工程的安全和正常使用，必须进行地基处理。路基敷设于天然地基上，自身荷载较大，要求地基应具有足够的承载能力，以保持地基稳定，另外应使某些自然因素(如地下水、坑穴、湿陷、胀缩等)不致产生对路基的有害变形。,一、换填土层法换填土层法，即将基底下一定深度范围的湿软土层挖去，换以强度较大的砂、碎(砾)石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实。换填材料的不同，其

44、应力分布虽然有所差异，但其极限承载力比较接近，而且沉降特点亦基本相似，因此大致按砂垫层的计算方法，结果相差不大。砂垫层厚度，一般在0.61.0m之间，太厚施工难，太薄效果差。砂料以中粗砂为宜，要求级配良好，颗粒的不匀系数不大于5，含泥量不超过3%5%。,二、重锤夯实法对于非粘性土及松散杂填土而言，振动压实法效果良好。重锤夯实法，一般以钢筋混凝土制成截头圆锥体(底部垫钢板)，重量宜1.5t或稍重，锤底直径为11.5m，起重设备的能力为815t，落距高一般为2.54.5m。重锤夯实法加固地基，可提高地基表层土的强度。在重锤夯实法的基础上，经过研究和实践，出现所谓强夯法，亦称动力固结法，它是以812

45、t(甚至20t)的重锤，820m落距(最高达40m)，对土基进行强力夯击，利用击波和动应力，达到土基加固的目的。,实践证明，强夯过程中，土体中因含可压缩的微气泡而产生几十厘米的沉降，土体产生液化，使土的结构破坏，强度下降至最小值，随后在夯击点周围出现径向裂隙，成为加速孔隙水压力消散的主要通道，继而因粘性土的触变性，使土基的强度得到恢复和增强。强夯法至今还没有一套成熟和完善的理论和设计方法，但实践证明，它具有施工简单、加固效果好、使用经济、运用面较广等优点。缺点是需要相应的机具设备，操作时噪音和振动较大，不宜在人口密集或附近防震要求高的地点使用。,强夯加固设计与施工,广泛适用于杂填土、碎石土、砂

46、土、粘性土、湿陷性黄土和沼泽土，还可用于水下,三、排水固结法饱和软土在荷载作用下，排水固结后，抗剪强度可得到提高，则达到加固的目的。此法在建筑工程中，常用于加固软弱地基，包括天然沉积层和人工冲填的土层，如沼泽土、淤泥及淤泥质土，水力冲积土等。排水固结是运用堆载预压，挤出土中的过多含水，达到挤紧土粒和提高强度的目的。为了缩短预压时间，加设砂井竖向排水通道或铺设砂垫层，效果甚好。,1)堆载预压法是在建筑物建造前，在地基表面铺一层透水砂料，若处理的软基较厚，向软基中打入砂井、袋装砂井或塑料板，然后用临时堆载（砂石料、土料、其他建筑材料、货物等）的方法对地基施加荷载，给予一定的预压期，加速地基沉降，使

47、地基固结压密，强度提高。其实质为在荷载作用下地基中的孔隙水被逐渐排出，促使孔隙体积变小，地基发生固结变形，随着孔隙水的排出，有效应力增加，地基土的强度也随之增长。,1.砂垫层法,适用于：a.路堤高度小于两倍极限高度，软土表面无透水性低的硬壳；b.软土层不很厚，或虽稍厚，但具有双面排水条件；c.当地有砂，运距不太远；d.施工期限不甚紧迫。,砂垫层的厚度一般为0.61.0m，视路堤高度、软土层的厚度及压缩性而定。,2.砂井/袋装砂井/塑料排水板排水法,广泛适用于各类饱和粘土、粉土,砂井堆载预压，砂井直径多为8l0cm，间距大约是井径的68倍。砂井长度应穿越地基可能的滑动面，砂垫层厚度约0.51.0

48、m。砂井成孔，有沉管法和水冲法两类。沉管法是用锤击或振动方式将带靴的钢管沉人地基，管内灌砂，在振动作用下拔出钢管，最后在土中形成砂井。水冲法是利用高压水冲孔，孔内灌砂，此法施工速度快，但难以保证孔径匀称，质量较差。排水固结法中除砂井堆载预压外，还有降水预压和真空预压等技术。,2)真空预压法是在软粘土地基表面铺设砂垫层，用土工薄膜覆盖且周围密封。用真空泵对砂垫层抽气，使薄膜下的地基形成负压。随着地基中气和水的抽出，地基土得到固结。该法的实质是由于土体与垫层和砂井间的压差，发生渗流，使孔隙水压力降低，有效应力增加，土体固结，强度增长。,新台高速公路一标段真空预压施工现场,真空预压法与堆载预压法相比

49、，如果真空预压的膜下真空度与堆载值相同时，两种加固方法的效果基本相同，其固结过程也都是促使孔隙水排出，使土体固结，强度增长。但孔隙水排出的过程是缓慢的，历时长，尤其是大面积加固工程，若采用常规堆载预压法，需要大量堆载材料，加荷时须分级加荷且易出现地基失稳现象，施工工期长，工程成本高。采用真空预压法无须大量堆载材料，施工方便，施工速度可加快，但其施工操作技术较复杂。对于多数建造在软基上的一般工程建筑物能满足工程设计要求，但对于荷载较大，承载力要求较高的地基，如扩建码头堆场、机场等地基加固时，往往需要超出真空预压所能形成的等效预压荷载，需要进一步提高加固效果，又提出了采用真空联合堆载预压法加固地基

50、。,四、挤密法土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤紧作用，使地基土粒彼此靠紧，孔隙减少，而且孔被填满和压紧，形成桩体，桩体具有较高的承载能力，群桩的面积约占松散土加固面积的20%，以致桩和原土组成复合地基，达到加固的目的。孔中灌砂，形成砂桩，它与上述砂井相比，形式相仿，但作用不同。砂井的作用是排水固结，井径较小而间距较大；砂桩的作用是将地基土挤紧，井径较大，而间距宜小。砂井适用过湿软土层，而砂桩适用于处理松砂、杂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动液化。,孔中填石灰而成灰桩，用于挤密软土地层。石灰桩主要作用是挤密，而生