路基防護與加固工程
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)，并處在各種錯綜復雜的自然因素和行車的長期作用下，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?shù)厮摹⒌刭|及材料等情況，采取有效地措施，對各類土、石邊坡及軟基予以必要的防護與加固。
防護與加固工程的措施
路基防護與加固的措施，按其作用不同，可分為邊坡坡面防護、沖刷防護、支擋建筑物及軟土地基加固四大類。
1坡面防護
坡面防護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、風力等自然因素的影響，防止或減緩地面水對邊坡的沖刷，從而提高邊坡的穩(wěn)定性。
1.1 植被防護
植被防護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邊坡，依靠植被根系深入土層，固結表土。植物的根、莖、葉可以調節(jié)表面土的濕度，阻止地表徑流，減緩沖刷。同時還可以美化路容，協(xié)調環(huán)境。因此，在適合植被生長的土質邊坡上，優(yōu)先采用植被防護。
(1)種草 一般選用根系發(fā)達、莖桿短矮、生長力強、多年生長的草種，適用于不陡與1:1的土質邊坡。
(2)鋪草皮 草皮規(guī)格一般為20cm×40cm，厚約6～10cm。鋪草皮前應將坡面整平，必要時加鋪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。適用于邊坡較陡、沖刷嚴重、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，調節(jié)氣候、美化環(huán)境。在坡面上植樹和鋪草皮結合，使坡面形成一個良好的覆蓋層。樹種以根系發(fā)達、生長迅速的低矮灌木為主。
1.2 工程防護
(1)砌石防護
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?？煞譃楦善龊蜐{砌兩種。
干砌片石護坡適用于易受水流侵蝕的土質邊坡，受水流沖刷較輕、流速小于2～4m/s的河岸的坡面防護。干砌片石護坡一般分為單層鋪砌和雙層鋪砌。為提高強度，防止水分侵入，干砌片石宜用砂漿勾縫。當水流流速較大，有漂流物沖擊，宜采用漿砌片石護坡。無論是干砌片石或漿砌片石，均在片石下設置碎石或砂礫混合物墊層，起整平作用。
(2)抹面或勾縫
抹面適用于易風化軟質巖石挖方邊坡。一般選用爐渣灰漿、石灰爐渣三合土等復合材料。
勾縫適用于質地堅硬，節(jié)理裂縫多的巖石邊坡。
2 沖刷防護
用于防護水流對路基的沖刷，分為直接防護和間接防護兩種。直接防護有植物防護、鋪石、拋石、石籠等。間接防護主要指設置導治結構物，如丁壩、防洪堤、攔水壩等，必要時進行疏導河床、改變河道，以改變流水方向，減緩水流對路基的破壞作用。
2.1 直接防護
直接防護是在穩(wěn)定的邊坡上直接加固的一種措施，特點是不干擾原來的水流性質。當水流流速為3.0～5.0m/s時，宜采用拋石防護；流速大于5.0m/s時，則改用石籠防護或侵水擋土墻。
(1)拋石防護為防止河岸或構造物受力流沖刷而拋填較大石塊的防護措施稱為拋石防護。在流速大、水深波浪大的路段，應采用粒徑較大的石塊。拋石垛的邊坡坡度不應陡于拋石侵水后的天然休止角（1.25～1.3），最小石料粒徑應大于0.3m。拋石頂寬，不應小于所用最小石料粒徑的兩倍。
(2)石籠防護石籠防護是指為防止河岸或構造物受水流沖刷而設置的裝填石塊的籠子。在一般河段，常用鍍鋅鐵絲、高強度聚合物土工格柵或竹木石籠；在急流滾石河段，可在鐵絲籠內灌注小石子水泥砼。用于防止沖刷掏底時，一般在河床上將石籠平鋪并與坡腳垂直；若用于防護岸坡或坡腳時，則用壘碼形式。但岸坡較緩時，也可平鋪與坡面，定于基底。
2.2 間接防護
常用的間接防護類型有導流壩、防護林帶及改河道等。導流結構物一般有丁壩、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制砼等柔性結構物。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，丁壩要求設置多個形成壩群。
順壩指壩軸線基本沿導流線邊緣布置，使水流較順緩地改變流向，起疏導水流作用。一般采用石砌或砼結構，橫斷面為梯形，壩頂寬度應根據(jù)穩(wěn)定性計算確定。
當順壩較長，且距離河岸間距較大時，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)生滑動或固結沉降的土質地基。路基直接填筑在這種地基上，往往會因地基承載力不足，或在自然因素作用下產(chǎn)生過大的變形，導致路基產(chǎn)生各種破壞。因此有必要采取措施對濕軟地基加以加固。加固的關鍵是治水和固結。
3.1換填土層法
換填土層法是采用人工、機械或爆破等方法，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，并分層壓實至要求的密實度。如當?shù)厥县S富，亦直接在路基基底投放片石，擠出基底范圍內的軟土層，以提高路基強度，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，提高承載力，減少沉降量。換填土法的優(yōu)點是：無需特殊的機械設備、施工工藝簡單，容易控制，其質量檢驗可隨施工分層進行，既能縮短工期，又能降低造價，對局部地基處理效果尤為明顯。它還是一種能適應地基土性質的地基處理方法。該方法主要適用于淤泥、淤泥質土、素填土、雜填土地基以及暗溝、暗塘等的淺層處理。
3.2 強夯法
強夯法一般是通過 8～30t 的重錘采用 8～20m 的落距，對地基施加強大的沖擊能，在地基中形成沖擊波和動應力，通過壓密和振密來加固地基土，達到提高強度、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，主要有以下幾個方面，一是可提高地基承載力，經(jīng)過強夯加固處理后，地基承載力通?？商岣吡W特性產(chǎn)生明顯有規(guī)律的影響。實測資料表明，夯實土層的物性指標都有明顯的改善。強夯的直觀效果是使一定深度內的土層夯實。
3.3 排水固結法
排水固結法是在濕軟地基中設置垂直排水井，縮短排水距離，運用堆載預壓，擠出土中過多含水量，加速土體固結，達到擠緊土粒，提高土體的抗剪強度。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、螺鉆等方法成孔，在孔內灌入中、粗砂而成的排水柱體。砂井表面鋪設砂墊層或砂溝。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、地基強度增加情況分級填筑，以每晝夜地面沉降量不超過1.5cm坡腳側向位移不超過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。
結束語
隨著人們對環(huán)境保護的重視和交通安全觀念的轉變，公路路基護防與加固越來越引起人們的重視。公路路基防護與加固工程設計應抓住當?shù)氐牡刭|、水文、氣候等特點，靈活采用不同的防護與加固設施。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，提高了公路的整體品質，使公路主體既安全又環(huán)保。
