路基路面工程 緒論課件

路基路面工程subgradeandpavementproject前言

道路勘設(shè)計(jì)、路基、路面的關(guān)系:

路線(route):

空間線（平面、縱面），決定行車的安全、舒適、經(jīng)濟(jì)、快捷；路基(subgrade)

：按照路線位置和技術(shù)要求修筑的作為路面基礎(chǔ)的帶狀構(gòu)造物；（承受荷載）路面(pavement)

：用硬質(zhì)材料鋪筑于路基頂面的層狀結(jié)構(gòu)；（承受荷載）三者的關(guān)系：路線的確定應(yīng)考慮路基的穩(wěn)定性；路面位于路基之上，強(qiáng)度和穩(wěn)定性相互影響和維護(hù)。本書內(nèi)容：路基工程(subgradeproject)路面工程（pavementproject）原理設(shè)計(jì)方法構(gòu)造要求施工技術(shù)附屬設(shè)施設(shè)計(jì)《土質(zhì)土力學(xué)》《地質(zhì)學(xué)》《材料力學(xué)》《彈性力學(xué)》《工程材料》《施工技術(shù)》《工程管理》《機(jī)電工程》《測(cè)量學(xué)》第一節(jié)我國公路發(fā)展概況魯迅世上本沒有路，走的人多了，也就成了路一、公路發(fā)展簡(jiǎn)史遠(yuǎn)古堯舜時(shí)期：黃帝造車，任重致遠(yuǎn)。少昊時(shí)略加牛，禹時(shí)奚仲加馬康衢

“車同軌”，興路政，最寬敞的道路，稱為馳道，即天子馳車之道。漢朝開通絲綢之路，唐朝時(shí)筑路五萬里，稱為驛道。元明形成了以北京為中心的稠密的驛路交通網(wǎng)。

秦始皇統(tǒng)一中國后

為了迅速恢復(fù)和發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，鞏固國防，國家對(duì)公路建設(shè)作出了許多努力，取得了顯著成就，特別是改革開放后的十幾年來，公路建設(shè)迅速發(fā)展。中華人民共和國成立以后沈大高速公路(神州第一路)：我國第一條長距離高速公路沈大高速公路第一條全部以高速公路標(biāo)準(zhǔn)貫通的國道主干線京珠高速公路我國第一條沙漠高速公路――全線長134.174公里、總投資達(dá)18.1714億元的陜西省公路重點(diǎn)工程靖榆高速公路，于2003年8月底全線開通。靖榆高速公路青藏公路世界上海拔最高的公路世界上最長的跨海大橋，全長三十六公里杭州灣大橋

九十年代，交通部在參考國外公路交通發(fā)展經(jīng)驗(yàn)及研究分析我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展布局后提出了國道主干線系統(tǒng)規(guī)劃。該國道主干線系統(tǒng)的總規(guī)模為3.5萬公路左右，以專供汽車行駛的高速公路和一級(jí)公路為主組成，總體布局上可分為“五縱七橫”共十二條路線，連接全國43%的城市。

2005年將其調(diào)整為國家高速公路網(wǎng)，采用放射線與縱橫網(wǎng)格相結(jié)合的布局，由7條首都放射線、9條南北縱線和18條東西橫線組成，簡(jiǎn)稱“7918”網(wǎng)，總規(guī)模約8.5萬公里。

（7）瀝青路面結(jié)構(gòu)

（8）水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)

（9）柔性路面設(shè)計(jì)理論與方法：

（10）剛性路面設(shè)計(jì)理論與方法:

（11）半剛性路面結(jié)構(gòu):一種主要的結(jié)構(gòu)型式。

（12）路面使用性能與表面特性:

（13）路面養(yǎng)護(hù)管理：

第二節(jié)路基路面工程點(diǎn)及設(shè)計(jì)內(nèi)容工程特點(diǎn)(projectfeature)

土石方工程量大，耗費(fèi)大量材料，造價(jià)較高施工工藝較簡(jiǎn)單，但季節(jié)性強(qiáng)，講究工序涉及面廣：受自然因素和人為因素影響，變異性和不確定性大（水文地質(zhì)情況復(fù)雜，氣候多變）

對(duì)路基的要求

整體穩(wěn)定足夠的強(qiáng)度(strength)，允許小變形(deformation)

水溫穩(wěn)定性(stability)影響路基路面穩(wěn)定的因素自然因素：地理?xiàng)l件：平原(plain)（保證排水設(shè)計(jì)和最小填土高度）山嶺(mountain)地質(zhì)條件(geologiccondition)

：巖石種類、層理、傾向、夾層、斷層氣候條件：溫度、濕度日照、風(fēng)力（材料老化和地下水位水文和水文地質(zhì)條件(hydrogeologiccondition)

：地表、地下材料類別：砂類土、粘性土、粉性土人為因素：設(shè)計(jì)（合理與否）施工方法和養(yǎng)護(hù)與管理措施第三節(jié)路基土的分類及工程性質(zhì)土是巖石經(jīng)過風(fēng)化后在不同條件下形成的自然歷史的產(chǎn)物搬運(yùn)、沉積形成過程形成條件物理、力學(xué)性質(zhì)

風(fēng)化巖石地球土地球影響一、土的形成二、土的分類土的分類標(biāo)準(zhǔn)

我國的公路用土依據(jù)土的顆粒組成特征、土的塑性指標(biāo)和土中有機(jī)質(zhì)存在的情況進(jìn)行土類劃分（公路工程土工試驗(yàn)規(guī)程）。土的種類

我國公路用土分類總體系包括巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土四類，計(jì)12種。土類區(qū)分的依據(jù)

一般以主成分粒組進(jìn)行定義，控制主成分粒組的比例在50%以上，而特殊土則分為黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土和凍土，前三者按特殊塑性圖上的位置定名，鹽漬土按含鹽百分率分類。巨粒土和粗粒土粒組含量級(jí)配指標(biāo)細(xì)粒土塑性圖其中以0.075mm作為細(xì)粒組與粗粒組的分界，以60mm作為粗粒組與巨粒組的分界，而2mm是粗粒組中的礫與砂粒的區(qū)分界限，0.002mm是粘粒與粉粒的區(qū)分界限。

不同粒組的劃分界限及范圍

M巨粒土粗粒土細(xì)粒土特殊土

巨粒組

>15%（>60mm）粗粒組

>50%（0.074-60）細(xì)粒組

>50%（<0.074）巨粒土粗粒土細(xì)粒土例題：大連市預(yù)修建開發(fā)區(qū)某段公路，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察采取現(xiàn)場(chǎng)土樣，篩分試驗(yàn)結(jié)果如下表：試確定該地土質(zhì)情況。篩孔（mm）2006020.0740.002篩底篩余（g）050.3464.7342.4127.515.4解：土樣的總質(zhì)量為粗粒組含量為（464.7+342.4）/1000.3=80.7%所以屬于粗粒土，又礫粒組含量<50%，該土為砂類土，其中細(xì)粒組含量為14.3%，所以該土為含細(xì)粒土砂習(xí)題：根據(jù)下述篩分結(jié)果給土命名篩孔（mm）520.50.250.0740.002篩底篩余（g）32.417.891.287.6143.2517.6110.4認(rèn)識(shí)清楚路基及路面底基層用土的工程性質(zhì)，則可根據(jù)不同的土類采取不同的工程技術(shù)措施：級(jí)配良好的礫石混合料是良好的路基路面材料；巨粒土是良好的路基材料；砂性土是施工效果最優(yōu)的路基建材；粘性土是較常見、效果也較好的路基路面建材；粉性土屬于不良材料，最容易引起路基病害；特殊土用于路基時(shí)必須采取技術(shù)措施加以處理。第四節(jié)路基濕度狀況與公路自然區(qū)劃一、公路自然區(qū)劃1、公路區(qū)劃依據(jù)的原則道路工程特征相似的原則

地表氣候區(qū)劃差異性原則

自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則一級(jí)區(qū)劃，地理氣候、7一級(jí)自然區(qū)三個(gè)等級(jí)：二級(jí)區(qū)劃，潮濕系數(shù)、52二級(jí)自然區(qū)三級(jí)區(qū)劃，根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r自行選用我國的公路自然區(qū)劃分為三級(jí)：一級(jí)區(qū)劃按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大地帶考慮冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(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)和青藏高寒區(qū)等七個(gè)大區(qū)；二級(jí)區(qū)劃是在一級(jí)區(qū)劃內(nèi)再以潮濕系數(shù)為依據(jù)分為過濕、中濕、潤濕、潤干、中干和過干等六個(gè)等級(jí)，結(jié)合各區(qū)的地理、氣候特征等因素進(jìn)行二級(jí)區(qū)和二級(jí)副區(qū)的劃分；三級(jí)區(qū)劃則是二級(jí)區(qū)劃的具體化。2、二級(jí)區(qū)劃----潮濕系數(shù)潮濕系數(shù)K：年降雨量R與年蒸發(fā)量Z之比。

K>2.01級(jí)過濕

2.0>K>1.52級(jí)中濕

1.5>K>1.03級(jí)潤濕

1.0>K>0.54級(jí)潤干

0.5>K>0.255級(jí)中干

0.25>K6級(jí)過干3、我國的公路自然區(qū)劃

七個(gè)一級(jí)自然區(qū)

Ⅰ區(qū)-----北部多年凍土區(qū)

Ⅱ區(qū)-----東部溫潤季凍區(qū)

Ⅲ區(qū)-----黃土高原干濕過渡區(qū)

GBJ25-90《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》

Ⅳ區(qū)-----東南濕熱區(qū)

Ⅴ區(qū)-----西南潮暖區(qū)

Ⅵ區(qū)-----西北干旱區(qū)

Ⅶ區(qū)-----青藏高寒區(qū)4、區(qū)劃與路基路面設(shè)計(jì)的相關(guān)性不同地區(qū)自然條件的差異同公路建設(shè)關(guān)系密切

路基路面與地勢(shì)地貌、地質(zhì)、水文、水熱及土質(zhì)等不同區(qū)劃特征緊密相關(guān)

各區(qū)劃有各自不同的設(shè)計(jì)注意點(diǎn)二、路基濕度狀況（1）路基水的來源

原始土具有的自然含水量；大氣降水；地面水；地下水；毛細(xì)上升水；水蒸汽凝結(jié)水；薄膜移動(dòng)水……

（2）路基水溫狀況及其變化地下水與溫度共同作用造成路基濕度的變化，最典型的是路基凍脹與翻漿現(xiàn)象。凍脹丘熱融（3）濕度對(duì)路基路面穩(wěn)定的影響濕度對(duì)路基的影響：

濕軟、冰凍及整體不穩(wěn)定，需設(shè)置良好的排水設(shè)施，并控制路基的干濕類型。濕度對(duì)路面的影響：

水分積蓄于路基路面體內(nèi)，降低路基路面的強(qiáng)度與剛度，造成路面破壞，并可進(jìn)一步加劇路面透水性。（4）路基干濕類型干燥、中濕、潮濕、過濕路基在最不利季節(jié)所處的干濕狀態(tài)

注意：為了保證路基路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)。（5）路基干濕類型的確定原有公路←稠度

方法：按不利季節(jié)路床表面以下80cm深度內(nèi)的原狀土的平均稠度與分界稠度相比較來確定。

平均稠度：于路床表面以下80cm內(nèi)，每10cm取土樣測(cè)定其天然含水量、塑限含水量和液限含水量用下式確定。分界稠度：判斷土體干燥與中濕、或中濕與潮濕、潮濕與過濕的分界值。路基干濕類型稠度：土的含水量與土的液限之差除以土的塑限與液限之差。塑限ωp液限ωl稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài)

流態(tài)

強(qiáng)結(jié)合水膜最大出現(xiàn)自由水強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w縮限ωs對(duì)于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同不同的粘土，ωp、ωL大小不同wpwwL液性指數(shù)定義：IL<0IL=0–1IL>1堅(jiān)硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流態(tài)0.00–0.250.25-0.750.75–1.00硬塑可塑軟塑天然稠度用于劃分路基的干濕狀態(tài)塑性指數(shù)——吸附結(jié)合水的能力；粘性大?。淮笾路从痴惩令w粒含量

路基干濕類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)—表1-7路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)彈簧，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面，路基高度過濕路基上部土層處于地下水或地表積水毛細(xì)影響區(qū)內(nèi)，路基高度潮濕路基上部土層處于地下水或地表水影響的過渡帶區(qū)內(nèi)，路基高度中濕路基干燥穩(wěn)定，路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水和地表積水影響。路基高度干燥一般特性路基平均稠度與分界相對(duì)稠度的關(guān)系路基干濕類型計(jì)算示例

（例）某公路位于浙江省溫州市某地區(qū)，在最不利季節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得路床頂下80cm內(nèi)各土層的含水量(如表2-3-1)。已知路基采用粘性土填筑，己測(cè)得其塑限為23％，液限為33％，試判斷路基的干濕類型。解：平均含水量為新建公路

方法：路床表面距離地下水位或地表長期積水水位的高度與路基臨界高度相比較。

路基臨界高度：在不利季節(jié)當(dāng)路基分別處于干燥、中濕和潮濕狀態(tài)時(shí)，路床表面距離地下水位或地表長期積水水位的最小高度H，查表1-9得到。路基臨界高度與土的分界稠度是相互對(duì)應(yīng)的，根據(jù)H判斷路基的干濕類型見表1-6（根據(jù)和路基填土高度比較）討論：路基干濕類型如何保證？新建公路：

路基處于設(shè)計(jì)階段，如何保證路基滿足規(guī)定的干濕類型？已建公路：

路基處于潮濕狀態(tài)，如何使其滿足干燥或中濕狀態(tài)？第五節(jié)路基變形、破壞與措施一、翻漿（1）定義：指路面出現(xiàn)彈簧、破裂、冒漿的現(xiàn)象。（2）措施：加強(qiáng)排水二、松散、剝落（1）定義：指路面材料（集料和瀝青）逐漸從路面脫開病散失。（2）措施：控制施工質(zhì)量三、坑槽（1）定義：指路面中出現(xiàn)碗狀坑洞。（2）措施：清理穴坑—填滿穴坑—壓實(shí)四、泛油（1）定義：指路面混合料中的瀝青向上遷移到路表面，形成一層有光澤的瀝青膜。（2）措施：根據(jù)泛油程度分別撒鋪碎石并碾壓五、波浪壅包（1）定義：指路表面有規(guī)律的縱向起伏；混合料的積聚。（2）措施：噴灑瀝青病均勻撒上碎石第六節(jié)路面結(jié)構(gòu)、等級(jí)與分類一、路面橫斷面二、路拱橫坡度有中央分隔帶的橫坡度三、路面分層及層面功能

1、面層：特性：直接承載→滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性

要求：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、變形能力、穩(wěn)定性、耐磨抗滑平整水泥混凝土(cementconcrete)瀝青混凝土(asphaltconcrete)瀝青混合料(bituminousmixture)碎石（摻土或不摻土）混合料2、基層：特性：承載、傳遞、擴(kuò)散；

材料粒料類：碎礫石材料，片石，圓石、工業(yè)廢渣和土、砂無機(jī)結(jié)合料類：瀝青穩(wěn)定類：熱拌瀝青碎石，瀝青灌入碎石，乳化瀝青碎石混合料水泥穩(wěn)定類(cement-modifiedaggregate)石灰穩(wěn)定類(lime-treatedaggregate)工業(yè)廢渣(industrialsolidwaste)穩(wěn)定類

3、墊層(bedcourse)：土基與基層之間透水性（松散類）：砂，礫石，爐渣穩(wěn)定性（穩(wěn)定類）：水泥或石灰穩(wěn)定土作用：改善土基的溫濕狀況；擴(kuò)散和傳遞由基層傳遞的荷載應(yīng)力；防路基土擠入基層材料：要求：水穩(wěn)定性、隔溫性能1.路面并不一定具有圖示結(jié)構(gòu)層次，可增可減

2.路面結(jié)構(gòu)層次的劃分并非一成不變（舊路改造補(bǔ)強(qiáng)）

3.為保護(hù)瀝青路面邊緣，一般基層應(yīng)較面層每邊寬約0.2