路基路面工程.ppt
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1、,路基路面工程 ,退 出,第二章 一般路基设计作,第三章 路基土石方施工 ,第一章 路基工程总论,第四章 路基边坡稳定性分析术,第五章 施工组织设计,第六章 路基防护与加固制,第九章 路面工程总论,第十章 路面基(垫)层,第八章 路基工程质量检测,第十一章 沥青路面设计,第十二章 沥青路面施工,路基路面工程 ,第七章 挡土墙设计与施工,第十三章 水泥混凝土路面设计 ,第十四章 水泥混凝土路面施工,返回目录,第一节 概述 第二节 路基的强度和稳定性 第三节 路基土的分类及干湿类型,第一章 路基工程总论 ,返回目录,第一节 概述,第一章 路基工程总论 ,一、 路基的作用 公路是一种线形工程构造物。
2、它主要承受车辆荷载的重复作用和经受各种自然因素的长期影响。由于地形、地质和经济条件的限制,公路中线在平面上有弯曲,在竖直方向上有起伏,因此,它是一条空间三维线,其形状称为公路线形。路基是公路线形的主体,贯穿于公路全线,与沿线的桥梁、涵洞和隧道等相连接。路基是按照路线位置和一定技术要求修筑成的带状构造物,其作为路面的基础,承受由路面传递下来的行车荷载。路面是用硬质材料铺筑于路基顶面的层状结构,路面靠路基来支承。没有稳固的路基就没有稳固的路面。,返回目录,第一节 概述,第一章 路基工程总论 ,二、 路基工程的特点 路基作为公路建筑的主体,主要用土壤或石块修筑而成。它具有结构形式比较简单,工程数量大
3、而且往往比较集中,耗费劳力多,涉及面广,投资高等特点。以山岭重丘区二级公路为例,每公里土石方数量可达711万立方米,四车道山岭重丘区高速公路每公里土石方数量可达2530万立方米。一般公路的路基修建投资占公路总投资的2545,个别山区公路可达65。长距离路基的修筑改变了原有地面的自然状态、当地生态平衡、水土保持和农田水利等。路基的稳定性受地形、地质、土壤、水文和气候的影响极大,如果设计和施工不当,容易产生各种经常性的病害,导致路基路面破坏,影响交通和行车安全,需耗费较大的投资进行修复。此外,路基工程对工期影响很大,工程地质和水文条件复杂的路段,不但工程技术问题多,施工难度大,工程投资多,而且常成
4、为影响全线工期的关键。,返回目录,第一节 概述,第一章 路基工程总论 ,三、 路基设计的基本内容 路基设计的任务是根据公路的性质、等级和技术标准,结合当地的自然条件,综合考虑路基与路线、路面和桥涵的关系,拟定正确的设计方案,作为路基施工的依据。路基设计的内容主要包括以下几个方面:(1) 路基主体工程。路基主体设计包括选择路基横断面形式,确定路基宽度、高度和边坡坡度等。 (2) 路基排水。根据沿线地表水流和地下水流情况,进行沿线排水系统的总体布置,以及地面、地下排水结构物的设计。 (3) 路基防护与加固。路基防护与加固包括坡面防护、冲刷防护与支挡结构物等的布置、构造设计等。 (4) 路基工程的附
5、属设施。路基工程的附属设施包括取土坑、护坡道与碎落台、堆料坪与错车道等的布置与计算。,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,一、 路基受力与工作区 1路基的受力 路基在工作过程中,同时承受两种荷载:一种是路面和路基自重引起的静力荷载;另一种是车辆荷载引起的动力荷载。在这两种荷载的共同作用下,路基土处于受力状态。理想的设计应使路基受力时只产生弹性变形,车轮驶过以后恢复原状,以确保路基的相对稳定,不致引起路面破坏。,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,一、 路基受力与工作区 2路基工作区 由图1-1可知,车辆荷载产生的垂直应力1随深度的增加而减小,
6、自重应力2则随深度的增加而增大。在某一深度Za处,车辆荷载所产生的应力仅为自重应力的1/101/5,在此深度以下,车辆荷载对路基强度和稳定性影响甚小,可略去不计。因此,把车辆荷载在路基中产生应力作用较大的范围内的路基称为路基工作区,Za称为路基工作区深度。几种车型的汽车的路基工作区深度的近似值见表1-1。,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,图1-1 路基应力分布示意图,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,二、 路基的强度指标 在外力作用下路基将产生变形。路基强度是指路基抵抗外力作用的能力,即抵抗变形的能力。在一定应力作用下,变形愈大,路基强
7、度愈低;反之,则表明路基强度愈高。因此,路基作为路面结构的基础,它抵抗车轮荷载能力的大小,主要取决于路基顶面在一定应力 下抵抗变形的能力。经分析研究,用于表征路基强度的参数指标主要有回弹模量和抗剪强度。 1回弹模量 2抗剪强度,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,图1-2 路基高度与工作区深度关系,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,图1-3 路基的竖向位移,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,三、 路基的变形、破坏及其原因 路基在工作过程中,承受着土体的自重、行车荷载和各种自然因素的作用,路基的各个部位将产生变形,
8、引起路基标高、边坡坡度及形状的改变。严重时,危及路基的整体性和稳定性,造成路基各种破坏。 1路基变形、破坏的形式 2路基破坏原因综合分析 3防治路基病害的措施,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,图1-4 路基沉陷,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,图1-5 路基边坡坍方,返回目录,第二节 路基的强度和稳定性,第一章 路基工程总论 ,图1-6 路基沿山坡滑动,返回目录,第三节 路基土的分类及干湿类型,第一章 路基工程总论 ,一、 路基土的分类与工程性质 公路用土依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况,公路土工试验规程(JT
9、J 0511993)将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四大类,并细分为11种,分类总体系如图1-7所示。各类土组具有不同的工程性质,在选择其作为路基填筑材料以及修筑稳定土路面结构层时,应分别采取不同的工程技术措施。各土组的主要工程性质如下。 1巨粒土 2粗粒土 3细粒土 4特殊土,返回目录,第三节 路基土的分类及干湿类型,第一章 路基工程总论 ,一、 路基土的分类与工程性质,图1-7 土的分类总体系,返回目录,第三节 路基土的分类及干湿类型,第一章 路基工程总论 ,二、 路基的干湿类型 路基的干湿状况与路基的强度和稳定性有密切关系,并在很大程度上影响路面结构设计。为此,进行路基设计时应严格
10、区分其干湿类型。 1路基干湿类型及湿度来源 2路基干湿类型划分,返回目录,第三节 路基土的分类及干湿类型,第一章 路基工程总论 ,二、 路基的干湿类型 ,图1-8 路基湿度来源示意图,返回目录,第三节 路基土的分类及干湿类型,第一章 路基工程总论 ,一、 路基土的分类与工程性质,图1-9 路基临界高度与路基干湿类型,返回目录,第三节 路基土的分类及干湿类型,第一章 路基工程总论 ,一、 路基土的分类与工程性质,三、 公路自然区划 我国因地域辽阔,各地气候、地形、地貌、水文地质等自然条件相差很大,为区分不同地理区域自然条件对公路工程影响的差异性,并在路基、路面的设计、施工和养护中采取适当的技术措
11、施和采用合适的设计参数,以保证路基、路面的强度和稳定性,特制定公路自然区划。 1一级区划 2二级区划 3三级区划,返回目录,第一节 一般路基的概念和设计规定 第二节 路基的类型 第三节 路基设计 第四节 路基的附属设施,第二章 一般路基设计 ,返回目录,第一节 一般路基的概念和设计规定,第二章 一般路基设计 ,一般路基是指在正常的工程地质和水文条件下,填土高度或挖方深度不超过规范所规定值的路基。其设计可直接参照现行规范规定或标准横断面图,结合当地的实际情况进行,而不必个别论证和详细验算。但对超过规范规定的高填、深挖路基,以及特殊地质和水文等条件的路基,为保证路基具有足够的强度和稳定性,以及合理
12、、经济的横断面形式,需要进行个别设计和验算。公路路基设计规范对一般路基设计作了如下规定: (1) 路基设计应根据公路功能、公路等级、交通量,结合沿线地形、地质及当地材料等自然条件进行设计,保证其具有足够的强度、稳定性和耐久性。 (2) 路基设计应重视排水设施与防护设施的设计,取土、弃土应进行专门设计,防止水土流失、堵塞河道和诱发路基病害。 (3) 路基断面形式应与沿线自然环境相协调,避免因深挖、高填对其造成不良影响。根据当地自然条件和工程地质条件,选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。 (4) 通过特殊地质和水文条件的路段,必须查明其规模及其对公路的危害程度,采取综合治理措施,增强公路防灾、抗灾
13、能力。 (5) 沿河及受水浸淹路段的路基边缘标高,应高出表2-1规定的路基设计洪水频率的设计水位加壅水高、波浪侵袭高和05 m的安全高度。,返回目录,第二节 路基的类型 ,第二章 一般路基设计 ,一、 路堤 高于原地面的填方路基称路堤,全部用岩土填筑而成。图2-1为路堤的几种常见横断面形式。按其填土高度不同划分为:填土高度小于15 m的矮路堤;填土高度在1518 m范围内的一般路堤;填土高度大于18 m (土质)或20 m (石质)的高路堤。按其所处的条件和加固类型的不同,可划分为浸水路堤、护脚路堤及挖渠填筑路堤等。,返回目录,第二节 路基的类型 ,第二章 一般路基设计 ,图2-1 路堤横断面
14、的基本形式,返回目录,第二节 路基的类型 ,第二章 一般路基设计 ,二、 路堑 低于原地面的挖方路基称为路堑。图2-2是路堑横断面的基本形式。最典型的路堑为全挖断面,挖方边坡的坡脚处设置边沟,以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟,以拦截和排除路堑坡顶上方山坡流向路基的地表径流,如图2-2(a)所示。,返回目录,第二节 路基的类型 ,第二章 一般路基设计 ,图2-2 路堑横断面的基本形式,返回目录,第二节 路基的类型 ,第二章 一般路基设计 ,图2-3 半填半挖路基横断面的基本形式,返回目录,第三节 路基设计,第二章 一般路基设计 ,一、 路基宽度 路基宽度为行车道宽度与两侧
15、路肩宽度之和,当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时,这些部分的宽度均应包括在路基宽度范围内。通常一个车道宽度为350375 m,技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路,路肩宽度尽可能增大,一般取13 m,并铺筑硬质路肩,以保证路面JP2行车不受干扰。公路路基宽度按公路工程技术标准(JTG B012003)的规定进行设计,如表2-2所列。各级公路路基标准横断面图,如图2-4和图2-5所示。,返回目录,第三节 路基设计,第二章 一般路基设计 ,图2-4 高速公路和一级公路路基标准横断面,返回目录,第三节 路基设计,第二章 一般路基设计 ,图2-5 二、三、四级公路路基标准横断面,
16、返回目录,第三节 路基设计,第二章 一般路基设计 ,二、 路基高度 路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度,是路基设计高程和中桩地面高程的差值。由于原地面沿横断面方向多为倾斜面,因此在路基宽度范围内,两侧的高差有较大差别。而路基两侧边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差,这一高差通常称为边坡高度。所以路基高度有中心高度和边坡高度之分。当地面横坡度较大时,该边坡高度将严重 影响路基的稳定,所以在路基设计时应引起重视。,返回目录,第三节 路基设计,第二章 一般路基设计 ,三、 路基边坡坡度 路基边坡坡度对路基的稳定十分重要,确定路基边坡坡度是路基设计的基本任务。公路路基边坡坡度,可
17、用边坡高度H与边坡宽度b的比值表示,并取H=1,一般写成1m(路堤)或1n(路堑),称为边坡坡率。路基边坡坡度表示 方法如图2-6所示。,返回目录,第三节 路基设计,第二章 一般路基设计 ,图2-6 路基边坡坡度表示方法(单位:m),三、 路基边坡坡度,返回目录,第三节 路基设计,第二章 一般路基设计 ,图2-7 路堑边坡形式,三、 路基边坡坡度,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一般路基设计 ,一、 取土坑与弃土堆 在进行路基土石方调配时,不可避免地会出现填缺或挖余的问题,填缺需借土,挖余又需弃土,为了路基的稳定和保护自然环境,应对此作专门设计。在公路沿线挖取土方填筑路基或用于养护所
18、留下的整齐土坑称为取土坑。将开挖路基所废弃的土堆放于公路沿线一定距离的整齐土堆称为弃土堆。无论取土与弃土,都要注意以下几个方面:(1) 合理选择地点。选点时,要考虑土质、数量、用地及运输等因素。 (2) 尊重沿线区域规划。要结合当地农田、水利规划,生态平衡,做到借之有利、弃之无害,合理定点定量。 (3) 达到外形规整。要确保路基稳定,不影响路基主体的使用功能,在高等级公路中尤其应该注意。 (4) 采用必要的排水、防护和绿化措施,避免水土流失。,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一般路基设计 ,一、 取土坑与弃土堆,图2-8 路旁取土坑示意图,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一
19、般路基设计 ,一、 取土坑与弃土堆,图2-9 弃土堆横断面图,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一般路基设计 ,二、 护坡道与碎落台 护坡道是保护路基边坡稳定的一项措施,一般设置在路基边坡的坡脚处或变坡处。浸水路基的护坡道,可设在浸水线以上的边坡上。设置的目的是加宽边坡横向距离,减少边坡平均坡度,增加边坡整体稳定性。护坡道愈宽,愈有利于边坡稳定,但工程量也随之增加。护坡道宽度至少为10 m,兼顾边坡稳定性与经济合理性,通常护坡道宽度d视边坡高度H而定,H30 m时,d=10 m;H=36 m时,d=20 m;H=612 m时,d=24 m。,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一
20、般路基设计 ,二、 护坡道与碎落台,图2-10 碎落台示意图,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一般路基设计 ,三、 堆料坪与错车道 路面养护所用集料,可就近选择路旁合适地点堆置备用,也可在路肩外缘设置堆料坪,其面积可结合地形与材料数量确定,一般每隔50100 m设置一个,其长为5080 m,宽度为20 m左右。堆料坪如图2-11所示。高等级公路或采用机械化养护的路段可以不设,或另设集中备用料场,以维护公路外形的视觉平顺和景观优美。,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一般路基设计 ,三、 堆料坪与错车道,图2-11 堆料坪示意图,返回目录,第四节 路基的附属设施,第二章 一般路
21、基设计 ,三、 堆料坪与错车道,图2-12 错车道示意图(单位:m),返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第一节 概述 第二节 施工前的准备工作 第三节 土质路基施工 第四节 石质路基施工 第五节 路基压实 第六节 路基的整修与维护,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第一节 概述,一、 路基施工的基本程序 1路基施工的重要性 2路基施工的基本程序,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第一节 概述,二、 路基施工的基本方法 路基施工的基本方法,按其技术特点大致可分为:人工及简易机械化施工法、综合机械化施工法、水力机械化施工法和爆破法等。 人工施工是传统方法,使用手工工具、劳动强度大、功效
22、低、进度慢、工程质量亦难以保证,但限于具体条件,短期内还必然存在并适用于地方公路和某些辅助性工作。为了加快施工进度,提高劳动生产率,实现高标准高质量施工,对于劳动强度大和技术要求高的工序,应配以数量充足、配套齐全的施工机械。,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,一、 施工测量 1导线复测 2中线复测 3水准点的复测与加密,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,二、 场地准备 场地布置应做到节约用地、少占农田,尽可能利用现场原有建筑物,减少临时搭建;要做好场地清理工作,公路用地范围内原有构造物,应根据设计要求进行处理,应清除原地面上的残余杂物
23、或障碍物;二级及二级以上公路路堤和填方高度小于1 m的公路路堤,应将路基基底范围内的树根全部挖除并将坑穴填平夯实;填方高度大于1 m的二级以下的公路路堤,可保留树根,但根部不能露出地面;取土坑范围内的树根应全部挖除;应对路幅范围内、取土坑的原地面表层腐殖土、表土、草皮等进行清理,填方地段还应按设计要求整平压实,清出的表层土宜充分利用。,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,三、 路基放样 1总体要求 2路线中线恢复 3路基边桩测设,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,图3-1 全站仪测设中线,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施
24、工前的准备工作,图3-2 路堤边桩测设,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,图3-3 路堑边桩测设,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,图3-4 斜坡地段路堤边桩测设,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,图3-5 斜坡地段路堑边桩测设,返回目录,第三章 路基土石方施工 , 第二节 施工前的准备工作,四、 临时工程 临时工程包括施工现场的供电、给水,修筑便道、便桥,架设临时通信设施,设置施工用房(生活和生产所必需)等,这些均为开展基本工作的必备条件。根据现场施工、运输的要求,合理布置临时便道,并充分考虑到路段内隔
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