第八章道路路基.

第八章道路路基路基的工作特点与对路基的基本要求路基土的分类路基的湿度状况与干湿类型道路的自然区划路基的结构组成路基的破坏及其稳定措施路基的抗变形能力土质路基施工§8－1路基的工作特点与对路基的基本要求一、路基工程的特点路基是路面的基础，是在地面上按路线的平面位置和纵坡要求开挖或堆填成一定断面形状的土质或石质结构物。公路工程：工艺简单、工程量大、耗劳力多、涉及面广城市道路工程：影响因素多道路与其它土木建筑在考虑气候与环境时的区别道路是露天建筑物道路是线型建筑，涉及的范围较大气候的影响较大（冰冻作用、降雨等）二、对路基的基本要求作为路面基础，路基与路面共同承受汽车和自然因素的作用，其质量好坏直接影响到道路的使用品质。为满足行车通畅、迅速、安全、舒适、经济的要求:１、有足够的整体稳定性２、有足够的强度、刚度、水温稳定性路基的设计须根据路线平、纵、横设计的原则及原地面的情况进行布置，确定标高。为了确保路基的强度和稳定性，在路基的整体结构中还必须包括各项附属设施，其中有路基排水、路基防护与加固，以及与路基工程直接相关的其它设施，如弃土堆、取土坑、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。§8－2路基土的分类一、路基土的分类按粒径分为三组：巨粒土、粗粒土、细粒土巨粒土＞60ｍｍ占５０％：漂石土，卵石土粗粒土２－６０ｍｍ占５０％：砾类土，砂类土细粒土0.074mm占50%:粉质土，粘质土，有机质土特殊土：黄土，膨胀土，红粘土，盐渍土对于中粗粒土和细粒土，根据土的粒度成分、土的塑性指数及液限进一步划分。各土组的颗粒组成均以小于2mm作为100%计；定名时应根据粒径分组由大到小，最先符合者定名；塑性指数和液限按100g锥重联合试验测得。传统分类：砂土、砂性土、粉性土、粘性土、重粘土路基土类划分表分类依据：土颗粒的粒径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质含量、土的塑性指标。分类：巨粒土，粗粒土，细粒土，特殊土。2006020520.50.250.0740.002(mm)巨粒组粗粒组细粒组砾（角砾）砂溧石（块石）卵石（小块石）粗中细粗中细粉粒粘粒土分类的总体系图新老土名对照表二、路基土的工程性质1、砂土：无塑性，透水性好，毛细水上升高度小，摩擦系数较大。修筑路基，强度高，水稳定性好。但其粘结性小，易于松散，车辙较深，压实困难，宜掺加一些粘性土，改善路基质量。２、砂性土：含有一定数量的粗颗粒，使路基获得足够的内摩擦力，又含一定数量的细颗粒，具有一定的粘聚力，不易松散。遇水干得快，不膨胀，干时又有足够的粘结性，扬尘少。粗、细颗粒适宜，级配良好，是良好的路基筑做材料。3、粉性土：是最差的筑路材料。含有较多的粉颗粒，干时稍有粘结性，但易被压碎，扬尘大，浸水时很快被湿透，成稀泥。因其毛细水上升高度大，季节性冰冻地区路基，冬季易冻胀，春季易翻浆，故又称翻浆土。4、粘性土：透水性很差，粘聚力大，因而干时坚硬，不易挖掘。毛细管现象显著，浸水后，能较长时间保持水分，故承载力很小。若能在最佳含水量下压实，并具有良好的排水设施，也能修筑较稳定的路基。5、重粘土：不透水，膨胀性和塑性大。同粘性土基本相似。6、特殊性质土：黄土、泥炭、盐渍土等。应采取适当工程措施进行处理。三、路基土的工程分级分类依据：施工中开挖难易程度。工程分级：按开挖难易程度，分为六级：松土、普通土、硬土、软石、次坚石、坚石§8－3路基的湿度状况与干湿类型一、路基湿度的来源与变迁大气降水与蒸发地面水地下水温度变化给排水设施渗漏路基的湿度来源翻浆路基水温状况对路基稳定性的影响最不利季节荷载环境因素（水、温）强度路基稳定性南方－雨季北方－春融季节二、路基的干湿类型1、根据在最不利季节测定的路基土上部80cm范围内土层的平均相对含水量，分为四类：干燥、中湿、潮湿、过湿。其分界相对含水量分别为w0、w1、w2、w3。2、按不利季节路槽底面以下80cm深度内土的平均稠度来确定。（已建道路）PLmLc平均稠度：平均相对含水量：8;iyx路基临界高度－新建道路路基临界高度是指在最不利季节，当路基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路槽底距地下水位或长期地表积水水位的最小高度。路基填高→平均稠度→干湿类型→路基力学参数（模量）最小填土高度：为保证路基稳定，根据土质、气候和水文地质条件所规定的路肩边缘至原地面的最小高度。采用边沟排水时，填土路肩边缘距原地面的高度不宜低于下表的规定。挖方路线与填土路段不能满足表中规定时，可采用加深边沟的办法，使路肩边缘距边沟底面的高度满足表的规定。路基湿度预估方法预估方法：1.通过道路沿线的现场调查预估；2.通过对条件相似的现有道路调查预估；3.按道路所在自然区划、土类及其干湿类型查表预估。查表法及步骤：由路基设计（施工）高度H→对比路基临界高度(H1、H2、H3)（P138表8－8）→路基干湿类型（P137表8－7）→路基平均相对含水量（w0、w1、w2、w3）（P136表8－6）→预估路基湿度wX这是确定路基土回弹模量E0的前期工作。例题：上海郊区，粉质亚粘土路基，最高地下水位离地面0.90M，低矮填土，路槽底高出原地面0.30M，试确定路基干湿类型并预测路基湿度？解：查道路自然区划图，上海位于Ⅳ1区，查临界高度表，H2＝1.3～1.4M，H3＝0.9～1.0M，最高地下水位离地面0.90M，低矮填土0.30M，路槽底距地下水位0.30＋0.90＝1.2M，则路基为潮湿类型，查路基平均相对含水量表，w2、w3相应为0.65和0.75，由此判定该路基上部80cm范围内土层的平均相对含水量为0.70。例题：现有一段位于苏州郊区的粉质中液限粘土路基，最高地下水位离地面0.8M，路槽底高出原地面1.0M，试确定路基干湿类型并预测路基湿度？解：查道路自然区划图，苏州市属于Ⅳ1区，最高地下水位离地面0.8M，路槽底高出原地面1.0M，路槽底距地下水位1.0＋0.8＝1.8M，查临界高度表，H1＝1.9～2.1M，H2＝1.3～1.4M，则路基为中湿类型，查路基平均相对含水量表，w1、w2相应为0.60和0.65，由此判定该路基上部80cm范围内土层的平均相对含水量为0.62。§8－4道路的自然区划我国地域辽阔，自然条件复杂，各地气候差异较大，不同地区不同地带的路基水温状况各有特点，对路基强度、稳定性的影响也各不相同。公路自然区划【clinaticzoningforhighway】指的是根据全国各地气候、水文、地质、地形等条件对公路工程的影响而划分的地理区域。为了归纳表征路基水温状况及对路基强度影响的主要特征，交通部制定了《公路自然区划标准》(JTJ003-86)，根据公路工程的地理，气候差异特点，对自然区的划分，按其重要性和规模的大小分为三个等级。公路自然区划区划的目的：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。区划的原则：道路工程特征相似地表气候区划差异性自然气候因素既有综合考虑又有主导作用区划的方法：自然区划以自然气候因素的综合性和主导性相结合为原则，采用地理相关分析为基础的主导标志法，从分析自然综合情况与公路工程的实际关系出发，选出具有分区意义的主导标志。在确定区界时，还需进行地理相关分析对区界进行修正，以求其同一区内有相似的公路工程自然环境。但综合性或主导因素原则，均应遵循地带性和分地带性理论。区划的分级：我国地域辽阔，各地气候、地形、地貌、工程地质和水文地质等自然条件差异很大，而这些自然条件与公路建设密切相关。为反映不同地区公路设计与施工的特点，交通部制定了《公路自然区划标准》(JTJ003-86)，将具有相同自然条件的地区归类。一级区划按自然气候，全国轮廓性地理，地貌划分的，一级区划将全国划分为全年冻土、季节冻土和全年不冻土三大地带，再依据水热平衡和地理位置，全国共划分七个一级区。具体划分为冰土、湿润、干湿过渡、湿热、潮暖、干旱和高寒7个大区（一级自然区）。它们是：I—北部多年冻土区；Ⅱ—东部湿润季冻区；Ⅲ—黄土高原干湿过渡区；IV—东南湿热区；V—西南潮暖区；Ⅵ—西北干旱区；Ⅶ—青藏高寒区。二级区划以潮湿系数为主要分区依据，按公路工程的相似性及地表气候的差异，在7个一级区划内进步分为33个二级区和19个副区。潮湿系数K为年降水量(mm)与同年蒸发量(mm)之比（潮湿系数K=年降雨量R/年蒸发量Z），按区内的K值大小分为6个等级。过湿区（K2.0）、中湿区（2.0≥K1.50）、润湿区1.50≥K1.00）、润干区（1.00≥K0.50）、中干区（0.50≥K0.25）、过干区（K≤0.25）沧州属于Ⅱ4区。三级区划三级区划是二级区划的进一步划分。各省、市、自治区可以根据当地的地貌、水文和土质等具体情况，在二级区划的基础上进行细分。由于目前各地区的特点和掌握的调查研究资料不充分，还不具备划分条件，再则，三级区不一定要列入全国性的范围，由个省，自治区自行划分，以便更切合当地的实际情况。公路自然区划图Ⅰ北部多年冻土区；Ⅱ东部温润季冻区；Ⅲ黄土高原干湿过渡区Ⅳ东南湿热区；Ⅴ西南潮暖区；Ⅵ西北干旱区；Ⅶ青藏高寒区。标准适用范围本标准为在公路规划、设计中考虑不同地理区域的自然条件对公路工程的影响，特别为在路基、路面的设计、施工、养护中确定技术措施和设计参数提供了依据，适用于新建和改建的公路工程。区划的采用各级自然区划在具体使用时应结合当地特点，特别在各区的分界处，应根据本标准的有关规定论证确定，三级自然区划由各地按有关规定自行划分。§8－5路基的结构组成一、路基的断面形式1、路堤2、路堑3、半路堑半路堤路堤半挖半填路堑（一）路堤路堤是指全部用岩土填筑而成的路基；路堤的几种常用横断面形式:1、矮路堤(填土高度低于1.0m者）2、高路堤(填土高度大于18m（土质）或20m（石质）3、一般路堤(填土高度介于两者之间）4、浸水路堤5、护脚路堤6、挖沟填筑路堤矮路堤的设计要点:1）满足最小填土高度的要求；2）注意排水；3）路基工作区深度范围内注意压实。（天然地面也应按规定进行压实，达到与路堤填土相同的压实度。必要时应进行换土或加固处理，以保证路基路面的强度和稳定性）高路堤的设计要点:合理选择边坡形状及坡度。（二）路堑路堑是指全部在原地面开挖而成的路基。路堑横断面的几种基本型式：全挖式路基、台口式路基、半山洞式路基。路堑设计要点:1）应根据地质及水文条件，选用合适的边坡坡度；2）路堑的排水极为重要；3）对路堑以下的天然土基压实至规定的压实度；4）设计时尽量少用很深的长路堑。（三）半填半挖路基当原地面横坡大，且路基较宽，需一侧开挖另一侧填筑时，为挖填结合路基，也称半填半挖路基。在丘陵或山区公路上，挖填结合是路基横断面的主要形式。半填半挖路基兼有路堤和路堑两者的特点，应参照上述对路堤、路堑的设计要点进行设计。公路路床：路床是路面的基础，是指路面底面（路槽底面）以下80cm范围内的路基部分，承受由路面传来荷载。在结构上分为上路床（0～30cm）及下路床（30～80cm）两层。路面直接铺设在路床上。因此，对路床，特别是上路床的土质、粒径、压实度都有严格要求，必须均匀、密实、强度高，不得有松散和软弹现象。挖方路基的路床，必须平整、密实，用重型压路机压实至规定的压实强度。为了确保路面各结构层厚度均匀和排水需要，路床表面必须做成与路面一致的路拱横坡度。公路路堤：路堤是高于原地面的填方路基，其作用是支承路床和路面。路床以下的路堤分上、下两层：上路堤：路面底面以下80～150cm范围内的填方部分。下路堤：上路堤以下的填方部分。总结：对路堤的基本要求是：结构稳定、沉降量小，为此，路堤设计包括六方面，地基、填料、边坡形状、坡度、堤身压实度、排水和坡面防护。路堑设计的中心问题是结构的整体稳定性，设计内容主要为：路堑边坡、路堑排水和坡面防护。二、路基的基本构造