高速公路边坡防护技术研究

高速公路边坡防护技术研究内容摘要：

15 mt —— 排体垂直于土坡的厚度， (m)。 ② 排体与压块间的摩擦系数 应满足式 (3— 5)的要求。 2tan Ffcg  (3— 5) 式中： 2F — 安全系数，取。 ③ 排体整体抗滑稳定性应满足式 (3— 6)的要求。  3s inc os Ft fht cmcm sgwgcmcm   (3— 6) 式中 ： 3F —— 安全系数，取 ； cm —— 排体连同压块的平均浮密度， ( 3KN/m )，； cmt —— 排体连同压块的总厚度， (m)； sgf —— 排体与坡面的摩擦系数 (在水下应采用水下值 )。 土工织物软体沉排的施工要点 (1) 平整坡面，保证沉排与坡面宜接触良好 将坡面整理成无凹凸的平面，保证土工织物与坡面接触良好。 (2) 将排体按要求缝合，每块排体搭结宜不小于。 将土工织物切割成规定大小的片块，如系双片垫，则应按设计要求先缝成格袋状，然后运输到现场。 最好在坡顶先临时堆放，堆放时应有一定的 防老化措施。 格栅的缝合有针线缝合、热粘合和胶粘合等方法，缝合后每块排体搭结宜不小于。 (3) 沉排铺放 ① 水上沉排。 单片排可采用顺坡滚下的摊铺方式，土工织物垫摊铺后应及时压重块，防止其移动。 双片排的铺放应作准确的位置测量，并应考虑土工沉排垫在充填时会出现横向收缩。 同时双片垫的质量大，底部纤维可能会因拉力过大而损坏，应进行事先验算。 充填方法有水力、压缩空气和溜槽充填等三种。 充填材料有砂、碎石、多孔混凝土等。 施工中应注意：对于水力充填法通常要排出大量的水，可能引起岸边的侵蚀和冲刷，应采取 保护措施；对于用压缩空气充填时，伴随高速气流，万一出料口操作不慎，可能引起夹砂气流冲破土工织物，甚至可能危及人体生命安全，应采取一定的预防措施。 沉排铺设完成后，应用块石压载。 石家庄铁道学院毕业论文 16 ② 水下沉排。 土工织物单片沉排由于其质量轻，在水下会浮起，尤其在波量和流速大的情况下可能被掀起和冲动而难以到位，必须采取压载下沉的措施。 对双片沉排由于其质量大，可采用自重下沉法。 (4) 排面压重可采用人工施工或机械施工： 软体沉排的锚固 (1) 顶端和周边锚固。 软体排顶端一般应锚固在路基顶肩内，使其在施工期和整个运行期 内不产生滑动而保持稳定。 锚固方式有下列几种： ① 桩锚法。 在路基顶肩稍向里处，用桩或钉将沉排固定。 这种方法适用于比较平缓。 高度较小、下滑力不大的情况。 ② 沟漕锚固法。 将沉排顶端埋在沟漕中，再用块石或砾石回填压实。 ③ 镇块或镇梁法。 将沉排顶端埋在一定深度的沟漕中，其上压以镇块或镇梁。 对稳定性要求较高或岸坡较陡时，采用此法较多。 (2) 坡面锚固。 为了保证沉排的稳定，在整个沉排平面上尚应按一定间距设置锚钉。 锚钉一般间距 为：坡陡于 1:3时，采用 ；坡度为 1:31:4时，采用 ；坡度缓于 1:4时，则采用 移动时，锚钉间距可酬情增大，甚至不设。 护坡垫应延伸到平均低水位以下，防止由于水流作用便岸坡受冲刷。 垫的搭接方式，通常顺水流方向按叠瓦式铺放，且上游块应搭在下游块上，接头至少应重叠。 当岸坡承受波浪冲击时，常规施工实践是使垫块沿岸坡垂直向下铺放，上面的垫块搭在下面的垫块上。 土工膜袋护坡的概述 土工膜袋是一种采用合成纤维机织而成的双层织物，其内灌注具有一 定流动度的混凝土或砂浆成型。 由于膜袋自身具有透水性，加之灌注时的压力，使混凝土或砂浆中的部分水分被挤压而流出膜袋，从而降低混凝土或砂浆的水灰比，加速其凝固速度，获得高密度和高强度的混凝土或砂浆的硬结体。 可用于土坝上下游边坡、渠道和河道岸坡、公路和桥台坡面及港湾等工程。 土工膜袋是护坡的一种形式，它是在工厂按照施工现场的地形条件缝制而成。 从而给铺设带来极大方便。 使用土工膜袋进行护坡，具有以下优点：便于水下施工，在河道流速小于 ，可直接将膜袋铺设于整坡后的坡面上，由灌注孔注入混凝土或砂浆，无需排水或 修筑施工围堰；可缩短施工工石家庄铁道学院毕业论文 17 期，提高工效；可适应变化复杂的地形，达到均一厚度的混凝土或砂浆的块体，且外形整齐美观；质轻便于运输；土工膜袋内的混凝土或砂浆的早期强度较高， 7d的抗压强度可达 28d抗压强度的 60%— 70%，而且比同龄期的混凝土或砂浆的抗压强度高，养护也方便。 同时土工膜袋材料应满足表 31的技术要求，袋内可充填混凝土或砂浆。 充填混凝土时，粗集料最大粒径应符合表 32的要求，塌落度不宜小于 200m，其强度等级不低于 C10；充填砂浆时，其强度等级不低于 M2. 表 31 土工膜袋材料要求 指 标 内 容 指 标 要 求 顶破强度 (N) ≥ 1 500 渗透系数 ( 310 cm/s) 等效孔径 950 (mm) 延伸率 (%) ≤ 15 表 32 混凝土集料的最大粒径要求 土工膜袋厚度 (mm) 集料最大粒径 (mm) 150250 ≤ 20 ≥ 250 ≤ 40 土工膜袋的厚度确定 土工膜袋的厚度应考虑抵抗弯曲应力、抵抗浮动力两方面要求确定。 对存在冰推力的情况 ，还应考虑抵抗冰推力的要求 (见图 31)。 图 31 膜袋稳定性分析 石家庄铁道学院毕业论文 18 (1) 抵抗弯曲应力所需厚度应按式 (37)确定。 23 aRFt cg  （ 37） 式中 ； t —— 土工膜袋所需厚度， (m)； c —— 砂桨或混凝土浮容重， ( 3KN/m )； R —— 充填料的抗压强度 ,( 3KN/m )； a —— 假设膜袋底架空面积为正方形的边长一般取 ～ gF —— 安全系数，取 3。 (2) 抵抗浮动所需厚度应按式 (38)确定。 m mBLHCt WC WWwm23    (38) 式中 ： mC —— 面板系数， 对无滤点板取 l，有滤点板取 ； WW LH , —— 分别为设计坡高和坡长， (m)； B —— 垂直水边线护坡面长度， (m)； W —— 水的密度， ( 3KN/m )； m —— 土坡坡角的余切， m= tanC ， m=。 (3)抵抗冰推力土工膜袋所需厚度应按式 (3— 9)确定。     GScGSGSgiimfHmCHfmFmtPt   1111212 (39) 式中 ： iP —— 水平冰推力， ( 3KN/m )，设计时可取 150( 3KN/m )； it —— 冰层厚度， (m)； 1H —— 冰层以上护坡面的垂直高度， (m)； GSC —— 护面与坡面之间的粘结力， kPa； GSf —— 护面与坡面之间的摩擦系数，可取。 土工膜袋稳定性 土工膜袋不允许在沿坡面的分力作用下产生滑动，安全系数应满足式(310)的要求： s i nc os2 23  GSSRts fL LLTTF   (310) 石家庄铁道学院毕业论文 19 式中 ： SR TT、 —— 膜袋沿坡面的抗滑力与下滑力， (kN)； 32 LL、 —— 膜袋在坡面、坡脚处的长度， (m)。 土工膜袋的边界处理和构造要求 (1) 顶部：宜采用浆砌块石保护或填土覆盖。 对于有地面径流的坡顶，应设截水沟或其他防止地表水侵蚀膜袋下部基土的措施。 (2) 底部：海岸斜坡护岸，土工膜袋底端应设压脚棱体或块体；河岸斜披护岸宜使土工膜袋下端伸过设计冲刷线以下 ，并用块石保护，以防冲刷。 (3) 侧翼：应开沟槽，将两侧土工膜袋埋人沟槽中。 (4) 相邻两块土工膜袋接缝处，应垫设土工织物，土工织物与土工膜袋搭接长度不应小于 50cm。 (5) 膜袋铺设前．应对坡面进行处理：对土坡应按设计要求进行修坡或挖泥，坡面应平顺、无明显凹凸。 表面无树枝、植被、块石等杂物，并开挖好上、下锚固沟槽：对抛石坡面．先应按设计断面进行理坡。 在理坡后的块石表面上应用片石、碎石进行整平，要求水下部分表面平整度不大干 15cm。 陆上表面平整度不大于 10cm。 膜袋铺步骤和方法 (1) 卷膜袋 平地上层开膜袋，在 其上、下缘管套中穿入钢管，以下缘钢管为轴，将膜袋卷成“卷材”。 (2) 设定位桩及拉紧装置 定位桩宜打设在坡顶距膜袋上缘 ～ ，其间距宜为 1～ 2m，且每块膜袋不小于 4根。 每根定位桩上均应设紧拉器或滑轮。 (3) 铺展膜袋 ① 用定位桩及紧拉器拉住膜袋上缘钢管； ② 预留膜袋纵向收缩富裕量，膜袋的纵向收缩量宜通过试验确定； ③ 用绳系住下缘钢管两端，利用人力或绞车控制膜袋卷向下滚铺到位，铺设后的膜袋应平顺； ④ 水下部分铺设应由潜水员配合并进行检查。 (4) 膜袋铺展、压稳后，应拉紧上缘固定绳索，并防止膜袋下滑。 (5) 膜袋铺设后应及时充灌混凝土或砂浆，充灌应符合以下要求。 石家庄铁道学院毕业论文 20 ① 水上部分的膜袋在充灌前应洒水润湿。 ② 充灌应从已充灌的相邻块处开始，沿自下而上、从左向右的次序进行，充灌过程应及时调整膜袋上缘的拉紧力。 ③ 充灌速度应控制在 10～ 15 hm/3 范围内，出口压力以 ～ 宜。 ④ 每一充灌口的充灌应连续，灌满撤管后应将充灌口扎紧。 ⑤ 混凝土充灌将近饱满时，应暂停约 5min，待膜袋中水分析出后，再充灌至饱满： (6) 充灌完成后，应及时用水将膜袋表面和滤点孔内的灰渣清理干净，设渗水孔管，并进行养护 . (7) 施 工 中 应 注 意 以下事项。 ① 膜袋的长度方向 必须垂直于坡面方向； ② 膜袋铺设以及混 凝土或砂浆的充灌应按照先上游后下游、先深水后浅水、先标准断面后异形断面的次序； 图 32 渗水孔布置 ③ 相邻两块膜袋的接缝 应尽量缩小，在铺设后一块膜袋时，前一膜袋宜预留一定富裕量，搭在后一块膜袋之下，在充灌混凝土时辅之人工使之挤严。 后一膜袋应平 压在前一膜袋的上面并将扎带扎牢。 ④ 受潮汐影响的封闭式护岸、堤身的土工膜袋护坡，施工时应考虑内外水头差的影响，并采取相应措施。 ⑤ 膜袋表面应设渗水孔 (见图 32)，孔的间距为 1～。 石家庄铁道学院毕业论文 21 第 4章 地基加固 利用土工材料的高强度，韧性等力学性能，分散荷载，增大土体的刚度 模量，改善土体或作为筋材构成加筋土以及各种复合土工结构。 土工材料用于加固补强地基 当地基可能产生冲切破坏时，铺设的土工材料将阻止破坏面的出现，从而提高承载能力。 当土 工材料受集中荷载作用时，在较大的荷载作用下，高模量的土工材料受力后将产生一垂直分力，抵消部分荷载。 当很软的地基可能产生很大的变形时，铺设的土工材料由于其承受拉力和与土的摩擦作用而增大侧向限制，阻止侧向挤出，从而减小变形特别是侧向变形，增大地基的稳定性。 以土工材料加筋垫层为例，用公式 41说明土工材料承受拉力而产生的支撑和减小侧向挤出的效 果。 2 si na c c q f qTp a c N b T N b D N bR       （ 41） 式中 ： 第一项原地基的极限承载能力： 第二项为地基在荷载下沉降使土工材料承受拉力所产生的效应： 第三项是土工材料阻止隆起而产生的平衡镇压作用效应： 第四项为隆起产生的埋深效应。 abp —— 每延米荷载（ KN）；  、  —— 地基的形状系数，一般  =；  =； C—— 土的粘聚力 （ pkN ）； cN 、 qN —— 与内摩擦。