1、基本内容,5-1 概述5-2 坡面防护5-3 冲刷防护5-4 软土地基加固5-5 挡土墙,路基的防护与加固是保证路基强度与稳定性的必要措施。 防护的重点： 路基边坡，特别是不良地质与水文地段及沿河路基的边坡； 路肩表面； 同路基稳定性直接有关的近旁河流与山坡。,5-1 概 述,一、防护与加固的意义 路基防护与加固的意义是：对维护正常的交通运输，确保行车安全，保证公路使用品质，提高投资效益，以及保持道路与自然环境协调。,二、路基防护与加固分类按防护与加固的目的与作用分类：1、坡面防护保护路基边坡表面，以防受到自然因素的破坏（雨水冲刷、干湿及冷热循环作用，以及表面风化等）2、冲刷防护（堤岸防护与加
2、固）主要使沿河路堤，不致受到水流的冲刷、淘空和浸软。3、支挡建筑指各类挡土墙，主要用以防止路基变形或支挡路基本体以保证其稳定性。4、地基加固指提高湿软地基的承载能力的措施。,三、防护与加固的区别 防护工程防止冲刷和风化，主要起隔离作用的措施。 加固工程防止路基坍滑，主要起支撑作用的支挡结 构物。区别： 防护工程主要用于路基本身稳定，即防护工程本身没有或很少有承受外力作用的能力。 加固工程主要用于路基本身不稳定，即本身具有承受外力作用的能力。,路基防护分类图,各种各样的防护与加固工程,四、路基防护与加固的原则,因地制宜，综合治理；预防为主，防治结合；对于主要隐患和地下害源（如软弱基底和有害的地下
3、水源等），宜先治患后筑路；对于某些附属设施，如坡面防护或路基用地范围以外的防护与加固设施，按其轻重缓急，分期实施，逐步完善；,各项工程技术措施，尤其是造价高、工程技术复杂的措施，应作方案分析比较，讲究实效和经济效益；注意环境，配合景观，增进路容的美化与协调。,5-2 坡面防护,路基边坡表面的防护：主要是防止地面水流的冲刷，而且将坡面封闭隔绝，可以避免与大气直接接触，阻止岩土进一步风化破坏。沿河路基的坡面防护：特别是浸水部分的坡面与坡脚防护兼有加固的作用，可防止水流的冲刷、冲击和淘空。干旱地区的路基坡面防护：主要目的在于防止风蚀或积沙。坡面防护设施，本身不承受外力作用，必须要求坡面岩土整体稳定。
4、,坡面防护的前提：要求路基应有适合于边坡土质的断面形式及稳定边坡坡度。坡面防护设施有：植物防护（生命防护）和矿料防护（无机物防护）各种坡面防护,一、植物防护,植物防护（包括植草、铺草皮和植树）主要适用于较缓的土质或严重风化的岩质边坡。植物防护的原理：依靠比较发达的根系，深入土层，使表土固结；植物茎叶覆盖坡面，可以调节表土的湿度，保持湿润，防止扬尘风蚀；植被阻滞地面迳流，阻止冲刷，有利水土保持。,植物防护的种类：1、种草：2、铺草皮：3、植树：,二、工程防护,工程防护采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护。主要采用隔离原理防止风化。1.灌缝：借助灰浆的粘结力，使坡面胶结成整体，防止岩块坠落或
5、坍塌；同时阻止雨水及有害杂质浸入缝穴，以防边坡失稳破坏。2.勾缝：防止坡面水流入缝隙而引起病害。3.喷浆：将表面封闭，阻止面层风化，以防止边坡剥落和零星碎落。,4.抹面：将表面封闭，阻止面层风化，以防止边坡剥落和零星碎落。5.护面墙：浆砌片石坡面覆盖层。6.砌石防护（干砌和浆砌）：防止地面水流或河水冲刷。,5-3 冲刷防护,冲刷防护包括直接防护和间接防护。直接防护加固堤岸边坡。间接防护改变水流性质。冲刷防护的前提是搞好事前的水文地质勘察，亦包括风浪作用及附近河段两岸现状的有关资料收集。,一、 直接防护,直接防护指对河岸或路基边坡所采取的直接加固措施。目的：抵抗水流的冲刷和淘刷作用。特点：尽可能
6、不干扰或很少干扰原来的水流性质，对防护 地段的上下游及河对岸影响轻微，要求防护措施的 本身应有足够强度和稳定性。是被动式防护。适用条件：水流速度较缓，流向与堤岸接近平行或在宽阔 的河滩、凸岸、台地边缘等水流破坏作用较弱 地段优先选用。,直接防护包括：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）。植物防护、石砌防护（同前，但要求高）；抛石：适用于水流方向较平顺，无严重局部冲刷而被水浸 的路堤边坡和河岸；石笼：适用于受洪水急流冲刷和风浪侵袭的地段；浸水挡土墙：在峡谷急流地段，为防止路基挤占河床。,二、 间接防护,间接防护采用导流或阻流的方法，改变水流性质或者迫使主流流向偏离
7、被防护的路段；可减小流速，缓和水流对被防护路段的作用；改变河槽冲刷和淤积部位；以及必要时改变河道等措施均属于间接防护。特点：间接防护建筑物均侵占一部分河床断面，因而不同程度上压缩和紊乱原来的水流，使得冲刷部位受到特别强烈的冲刷和淘刷作用，因此这部分应有比较坚固的加固措施。主动防护或转移冲刷目标。,设施：丁坝、顺坝或格坝改河。丁坝（挑水坝）：坝根与河岸相连接，坝头伸向河槽，与水流成一角度。作用：将水流挑离河岸或路基，改善流态。顺坝（导流坝）：坝根与河岸相连接，坝身与导流线基本重合。作用：导流、束水、调整流水曲线，改善流态。格坝：在平面上成网格状，设与顺坝与堤岸之间。作用：防止高水位时水流溢入冲刷
8、坝内岸坡或坡脚，并促进格间的淤积。,5-4 地基加固,在路堤设计时应考虑：1.地基的承载力是否足以保证路堤的稳定性；2.由压缩性土的固结变形而引起的路堤沉降（沉降量和沉降速率）是否影响路基路面结构的正常使用及其使用寿命。为提高路堤稳定性或减少沉降量或加速固结，需要采取的地基处理措施。,进行路堤稳定性或沉降分析以及选择地基处理措施应考虑：1.地基条件地层的生成类别、成层状态、排水条件、各土层的土性指标（物理特性、固结特性和强度特性）；2.施工条件路堤形状、工程进度要求、填料性质、沿线环境和用地限制等；3.道路条件道路性质、容许剩余沉降量和要求的安全系数等。,地基处理方法分类：1.沉降处理包括加速
9、固结沉降和减小总沉降量两方面：加速固结沉降可采用加载预压、竖向排水（砂井或芯板排水）和挤实砂桩等方法。减小总沉降量可采用挤实砂桩、石灰（或水泥）桩、换填好土等方法。 2.稳定处理采用换填土、反压护道、挤实砂桩、石灰（或水泥）桩等措施增加抗滑阻力。,各种地基处理方法,一、砂垫层法,砂垫层在软土地基上铺设厚度为0.51.2m的砂层。作用：1)作为软土层固结所需要的上部排水层（配合其它固结排水措施）；2)作为路堤内的底部排水层，以降低路堤内水位或疏干路堤内湿度；3)改善路堤和地基处理工程施工时的机械作业条件；4)软土层薄时，单独用作地基处理（固结排水）措施。,材料：以透水性好的砂或砂砾为宜。 垫层处
10、理方法,二、 换填土法,换填土法用好土（强度较高和透水性好的材料）全部或部分替换软土的方法。作用：提高地基的承载力和降低沉降量。施工方法：开挖和强制挤出。开挖方法：全部开挖换填在路堤全宽范围内将需要处理的软土层挖除，并置换以好土。适用于软土层厚度为3m以内，路堤需在短期内填筑完成的情况。,换填土施工,部分开挖换填仅挖除表层最软弱部分的软土，换填以好土，使沉降量减少到可接受程度（挖填深度为2m以内）。强制换填法利用路堤填土重力将软土从路堤下向两侧或前方挤出；或者将炸药装入软土层内，通过爆破将软土挤出。换填材料：宜选用排水性能好，处于地下水以下能保持有足够承载力的砂、砂砾及其它粗粒料。,三、反压护
11、道法,反压护道当路堤填筑高度超过地基不作处理时所能容许的安全高度（极限高度或临界高度）时，路堤和软土层达不到要求的滑动破坏安全系数。可在路堤两侧填筑一定高度和宽度的护道。作用：利用护道的填土重量增加稳定力矩，以平衡主路堤的滑动力矩。适用条件：路堤高度不大于（5/32）倍极限高度的情况。,四、 分阶段施工,分阶段施工路堤填筑到一定高度，放置一段时间，再进行第二阶段的施工，重复多次，填到设计高度为止。原理：利用土的固结特性。适用条件：在软土层初始剪切强度太低，不足以保证路堤稳定性时，采用分阶段施工方法。但总工期很长，特别是土固结很慢的情况下。同时，这种方法有一最大限度的填土高度，超出此高度，分阶段
12、施工仍然不能保证路堤的稳定性。,五、超载预压法,超载预压法路堤填筑到超过设计标高的高度，使软土地基受到超载的作用而加速固结沉降。目的：较早地达到设计路堤荷载的沉降量，并减少路面铺筑后的剩余沉降量（控制在容许范围内）。其它方法：采用真空预压法或降低地下水位法等。,六、竖向排水固结法,竖向排水固结法在地基内设置排水井，缩短排水距离，加速固结排水。目的：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。适用条件：均匀的厚粘土层而渗透性小、路堤较高。排水材料：砂、预制芯板等。,七、挤密桩法和加固土桩法,挤密桩用冲击或振动方法，将砂或碎石等粒料挤入软土地基内，形成直径较大的桩体，并同原地基一起形
13、成复合地基。作用：1)使桩周围的土体变密实； 2)支承路堤很大一部分重量； 3)加速周围软土的固结； 4)防止液化（砂土地基时）。,石灰桩采用螺旋钻在软土层内开孔或用末端闭合式套管压入软土层内，而后将水泥、生石灰、粉煤灰等加固材料灌入孔内，利用加固材料的吸水消解和生成水化物等，降低周围粘性土中的含水量，从而提高地基的强度和减小沉降量。,挤密桩法和加固土桩施工现场,喷射粉体搅拌法,深层拌合法,八、重锤夯实法,重锤夯实法以钢筋混凝土制成截头圆锥体（底部垫钢板），重量宜1.5吨左右，落高2.54.5m，对地基进行夯实（812遍）。适用条件: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
14、土等。目的：提高地基表层土的强度。,强夯法（动力固结法）以812t（甚至200t）的重锤和820m（最高达40m）的落距，对地层表面进行强力夯击，利用冲击波和动应力使地基土密实，达到加固的目的。,重锤夯实施工现场,九、化学加固法,化学固结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。目前采用的化学溶液有：1)以水玻璃溶液为主的浆液2)以丙烯酸氨为主的浆液3)水泥浆液4)以纸浆溶液为主的浆液,工艺有：注浆法利用机械压力将浆液通过注入管，均匀注入地层，浆液以填充和渗透方式，排挤土粒间或石隙中的水分和空气，占据其位置，一定时间后，浆液凝固，可使原土层或
15、缝隙固结成整体。旋喷法和深层搅拌法,3.路基防护与加固工程，按作用不同，可分为哪几类？4.试述植物防护的作用、类型及适用条件。5.试述工程防护的作用、类型及适用条件。6.试述堤岸防护与加固的用途及措施。7.试述换填土层法、砂井堆载预压法的原理。8.常见的地基加固的方法主要有那些？各适用于什么场合?,5-5 挡土墙设置挡土墙的前提：1)受地形、地物或占地等限制而需收缩坡脚时（条件约束）；2)采用较陡的边坡坡度时或者在坡体下滑而需采取措施以增加抗滑力时（稳定性要求）。,设置挡土墙时，要依据使用场合的特点和要求（填方或挖方路段、路段长、墙高、地基条件、回填材料等）以及各种挡土墙的特点，按重要性、美观
16、、经济、可靠度和耐久性等方面的考虑选择合适的挡土墙类型。挡土墙的设计包括：墙的构造（墙身、基础、回填料和排水等）和组成材料的选择、土压力计算以及墙身的内部和外部稳定性分析等。,挡土墙是能够抵抗侧向土压力，防止墙后土体坍塌的结构物。 一、挡土墙的用途 1.降低挖方边坡高度，减少挖方数量，避免山体失稳坍滑；2.收缩路堤坡脚，减少填方数量或减少拆迁和占地面积，保证路堤稳定性；3.避免沿河路基挤缩河床，防止水流冲刷路基；4.防止山坡覆盖层下滑和抵抗滑坡。,各种形式的挡土墙,二、类型,（一）按设置挡土墙的位置分类 路肩墙 路堤墙 路堑墙 山坡墙（二）按墙背的倾角方向分类 俯斜式 仰斜式 垂直式直线形墙背
17、 折线形墙背 （三）按墙体材料分类 石砌挡土墙 砖砌挡土墙 混凝土挡土墙 钢筋混凝土挡土墙 木质挡土墙,各种挡土墙,（四）按不同结构形式分类1.重力式挡土墙依靠墙身自重抵抗墙后土体侧向推力（土压力），以维持土体的稳定性。对地基承载力要求高。 按墙背形式又可分为：直线形式 （仰斜、垂直、俯斜）；带衡重台的形式； 不带衡重台的折线形式（凸形折线）。,2.锚定式挡土墙通过一端埋设在破裂面外侧稳定区内的锚杆或锚定板等所提供的抗拔力或被动土抗力，支持墙面挡住下滑土体的侧向推力。 锚杆式 锚定板式 桩板式3.薄壁式挡土墙依靠压在墙踵板上的填料自重，阻止墙身的倾倒，从而支挡墙后的土体。 悬臂式 扶壁式 柱板
18、式,4.加筋土挡土墙利用加筋土和各种墙面材料修成的挡土墙。依靠拉筋与填料之间的摩擦力来抵抗侧向土压力。5.垛式和笼式挡土墙依靠杆件（或笼）的侧限作用使墙形成一整体，以抵御墙后土体的侧向推力。 垛式 笼式,（五）按支挡机理分类1.外部支挡系统；如重力式挡土墙 2.内部稳定系统；如加筋挡土墙 3.杂交系统。如垛式、笼式挡土墙,三、 挡土墙的构造与布置,下列情况需修建挡土墙： 1.路基位于陡坡地段或岩石风化的路堑边缘地带； 2.为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段； 3.可能产生塌方、滑坡的不良地质； 4.水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路堤地段； 5.为节约用地减少拆迁或少占农田的地段； 6.为
19、保护重要建筑物、生态环境或其它特殊需要地段。,（一）挡土墙的构造,挡土墙由墙身、基础、填料、排水设施和伸缩缝等部分组成1.墙身构造1）墙背 2）墙面 3）墙顶 4）护栏2.基础1)基础形式： 一般基础 台阶基础扩大基础 钢筋混凝土基础 地基换填基础 拱式基础,2)基础埋置深度要求：（1）保证基底土层的承载力（容许）对于基底可能出现的最大应力；（2）应保证基础不受冲刷；（3）应防止基础因地基冻融而破坏。,3.排水设施目的：1.防止地面水下渗；2.疏干墙后土体中的积水。地面排水： 防止地面水渗入的措施有墙后地面设置排水沟、夯实地表松土、必要时可采取封闭处理等。 防止地表水渗入地基的主要措施有加固边
20、沟（路肩墙）或在适当位置设置排水沟。,墙身排水： 设置泄水孔 设置反滤层4.沉降与伸缩缝5.填料宜采用透水性好的砂砾或碎石材料,（二）挡土墙的布置,挡土墙布置所依据的条件1. 在上述情况中，同其它处治方案（改线、卸载等）比较后，确定需采用挡土墙方案时。2. 需采用挡土墙地区的地形、地质与水文地质情况，路基宽度、材料性质及供应、施工水平等资料。3.墙趾处的纵断面和路基横断面。,要求：1)确保挡土墙基础稳定，墙身坚固，作用良好；2)结构合理，断面经济，开挖与回填量小。3)充分利用当地材料。4)节省劳动力和用地面积。5)施工、养护方便与安全。,设计步骤： 1.初步拟定12个方案 2.在横断面，初步确
21、定其断面形式、位置、基础类型及埋置深度； 3.初步在纵断面图上布置挡土墙； 4.初步试算； 5.方案比较； 6.反复调整试算； 7.编制设计说明。,挡土墙布置（一般在路基横断面和墙趾处的纵断面图上进行）：1.挡土墙横向布置（横断面图上进行）布置内容：1.确定挡土墙形式；路堤（肩）墙：在地形陡峻时可采用俯斜式或衡重式；在地形平坦时可采用仰斜式。路堑墙：宜采用仰斜式或折线式。2.选择挡土墙的位置； 路堤墙与路肩墙可依据墙高、圬工数量、基础、填方数量、占地数量和使用要求等进行比较确定。,3.确定墙高；依据地形和地质等条件，分析计算确定。4.确定墙身断面、基础形式和埋置深度；依据地质与水文地质及冲刷情
22、况进行分析计算确定。5.布置排水设施。依据地形及墙背填料情况分析确定。,2.纵向布置（在墙趾处纵断面图进行）布置内容与要求：1)确定挡土墙的起迄点、墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。2)按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝。3)布置各挡土墙的基础。4)布置泄水孔的位置（包括数量、间隔和尺寸）。,4.平面布置（对于个别复杂的挡土墙进行布置）5.设计施工图布置要求1.墙趾纵断面布置图；2.代表性的路基横断面图；3.特殊情况，应绘制平面图；4.设计说明书。,四、 挡土墙设计,挡土墙设计套用挡土墙标准图设计一仰斜式重力挡土墙，设计资料如下：按上设计资料，在CAD上设计该挡土墙的施工设计图，并计算工程数量。以案例的方式，在设计的过程中讲解挡土墙的设计步骤和设计方法。泻水孔每23m一个。0.05*0.1、0.1*0.1、0.15*0.2方孔，或0.050.2圆孔。最下一排的泻水孔距离地面0.3m。伸缩缝1015m一道。,本章习题,一、名词解释 1.排水固结法 2.换填土层法 3.重锤夯实法 4.坡面防护 5.堤岸防护 6.冲刷防护 7.强夯法 8.化学加固法 二、思考题1.路基防护与加固的目的和意义是什么？2.路基直接防护与间接防护主要有哪些区别？,
