路基路面工程09082.docx

1、路基路面工程09082路基路面工程预备知识1.技术等级：公路分五级：高速公路，14级。行政等级：国道、省道、县道、乡道。2.特点、地位：五种方式：铁路、公路、水运、航空、管道。优点：机动灵活门到门运输货损小原始投资低，回收快2000年公路客运量91.6%，周转量58%（公里）货运量77.6%，周转量14.8%2001年公路客运量91.7%，周转量55.4%（公里）货运量77.2%，周转量13.4%3.专业内容：路线、路基、路面、桥涵、隧道、交通工程（标志、交通设施等）、沿线设施（收费站等）、路政、征收、绿化、公路机械、三产服务。第一章 概论1-1 道路公程发展概况路基路面工程：研究公路城市道路

2、和机场跑道路基路面的合理结构、设计原理、设计方法、材料性能要求以及施工、养护、维修和管理技术等。12成果简介公路自然区划；一级区划；地理、地貌、气候、土质等因素分为7个大区二级区划：气候、地形三级区划：行政土的工程分类：按照土颗粒组成特征，土的塑性指标（塑限、液限和朔性指数）土中的机质存在情况：巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土路基强度与稳定性：力学指标，回弹模量，最大含水量与最大密实度关系。加固方式；粒料、石灰、水泥高路堤修筑技术与支档结构；减轻自重岩石路基爆炸技术；大爆破、炸药量10t。路面养护管理：1- 3路基路面工程的主要特点：路基：在天然地表面按照道路的设计线形（位置）和设计横断面的要求

3、开挖或堆填而成的岩土结构物路面：在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物基本性能：1.承载能力：强度应力刚度应变位移2.稳定性：温度、降水、温度、开挖或填筑3.耐久性：至少10年4.表面平整度：5.表面抗滑性能1- 4影响路基面稳定的因素1.地理条件：地形、地貌、海拔高度2.地质条件：3.气候条件：温度、降水、湿度、冰冻程度、日照、蒸发量等4.水文和水文地质条件5.土的类别1- 5路基土的分类分类：颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存在的情况：巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土粗粒划分表200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.074 0.002mm巨粒组粗粒组细粒组漂石（

4、块石）卵石（小块石）砾（角砾）砂粉砂粘砂粗中细粗中细土巨粒土 粗粒土 细粒土 特殊土土的分类表巨粒土粗粒土细粒土有机土成分代号漂石B块石Ba卵石Cb小块石Cba砾G角砾Ga砂S粉土M粘土C细粒土F粗细粒土SI有机质土0级限和液限高低代号巨粒组（小于60mm的颗粒）质量多于总质量50%的土巨粒土。粗粒土分砾类土和砂类土。砾类组（2-60mm颗粒）质量多于总质量50%的土砾类土。砾粒组质量50%的土砂类土。细料组（小于0.074mm的颗粒）质量多于总质量50%的土细粒土。1-6路基土的工程性质：巨粒土：很高的强度和稳定性，是镇筑路基的好材料。漂石，正确选用边坡值；卵石土，足够密实度。粗粒土：砾类土

5、：粒经大，内摩力大，强度和稳定性满足要求，注意密实度。砂类土：砂、含细粒土砂（砂土）、细粒土质砂（砂性土）。含细粒砂无塑性、透水性强、毛细上升高度很小，具有较大摩擦系数，强度吞水稳定性较多，注意压实。细粒土质砂：遇水干得快，不膨胀，易被压实，良好材料。细粒土：粉质土：干时易被压碎、扬尘大、浸水时易被湿透，易成稀泥，差。粗质土：干时坚硬，不易挖掘，具有较大的可塑性，粘结性和膨胀性，承载能力低。有机质土：不易作路基材料。特殊土：黄土：大孔和多孔结构、有湿陷性。膨胀土：受水浸湿膨胀，失水收缩。红粘土：失水后体积收缩量大。盐渍土：潮湿时承载力低。1-7路基的变形、破坏、原因。1.路基沉陷a.堤身下陷：

6、填料选择不当，填筑方法不合理，压实不足。b.地基下陷：原地面为软弱土层，填筑时未级换土或压实处理。2.路基边坡的坍方剥落、碎落、滑坍、崩坍、坍塌。边坡过陡、填筑堤方法不当、土体过于潮湿，坡脚被水冲刷，岩石破碎和风化严重。3.路基沿山坡滑动：边坡较陡，原地面而未处理。4.不良地质水文条件造成的路基破坏。总原因：1.不定的工程地质与水文地质条件。2.不利的水文与气候因素。3.设计不合理。4.施工不符合有关规定。1-8土基的干湿类型：1.土基干湿类型：干燥、中湿、潮湿、过湿。2.湿度来源：大气降水、地面水、地下水、凝结水。3.干基干湿类型划分方法：a.平均相对含水量：值越大，越潮湿。:跳槽底面以下8

7、0cm深度内，每10cm为一层，第i层土的天然含水量，0/e:同一层土的液限含水量e/0:第i层土的相对含水量，0/0:干燥和中湿状态路基的分界相对含水量。:中湿和潮湿状态路基的分界相对含水量。:潮湿和过湿状态路基的分界相对含水量。b.平均稠度:土的液限含水量；0/0:土的塑限含水量，p/a :土的平均含土量。0/0c.临界高度4.路基临界高度与最小填土高度。路基设计标高：高速、一级：中央分隔革的外侧边级标高。二、三、四级：路基边缘标高。路基临界高度：在不利季节当路基处于某种干湿状态时，路槽底面距地下水位或地面长期积水位的最小高度（土质、气候）路基最小填土高度：为保证路基稳定，根据土质、气候和

8、水文土质条件，所规定的距肩边路距原地面的最小高度。1-9路基的强度与稳定性1.路基受力状况：P:车轮单位压力，kPaD:圆形均布荷载作用面积直径，mZ:应力作用深度，m：土基的湿密度，PN/m3当时Za=路基工作深度2.路基的强度：a.抗剪强度：土的抗剪强度， ：作用于剪切面上的法向正应力， 抗剪强度指标b.四弹模量：路基、路面及筑路材料在荷载作用下产生的应力与相应的四弹应变的比值。土基中坑压、强度指标。均质、弹性体、圆形垂直均布荷载：路表距离荷载中心轴为r界点处的垂直值得，cmP：圆形垂直均布荷载，MPa：圆形均布荷载面积半径，cmEo：土基回弹模量，MPau：土的泊松比，一般0.353.土

9、基回弹模量的测定方法a.承载板法（刚性板）b.轮隙弯沉法c.承载比（BR）值椎算法4.保证路基强度和稳定性的措施正确设计路基横断面 断面选用工程性质良好的土填筑路基 填料适当提高路基，保证要求的最小填土高度 湿度充分压实土基、保证达到规定的压实度 压实正确地进行地面和地下的排水设计 排水设置隔离层，用以隔绝毛细水上升 隔离层设计防冻层，减少土基冻结深度，减轻土基冻胀 防冻采取边坡加固与防护措施，以及修筑挡土结构物 边坡防护第二章 路基设计Part 1 一般路基设计2-1 路基典型断面及设计要点一般路基：在正常的地质和水文等条件下，填土高度或挖方深度小于规范规定值的路基。1.路堤高于原地面的填方

10、路基为路堤a.控制最小填土高度，使路基处于干燥或中湿状态；b.原地面倾斜度超过1:5的全填路堤，需将原地面完成台阶，台阶宽度1m，向内倾斜1%-2%。c.原地面陡于1：2时，设置石护坡。d.矮路堤，设边沟。e.一般路堤可不设边沟。f.沿河路堤浸水部分，其边境应放缓或采取防护和加固措施。2.路堑：原地面的挖方路基称为路堑路堑：两侧设边沟台口式路基：陡峭边坡米山洞路基：a.根据地质水文条件，选用合适的边坡坡率，并且自上而下逐层放缓而成折线形边坡或台阶形边坡。b.设置边沟。c.路堑的天然土层，要压实至 密实程度，必实时换土。3.填挖结合路基a.陡路边坡应宁挖勿填，或多挖少填。4.零填零挖路基（1）密

11、实程度（2）边沟2-2 路基的基本构造路基构成：宽度、高度、坡度一、路基宽度、路肩宽度二、路基高度路基填挖高度或施工高度：路基设计标高与路中线原地面标高之差。满足最小填土高度。三、路基边坡路基边坡坡度：边坡高度H，密度b之比， 习惯m边坡愈缓，稳定性越好，工程量增大。路堤边坡坡度：应根据填料的物理力学性，气候条件，边坡高度以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选定。一般路堤坡度1:0.3-1:1.75沿河路堤坡度1:1.75-1:2.0 常水位以下：1:2.0-1:3.0路堑边坡坡度 ：与当地的工程地质、水文地质、地面条件及边坡高度，施工方法等因素有关。边坡高度（m）2020-30一般土较

12、松中密、密实胶结1:1.0-1:1.51:0.5-1:1.251:0.3-1:0.51:1.5-1:1.751:0.75-1:1.51:0.5-1:0.75黄土1:0.1-1:1.251:0.4-1:1.25Part 2 特殊路基设计2-3 概述一、边坡滑动面形状影响路基边坡稳定性的因素：岩土性质及结构，边坡高度及坡度、工程质量及经济。滑动面形状：直线、曲线、拆线。二、荷载当量高度：将车辆的设计荷载提高或以相等压力的土层当量高度，连固清的一并进行力量计算。其中：h:当量高度N：横向分布的车辆数Q：每辆重车的重力KN：路基填料湿容重KN/m2L：一辆重车前后轴轮胎落地长度B：横向分布车辆轮胎最外

13、缘之间总距m三、边坡稳定性验算的计算参数C：凝聚力：内磨擦角r：湿容重2-4 边坡稳定性力学验算法假设：不考虑滑动应力不均匀颁和局部移动土的极限平衡状态，只是破裂面上达最危险滑动面质量，通过试算才能确定。一、直线法验算二、（一）均质砂类土路堤边坡稳定安全系数： 第三章 路基防护与排水Part 1 路基排水3.1 路基排水的目的及设计一般原则1.地面水：包括大气降水（雨或雪），后在地表形成的经流，低速积水和路基上侧流向路基的地表木。冲刷：导致路基整体稳性受损害，雪或水毁。渗入：降低路基强度。地下水：指地表以下岩石或土层的孔隙，裂隙中的水，包括上层滞水、潜水、层间水等。路基排水：为保证路基稳定而采

14、取的汇集、排除地表或地下水的措施，目的在于确保路基始终处于干燥、坚实和稳定状态。2.路基排水的一般原则：摸清水源，全面规划，因势利导，综合治理；保护生态环境，与农田水利相配合；贯彻因地治宜、就地取材，经济适用原则；防重于治，防治结合。3-2 地表排水设备的构造与布置1.边沟边沟一般设置在路堑、矮路堤、零真零挖路基及陡坡路堤边缘外侧或坡脚外侧，主要用来汇集和排除路基范围之内和流向路基的少量地表水。横断面形式：土质边沟：梯形石质边沟：矩形矮路堤或机械化施工时：三角形边沟断面尺寸：高速公路，一级公路边沟底宽、深度0.6m，其他等级公路0.4m，梯形边坡内侧边坡1:1-1:1.5，岩石边坡1:01:0

15、.5。浆砌边沟内测：直立。三角形边沟内侧边坡：1:2-1:3边沟的纵坡与长度：边沟的单向排水长度不宜超过300-500m。边沟的纵坡一般应与矮线纵坡一致，并不宜小于0.5%，在特殊情况下容许减至0.3%。2.截水沟：截水沟：又称无沟，一般设置在挖方路基上侧边坡坡值以外，或山坡路堤上方的适当地点。其主要作用是拦截山坡上方流向路基的地表水，保护挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。3.排水沟：排水沟的作用是将边沟、截水沟、取土坑所汇集的水流或路基附近的 积水，引至桥源或路基范围以外的天然河流、低洼地。4.跃水与急流槽为人工排水沟渠的特殊形成，用于陡坡地段。跃水：在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯，水流是瀑

16、在跃落式通过的沟槽，其作用是在较短的距离内降低水流流速，削减水流能量。急流槽：在陡坡或深沟地段设置的坡度较陡，水流不离开槽底的沟槽。5.蒸发池：路线穿越平坦地形，地面排水困难，无法把地面水排走时，可在距离地基适当的地方设置蒸发池，引水入池，依靠自然蒸发或下渗净水排除。3-3 地下排水设施的构造与布置1.暗沟：设地地面以下引导水流的沟渠，其本身不起渗水、汇水作用，暗沟的主要作用是把路基范围内的泉水或渗沟所拦截、汇集的水流，排到路基范围之外。2.渗沟主要用来吸收降低地下水位，汇集和拦截流向路基的地下水，并将其排出路基范围之外。拎排水层形式分为填石渗沟、管式渗沟、洞式渗沟三种。3.渗井将排不出的地表

17、水或边沟水渗透到地下透水层中而设置的用透水材料填筑的坚井。Part 2 路基防护与加固3-4 防护与加固目的防止自然因素所引起的路基坡坏与过度变形；稳定路基，美化路容，提高公路使用品质。3-5 防护与加固工程的分类1.坡面防护：主要用以防护易受自然、因素影响而破坏的土质和岩石边坡。植物防护 生命防护砌石防护、坡面防治 无机防护2.冲刷防护：用于防护水流对路基的冲刷与沟刷。直接防护：植物防护、砌石防护与加固。间接防护：设置导治结构物。3.支挡建筑物：用以防止路基变形或支挡路基本位或山体的位移，以保定其稳定性。路基边坡支撑：挡土墙、土垛、石垛及其它具有承重作用的构造物。堤岸支挡：沿河驳岸、浸水挡土

18、墙。4.温软地基加固：用各种有效方法处治含水量高、孔隙比大、承载能力低的温软地基，以防路基沉陷、滑移或发生其它病害。换填土层法、排水固结法、土工织物法、反压护道法、碾压夯实法、挤密法、化学加固法。Part 3 挡土墙设计3-6 挡土墙的分类、用途及使用条件1. 挡土墙的分类挡土墙的概念：为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物。挡土墙的分类：按其设置梯式：路堑墙、路堤墙、路肩墙、山坡墙。按其结构型式：重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙。按其墙体材料：石砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、钢板挡土墙。2.挡土墙的用途路堑墙：设置在路堑坡底部，主要用

19、于支撑开挖后不能自稳的边坡，同时减少挖方数量，降低挖方边坡高度。路堤墙：设置在高填土路堤或陡坡路堤的下方，防止路堤边坡或基底滑动，因以收 路堤坡脚，减少填方数量，减少栋 和占地面积。路肩墙：设置在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分。山坡墙：设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能斜塌的覆盖层，破碎岩层或山体滑坡。3.挡土墙的使用条件重力式挡土墙：多用片（块）石砌筑，有时也用混凝土，形式简单， 施工方便，就地取材，适应性较强，应用广泛，但是其圬土数量大，对地基的承载力要求较高。加筋土挡土墙：它是填土、 筋、面板三者的结合。属柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，具有省工、省料、施工方便，快速等优

20、点，适用于填土路基。锚定式挡土墙：分为锚杆式和锚定杆式两种。锚杆式挡土墙：由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成，适用于墙体高较大，缺乏石料或挖基困难地区，具有锚困条件的路堑挡土墙。锚定板式挡土墙：由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、锚定板以及其间的填土共同形式的一种组合成挡土结构，构件断面小，工程量省，不受地基承载力限制，构件可以预制，有利于实现结构 化和施工机械化。薄壁式挡土墙：属于钢筋混凝土结构，分为悬壁式和快臂式。3-7 重力式挡土墙的构造和布置1.挡土墙的构造墙身墙背墙面：平面：坡度1:0.05-1:0.20（地面横坡较陡时）墙面：平面：坡度1:0.20-1:0.

21、25（地面横坡平缓时）墙质：最小宽度50cm（浆砌）墙质：最小宽度60cm（干砌）护栏基础分类：浅基础，扩大基础，钢筋混凝土底板，台阶形基础，拱形基础。坦置深度：一般应在天然地面下1.0m。受冲刷时，应在冲刷线下1.0m。冻胀土层中的基础，应设在冰冻线下0.25m。排水设施作用：a疏干墙后填料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，而使墙身随额外的静水压力。B消除粘性土填料困含水量增加而产生的膨胀压力。C减少季节性冻地区的填料的冻胀压力。地面排水：地面排水沟、夯实冻因填土顶面和地面松土等。墙身排水：泄水孔510cm、1010cm、1520cm方孔 5-10cm直径圆孔间距2-3m 上下交错布置。

22、最下排堤水底部应高出地面0.3m。沉降缝和伸缩缝非岩石地基 间隔10-15cm岩石 间隔适当增大缝宽2-3cm2.挡土墙的布置（步骤）横向布置：a.挡土墙的位置选择；b.确定断面形式，绘制挡土墙横断面图。纵向布置：a.确定挡土墙的始终点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的连接方式。b.按地基及地形情况，进行分段，布置沉降伸缩缝的位置。c.布置各段挡土墙的基础。d.布置池水孔和护栏的位置。e.标注各特征断面的桩号及墙顶基础、基底、冲刷线、冰冻线和设计洪水位的标高等。平面布置：挡土墙与路线平面位置的关系与档土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示，河道及水流方向，以及其它防护工程等。3-8

23、 挡土墙稳定性验算验算内容：挡土墙沿基底的坑滑动稳定性；绕墙路的；抗倾覆稳定性、基底应力和偏心距；墙身墙度1.挡土墙的受力分析按力的作用性质分：主要力系，经常作用在挡土墙的各种力。附加力系：季节性作用于挡土墙上的各种力。特殊力：偶然出现的力。主要力系：挡土墙自动G及位于墙上的衡载；墙后土体的主动土压力Ea；基底的法向反力N及摩擦力T；墙前土质的被动土压力Ep（常水位时的静水压力和浮力）附加力：洪水时的静水压力和浮力、动水压力、波浪冲击力、冻胀压力、冰压力等。特殊力：地震力、施工荷载、水流漂物的撞击力等。抗滑动稳定性验算；抗滑稳定系数抗倾覆稳性验算系数基底应力及偏心距验算基底的垂直力：N=W+E

24、y 基底合力偏心距loN对墙趾O的力壁全力偏心距在偏心荷载作用下，基底的最大和最小应力：lo大1与2相差大基础不均匀沉陷墙身过分倾斜。土质地基，石质较差岩石地基，坚硬的岩石地基墙身断面强度验算重力挡土墙一般属于偏心受压，故截面强度一般应按偏心受压构件进行验算，选择控制性断面进行墙身应力和偏心距验算。应力和偏心距验算。法向应力验算剪应力验算常用荷载组合 挡土墙结构自重、土重、土侧压力相组合。 挡土墙结构自重、土重、土侧压力、汽车荷载引起的土侧压力相组合。 与设计水位的静水压力及浮力相组合。 与设计水位的静水压力及浮力相组合。 与地震力相组合。第四章 路基施工4-1 路基施工方法人工施工、简易机械

25、化施工、机械化施工和综合机械化施工、爆破法施工、水力机械化施工。4-2 施工过程施工前的准备过程：组织准务、物质准备、技术准备。修建小型人工构造物：小桥、涵洞、挡土墙、昔沟等。路基土石方工程：填筑路堤、开挖路垫、路基压实、整平路基表面、整平边坡、修建排水、沟渠及防护加固工程。路基工程的竣工检查与验收。4-3 路基土石方施工分级松土、普通土、硬土、软石、次坚石、坚石4-5 施工测量中线的复测与固定路线高程复测与水准点的增设横断面的检查与补测竣工测量4-6 路基放样在原地面上标定出路基边缘、路堤坡脚、路堑、堑顶、边沟、取土坑、护坡道、弃土堆等具体位置，以便定出路基轮廓，方便于施工。1.路基边桩的放

26、样围解法、计算法、渐近法2.路基边坡的放样麻绳竹杆放边坡、用坡度样板放边坡4-7 场地准备用地划界及拆迁建筑物、砍伐树木、场地排水4-8 土质路基施工1.路堤填筑基本要求：用透水性好的材料填筑时，可不受含水类限制，应分层填筑压实，用透水性不良及透水的土填筑时，要质其含水量控近最佳含水量时压实。填筑方案分层填筑法：水平分层填筑、纵坡分层填筑竖白填筑法：混合填筑法：2.路堑开挖横挖法、纵挖法、混合式开挖法4-9 土压实原理1.意义：压实便土的强度大大强度增加；压实质土基的塑性变形明显减少；压实使土的透土性能降低，无细上升高度减少。2.影响压实的因素含水量、土质、压实功4-10 石质路基施工1.爆石

27、作用原理膨胀作用体积静压力药包在无限介质内的作用。压缩圈、抛桥圈、松动圈、振动圈药包在有限介质内的作用爆破漏斗2.药包用药量计算3.爆破参数单位耗药量K值，自然地面坡度值，抛掷 E、爆破作用指数n值，药包间距、爆破安全距离。第五章 碎砾石路面一、我国公路路面工程发展概论路面工程是连路工程的一个重要组成部分，它主要研究公路与城市道路路面的设计原理和方法，路面结构组成，路面材料，性能和规格以及路面施工、养护、维修和管理技术等。1.路面设计理论与方法的发展静力平衡原理板筹理论弹层层状体系理论2.路面材料方面的发展原则：良好的物理力学性能；经济的建筑材料泥土石灰岩水泥和工业废渣石油沥青3.路面施工技术

28、方面的发展人工挖掘机铲运机推土机平地机（填挖）暂型压机械重型压力机械（压实）4.路面测试技术的发展路面法相层密度：核子密度比路面平整度：路面平整度比路面厚度：超声波长度二、路面层次划分面层：提高的力学强度和稳定性、耐度性和不透水性、抗滑性、平整度。基层：扩展应力的能力，抗压强度、密度、耐久性。垫层：蓄水、排水、隔堤、防冻（隔离层、防冻层）三、碎砾石路面的力学特性1.碎砾石路面的强度模式滑动剪坏位移拉坏 松数介质 抗剪强度库仑公式凝聚力： 2.碎砾石料的应力应变的特征3.碎石路面用加工轧制的碎石按嵌挤原理铺压而成的路面按施工方法水法碎石泥法碎石泥灰结碎石干压碎石泥结碎石路面：骨料：碎石粘土、填充

29、料基合料泥灰法碎石路面：骨料：碎石填充结合料：石灰、土水法碎石：10-16cm施工：撒铺石料并排平，预碾碎石，碾压碎石并洒机，撒铺嵌缝料碾压点洒水，撒铺石（炭石）并洒水碾压成型， 养护一、1.在粉碎的或碑状松散的土中，掺入一定量的无机结合料和水，经抖和香到的混合料经压实、养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。 2. 路基稠度：路基土的液限与含水量的差值与液限和塑限的差值的比值。3. 路基最挂含水量：压实度达到最大值时，土的含水量4. 临界荷位：为了简化计算工作，通常选取使面层板内产生最大应力或最大疲劳损伤的一个荷载位置作为应力计算时是临界荷位。5. 路面：路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。二、1.