路基路面工程重點(diǎn)難點(diǎn)分析

1、第一章 總論1-1 道路工程發(fā)展概況、古代道路發(fā)展概況1. 道路：驛道傳送 以都市為中心 大修馳道、直道 驛亭 3 萬處 以長安為中心的驛道網(wǎng) 修建了簡陋的公路4000多年前：車和行車的路 商代 西周 秦代 西漢 唐代 清末1912-1949: 13萬 km,通車 8萬 km2. 路面結(jié)構(gòu)：我國古代：條石、塊石和石板 歐洲:石料 20世紀(jì):形成新的學(xué)科分支、我國路基路面工程的成果1. 公路自然區(qū)劃： 7 大區(qū)2. 土的工程分類： 巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土3. 路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性：以回彈模量作為評價(jià)路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性的力學(xué)指標(biāo)。4. 高路堤修筑技術(shù)與支擋結(jié)構(gòu)：5. 軟土地基穩(wěn)定技術(shù)：6. 巖石

2、路基爆破技術(shù)：7. 瀝青路面結(jié)構(gòu)：60 年代初，揭開了用國產(chǎn)瀝青筑路的序幕。 早期的瀝青路面薄層表面處治層。70 年代末，逐步形成了以貫入式路面為主的瀝青路面承重結(jié)構(gòu)。80年代末采用總厚度超過70cm的重型瀝青路面結(jié)構(gòu)。 形成了瀝青路面整套技術(shù)。8. 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)：70 年代中期，采用水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)。 在我國形成丁關(guān)于水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的整套技術(shù)。9. 柔性路面設(shè)計(jì)理論與方法：在力學(xué)理論基礎(chǔ)方面， 建立了彈性力學(xué)多層結(jié)構(gòu)承受多個(gè)圓形荷載的分析系 統(tǒng)。10. 剛性路面設(shè)計(jì)理論與方法 :在力學(xué)基礎(chǔ)理論方面， 運(yùn)用解析法及有限元法建立彈性力學(xué)層狀結(jié)構(gòu)， 彈性 地基板體結(jié)構(gòu)模型。11. 半剛

3、性路面結(jié)構(gòu) :一種主要的結(jié)構(gòu)型式。12. 路面使用性能與表面特性 :路面的平整度、破損程度、承載能力及抗滑性能。13. 路面養(yǎng)護(hù)管理：路面管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、項(xiàng)目和路網(wǎng)級優(yōu)化管理決策 三、引起重視的學(xué)科1材料科學(xué)： 材料微觀結(jié)構(gòu)研究，復(fù)合材料研究。2巖土工程學(xué) ：土力學(xué)、巖石力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)等。3結(jié)構(gòu)分析理論： 設(shè)計(jì)由經(jīng)驗(yàn)為主演變成以結(jié)構(gòu)分析理論為主。4機(jī)電工程： 施工裝備的性能與施工工藝。5自動控制與量測技術(shù)： 在施工過程中嚴(yán)格控制各項(xiàng)指標(biāo)。6.現(xiàn)代管理科學(xué)： 大型的管理系統(tǒng)，對區(qū)域范圍內(nèi)路基路面工程各個(gè)階段的信息進(jìn)行跟蹤、采集、存儲、處理、定期作評估和預(yù)測。 1-2 路基路面工程

4、的特點(diǎn)1. 路基定義： 在天然地表面按道路的設(shè)計(jì)線形 （ 位置） 和設(shè)計(jì)橫斷面 （幾何尺 寸）的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。2.路面定義： 在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。3. 特點(diǎn)： 1路基是路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，路面結(jié)構(gòu)層的存在又保護(hù)了路基。路基和路面相輔相成。路基與路面工程工程數(shù)量十分可觀。路面結(jié)構(gòu)在道路造價(jià)中所占比重很大，達(dá)到 30左右。 路基路面是一項(xiàng)線形工程，決定了路基與路面工程復(fù)雜多變的特點(diǎn)。、承載能力 要求路基路面結(jié)構(gòu)整體及其各組成部分具有與行車荷載相適應(yīng)的承載能力。 結(jié)構(gòu)承載能力包括強(qiáng)度與剛度兩方面。強(qiáng)度抵抗車輪荷載引起的各個(gè)部位的各種應(yīng)力。 剛度在車輪荷

5、載作用下不發(fā)生過量的變形。、穩(wěn) 定 性1. 在地表上開挖或填筑，改變原地層結(jié)構(gòu)。2. 大氣降水使得路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的濕度狀態(tài)發(fā)生 變化。3. 大氣溫度周期性的變化對路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要影響如凍脹、翻漿。、耐久性 路基路面工程從規(guī)劃、 設(shè)計(jì)、 施工至建成通車需要較長的時(shí)間， 因此路基路 面工程應(yīng)具有耐久的性能。四、路面表面平整度影響行車安全，行車舒適性以及運(yùn)輸效益的重要使用性能。五、抗滑性能： 摩擦系數(shù)。 1-3 影響路基路面穩(wěn)定的因素1地理?xiàng)l件：1-4 路基土的分類3公路沿線的地形、地貌和海拔高度平原區(qū)地勢平坦，路基需要保持一定的最小填土高度。2地質(zhì)條件：3氣候條件： 氣溫、降水、濕度4水文

6、和水文地質(zhì)條件： 河流洪水位，常水位5.土的類別： 不同的土類具有不同的工程性質(zhì)。1-7路面結(jié)構(gòu)及層位功能51. 土的分類2. 公路用土的工程性質(zhì)巨粒土：高強(qiáng)度、穩(wěn)定性。粗、細(xì)顆粒適宜,理想材料。 粉土顆粒,毛細(xì)作用強(qiáng)烈。需改良使用。 細(xì)顆粒含量多礫石混合料：強(qiáng)度、穩(wěn)定性滿足要求。 砂土：無塑性,壓實(shí)困難。砂性土 粉性土 粘性土 重粘土1-5 公路自然區(qū)劃、公路自然區(qū)劃的制定原則1. 道路工程特征相似性原則2. 地表氣候區(qū)域差異性原則3. 自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則、公路自然區(qū)劃的劃分我國公路自然區(qū)劃分為三個(gè)等級。1. 一級區(qū)劃： 七個(gè)一級區(qū)I 北部多年凍土區(qū)； n東部溫潤季凍區(qū)；

7、 m黃土高原干濕過渡區(qū) IV東南濕熱區(qū)；V西南潮暖區(qū)； 筍西北干旱區(qū)；VD 青藏高寒區(qū)。2. 二級區(qū)劃:依據(jù)潮濕系數(shù)K,將全國分為33個(gè)二級區(qū)和18個(gè)二級副區(qū)。3. 三級區(qū)劃：1 ）以水熱、地理和地貌為依據(jù),分為若干個(gè)具有相似性的區(qū)域單元；2）以地表的地貌、水文和土質(zhì)為依據(jù)分為若干個(gè)類型單元。、路基濕度來源(1) 大氣降水；(2) 地面水；(3) 地下水；(4) 毛細(xì)水；(5) 水蒸汽凝結(jié)水；(6) 薄膜移動水。二、大氣溫度對路基水溫狀況的影響凍脹: 沿路基深度出現(xiàn)較大的溫度梯度時(shí)，水分在溫差的影響下以液態(tài)或氣 態(tài)由熱處向冷處移動， 并積聚在該處。 這種現(xiàn)象特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)尤為嚴(yán) 重。積

8、聚的水凍結(jié)后體積增大，使路基隆起而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象。造成路基上層的濕度增加， 路面結(jié)構(gòu)的承載 路基路面結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大的變形， 路基土以 形成了翻漿。翻漿: 春暖化凍時(shí)，路面和路基結(jié)構(gòu)由上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層 的水分先融解， 水分難以迅速排除， 能力便大大降低。 經(jīng)重車反復(fù)作用， 泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出， 三、路基干濕類型1. 干濕狀態(tài)干燥、中濕、潮濕和過濕。要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)。2. 分界標(biāo)準(zhǔn)干濕類型以分界稠度 WC1、WC2和WC3來劃分。稠度Wc定義：土的含水量W與土的液限Wl之差與土的塑限Wp與液限之差WL1.1)的比值。即wc= (wL- w)/(wL

9、- wp)3. 公路干濕類型確定 :1) 對于原有公路，按不利季節(jié)路槽底面以下 80cm深度范圍內(nèi)路基土的平均 稠度確定。2) 對于新建道路，可用路基臨界高度為標(biāo)準(zhǔn)來確定。路基臨界高度 ： 與分界稠度相對應(yīng)的路基離地下水位或地表積水水位的高度 稱為路基臨界高度 H。、路面橫斷面1. 槽式橫斷面2. 全鋪式橫斷面二、路拱橫坡度路拱：橫坡度：行車、排水 三、路面結(jié)構(gòu)分層及層位功能1. 面層特點(diǎn)：直接同行車和大氣接觸，承受較大的行車荷載的垂直力、水平力和沖 擊力的作用，受到降水的浸蝕和氣溫變化的影響。要求：具備較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性， 耐磨，不透水；其表面還應(yīng)有良好的

10、抗滑性和平整度。材料：水泥混凝土、瀝青餛凝土、瀝青碎（礫）石混合料、砂礫或碎石摻土或 不摻土的混合料以及塊料等。分層：分兩層或三層鋪筑。水泥混凝土路面也有分上下兩層鋪筑。2 .基層特點(diǎn)：承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力， 并擴(kuò)散到下面的墊層和土基中 去。要求：是路面結(jié)構(gòu)中的承重層，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，并具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力 的能力，具有足夠的水穩(wěn)定性。材料：主要有各種結(jié)合料（如石灰、水泥或?yàn)r青等）穩(wěn)定土或穩(wěn)定碎（礫）石、 貧水泥混凝土、天然砂礫、各種碎石或礫石、片石、塊石或圓石，各種工業(yè)廢渣 （如煤渣、粉煤灰、礦渣、石灰渣等）和土、砂、石所組成的混合料等。分層：分兩層或三層。3 .墊層特點(diǎn)：改

11、善土基的濕度和溫度狀況；擴(kuò)散基層傳下的荷載應(yīng)力。要求: 要求：水穩(wěn)性、隔溫性。材料：松散粒料，砂、礫石；穩(wěn)定類墊層，水泥、石灰穩(wěn)定。 1-8路面的等級與分類路面類型面層類型適用范圍瀝青混凝土高速公路、一級公路、二級公路、三級公路水泥混凝土高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路瀝青貫入、瀝青碎石 瀝青表面處治三級公路、四級公路砂石路面四級公路、路面分類1 .柔性路面總體結(jié)構(gòu)剛度較小，產(chǎn)生較大的彎沉變形，抗彎拉強(qiáng)度較低，土基承受較大 的單位壓力。主要靠抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度承受車輛荷載的作用。包括各種未經(jīng)處理的粒料基層和各類瀝青面層、 碎（礫）石面層或塊石面層組 成的路面結(jié)構(gòu)。2. 剛性路面

12、主要指用水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu)。抗彎拉強(qiáng)度高，較高的彈性模量，較大的剛性。豎向彎沉較小，路面結(jié)構(gòu)主要靠水泥混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度承受車輛荷載, 通過板體的擴(kuò)散分布作用，傳遞給基礎(chǔ)上的單位壓力較柔性路面小得多。3. 半剛性路面用水泥、石灰等無機(jī)結(jié)合料處治的土或碎（礫）石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè) 廢渣修筑的基層。前期具有柔性路面的力學(xué)性質(zhì)，后期的強(qiáng)度和剛度均有較大幅度的增長， 但 是最終的強(qiáng)度和剛度仍遠(yuǎn)小于水泥混凝土。17第二章 行車荷載、環(huán)境因素、材料的力學(xué)性質(zhì) 2-1行車荷載、車輛的種類分為客車與貨車兩大類?？蛙嚕盒】蛙嚒⒅锌蛙嚺c大客車。貨車：整車、牽引式掛車和牽引式半掛車。路面結(jié)構(gòu)設(shè)

13、計(jì)軸重作為荷載標(biāo)準(zhǔn)。、車輛的軸型我國公路與城市道路路面設(shè)計(jì)規(guī)范中以 100k N作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸重。三、汽車對道路的靜態(tài)壓力1. 汽車處于停駐狀態(tài)下靜態(tài)壓力。垂直壓力P：與汽車輪胎的內(nèi)壓力Pi、輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀、 輪載的大小等有關(guān)。輪胎與路面接觸面上的壓力pv內(nèi)壓力Pi，約為(0.80.9)Pi。2. 接觸壓力直接取內(nèi)壓力作為接觸壓力，并假定在接觸面上壓力是均勻分布的。3. 輪胎與路面的接觸面形狀近似于橢圓形，在工程設(shè)計(jì)中采用圓形接觸面積。4. 當(dāng)量的圓將車輪荷載簡化成當(dāng)量的圓形均布荷載，并采用輪胎內(nèi)壓力作為接觸壓力 P,輪胎與路面接觸圓的半徑可以按式(2.1)確定。V 兀P(2

14、.1 )單圓荷載：對于雙輪組車軸，每一側(cè)的雙輪用一個(gè)圓表示；雙圓荷載：每一側(cè)的雙輪用兩個(gè)圓表示。5. 標(biāo)準(zhǔn)軸載我國現(xiàn)行路面設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載p=700k Pa：d100=0.213m,BZZ100 的 P=100/4kN,ioo=O.3O2ma四、運(yùn)動車輛對道路的動態(tài)影響運(yùn)動狀態(tài)的汽車：垂直靜壓力、水平力、振動力。 動力影響還有瞬時(shí)性的特征。1. 水平力車輪施加于路面的各種水平力 Q值與車輪的垂直壓力P，以及路面與車輪之 間的附著系數(shù)有關(guān)，其最大值Qma)不會超過P與的乘積，即：2. 動載特性 其變異系數(shù)：(1)(2)(3) 越小。Qmax1.25 穩(wěn)定。2. 圓弧法適用于邊坡有不同的土

15、層、均質(zhì)土邊坡，部分被淹沒、均質(zhì)土壩，局部發(fā)生 滲漏、邊坡為折線或臺階形的粘性土的路堤與路塹。1) 圓弧法的基本原理與步驟圓弧法：將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條， 依次計(jì)算每一土條沿 滑動面的下滑力和抗滑力，然后疊加計(jì)算出整個(gè)滑動土體的穩(wěn)定性。假定：土為均質(zhì)和各向同性；滑動面通過坡腳；不考體的內(nèi)應(yīng)力分布及各土 條之間相互作用力的影響，土條不受側(cè)向力作用，或雖有側(cè)向力，但與滑動圓弧 的切線方向平行。O /50S7GlXr14$3Z也血1Ti圓弧法的基本步驟如下:(1) 通過坡腳任意選定可能發(fā)生的圓弧滑動面 AB，其半徑為R,沿路線縱向 取單位長度1m。將滑動土體分成若干個(gè)一定寬度的垂直土

16、條， 其寬一般為2-4m， 如圖所示。(2) 計(jì)算每個(gè)土條的土體重 G(包括小段土重和其上部換算為土柱的荷載在 內(nèi))。G法向分力Ni、切向分力Ti;a為該弧中心點(diǎn)的半徑線與通過圓心的豎線之間的夾角。(3) 計(jì)算每一小段滑動面上的反力(抵抗力)。(4) 計(jì)算滑動力矩和抗滑力矩?；瑒恿?m 、Ms = R 送 Ti 送 Ti y丿n抗滑力矩(5)求穩(wěn)定系數(shù)值2F nMr = R 送 N i f+2： cL ijZ #i =1丿nf 無 Gi cosai +cLi 4-Msnm送 Gi sinai 送 Gi sinaiii=12) 假定幾個(gè)可能的滑動面，按上述步驟計(jì)算對應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。在圓心輔助線M

17、I上繪出，穩(wěn)定系數(shù)對應(yīng)于圓心的關(guān)系曲線，在該曲線最低 點(diǎn)作圓心輔助線MI的平行線，與曲線相切的切點(diǎn)對應(yīng)的圓心為極限滑動面圓心， 對應(yīng)的滑動面為極限滑動面，相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)為極限穩(wěn)定系數(shù)，其值應(yīng)在1.25-1.5 之間。3) 確定圓心輔助線(1) 4. 5H 法(2) 36線法4穩(wěn)定系數(shù)K取值：1.25-1.53. 表解法均質(zhì)、直線形邊坡路堤，滑動面通過坡腳，坡頂為水平并伸至無限延遠(yuǎn)。 4-2陡坡路堤穩(wěn)定性一、陡坡路堤當(dāng)陸地修筑在陡坡上，且地面橫破大于1： 2.0或在不穩(wěn)固的山坡上，路基不僅要分析路堤邊坡穩(wěn)定性，還要分析路堤沿陡坡或不穩(wěn)定山坡下滑的穩(wěn)定性。陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析假定路堤整體沿滑動面

18、下滑，邊坡穩(wěn)定性分析方法 可按滑動面形狀的不同分為直線和折線兩種方法。二、陡坡路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法1. 直線法基底為單一坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時(shí)，可用直線滑動面法。 公式：圖4-1=直線滑動面aQ 對于以基底接觸面為滑 動面者，等于路堤自重；對于以基 底以下軟弱面為滑動面者，等于路 堤連同其下不穩(wěn)定土體的自重力， kN；P路堤頂面的換算土柱荷 載，kN；a滑動面對水平面的傾 斜角， 滑動面上軟弱土體的 內(nèi)摩擦角，kN；c滑動面上軟弱土體的單位粘聚力, L滑動面的全長，m2. 折線法定義：滑動面為多個(gè)坡度的折線傾斜面時(shí)， 將滑動面上土體折線劃分為若干 條塊，自上而下分別計(jì)算每個(gè)土體的剩

19、余下滑力， 根據(jù)最后一塊的剩余下滑力的 正負(fù)值確定其整體穩(wěn)定性。剩余下滑力等于或小于零時(shí)， 認(rèn)為穩(wěn)定； 大于零時(shí)則不穩(wěn)定， 必須采取穩(wěn)定 措施。 4-3 浸水路堤穩(wěn)定性、滲透動水壓力的作用 浸水路堤：受到季節(jié)性或長期浸水的沿河路堤、 河灘路堤等均稱為浸水路堤。 河灘路堤：承受普通路堤所承受的外力及自重力、 浮力及滲透動水壓力的作用。特點(diǎn)：1. 水位上升時(shí)，土體除承受豎向的向上浮力外， 還承受滲透動水壓力的作用， 其作用方向指向土體內(nèi)部。2. 當(dāng)水位驟然下降時(shí)，其滲透動水壓力的方向指向土體外面，劇烈破壞路堤 邊坡的穩(wěn)定性，產(chǎn)生邊坡凸起和滑坡現(xiàn)象。3. 在高水位時(shí)，如路堤兩側(cè)邊坡上的水位不一致，產(chǎn)

20、生橫穿路堤的滲透。4. 凡是用粘性土填筑的浸水路堤 （不包括滲透性極小的純粘土 ），都必須進(jìn)行 滲透動水壓力的計(jì)算。二、滲透動水壓力的計(jì)算 滲透動水壓力計(jì)算公式：D= IQ B 丫 0式中： D 作用于浸潤線以下土體重心的滲透動水壓力； I 滲流水力坡降 （取用浸潤曲線的平均坡降 ）； Q B 浸潤曲線與滑動弧之間的面積； 丫 0水的容重。、浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析 浸水路堤的破壞一般發(fā)生在最高洪水位驟然降落的時(shí)候。 采用圓弧法進(jìn)行浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析，其穩(wěn)定系數(shù) K 計(jì)算與一般路堤 相同。33第五章 路基防護(hù)與加固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(qiáng)度降低

21、； 巖性差的巖體，在水溫變化條件下，加劇風(fēng)化； 路基表面在溫差作用下形成脹縮循環(huán)， 在濕差作用下形成千濕循環(huán)， 可導(dǎo)致 強(qiáng)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(dǎo)致路基沉陷。所有這些均取決于巖土的物理力學(xué)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(guān)。2. 合理的路基設(shè)計(jì)： 應(yīng)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(qiáng)度與穩(wěn)定性，路基的防護(hù)與加固，是不可缺少的工程技術(shù) 措施。4. 路基防護(hù)與加固設(shè)施： 邊坡坡面防護(hù) 沿河路堤河岸沖刷

22、防護(hù)與加固 濕軟地基的加固處治。1）坡面防護(hù)：作用：保護(hù)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(fēng)化、 碎裂、剝蝕演變進(jìn)程， 從而保護(hù)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(diǎn)：不承受外力作用，要求坡面巖土整體穩(wěn)定牢固。分類：植物防護(hù) （種草、鋪草皮、植樹等 ）有“生命”（成活）防護(hù)土質(zhì)邊坡 工程防護(hù)（抹面、噴漿、勾縫、石砌護(hù)面等 ） 無機(jī)物防護(hù) 石質(zhì)路塹邊 坡。在一定程度上，有“生命 ”防護(hù)在邊坡穩(wěn)定和改善路容方面， 優(yōu)于無機(jī)物防護(hù)。2）堤岸防護(hù)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

23、 基邊旁的防護(hù)堤岸等。特點(diǎn)：主要針對水流的破壞作用而設(shè)，起防水治害和加固堤岸雙重功效。分類：直接和間接兩類。植樹、鋪石、直接防護(hù)與加固設(shè)施 植物防護(hù)、石砌防護(hù)與加固兩種 拋石或石籠等。間接防護(hù) 導(dǎo)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(diǎn)：濕軟地基加固，規(guī)模大，造價(jià)高，應(yīng)注意方案比較，研究技術(shù)和經(jīng)濟(jì) 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(shí)、排水固結(jié)、振動擠密、土工格柵加筋和化學(xué) 加固等五類。5-2 坡面防護(hù)一、植物防護(hù) 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

24、坡的 作用。適用條件：坡高不大，邊坡比較平緩的土質(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w 0.6m /s的邊坡。2. 鋪草皮：坡面沖刷比較嚴(yán)重，邊坡較陡，徑流速度0.6m /s，容許最大速度為1.8m /s時(shí)，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(shè)3-5cm 的種植土層，經(jīng)過撒種、養(yǎng)護(hù)后

25、形成的人工草皮。5. 固定草種布（也可稱植生帶）：在土工織物紡織時(shí)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(hù)的邊坡上，然后撤播草種形成草 皮的一種邊坡防護(hù)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(hù)林帶可阻沙防雪。二、工程防護(hù)1. 抹面防護(hù)： 適于：石質(zhì)挖方坡面，巖石表面易風(fēng)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 。5-10cm 。2.噴漿： 適用于：易風(fēng)化而坡面不平整的巖石挖方邊坡，厚度一般為 經(jīng)濟(jì)的砂漿是用水泥、

26、石灰、河砂及水，按重量比 1 ：1 ：6：3 配合。 干砌片石護(hù)面：單層或雙層護(hù)面。護(hù)面厚度一般不小于 20cm ，干砌要勾縫。3. 護(hù)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(hù)面墻除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墻背土壓力。 設(shè)置：護(hù)面墻高一般不超過 10m ，縱向每 10m 設(shè)一條伸縮縫，墻身應(yīng)預(yù)留 泄水孔。 53 沖刷防護(hù)一、直接措施 直接措施：植物防護(hù)、石砌防護(hù)或拋石與石籠防護(hù)及支擋 （駁岸等 ）。 植物防護(hù)、石砌防護(hù)：同坡面防護(hù)。1.拋石防護(hù)：類似在坡腳處設(shè)置護(hù)腳，亦稱拋石垛。 適用：拋石垛的邊坡坡度， 不應(yīng)陡于拋石浸水后的天然休止角

27、； 石料粒徑視 水深與流速而定，一般為1550cm。2. 石籠： 作用：設(shè)在坡腳處，防止急流和大風(fēng)浪破壞堤岸，加固河床，防止淘刷。 鋪設(shè)：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(yù)制混凝土塊體為壓重的護(hù)坡結(jié)構(gòu)。 適用：水下工程及預(yù)計(jì)可能發(fā)生沖刷的河床和岸坡土面上。 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

28、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(qiáng)度和高剛度的硬結(jié)板塊。材料：滿足技術(shù)要求，袋內(nèi)可充填混凝土或砂漿。 充填混凝土?xí)r，粗骨料最大粒徑應(yīng)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 。、間接措施1. 設(shè)置導(dǎo)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(hù)作用。2.導(dǎo)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(dǎo)流、束水、調(diào)整流水曲度、改善流態(tài)。 順壩導(dǎo)流壩。2）格壩： 作用：在平面上成網(wǎng)格狀。 設(shè)于順壩與堤岸之間， 防止高水位時(shí)水流溢入沖 刷壩內(nèi)

29、岸坡和坡腳，并促進(jìn)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(hù)路基； 裁彎取直，有利布置路線或橋涵。 54 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(qiáng)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(shí)。按砂墊層的方法計(jì)算。 砂墊層： 作用：可提高

30、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、重錘夯實(shí)法1. 重錘夯實(shí)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(shè)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(shí)法效果良好。重錘夯實(shí)法加固地基，可提高地基表層土的強(qiáng)度。濕陷性黃土降低地表的濕陷性； 雜填土減少表層土的強(qiáng)度不均一性。 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(qiáng)夯法：定義：亦稱動力固結(jié)

31、法，以812t（甚至20t）的重錘，8-20m落距（最高達(dá) 40m）,對土基進(jìn)行強(qiáng)力夯擊，利用沖擊波和動應(yīng)力，達(dá)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(qiáng)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(qiáng)度得到恢復(fù)和增強(qiáng)。特點(diǎn)：至今還沒有一套成熟和完善的理論和設(shè)計(jì)方法， 但實(shí)踐證明， 它具有 施工簡單、加固效果好、使用經(jīng)濟(jì)、運(yùn)用面較廣等優(yōu)點(diǎn)。三、排水固結(jié)法 加固目的：飽和軟土在荷載作用下，排水固結(jié)后，抗剪強(qiáng)度可得到提高，則 達(dá)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

32、水固結(jié)法的實(shí)際效果， 取決于土層固結(jié)特性、 厚度、預(yù)壓荷載和預(yù)壓時(shí)間。 排水固結(jié)： 運(yùn)用堆載預(yù)壓， 擠出土中的過多含水， 達(dá)到擠緊土粒和提高強(qiáng)度 的目的。1. 砂井堆載預(yù)壓： 需進(jìn)行地基固結(jié)計(jì)算， 以確定加載以及砂井布置的有關(guān)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(yù)壓3. 真空預(yù)壓技術(shù)。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(shí)而成直徑較大的樁體，利

33、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(fù)合地基，達(dá)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(jì)算而定，樁徑約 20-30cm，間距約

34、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(kuò)成孔法，五、化學(xué)加固法1. 定義：利用化學(xué)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(dá)到對土基加固的目的，稱為化學(xué)加固法，又稱膠結(jié)法。2. 化學(xué)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(jià)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(qiáng)是其中一種。加固效果較好， 因價(jià)高亦難以廣泛采用。(3) 以水泥漿為主的漿液，是由高標(biāo)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

35、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(xué)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(jī)械壓力將漿液通過注入管， 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(shí)間后， 漿液凝固， 可使原土層或縫隙固結(jié)成整體。特點(diǎn)：用途甚廣， 除用于防護(hù)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(qiáng)度和不透水性， 改善地下工程的開 挖條件等。漿液：無機(jī)和有機(jī)。以水泥為主的漿液為無機(jī)類： 其料源多、價(jià)格較低 但不易灌入孔隙細(xì)微的 土內(nèi)，一般常用于砂卵石及巖石較大裂隙的

36、地質(zhì)條件中。為了改善漿液性能，可加摻外加劑。如速凝時(shí)，加水玻璃或氯化鈣等；緩凝 時(shí)，加巖粉或木質(zhì)亞酸等?；瘜W(xué)漿液的種類：以水玻璃和紙漿廢液為主劑。 水泥及化學(xué)漿液均屬無機(jī)化學(xué)材料。 其他化學(xué)漿液中有丙強(qiáng)、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(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)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(xué)漿液， 在噴漿的同時(shí)， 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(qiáng)制破壞的土體與化學(xué)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(jī)械， 在地基深處就地將軟土和固化劑強(qiáng)制攪 拌，利用固化劑和軟土之間產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，