高填方路堤病害处治教学文案.ppt

情景一高填方路堤病害处治路基路面病害处治 Page2情景一高填方路堤病害处治高填方路堤病害认知、监测会编写沥高填方路堤病害处治方案掌握高填方路堤病害处治方法学习目标 Page3情景一高填方路堤病害处治学习任务任务1.1高填方路堤病害类型认知任务1.2高填方路堤病害处理措施和方法任务1.3编写高填方路基病害整治的施工组织设计案例 任务1.1高填方路堤病害类型认知4知识目标掌握高填方路堤的定义，熟悉高填方路堤的主要病害，高填方路堤沉降的部位及高填方路堤病害的成因能力目标能依据相关规范进行高填方路堤病害监测与调查学习重点高填方路堤病害的成因及监测 任务1.1高填方路堤病害类型认知1.1.1高填方路堤病害类型1.1.2高填方路堤病害的成因1.1.3高填方路堤病害监测与调查 1.1.1高填方路堤病害类型【学习任务1】认识高填方路堤病害类型，掌握高填方路堤的定义与主要病害，了解高填方路堤沉降发生的部位。一、高填方路堤的定义二、高填方路堤的主要病害三、高填方路堤沉降6 根据《公路路基设计规范》JTGD30-2004规定:对边坡高度超过20m的路堤或地面斜坡坡率陡于1：2.5的路堤，以及不良地质、特殊地段的路堤，应进行个别勘察设计，对重要的路堤应进行稳定性监控。因此,高填方路堤就是指边坡高度超过20m的路堤或地面斜坡坡率陡于1：2.5的路堤，以及不良地质、特殊地段的路堤。故高填方路堤与低填方路堤只是一个相对的概念。高填方路堤的稳定不仅与边坡高度有关，也与路基填料及其性质、边坡坡度、地基所处水文地质状况、路基压实机具、施工方法等有关。所以说，高填方路堤只是笼统地指填方较高的路堤。情景一高填方路堤病害处治一、一、高填方路基的定义 高填方路堤该照片来源于网络 厦漳高速公路高填方路基工程该照片来源于网络 吴子靖高速公路高填方路基工程吴堡至子洲至靖边高速公路全长188.879公里。其中，子洲至靖边高速公路全长120.68公里，吴堡至子洲高速公路全长68.20公里。该高速按四车道高速公路尺度建设，设计时速80―100公里，路基宽度24.5米，全立交、全封闭。吴子靖高速全线有特大桥、大中桥255座，累计长约57公里；跨线桥10座、涵洞327道、互通式立交9座；隧道33座，长约18公里。这段路特点之一是高边坡及高填方多，仅吴子段68公里长线路，8米以上的高边坡长度达4.7公里，最大边坡高60米，分为12级。8米以上的填方段11.7公里，最大高填方达46米。该照片来源于网络 高填方路堤G307线白家庄至张家河高速公路高填方路基，工程量最大，共有167层该照片来源于网络 高填方路堤湖北沪蓉西高速公路第五合同段，夹活岩和朱家岩隧道之间，最大填方筑高度76米、填方数量38万m3，居亚洲第一、世界第二该照片来源于网络 朱家岩隧道湖北沪蓉西高速公路第五合同段，夹活岩和朱家岩隧道之间，最大填方筑高度76米、填方数量38万m3，居亚洲第一、世界第二该照片来源于网络 二、高填方路堤的主要病害1．整体下沉或局部沉降；2．路基不均匀沉降引起的纵横向开裂；3．路基滑动或边坡坍塌。 二、高填方路堤的主要病害高填方路堤沉降沉降类型——均匀沉降和不均匀沉降均匀沉降条件——环境条件一致（地形、水文、地址、施工填料、机械设备、单位水平等）均匀沉降影响——沉降量小不影响行车，过量沉降影响行车安全16 二、高填方路堤的主要病害高填方路堤沉降不均匀沉降条件——环境条件不一致（地形、水文、地址、施工填料发生显著变化的挖填结合处）不均匀沉降影响——路面断裂、不平整、行车危险17 二郞山隧道东口路堤边坡坍塌 高填方路堤纵向开裂 三、高填方路堤沉降高填方路堤的沉降主要表现为均匀沉降和不均匀沉降。1．工程地质变化处2．地形变化处3．水文的影响4．桥涵结构物台背回填段与路基结合处 1.1.2高填方路堤病害的成因【学习任务2】结合高填方路堤的工程特点，分析并认识高填方路堤病害产生的原因。1、设计方面原因2、施工方面原因3、路堤填料原因 1.1.2高填方路堤病害的成因1．设计方面原因⑴由于路线通过不良地质路段。设计处理不当，土基易于产生压缩沉降或挤压移位，导致高填方路堤沉降变形。⑵路线穿越宽浅游荡性的河床时，路基与桥梁衔接处过渡段结构设计不合理将导致不均匀沉降，引起桥头跳车。⑶通道、涵洞铺砌未考虑防水设计，易导致地表水渗透浸泡路基，使路基承载力下降而发生沉降变形。⑷高填方路段纵、横向排水设计考虑不周，路基排水系统设计不完善易造成路基两侧长期积水而降低地基承载力，使路基沉降。⑸高边坡路堤坡脚防护与加固不妥。 1.1.2高填方路堤病害的成因2．施工方面原因⑴路基施工前未做好临时排水设施建设与永久性排水系统的有机结合,长期积水浸泡路基致使地基和路基土承载力降低。⑵原地面处理不彻底,地基压实不足等因素，在静、动荷载的作用下，使路基沉降变形。⑶不良地质路段未予以处理或处理不当而导致路基沉降变形。⑷填施工质量控制不当。 路基施工前未建立临时排水系统 路基施工临时排水不畅被雨水浸泡 1.1.2高填方路堤病害的成因3．路基填料原因填料有种植土、腐殖土或泥沼土等劣质土，或土中含有未经打碎的大块土或冻土块等；在冰冻或季节性冻土地区，由于劣质土或冻土块的存在，路堤极易出现冻融翻浆现象；在填石路堤中若石料规格不一、性质不匀。 填方路段填层超厚、填料粒径超标 1.1.3高填方路堤病害监测与调查【学习任务3】结合高填方路堤病害的成因，进行高填方路堤病害监测与调查。一、高填方路堤病害监测二、高填方路堤病害调查28 1.1.3高填方路堤病害监测与调查一、高填方路堤病害监测高填方路堤病害监测，具体内容如下：1．高路堤稳定性分析的强度参数29 1.1.3高填方路堤病害监测与调查2．路堤稳定性分析（1）路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性宜采用简化Bishop法进行分析计算。（2）路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性可采用不平衡推力法进行分析计算。30 1.1.3高填方路堤病害监测与调查3．路堤的稳定安全系数31 1.1.3高填方路堤病害监测与调查4．路堤基底处理当地基中分布有软弱土层时，应按软土地段路基的有关规定，做好地基加固设计。当路堤稳定安全系数小于表1-2中相应的稳定安全系数时，应采取改善基底条件或设置支挡结构物等措施。32 1.1.3高填方路堤病害监测与调查5．路堤稳定性监测（1）路堤施工监测项目路堤施工应注意观测路堤填筑过程中或以后的地基变形动态，对路堤施工实行动态监控。（2）设计应明确观测的路堤段落、观测项目、观测点的数量及位置等，确定稳定性观测控制标准，说明施工中应注意的事项。33 1.1.3高填方路堤病害监测与调查二、高填方路堤病害调查具体的调查内容如下：1．自然地理位置：包括行政区划位置、工程名称与位置、线路起始点坐标、海拔高程等内容。2．地形地貌条件：包括沿线区域地形条件、地貌条件、地层岩性、地质构造、地震条件、水文地质条件及人类工程活动条件等。3．病害基本特征：包括病害的类型、面积、沉降的大小，路堤破坏程度等。4．病害的形成条件。5．病害的稳定性及危害性分析。6．病害的治理方案建议。34 任务1.2高填方路堤病害处理措施和方法35知识目标熟悉高填方路堤在设计与施工阶段采取的预防高填方路堤病害的措施；掌握高填方路堤沉降各种病害类型的整治技术。能力目标能依据病害的工程条件和相关规范，编制常见的高填方路堤病害整治设计。学习重点高填方路堤病害的处治方法 任务1.2高填方路堤病害处理措施和方法1.2.1高填方路堤病害的预防措施1.2.2高填方路堤病害的整治技术 1.2.1高填方路堤病害的预防措施【学习任务4】熟悉高填方路堤在设计与施工阶段采取的预防病害的措施。一、设计方面应采取的合理措施二、施工方面应采取的有效措施三、加强养护技术37 一、设计方面应采取的合理措施1．路线选线中，尽量避让不良地质地段，不需要追求高指标的线形，努力做到线形指标搭配合理。2．加强工程地质勘察。3．对原地面明确提出压实度和地基承载力要求。4．路线通过较陡的横坡及沟谷地段时，应按要求设置纵横向台阶。5．尽量避免高填方路堤和陡坡路堤设计。6．做好路基排水系统综合设计，使地表、地下水顺利排出路基以外或将地表水阻隔在路基以外。7．高填方路堤路桥过渡段要采取特殊设计，避免直接由柔性到刚性的路基设计结构。8．对软土、盐渍土等不良地质路段，要采取特殊设计设计中要考虑超填厚度。 高填方边坡抗滑桩支护治理工程初期该照片来源于网络 高填方边坡抗滑桩支护治理该照片来源于网络 坡面种草 客土喷播该照片来源于网络 浆砌片石护面该照片来源于网络 二、施工方面应采取的有效措施1．做好路基施工的准备工作。2．施工组织设计是保证工程质量的前提。3．重视原地面处理。4．填筑路基前抓做好路基临时排水工作，做到临时排水系统与永久性排水系统有机结合。5．严格选取路基填料，并控制好填料质量。6．严格控制路堤填筑工艺。7．抓好路基特殊部位的施工质量控制。8．做好压实度的检测工作。 路基原地面种植土清除 路基原地面承载力检测 路基填方路段压实度检测 三、加强养护技术在养护工作中应做好以下工作：1．加强对防水、排水构造物的养护工作，确保路基范围内纵横向排水设施畅通无阻，避免路基遭遇水的浸泡。2．对沉降量大形成跳车的路段，应分析原因采取注浆加固等有效措施稳定路基，及时修补破损路面保证车辆安全行驶。3．对风蚀、水蚀的路基边坡，要及时修补加固，确保路基安全。4．在有条件的情况下做好坡面植被防护，稳定路基边坡。 1.2.2高填方路堤病害的整治技术【学习任务5】掌握高填方路堤沉降各种病害类型的整治技术。几种常见的处治措施：一、换土复填法二、固化剂法三、粉喷桩法四、灌浆法 一、换土复填法因填筑土质不符合要求，路基出现下沉但面积不大且深度较浅，采用换土复填方法，简便快捷。此法是将原路基出现病害部分的土挖去，更换符合规范要求的土。回填时，挖补面积要扩大，且逐层挖成台阶状，由下往上，逐层填筑，碾压密实，压实度要求高出原路基压实度1-2个百分点为宜。 挖除原路基软土 换填砂砾石 铺设土工格栅该照片来源于网络 太中银铁路高填方高填方路基长200米，高达12.68米。采用C类土和砂砾石填方，每60公分夯一次，达标一层检测一层，累计夯20次。该照片来源于网络 二、固化剂法处理高填路堤的下沉时，如果更换路基填料受到限制，且填筑料数量不大时，可在原填料中掺入固化剂处理路基病害。路用材料固化剂从形态上看，可分为固态和液态两大类；从化学构成上看，可分为主固化剂和助固化剂两大部分。固体粉状固化剂中主固化剂以石灰、石膏、水泥为主，助固化剂采用高聚物如聚丙烯酚氨、聚丙烯酸或含有活性基的有机化合物；液态固化剂中主固化剂多采用水玻璃，助固化剂则采用各种无机盐如碳酸镁、碳酸钙等。 三、粉喷桩法处理l0m以内路基下沉病害时，采用粉喷桩加固技术是较为理想的一种方法。几个关键环节：1．严格按粉喷桩施工规范施工，严格掌握钻机的就位、钻进、停钻、提升、停喷、重复的工艺流程。2．做好粉喷桩的质量控制。粉喷桩处理软基属隐蔽工程，通常是昼夜连续施工，必须做好粉喷桩的质量控制，内容包括桩距、桩位检查，逐桩控制喷粉量、桩长等。 粉喷桩施工该照片来源于网络 四、灌浆法公路灌浆法施工程序为：布孔→成孔→注浆三个阶段。1．布孔原则与方法根据路基的强度要求，结合固结灌浆的特点、路基形态等因素考虑。2．成孔钻机选型成孔必须是干法钻进，钻进时绝对不允许加水3．下注浆花管首先选取适当的注浆管，注浆花管应根据钻机钻孔的孔径与孔深而定，应根据简单易行的方法选用。 灌浆法施工该照片来源于网络 任务1.3编写高填方路基病害整治的施工组织设计60知识目标掌握高填方路基病害形成的原因、设计和施工采用的预防措施以及各种病害整治技术；掌握高填方路基病害整治施工组织设计编写内容。能力目标能按照高填方路基病害的工程特点编写高填方路基病害整治施工组织设计。学习重点结合案例学习高填方路基病害整治施工组织设计编写内容。 任务1.3编写高填方路基病害整治的施工组织设计内容如下：1．编制说明，其中包含编制依据、编制范围、编制原则；2．工程概况，其中包括自然条件、施工资源条件、主要工程数量、工程的重点与难点；3．施工组织、施工力量的设想和施工期限的安排；4．编制施工进度计划；5．施工准备和临时工程6．施工方案、施工方法7．确保质量、安全、工期和环保的技术措施（充分考虑施工中可能发生的问题，采取哪些监测手段进行预防）；8．冬、雨季的施工安排及措施；61 案例案例1高填路堤下沉治理技术在××高速公路上的应用案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用案例3CFG桩施工组织设计案例62 案例1高填路堤下沉治理技术在××高速公路上的应用1．高填路堤下沉概述高填路堤完工通车后，随着时间的延长和汽车重复荷载的作用，常出现路基的整体下沉或局部沉降，特别是在填挖方过渡段和路桥过渡段，路基下沉尤为突出。高填路堤下沉的表现形式有以下三种：①路基纵横向开裂；②路基整体下沉或局部沉降(如桥头跳车)；③路基滑动或者边坡坍陷。63 案例1高填路堤下沉治理技术在××高速公路上的应用2．高填路堤下沉的原因（1）由于地基下沉引起①原地面清理不彻底②受外界因素影响地基承载力下降③高填路堤与一般路基过渡段的地基沉降不均匀引起。（2）由于路堤本身下沉引起①填料不合格②纵向分幅填筑、半填半挖没做好台阶搭接，造成不均匀沉降。③每层填料碾压时的含水量控制不均，造成压实度不均匀。④其他方面的原因64 案例1高填路堤下沉治理技术在××高速公路上的应用本项目高填路堤下沉、路面开裂等病害的情况介绍以下三种治理措施。（1）换填土复填法（2）灌浆法（3）布设土工格栅法65 （1）换填土复填法采用这种方法主要是针对填料不符合要求而引起的路基下沉，其下沉面积不大、深度不深。这种方法比较经济，操作上也比较方便快捷。此法是将原路基出现病害部分的填料挖除，把扰动的浮土清理干净，整平碾压达到压实度要求后，用符合规范要求的填料回填。换填时挖补面积要扩大，且每层挖成台阶状，由下往上，逐层整平碾压，压实度要求高出原路基压实度1~2个百分点。66 （2）灌浆法路基下沉的面积很大、深度很深，采用灌浆法。灌浆法施工程序：①布孔原则：布孔要结合路基形态等因素来考虑。②布孔方法：估算路基孔隙率，通过试验测定灌浆量，然后确定钻孔数量。③钻孔：成孔的孔径应尽量小，且必须采用干钻法，钻孔深度视路基高度和路基填料的情况而定。④下注浆管：注浆管底部预留20~30cm空隙，确保浆液的灌注流畅。钻孔口要密封，以保证浆液不从钻孔口溢出。⑤注浆灌浆的主要内容是灌浆压力、浆液浓度和操作规程。67 （2）灌浆法在××高速公路第××合同段大挖方与高填方过渡段实际灌浆时，通过实际操作试验，大范围灌浆时采用如下操作规程(表1-4)68 （2）灌浆法下沉注浆简图(图1-10)69 （3）布设土工格栅法高填方路段路基下沉不明显，只是在路面上出现了纵向的开裂，经过一段时间的观察，发现路面标高变化很小，可采用布设土工格栅法。土工格栅搭接固定示意图如图1-11所示。70 案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用××国道两处高填路堤局部沉陷、路面裂缝、路基整体沉降的病害，该段公路部门组织技术人员多次现场调查、实地勘测，综合分析，经专家多方论证后采取了注浆法加固的处治方案。71 案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用注浆法对原材料的技术要求①水泥72②粉煤灰粉煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量应不小于70％，烧失量不应超过20％，使用时必须将凝固结块的粉煤灰打碎或过筛，对粉煤灰中的有害杂质必须清除干净。③外掺剂外掺剂包括早强剂、速凝剂、减水剂。根据以前路基注浆加固的施工经验，选用技术可靠、经济合理的产品。 案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用浆液配合比一般部位路基加固浆液的水料比(料为水泥+粉煤灰)(0.8-1.0)：1.0，相对密度为1.38-1.42之间，浆液凝固体抗压强度为5-7MPa。施工过程中应根据路基实际情况，及时适当调整浆液配合比，作到既要保证施工过程中没有较大变形，又要确保加固质量和经济合理性。73 案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用注浆设计及修补沥青路面该段为高填方路段，最大填土高度14m，而且原地面边坡较陡，施工过程中台阶做的不理想，原地面与填料结合部位比较薄弱，没有形成整体，填体部分有总体下滑的趋势。路基边缘为了防止填体下滑，对于路基边缘注浆孔作特殊设计的注浆管既作为注浆管又作为锚杆穿过填方体进入原地面1-2m，注浆结束后长期锚设在土体中，起到抗滑作用。共设置锚杆44个，进尺482.5m，其余注浆孔按一般路基注浆布孔，注浆孔27个，进尺165m。总计注浆孔71个，总进尺647m，注浆工程量884m3，详见路基注浆加固孔位平面布置图1-12。74 案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用75 案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用76 案例2高填路堤局部下沉治理技术在××国道上的应用沥青面层的修补注浆后必须把上面层3cm细粒式沥青混凝土铣刨，重新测量后加铺一层细粒式沥青混凝土，材料的技术要求和施工质量控制应按原设计文件执行。77治理效果及使用情况注浆加固工程属于病害处理和施工质量的补救技术措施，也属于隐蔽工程，该项研究成果还正在不断完善阶段，难免存在不少的问题，通过对该国道加固路段进行了一年多的观测，经加固后的路段未出现纵向裂缝、错台，路基未产生沉陷和整体下沉。确保了道路的正常营运和车辆行驶的安全。 案例3CFG桩施工组织设计案例1．工程概况本合同段CFG桩工程数量为108387米。其主要分布于主线、H、J和L匝道，施工范围内主要有3个渔塘和一处藕塘，处理范围较大。其中，主线CFG桩68408米，H匝道CFG桩28243米，J匝道CFG桩10440米，L匝道CFG桩1296米。2．施工工艺流程清理→填土整平→定位→钻机就位→成孔→提升、浇注混合料→成桩。78 案例3CFG桩施工组织设计案例3．施工工艺及方法CFG桩即为水泥粉煤灰碎石桩，施工前进行场地处理，测量定位后进行成桩试验，试验桩数量为5～7根。3.1材料要求对CFG桩的材料有严格的标准，碎石应根据施工方法，选择合理的集料级配和最大粒径；水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥；粉煤灰选用不低于Ⅲ级粉煤灰。3.2施工要求水泥粉煤灰碎石桩施工应符合以下标准：①桩体施工选择合理的施工顺序，避免对已成桩造成损害。②成桩过程中，对已打桩的桩顶进行位移监测。③混合料应拌和均匀。79 案例3CFG桩施工组织设计案例4．质量标准在施工中必须隔行隔桩跳打；为防止缩颈、断桩及桩身强度不均，CFG桩沉管时间宜短，拔管速度控制在1.2~1.5m/min，不允许反插。80 案例3CFG桩施工组织设计案例5．资源配置为优质按期完成本项目CFG桩施工任务，根据工程工期、工程量等情况项目部为此配备了各类相关专业人员。6．质量保证措施6.1建立以处领导负责制的现场质量保证体系6.2现场主要技术管理人员6.3工程施工中的主要控制措7．安全保障措施8．文明施工及环保措施9．施工进度计划安排81 思考与练习名词解释1.换土复填法；2.固化剂法；3.粉喷桩法；4.灌浆法问答题1.什么是高填方路堤？2.高填方路堤的主要病害有哪些？3.高填方路堤沉降的部位有哪些？4.高填方路堤沉降的原因有哪些？5.请简述高填方路堤病害的预防措施。6.请简述高填方路堤病害的整治技术有哪些？