路基防护与加固路桥工程施工路桥工程施工主讲老师：刘永权主讲老师：刘永权一、一、 防护与加固的意义防护与加固的意义意义意义在于防止路基病害、保证路基稳固、在于防止路基病害、保证路基稳固、 改善环境、保护生态平衡、美化路容、改善环境、保护生态平衡、美化路容、 提高公路的使用品质。提高公路的使用品质。第一节第一节 概述概述二、路基防护与加固的设施二、路基防护与加固的设施 按其作用不同，可分为边坡坡面防护、冲刷防护、支挡建筑物及湿软地基加固四大类。1、坡面防护：指为防护边坡受冲刷在坡面上所做的各种铺砌和栽植的总称。主要防护易受自然因素影响而破坏的土质与岩石边坡。常用类型有： 植物防护-又称为“生命”防护-土质为主 砌石防护-“无机”防护-石质路堑为主 第一节第一节 概述概述2、冲刷防护（沿河路堤河岸）：用于防护水流对路基的冲刷与淘刷，可分为直接防护和间接防护两类。 直接防护类型有植物防护、铺石、抛石、石笼等。 间接防护：指设置导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，必要时疏浚河床、改变河道，以改变流水方向，避免减缓水流对路基的直接破坏作用。 第一节第一节 概述概述二、路基防护与加固的设施二、路基防护与加固的设施3、支挡建筑物：用以防止路基变形或支挡路基本体或山体的位移，以保证其稳定性。 类型有：路基边坡支撑（挡土墙、土垛、石垛及其他构造物）、堤岸支挡（沿河驳岸、浸水挡土墙）。 驳岸与浸水挡墙的区别在于前者防水作用，后者既防水，又支挡路基的土侧压力。 4、湿软地基加固：用各种有效方法处治含水量高、空隙比大、承载力低的湿软地基，以防路基沉陷、滑移或发生其他病害。 方法有：换填土、碾压夯实、排水固结、振动挤密、化学加固、土工格栅。第一节第一节 概述概述二、路基防护与加固的设施二、路基防护与加固的设施一、植物防护（适宜处应优先采用）一、植物防护（适宜处应优先采用） 主要适用于允许流速小于1.21.8 m/s的季节性水流冲刷及较缓的土质边坡，依靠植物的发达根系，深入土层，使表土固结。1、种草 适用于边坡不陡于1:1.0的草类生长的土质边坡，其表面的水径流速度应低于0.6m/s。边坡坡度在1:1.01:2.0时也可种草，但应采取固定草种布或网格固定撒种等方法。选用根系发达、茎干低矮、枝叶茂盛、生长力强、多年生长的草种，并尽量采用几种草籽混种。 第二节第二节 坡面防护坡面防护拱圈植草1拱圈植草22、铺草皮 适用于边坡较陡、冲刷严重、表面水径流速度在0.6m/s1.8m/s之间时不宜种草、附近草皮来源较易地区的路基。铺前应将坡面整平，必要时可加铺610cm种植土层。应根据情况按平铺、水平叠置、垂直坡面叠置、斜叠置、方格网式等不同方法铺草皮，必要时可先浆砌防护，在浆砌内部铺草皮，以减小水流冲刷。一、植物防护一、植物防护第二节第二节 坡面防护坡面防护草坡防护示意图a)平铺平面；b)平铺剖面；c)水平叠铺；d)垂直叠铺；e)斜交叠铺；f)网格式3、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，主要起到以下作用： 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。植树品种以根系发达、枝叶茂盛、生长迅速的低矮灌木为主。一、植物防护一、植物防护第二节第二节 坡面防护坡面防护1、砌石防护为防止地面径流或河水冲刷，公路填方边坡、沿河路堤浸水部位坡面、土质路堑边坡下部的局部，以及桥涵附近坡面采用。分为干砌和浆砌。干砌片石护坡适用于易受水流侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡、周期性浸水及受水流冲刷较轻（流速小于24m/s）的河岸或水库岸坡的坡面防护。有单层与双层之分。浆砌片石护坡适用于防护流速较大(36m/s)、波浪作用较强、有流冰、漂浮物等撞击的边坡。 二、工程防护二、工程防护第二节第二节 坡面防护坡面防护砌石防护a)、b)单层；c)、d)双层(图中H为干砌石垛高度，约2030cm,h为护面厚度，大于20cm)2、抹（捶）面与勾缝抹面适用于坡面较干燥、未经严重风化的各种易风化的软质岩石挖方边坡。材料可采用石灰炉渣灰浆、石灰炉渣三合土或水泥石灰砂浆等，可分片或满布。抹面的厚度宜为3070mm。抹面的边坡坡度不受限制，但不能担负荷载，亦不能承受土压力。 勾缝适用于质地坚硬、水易风化但节理裂缝多而细的岩石边坡，以防水分渗入岩层内造成病害。二、工程防护二、工程防护第二节第二节 坡面防护坡面防护3、灌浆与喷浆灌浆适用于质地坚硬、局部存在较大、较深的缝隙或洞穴，并有进一步扩展而影响边坡稳定性的岩石路堑边坡。目的是借助灰浆的粘结力把裂开的岩石粘在一起，增强整体性并防止风化引起更大的破坏，以保证边坡稳定。喷浆适用于易风化且坡面平整的岩石坡面，一般厚度在510cm，形成一个保护层，阻止面层风化，防止边坡剥落与碎落。喷浆可用水泥砂浆或水泥石灰砂浆。二、工程防护二、工程防护第二节第二节 坡面防护坡面防护4、锚杆挂网喷浆（混凝土）防护适用于坡面为碎裂结构的硬质岩石或层状结构的不连续地层以及坡面岩石与基岩分开并有可能下滑的挖方边坡。先钻孔、安装锚杆、灌浆；然后挂上纤维网柱或钢丝网柱；最后用高压泵射喷厚度46cm的C20混凝土。二、工程防护二、工程防护第二节第二节 坡面防护坡面防护5、护面墙护面墙适用于易风化或严重风化破碎，容易产生碎落坍方的岩石路堑边坡或易受冲刷、膨胀性较大的不良土质路堑边坡。目的使边坡免受自然因素的影响，防止雨水下渗，以保护边坡。与挡墙的区别：不承受土侧压力。每隔1015 m应设置20mm宽伸缩缝一道（沥青麻筋填塞），并每隔23 m交错设置泄水孔，孔径100mm，孔后设砂砾反滤层。其构造与布置如下图所示：二、工程防护二、工程防护第二节第二节 坡面防护坡面防护护面墙示意图清江水布垭三友坪岩石边坡护坡绿化工程清江水布垭三友坪岩石边坡护坡绿化工程原始坡面施工后效果三峡工程下岸溪料场岩石边坡护坡绿化工程三峡工程下岸溪料场岩石边坡护坡绿化工程原始坡面施工后效果清江高坝洲电站岩石边坡防护绿化工程清江高坝洲电站岩石边坡防护绿化工程原始坡面施工后效果三峡工程三峡工程142平台开挖边坡防护绿化工程平台开挖边坡防护绿化工程 原始坡面施工后效果清江水布垭清江水布垭1#公路岩石边坡护坡绿化工程公路岩石边坡护坡绿化工程 原始坡面施工后效果清江水布垭清江水布垭13#公路岩石边坡护坡绿化工程公路岩石边坡护坡绿化工程 原始坡面施工后效果治理滑坡的锚固技术治理滑坡的锚固技术SSL永久地锚永久地锚 治理滑坡的锚固技术治理滑坡的锚固技术SSL永久地锚永久地锚全新嵌合结构全新嵌合结构缩短固定长度缩短固定长度永久扎根于大地永久扎根于大地增强锚固作用增强锚固作用节省经费开支节省经费开支边坡防护技术边坡防护技术Q&S框架框架 框架正面框架正面框架侧面框架侧面土质边坡绿化工程土质边坡绿化工程 边坡整平边坡整平绿化植生带的铺设绿化植生带的铺设绿色边坡绿色边坡 坡面草皮绿化技术坡面草皮绿化技术 绿化前绿化前施肥与铺网施肥与铺网喷播作业喷播作业绿化工程完成后绿化工程完成后框架式绿化技术框架式绿化技术 铺网与锚固作业铺网与锚固作业水泥喷浆作业水泥喷浆作业绿化物料喷锚作业绿化物料喷锚作业一、一、 直接防护直接防护 直接防护是在稳定的边坡上直接加固的一种 措施，其特点是不干扰或很少干扰原来的水 流性质。有：植物防护（已讲） 石砌防护（已讲） 抛石防护 水流速度在3.0m/s5.0m/s 石笼防护 水流速度大于5.0m/s 支挡防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护1、植物防护与石砌防护 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。盛产石料的地区，当水流速度达到3.0m/s或更高时，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，也可就地取材，用竹笼或梢料防护必要时可以采用土工织物软体沉排护坡。一、一、 直接防护直接防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护2、抛石防护抛石防护，是指为防止河岸或构造物受水流冲刷而抛填较大石块的防护措施。类似在坡脚处设置护脚，亦称抛石垛。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，不应陡于抛石浸水后的天然休止角。石料粒径视水深与流速而定，一般为30-50cm。一、一、 直接防护直接防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护石笼是指为防止河岸或构造物受水流冲刷而设置的装填石块的笼子。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。3、石笼防护一、一、 直接防护直接防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护1、间接防护类型有导流坝、防护林带及改河道等。2、导流结构物有丁坝、顺坝、格坝及必要的改河工程。3、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近旁淤积，彻底解除水流对局部堤岸的损害作用，起安全保护作用。 4、导治结构物的布置，应综合考虑河道宽窄、水流方向、地质条件、防护要求、材料来源、施工条件和工程经济等要综合考虑，全面治理，要避免河床更多压缩，或因水位提高和水流改向，而危害河对岸或附近地段的农田水利、地面建筑及堤岸等二、二、 间接防护间接防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护5、顺坝大致与堤岸平行，主要作用为导流、束水、调整流水曲度、改善流态。顺坝亦称导流坝。6、格坝在平面上呈网格状，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。7、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。丁坝亦称挑水坝。二、二、 间接防护间接防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护导流结构物综合布置图例l一顺水坝；2格坝；3一挑水坝(丁坝)；4拦水坝；5一导流坝；6一桥墩；7路中线 导流结构物的布置的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、水流对上下游对岸的影响等因素，综合分析和设计计算而定。 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。 公路工程中的改河，主要目的是：将直接冲刷路基的水流引向旁处；路基占用河槽后，需要拓宽河道；挖滩改河，清除孤石，改移河道，以保护路基；裁弯取直，有利布置路线或桥涵。这些措施，如经过论证可行，确有必要且效益高时，方可通过设计计算，最后实施。导流结构物的布置要求导流结构物的布置要求第三节第三节 冲刷防护冲刷防护 地基加固的作用及方法地基加固的作用及方法1、作用 1）考虑使路基保持稳定 2）使路基沉降均匀且沉降量小 2、地基加固的主要方法 换填土层法 碾压夯实法 排水固结法 挤密法 化学加固法 土工合成材料加固法 第四节第四节 地基加固地基加固1、换填素土（或灰土）2、换填砂 3、砂垫层 砂垫层的作用，可提高承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水因结，防止冻胀消除膨胀土的胀缩作用，亦可处理暗穴。砂垫层的作用，因工程性质而有所不同，对路基而言，主要是排水因结，素土(或灰土)垫层，可以消除湿陷性黄土3.0m深度范围内的湿陷性。 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35。第四节第四节 地基加固地基加固一、一、 换填法换填法砂垫层的材料及构造要求：1） 砂我们在施工中一般采用级配良好的、质地坚硬的天然河砂。为了保证基底土质良好渗透性，不宜使用含有淤泥杂质的土方砂。2） 碎石充砂我们在工程施工中通常采用1040的普通碎石，施工时，为防止含尘过多，可事先冲洗干净后，再与粗砂混合搅拌均匀使用，砂石一般为37。3） 构造要求砂石垫层是以置换有可能被剪切破坏的软弱地基土质，从而提高地基承载能力，所以它的构造要有一定的厚度；同时还应有足够的宽度，以防止向垫层两侧挤出。第四节第四节 地基加固地基加固一、一、 换填法换填法砂垫层的施工要求：1） 砂石均需机械伴和均匀后方可分层夯填；2） 施工前要统一放置标高及清除干净基底的杂草浮土，同时应严禁搅动下卧层及周边土质层；3） 为防止下雨造成边坡塌方，施工作业前应在基坑内及四周做好排水措施，从而确保边坡稳定；4） 如基底尚存在较小厚度淤泥质土，为防止碾压时冒出泥浆或脱层，可在施工前往该处抛石挤密，或将基层压入置换再作底层；5） 应分层分级夯铺，每层铺设厚度应小于300mm，如采用大型碾压机械，其铺设厚度可控制在500mm以内。第四节第四节 地基加固地基加固一、一、 换填法换填法1、重锤夯实重锤夯实法加固地基，可提高地基表层土的强度。对湿陷性黄土，可降低地表的湿陷性，对杂填土可减少表层土的强度不均一性。重锤夯实法适用于地下水位0.8m以下稍湿的一般粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土等。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。重锤的夯击遍数，一般以最后两次的平均夯沉量不超过规定值来控制，即一般粘性土和湿陷性黄土为12cm。 第四节第四节 地基加固地基加固二、二、 夯实法夯实法 2、强夯 在重锤夯实法的基础上，经过研究和实践，仍年代末期出现所谓强夯法，亦称动力固结法，它足以812t(其至20t)的重锤，820m落距(最高达40m)，对土基进行强力夯击，利用冲击波和动应力，达到土基加固的目的。此项新技术出现，迅速在国际上得到广泛运用，效果十分显著，我国亦正在研究和运用。第四节第四节 地基加固地基加固二、二、 夯实法夯实法 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。排水固结法的实际效果，取决于土层固结特性、厚度、预压荷载和颈压时间。1、排水堆载预压法 1）塑料排水板或砂井 2）砂垫层或连通的排水砂沟 3）堆载预压（一般堆载、等载、超载）2、降水预压法3、真空预压法 砂井堆载须压，需进行地基因结计算，以确定加载以及秒井布置的有关数据。一般情况下、加载量大致与设计荷载接近，预压至80固结度。砂井直径多为810cm，间距大约是直径的68倍。砂井长度应穿越地基可能的滑动面，井长如能穿越主要受压层，对沉降有利，如果软土层较浅，有透水性下卧层，则井长深入透水层，对排水固结更有利。为加速排水缩短固结时间，在设置竖井的同时，可加设井顶砂垫层或纵横连通砂井的排水砂沟，砂垫层厚度约0.51.0m。第四节第四节 地基加固地基加固三、三、 排水固结法排水固结法1、砂桩 孔中灌砂，形成砂桩，它与砂井相比，形式相仿，但作用不同。砂井的作用是排水因结，并径较小而间距较大；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。饱和软粘土的渗透性较小、灵敏度较大，夯击过程中土内产生的超孔隙压力不易迅速扩散，砂桩的挤密效果较差，甚至能破坏地基土的天然结构。 2、石灰桩： 孔中填石灰而成灰桩，用于挤密软土地层，是近年来在国外广泛应用的一种新方法。石灰桩主要作用是挤密，而生石灰的吸水、膨胀、发热及离子交换作用、使枉体硬化，改善了原地基土的性质，此外还可减小因周围土的蠕变所引起的侧向位移。利用石灰桩加固软土地基，关键在于石灰柱在地下水中能否结硬，试验表明：水中含有酸根是石灰桩结硬的基本条件。第四节第四节 地基加固地基加固四、挤密桩法四、挤密桩法 利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到对土基加固的目的，称为化学加固法，又称胶结法。此法加固效果取决于土的性质和所用化学剂，也与施工工艺有关。目前化学溶液主要有：(1)以水玻璃溶液为主的浆液，其配方较多，常用的是水玻璃浆液和氯化钙浆液配合使用，价格昂贵，使用受到限制。(2)以丙烯酸氨为主的桨液，我国研制的丙强是其中一种。加固效果较好，因价高亦难以广泛采用。(3)水泥浆溶液，是由高标号的硅酸盐水泥，配以速凝剂而组成的浆液。水泥浆液加固目前使用较多，一般采用压力灌注或搅拌混合措施，后者使用较普遍，使用旋喷工艺。(4）以纸浆溶液为主的桨被，如重铬酸盐木质素和木铵，加固效果好，但有毒性，且易污染地下水。第四节第四节 地基加固地基加固五、化学加固法五、化学加固法第四节第四节 地基加固地基加固六、液化地基处理六、液化地基处理1、造成地基液化的内在条件： （1）土粒为无粘性或低粘性，且结构松散的土。 （2）地下水位过高且丰富，土处于饱和状态。 （3）土中排水条件校差，超静空隙压力不易消散。 2、液化地基常用处理防治措施： （1）强夯法；利用23t的重锤，一般能获得1.21.8m深的夯实上，在此层内土的干密度达1.5g/cm3，能消除地基直接持力层的湿陷性，效果较好，被广泛应用。 （2）灌浆法：将水泥注入粉土或粉细砂土中，可以解决砂土的液化问题。 （3）高压喷射法：是用旋转及高压喷射的措施，将水泥注入土粒空隙中，并与土混合成一体。以解决砂土的液化问题。 液化地基上路基加固处理除以上三种方法外，还有振冲法、桩基法、电动化学灌浆法等方法。在工程中利用哪种方法，应视具体地质条件而定。第四节第四节 地基加固地基加固七、软土地基处理七、软土地基处理 软土包括淤泥质土、泥炭、呈软塑与流塑状态的粉土和粉质土、松散的粉细砂等天然土层、以及初始回填时未经夯（压）实的、或者以含有大量腐殖质土料的杂填土、土质软弱和龄期较短的冲填土等人工填土。 软土地基具有沉降大且不均匀、沉降速度大、沉降稳定历时较长。软土地基上，当沉降和稳定不能满足要求，且采用桩基，沉井等深基础在技术上又不可取时，对软土进行加固，加固常采用的方法有排水固结法，砂桩法、石灰桩法、换土垫层法，加筋法、高压喷射法等，而强夯法也有用于软土粘土地基上。软土地基加固的其它方法反压护道土工加筋法轻质路堤第四节第四节 地基加固地基加固七、软土地基处理七、软土地基处理反压护道1、定义：反压护道是为防止地基在路堤荷载作用下遭到破坏而采取的一项保证地基稳定性的措施。2、在路堤两侧填筑一定高度和宽度的填土，高度一般为路堤高度的1/3-1/2，且不超过地基稳定性要求的极限高度。3、反压护道的尺寸设计的稳定性采用宫川法验算。施工时，反压护道与路堤同时全宽度填筑第四节第四节 地基加固地基加固七、软土地基处理七、软土地基处理1、加筋土技术的主要应用领域 加筋土挡墙、加筋土坡2、加筋土技术的其他应用 软土地基加筋土技术 路基中加筋土技术 边坡加固加筋土技术 纤维加筋土技术土工加筋法第四节第四节 地基加固地基加固七、软土地基处理七、软土地基处理粉煤灰轻质路堤1、粉煤灰的综合利用2、粉煤灰的性质和特点3、粉煤灰路堤填料的利与弊：自重轻、强度高、压缩性小，边坡很难保持形状4、填筑：包芯法5、设计注意事项：1）用于护肩、护坡、路拱等部位的土质填料应具有一定的粘性 2）加强排水 3）在多雨潮湿地区宜采用粉煤灰路堤轻质路堤第四节第四节 地基加固地基加固七、软土地基处理七、软土地基处理第四节第四节 地基加固地基加固八、膨胀土地基处理八、膨胀土地基处理膨胀土处理措施 (1)换土；是人工或机械全部挖除膨胀土，换填强度较高砂类土，粘性土。如果当地分布有砂、砾、卵石等透水性材料的，以换填透水性材料为良好，因这种材料强度高，粘结性好，且不会因水的浸泡而沉降，还可少占用地。换土从根本上改善了地基，不留任何后患，效果最好，是最彻底的一种处理措施。 (2)灌浆法和电渗法；在地基中插入两根电极，阳极为金属棒，阴极为带有孔眼的金属管，通一直流电，土中的水便由阴极向阳极渗流，不断的在阴极抽水，就可使膨胀土产生固结，提高地基承载力。 此外在以上处理措施上还可应用增大基础埋深、桩基、砂包基础等措施，在工程中利用哪种方法，应视具体地质条件而定。谢谢！