路基防護(hù)與加固工程
2016-02-29
前言
路基由土或巖填挖而成，改變了原地層的天然平衡狀態(tài)，并處在各種錯(cuò)綜復(fù)雜的自然因素和行車的長(zhǎng)期作用下，故路基可能產(chǎn)生各種變形和破壞。為保證路基的穩(wěn)定和防治路基病害，除做好路基排水外，還必須根據(jù)當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)及材料等情況，采取有效地措施，對(duì)各類土、石邊坡及軟基予以必要的防護(hù)與加固。
防護(hù)與加固工程的措施
路基防護(hù)與加固的措施，按其作用不同，可分為邊坡坡面防護(hù)、沖刷防護(hù)、支擋建筑物及軟土地基加固四大類。
1坡面防護(hù)
坡面防護(hù)是指為防止邊坡受沖刷，在坡面上所做的各種鋪砌和栽植。通過將坡面封閉隔絕或隔離，避免或減緩路基邊坡表面受降水、日照、風(fēng)力等自然因素的影響，防止或減緩地面水對(duì)邊坡的沖刷，從而提高邊坡的穩(wěn)定性。
1.1 植被防護(hù)
植被防護(hù)主要適用于允許流速小于1.2～1.8m/s的季節(jié)性水流沖刷及較緩的土質(zhì)邊坡，依靠植被根系深入土層，固結(jié)表土。植物的根、莖、葉可以調(diào)節(jié)表面土的濕度，阻止地表徑流，減緩沖刷。同時(shí)還可以美化路容，協(xié)調(diào)環(huán)境。因此，在適合植被生長(zhǎng)的土質(zhì)邊坡上，優(yōu)先采用植被防護(hù)。
(1)種草 一般選用根系發(fā)達(dá)、莖桿短矮、生長(zhǎng)力強(qiáng)、多年生長(zhǎng)的草種，適用于不陡與1:1的土質(zhì)邊坡。
(2)鋪草皮 草皮規(guī)格一般為20cm×40cm，厚約6～10cm。鋪草皮前應(yīng)將坡面整平，必要時(shí)加鋪5～10cm種植土層。每塊草皮釘2～4根竹木樁，使草皮與坡面固結(jié)。適用于邊坡較陡、沖刷嚴(yán)重、徑流大于0.6m/s、靠近草皮來源較易的地區(qū)。
(3)種樹 主要作用是加固邊坡、防止和減緩水流沖刷?？梢苑郎?、防雪，調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境。在坡面上植樹和鋪草皮結(jié)合，使坡面形成一個(gè)良好的覆蓋層。樹種以根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)迅速的低矮灌木為主。
1.2 工程防護(hù)
(1)砌石防護(hù)
為防止地表徑流或河水的沖刷，公路填方邊坡、沿河路堤侵水部位邊坡及橋涵附近邊坡，可采用砌石防護(hù)?？煞譃楦善龊蜐{砌兩種。
干砌片石護(hù)坡適用于易受水流侵蝕的土質(zhì)邊坡，受水流沖刷較輕、流速小于2～4m/s的河岸的坡面防護(hù)。干砌片石護(hù)坡一般分為單層鋪砌和雙層鋪砌。為提高強(qiáng)度，防止水分侵入，干砌片石宜用砂漿勾縫。當(dāng)水流流速較大，有漂流物沖擊，宜采用漿砌片石護(hù)坡。無論是干砌片石或漿砌片石，均在片石下設(shè)置碎石或砂礫混合物墊層，起整平作用。
(2)抹面或勾縫
抹面適用于易風(fēng)化軟質(zhì)巖石挖方邊坡。一般選用爐渣灰漿、石灰爐渣三合土等復(fù)合材料。
勾縫適用于質(zhì)地堅(jiān)硬，節(jié)理裂縫多的巖石邊坡。
2 沖刷防護(hù)
用于防護(hù)水流對(duì)路基的沖刷，分為直接防護(hù)和間接防護(hù)兩種。直接防護(hù)有植物防護(hù)、鋪石、拋石、石籠等。間接防護(hù)主要指設(shè)置導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物，如丁壩、防洪堤、攔水壩等，必要時(shí)進(jìn)行疏導(dǎo)河床、改變河道，以改變流水方向，減緩水流對(duì)路基的破壞作用。
2.1 直接防護(hù)
直接防護(hù)是在穩(wěn)定的邊坡上直接加固的一種措施，特點(diǎn)是不干擾原來的水流性質(zhì)。當(dāng)水流流速為3.0～5.0m/s時(shí)，宜采用拋石防護(hù)；流速大于5.0m/s時(shí)，則改用石籠防護(hù)或侵水擋土墻。
(1)拋石防護(hù)為防止河岸或構(gòu)造物受力流沖刷而拋填較大石塊的防護(hù)措施稱為拋石防護(hù)。在流速大、水深波浪大的路段，應(yīng)采用粒徑較大的石塊。拋石垛的邊坡坡度不應(yīng)陡于拋石侵水后的天然休止角（1.25～1.3），最小石料粒徑應(yīng)大于0.3m。拋石頂寬，不應(yīng)小于所用最小石料粒徑的兩倍。
(2)石籠防護(hù)石籠防護(hù)是指為防止河岸或構(gòu)造物受水流沖刷而設(shè)置的裝填石塊的籠子。在一般河段，常用鍍鋅鐵絲、高強(qiáng)度聚合物土工格柵或竹木石籠；在急流滾石河段，可在鐵絲籠內(nèi)灌注小石子水泥砼。用于防止沖刷掏底時(shí)，一般在河床上將石籠平鋪并與坡腳垂直；若用于防護(hù)岸坡或坡腳時(shí)，則用壘碼形式。但岸坡較緩時(shí)，也可平鋪與坡面，定于基底。
2.2 間接防護(hù)
常用的間接防護(hù)類型有導(dǎo)流壩、防護(hù)林帶及改河道等。導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物一般有丁壩、順壩、格壩及必要的改河道工程。丁壩適用于寬淺變遷性河段，一般采用鐵絲籠或相互鉸接的預(yù)制砼等柔性結(jié)構(gòu)物。丁壩可由亂石堆砌而成，其橫斷面為梯形，壩身頂寬2～3m，壩頭頂寬3～4m，迎面邊坡為1:2～1:3，背面邊坡為1:1.5～1:2，丁壩要求設(shè)置多個(gè)形成壩群。
順壩指壩軸線基本沿導(dǎo)流線邊緣布置，使水流較順緩地改變流向，起疏導(dǎo)水流作用。一般采用石砌或砼結(jié)構(gòu)，橫斷面為梯形，壩頂寬度應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算確定。
當(dāng)順壩較長(zhǎng)，且距離河岸間距較大時(shí)，為防止流水沖走沉積的泥沙，使壩體與河岸相連，在河岸和順壩之間設(shè)置一道或幾道橫壩，形成格壩。改移河道可以將直接沖刷到路基上的水引離路基。
3 地基加固
在土木工程中，地基加固極為重要。軟土地基主要指天然含水量過大，漲縮性高，具有濕陷性，承載力低，在荷載作用下容易產(chǎn)生滑動(dòng)或固結(jié)沉降的土質(zhì)地基。路基直接填筑在這種地基上，往往會(huì)因地基承載力不足，或在自然因素作用下產(chǎn)生過大的變形，導(dǎo)致路基產(chǎn)生各種破壞。因此有必要采取措施對(duì)濕軟地基加以加固。加固的關(guān)鍵是治水和固結(jié)。
3.1換填土層法
換填土層法是采用人工、機(jī)械或爆破等方法，將基底一定深度及范圍的軟土層挖除，換填強(qiáng)度較大、穩(wěn)定性好的碎石、素土、灰土、粉煤灰等材料回填，并分層壓實(shí)至要求的密實(shí)度。如當(dāng)?shù)厥县S富，亦直接在路基基底投放片石，擠出基底范圍內(nèi)的軟土層，以提高路基強(qiáng)度，這種方法稱為拋石擠淤法。換填砂墊層，可起到加速軟弱土層排水固結(jié)，提高承載力，減少沉降量。換填土法的優(yōu)點(diǎn)是：無需特殊的機(jī)械設(shè)備、施工工藝簡(jiǎn)單，容易控制，其質(zhì)量檢驗(yàn)可隨施工分層進(jìn)行，既能縮短工期，又能降低造價(jià)，對(duì)局部地基處理效果尤為明顯。它還是一種能適應(yīng)地基土性質(zhì)的地基處理方法。該方法主要適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、雜填土地基以及暗溝、暗塘等的淺層處理。
3.2 強(qiáng)夯法
強(qiáng)夯法一般是通過 8～30t 的重錘采用 8～20m 的落距，對(duì)地基施加強(qiáng)大的沖擊能，在地基中形成沖擊波和動(dòng)應(yīng)力，通過壓密和振密來加固地基土，達(dá)到提高強(qiáng)度、降低壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性的目的。從其效果來看，主要有以下幾個(gè)方面，一是可提高地基承載力，經(jīng)過強(qiáng)夯加固處理后，地基承載力通?？商岣吡W(xué)特性產(chǎn)生明顯有規(guī)律的影響。實(shí)測(cè)資料表明，夯實(shí)土層的物性指標(biāo)都有明顯的改善。強(qiáng)夯的直觀效果是使一定深度內(nèi)的土層夯實(shí)。
3.3 排水固結(jié)法
排水固結(jié)法是在濕軟地基中設(shè)置垂直排水井，縮短排水距離，運(yùn)用堆載預(yù)壓，擠出土中過多含水量，加速土體固結(jié)，達(dá)到擠緊土粒，提高土體的抗剪強(qiáng)度。因此，該法適用于含水量過大，土層較厚的軟弱地基。按垂直排水井材料的不同，可分為砂井法和排水板法。
(1)砂井法用錘擊、振動(dòng)、螺鉆等方法成孔，在孔內(nèi)灌入中、粗砂而成的排水柱體。砂井表面鋪設(shè)砂墊層或砂溝。就路基而言，加載工作由直接填土取代。填土速度根據(jù)施工工期、地基強(qiáng)度增加情況分級(jí)填筑，以每晝夜地面沉降量不超過1.5cm坡腳側(cè)向位移不超過0.5cm來控制。砂井直徑多為30～40cm，間距2～4cm，平面上呈三角形布置；其深度要穿越地基可能的滑動(dòng)面。
(2)排水板法用紙板、纖維、塑料或繩子代替砂井的砂做成排水井。其原理和方法完全與砂井排水法一致。目前基本上以帶溝槽的塑料芯板作為排水板，因此，又稱塑料板法。
結(jié)束語(yǔ)
隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視和交通安全觀念的轉(zhuǎn)變，公路路基護(hù)防與加固越來越引起人們的重視。公路路基防護(hù)與加固工程設(shè)計(jì)應(yīng)抓住當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、氣候等特點(diǎn)，靈活采用不同的防護(hù)與加固設(shè)施。在保證公路路基穩(wěn)定、安全的情況下，增大了綠化面積，為建生態(tài)公路打下了良好的基礎(chǔ)，提高了公路的整體品質(zhì)，使公路主體既安全又環(huán)保。
