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第一章路基工程总论1、路基的概念路基是在天然地表面按照道路的设计线形和设计断面（几何尺寸）的要求，开挖或堆填而成的岩土结构物。路基是路面的基础，是公路工程的重要组成部分；路基作为路面的支承结构物，与路面共同承受交通荷载的作用；路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。2、路面的概念路面是路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而的层状结构物。路面一般由面层、基层、底基层、路基组成；路面应具有良好的稳定性和足够的强度、刚度，其表面还应满足平整、抗滑和排水的要求；各级公路的行车道、路缘带、匝道、变速车道、爬坡车道、硬路肩和应急停车带等均应铺筑路面。面层:面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用；因受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水；表面还应有良好的抗滑性与平整度基层（基层的最下层为底基层）:主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的垫层及土基，因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；基层受大气影响较面层小，但仍可能受地下水及面层渗入雨水的浸湿，故也应具有足够的水稳定性；为保证面层平整，它还应具有较好的平整度。垫层:垫层介于基层和土基之间，它可改善土基的湿度和温度状况、使面层与基层免受土基水温状况变化的不良影响或保护土基处于稳定状态；同时，也可扩散基层传递的荷载应力、减小土基的应力与变形，并可阻止路基土挤入基层。按其作用可分为排水层、隔离层、防冻胀层等。路基处于下列状况的路段应设置垫层：地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿状态的路段；排水不良的土质路堑；有裂隙水，泉眼水等水文不良情况的岩石挖方路段；季节性冰冻地区可能产生冻胀的中湿、潮湿路段；基层可能受污染的路段。对路基路面整体性能要求：承载能力稳定性耐久性表面平整度表面抗滑性能影响路基路面稳定性的因素：地理条件地质条件气候条件水文和水文地质条件土的类别由于湿度与温度变化对路基产生的共同影响称为路基水温状况。第二章行车荷载、环境因素、材料的力学1、研究行车荷载的原因汽车是路基路面的服务对象路基路面的主要功能是保证车辆快速、安全、舒适、经济通行。汽车荷载是造成路基路面结构损伤的主要原因，要做好路基路面结构设计，必须对行车荷载进行分析。2、研究行车荷载的作用进行路面设计时，以轴重作为荷载标准，重型货车与大客车起决定作用。评定路面表面特征时，如路面的平整度、防滑性，应考虑小客车的安全性和可靠性。对超载的定义：2000年2月，交通部《超限运输车辆行驶公路管理条例》规定：“单轴（每侧单轮胎）载质量6000kg，单轴（每侧双轮胎）载质量10000kg，双联轴（每侧双轮胎）载质量18000kg。”。附则第二十九条规定，单轴轴载最大不得超过13000kg。水平力对路面造成的影响：路面面层材料抗剪强度不足时，在水平荷载作用下，会产生推移、拥包、波浪、车辙等破坏。1、温度与湿度对道路结构的影响：路基土和路面材料的强度和刚度随路基路面结构内温度和湿度的变化而变化。路基土和路面材料随路基路面结构内温度和湿度的变化而膨胀或收缩路基土和路面材料的力学性质随温度和湿度而产生的变化2、大气温度的变化对道路各结构层的影响总的特点：大致同步、高于气温、深度加大而滞后3、湿度的变化对道路各结构层的影响影响方式①大气湿度的变化；②通过降水、地面积水、地下水浸入路基路面结构。影响结果涉及到了路基路面结构的强度、刚度、稳定性。1、路基受力状况：作用于路基的荷载①路基的自重（即静载）②车辆的轮载（即活载或动载）路基主要病害路基沉陷冰胀及翻浆边坡滑塌崩塌和碎落路堤沿山坡滑动不良地质和水文条件下的路基破坏路基病害防治正确设计路基横断面；选择良好的路基填料，必要时进行稳定处理；采用正确的填筑方法，充分压实；适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入到路基工作区范围；正确进行排水设计（地面排水、地下排水、路面结构排水即地基的特殊排水）；必要时设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻和水分累计，设计砂垫层以疏干土基；采取边坡加固、修筑支挡结构物、土体加筋等技术，提高整体稳定性。累积变形：路面累积变形的出现破坏极限状态的形式，是产生沉陷和车辙，这种永久性变形也是路基路面个结构层材料塑性变形的综合。使沥青混合料累积变形量增加有三个因素：度、作用次数、加载时间总和。疲劳特性基本概念材料强度降低的现象称为疲劳。因为材料疲劳产生的微损伤逐步扩大，导致材料结构性破坏，称疲劳破坏。出现疲劳破坏的重复应力值称为疲劳强度。材料在某一重复应力作用次数后，经受在多次重复作用也不产生疲劳破坏，该作用次数值称疲劳极限。第三章一般路基设计①路基的作用：是道路的承重主体；为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。②路基设计内容路基设计包括两大部分：①路基断面形式的选定；②各项附属设施的设计（包括路基排水、路基防护与加固、与路基之间相关的设施）。③路基设计原则整体性原则路面结构路床（路基顶面0、8m以下范围以内）的强度与稳定性，应从路基路面整体性进行考虑。保证性原则路基的设计必须确保其强度与稳定性，与路基路面相关的其他各项附属设施的设计，同是路基设计的基本内容。3、路基设计标高（即纵断面上的设计标高）新建公路的路基设计标高：高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；二、三、四级公路宜采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。改建公路的路基设计标高：一般按新建公路的规定执行，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线标高2、路堤全部用岩土填筑而成的路基称为路堤。路堤按填高分：矮路堤（H1、0～1、5m），高路堤（H18～20m），一般路堤（H=1、5～18m）。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。一般路堤和矮路堤的构造要求：①应满足最小填土高度要求，力求不低于规定的临界高度；②因工作区可能涉及到天然地面，除填方路堤必须满足施工要求外，天然地基也必须进行压实，必要时须换土或进行加固；③可结合两侧排水沟渠进行挖土填筑路基；④为保证填方坡脚不受流水侵害，可在坡脚与沟渠间预留1～4m宽的护坡道；⑤当地面坡度较陡时，为防止填方路堤沿山坡滑动，可将天然地面挖筑成台阶再填筑，或设置石砌护脚。高路堤及浸水路堤的构造要求①必须进行个别设计及计算；②边坡可采用上陡下缓的折线形式或台阶形式；③边坡表面须采取适当的防护或加固措施，如铺草皮、砌石等。路堑的作用及危害作用：缓和道路纵坡或越岭线穿越岭口控制标高；危害：破坏了厚地层的天然平衡状态，不利于排水，通风。路堑的构造要求：①挖方边坡可视高度或岩土层情况设置为直线或折线；②挖方边坡坡脚处须设置边沟；③路堑上方应设置截水沟；④坡面易风化处应有防护措施，并设0、5～1、0m碎落台;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。⑥陡峻山坡处尽量采用台口式路堑。半填半挖路基的构造要求：①位于山坡上的路基，尽量路中心的高程接近原地面高程，以减少土石方量；②对路堤和路堑的要求都应满足；③在保证稳定的前提下，为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。1、一般路基设计的内容确定以及选择路基断面型式、宽度、高度；选择路基填料与压实标准；确定边坡形状与坡度；设计路基排水系统与排水结构；设计坡面防护与加固；设计附属设施。路基宽度的确定原则：少占用土地：应尽可能少占农田；保持生态平衡：填挖平衡，减少取土开挖，防止水土流失。路基高度是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度；一般为路基设计标高与原地面标高之差。路基中心高度是指路中心线处的设计标高与原地面标高之差。路基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。路基高度的确定应综合考虑公路路线纵坡的要求；应与临界高度结合，使上部土层处于干燥或中湿状态，保证其强度和稳定性；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下水、毛细水和冰冻作用对路基强度和稳定性的影响第四章路基稳定性分析计算什么是滑坡1、边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象称滑坡。2、土坡滑坡前征兆：坡顶下沉并出现裂缝，坡脚隆起。路基失稳的影响因素①内部因素：土质土层结构边坡形状②外部因素：降水或地下水的作用振动的作用人为影响3、路基失稳原因根本原因:边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。具体原因：①滑面上的剪应力增加；②滑面上的抗剪强度减小。4、边坡稳定性分析方法按失稳土体的滑动面特征划分：①直线：试算法，解析法。②曲线:解析法(坡脚圆法中点圆法)③折线；稳定性分析计算方法；工程地质法（比拟法）；力学分析法；图解法。软土地基的路基稳定性分析一、概述特点：空隙比大、天然含水率大、压缩性高、承载能力低。成因分类：河海沉积、湖泊沉积、江滩沉积、沼泽沉积。成分组成：淤泥、淤泥质土、泥炭。危害：产生侧向滑动、较大沉降。处理思路：①对于薄层软土，原则上清除换土；②对与厚层软土，填土高度超过容许填筑高度，应采取加固。临界高度的概念：软土地基的临界高度是指天然地基状态下，不采取任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。计算方法：1、总应力法2、有效固结应力法浸水路堤设计时应采取的措施：1、通过调查,充分预估浪高、洪水位；2、放缓边坡；3、设置护坡道；4、设置导流结构物第五章路基防护与加固1、路基防护与加固的原因：坡面冲刷及风化；河岸冲刷；土质浸水湿软；地基湿软沉陷。2、路基防护与加固的意义：确保路基路面的稳定；确保路基路面的强度；确保路基路面的使用耐久性3、路基防护与加固：边坡坡面防护1、植物防护2工程防护沿河路堤冲刷防护1直接防护2间接防护湿软地基加固处治1换填土2碾压夯实3排水固结4振动挤密5化学加固6土工栅格一、坡面防护的作用：免受雨水冲刷；减缓温差及湿度变化的影响；延缓岩土风化、碎裂、剥蚀的进程；美化和协调自然环境。二、坡面防护条件：坡面不承受外力作用；边坡整体稳定牢固；边坡高度和坡度不适过大，土质边坡1：1～1：1、5；边坡处地表水流不宜集中汇流，流速不超过2、0m/s。三、植树主要用于堤岸边的河滩、沙漠及雪害地区的防护林等情况，主要起到：①降低河滩水流速度及改变水流方向；②防风固沙；③防雪等作用；④低等级公路也可在路两侧进行植树，以起到固土、降尘、绿化、诱导视线等作用。四、植物防护：1、种草2、铺草皮3、客土喷播4、植树5、景观设计五、工程防护：1、砂浆抹面防护2、喷浆防护3、勾缝、灌浆、嵌补4、干砌片石护面5、浆砌片石护面（墙）六、直接防护措施：1、植物防护2、砌石或混凝土护坡3、抛石防护4、石笼防护5、土工织物软体沉排6、土工膜袋七、间接防护措施：设置导流结构物八、软土的概念：所谓软土，从广义上讲就是强度低、压缩性高的软弱土层。3、高压缩软土地基上设计路堤应注意的问题：地基承载力可否保证路堤稳定固结变形引起的沉降（沉降量、沉降速率）是否影响道路的正常使用和寿命。需要采取的地基加固措施软土地基加固处理1、软土地基加固作用考虑使路基保持稳定使路基沉降均匀且沉降量小2、地基加固的主要方法换填法；夯实法；排水固结法；挤密法；化学加固法；第六章挡土墙设计挡土墙的概念1、挡土墙是为防止土体坍滑而修筑的墙式结构物，主要承受侧向土压力。2、公路中主要用于支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸壁等。3、适合修建挡土墙的路基部位：①陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段；②需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段；③防止滑坍，增加边坡稳定性的路段；④防止沿河容易被河水流冲刷的路段；⑤桥梁或隧道与路基的连接地段；⑥节约道路用地、减少拆迁或少占农田的部位；⑦保护重要建筑、生态环境或其他需要特殊保护的部位；挡土墙的构造1、墙身仰斜墙，俯斜墙，垂直墙，凸形折线墙，衡重式墙2、基础基础设计主要包括两个方面：①基础形式的选择②基础埋置深度的确定3、排水设施①设置地面排水沟——引排地表水；②夯实回填土顶面和地表松