道路工程课件第3章路基路面工程1

第四章路基工程第一节概述第二节一般路基设计第三节路基稳定性分析第四节路基防护与加固第五节挡土墙设计与施工第六节公路排水第七节路基施工第一节概述一﹑路基理论是道路工程的基础，是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载。二﹑路基工程的特点1、结构简单；2、受自然因素影响很大；3、有大量土石方工程。三、路基设计的内容1、选择合理的路基断面形式；2、选择路基填料与压实标准；3、确定边坡形状和坡率；4、路基排水系统设计和排水构造物设计；5、防护加固工程设计。四、路基的基本要求1、要有足够的稳定性；2、要有足够的强度；3、要有足够的刚度；4、要有足够的耐久生。五、路基常见病害1、路堤沉陷2、路基边坡坍方⑴剥落⑵碎落⑶滑坡⑷崩塌3、路基翻浆4、路基沿山坡滑动六、路基产生病害的原因1、不良工程地质和水文地质条件；2、不利水文、气候因素；3、设计不合理；4、施工不按操作规程和设计要求进行。七、路基的断面形式1、路基的基本断面形式：⑴路堤⑵路堑⑶半填半挖2、路基横断面（1）路堤①矮路堤②一般路堤护坡道：一般公路1～2m,高速公路＞3m.③浸水路堤（河路堤）路基必须保持一定的高度。有防护工程。④护脚路堤（陡坡路堤）当山坡上的填路基有斜坡下滑的倾向时采用。⑤挖沟填筑路堤（2）路堑（3）半填半挖路基①一般挖填路基当自然横坡陡于1:5时，路堤基地应挖成台阶，宽≥1m，且有2-40%向内倾斜的坡度。挖方边坡上方5m以外设截水沟。②矮挡土墙墙路基用于土质松散处。矮墙用浆砌或干砌片石，高度不宜超过2m，顶宽0.5m-0.8m，墙内坡竖直，外坡为1:0.2-1:0.5．填方矮墙用浆砌片石，高不宜超过1.5m．软土地或冰冻严重地段不宜采用。③护肩路基用于坚硬岩石陡坡地段。填方不大，不宜填筑时。④砌石护脚路基用于坚硬岩石地段，填方较大不宜建筑时采用。⑤砌石护墙路基⑥挡土墙支撑路基⑦半山桥路基（4）不填不挖路基虽然节省土石方，但对排水非常不利，易发生水淹、雪埋等病害，常用于干旱的平原区和丘陵区以及山岭区的山脊线八、路基的干湿类型1、湿度来源①大气降水②地面水③地下水2、干湿类型①干燥②中湿③潮湿④过湿3、划分依据①根据实测不利季节路床表面以下80cm深度内土的平均稠度Wc：②根据自然区划、土质类型。排水条件及路床表面距地下水位或地表积水位的高度按《规范》确定。式中：Wc—土的平均稠度WL—100g平衡锥所测土样液限含水量（％）WP—100g平衡锥所测土样塑限含水量（％）W—路床80cm深度内的平均含水量（％）根据分界稠度WC1,WC2,WC3查表4.1P125确定：干燥WCWC1;中湿WC1WCWC2;潮湿WC2WCWC3;过湿WCWC3pllc九、公路自然区划指为了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，施工和养护中采取合适的设计参数和技术措施，以保证路基路面的强度和稳定性，对全国进行了公路自然区划，即将自然条件相近的地区划分为同一自然区。《公路自然区划标准》（JTJ003—86）对我国进行了自然区划，分为三个等级，1.Ⅰ区——北部多年冻土区2.Ⅱ区——东部温暖季冻区3.Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区4.Ⅳ区——东南湿热区5.Ⅴ区——西南潮湿区6.Ⅵ区——西北干旱区7.Ⅶ区——青藏高寒区752一级区划个二级区划个各公路自然区划不同土组的分界稠度见下表路基干湿类型的划分见下表1ccww12ccc3ccww23ccc21十、路基土的强度指标布西奈斯克公式：式中：P—集中力（kN）μ0—土的泊松比（0.35）E0—土的弹性模量（MPa）r—距集中力作用的距离（㎝）—距集中力距离为r的表面变形（㎝）200(1)rpErr（一）土基的刚度指标传到土基顶面的垂直压力可近似地看作为圆形均布的局部荷载2002(1)rpEδ—圆形均布荷载作用面积的半径（m）；α—随径向距离（以比值r/δ表示）而变的弯沉系数，如下表所示。上式中的弹性模量E0——作用荷载与路基顶面弯沉值之间的关系，表征了土的抗变形能力，目前被用作为评定土基刚度（俗称“强度”）的一种指标。2002(1)rpE讨论：当p、δ、μ0一定时（1）荷载圆中心处r为0，l值最大。（2）若l值不同，E0随l值增大而减小。1、当路基建成后，用刚性承载板测定式中：E0—土基回弹模量（MPa）；D—刚性承载板直径，D=30㎝；—土基泊松地，=0.35；—回弹变形小于1mm的各级荷载单位压力总和;—各级荷载单位压力作用下，回弹变形小于1mm的回弹变形总和。2、当新路设计时，估算E0ip200(1)4iipDE00ipi（二）土基刚度的测定十一、土基水温状况对刚度的影响及改善措施土基水温状况主要指湿度状况。土基的湿度有季节性变化和地区性差异的特点。土基过湿，季节性冰冻地区→冻胀、翻浆南方非冰冻地区→土基过分湿软土基水温状况不利的改善措施①加强路基和路面排水；⑤设置隔离层；②压实土基；⑥设置排水层或其他排水构造物③保证填土高度；⑦石灰稳定土层；④换土；⑧设置隔温层。一、一般路基：是指在正常工程地质条件下修筑填挖高度不超过设计规范或技术手册所允许的范围，其设计可直接参照现行设计规范或标准图，不必个别论证和详细验算。1、高路堤：填土高度超过12m，填石高度超过20m。2、深路堑：大于20m的挖方。二、路基的基本构造：1、路基宽度B，根据“路基横断面设计”确定第二节一般路基设计2、路基高度H，是指路堤的填筑高度加上路面结构厚度或路堑的开挖深度，是道路中桩原地面标高与路基设计标高的相差值。①沿河及受水浸淹的路基标高H＝路基设计洪水频率的设计水位＋0.5m＋（雍水高＋波浪高）②路基工作区的深度（通常为0.9～2.4m）3akPZn111~105HZn式中：P——车轮荷载（kN）k——系数，等于0.5γ——土的重度（kN/m3）n——系数，3、边坡坡度：H：b＝1：=1：mb—边坡宽度；H—边坡高度。4、其它设施：①取土坑；②弃土堆；③护坡道；④碎落台。Hb三、路堤设计1、路床——是指路面的基础，是路面以下80㎝范围内的路基部分，承受由路面传来的荷载。①路床a.上路床：0～30㎝b.下路床：30～80㎝②路堤a.上路堤：80～150㎝b.下路堤：再往下2、地基的处理①原地面坡度陡于1：5时，应开挖台阶；②原地面坡度陡于1：2.5时，应采用石砌护脚。3、路基填料最理想的材料应当是稳定性好、压缩性小，便于施工压实及运距短的土、石材料。①填料分类a.砾石（gravel）、不易风化石块：渗水性强，水稳性好，强度高，塑性变形小。b.碎石土（crushedstone）、卵石土、砾石土、粗砂、中砂：渗水性强、水稳性好。c.砂性土（sandysoil）：良好强度及水稳性。d.粘性土（cohesivesoil）：渗水性很差e.粉性土（siltysoil）：干燥时易碎，潮湿时会形成水分积聚。f.重粘土：渗水性极差。②填料原则，应选用级配较好的粗粒土。a.砾（角砾）类土、砂类土优先选用。b.泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、易溶盐超过限量的土，不得直接用。c.冰冻地区路床及浸水部分路堤不能直接采用粉质土。d.强风化岩石、浸水后易崩解的岩石不宜作为浸水部分填料。e.细粒土含水量超过最佳含水量两个百分点时应凉晒或掺入石灰、固化材料。f.桥涵台背、挡土墙背填料应优先选用砾（角砾）类土、砂类土。3、路基填料高速公路、一级公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合表4.3的规定，其他等级公路可参照该表采用。4、路堤边坡sideslopeofsubgrade①形状a.直线形b.折线形：上部陡下部缓C.台阶形3%②坡度，按《规范》选用，参见P132填料种类边坡高度(m)迎坡坡度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度粘质土、粉质土、砂类土20812—l：1.51：l.75砂、砾12——1：1.5——漂(块)石土、卵石土、砾(角砾)类土、碎石土20128—1：l.5l：1.75不易风化的石块20812—1：1.5l：1.5四、路堑设计1、路堑，是从天然地面开挖出来的路基构造物。2、边坡，按《规范》选用，参见P133①一般土质边坡②一般岩石边坡3、排水4、防护一、基本概念1、假设条件①滑动土体现为无变形刚体，不考虑滑动土体本身内应力的分布。②极限平衡只在滑动面上达到。③最危险滑动面通过试算确定。2、稳定系数式中：K——稳定安全系数。FKT滑动面上产生的抗滑力滑动面上的下滑力第三节路基稳定性分析3、分析：K=1滑动坡体处于极限状态K1坡体失稳K1坡体稳定为安全可靠及考虑到一些工程上无法预见的因素，设计中采用K≥1.254、方法①直线滑动面法；②圆弧滑动面法。二、高路堤边坡稳定性分析三、浸水路堤稳定性验算把水的浮力、渗透动水压力的作用考虑进去。四、陡坡路堤稳定性验算当横坡陡于1：2或1:2.5时，滑动面不能出现在基底接触面或覆盖层下基岩上。五、深路堑边坡稳定性分析一、一般规定1、路基防护工程：是防治路基病害、保证路基稳定，改善环境景观、保护生态平衡的重要设施。2、路基加固工程：是支挡路基土体，以保证路基在重力及各种自然因素作用下保持稳定的设施。3、分类①防护工程分类a.坡面防护（边坡防护）b.冲刷防护c.支挡构造物②加固工程分类a.石垛b.土堤第四节路基防护与加固二、坡面防护选用防护类型应根据公路等级、当地气候、水文、地形、地质条件及筑路材料分布情况确定，并与周围景观协调。1、植物防护：是一种施工简单、费用不高、效果较好的坡面防护措施。植物覆盖表土，防止雨水冲刷，避免风化，保护环境、美化路容。①种草②铺草皮③植树④框格防护2、坡面处治用于坡面过陡或植物不易生长的坡面，选用勾缝、灌浆、抹面、喷浆、嵌补、锚固、喷射砼等处治措施。①勾缝：用于岩石坚硬不易风化路堑边坡防护，缝隙多而细，用水泥砂浆勾缝。②灌浆：裂缝大而深，可用水泥砼。③抹面：用于易风化而表面较宽整，尚未剥落的软质岩石。用水泥砂浆均匀紧贴坡面。④喷浆：将砂浆均匀喷射在易风化岩层的坡面上。⑤嵌补：补平坡面岩石中较深的凹坑，用砌石。⑥锚固：适用于岩石节理和构造面倾向路基有顺层滑动的可能，是垂直岩面钻孔至不滑动的较完整或坚硬岩石上，将钢筋穿入，灌注砼。⑦喷射砼：适用于易风化尚未严重风化且坡面干燥的岩石边坡。方法同喷浆。3、护坡用于填方边坡，用砌石或铺砌砼预制块，煤渣空心砖。4、护面墙用于软质岩层或破碎岩石挖方边坡较陡地段。三、冲刷防护沿河路基直接承受水流冲刷，为了保证路基稳定牢固，必须采取防止冲刷的措施。分为直接防护和间接防护两种。1、直接防护以加固岸坡为主2、间接防护以改变水流方向为主，降低流速，减少冲刷为主。用导流构造物分为顺坝，丁坝。设计中根据河流特性、河道地形、地质、水文条件选用防护措施。路基边坡及河岸冲刷防护工程表防护类型结构形式适用条件容许流速(m／s)水文地质条件注意事项植物防护铺草皮1.2～1.8承流方向与路线近乎平行．不受各种洪水主流冲刷的季节性漫水的路堤边坡防护种植防水林，挂柳有浅滩地段的河岩冲刷防护干砌片石护坡单层干砌厚一般0.25～035m,双层干砌厚上层0.25～0.35m．下层O.15～0.25m2～4水流方向较平顺的河滩地边缘，不受主流冲刷的路堤边坡应设最挚层．厚度一般为O．1—0.2m浆砌片石护坡厚0.25～0.4m厚0.3～0.6m4～64～8主流冲刷及波浪作用强烈处的路堤边坡有冻胀变形的边坡上．应设置垫层抛石石块尺寸根据流速波浪大小计算，一般0.3～0.5m3水流方向较平顺，无严重局部冲刷地段；已被水浸的路堤边坡及河岸抛石厚度不应小于石块尺寸之两倍石笼镀锌铁丝编织成箱形或圆形，笼内填石块5～6受洪水冲刷．但无滚石的地段和大石料缺少地区浸水挡土浆砌片(块)石或混凝土5～8峡谷急流地段，水流冲刷严重地段基础应埋在冲刷线以下1m，冰冻线以下0.25m,基础前设冲刷舫护措施,墙身设泄水孔混凝土预制块板平面尺寸一般为