工學(xué)路基路面

工學(xué)路基路面第1頁(yè)/共42頁(yè)第一章總論第一節(jié)道路工程發(fā)展概況第二節(jié)路基路面工程的特點(diǎn)第三節(jié)影響路基路面穩(wěn)定的因素第四節(jié)路基土的分類第五節(jié)公路自然區(qū)劃第六節(jié)路基水溫狀況及干濕類型第七節(jié)路面結(jié)構(gòu)及層位功能第八節(jié)路面的等級(jí)與分類第2頁(yè)/共42頁(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．了解公路工程發(fā)展概況；2．說(shuō)明影響路基穩(wěn)定性的因素；3．說(shuō)明路基土的工程性質(zhì)并判定土基干濕類型；4．描述路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性理論；5．說(shuō)明路面結(jié)構(gòu)及層位功能；6．解釋公路自然區(qū)劃和路基臨界高度的概念。

第3頁(yè)/共42頁(yè)第一節(jié)道路工程發(fā)展概況一、道路工程發(fā)展歷史1、建國(guó)以前：最早在夏禹時(shí)代，有道路里程的概念；以后各朝代道路修筑均有所發(fā)展，但緩慢；到建國(guó)前：維持通車8萬(wàn)km，全國(guó)1/3的縣不同公路，西藏?zé)o公路特點(diǎn)：數(shù)量少，質(zhì)量差，標(biāo)準(zhǔn)低。2、建國(guó)后（尤其1978年后）公路總里程驟增；等級(jí)不斷提高；高速公路從無(wú)到有《路基路面工程》精品課程第4頁(yè)/共42頁(yè)二、道路工程發(fā)展現(xiàn)狀1、現(xiàn)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)：鐵路、公路、水運(yùn)、航運(yùn)、管道五種運(yùn)輸方式各有特點(diǎn)（載體、覆蓋范圍、特色、局限性）2、高速公路現(xiàn)狀：總里程6.5萬(wàn)KM，全國(guó)分布密度不均勻3、路基路面技術(shù)現(xiàn)狀（設(shè)計(jì)方法、使用性能、存在問(wèn)題）第5頁(yè)/共42頁(yè)到2010年底，中國(guó)公路網(wǎng)總里程將達(dá)到398萬(wàn)公里，其中農(nóng)村公路總里程將達(dá)到345萬(wàn)公里。94%以上的建制村通瀝青（水泥）路，農(nóng)村客運(yùn)發(fā)展得到進(jìn)一步推進(jìn)。高速公路由“十五規(guī)劃（2001至2005年）的4.1萬(wàn)公里，發(fā)展到7.4萬(wàn)公里（2006至2010年），通車總里程繼續(xù)居世界第二位，僅次于美國(guó)。中國(guó)創(chuàng)造了世界高速公路發(fā)展的奇跡。而在20多年前，中國(guó)的高速公路連一米都沒(méi)有。中國(guó)的高速公路總里程將在兩到三年內(nèi)超過(guò)美國(guó)。

第6頁(yè)/共42頁(yè)公路產(chǎn)生問(wèn)題：早期破壞、重載第7頁(yè)/共42頁(yè)第二節(jié)路基路面工程的特點(diǎn)

路基：是在天然地表面按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物。路面：是在路基頂面的行車部分由材料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。第8頁(yè)/共42頁(yè)一、路基路面的基本特點(diǎn)（宏觀）1、建筑材料廣、地方性、廢物利用2、工程量大3、線形帶狀第9頁(yè)/共42頁(yè)二、影響路基路面穩(wěn)定的因素一、主要影響因素（主要影響路基）1.地形（平原、丘陵、山嶺）2.地質(zhì)（種類，成因，巖層的走向…）

3.氣候4.水文和水文地質(zhì)條件（洪水位，地下水…）5.土的類別（粒徑不同，砂粒、粘粒含量不同）

第10頁(yè)/共42頁(yè)三、路基的變形、破壞及其原因1、路基沉陷路基沉陷第11頁(yè)/共42頁(yè)嚴(yán)重的沉降塌陷第12頁(yè)/共42頁(yè)邊坡滑塌第13頁(yè)/共42頁(yè)滑坡第14頁(yè)/共42頁(yè)第15頁(yè)/共42頁(yè)泥石流趟過(guò)路面崩塌第16頁(yè)/共42頁(yè)公路塌方——斜坡路基第17頁(yè)/共42頁(yè)第三節(jié)公路自然區(qū)劃及路基土的工程性質(zhì)一、公路自然區(qū)劃原因：路基路面的穩(wěn)定性和強(qiáng)度受自然氣候影響，相同的氣候條件下筑路具有相似性。（病害，毀壞同樣）目的：對(duì)公路的設(shè)計(jì)、施工，養(yǎng)護(hù)起到總的指導(dǎo)作用。

制定原則：

1、道路工程特征相似的原則

2、地表氣候區(qū)域差異性的原則

3、自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則第18頁(yè)/共42頁(yè)1、一級(jí)自然區(qū)劃劃分方法：

在全國(guó)以均溫等值線及海拔高度來(lái)劃分，以均溫等值線和三階梯的海拔高度線為主要標(biāo)志，二條等高線：1000m、3000m等高線：1000m等高線沿東北大興安嶺、太行、伏牛、武當(dāng)、雪峰、大朋、友誼關(guān)一線，走向北偏東；3000m等高線沿帕米爾高原、昆侖山、阿爾金山、祁連山、岷山、云嶺、雪山、大怡嶺一線；第19頁(yè)/共42頁(yè)2、具體劃分：全國(guó)首先劃分為三大地帶：多年凍土、季節(jié)凍土和全年不凍土，再進(jìn)一步根據(jù)水熱平衡和地理位置劃分為凍土、溫潤(rùn)、干濕過(guò)渡、濕熱、潮暖、和高寒七個(gè)大區(qū)：北部多年凍土區(qū)東部溫潤(rùn)季凍區(qū)黃土高原干濕過(guò)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)第20頁(yè)/共42頁(yè)第21頁(yè)/共42頁(yè)各個(gè)自然區(qū)劃內(nèi)路基路面設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：北部多年凍土區(qū)：凍土、凍土退化（全球氣溫升高）東部溫潤(rùn)季凍區(qū)：凍脹翻漿黃土高原干濕過(guò)渡區(qū)：黃土東南濕熱區(qū)：排水、濕軟地基西南潮暖區(qū)：不良地質(zhì)（喀斯特、滑坡）西北干旱區(qū)：缺水、雪害青藏高寒區(qū)：高寒、凍土、第22頁(yè)/共42頁(yè)二級(jí)自然區(qū)劃在每一個(gè)一級(jí)區(qū)內(nèi)，再以潮濕系數(shù)為依據(jù)，分為六個(gè)等級(jí)，并結(jié)合各大區(qū)的地理、氣候特征、地貌類型、自然病害等因素，將全國(guó)劃分為33個(gè)二級(jí)區(qū)和19個(gè)副二級(jí)區(qū)。潮濕系數(shù)K為年降雨量與年蒸發(fā)量之比。三級(jí)區(qū)劃是二級(jí)區(qū)劃的具體劃分，一是以水熱、地理、地貌為依據(jù)，或是以地表的地貌、水文和土質(zhì)依據(jù)，有各省、市、自治區(qū)自行劃定。第23頁(yè)/共42頁(yè)二、路基土的工程性質(zhì)劃分依據(jù)：土的顆粒組成特征、土的塑性指標(biāo)和土中有機(jī)質(zhì)存在情況分類：巨粒土、粗粒土、細(xì)粒土和特殊土，并進(jìn)一步細(xì)分為以下幾類：第24頁(yè)/共42頁(yè)圖1-1四類11種土分類體系

上級(jí)上頁(yè)下頁(yè)第25頁(yè)/共42頁(yè)二、路基土的公路工程性質(zhì)巨粒土：強(qiáng)度和穩(wěn)定性好，良好材料；也可用于砌筑邊坡級(jí)配良好的礫石混合料：良好；還可用于中級(jí)路面和高級(jí)路面的基層；砂土：無(wú)塑性，強(qiáng)度和水穩(wěn)性好，但易松散，壓實(shí)困難砂性土：理想的填筑材料，含有一定的粗顆粒，又含有一定數(shù)量的細(xì)顆粒。粉性土（翻漿土）：為最差的筑路材料，干時(shí)易結(jié)塊，濕時(shí)易流動(dòng)；毛細(xì)作用強(qiáng)烈，須經(jīng)處理才可使用粘性土：具有較大的可塑性，透水性小而持水能力強(qiáng)。壓實(shí)方法得當(dāng)，排水設(shè)施合理也可使用。重粘土：不透水、粘聚力大，塑性大，干燥堅(jiān)硬，難以施工。第26頁(yè)/共42頁(yè)總結(jié)：作為路堤填料，砂性土最優(yōu)，粘性土次之，粉性土屬不良材料，重粘土也為不良材料。此外，腐殖土，鹽漬土等也是不良筑路材料。第27頁(yè)/共42頁(yè)第四節(jié)土質(zhì)路基的干濕類型一、路基濕度的來(lái)源大氣降水地面水地下水毛細(xì)水水蒸氣凝結(jié)水薄膜移動(dòng)水第28頁(yè)/共42頁(yè)滲入路面滲入路肩由路肩由邊溝由較高處滲入地下水位由下層土水汽移動(dòng)由地下水地下水位變動(dòng)第29頁(yè)/共42頁(yè)二、路基干濕類型劃分方法路基按其干濕狀態(tài)不同分為四類：干燥、中濕、潮濕和過(guò)濕。一般要求路基處于干燥或中濕狀態(tài)，過(guò)濕狀態(tài)的路基必須處理。第30頁(yè)/共42頁(yè)ωi：第i層土的天然含水量

1.根據(jù)平均稠度判定法（原有公路改造）：根據(jù)實(shí)測(cè)不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度內(nèi)的平均稠度。

一、路基干濕類型判定方法

（1）于路槽底面以下80cm內(nèi)，每10cm取土樣測(cè)定其天然含水率、塑限含水率和液限含水率。（2）計(jì)算平均稠度第31頁(yè)/共42頁(yè)例題：某Ⅵ區(qū)二級(jí)路，路基為粘質(zhì)土，計(jì)劃對(duì)路面進(jìn)行加鋪改造設(shè)計(jì)，現(xiàn)需確定原路基的干濕狀況。（1）通過(guò)勘察，不利季節(jié)時(shí)，路槽下80cm內(nèi)某層（10cm深）土樣的測(cè)定參數(shù)為：含水率ωi=15%；液限含水率ωLi=24%；塑限含水率ωPi=16%，計(jì)算該層的稠度。（2）路槽下80cm內(nèi)土的平均稠度為ωc=0.96，試判斷該路基的潮濕狀況。步驟1：該層土稠度步驟2:查表1-7，根據(jù)區(qū)劃，土質(zhì)，找到分界稠度ωc1、ωc2、ωc3∵ωc3（0.86）＜ωc（0.96）＜ωc2

（0.98）∴該路基土屬于潮濕狀態(tài)。第32頁(yè)/共42頁(yè)2、根據(jù)臨界高度劃分（適用于新建公路）臨界高度：不利季節(jié)，當(dāng)路基分別處于干燥，中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，路槽底面距地下水位或地面積水位的最小高度。H1（干燥狀態(tài)臨界高度）；H＞H1，干燥狀態(tài)H2（中濕狀態(tài)臨界高度）；H2＜H＜H1：中濕狀態(tài)H3（潮濕狀態(tài)臨界高度）；

H3＜H＜H2：潮濕狀態(tài)例：某地要新建一條高速公路，該地自然區(qū)劃屬Ⅳ4區(qū)，土質(zhì)為紅粘土，通過(guò)野外勘探調(diào)查得知不利季節(jié)該處地下水位距路基頂面高度H=2.5m，試判斷該路所處的干濕狀況。步驟1：根據(jù)該地區(qū)的自然區(qū)劃和土質(zhì)，查表1-9，得到臨界高度H1=1.7~1.8m；H2=1.0~1.2m；H3=0.8~1.0m步驟2：對(duì)比H與H1、H2、H3的大小關(guān)系，判斷干濕類型：∵H＞H1;∴該路基處于干燥狀態(tài)第33頁(yè)/共42頁(yè)按照經(jīng)驗(yàn)，給出wc1<wc2<wc3,,分別對(duì)應(yīng)做為干燥、中濕、潮濕、過(guò)濕的分界標(biāo)準(zhǔn)，叫做分界稠度。并通過(guò)針對(duì)各種土類的試驗(yàn)，確定類似下圖的關(guān)系確定相應(yīng)的分界相對(duì)含水量w1、w2、w3,和臨界高度H1、H2、H33.標(biāo)準(zhǔn)ωc3ωc2ωc>ωc1ωc2<ωc<ωc1ωc3<ωc<ωc2

ωc1圖1-5路基臨界高度與路基干濕類型第34頁(yè)/共42頁(yè)第五節(jié)路面結(jié)構(gòu)組成一、路面橫斷面形式路面橫斷面由行車道、分隔帶、硬路肩和土路肩組成。隨道路等級(jí)不同而不同。1、槽式橫斷面形成方式：開(kāi)挖，培槽2、全鋪式橫斷面排水性路面考慮遠(yuǎn)期路面的改擴(kuò)建低等級(jí)公路第35頁(yè)/共42頁(yè)二、路面結(jié)構(gòu)層組成1.面層【區(qū)別于路面】基本特點(diǎn)：與外界直接接觸。功能要求：結(jié)構(gòu)性及功能性材料類型：水泥混合料、瀝青混合料及其他混合料結(jié)構(gòu)組成：兩層或三層第36頁(yè)/共42頁(yè)2.基層基本特點(diǎn)：行車荷載擴(kuò)散，功能要求：結(jié)構(gòu)性材料類型：有機(jī)、無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類結(jié)構(gòu)組成：兩層或三層第37頁(yè)/共42頁(yè)3.墊層基本特點(diǎn)：承上啟下（土基與基層）功能要求：改善土基的溫度和濕度狀況，進(jìn)一步擴(kuò)散應(yīng)力。材料類型：水穩(wěn)定性和隔溫性好的松散材料或穩(wěn)定土。結(jié)構(gòu)組成：一般為一層。第38頁(yè)/共42頁(yè)三、路拱形式及路拱橫坡度1.路拱的作用：橫向排水2.路拱橫坡的取值：1-4％有利于橫向排水，有利于行車平穩(wěn)；路肩橫披度較路面橫坡大1％第39頁(yè)/共42頁(yè)四、路面分類【按照力學(xué)特性分類】柔性路面剛性路面半剛性路面目前三者之間正在不斷轉(zhuǎn)化，無(wú)嚴(yán)格區(qū)分界限。第40頁(yè)/共42