路基防护与加固工程
2016-02-29
前言
路基由土或岩填挖而成，改变了原地层的天然平衡状态，并处在各种错综复杂的自然因素和行车的长期作用下，故路基可能产生各种变形和破坏。为保证路基的稳定和防治路基病害，除做好路基排水外，还必须根据当地水文、地质及材料等情况，采取有效地措施，对各类土、石边坡及软基予以必要的防护与加固。
防护与加固工程的措施
路基防护与加固的措施，按其作用不同，可分为边坡坡面防护、冲刷防护、支挡建筑物及软土地基加固四大类。
1坡面防护
坡面防护是指为防止边坡受冲刷，在坡面上所做的各种铺砌和栽植。通过将坡面封闭隔绝或隔离，避免或减缓路基边坡表面受降水、日照、风力等自然因素的影响，防止或减缓地面水对边坡的冲刷，从而提高边坡的稳定性。
1.1 植被防护
植被防护主要适用于允许流速小于1.2～1.8m/s的季节性水流冲刷及较缓的土质边坡，依靠植被根系深入土层，固结表土。植物的根、茎、叶可以调节表面土的湿度，阻止地表径流，减缓冲刷。同时还可以美化路容，协调环境。因此，在适合植被生长的土质边坡上，优先采用植被防护。
(1)种草 一般选用根系发达、茎杆短矮、生长力强、多年生长的草种，适用于不陡与1:1的土质边坡。
(2)铺草皮 草皮规格一般为20cm×40cm，厚约6～10cm。铺草皮前应将坡面整平，必要时加铺5～10cm种植土层。每块草皮钉2～4根竹木桩，使草皮与坡面固结。适用于边坡较陡、冲刷严重、径流大于0.6m/s、靠近草皮来源较易的地区。
(3)种树 主要作用是加固边坡、防止和减缓水流冲刷。可以防沙、防雪，调节气候、美化环境。在坡面上植树和铺草皮结合，使坡面形成一个良好的覆盖层。树种以根系发达、生长迅速的低矮灌木为主。
1.2 工程防护
(1)砌石防护
为防止地表径流或河水的冲刷，公路填方边坡、沿河路堤侵水部位边坡及桥涵附近边坡，可采用砌石防护。可分为干砌和浆砌两种。
干砌片石护坡适用于易受水流侵蚀的土质边坡，受水流冲刷较轻、流速小于2～4m/s的河岸的坡面防护。干砌片石护坡一般分为单层铺砌和双层铺砌。为提高强度，防止水分侵入，干砌片石宜用砂浆勾缝。当水流流速较大，有漂流物冲击，宜采用浆砌片石护坡。无论是干砌片石或浆砌片石，均在片石下设置碎石或砂砾混合物垫层，起整平作用。
(2)抹面或勾缝
抹面适用于易风化软质岩石挖方边坡。一般选用炉渣灰浆、石灰炉渣三合土等复合材料。
勾缝适用于质地坚硬，节理裂缝多的岩石边坡。
2 冲刷防护
用于防护水流对路基的冲刷，分为直接防护和间接防护两种。直接防护有植物防护、铺石、抛石、石笼等。间接防护主要指设置导治结构物，如丁坝、防洪堤、拦水坝等，必要时进行疏导河床、改变河道，以改变流水方向，减缓水流对路基的破坏作用。
2.1 直接防护
直接防护是在稳定的边坡上直接加固的一种措施，特点是不干扰原来的水流性质。当水流流速为3.0～5.0m/s时，宜采用抛石防护；流速大于5.0m/s时，则改用石笼防护或侵水挡土墙。
(1)抛石防护为防止河岸或构造物受力流冲刷而抛填较大石块的防护措施称为抛石防护。在流速大、水深波浪大的路段，应采用粒径较大的石块。抛石垛的边坡坡度不应陡于抛石侵水后的天然休止角（1.25～1.3），最小石料粒径应大于0.3m。抛石顶宽，不应小于所用最小石料粒径的两倍。
(2)石笼防护石笼防护是指为防止河岸或构造物受水流冲刷而设置的装填石块的笼子。在一般河段，常用镀锌铁丝、高强度聚合物土工格栅或竹木石笼；在急流滚石河段，可在铁丝笼内灌注小石子水泥砼。用于防止冲刷掏底时，一般在河床上将石笼平铺并与坡脚垂直；若用于防护岸坡或坡脚时，则用垒码形式。但岸坡较缓时，也可平铺与坡面，定于基底。
2.2 间接防护
常用的间接防护类型有导流坝、防护林带及改河道等。导流结构物一般有丁坝、顺坝、格坝及必要的改河道工程。丁坝适用于宽浅变迁性河段，一般采用铁丝笼或相互铰接的预制砼等柔性结构物。丁坝可由乱石堆砌而成，其横断面为梯形，坝身顶宽2～3m，坝头顶宽3～4m，迎面边坡为1:2～1:3，背面边坡为1:1.5～1:2，丁坝要求设置多个形成坝群。
顺坝指坝轴线基本沿导流线边缘布置，使水流较顺缓地改变流向，起疏导水流作用。一般采用石砌或砼结构，横断面为梯形，坝顶宽度应根据稳定性计算确定。
当顺坝较长，且距离河岸间距较大时，为防止流水冲走沉积的泥沙，使坝体与河岸相连，在河岸和顺坝之间设置一道或几道横坝，形成格坝。改移河道可以将直接冲刷到路基上的水引离路基。
3 地基加固
在土木工程中，地基加固极为重要。软土地基主要指天然含水量过大，涨缩性高，具有湿陷性，承载力低，在荷载作用下容易产生滑动或固结沉降的土质地基。路基直接填筑在这种地基上，往往会因地基承载力不足，或在自然因素作用下产生过大的变形，导致路基产生各种破坏。因此有必要采取措施对湿软地基加以加固。加固的关键是治水和固结。
3.1换填土层法
换填土层法是采用人工、机械或爆破等方法，将基底一定深度及范围的软土层挖除，换填强度较大、稳定性好的碎石、素土、灰土、粉煤灰等材料回填，并分层压实至要求的密实度。如当地石料丰富，亦直接在路基基底投放片石，挤出基底范围内的软土层，以提高路基强度，这种方法称为抛石挤淤法。换填砂垫层，可起到加速软弱土层排水固结，提高承载力，减少沉降量。换填土法的优点是：无需特殊的机械设备、施工工艺简单，容易控制，其质量检验可随施工分层进行，既能缩短工期，又能降低造价，对局部地基处理效果尤为明显。它还是一种能适应地基土性质的地基处理方法。该方法主要适用于淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土地基以及暗沟、暗塘等的浅层处理。
3.2 强夯法
强夯法一般是通过 8～30t 的重锤采用 8～20m 的落距，对地基施加强大的冲击能，在地基中形成冲击波和动应力，通过压密和振密来加固地基土，达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性的目的。从其效果来看，主要有以下几个方面，一是可提高地基承载力，经过强夯加固处理后，地基承载力通常可提高力学特性产生明显有规律的影响。实测资料表明，夯实土层的物性指标都有明显的改善。强夯的直观效果是使一定深度内的土层夯实。
3.3 排水固结法
排水固结法是在湿软地基中设置垂直排水井，缩短排水距离，运用堆载预压，挤出土中过多含水量，加速土体固结，达到挤紧土粒，提高土体的抗剪强度。因此，该法适用于含水量过大，土层较厚的软弱地基。按垂直排水井材料的不同，可分为砂井法和排水板法。
(1)砂井法用锤击、振动、螺钻等方法成孔，在孔内灌入中、粗砂而成的排水柱体。砂井表面铺设砂垫层或砂沟。就路基而言，加载工作由直接填土取代。填土速度根据施工工期、地基强度增加情况分级填筑，以每昼夜地面沉降量不超过1.5cm坡脚侧向位移不超过0.5cm来控制。砂井直径多为30～40cm，间距2～4cm，平面上呈三角形布置；其深度要穿越地基可能的滑动面。
(2)排水板法用纸板、纤维、塑料或绳子代替砂井的砂做成排水井。其原理和方法完全与砂井排水法一致。目前基本上以带沟槽的塑料芯板作为排水板，因此，又称塑料板法。
结束语
随着人们对环境保护的重视和交通安全观念的转变，公路路基护防与加固越来越引起人们的重视。公路路基防护与加固工程设计应抓住当地的地质、水文、气候等特点，灵活采用不同的防护与加固设施。在保证公路路基稳定、安全的情况下，增大了绿化面积，为建生态公路打下了良好的基础，提高了公路的整体品质，使公路主体既安全又环保。
