一级建造师公路工程讲义路基工程五.docx
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一级建造师公路工程讲义路基工程五
1B411030公路路基防护与支挡
1B411031防护工程类型和适用条件
一、路基防护工程类型
路基防护工程是防治路基病害、保证路基稳定、改善环境景观、保护生态平衡的重要设施。
其类型可分为以下两种:
(一)坡面防护
坡面防护,主要是保护路基边坡表面,免受雨水冲刷,减缓温差及温度变化的影响,防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程,从而保护路基边坡的整体稳定性,在一定程度上还可美化路容,协调自然环境。
1.植物防护:
种草、铺草皮、植树。
2.骨架植物防护:
浆砌片石骨架植草、水泥混凝土空心块护坡、锚杆混凝土框架植草
3.圬工防护:
喷浆、喷射混凝土、干砌片石护坡、浆砌片石护坡、浆砌片石护面墙、锚杆钢丝网喷浆、喷射混凝土护坡。
4.土工织物防护
(二)沿河河堤河岸冲刷防护
1.直接防护:
植物、砌石、石笼、挡土墙等。
2.间接防护:
丁坝、顺坝等导治构造物以及改河营造护林带。
二、各种防护工程适用条件
(一)植物防护
1.种草防护:
适用于边坡稳定,坡面受雨水冲刷轻微,且易于草类生长的路堤与路堑边坡。
选用根系发达、叶茎低矮、多年生长且适宜于当地土壤和气候条件的草种,植于40cm(无熟土时,表土厚度≥20cm)表土层。
播种方法有撒播法、喷播法和行播法。
当前推广使用的两种新方法是湿式喷播技术和客土喷播技术。
2.铺草皮:
适用于需要迅速绿化的土质边坡。
草皮护坡铺置形式有平铺式、叠铺式、方格式和卵(片)石方格式四种。
3.植灌木:
与种草、铺草皮配合使用,使坡面形成良好的防护层,适用于土质边坡和膨胀土边坡,但对盐渍土经常浸水、经常干旱的边坡及粉质土边坡不宜采用。
灌木宜植于1:
1.5或更缓的边坡上,或在堤岸边的河滩上,用以降低流速,促使泥沙淤积。
(二)骨架植物防护
1.框格防护适用于土质或风化岩石边坡,框格防护可采用混凝土、浆砌片(块)石、卵(砾)石等作骨架,框格内宜采用植物防护或其他辅助防护措施。
2.浆砌预制块防护适用于石料缺乏地区。
预制块的混凝土强度不应低于C15,在严寒地区不应低于C20。
(三)圬工防护
圬土防护有喷浆和喷射混凝土防护,干砌片石护坡,浆砌片(卵)石护坡,护面墙防护,锚杆钢丝网喷浆或喷射混凝土护坡,抹面防护。
1.喷浆和喷射混凝土防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石挖方边坡。
2.干砌片石护坡适用于易受水流侵蚀的土质边坡、严重剥落的软质岩石边坡、周期性浸水及受水流冲刷较轻(流速小于2~4m/S)的河岸或水库岸坡的坡面防护。
3.浆砌片(卵)石护坡适用于防护流速较大(3~6m/s)、波浪作用较强、有流水、漂浮物等撞击的边坡。
对过分潮湿或冻害严重的土质边坡应先采取排水措施再行铺筑。
4.护面墙用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡以及坡面易受侵蚀的土质边坡。
用护面墙防护的挖方边坡不宜陡于1:
0.5,并应符合极限稳定边坡的要求。
护面墙分为实体、窗孔式、拱式等类型,应根据边坡地质条件合理选用。
5.锚杆钢丝网喷浆或喷射混凝土护坡适用于直面为碎裂结构的硬岩或层状结构的不连续地层,以及坡面岩石与基岩分离并有可能下滑的挖方边坡。
施工简便,效果较好。
6.抹面防护适用于易风化的软质岩石挖方边坡,岩石表面比较完整,尚无剥落。
捶面防护适用于易受雨水冲刷的土质边坡和易风化的岩石边坡。
(三)土工织物防护
1.挂网式坡面防护适用于风化碎落较严重的岩石边坡。
沿边坡悬挂的土工网能截住落石,引导其进入边沟或其他可控制地区。
落石直径较大,边坡倾角大于400时不易使用。
2.土工织物复合植被防护坡面综合了土工织物和植被两类防护的优点,其典型形式是三维土网(垫)植草防护,主要适用于边坡坡度缓于1:
1,边坡高度小于3m的土质边坡。
3.其他土工织物防护有草坪植生带、适用于破碎或易风化破碎的岩石路堑边坡的锚杆挂高强塑料网格喷浆(喷射混凝土),以及土工织物作反滤层的护坡。
(四)沿河路基防护工程技术
1.直接防护
路堤冲刷主要是洪水急流,水位变迁不定,水流速度较大(达到3.0m/s或更高)时,植树与石砌防护失效,可采用以下防护措施。
(1)抛石:
用于经常浸水且水深较大的路基边坡或坡脚以及挡土墙、护坡的基础防护。
抛石一般多用于抢修工程。
(2)石笼:
沿河路堤坡脚或河岸,当受水流冲刷和风浪侵袭,且防护工程基础不易处理或沿河挡土墙、护坡基础局部冲刷深度过大时,可采用石笼防护。
(3)钢丝石笼:
多用于抢修或临时工程,不得用于急流滚石河段,必要时对钢丝笼灌注小石子水泥混凝土。
钢丝石笼一般可容许流速4~5m/s的水流冲刷。
(4)钢筋混凝土框架石笼:
可用于急流滚石河段。
2.间接防护
(1)护坝:
当沿河路基挡土墙、护坡的局部冲刷深度过大,深基础施工不便时,宜采用护坝防护基础。
(2)丁坝:
适用于宽浅变迁河段用以挑流或减低流速,减轻水流对河岸或路基的冲刷。
(3)顺坝:
适用于河床断面较窄、基础地质条件较差的河岸或沿河路基防护,调整流水曲线度和改善流态。
(4)改移河道:
沿河路基受水流冲刷严重,或防护工程艰巨,以及路线在短距离内多次跨越弯曲河道时可改移河道。
对主河槽改动频繁的变迁性河流或支流较多的河段不宜改河。
1B411032支挡工程的类型和功能
一、路基加固工程的功能与类型
路基加固工程的主要功能是支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定或加强路基强度和稳定性,以及防护边坡在水温变化条件免遭破坏。
按路基加固的不同部位分为:
坡面防护加固、边坡支挡、湿弱地基加固三种类型。
1.坡面防护加固:
路基防护中均有加固作用。
2.边坡支挡:
包括路基边坡支挡和堤岸支挡。
(1)路基边坡支挡:
护肩墙、护坡、护面墙、护脚墙、挡土墙。
(2)堤岸支挡:
驳岸、浸水墙、石笼、抛石、护坡、支垛护脚。
3.湿弱地基加固:
碾压密实、排水固结、挤密、化学固结、换填土。
二、常用路基加固工程技术
(一)重力式挡土墙工程技术
重力式挡土墙依靠圬工墙体的自重抵抗墙后土体的侧向推力(土压力),以维持土体的稳定,是我国目前最常用的一种挡土墙形式.
特点:
形式简单、施工方便。
可就地取材、适应性强,应用广泛。
缺点:
墙身截面大,圬工数量也大,在软弱地基上修建往往受到承载力的限制,墙高不宜过高。
重力式挡土墙墙背形式可分为俯斜、仰斜、垂直、凸形折线(凸折式)和衡重式五种。
1.仰斜墙背所受的土压力较小,用于路堑墙时,墙背与开挖面边坡较贴合,因而开挖量和回填量均较小,但墙后填土不易压实,不便施工。
适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。
2.俯斜墙背所受土压力较大,其墙身截面较仰斜墙背的大,通常在地面横坡陡峻时,借助陡直的墙面,俯斜墙背可做成台阶形,以增加墙背与填土间的摩擦力。
3.垂直墙背的特点,介于仰斜和俯斜墙背之间。
4.凸折式墙背是由仰斜墙背演变而来,上部俯斜、下部仰斜,以减小上部截面尺寸,多用于路堑墙,也可用于路肩墙。
5.衡重式墙背在上下墙间设有衡重台,利用衡重台上填土的重量使全墙重心后移,增加了墙身的稳定。
因采用陡直的墙面,且下墙采用仰斜墙背,因而可以减小墙身高度,减少开挖工作量。
适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙,也可用于路整墙。
由于衡重台以上有较大的容纳空间,上墙墙背加缓冲墙后,可作为拦截崩坠石之用。
2.施工要求
(1)墙身分层错缝砌筑,砌出地面后基坑及时回填夯实,完成顶面排水及防渗设施。
(2)伸缩缝与沉降缝内两侧壁应竖直、平齐,无搭叠;缝中防水材料应按设计要求施工.
(3)泄水孔应在砌筑墙身过程中设置,确保排水通畅,并应保证墙背反滤、防渗设施的施工质量。
(4)当墙身的强度达到设计强度的75%时,方可进行回填等工作。
在距墙背0.5~1.Om以内,不宜用重型压路机碾压。
(二)加筋土挡土墙工程技术
加筋土挡土墙是在土中加入拉筋,利用拉筋与土之间的摩擦作用,改善土体的变形条件和提高土体的工程特性,从而达到稳定土体的目的。
加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。
一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上,在挖方路段或地形陡峭的山坡,由于不利于布置拉筋,一般不宜使用。
加筋土是柔性结构物,能够适应地基轻微的变形,填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其他结构物小,地基的处理也较简便;它是一种很好的抗震结构物;节约占地,造型美观;造价比较低,具有良好的经济效益。
加筋土挡土墙施工简便、快速,并且节省劳力和缩短工期,一般包括下列工序:
基槽(坑)开挖、地基处理、排水设施、基础浇(砌)筑、构件预制与安装、筋带铺设、填料填筑与压实、墙顶封闭等,其中现场墙面板拼装、筋带铺设、填料填筑与压实等工序是交叉进行的。
(三)锚杆挡土墙工程技术
1、特点及使用条件
优点:
结构重量轻,节约大量的圬工和节省工程投资;利于挡土墙的机械化、装配化施工,提高劳动生产率;少量开挖基坑,克服不良地基开挖的困难,并利于施工安全。
缺点:
施工工艺要求较高,要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备,且要耗用一定的钢材。
锚杆挡土墙适用于缺乏石料的地区和挖基困难的地段,一般用于岩质路堑路段,但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用,还可应用于陡坡路堤。
壁板式锚杆挡土墙多用于岩石边坡防护。
2.锚杆挡土墙的类型
按墙面的结构形式可分为柱板式锚杆挡土墙和壁板式锚杆挡土墙。
(1)柱板式锚杆挡土墙是由挡土板、肋柱和锚杆组成,肋柱是挡土板的支座,锚杆是肋柱的支座,墙后的侧向土压力作用于挡土板上,并通过挡土板传给肋柱,再由肋柱传给锚杆,由锚杆与周围地层之间的锚固力,即锚杆抗拔力使之平衡,以维持墙身及墙后土体的稳定。
(2)壁板式锚杆挡土墙是由墙面板(壁面板)和锚杆组成,墙面板直接与锚杆连接,并以锚杆为支撑,土压力通过墙面板传给锚杆,后者则依靠锚杆与周围地层之间的锚固力(即抗拔力)抵抗土压力,以维持挡土墙的平衡与稳定。
a)柱板式 b)壁板式
例题:
1.下列坡面防护型式中,属于圬工防护的有(ACD)。
(11考点)
A.锚杆钢丝网喷浆;B.浆砌片石骨架植草护坡
C.干砌片护坡;D.浆砌片石护坡;E.种草护坡
案例分析
案例1背景资料(10试题)
某施工单位承接了某高速公路路基H合同段工程施工,该区段设计车速100km/h,平均挖深19m,路基宽度26m,其中K20+300~K20+520为石质路堑。
该区段岩石为石炭系硅质灰岩,岩石较坚硬,多为厚层构造,局部呈薄层状构造,裂隙发育。
要求路堑采用钻爆开挖,爆破石碴最大允许直径为30cm,对开挖石碴尽可能提高利用率。
施工单位编制的爆破设计方案摘要如下:
(1)边坡采用预裂爆破,路基主体尽量采用深孔爆破,局部采用钢钎炮、烘膛炮等方法。
(2)采用直径8cm的钻头钻孔,利用自行式凿岩机或潜孔钻一次钻到每阶平台设计标高位置。
(3)爆破顺序采用从上至下的分台阶、顺路线方向纵向推进破,控制最大爆破深度不超过10m,纵向每40~50m为一个单元,边坡和主体采用微差爆破一次性完成。
(4)边坡预裂爆破孔间距为lm,采用“方格型”布置,按水平方向控制炮杆位置。
路基主体内炮孔间距4m,采用“梅花型”均匀布置。
爆破设计方案报主管部门审批时未通过,退回后由施工单位重新修改。
在确定爆破安全距离时,施工单位按《爆破安全规程》中安全距离不小于200m的规定,将安全距离设为200m,并布置警戒线。
爆破结束后,未出现安全事故。
K20+300~K20+520段需开挖石方140000m
,采用2台装载机(每台作业率720m
/台班)和6台自卸汽车(每台作业率300m
/台班)配合装运石方,其他机械均配套,将石方调运到两端的填方路段。
施工完成后,对路基工程进行了质量检验,其中针对K20+300~K20+520路段,实测了纵断高程、中线偏位、宽度、横坡。
问题
1.指出并改正爆破设计方案中的错误之处。
2.施工单位确定爆破安全距离的做法是否恰当?
说明理由。
参考答案:
1、
(1)“利用自行式凿岩机或潜孔钻一次钻到每阶平台设计标高位置”错误,应改为:
利用手风钻或潜孔钻钻到每阶平台设计标高位置。
(2)“边坡预裂爆破孔间距为lm,采用“方格型”布置,按水平方向控制炮杆位置”错误,应改为:
边坡预裂爆破采用“一字型”布置,按边坡方向控制炮杆位置。
2、不恰当。
应该必须除考虑个别分散物的因素外,还必须考虑爆破引起的地震及冲击波对人员、建筑物的影响,经计算后再确定安全距离。
案例2背景资料
某高速公路膨胀土路堑段,长480m,挖深8~9m,右侧为顺层边坡,岩土层倾角为12~15o,结构面内摩擦角为5o,粘聚力为12Kpa。
边坡加固防护方案如图1所示。
施工单位采用图2所示的工艺流程组织施工,于4月完成该路段边坡施工。
当年6月,在雨水作用下该边坡发生了部分滑坍,施工单位认为是原设计不合理所致,因此提出了图3所示柔性支护结构方案,并按相关程序报批变更设计。
问题:
1.指出图2中A、B分别代表的施工过程。
答:
①开挖截水沟;②开挖边沟
3.结合图3说明土工格栅与土之间的三种相互作用。
答:
格栅表面与土的摩擦作用;格栅孔眼对土的锁定作用;格栅肋的被动抗阻作用
4.结合地质情况说明图3中碎石层的作用。
答:
过滤排水。
5.结合图3说明“种植土+种草”有哪几种作用。
答:
使坡面形成良好的防护层;有效减轻雨水对边坡的冲刷稳定边坡;美化环境;防止水土流失。
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