《道路工程》講義T18

路基防護(hù)與加固處理中南大學(xué)土木工程學(xué)院道路工程系主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)坡面防護(hù)第三節(jié)沖刷防護(hù)第四節(jié)地基處理第五節(jié)路基壓實(shí)2007年常吉高速朱雀洞大型滑坡滑坡近景GIF第一節(jié)概述第一節(jié)概述邊坡災(zāi)害2008.5.12汶川地震災(zāi)害第一節(jié)概述邊坡災(zāi)害2008.5.12汶川地震災(zāi)害第一節(jié)概述邊坡災(zāi)害2008.5.12汶川地震災(zāi)害第一節(jié)概述邊坡災(zāi)害第一節(jié)概述第一節(jié)概述路基防護(hù)與加固的原因

1）坡面沖刷及風(fēng)化

2）河岸沖刷

3）土質(zhì)浸水濕軟

4）地基濕軟沉陷

路基防護(hù)與加固的意義

1）確保路基路面的穩(wěn)定

2）確保路基路面的強(qiáng)度

3）確保路基路面的使用耐久性◆1、防護(hù)與加固的原因及意義第一節(jié)概述邊坡坡面防護(hù)：

植物防護(hù)、工程防護(hù)(噴錨)

沿河路堤沖刷防護(hù)與加固：

直接防護(hù)、間接防護(hù)

濕軟地基加固處治：

換填土、碾壓夯實(shí)、排水固結(jié)、振動(dòng)擠密、化學(xué)加固、土工格柵◆2、路基防護(hù)與加固的類(lèi)型第二節(jié)坡面面防護(hù)1）種草適宜坡高不大大、邊坡不陡于1:1.0的土質(zhì)易種植植邊坡，其表表面水徑流速速度應(yīng)低于0.6m/s。邊坡坡度在1:1.0~1:2.0時(shí)也可種草，但應(yīng)采取固定草種布或或網(wǎng)格固定撒種等方法。。◆1、植物防護(hù)第二節(jié)坡面面防護(hù)2）鋪草皮表面水徑流速速度在0.6m/s~1.8m/s之間時(shí)不宜種種草，而應(yīng)根根據(jù)情況按平平鋪、水平疊疊置、垂直坡坡面疊置、斜斜疊置等不同同方法鋪草皮皮，必要時(shí)可可先漿砌防護(hù)護(hù)，在漿砌內(nèi)內(nèi)部鋪草皮，，以減小水流流沖刷。草皮防護(hù)示意意圖：a)平鋪平面；b)平鋪剖面；c)水平疊鋪；d)垂直疊鋪；e)斜交疊鋪；f)網(wǎng)格式◆1、植物防護(hù)第二節(jié)坡面面防護(hù)1、植物防護(hù)3）客土噴播客土噴播是將將含有植物生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)的基質(zhì)材料料混合膠結(jié)材材料噴附在巖巖基坡面上，，在巖基坡面面上創(chuàng)造出宜宜于植物生長(zhǎng)的硬度的的、牢固且透透氣、與自然然表土相近的的土板塊，種種植出可粗放放管理的植物群落，最大程程度地恢復(fù)自自然生態(tài)。第二節(jié)坡面面防護(hù)4）植樹(shù)主要用于堤岸岸邊的河灘、、沙漠及雪害害地區(qū)的防護(hù)護(hù)林等情況，，主要起到：：①降低河灘水流流速度及改變變水流方向；；②防風(fēng)固沙；③防雪等作用。。低等級(jí)公路也也可在路兩側(cè)側(cè)進(jìn)行植樹(shù)，，以起到固土土、降塵、綠綠化、誘導(dǎo)視視線(xiàn)等作用。?！?、植物防護(hù)第二節(jié)坡面面防護(hù)1、植物防護(hù)5）景觀(guān)設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)與道路景景觀(guān)設(shè)計(jì)、道道路穩(wěn)定設(shè)計(jì)計(jì)相協(xié)調(diào)。第二節(jié)坡面面防護(hù)1）砂漿抹面防防護(hù)主要用于石質(zhì)質(zhì)挖方坡面，，以防止巖石石表面風(fēng)化。。但要求巖表表完整未剝落落、表面較平平整，一般抹抹面的厚度在在2~10cm。2）噴漿防護(hù)用于易風(fēng)化且且坡面不平整整的巖石挖方方邊坡，一般般厚度在5~10cm。噴漿坡面應(yīng)應(yīng)設(shè)置排水孔孔。3）勾縫、灌漿漿、嵌補(bǔ)防止水分滲入入縫隙。◆2、工程防護(hù)第二節(jié)坡面面防護(hù)4）干砌片石護(hù)護(hù)面有單層與雙層層之分，須做做砂墊層，厚厚度一般不小小于20cm，主要用于坡坡面或排水溝溝渠?！?、工程防護(hù)依靠石塊自身身重量及石塊塊接觸面間的的摩擦力在外外力作用下保保持穩(wěn)定第二節(jié)坡面面防護(hù)4）漿砌片石護(hù)護(hù)面（墻）封閉軟質(zhì)巖層層、高填方路堤表表面及較破碎的挖方邊邊坡，一般立交內(nèi)內(nèi)凹的夾角部部分及較破碎碎的挖方邊坡坡須全漿砌防防護(hù)，其它可可采用菱形、、拱形、方格格形等防護(hù)方方式，其間土土體可種草或或鋪草皮。護(hù)面墻高度H(m)路塹邊坡護(hù)面墻厚度(m)頂寬b底寬d≤21：0.50.400.40≤6陡于1：0.50.400.40+0.10H6<H≤101：0.5～1：0.750.400.40+0.05H10<H<151：0.75～1：10.600.60+0.05H◆2、工程防護(hù)第二節(jié)坡面面防護(hù)護(hù)面墻示意圖圖：a)雙層式；b)單層式；c)墻面；d)拱式；e)混合式◆2、工程防護(hù)4）漿砌片石護(hù)護(hù)面（墻）第二節(jié)坡面面防護(hù)◆2、工程防護(hù)4）漿砌片石護(hù)護(hù)面（墻）◆2、工程防護(hù)4）漿砌片石護(hù)護(hù)面（墻）第二節(jié)坡面面防護(hù)第三節(jié)沖刷刷防護(hù)◆1、路基沖刷破破壞第三節(jié)沖刷刷防護(hù)植物防護(hù)石砌防護(hù)拋石防護(hù)：水水流速度在3.0m/s~5.0m/s石籠防護(hù)：水流速度大于于5.0m/s支擋防護(hù)土工織物軟體體沉排防護(hù)◆2、路基沖刷直直接防護(hù)第三節(jié)沖刷刷防護(hù)建導(dǎo)治結(jié)構(gòu)構(gòu)物即設(shè)壩，一一般有丁壩壩、順壩、、格壩等。。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物綜合布置示例1-順?biāo)畨?/p>

2-格壩

3-挑水壩（丁壩）

4-攔水壩

5-導(dǎo)流壩

6-橋墩

7-路中線(xiàn)◆3、路基沖刷刷間接防護(hù)護(hù)在河床寬闊闊，沖刷和和淤積大致致平衡，水水流方向易易于改變并并且有設(shè)置置導(dǎo)流建筑筑位置的河河段，可采采用間接防防護(hù)。地基處理目目的——是改善地基基土工程性性質(zhì)，滿(mǎn)足足路基的對(duì)對(duì)穩(wěn)定和變變形要求。。第四節(jié)地地基處理理作用1）使路基保保持穩(wěn)定2）使路基沉沉降均勻且且沉降量小小地基加固處處理的主要要方法換填法；排排水固結(jié)法法；夯實(shí)法；擠擠密法；化學(xué)加固法法；復(fù)合地基法法。1.適用條件：：薄層淤泥泥、路塹基基底土質(zhì)不不良2.可靠性：高高3.施工方法：：簡(jiǎn)單4、換填材材料第四節(jié)地地基處理理1、換填法換填素土（（或灰土））換填砂砂墊層適用于軟弱弱土層位于于地表，換換挖深度不不超過(guò)3m的場(chǎng)合。換填素土（（或灰土））換填砂砂墊層1、換填法換填后的成型路基第四節(jié)地地基處理理2、排水固結(jié)結(jié)方法原理：堆載預(yù)壓法法就是用填填上等外加加荷載來(lái)增增加總應(yīng)力力σ并使超靜孔孔隙水壓力力u消散從而增增加有效應(yīng)應(yīng)力σ’的方法。降降低地下水水位和電滲滲排水法是是總應(yīng)力不不變，減少少孔隙水壓壓力來(lái)增加加有效應(yīng)力力σ’的方法。特點(diǎn)：處理費(fèi)用用低，但是是施工工期期長(zhǎng)，工后后沉降要求求高時(shí)難度度比較大。。第四節(jié)地地基處理理對(duì)象：軟黏土，，飽和粉土土及飽和細(xì)細(xì)砂地基，，主要用于于解決地基基的沉降和和穩(wěn)定問(wèn)題題排水系統(tǒng)加壓系統(tǒng)排水固結(jié)法法的原理第四節(jié)地地基處理理系統(tǒng)組成——排水系統(tǒng)第四節(jié)地地基處理理1）排水堆載載預(yù)壓法①塑料排水水板或砂井井②砂墊層或連連通的排水水砂溝③堆載預(yù)壓－－－

（一般堆載、、等載、超超載）2）降水預(yù)壓壓法3）真空預(yù)壓壓法2、排水固結(jié)結(jié)法第四節(jié)地地基處理理真空堆載預(yù)壓排水法示意圖砂墊層堆載填土砂井/袋裝砂井/塑料排水板塑料薄膜射流泵有孔管道網(wǎng)絡(luò)有孔管道網(wǎng)絡(luò)示意圖廣泛適用于于各類(lèi)飽和和粘土、粉粉土第四節(jié)地地基處理理軟基堆載預(yù)預(yù)壓第四節(jié)地地基處理理2、排水固結(jié)結(jié)法3）真空預(yù)壓壓法第四節(jié)地地基處理理真空預(yù)壓第四節(jié)地地基處理理第四節(jié)地地基處理理第四節(jié)地地基處理理（1）重錘表層層夯實(shí)（2）強(qiáng)夯3、夯實(shí)法第四節(jié)地地基處理理第四節(jié)地地基處理理（2）強(qiáng)夯法主用適用于于顆粒大于于0.05mm的粗顆粒土土，如砂土土、山皮土土、粉煤灰灰雜填土。。強(qiáng)夯法是用用起重機(jī)械械將8-40t的夯錘吊起起，從6-30m的高處自由由下落，對(duì)對(duì)土體進(jìn)行行強(qiáng)力夯實(shí)實(shí)的地基加加固方法。。第四節(jié)地地基處理理夯錘地面擠壓土體隆起夯擊能沖擊力沖擊波沖切上部土土體結(jié)構(gòu)破壞形形成夯坑擠壓周?chē)镣馏w加固機(jī)理第四節(jié)地地基處理理有效加固深深度最佳夯擊能能夯點(diǎn)間距夯擊次數(shù)夯擊遍數(shù)間歇時(shí)間加固設(shè)計(jì)第四節(jié)地地基處理理廣泛適用于于雜填土、、碎石土、、砂土、粘粘性土、濕濕陷性黃土土和沼澤土土。第四節(jié)地地基處理理44第四節(jié)地地基處理理4、擠密法1）碎石樁：：碎石樁是指指用振動(dòng)、、沖擊和水水沖等方式式在軟弱地基中成孔后,將碎石擠壓壓入土孔中中,形成由碎石石所構(gòu)成的的密實(shí)樁體體。第四節(jié)地地基處理理2）砂樁3）石灰樁4、擠密法第四節(jié)地地基處理理5、化學(xué)加固固法是指利用水水泥漿液、、粘土漿液液或其它化化學(xué)漿液通通過(guò)灌注壓壓入、機(jī)械械攪拌或高高壓噴射，，使?jié){液與與土顆粒膠膠結(jié)起來(lái)，，以改善地地基土的物物理和力學(xué)學(xué)性質(zhì)的地地基處理方方法。水泥漿液加加固目前使使用較多，，一般采用用壓力灌注注或攪拌混混合措施，，后者使用用較普遍，，使用旋噴噴工藝。第四節(jié)地地基處理理在地基中添添加了與天天然土體不不一樣的材材料，通過(guò)過(guò)加入材料料與天然土土體的協(xié)同同作用，來(lái)來(lái)共同承擔(dān)擔(dān)上部荷載載，這種處處理后形成成的人工地地基就是復(fù)復(fù)合地基。。例如：采用用水泥攪拌拌樁進(jìn)行地地基處理，，就是在土土中加入了了水泥。還還有用其它它方法進(jìn)行行地基處理理形成復(fù)合合地基的，，例如：采采用振沖置置換法，強(qiáng)強(qiáng)夯置換法法，低強(qiáng)度度樁復(fù)合地地基法，鋼鋼筋混凝土土樁復(fù)合地地基法等。6、復(fù)合地基法第四節(jié)地地基處理理復(fù)合地基的的作用機(jī)理理荷載傳遞路路線(xiàn)的不同同是淺基礎(chǔ)礎(chǔ)、復(fù)合地地基和樁基基礎(chǔ)等三種種地基基礎(chǔ)礎(chǔ)形式的基基本特征。。淺基礎(chǔ)：荷荷載直接傳傳遞給地基基土體。樁基礎(chǔ)：荷荷載通過(guò)樁樁體傳遞給給地基土體體。復(fù)合地基：：荷載一部部分通過(guò)樁樁傳遞給地地基土體，，一部分直直接傳遞給給地基土體體。第四節(jié)地地基處理理淺基礎(chǔ)樁基礎(chǔ)復(fù)合基礎(chǔ)（1）碎(砂)石樁復(fù)合地地基又稱(chēng)粗顆粒粒土樁。是是指用振動(dòng)動(dòng)、沖擊或或水沖等方方式在地基基土中成孔孔后，再將將碎石或砂砂充填入孔孔內(nèi)，經(jīng)振振動(dòng)壓實(shí)后后形成密實(shí)實(shí)的樁體。第四節(jié)地地基處理理（2）攪拌樁加固原理水泥土攪拌拌法分為深深層攪拌法法（以下簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)濕法））和粉體噴噴攪法（以以下簡(jiǎn)稱(chēng)干干法）。攪拌樁是用用粉噴樁機(jī)機(jī)械將鉆桿桿鉆至設(shè)計(jì)計(jì)要求的土土層深度，，鉆頭到達(dá)達(dá)下部持力力層后，用用壓縮空氣氣將水泥粉粉（漿液））經(jīng)鉆桿內(nèi)內(nèi)孔壓送至至鉆頭上的的特制噴嘴嘴，水泥粉粉（漿液））隨同鉆頭頭旋轉(zhuǎn)向四四周土體噴噴射，同時(shí)時(shí)鉆桿以一一定的速度度提升，鉆鉆頭上的葉葉片將其四四周一定范范圍內(nèi)的土土體自下而而上不斷切切割、使之之疏松并于于水泥攪抖抖混臺(tái)膠結(jié)結(jié)，硬化后后即可形成成一定直徑徑高于原土土層強(qiáng)度的的固結(jié)體。。第四四節(jié)節(jié)地地基基處處理理（2）攪攪拌拌樁樁第四四節(jié)節(jié)地地基基處處理理水泥泥攪攪拌拌樁樁施施工工（2）攪攪拌拌樁樁第四四節(jié)節(jié)地地基基處處理理（3）旋旋噴噴樁樁旋噴噴注注漿漿法法是是把把底底部部帶帶有有特特殊殊噴噴嘴嘴的的注注漿漿裝裝置置入入土土層層中中預(yù)預(yù)定定深深度度,利用用高高壓壓水水泥泥漿漿切切割割原原狀狀土土,借助助注注漿漿管管的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)和和提提升升運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng),使高高壓壓水水泥泥漿漿與與土土充充分分?jǐn)嚁嚢璋杌旎旌虾?在土土體體中中形形成成圓圓柱柱狀狀固固結(jié)結(jié)體體。。從從而而提提高高土土的的強(qiáng)強(qiáng)度度加加固固邊邊坡坡.根據(jù)據(jù)注注漿漿的的方方法法,分為為單單管管法法、、雙雙管管法法和和多多重重法法。。第四四節(jié)節(jié)地地基基處處理理（4）CFG樁復(fù)復(fù)合合地地基基CFG樁是是水水泥泥粉粉煤煤灰灰碎碎石石樁樁的的簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)（（即即cementflying-ashgravelpile）。。它它是是由由水水泥泥、、粉粉煤煤灰灰、、碎碎石石、、石石屑屑或或砂砂加加水水拌拌和和形形成成的的高高粘粘結(jié)結(jié)強(qiáng)強(qiáng)度度樁樁，，和和樁樁間間士士、、褥褥墊墊層層一一起起形形成成復(fù)復(fù)合合地地基基。。CFG樁復(fù)復(fù)合合地地基基一一般般不不配配鋼鋼筋筋籠籠，，水水泥泥用用量量只只有有灌灌注注樁樁的的50％－－60％，，而而且且樁樁徑徑小小、、樁樁數(shù)數(shù)少少，，地地基基強(qiáng)強(qiáng)度度和和變變形形模模量量較較為為均均勻勻，，對(duì)對(duì)提提高高結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)受受力力極極為為有有利利。。其其工工程程造造價(jià)價(jià)與與預(yù)預(yù)制制樁樁相相比比可可節(jié)節(jié)約約成成本本50％，，與與灌灌注注樁樁相相比比可可節(jié)節(jié)約約成成本本30％，，具具有有較較好好的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益。。振動(dòng)動(dòng)沉沉管管成成樁樁沖擊擊成成孔孔錘擊擊成成孔孔長(zhǎng)螺螺旋旋鉆鉆成成孔孔第四節(jié)節(jié)地地基基處理理CFG樁成樁樁CFG樁施工工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)第四節(jié)節(jié)地地基基處理理（1）壓實(shí)實(shí)的意意義:分層壓壓實(shí)致致密的的路基基能防止止水分分干濕濕作用用引起起的自自然沉沉陷和行車(chē)荷荷載反反復(fù)作作用產(chǎn)產(chǎn)生的的壓密密變形形，從而而確保保路面面的使使用品品質(zhì)和和使用用壽命命。（2）常用用填筑筑壓實(shí)實(shí)方法法：1）豎向向填筑筑法2）分層層壓實(shí)實(shí)法3）沖擊擊壓實(shí)實(shí)法4）強(qiáng)夯夯壓實(shí)實(shí)第五節(jié)節(jié)路路基基填筑筑與壓壓實(shí)試驗(yàn)設(shè)設(shè)備擊實(shí)筒筒V=2177cm3；擊實(shí)實(shí)錘w=4.5kg試驗(yàn)條條件土樣分分層n=3層；落落高d=45cm；擊數(shù)數(shù)N=98/層擊實(shí)能能量試驗(yàn)方方法對(duì)ω為定值值的土；；分三三層壓壓實(shí)；；測(cè)定擊擊實(shí)后后的ω、ρ，算定定ρd注意：僅適用用于細(xì)細(xì)粒土土；對(duì)對(duì)粗粒粒土，，可用用較大大尺寸寸的擊擊實(shí)儀儀（3）公路路室內(nèi)內(nèi)擊實(shí)實(shí)試驗(yàn)驗(yàn)第五節(jié)節(jié)路路基基填筑筑與壓壓實(shí)（4）室內(nèi)內(nèi)擊實(shí)實(shí)國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)《土工試試驗(yàn)方方法標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》（國(guó)家家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)）輕型:d<5mm;V=947cm3,m=2.5kg，落落高30.5cm，分3層,每層25擊重型:d<40mm;V=2177cm3,m=4.5kg,落高45.7cm，分3層,每層98擊。（5）路基基土的的壓實(shí)實(shí)度概概念：：路基土土達(dá)到到的干干密度度值與與標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)擊實(shí)實(shí)法得得到的的最大大干密密度的的比值值的百百分?jǐn)?shù)數(shù)表示示。（6）要求求壓實(shí)實(shí)的土土層：路堤堤填土土部分分、零零填及及挖方方路基基。第五節(jié)節(jié)路路基基填筑筑與壓壓實(shí)特點(diǎn)：：①具有峰峰值②位于飽飽和曲曲線(xiàn)之之下粘性土土K很小，，壓實(shí)實(shí)過(guò)程程中含含水量量幾乎乎不變變，不可能能擊實(shí)到到飽和和狀態(tài)態(tài)。0481216202428含水量量w(%)2.01.81.61.4干密度d(g/cm3)飽和曲曲線(xiàn)dmax=1.86wop=12.1最大干干密度度最佳含含水量量（7）室內(nèi)內(nèi)擊實(shí)實(shí)曲線(xiàn)線(xiàn)第五節(jié)節(jié)路路基基填筑筑與壓壓實(shí)a.擊實(shí)功功能b.土的級(jí)級(jí)配、、含含水量量c.擊實(shí)方方式：夯實(shí)實(shí)、輾輾壓、、振動(dòng)動(dòng)；輾輾壓對(duì)對(duì)粘土土比較較合適適E（8）影響響因素素第五節(jié)節(jié)路路基基填筑筑與壓壓實(shí)1）低于最最佳含含水量量時(shí)，作作為潤(rùn)潤(rùn)滑劑劑的水水過(guò)少少，土土不容容易壓壓實(shí)，，高于最最佳含含水量量時(shí)，水水過(guò)多多，在在壓實(shí)實(shí)的過(guò)過(guò)程中中，孔孔隙中中的水水在短短時(shí)間間排不不出來(lái)來(lái)，土土也不不容易易壓實(shí)實(shí)。2）壓實(shí)實(shí)土遇水浸浸濕含含水量量增長(zhǎng)長(zhǎng)的程程度與壓實(shí)實(shí)時(shí)的的含水水量及及土質(zhì)質(zhì)有關(guān)關(guān)。壓壓實(shí)時(shí)時(shí)低于于最佳佳含水水量ω0時(shí)，壓壓實(shí)土土的膨膨脹量量比略略高者者為大大，因因此在在接近近或略略大于于最佳佳含水水量時(shí)時(shí)壓實(shí)實(shí)的土土，其其吸水水量與與膨脹脹量最最小，，最穩(wěn)穩(wěn)定。。3）壓實(shí)土土浸濕濕后的的抗變變形能能力：在ω0時(shí)壓實(shí)的的土可望望得到最最高的浸浸濕后的的抗變形形能力，，同時(shí)