道路-路基路面基礎(chǔ).ppt

1、道路路基路面結(jié)構(gòu),概述,路基和路面是供汽車行駛的主要道路工程結(jié)構(gòu)物 路基：在地面上按路線的平面位置和縱坡要求開挖或堆填成一定斷面形狀的土質(zhì)或石質(zhì)結(jié)構(gòu)物，是道路的主體，路面的基礎(chǔ)。 路面：由各種不同的材料，按一定的厚度與寬度分層鋪筑在路基頂面上的結(jié)構(gòu)物，以供汽車直接在其表面上行駛。,1.1 對路基和路面的基本要求,一.對路基的基本要求 路基是道路的基本結(jié)構(gòu)物，一方面要保證汽車行駛的通暢與安全，另一方面要支持路面承受行車荷載的作用。 提出兩項基本要求： 路基結(jié)構(gòu)物的整體必須具有足夠的穩(wěn)定性 直接位于路面下的那部分路基（有時稱作土基），必須具有足夠的強度，抗變形能力（剛度）和水溫穩(wěn)定性,二.對路面的

2、基本要求,路面直接承受行車荷載的作用 作用：能夠擔(dān)負(fù)汽車的荷載而不破壞；其次保證道路全天候安全通車，保證車輛有一定的行駛速度。 基本要求： 強度，剛度和穩(wěn)定性平整度 抗滑性 少塵 耐久性 噪聲低,一.路基：路堤、路塹、半填半挖 路基主要由土、石材料在原地面上修筑（堆填或開挖）而成，結(jié)構(gòu)簡單。 典型的路基橫斷面：路堤、路塹、半填半挖。它們由路基的邊坡，路肩（人行道），車行道，分隔帶以及支檔和排水構(gòu)造物等組成。,1.2 路基和路面結(jié)構(gòu)的組成和層次劃分,（一）路堤 路基頂面高于原地面的填方路基 根據(jù)填土高度分為： 高路堤（大于：土質(zhì)18m，石質(zhì)20m） 矮路堤（1.01.5m） 一般路堤（1.518

3、m） 斷面有路基頂寬、邊坡坡度、護(hù)坡道、取土坑或邊溝， 支檔結(jié)構(gòu)、坡面防護(hù)等。,低矮路堤的邊坡采用單坡形式，高路堤和沿河浸水路堤的邊坡采用上陡下緩的折線形式，或者臺階形式，在邊坡中部設(shè)置寬1m以上的平臺（護(hù)坡道）。低矮路堤的兩側(cè)設(shè)置邊溝，以攔截和排除流向路堤的地表徑流。路堤由兩側(cè)取土坑填筑而路基邊緣與取土坑底高差大于2m時，在路堤坡腳設(shè)置寬1m以上的護(hù)坡道。高路堤或浸水路堤的邊坡，采取適當(dāng)?shù)钠旅娣雷o(hù)和加固措施，為收縮高路堤的坡腳以減少填方數(shù)量或少占用土地，可設(shè)置支檔結(jié)構(gòu)物。,（二）路塹：全部由地面開挖出的路基 分全路塹、半路塹（臺口式）、半山洞 挖方邊坡可視高度和巖土層情況設(shè)置成直線或折線。挖

4、方邊坡的坡腳處設(shè)置邊溝以匯集和排除路基范圍內(nèi)的地表徑流。路塹的上方應(yīng)設(shè)置成截水溝以攔截和排除流向路基的地表徑流。挖方棄土可堆在路塹下方。邊坡坡面易風(fēng)化或有碎落物時，在坡腳處設(shè)置0.51.0m的碎落平臺，坡面可采用防護(hù)措施。,（二）路塹：全部由地面開挖出的路基 分全路塹、半路塹（臺口式）、半山洞,（三）半填半挖 橫斷面上部分為挖方，下部分為填方的路基。 通常出現(xiàn)在地面橫坡較陡處。,二.路面結(jié)構(gòu)：面層、基層、墊層 （一）面層 直接承受自然影響和行車作用的層次。也可分面層上、下層或面層上、中、下層。 承受行車荷載較大的豎向力、水平力和沖擊力作用，受到降水的侵蝕和溫度變化的影響，應(yīng)具有較高的結(jié)構(gòu)強度、

5、抗變形能力，耐磨、透水性好，表面良好的平整度和粗糙度以抗滑。,組成面層的面料： （1）水泥混凝土：具有較高的強度和剛度，能承受較繁重的車輛荷載作用。 （2）瀝青混合料：以碎石為集料，瀝青作結(jié)合料，分上下兩層鋪筑，上層采用較細(xì)的集料，瀝青量較多，混合料密實而透水性小，下層則采用較粗集料，空隙含量較多，瀝青貫入碎石，用作面層時，應(yīng)加封層，這種面層屬次高級路面。,（3）碎（礫）石混合料：以土作為結(jié)合料的各種碎石或（礫石）混合料，如泥結(jié)碎石和級配礫石等，其頂面宜設(shè)置成為沙土磨耗層和松散保護(hù)層，這類面層只能承受中等和輕交通，屬于中級和低級路面。 （4）水泥混凝土嵌鎖式塊料：整齊或半整齊塊石，這類面層能承

6、受較重的荷載，但平整度較差。,（二）基層 位于面層之下，路面結(jié)構(gòu)中的承重部分，承受由面層傳來的車輪荷載垂直壓力，并把它向下面層次擴(kuò)散分布的層次。應(yīng)具有足夠的抗壓強度和擴(kuò)散應(yīng)力的能力，應(yīng)有平整的路面，保證面層的厚度均勻，與面層結(jié)合良好，以提高路面結(jié)構(gòu)整體強度，避免面層沿基層滑移推擠，以及具有足夠的水穩(wěn)性。,修筑基層用的材料有： 各種結(jié)合料（如石灰，水泥或瀝青等）穩(wěn)定性碎（礫）石混合料。 各種工業(yè)廢渣混合物：如化鐵爐溶渣（水淬渣），煤渣或粉煤灰等石灰（石灰類渣）組成的混合料（二渣）或外摻碎石或土的混合料（三渣或二灰土）,各種碎礫石混合料或天然礫石。 片石、塊石或圓石。,（三）墊層：介于基層和土基之

7、間的層次 作用：改善土基的溫度和濕度狀況，保證面層和基層的強度穩(wěn)定性和抗凍脹能力。擴(kuò)散由基層傳來的荷載應(yīng)力，減少土基所產(chǎn)生的變形，季節(jié)性冰凍地區(qū)和土基水溫狀況不良時設(shè)置。,材料：強度要求不一定高，其水穩(wěn)性要好。 松散顆粒材料（透水性墊層）：如砂、礫石、爐渣、片石、錐形塊石等。 整體性材料（穩(wěn)定類墊層）：水泥、石灰穩(wěn)定土。,（四）土基：路基頂部的土層，路面的基礎(chǔ) 承受由路面?zhèn)鬟f下來的車輪荷載及路面的自重，原狀土的路塹（挖方）或攏動土填筑的路堤（填方）。 路堤材料應(yīng)水穩(wěn)性好，壓縮性小，便于施工壓實?？捎眠\距較短的土、石材料，或?qū)⒙坊斆嫦乱欢ㄉ疃葍?nèi)的土層壓實至規(guī)定的要求。,（五）磨耗層：耐磨性差的

8、砂石路面設(shè)置砂礫石，石屑等堅硬的細(xì)粒料與粘土拌和后鋪成（2-3cm） 作用：改善行車條件，延長使用壽命 （六）保護(hù)層：粗砂或砂土混合料鋪成（1cm）,（七）防滑磨耗層： 瀝青路面鋪設(shè)瀝青砂，瀝青石屑（2-3cm） （八）聯(lián)結(jié)層： 高等級路面，在基層或面層之間鋪設(shè)瀝青混合料 作用：防止面層沿基層表面滑移，或防止基層裂縫直接影響面層開裂等結(jié)構(gòu)性能的要求。,磨耗層、保護(hù)層、聯(lián)結(jié)層為附屬層次，養(yǎng)護(hù)措施。 下面層次比上一層次每側(cè)至少寬出0.25cm，路面外側(cè)至路基邊緣之間應(yīng)用土培填形成路肩，從橫向支承路面，供臨時停車、堆放養(yǎng)路材料、行人行走。在路肩靠近車行道的某一寬度范圍內(nèi)，加鋪一定強度的路面結(jié)構(gòu)層形成

9、硬路肩，以承受偶然的車輪荷載。,一.路面分類 根據(jù)前面所述，路面是用各種材料按不同配置方法和施工方法修筑而成，根據(jù)不同的使用目的可作不同的分類。,1.3 路面分類與分級,（一）按材料和施工方法分類（五大類） 碎（礫）石類：用碎（礫石）按嵌擠原理或最佳級配原理配料鋪壓而成的路面，一般用作面層、基層。 結(jié)合料穩(wěn)定類：摻加各種結(jié)合料，使各種土、碎（礫）石混合料或工業(yè)廢渣的工程性質(zhì)改善，成為具有較高強度和穩(wěn)定性的材料，經(jīng)鋪壓而成的路面，用作基層、墊層。,瀝青類：在礦質(zhì)材料中，以各種方式摻入瀝青材料修筑而成的路面，可作面層、基層。 水泥混凝土類：以水泥與水合成水泥漿為結(jié)合料，碎（礫）石為骨料，砂為填充料

10、，經(jīng)拌和，攤鋪，震搗和養(yǎng)生而成的路面，可作面層、基層。 塊料類：用整齊、半整齊塊石或預(yù)制水泥混凝土塊鋪砌，并用砂嵌縫后碾壓而成的路面，用作面層。,（二）按路面力學(xué)特性分類 柔性路面：主要包括用各種基層（水泥混凝土除外）和各類瀝青面層，碎（礫）石面層、塊料面層所組成的路面結(jié)構(gòu)。 在荷載作用下所產(chǎn)生彎沉變形較大，路面結(jié)構(gòu)本身抗彎拉強度較低，車輪荷載通過各種結(jié)構(gòu)層向下傳遞到土基，使土基受到較大的單位壓力。土基的強度，剛度和穩(wěn)定性對路面結(jié)構(gòu)整體強度有較大影響。,剛性路面：水泥混凝土作面層或基層的路面結(jié)構(gòu) 水泥混凝土的強度，特別是抗彎拉（抗折）強度，比其他各種路面材料高得多。彈性模量也較其他各種路面材料

11、大得多，呈現(xiàn)較大的剛性。 注：用水泥、石灰等無機結(jié)合料處治的碎（礫）石及含有水硬性結(jié)合料的工業(yè)廢渣修筑的基層，在前期具有柔性路面的力學(xué)性質(zhì)，后期：剛性結(jié)構(gòu)層，板體性增強，最終抗彎拉強度和彈性模量較剛性結(jié)構(gòu)層低稱為半剛性路面。,二.路面等級的劃分 （一）高級路面：包括由水泥混凝土、瀝青混凝土碎石混合料、整齊塊石、條石，預(yù)制水泥混凝土聯(lián)鎖塊等面層所組成的路面。 特點：結(jié)構(gòu)強度高，使用壽命長，適應(yīng)較大的交通量、平整無塵，能保證高速行車。 適用：高速公路，一、二級公路及城市快速路，主干路和次干路。,（二）次高級路面：瀝青貫入式，熱拌瀝青碎石混合料、乳化瀝青碎（礫）石混合料、瀝青碎（礫）石表面處治和半整

12、齊塊石等面層所組成的路面。 特點：強度稍差，使用壽命略短，適應(yīng)交通量小些，行車速度較低。 適用：二、三級公路及城市次干路，支路和街坊道路。,（三）中級路面：水結(jié)、泥結(jié)和級配碎（礫）石，礓石（一種不透水的礦石，塊狀或顆粒狀）、碎磚和不整齊塊石等面層組成的路面。 特點：強度低，使用期限短，平整度差，易揚塵，僅適應(yīng)較小的交通量，行車速度低，需要經(jīng)常維修或補充材料，造價低，養(yǎng)護(hù)工作量大，運輸成本較高。 適用：三、四級公路。,（四）低級路面：各種粒料或當(dāng)?shù)夭牧细纳频耐了傻穆访妫籂t渣土，礫石土，砂礫土等。 特點：強度低，水穩(wěn)性和平整度都差，易揚塵，低速行車，適應(yīng)交通量小，雨季不能通車，造價低，要求經(jīng)常

13、養(yǎng)護(hù)修理，運輸成本很高。 適用：四級公路。,一.道路自然區(qū)劃的緣由 各種氣候、地形、地貌、水文、地質(zhì)條件等差別很大，對道路構(gòu)筑物產(chǎn)生的影響和可能造成的危害也是各不相同的。 例如：季節(jié)性冰凍的地區(qū)的道路病害主要是凍脹與翻漿。,1.4 道路的自然區(qū)劃,二.公路自然區(qū)劃 按地理地貌及氣候的差異性，道路工程特征的相似性，地表氣候區(qū)域分異性及自然氣候要素的基本原則進(jìn)行公路自然區(qū)劃，分為三個等級。,一級區(qū)劃：全國范圍，地理氣候條件 北部多年凍土區(qū) 東部濕潤季凍區(qū) 黃土高原干濕過渡區(qū) 東南濕熱區(qū) 西南潮暖區(qū) 西北干旱區(qū) 青藏高寒區(qū),二級區(qū)劃： 在一級區(qū)劃內(nèi)，根據(jù)地貌類型，水濕狀態(tài)及道路自然病害等因素，劃分為

14、33個二級區(qū)和19個副區(qū)。 三級區(qū)劃： 在二級區(qū)劃內(nèi)進(jìn)一步區(qū)劃而得，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w條件劃分。,一.土的生成 地球表面3080厚的范圍是地殼，地殼中原來整體堅硬的巖石經(jīng)過風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積，形成固體礦物、水和氣體的集合體稱為土。 不同的風(fēng)化作用，形成不同性質(zhì)的土 風(fēng)化作用有三種：物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化,1.5 土的物理性質(zhì)及工程分類,1.物理風(fēng)化 巖石受風(fēng)、霜、雨、雪的侵蝕，溫度、濕度變化，不均勻膨脹與收縮，使巖石產(chǎn)生裂縫，崩解為碎塊，這種風(fēng)化作用，只改變顆粒大小與形狀，不改變礦物成分，稱為物理風(fēng)化。由物理風(fēng)化生成的為粗顆粒土，如碎石、卵石、礫石、砂土等，呈松散狀態(tài)，總稱無粘性土。,2.

15、化學(xué)風(fēng)化 巖石碎屑與水、氧氣和二氧化碳等物質(zhì)接觸，使巖石碎屑發(fā)生化學(xué)變化，改變了原來組成礦物的成分，產(chǎn)生一種新的成分次生礦物。土的顆粒變得很細(xì)，具粘結(jié)力，如粘性土、粉質(zhì)粘土。,3.生物風(fēng)化 由動植物和人類活動對巖體的破壞，稱為生物風(fēng)化，礦石成分沒有變化。例如開山打隧道等活動形成的土。,二.土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造,（一）土的結(jié)構(gòu) 土顆粒之間的相互排列和聯(lián)結(jié)形式稱為土的結(jié)構(gòu) 1. 單粒結(jié)構(gòu) 粗顆粒土，如卵石、砂等，在沉積的過程中，每個顆粒在自重作用下，單獨下沉，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。,2. 蜂窩結(jié)構(gòu) 當(dāng)土的顆粒較細(xì)（粒徑在0.020.002mm范圍），在水中單個下沉，碰到已沉積的土粒，由于土粒之間的分子引力大于顆

16、粒自重，則下沉被吸引不再下沉，形成很大孔隙的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。,3. 絮狀結(jié)構(gòu)（二級蜂窩結(jié)構(gòu)） 粒徑小于0.005mm的粘土顆粒，在水中懸浮并在水中運動時，形成小鏈環(huán)狀的土集粒下沉，這種小鏈碰到另一小鏈環(huán)被吸引，形成鏈環(huán)的絮狀結(jié)構(gòu)。,上述三種結(jié)構(gòu)中，以密實的單粒結(jié)構(gòu)土的工程性質(zhì)最好，蜂窩的結(jié)構(gòu)其次，絮狀結(jié)構(gòu)最差。后兩種土，如因擾動破壞天然結(jié)構(gòu)，則強度低，壓縮性大，不可用作天然地基。,（二）土的構(gòu)造 同一土層中，土顆粒之間相互關(guān)系的特征稱為土的構(gòu)造。 1. 層狀構(gòu)造：土層由不同的顏色，不同的粒徑的土組成層理，平原區(qū)的層理常為水平方向。 2. 分散構(gòu)造：土層中土粒分布均勻，性質(zhì)相近，如砂、卵石層為分散構(gòu)

17、造。,3. 結(jié)核狀構(gòu)造：在細(xì)粒土中摻有粗顆?；蚋鞣N結(jié)核，含有砂石的冰績粘土等。 4. 裂隙狀構(gòu)造：土體中有很多不連續(xù)的小裂隙，硬塑與堅硬狀態(tài)的粘土，裂隙強度低，滲透性高，工程性質(zhì)差。,三.土的特性 壓縮性：反映壓縮性大小的指標(biāo)彈性模量（土稱變形模量），隨材料的不同而差別很大。 鋼筋： E1=21萬Mpa 200#混泥土 E2=2.6萬Mpa 卵石：E3=4050Mpa 飽和細(xì)砂： E4=816Mpa,強度：土的強度指抗剪強度，無粘性土的強度主要為土粒表面粗糙不平的摩擦力。 透水性：由于土體中固體礦物顆粒之間具有無數(shù)的孔隙，孔隙是透水的，因此土的透水性很大。,四.粘性土的物理特性 其含水量小時，

18、土呈半固態(tài)，堅硬；當(dāng)含水量增加，土粒間距加大，土呈現(xiàn)可塑狀態(tài)。 如含水量再增加，出現(xiàn)較多的自由水時，粘性土變成液體狀態(tài),五.地基土的工程分類 美國：統(tǒng)一土壤分類法 統(tǒng)一土壤分類法首先將土分為粗粒徑土、細(xì)粒徑土和高有機土三大部分。粗粒徑和細(xì)粒徑的區(qū)分是根據(jù)200號(0.074mm)篩的篩余量來確定。粗粒徑土進(jìn)一步根據(jù)4號(4.76mm)篩的篩余量區(qū)分為礫石和砂。礫石和砂又根據(jù)是否含有細(xì)粒材料進(jìn)行分類。細(xì)粒徑土根據(jù)液限大小分為兩組。高有機土一般不適用于公路工程。,統(tǒng)一土壤分類法最終將土壤分為15類。 G-礫石； S-砂； M-粉土； C-粘土； W-級配良好； P-級配不良； U-級配均勻； 0-

19、有機質(zhì)； L-低液限； H-高液限； P t -泥炭。,統(tǒng)一土壤分類表,1GW-級配良好的礫石，礫石一砂混合物，很少或沒有細(xì)料。2GP-級配不好的礫石，礫石一砂混合物，很少或沒有細(xì)料。3GM-粉土質(zhì)礫石，礫石一砂一粉土混合物。4GC-粘土質(zhì)礫石，礫石一砂一粘土混合物。5SW-級配良好的砂和含礫砂，很少或沒有細(xì)料。6SP-級配不好的砂和含礫砂，很少或沒有細(xì)料。7SM-粉土質(zhì)砂，砂一粉土混合物。8SC-粘土質(zhì)砂，砂一粘土混合物。,9ML-無機粉土，極細(xì)砂、石粉、粉土質(zhì)或粘土質(zhì)細(xì)砂。10CL-低至中塑性的無機粉土，含砂粘土、貧粘土。11OL-低塑性有機粉土和有機粉質(zhì)粘土。12MH-無機粉土，含云母或

20、硅藻的細(xì)砂或粉土、塑性粉土。13CH-無機粘土或高塑性重粘土。14OH-中至高塑性的有機粘土。15Pt-泥炭、泥污或其它高有機土。,我國1988年修訂工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范把作為建筑地基的巖土分為六大類。,（1）巖石： 顆粒間牢固聯(lián)結(jié)，呈整體或具有竭力裂隙的巖體。 按堅固性分為：硬質(zhì)巖石 軟質(zhì)巖石 按風(fēng)化的程度分為：微風(fēng)化 中等風(fēng)化 強風(fēng)化 微風(fēng)化的硬質(zhì)巖石為最優(yōu)良的地基，摩天大樓大多建造在這類巖基上。,（2）碎石土： 粒徑d2mm的顆粒含量超過全重的50%的土。 定名：粒徑由大到小分漂石、塊石、卵石、碎石、圓礫，角礫六種。 強度大，壓縮性小，滲透性大，為良好的地基。,（3）砂土： 粒徑d2mm的顆粒含量不超過全重的50%的土，且d0.075mm的顆粒含量超過全重的50%的土。 定名：粒徑由大到小分為礫砂，粗砂，中砂，細(xì)砂，粉