第五五章 路基防护与加固第一节第一节 概述概述第二节第二节 坡面防护坡面防护第三节第三节 冲刷防护冲刷防护第四节第四节 软土地基加固软土地基加固1第一节 概述路基防护与加固的原因路基防护与加固的原因n坡面冲刷及风化坡面冲刷及风化n河岸冲刷河岸冲刷n土质浸水湿软土质浸水湿软n地基湿软沉陷地基湿软沉陷2路基防护与加固的设施路基防护与加固的设施n边坡坡面防护：边坡坡面防护： 植物防护、工程防护植物防护、工程防护 n沿河路堤河岸冲刷防护与加固：沿河路堤河岸冲刷防护与加固： 直接防护、间接防护直接防护、间接防护 n湿软地基加固处治：湿软地基加固处治： 换填土、碾压夯实、排水固结、振动挤密、化学换填土、碾压夯实、排水固结、振动挤密、化学加固、土工格栅加固、土工格栅3第二节第二节 坡面防护坡面防护一、植物防护一、植物防护1.植草植草4 适宜坡高不大、边坡不陡于的土质易种植边坡，适宜坡高不大、边坡不陡于的土质易种植边坡，其表面水径流速度应低于。其表面水径流速度应低于。5三维植被网防护三维植被网防护 适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于1：的边坡防护；三维植：的边坡防护；三维植被网中的回填土通常采用客土。被网中的回填土通常采用客土。62. 铺草皮铺草皮平铺草皮平铺草皮叠铺草皮叠铺草皮适用于需要快速绿化，且坡率缓于适用于需要快速绿化，且坡率缓于1：1的土质边坡和严重风化的软的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。不宜采用喜水、生长在泥沼地的草皮质岩石边坡。不宜采用喜水、生长在泥沼地的草皮方格草皮方格草皮7 表面水径流速度在之间时不宜种草，而应根据情况按表面水径流速度在之间时不宜种草，而应根据情况按平铺、水平叠置、垂直坡面叠置、斜叠置等不同方法铺平铺、水平叠置、垂直坡面叠置、斜叠置等不同方法铺草皮，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。小水流冲刷。8适用于缓于适用于缓于1：的土质和全风化岩石边坡。当坡面受水冲刷严重或：的土质和全风化岩石边坡。当坡面受水冲刷严重或潮湿时，坡度应缓于潮湿时，坡度应缓于1：1截水骨架防护浆砌片石或水泥混凝土骨架植物防护浆砌片石或水泥混凝土骨架植物防护9多边形水泥混凝土空心块植物防护多边形水泥混凝土空心块植物防护1.适用于缓于适用于缓于1：的土质和全风化、强风化岩石边坡。并视情况设：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。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多边形水泥混凝土空心预制块的混凝土强度不应低于C20，厚度，厚度不应小于不应小于150mm。空心预制块内应填充种植土，喷播植草。空心预制块内应填充种植土，喷播植草。10适用于坡率缓于适用于坡率缓于1：和边坡或在边坡以外的河岸及漫滩地。应：和边坡或在边坡以外的河岸及漫滩地。应选用根深叶密的低矮灌木。注意视距和风沙、风雪流问题。选用根深叶密的低矮灌木。注意视距和风沙、风雪流问题。3. 植树植树带状植树带状植树连续植树连续植树横断面示意图横断面示意图11主要用在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促主要用在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促 使泥沙淤积，防水直接冲刷路堤；使泥沙淤积，防水直接冲刷路堤；多排林堤岸与水流方向斜交，还可起挑水改变水多排林堤岸与水流方向斜交，还可起挑水改变水流方向的作用；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。沙漠与雪害地区，防护林带还起阻沙防雪作用。12二、工程防护二、工程防护2. 喷浆（混凝土）防护喷浆（混凝土）防护 用于易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡，一般厚度在用于易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡，一般厚度在510cm。喷浆坡面应设置排水孔。喷浆坡面应设置排水孔 主要用于石质挖方坡面，以防止岩石表面风化。但要求岩主要用于石质挖方坡面，以防止岩石表面风化。但要求岩表完整未剥落、表面较平整，一般抹面的厚度在表完整未剥落、表面较平整，一般抹面的厚度在210cm。1. 砂浆抹面防护砂浆抹面防护比较坚硬的岩石坡面，勾缝、灌浆、嵌补；防止水比较坚硬的岩石坡面，勾缝、灌浆、嵌补；防止水分渗入缝隙。分渗入缝隙。133. 干砌片石护面干砌片石护面 有单层与双层之分，须做砂垫层，厚度一般不小于有单层与双层之分，须做砂垫层，厚度一般不小于20cm，以防止地面水流和河水冲刷。，以防止地面水流和河水冲刷。14154. 护面墙护面墙 护面墙是浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质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；要求墙面紧贴坡面，表面砌岩层和较破碎的挖方边坡；要求墙面紧贴坡面，表面砌平，厚度可不一。平，厚度可不一。 护面墙除自重外，不承受其他荷载，亦不承受墙背土护面墙除自重外，不承受其他荷载，亦不承受墙背土压力。压力。16 图5-3 护面墙示意图(单位：m) a)双层式；b)单层式；c)墙面；d)拱式；e)混合式1-平台；2-耳墙；3-泄水孔；4-封顶；5-松散夹层；6-伸缩缝；7-软地基；8-基础；9-支补墙；10-护面墙17第三节第三节 冲刷防护冲刷防护一、直接防护一、直接防护1. 植物防护植物防护182. 砌石或混凝土护坡砌石或混凝土护坡193. 抛石或石笼抛石或石笼204. 浸水挡土墙浸水挡土墙215. 土工软体沉排和土工模袋土工软体沉排和土工模袋22二、间接防护措施二、间接防护措施丁坝、顺坝、格坝丁坝、顺坝、格坝23第四节 软土地基加固在高压缩性软土地基上设计路堤，需考虑的问题：在高压缩性软土地基上设计路堤，需考虑的问题：地基的承载力是否可以保证路堤的稳定性；地基的承载力是否可以保证路堤的稳定性；由于压缩性土的固结变形而引起的路堤沉降，由于压缩性土的固结变形而引起的路堤沉降，包括沉降量和沉降速率，是否影响路基和路面包括沉降量和沉降速率，是否影响路基和路面结构的正常使用及其使用寿命；结构的正常使用及其使用寿命；为提高路堤稳定性、减少沉降量或加速固结，为提高路堤稳定性、减少沉降量或加速固结，需采取的地基加固措施。需采取的地基加固措施。24一、一、路堤沉降分析路堤沉降分析 路堤顶面沉降组成 S=S1+S2 S S1 1：路堤堤身压密变形（用模量法计算）：路堤堤身压密变形（用模量法计算） S S2 2：软土地基固结沉降（用分层总和法）：软土地基固结沉降（用分层总和法） 软土地基沉降的组成与机理S2：软土地基固结沉降SA：施工期间沉降SB：工后沉降Sr初期再固结沉降Su后期不排水剪切沉降Sd工后主固结沉降Ss工后次固结沉降软土层一维竖向压缩应变正常固结土塑性流动孔隙水压力u消散过程u消散后土的结构粘滞性25二、软土地基加固处理二、软土地基加固处理（一）处理方法的种类及选择（一）处理方法的种类及选择1.沉降处理沉降处理加速固结沉降：加载预压、竖向排水（砂井或塑加速固结沉降：加载预压、竖向排水（砂井或塑料排水板排水）和挤实砂桩等方法。料排水板排水）和挤实砂桩等方法。减小总沉降量：挤实砂桩、石灰（或水泥）桩、减小总沉降量：挤实砂桩、石灰（或水泥）桩、换填好土。换填好土。2. 稳定处理稳定处理 包括采用换填土、反压护道、挤实砂桩、石灰（水包括采用换填土、反压护道、挤实砂桩、石灰（水泥）桩等措施。泥）桩等措施。 各种加固措施有助于促进软土层强度的增长，慢各种加固措施有助于促进软土层强度的增长，慢速或分期填筑路堤到达阻止地基强度降低的目的。速或分期填筑路堤到达阻止地基强度降低的目的。26（二）砂垫层法（二）砂垫层法砂垫层砂垫层填土填土软土层软土层 在软土地基上铺设厚度为的砂层，称作砂垫层，在软土地基上铺设厚度为的砂层，称作砂垫层，材料以透水性好的砂或沙砾（筛孔通过率材料以透水性好的砂或沙砾（筛孔通过率3%以下）以下）为宜，以保证所需的排水能力。为宜，以保证所需的排水能力。27砂垫层的作用：砂垫层的作用：1. 作为软土层固结所需的上部排水层作为软土层固结所需的上部排水层2. 作为路堤内的底部排水层，以降低路堤内水位作为路堤内的底部排水层，以降低路堤内水位或降低路堤内湿度。或降低路堤内湿度。3. 改善路堤和地基处理工程施工时的机械作业条改善路堤和地基处理工程施工时的机械作业条件。件。4. 软土层薄时，单独用作地基处理（固结排水）软土层薄时，单独用作地基处理（固结排水）措施。措施。28已完成的斜坡砂垫层已完成的斜坡砂垫层29适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过适用于软弱土层位于地表，换挖深度不超过3m3m的场合。的场合。适用于排水困难的洼地，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄，适用于排水困难的洼地，而软弱土层易于滑动，厚度又较薄，表层无硬壳，石料来源充分。表层无硬壳，石料来源充分。1. 开挖换填开挖换填2.抛石挤淤抛石挤淤（三）换填法（三）换填法303. 爆破挤淤爆破挤淤爆空区爆空区挤出区挤出区 适用于换填深度超过适用于换填深度超过3m3m，需要快速施工且允许爆破的场合。，需要快速施工且允许爆破的场合。对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以对于稠度较大的软土采用先爆后填，对于稠度小的软土，可以先填后爆破。先填后爆破。31（四）反压护道法（四）反压护道法 反压护道的高度一般为路堤高度的反压护道的高度一般为路堤高度的1/21/3，并且，并且不得超过由下式确定的高度值：不得超过由下式确定的高度值：式中：式中：He反压护道最大高度；反压护道最大高度；Hc路堤极限高度；路堤极限高度；填土的容重；填土的容重；Cu软土的不排水剪粘结力；软土的不排水剪粘结力；Ns稳定系数；稳定系数；H填土高度；填土高度；D软土层厚度；软土层厚度；Fs安全系数。安全系数。32（五）分阶段施工（五）分阶段施工（六）超载预压法（六）超载预压法路堤填筑到一定高度，其稳定性安全系数达到预定路堤填筑到一定高度，其稳定性安全系数达到预定的下限值后，放置一段时间，使软土地基通过固结的下限值后，放置一段时间，使软土地基通过固结而增加其抗剪强度，达到能支撑下一层填土重量；而增加其抗剪强度，达到能支撑下一层填土重量；而后，进行第二阶段的路堤填筑；重复多次。而后，进行第二阶段的路堤填筑；重复多次。路堤填筑到超过设计标高的高度，使软土地基受路堤填筑到超过设计标高的高度，使软土地基受到超载作用而加速固结沉降，从而可较早地达到到超载作用而加速固结沉降，从而可较早地达到路堤设计荷载下的沉降量，并减少路面铺筑后的路堤设计荷载下的沉降量，并减少路面铺筑后的剩余沉降量。剩余沉降量。33真空预压法真空预压法在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后在需要加固的软土地基表面先铺设砂垫层，然后埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与埋设垂直排水管道，再用不透气的封闭膜使其与大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋大气隔绝，薄膜四周埋入土中，通过砂垫层内埋设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成设的吸水管道，用真空装置进行抽气，使其形成真空，增加地基的有效应力。真空，增加地基的有效应力。当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道当抽真空时，先后在地表砂垫层及竖向排水通道内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层内逐步形成负压，使土体内部与排水通道、垫层之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙之间形成压差。在此压差作用下，土体中的孔隙水不断由排水通道排出，从而使土体固结。水不断由排水通道排出，从而使土体固结。 3435（七）竖向排水法（七）竖向排水法软土层厚而渗透性小时，软土地基的自然固结软土层厚而渗透性小时，软土地基的自然固结慢。有效地加速固结措施是在软土层内引入排慢。有效地加速固结措施是在软土层内引入排水单元。水单元。竖向排水法是在地基内设置竖向排水井，缩短竖向排水法是在地基内设置竖向排水井，缩短排水距离，加速固结排水。排水距离，加速固结排水。竖向排水井的材料可用砂（称作砂井排水法）竖向排水井的材料可用砂（称作砂井排水法）或塑料排水板（称作塑料排水板排水法）。或塑料排水板（称作塑料排水板排水法）。36真空堆载预压排水法示意图真空堆载预压排水法示意图砂垫层砂垫层堆载填土堆载填土砂井砂井/袋装砂井袋装砂井/塑料排水板塑料排水板塑料薄膜塑料薄膜射流泵射流泵有孔管道网络有孔管道网络有孔管道网络示意图有孔管道网络示意图广泛适用于各类饱和粘土、粉土广泛适用于各类饱和粘土、粉土37（八）挤密法桩法和加固土法（八）挤密法桩法和加固土法用冲击或振动方法，将砂或碎石等粒料挤入软土用冲击或振动方法，将砂或碎石等粒料挤入软土地基内，形成直径较大的桩体，并同原地基一起地基内，形成直径较大的桩体，并同原地基一起形成复合地基。形成复合地基。主要作用为：主要作用为：1) 使桩周围的土体变密实；使桩周围的土体变密实；2) 支承路堤很大一部分重量；支承路堤很大一部分重量；3) 加速周围软土的固结；加速周围软土的固结；4) 防止砂土地基液化。防止砂土地基液化。381.粒料桩粒料桩2. 石灰桩石灰桩适用于含砂量低，没有滞水砂层的软土。适用于含砂量低，没有滞水砂层的软土。适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘土，亦适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘土，亦能有效防止砂土基地的液化。能有效防止砂土基地的液化。振沉桩施工示意图振沉桩施工示意图39广泛适用于杂填土、碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土和沼广泛适用于杂填土、碎石土、砂土、粘性土、湿陷性黄土和沼泽土，还可用于水下泽土，还可用于水下3. 夯实法夯实法40 强夯法是用起重机械将强夯法是用起重机械将8-40t的夯锤吊起，从的夯锤吊起，从6-30m的高处自由下落，对土体进行强力夯实的地的高处自由下落，对土体进行强力夯实的地基加固方法。基加固方法。4142（九）现场监测（九）现场监测监测的仪器包括：监测的仪器包括：沉降仪：观测地基顶面、软土层内不同深度沉降仪：观测地基顶面、软土层内不同深度处的沉降；处的沉降；孔隙水压力仪：量测软土层内不同深度处的孔隙水压力仪：量测软土层内不同深度处的空隙水压力；空隙水压力；侧向位移桩和测斜仪：量测路堤坡脚外或坡侧向位移桩和测斜仪：量测路堤坡脚外或坡脚下的水平位移。脚下的水平位移。43