路基路面工程.pptx

本课程的设置及其重要性1、本课程在教学体系中的位置、本课程在教学体系中的位置2、本课程在工作实践中的重要性、本课程在工作实践中的重要性3、本课程的内容主要、本课程的内容主要第1页/共134页第一章第一章 总总 论论第2页/共134页 第一节 概概 述述第3页/共134页 道路的衍变道路的衍变道路的发展同人类社会文明的进步是一致的。从古到今，道路的发展可大致分为四个阶段：第一阶段：供行人和牛马及其它兽类行走、驮运货物的阶段。此时期的道路通常称为小路或小径(Trail)。第二阶段：供蓄力车辆和行人通行的大道(CartWay)阶段。尧舜时代，道路曾称作“康衢”；西周时人们将路分为三级：可并通行三辆马车的称为“路”、可并行两辆马车的称为“道”、仅能通行一辆马车的称为“途”，不能通行蓄力车辆而仅可供行人或骑马通过的称为“径”；秦朝时期则建成了以咸阳为中心遍及全国的驰道；清朝对道路网进行了整顿，把驿路分为三等：官马大路、大路和小路。在欧洲的古罗马,道路非常发达，有“条条大道通罗马”之称。第三阶段：行驶汽车的公路（Highway）阶段。内燃机汽车是由德国人高特列希戴姆勒在1886年发明的，我国在1902年开始从国外引进汽车，1906年苏元春驻守广西时首建了龙州到镇南关的公路。第四阶段：以汽车分道高速度行驶为特征的高速公路阶段。也称为Freeway或Expressway。第4页/共134页道路是供各种交通工具,行人等通行的工程设施，按其使用功能分为公路、城市道路、机场跑道、厂矿道路、林区道路等。Airportlane分类干线公路：国家干线省干线公路县公路乡公路支线公路Road分级高速公路、一级公路（高等级公路）二级、三级、四级公路(其它公路)城市道路快速路主干道次干道支路其它道路 道路的分类道路的分类第5页/共134页公公路路是指按现行中华人民共和国交通部颁布的公路工程技术标准修建的，经交通主管部门验收认定的连接城市间、城乡间、乡间的主要供汽车行驶的公共道路。城市道路，农牧场、厂矿、林区、港区、油田等内部供生产作业的道路，军事基地内部以及旅游观光点内部的道路等均不属于公路。城城市市道道路路是指修建于城市范围内，供车辆及行人通行的具备一定技术条件和设施的道路。其中，城市系指直辖市、市、镇及未设镇的县城。厂厂矿矿道道路路是指主要供工厂、矿山运输车辆通行的道路；林林区区道道路路则是建在林区、主要供各种林业运输工具通行的道路。第6页/共134页 城市道路的分类城市道路的分类 城市道路按其在城市道路系统中的地位及交通功能的不同分为四类：快速路快速路：分向高速行驶、立体交叉、需控制出 入，一般具有四车道以上、设中央分隔带。主干道主干道：在城市道路网中起骨架作用、以解决区间交通联系及对外交通为主的道路。次干道次干道：连接主干道之间的辅助性干道。支路支路：是次干道与街道的连接线，以服务功能为主，解决地区交通。第7页/共134页 公路的技术等级公路的技术等级 按照我国交通部公路工程技术标准的规定，我国的公路根据其任务、功能和适应的交通量不同分为高高速速公公路路、一一级级公公路路、二二级级公公路路、三三级级公公路路和和四四级级公公路路五个技术等级，各等级公路的具体功能及适应的交通量大小如下表所示。公路等级的选用应根据公路网的规划，从全局出发，按公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。一条公路，可根据交通量等情况分段采用不同的车道数或不同的公路等级。第8页/共134页技术等级技术等级含含义义适应的交通量适应的交通量(年平均辆年平均辆/天天)高速公路高速公路为具有特别重要的政治、经济意义，专为具有特别重要的政治、经济意义，专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。入的干线公路。（各种汽车折合（各种汽车折合为小客车）为小客车）25000一级公路一级公路为联结重要政治、经济中心，通往重点为联结重要政治、经济中心，通往重点工矿区、港口、机场，供汽车分向、分工矿区、港口、机场，供汽车分向、分车道行驶的公路。车道行驶的公路。（各种汽车折合（各种汽车折合为小客车）为小客车）1500030000二级公路二级公路为联结政治、经济中心或工矿区、港口、为联结政治、经济中心或工矿区、港口、机场等地的公路机场等地的公路（各种车辆折合为（各种车辆折合为中型载重汽车）中型载重汽车）30007500三级公路三级公路为沟通县以上城市的公路为沟通县以上城市的公路（各种车辆折合为（各种车辆折合为中型载重汽车）中型载重汽车）10004000四级公路四级公路为沟通县、乡（镇）、村等的公路为沟通县、乡（镇）、村等的公路（各种车辆折合为（各种车辆折合为中型载重汽车）中型载重汽车）HH时,不仅填筑方受荷载作用,天然地基 也受影响。第92页/共134页 路基土的应力应变特性路基土的应力应变特性 、路基土的变形包括弹性变形和塑性变形两 部分。、弹性变形为恢复部分 弹性变形过大易造成路面材料疲劳开裂 、塑性变形为恢复的差值 塑性变形不可恢复，造成变形累积 、回弹弯沉及回弹模量的测定第93页/共134页 重复荷载对路基土的影响重复荷载对路基土的影响、造成结构材料疲劳破坏。、造成土塑性变形累积，有两种结果：）颗粒靠拢，越来越密实，塑性变形越来越微量，直至稳定）剪切变形发展，土体破坏，剪切变形造成剪裂面，土体失稳 3 3、主要影响因素：1 1）土的性质与状态（包括土的类型、含水量、密实度、结构状态）2 2）重复荷载应力级位（即重复荷载同一次静载下极限强度之比）3 3）重复荷载作用的性质，如施加速度、每次施加时间、作用频率等 4 4、重复荷载的临界值第94页/共134页 第九节 土基的承载能力 自学第95页/共134页 第十节 路基的病害及防治第96页/共134页 路基常见的病害及其起因路基常见的病害及其起因 路基的病害多由于土质本身原因或压实不足并在水的作用下产生的，常见的病害有：土基沉陷，翻浆与冻胀，路肩车辙或坍塌，边坡坍塌，挡墙或护坡裂缝、断裂、鼓肚、沉陷等。1）土基沉陷：由于路基土质松软和压实不足，在水分、自重和车辆荷载的作用下基身逐渐压密所致，其沉陷量同压实程度和填土高度等有关，并且不同的土质其沉陷也会有不同的结果。第97页/共134页2）冰胀与翻浆：一般是冻敏土在水和低温温差的影响下形成毛细现象积聚冰棱镜所致，这种现象发生于季节性冰冻地区，当温度在零摄氏度以下反复变化时，由于负温度的坡差影响会将路基内的水分以毛细吸管的形式积聚到上部冻结隆起，从而使路基隆起和路面开裂，发生冰胀；而到了春融季节，路基上层土首先化冻，水分无法排出或下渗，这时在行车作用下泥浆就会沿路面裂逢冒出，形成翻浆。第98页/共134页3）路肩车辙或坍塌：路肩车辙是由于路肩的密实度较差，特别当土处于过分潮湿时候，车轮在其上作用使得部分土被压实而形成沿路面边缘的路肩出现凹槽，使路肩表面形成车辙变形。路肩的坍塌一般则是由于坡体产生滑坡而产生的。4）边坡坍塌和溜坡：边坡坍塌一般是由于边坡坡度太陡或坡脚受水流冲淘，在路基排水不良或粘土质边坡表土被饱和等情况下而使坡体在重力作用下失支平衡所致；而溜坡则是由于坡体长期受水浸湿或下部支撑软弱而使部分岩土在重力作用下沿一定的滑动面或软弱面呈整体向下缓慢而长期的滑动现象。第99页/共134页5）挡土墙或护坡的裂缝、断裂、鼓肚或沉陷：裂缝：基础处理不当而造成砌体产生沉陷或施工处理与养护不当而使砌体产生过度收缩或膨胀等都会引起砌体的裂缝。断裂、倾斜或鼓肚：一般是由于砌体后土的侧向压力增大或基础的不均匀沉陷所致，多由水的作用或冰冻作用而引起。沉陷：由于基础土质松软或压实不足所致。第100页/共134页 路基病害的工程防治路基病害的工程防治 1、路肩的养护（GBM工程要求土路肩应硬化，该部分内容划归路面工程管理）1）路肩土松散：采用石灰土或砾料石灰土稳定路肩或撒铺石屑及其他粒料进行养护维修；2）路肩外侧边缘松动：用块石或砼预制板块铺砌护肩带；3）路肩与路面接缝处碎裂：铺路缘石或修硬路肩；4）路肩凸凹或横坡不适：雨后土壤潮湿时铲平成理想横坡或分层填铺成理想横坡；5）路肩扬尘：铺硬路肩或块石、碎砾石等材料或种植草皮。第101页/共134页2、边坡的养护1）土路堑边坡有冲沟：及时用粘土填塞捣实，有潜流涌水时可开沟隔源将水引至路基之外；2）土路堤因雨水冲刷形成冲沟、缺口：及时用粘结性良好的土修补拍实，冲沟和缺口较大时应将原边坡挖成台阶形，然后分层填筑压实（对路堤用轻质材料填筑时尤其要注意加强边坡的养护，防止影响路基整体强度与稳定性，甚至造成环境破坏。）；3）土质不良易出现少量坍塌的路堑、路堤边坡：可采用种草、铺草皮办法进行护坡加固；第102页/共134页4）河滩、河岸的路堤边坡：宜采用植树等办法进行护坡加固；5）路堤边坡常年受水淹和风浪袭击，堤脚易淘空时；可采用抛石、石笼、干砌片石、浆砌片石或混凝土板等护坡加固手段；6）对水流冲刷严重的边坡或经常有浮石或土块坍落的路堑高边坡；可采用混凝土挡土墙或砖砌挡土墙或砌石挡土墙等挡墙加固手段。第103页/共134页3、排水设施的养护1）对边沟、截水沟、排水沟、跌水、急流槽等地面排水设施，在春融前，特别是讯前应全面检查、疏通，雨中还必须上路巡查，及时疏通排堵，保持水流畅通，防止冲刷路基，雨后也应重点检查，清堵修毁。尤其应重视土质边沟的纵坡及排水能力；2）对于明沟、暗沟、渗沟、盲沟、有管渗沟、洞式渗沟以及防水隔离层等地下排水设施也应重视清除杂草等堵塞和细小颗粒的阻渗；3）应注意养护用土的挖取远离路基防止积水浸蚀路基；4）对挖方边坡较高易发生水毁坍方地段应在坡口5米以外设置截水沟。第104页/共134页4、挡土墙和护坡的养护1）裂缝、断裂并且已停止发展，可将缝隙凿毛，清渣填浆，也可用环氧树脂粘合；2）挡墙表面风化剥落，应将风化表层凿除，喷涂水泥砂浆保护层，当风化剥落严重时，应将风化部分拆除重砌；3）泄水孔应保持畅通，要及时疏通，不行时开挖增设泄水孔或在墙背后沿挡墙增做墙后排水设施；4）对倾斜、鼓肚、滑动或下沉的挡土墙应选择适宜的加固措施进行加固维修，其方法有锚固法、套墙加固法、增建支撑墙加固法以及拆除重建法等。第105页/共134页5、路基翻浆的养护1）经常保持路拱适度、路面平整，及时处理各种病害和冬季积雪，减少雨水下渗，防止翻浆发生；2）保持排水系统畅通，或增设隔水垫层，减少水分影响；3）对翻浆路段应采取根治措施：(i)加深边沟，降低水位，(ii)用透水性的土提高路基，(iii)换土，(iv)设粗粒料透水隔离层，(v)在路面下设隔温层，(vi)设置盲沟降低地下水位。第106页/共134页6、软土地区养护1）采用轻质材料铺筑路堤，减少自重；2）路基两侧开挖沟渠，降低水位；3）修筑反压护道；4）将软土换填成强度高、渗透性好的材料；5）抛石挤淤（水塘等层厚较薄处）；6）用木排桩、板桩等纵向结构限制软土侧向挤出的侧向压缩；7）用石灰桩、砂桩、塑料排水板、土工织物等改善排水条件进行治理；8）用碎石桩、粉喷桩等进行地基加固。第107页/共134页第三章第三章 一般路基设计一般路基设计第108页/共134页 第一节 路基设计的一般要求第109页/共134页 一般路基的概念一般路基的概念 一般路基：通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度或挖方深度不大的路基，它可结合当地的地形、地质情况直接选用典型断面或设计规定而不需进行个别论证与验算。第110页/共134页 路基设计的一般要求路基设计的一般要求1 1、根据路线平、纵、横设计进行路基布置2 2、在荷载应力作用区内部分应进行严格碾压施工（特别是路床部分），与路面设计一起进行综合考虑。3 3、必须有确保路基强度与稳定性的附属设施，包括路基排水、路基防护与加固、取土坑、弃土堆、护坡道等。4 4、对于一般路基，可结合当地情况选用典型断面图或设计规定，不必进行论证和演算，对于高填、深挖路基及地质和水文条件特殊的路基，须进行个别设计和验算第111页/共134页 第二节 路基的类型与构造第112页/共134页 路基横断面的典型型式路基横断面的典型型式 1 1、填方路基路堤 （典型断面，多见于平原微丘区）2 2、挖方路基路堑 （典型断面，多见于丘陵区及山区）3 3、半填半挖路基填挖结合路基 （多见于丘陵区及山区）第113页/共134页 路堤的类型与构造要求路堤的类型与构造要求1 1、路堤的常见横断面型式（见图3-13-1）1 1）路堤按填高分，有：矮路堤（H1.0H18H1820m20m）一般路堤 2 2）路堤按所处条件和加固类型分，有：浸水路堤 护脚路堤 挖沟填筑路堤 等第114页/共134页 2 2、一般路堤和矮路堤的构造要求：1 1）满足最小填土高度要求；2 2）因工作区可能涉及到天然地面，除填方路堤须 满足施工要求外，天然地基也必须进行压实，必要时须换土或进行加固；3 3）可结合两侧排水沟渠进行挖土填筑路基，可在 路基两侧设置护坡道；4 4）对地面纵、横坡较陡处必须挖台阶再填筑，从 而保证路基不沿坡向有滑动可能性；5 5）必要时可设置石砌护脚进行路基防护。第115页/共134页 3 3、高路堤及浸水路堤的构造要求：1 1）必须进行个别设计；2 2）边坡可采用上陡下缓的折线形式或 台阶形式；3 3）边坡表面须采取适当的防护或加固措施。第116页/共134页 路堑的类型与构造要求路堑的类型与构造要求 1 1、路堑的常见横断面型式 （见图3-23-2）全挖式、台口式、半山洞式 2 2、路堑的构造要求：1 1）边坡可设置为直线或折线；2 2）挖方边坡坡脚处须设置边沟；3 3）路堑上方应设置截水沟；4 4）边坡面易风化时须采取防护措施，并设碎落台；5 5）挖方路基下天然地基必须人工压实，必要时 应翻挖重填、换土或进行加固处理。第117页/共134页半填半挖路基的类型与构造要求半填半挖路基的类型与构造要求1 1、半填半挖路基的常见横断面型式（图3-33-3）包括：一般填挖路基、矮挡土墙路基、护肩路基、砌石护坡路基、砌石护墙路基、挡土墙支撑路基、半山桥路基等2 2、半填半挖路基的构造要求：1 1）对路堤和路堑的要求都应满足；2 2）压缩用地宽度及减小填方量时，可在填方侧设 护坡或护墙，也可设置护肩墙或路堤墙，特殊 时可设半山桥路基第118页/共134页 第三节 一般路基设计第119页/共134页 一般路基设计包括的内容一般路基设计包括的内容 1 1、选择路基断面型式，确定路基宽度与 路基高度；2 2、选择路基填料与压实标准 3 3、确定边坡形状与坡度；4 4、路基排水系统布置与排水结构设计；5 5、坡面防护与加固设计；6 6、附属设施设计 第120页/共134页 路基宽度的确定路基宽度的确定 1 1、路基宽度的概念：路基宽度为行车道、路肩、中间带、变速车道、爬坡车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。2 2、路基宽度的确定须考虑占用土地及生态平衡问题，应尽可能少占农田、考虑填挖平衡以减少取土开挖、防止水土流失以维护生态平衡。第121页/共134页 路基高度的确定路基高度的确定1 1、路基高度：是指路堤的填筑高度或路堑的 开挖深度，一般为路基中心线处设计标高 与地面标高之差，也可为边坡高度。2 2、路基高度应根据临界高度，并结合公路沿 线具体条件和排水及防护措施确定路堤的 最小填土高度；3 3、高路堤及深路堑的判别标准以边坡高度 为依据；4 4、沿河及受水浸淹路基的高度应大于（设计 洪水位+壅水高度+波浪侵袭高度+0.5m+0.5m）。第122页/共134页 路基的边坡坡度路基的边坡坡度 1 1、路基边坡的表示形式：用边坡高度与边坡宽度之比H:bH:b的形式表示，并取H=1H=1计算为1:m1:m（路堤）或1:n1:n（路堑）的形式表示边坡坡率。2 2、路基边坡坡度的大小影响路基的整体稳定性及土石方量和施工难易程度，一般路基的边坡坡度可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值进行采用；第123页/共134页 3 3、路堤边坡：1 1）一般路堤边坡坡度（见P65P65表3-33-3）；2 2）高路堤及沿河浸水路堤：单独设计；3 3）填石路堤：大于25cm25cm不易风化的石块砌筑，坡度可用1:11:1；4 4）陡坡填方可采用砌石护墙：顶宽0.8m0.8m，基底以 1:51:5向内斜，H=2H=215m15m，墙内外坡参照表3-43-4；5 5）地震地区边坡高度极限值（表3-53-5）。第124页/共134页 4 4、路堑边坡：1 1）路堑边坡设计时应考虑地貌、地质构造上的整 体稳定性，不良情况时应使路线避绕，稳定的 地质也应考虑开挖后能否造成坡面减少支承而 引起失稳；2 2）土质路堑边坡坡度参照P66P66的表3-63-6、表3-73-7；3 3）岩石路堑边坡坡度参照表3-83-8、表3-93-9；4 4）地震地区岩石路堑边坡坡率在H10mH10m时参照 表3-103-10。第125页/共134页 路基的压实路基的压实 1 1、压实的意义：分层压实致密的路基能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形，从而确保路面的使用品质和使用寿命。2 2、路堑的压实：路堑虽然其路基顶面工作区内土体存在超固结情况，但一般天然土体的密实程度都不能满足路基设计要求，特别是在纵横向存在不均匀，因此，有必要挖开后再分层填筑压实，使其达到一定的均匀密实要求。第126页/共134页3 3、压实土的特性：1 1）低于最佳含水量时容易提高密实度，从而增强抗变形能 力和强度，高于最佳含水量时则难以获得高的密实度；2 2）压实土遇水浸湿含水量增长的程度与压实时的含水量及 土质有关，压实时低于最佳含水量0 0时压实土的膨胀量 比略高者为大，因此在接近或略大于最佳含水量时压实 的土，其吸水量与膨胀量最小，最稳定；3 3）压实土浸湿后的抗变形能力：在0 0时压实的土可望得到 最高的浸湿后的抗变形能力，同时，增加压实功、提高 密度可以得到较高的浸湿后的抗变形能力。第127页/共134页4 4、路基的压实标准：1 1）重型击实标准与轻型击实标准见表3-113-11；2 2）路基土的压实度：是路基土应达到的干密度值与标准击实法得到的最大干密度的比值的百分数表示。3 3）压实度要求的土层：150cm150cm范围及路堤的下部 4 4）压实度标准：见表3-123-12或表3-133-13第128页/共134页 第四节 路基附属设施第129页/共134页 取土坑与弃土堆取土坑与弃土堆 1 1、借方与弃方不可避免，若能结合不同标段进行 协调处理，则不仅可以降低工程造价，还可以 维护自然平衡，但须进行调配安排及合理计算 运费。2 2、平坦地区用土量少时可沿路两侧抽沟取土，结 合路基排水及农田灌溉安排，其安排如图3-3-9 9所 示。但对于堤顶至坑底高差大及软弱地基区域，取土坑易远离路基坡脚，并进行坑的设计。3 3、废方能利用应尽量加以利用，实在需堆弃也应 尽量不影响路基，做好相关设计，尤其应控制d d 的值。第130页/共134页 护坡道与碎落台护坡道与碎落台 1 1、护坡道有利于降低边坡平均坡度、保护边坡稳、护坡道有利于降低边坡平均坡度、保护边坡稳 定，软土地段还有助于路基沉降均匀及路基整定，软土地段还有助于路基沉降均匀及路基整 体稳定。但护坡道设置涉及到土地占用及工程体稳定。但护坡道设置涉及到土地占用及工程 经济，应兼顾好稳定与经济合理性。经济，应兼顾好稳定与经济合理性。2 2、碎落台设于挖方边坡坡脚处，保护边沟不被碎、碎落台设于挖方边坡坡脚处，保护边沟不被碎 落的土石块堵塞，也可同时兼起护坡道作用。落的土石块堵塞，也可同时兼起护坡道作用。第131页/共134页 错车道错车道 1 1、错车道一般用于单车道公路会车或紧急避让之、错车道一般用于单车道公路会车或紧急避让之 用，可每隔用，可每隔200200500m500m设置一处，长度不小于设置一处，长度不小于 30m30m，前后各有，前后各有10m10m的出入过渡段。的出入过渡段。2 2、单车道的路基宽度一般为、单车道的路基宽度一般为4.5m4.5m，而错车道地段，而错车道地段 的路基宽度一般为的路基宽度一般为6.5m6.5m，必须在路基设计时加，必须在路基设计时加 以考虑。以考虑。第132页/共134页 急流槽与消力池急流槽与消力池 1 1、急流槽是路面排水采取集中排泄方式时的必须、急流槽是路面排水采取集中排泄方式时的必须 设施，一般与消力池进行综合设计考虑。设施，一般与消力池进行综合设计考虑。2 2、急流槽的过水断面必须加以计算，并应进行其、急流槽的过水断面必须加以计算，并应进行其 稳定性设置。稳定性设置。第133页/共134页感谢您的观看！第134页/共134页