道路桥梁工程专业毕业论文

害

在公路运营中出现的各种病害中,路基病害是最常见,治理难度也比较大,在增加养护费用的同时还使公路的寿命大大缩减;下面,就影响路基稳定的病害类型及治理措施进行简要论述;

1.1路基病害形成的主要因素

由于路基在承受土体自重、行车荷载和各种自然因素的作用下,导致各个部位产生变形,变形又引起路基标高和边坡坡度、形状的改变,严重时造成土体位移,危及路基的整体性和稳定性,造成路基的各种破坏; 1.2路基的病害类型及成因

深填、高填、半填半挖或立交桥互通匝道填方,往往会在通车一段时间后下沉;究其原因,一方面在于施工因素,如压实控制不好、分层过厚、施工措施不当等；另一方面在于材料因素,如最大干容重及最佳含水量有误、材料压缩系数过大、采用高塑性指数的粘性土等;出现此问题,会使路面变形、开裂或下陷;

边坡滑塌是最常见的路基病害,根据边坡土质、破坏原因和规模不同可分为溜方和滑坡;溜方是由于少量土质边坡向下移动造成的;主要是由水损坏和施工不当引起的;滑坡使一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动;主要原因是由于边坡太陡、选用不正确的倾斜层次填筑、土太湿、坡脚被水冲刷淘空;

在较陡的山坡填筑路基,由于路基底部被水浸湿,形成滑动面;坡脚又未进行支撑,在路基自重和行车荷载作用下,整个路基沿倾斜的原地面向下滑动,路基整体失去稳定;

软土具有含水量大、抗剪强度低、承载能力低的特性;在软土上修建路基或桥涵构造物基础易出现压缩沉降、滑陷、坍塌等现象;应采取预压方式至使沉降稳定,再调整纵断,以满足使用要求; 1.3产生病害原因的一般分析

岩土体的力学性质决定了边坡稳定性的丧失方式,如坚硬岩石边坡失稳以崩塌和结构面控制型失稳为主,而软弱岩石则以应力控制型失稳为主;岩土体的工程地质性能越好,边坡稳定性越高;

由于经验的不足,很多地方目前在公路的标准规范的具体运用上存在两个误区,一是认为公路就是标准越高越好,在设计和建设中都刻意追求所谓高、大、全的标准；二是在执行标准时教条化,不是因地制宜运用指标,而是千方百计让地形、地质等自然环境适合标准;由于上述两个认识上的误区,导致在建设过程中高填深挖路基增多,高路堤和高边坡增多;

随着各种工程活动的次数频繁和规模扩大,对公路边坡稳定性的影响越来越显着,特别是各种不当的工程活动引起的边坡、路基失稳事故经常发生;对边坡、路基稳定性产生明显影响的活动包括削坡、坡顶加载、地下开挖等;

路面病害处理不得力或交通安全设施维护不及时,病害在车轮载荷的反复作用下,向四周扩散、破碎、掉渣

形成大面积坑槽;损坏的交通安全设施会给过往车辆的行驶安全

带来隐患,尤其是夜间造成的车辆损坏及交通事故; 1.4保护措施及防治办法

路基的施工质量,是整个路线工程的关键,也是路基路面工程能否经受住时间、车辆运行荷载、雨季、冬季的考验的关键;要做好路基工程,必须扎扎实实地进行路基的填筑,尤其对原地面的处理和坡面基地的处理;

路堤填料一般应采用砂砾及塑性指数和含水量符合规范的土,不使用淤泥、沼泽土、冻土、有机土、含草皮土、生活垃圾及含腐殖质的土;液限大于50塑性指数大于26的土,一般不宜作为路基填土;

路基施工时,应严格按现行公路路基施工技术规范要求进行,并应通过试验路段来确定不同机具压实不同填料的最佳含水量、适宜的松铺厚度和相应的碾压遍数、最佳的机械配套和施工组织,还要有一定素质的施工队伍来具体施工;

地基具有极大的破坏性,但从广义上讲,只要外在荷载在土基上有可能出现有害的过大变形和强度不够等问题时,我们都应该视为软基而认真对待,并进行必要的处理;一般按处理的部位可分为地基处理和路堤处理;

2. 高填方路基病害及防治

近年来,我国公路建设工作发展迅猛,烟台地区的公路建设工作在全省也一直处于领先地位,胶东半岛属于典型的丘陵地形,在新建公路及旧路改扩建中经常遇到高填方路基;填方总高度土质超过18m或石质超过20m的路基,称之为高填方路基;高填方路基的填方数量大、占地宽、施工工艺复杂;因此,在高填方路基的施工中,即使完全按照规范要求进行施工,但由于所处的环境千变万化,且所受的外界因素影响较多,在工程施工过程中和工程完工后,随着时间的推移与行车重复载荷的作用

,经常出现路基整体下沉或局部沉

降、路基纵横向开裂、路基滑动或者边坡滑坍等病害,而且较难治理; 2.1病害产生的原因

当公路路线设计有高填方路基时,应按照规范要求认真地对高填方路基作特殊设计,结合相应填料的种类,进行稳定性验算和沉降计算;如果验算和计算所需的地质条件、土工实验资料等不能真实反映现场情况,或外业勘测期间未对高填方路段地质进行布探,对其地质构造、各种软弱面的分布状况不明,就会造成设计的不合理;在施工过程中或完工后,高填方路基将会有较大的整体下沉或局部沉陷,以致影响公路的正常使用;

如果路基填料土质差,填料中混进了种植土、腐殖土或泥沼土等劣质土;由于这几类土壤中有机物含量多、抗水性差、强度低,路基势必将出现塑性变形或沉陷破坏;尤其是膨胀土

遇水膨胀软化,风化收缩开裂,固体稳定性差,用作填料时随着土壤中水分的挥

发,收缩开裂尤为严重,对路基的整体结构危害极大;

高填方路基基底承载能力应高于一般路基基底,若按一般路基要求,当路基填料不断增加时,原地基的压缩变形将导致路基下沉;

高填方地段地面线多位于低洼处,常常积水,尤其是下雨天,使土基常时间受浸泡,土基含水量大,排水不良,施工过程中未对路基排水进行处理

若遇水

浸泡会引起土质松软从而导致承载能力降低、路基下沉等;

在高填方路基施工中未严格按分层填筑,随意将铺筑厚度加厚,即使压实机具按规定的碾压遍数压实时,压实度也达不到规定的要求,当填筑到路基设计标高时,必然产生累计的沉降变形;对同一路段的不同填料没有严格控制,造成压实度不足或不均匀,易导致局部较大的沉降变形,工中无法整幅分层填筑的路段,没有在山坡上按要求从填方坡脚向上挖成向内倾斜的台阶,从而造成在搭接处产生不均匀沉降,路基两侧超宽填筑不够,路基亏坡,整修时采用“贴补法”;补填土不易与原边坡土结合紧密而且难以压实,整体性差;

在施工中,未严格控制填料的实际含水量为最佳含水量±2,制定科学合理的压实工艺,或未按要求配备相应的整平碾压机具并按规范进行操作,导致高填方路段产生较大的沉降变形和整个路基的不均匀沉降;

先施工低填方路基,后施工高填方路基,往往高填方路基施工完成后就立即铺路面,路基没有足够的时间沉降固结,而使路面使用不久就出现沉陷;

施工过程中,质量与技术方面的管理力度不够,工地现场人员的责任心不强,技术质量监督力度不够,施工单位感觉工作量偏大,部分人员凭经验减少压实度的抽检频率,甚至伪造试验资料应付检查,施工现场混乱使工程质量降低,造成施工过程中的隐患,甚至造成大的质量事故,危及了路基的稳定性; 2.2病害预防的方法

针对各种病害产生的原因我们可以相应地进行预防,做到防范于未然;主要措施有以下这几点;

2.2.1 注意材料的选用

高填方路基填料宜优先采用强度高、水稳性好的材料,或采用轻质材料;受水淹、浸的部分,应采用水稳性和透水性均好的材料;在分层填筑时,应按照规范要求进行逐层整平碾压,并按规范进行操作,应通过试验段确定机具配备、洒水量、适宜的松铺系数和相应的碾压遍数;

2.2.2 注意施工工艺

基底承载力应满足设计要求,特殊地段或承载力不足的地基应按设计要求进行处理,覆盖层较浅的岩石地基,宜清除覆盖层;路基若通过耕地,施工时必须做填前碾压,如果有机质含量和其他杂物多而不易压实,应换填土,如果地基为松软土;通过对原地进行常规的填前碾压不能满足稳定和沉降要求时,要按公路软土地基路堤设计与施工技术规范要求向监理工程师提出对软弱土进行加固处治; 2.2.3 地质补探

高填方路基应进行地质补探,掌握其地质层理、节理、断层及了解有无地下水或其分布情况,并按规范要求进行特殊设计,高边坡设计应规定相应的填料;如设计没有验算其稳定性、地基承载力或沉降量等项目时 2.2.4 及时排水

施工中,各施工层表面不应有积水,填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况设置2%-4%的双向或单向排水横坡,及时排走雨水;施工前,应先做好截水沟、排水沟等排水及防渗设施,坡脚避免遭受水的冲刷排水沟边缘距路基坡脚不小于2m; 2.2.5 分层压实

旧路加宽时,清除边坡上的杂草,并沿旧路边坡挖成向内倾斜的台阶,台阶宽度不小于1.0m;填方分段施工两段交接处,则先填段应留台阶与后填段分层阶梯搭接,搭接长度不小于2m;半填半挖路段按规范要求设置台阶并分层压实,提高路堤的整体稳定性; 2.2.6 加超载预压

在填筑好的高填方路基上堆置高度3m以上的碎石或其它重物,对路基施加超载预压,加速完成路基工后沉降、增加路基强度; 2.2.7注意压实方式

应向有关部门提出补做;

高填方路基的压实可采取振动压实、强夯及冲击压实等方式,提高压实效率和施工质量、更快更经济地达到工程质量要求; 2.3病害处治的方法

对于已经出现病害的高填方路段,可采取换土复填法、固化剂法、粉喷桩和灌浆法等;从方案的可操作性、经济性、处理效果综合比选这几种方式,灌浆法操作简便、成本低、效果较好且不影响公路运营,所以灌浆法处理较为常用; 灌浆法施工时,压浆材料一般选用水泥浆液加添加剂,最好采用高水速凝材料;该材料由A、B两种固体粉末材料组成,使用时与粉煤灰混合均匀加水搅拌高水材料：粉煤灰：水=1：35：3.5;A、B两种浆液单独放置24小时以上不凝固,可以长距离、长时间输送、存放,易于施工; 2.4结论

填方工程质量控制没有应用什么尖端技术,其成败的关键在于管理,应该制定行之有效的管理措施,确保规范和设计的要求不折不扣地付诸实施;并且试验、检测、观测都是必要的手段,以数据说话,及时发现问题,及时总结经验,质量管理水平和档次才能不断提高;

对于高填方路基的病害影响,我们要做到早预见、早防治

发现问题及时采取有效的

补救措施,确保高填方路堤有足够的稳定性和耐久性,能承载车辆的反复荷载作用和抗御各种自然因素的影响;

3. 路基滑坡的防治

路基滑坡的防治对滑坡这一常见的路基病害的预防及治理;有些区段滑坡病害较为密集,平均每百公里分布高达20-30处,多为山区;发生滑坡常常中断行车,给运输安全带来严重危害; 3.1产生滑坡的原因

有内在因素,也有外在因素;内在因素是形成滑坡的先决条件,它包括岩土性质、地质

构造、地形地貌等;外因通过内因对滑坡起着促进作用;它包括水的作用、地震和人为因素等;所以

滑坡是内外各因素综合作用的结果;

3.2防治滑坡的原则

对有可能新生滑坡的地段或可能复活的古滑坡,应采取必要的工程措施,以防止产生新的滑坡或古滑坡的复活;

滑坡的发生与发展是有一个过程的,早期整治,能收到事半功倍的效果;

滑坡一般应一次彻底根治,不留后患;但对规模较大、性质复杂、变形缓慢,一时尚不致造成重大灾害的滑坡,也可在全面规划下,分期整治; 3.3防治滑坡的措施

排水措施滑坡的发生和发展都与水的作用有关,排水是防治各类滑坡之本;但应根据具体情况,采用切合实际的排水方式;对滑坡体以外的地表水,应加以拦截和引出,在滑坡可能展的边界5m以外修建一条或多条环形截水沟,对滑坡体以外的地下水,应修建截水盲沟,对滑坡体内的地下水,应疏干和引出;浅层地下水采用支撑盲沟,深层地下水采用泄水隧洞亦可采用垂直孔群或仰斜孔群排水;对滑体范围内的地表水,应尽快汇集引出以防下渗,在充分利用天然沟谷的基础上,修建排水系统;

减重措施当滑动面不深,且滑体呈上陡下缓状,滑坡范围外有稳定的山坡,滑坡不可能向上发展时,在滑坡上部减重,以减小滑坡的下滑力,是一种操作简单、经济实惠的防治措施;将减重的土体堆在坡脚反压,以增加抗滑力,效果更好;

支挡措施根据滑体推力的大小;可以选用适当的支挡结构防滑;

它施工方便,稳定滑坡收效快;抗滑挡墙多为重力式,石砌,也有用混凝土或钢筋混凝土的;

它是利用桩在稳定岩土中的嵌固力支挡滑体的建筑物;它具有对滑体扰动少,操作简便,工期短,收效快,对行车干扰小,安全可靠等优点;抗滑桩多为挖孔或钻孔放入钢筋骨

架灌筑混凝土而成;抗滑桩在滑动面以下的锚固深度,应根据滑体作用在桩上的主动土压力、桩前的被动土压力、岩土性质等来确定;

是一种新型支挡结构,由锚杆、肋柱和挡板三部分组成,用于薄层块状滑坡或基岩埋深较浅、滑体横长滑面较陡的滑坡;具结构轻盈、节约材料、适宜机械化施工、提高生产效率等优点;

若滑动面的下缘处在边坡上的较高位置,可视地基情况设置坑滑明洞,洞顶回填土石支撑滑体,或滑体越过洞顶落在线路之外;但这一措施对行车干扰大,施工困难,造价昂贵,只有在其他措施难以奏效时采用;

改善滑坡土体的物理力学性质,用物理化学方法,加固和稳定滑坡;方法很多；如焙烧、成浆、加灰土桩、硅化、电渗、离子交换等;

上述整治措施难以奏效时,在经济技术合理情况下,可以考虑改线绕避; 3.4养护维修要点

滑坡区的地表排水设备,如截水沟、排水沟、吊沟等应做到无淤积、无漏水、无冲刷、排水畅通、沟涵相通;对失效损坏处所,应及时修补;

滑坡区的地下排水设备,如支承渗沟、暗沟、隧洞、渗井、渗管等；应定期检查,及时清理和疏通;对失效或损坏处所,应及时修补或整治;地下排水设施一般每年在春融之后和冰冻之前,在雨季开始之前和暴雨之后,必须仔细观测其流量,掌握其变化规律和排水效果,发现异常及时处理;

滑坡区的防护和加固建筑物,应保持完整无损,如有开裂、滑移,必须认真查明原因,采取治理措施,不可麻痹大意,要防患于未然;

情况复杂的大滑坡应对其实行动态监控

对规模大,情况复杂的大滑坡,虽经模治仍在缓慢变形或间歇变形,应对其认真观测,实行动态监控,掌握变化规律和发展趋势,以便及时采取有效措施;

保护好山坡植被,搞好水土保持,也是滑坡区养护维修的重要任务;

4.路基崩塌落石的防治

路基崩塌落石的防治崩塌落石是堑坡或其上山坡的岩块土石发生崩塌或坠落造成危害的地质现象;具有突然、快速和较难预测的特点,是地形、地质比较复杂的山区铁路十分常见的路基病害;对铁路行车安全危害甚大,经常导致中断行车,甚至列车; 4.1形成崩塌的原因

坡度大于45°、高度大于30m;特别是坡度在55°-75°的斜坡,是崩塌多发地段; 由风化的坚硬岩层组成的又高又陡的斜坡,如互层砂岩,稳定性更差,容易形成崩塌; 受地质构造影响严重,有很多结构面将岩体切割成不连续体的斜坡,特别是有两组结构面倾向线路,其中一组倾角较缓时,容易向线路崩塌;

水的作用是产生崩塌的重要因素;绝大多数的崩塌发生在雨季或暴雨之后,因为水的渗入对岩石产生软化、润滑和动水压力作用,使岩体强度降低,内摩擦力减小,促使崩塌发生;

其他如地震、爆破、人工开挖斜坡及列车震动等,都是诱发崩塌的因素; 4.2防治的原则

防治原则以预防为主,制早治小,一次根治,不留后患为原则;

新建铁路应加强工程地质工作,对崩塌落石地段,严重者应予以绕避,不能绕避时,应修建必要的预防性工程,防患于未然;

养护维修应对可能发生崩塌落石地段,加强检查巡视,发现变形失稳征兆,应及时采取措,治早治小,防止因病害扩大而导致灾害的发生;

病害发生后,整治工作要坚持一次根治、不留后患;否则,往往会招致大的灾害;

4.3常用的防治措施

防治措施常用的防治措施有如下类型;

拦截类适用于小规模、小块体的崩塌落石;拦截构造有落石平台、落石坑、落石沟、拦石墙、钢轨栅栏及柔性拦石网等;

遮栏类应用于规模较大的崩塌落石,遮栏建筑有各种明洞和棚洞;修建明洞、棚洞,既可遮挡崩塌落石,又可对边坡下部起稳定和支撑作用;

支挡加固类适用于不宜或难于消除的大危岩或不稳定的大孤石;支挡建筑有支顶墙、支护墙、明洞式支墙、支柱、支撑等;

护墙适用于易风化剥落的边坡;边坡陡者用护墙

边坡缓者用护坡;

改线绕避上述措施不能奏效时,应考虑改线绕避; 4.4养护维修要点:

崩塌落石地段应进行定期检查、经常检查和雨季汛期检查;所谓定期检查是指春检和秋检,对崩塌落石地段及其防护建筑物进行全面地检查;春检时发现隐患,采取防范措施安全渡汛;秋检时是检查汛期过后崩塌落石处所的变化情况及防护建筑物的破损情况,分轻重缓急,安排路基大、维修计划;雨季汛期应加强检查力度,执行雨前、雨中、雨后检查制度,是防止崩塌落石事故的有效措施;

及时清理被拦截的崩塌坠落土石,修理被破坏的建筑物及排水设备;

范围大、数最多、危石分散、清除整治困难的崩塌落石地段,应设置报警装置,以防发生事故;

5. 基床翻浆冒泥、下沉外挤的防治

基床翻浆冒泥、下沉外挤的防治基床翻浆冒泥、下沉外挤是路基本体变形而引起的病害;一般发生在基床为黏土类的路基地段,排水不良的路堑和站场比较多见;翻浆冒泥

和基床下沉外挤病害,是基床变形不同阶段的表征,翻浆冒泥导致陷槽或碴囊基床下沉,陷槽或碴囊的发展使基床抗剪强度下降,导致路肩隆起或边坡外挤;基床翻浆冒泥引起的轨道不平顺,恶化了列车运行条件,但变形发展缓慢,对行车安全影响不大;而基床下沉外挤,则可能造成行车中断甚至列车,严重危及行车安全; 5.1基床翻浆冒泥、下沉外挤形成的原因

病害成因基床排水不良承载力不足或受水浸承载力进一步下降的土质基床在列车荷载反复作用下,将逐渐形成基床翻浆冒泥下沉外挤的病害;水若源于降雨,翻浆冒泥表现为季节性,即雨季发生,旱季不发生,水若源于地下水,则翻浆冒泥表现为常年性,但雨季比较严重;基床土遇水承载力下降,原因比较复杂,如基床土为膨胀土未更换或改良,排水系统不完善,基床未作砂垫层或厚度不足,填土密实度未按规定控制,轨道状态不良,速度、轴重增加而轨道与之不相匹配等,都将使基床强度与行车条件不相匹配,以致产生基床病害; 5.2防治原则

防治原则\"预防为主,治早治小\";应在基床变形的初始阶段及早整治,不要到碴囊形成甚至下沉外挤再整治,这样做可事半功倍; 5.3防治基床病害的新工艺

防治措施应视病害性质,产生原因,地段长短及施工条件等情况,合理选择施工工艺,综合整治以求实效;

适用于排水不良而导致的基床病害,如路堑和站场;疏通或修建防渗侧沟、天沟、排水沟等地表排水系统,修建堵截、导引、降低地下水位的盲沟、截水沟、侧沟下渗沟等排除地下水或降低地下水位系统;

适用于基床表层土承载力不足导致的基床病害,如裂土病害;防治措施一般采用换渗料土及换砂;换填深度应以满足承载力要求为原则;

这是近年广泛应用的防治基床病害的新工艺,它有隔离地表水、过滤基面水和均布基面应等多种效用,常与换砂、砂垫层配合使用; 5.4养护维修注意事项

病害整治前,应加强线路检查和维修,及时整好轨平和轨向,挖除翻浆泥碴恢复道床弹性排除陷槽和碴囊积水,保持排水设施完好畅通,以保证行车平稳和降低基床变形速度;

病害整治后,应经常保持状态完好,及时修补损坏部位,尤其要确保地下排水设施,如侧沟下渗沟,完好畅通,定期清理,以防堵塞;

6.路基陷穴的防治

路基陷穴的防治路基陷穴是路基下面隐伏的洞穴顶部塌陷引起的一种路基病害;塌陷有时能使轨道悬空,给行车安全带来严重后果,这些洞穴有三类；一是石灰岩地区的岩溶洞穴,二是黄土地区的黄土陷穴,三是人工遗留的洞穴,如古墓、古窖、古井、遗弃的坑道等;有些洞穴,修建铁路时未发现,或发现未作处理,有些黄土陷穴是在铁路建成后,因路基排水不良,水流集中潜蚀而成; 6.1形成原因

形成原因造成洞穴顶部塌陷的主要因素是水的作用和列车荷载作用;洞穴在水的侵蚀、潜蚀作用下和列车动荷载的反复作用下,洞顶的岩土结构逐渐遭到破坏,承载力也逐渐丧失,最终突然塌陷; 6.2防治措施

预防措施预防洞顶塌陷,必须预先弄清楚影响路基稳定范围内,隐伏洞穴的分布情况、形状大小、埋藏深度、顶部厚度、洞穴处工程地质和水文地质情况,以及洞穴的发展趋势等,而后采取工程措施,预防洞穴塌陷;但要做到这一点,只有在新线勘测设计或施工阶段才有可能;通车后在运营条件下

很难做到;黄土路基,只要做好路基排水,就能预防

新生陷穴的发生; 6.3整治措施

整治措施陷穴发生后,首先应根据陷穴发生的部位、规模、对路基稳定性或行车安全的危害程度,进行评估,确定是否紧急处理;发生在轨道下面的陷穴,对行车安全危害较大,应采取紧急措施,如填实陷,整修线路,扣轨慢行,派人看守,情况危急时,应封锁线路;其次应做细致调查,查清塌陷洞穴的成因,形状大小,平面位置,埋藏深度,工程地质和水文地质特征及可能的发展趋势,为彻底整治提供依据;常用措施有：

如暂不危及行车安全,此措施应作为首选,它能确保质量,不留后患; 塌陷洞穴在轨道下方,无法开挖,可钻孔灌砂、灌注泥浆、砂浆或混凝土浆;