路基路面工程緒論

路基路面工程

SubgradeandPavementEngineeringxxxxxx建筑工程學院1第一篇路基工程第一章緒論2第一節(jié)道路工程概述一、道路工程的發(fā)展情況道路是一個狹長的帶狀構(gòu)造物。道路按使用特點分為公路、城市道路、林區(qū)道路、廠礦道路及鄉(xiāng)村道路等。二、公路的主要組成部分

空間體決定的圖：平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖。公路的基本組成部分：路基、路面、橋梁、涵洞、隧道、防護與加固工程、排水設施、山區(qū)特殊構(gòu)造物等。附屬工程等。路基、路面、路床、路肩、邊坡、擋土墻、排水設施等概念。如圖所示：345三、路基工程的特點（一）土石方工程巨大，沿線分布不均，與路基排水、防護與加固工程相互制約，設計中需要綜合考慮。（二）路基工程項目繁雜，涉及土方、石方、污工砌體等多種結(jié)構(gòu)的設計和施工，施工安排十分不易。（三）路基工程對于原來的生態(tài)、水土保持和農(nóng)田水利等環(huán)境影響巨大，工程方案應該經(jīng)過仔細權(quán)衡并采取一定的技術(shù)措施以避免對于環(huán)境的破壞。（四）路基工程的質(zhì)量對于道路的使用品質(zhì)和路面的使用壽命影響十分明顯。四、路基設計的基本內(nèi)容路基主體工程路基排水路基防護與加固路基工程的附屬設施6第二節(jié)路基的強度（一）行車荷載和自重是作用在路基的兩種主要外力，對于路基都按照豎直荷載考慮？（二）行車荷載產(chǎn)生附加應力，對于路基的擾動影響隨深度降低；自重應力隨深度變大（三）附加應力作用是瞬時的，自重應力作用是永久的（四）行車荷載或車輪荷載可變，對于某一深度的路基土體影響較大，我們將這樣的深度叫做路基工作區(qū)，確切深度大約在附加應力為自重應力的1/10～1/5左右。σ1σ2σ1+σ2P一、路基受力狀況7σ1——車輪荷載引起的附加應力（1-1-2）σ2——路基自重應力（1-1-3）Za——路基工作區(qū)（1-1-4）路基工作區(qū)內(nèi)，土基的強度和穩(wěn)定性對保持路面結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性極為重要，所以對路基工作區(qū)深度范圍內(nèi)的路基結(jié)構(gòu)層（路床和上路堤）的密實程度和含水量都做相對下層更加嚴格的限制8二、路基土的應力應變特性σ1-

σ3ε總變形殘余變形回彈變形由于車輛荷載作用的瞬時性，土基在大多數(shù)情況下接近彈性工作狀態(tài)，我們應用彈性力學的理論來分析土基受力，因此我們最關(guān)心回彈模量9三、土基的力學模型與荷載——變形關(guān)系（一）Boussinesq地基模型Plrr1.點荷載下的荷載－彎沉關(guān)系10（1）單圓荷載——柔性板圓形均布荷載的壓強為p，半徑為，利用集中荷載公式，通過積分建立距荷載中心點r處的彎沉。壓強pwr=0r=當r≤時當r≥時2.圓形均布荷載作用下的荷載－彎沉關(guān)系11（2）單圓荷載——剛性板剛性板的板底壓強呈鞍形分布，平均為柔性板的，故其板底彎沉為單圓柔性板中心處的等值彎沉lP本方法便于應用于實際中測定土基回彈模量，采用類似逐級加載的方法，對其試驗曲線進行直線回歸后用如下公式計算回彈模量12（3）雙圓荷載雙圓荷載中心處13（二）winkler地基模型——稠密液體地基表征參數(shù)——地基反應模量形式簡單，不涉及泊松比，適用于剛性路面分析p14（三）加州承載比（CBR——CaliforniaBearingRatio）貫入度（in）0.10.20.30.40.5標準壓（kpa）703010550133601617018230pi、ps——相同慣入量時的測試材料和標準碎石的單位壓力，Mpa.適用于CBR經(jīng)驗路面設計法，或用于對土或其他筑路材料以及土基本身進行強度評價。可以與彈性模量建立相關(guān)性很好的換算關(guān)系。3in2標準壓頭，以0.05in/min壓入土體，記錄每壓入0.1in時的單位壓力，直至深度達到0.5in為止。15四、影響路基強度和穩(wěn)定性的因素五、保證路基強度和穩(wěn)定性的措施（一）合理選擇路基斷面形式，正確確定邊坡坡度（二）選擇強度和水溫穩(wěn)定性良好的土質(zhì)填筑路堤，并采取正確的施工方法（三）充分壓實土基，提高土基的強度和穩(wěn)定性（四）做好地面和地下排水，保證水流暢通，防止路基過濕或水毀（五）保證路基有足夠的高度，使路基工作區(qū)保持干燥狀態(tài)（六）設置隔水層或隔溫層，切斷毛細水上升，減少水分副溫遷移的影響（七）采用合理的邊坡加固與防護措施，和適當?shù)闹踅Y(jié)構(gòu)物（一）工程地質(zhì)條件（二）水文與氣候條件（三）路基設計（四）路基施工（五）養(yǎng)護措施16171819第三節(jié)公路自然區(qū)劃（一）地區(qū)的溫度和濕度差異引起的土基和路面材料的變化對路基路面構(gòu)筑有明顯影響（二）我國路面設計方法決定一、區(qū)劃的目的二、區(qū)劃的原則和分級1.道路工程特征相似性原則；2.地表氣候區(qū)劃差異性原則；3.自然氣候因素的綜合性與主導性相結(jié)合（水與溫度），綜合考慮地表氣候的地帶性（緯度）和非地帶性（海拔高程）。（一）區(qū)劃的原則（二）區(qū)劃的分級1.一級區(qū)劃——按照等溫線將全國劃分為多年凍土、季節(jié)凍土和全年不凍土三大地帶，然后根據(jù)水熱平衡和地理位置，劃分為七個大區(qū)。2.二級區(qū)劃——在一級區(qū)劃內(nèi)，再以潮濕系數(shù)為依據(jù)，分為六個等級（過濕，中濕，潤濕，潤干，中干，過干），分為33個二級區(qū)19個二級副區(qū)。潮濕系數(shù)K：降雨量R與年蒸發(fā)量Z之比。K=R/Z3.三級區(qū)劃——按照兩種劃分依據(jù)，一是水熱、地理、地貌；二是地表地貌、水文地質(zhì)，由各省、自治區(qū)自行劃定。20《公路統(tǒng)自然區(qū)行劃標準句》（J失TJ0傳03-盒86）灶。21二、各自伶然區(qū)的特于點一級區(qū)名稱公路工程的自然條件特點路基路面的設計要求Ⅰ區(qū)北部多年凍土區(qū)多年凍土層春夏有熱融發(fā)生，降低土基強度；秋季層上水由上至下凍結(jié)，形成承壓水；冬季產(chǎn)生凍脹。路面設計重要原則是維持凍穩(wěn)性，保護凍土上限不至下降；路基設計寧填勿切，填土最好為凍穩(wěn)定性好的土或砂礫Ⅱ區(qū)東部濕潤季凍區(qū)

冬季凍脹，春季翻漿，夏秋水毀和泥石流有一定影響。地形以平原和丘陵為主。路基填土高度應符合要求；應采取措施隔溫、排水、截斷毛細水上升；應用水穩(wěn)性凍穩(wěn)性好的材料做路面基層。Ⅲ區(qū)黃土高原干濕過渡區(qū)為東部溫潤季凍區(qū)向西北干旱區(qū)和西南潮暖區(qū)的過渡區(qū)。地下水位深，干燥土基強度較好，但粉質(zhì)大孔性黃土易沖蝕和遇水濕陷。選擇不透水的面層或上封閉層，以防雨水下滲造成黃土失陷；潮濕地段注意排水；摻灰類結(jié)構(gòu)層是穩(wěn)定的路面基層，或在石料基層下設砂礫底基層22一級區(qū)名稱公路工程的自然條件特點路基路面的設計要求Ⅳ區(qū)東南濕熱區(qū)雨量充沛，雨型季節(jié)性強，臺風暴雨多；地溫高，易引起瀝青路面泛油，加大水泥路面翹曲應力；水稻田多，土基濕軟，強度低。注意黑色面層材料的熱穩(wěn)定性和防透水性；瀝青材料宜選用較高標號，保證基墊層穩(wěn)定性；加強公路排水設施；水稻田、軟土和潮濕路段應處理。Ⅴ區(qū)西南濕暖區(qū)雨期較長，蒸發(fā)較少，滲透較大，故土基較濕；石質(zhì)路基和部分干濕季節(jié)分明地區(qū)，土基強度較高。保證其濕穩(wěn)性；過濕地區(qū)已采用路堤，并使邊坡符合要求；石料豐富，有利于設計中就地取材。Ⅵ區(qū)西北干旱區(qū)土基強度和水文狀況均佳，筑路砂石材料較多；中級路面易搓板松散和揚塵；高山區(qū)有風雪流危害；灌區(qū)和綠洲有凍脹翻漿。保證其干穩(wěn)定性，改建瀝青路面為有效方法；綠洲灌區(qū)應充分利用就近所產(chǎn)砂礫、石料進行處理；還應注意風蝕和沙埋的防治。Ⅶ區(qū)青藏高原區(qū)滑坡、崩塌、泥石流等極嚴重；瀝青老化快；公路通過條件困難。按保溫原則設計，保證路基穩(wěn)定性；瀝青路面設計應采取措施。23三、各妹個自然煉區(qū)劃內(nèi)勢路基路卸面設計宇的注意錫事項北部多年脅凍土區(qū)：槽凍土、凍四土退化（譜全球氣溫選升高）東部溫潤蔽集結(jié)區(qū)：貼凍脹翻漿黃土高術(shù)原干濕捎過渡區(qū)手：黃土東南濕秋熱區(qū)：斤排水、給濕軟地妹基西南潮嗎暖區(qū)：漁不良地后質(zhì)（喀璃斯特、滑幟坡）西北干旱悲區(qū)：缺水猛、雪害青藏高寒襯區(qū)：高寒旁、凍土、24第四節(jié)阿路基淘干濕類挖型二、濕度朵的來源和荒變遷一、濕仁度對路咽基的影帥響路基的賠濕度狀運況變化順是影響翁路基路軟面結(jié)構(gòu)投強度、拖剛度與斬穩(wěn)定性勻的重要側(cè)因素之淡一，應低該盡量家使路基扔平衡濕折度（路基開上部中高心附近廚趨向穩(wěn)議定平衡訪的濕度償）趨于較干榆燥或穩(wěn)定觸的狀態(tài)，兆使路基保商持穩(wěn)定。（一）盡大氣降挪水——右大氣降阻水通過怎路面，曉路肩邊瘦坡和邊仁溝滲入啞路基；（二）地見面水——松邊溝的流超水、地表塵涇流水因潛排水不良祝，形成積宴水、滲入扁路基；（三）地皇下水——尸路基下面心一定范圍陣內(nèi)的地下翠水浸入路狗基；（四）毛此細水——與路基下的持地下水，革通過毛細控管作用，農(nóng)上升到路五基；（五）攀水蒸汽謝凝結(jié)水競——在愧土的空申隙中流咐動的水襲蒸汽，貸遇冷凝房誠結(jié)成水產(chǎn)；（六）薄質(zhì)膜移動水僅——在土干的結(jié)構(gòu)中焰水以薄膜談的形成從挑含水量較啊高處向較介低處流動腎，或由溫度魄較高處向絹凍結(jié)中心悟周圍流動街。（七）水雹的負溫遷做移——在足負溫和毛托細作用下勁由下向上生的遷移2526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由地下水地下水位變動27（一）徹路基干調(diào)濕類型1.分決類2.指恨標三、路基鞠水濕狀況勾評估2)、路基的相對含水量：——土的算術(shù)平均含水量%；wy——土的液限含水量1）、土的平均稠度為——土的平均含水量%；wL——土的液限含水量%；wp——土的塑限含水量%3）、地宋下水位高穗度路槽底島面離開秩地下水省位或附潮近地表獸長期積茅水位的孔高度。路基的斜干濕類飛型是以彎不利季宵節(jié)路槽憐表面以賴下80匪厘米深何度內(nèi)土鍬的平均施稠度Wc來劃分，肉分為干燥、來中濕、奶潮濕、扭過濕四類。28按照經(jīng)驗透，給出wc1>wc2>wc3,,分別聲對應做域為干燥、中幼濕、潮濕此、過濕的分界標淚準，叫做箭分界稠度扭。并通過夜針對各種纏土類的試銀驗，確定勺類似下圖倒的關(guān)系確險定相應的傅分界相對恭含水量w1、w2、w3,和臨界流高度h1、h2、h33.標準地下水位高度地下水位與土的平均稠度地下水位與土的相對含水量路基路面294.應態(tài)用1）既唯有路基疾或挖方判路基可北以采用啊稠度和炕相對含體水量與眾相應土晨質(zhì)的分復界稠度跟和分界扯含水量溫進行干捎濕狀況肥評價2）新建搭路基采用盜地下水位嗎高度與擬快采用的填彈土的臨界鴉高低進行袍干濕狀況由評價3）通迎常應該爛使路基映處于干智燥或中跨濕狀況潛，并因?qū)釉u價結(jié)歌果采取導相應的厲施工養(yǎng)嗓護（換慈填、排卷水蔬干涼等）措壺施或設場計方案編（抬高革路線設共計標高冬）30例題11．已知劑金華市區(qū)決擬新建公漫路位于公軋路自然區(qū)艱劃區(qū)Ⅳ4伏，地基和離路基填土裹均為粘性挨土，該地足段地表長隆期積水，涉路面表面六距地下水魄位高度為違1.58歲m，路面寸設計厚度丑為50c惡m。粘性訊土的路基劑臨界高度雕H1＝1殘.7—1腸.8(m桌)，H2寶＝1.0池一1.2煙(m)，得H3＝0犬.8—1士.0(m壺)。試確蔑定該公路奮路基的干浙濕類型。31解：路床項名面距地戰(zhàn)下水位巨高度為子1.5蘿8—0辣.5＝夠1.0滋8(m噴)。金華市地程區(qū)位于公堅路自然區(qū)苦劃Ⅳ4，介粘性土的折路基臨界螺高度為H勝1＝1.梅7—1.陶8(m)尺，H2＝丟1.0一父1.2(肯m)，H胳3＝0.江8—1.邊0(m)象，則H3ma系x＝1．站0＜H=席1.08且＜H2m球ax＝1妥．2故判斷該拼路基處于潮濕狀態(tài)。32例題21．某救公路路庭基在最床不利季摩節(jié)現(xiàn)場驗測得路礦床頂以蓋外80嚴cm內(nèi)迎各土層墓的含水暫量如表斃-1所講示。深度（cm）0-1010-2020-3030-4040-5050-6060-7070-80含水量（%）23.023.423.523.723.824.524.624.8表-1郊實測尚路床頂宋以下8鐵0cm商內(nèi)各土則層的含稀水量已知填土容的稠度度缺分界值為學Wc1=缺1.1，簽Wc2=它0.95這Wc3廊=0.8第0?，F(xiàn)在存測得其平耗均液限為產(chǎn)30%，施塑性為1追6%，試丑按平均稠鋤度法判斷規(guī)路基的干套濕類型。33解：W=吹（23.道0+23職.4+2儀3.5+夾23.7旬+23.零8+24鬧.5+2故4.6+誰24.8許）/8=君23.9叫1%Wc=遺(Wl田-W)掉/(W蹈l-W標p)=過(30裳-23丘.91估)/(因30-棍16)邁=0.萌435梅<W盈c3=脅0.8馳0故判斷該診路基處于請過濕狀態(tài)領(lǐng)。34第五節(jié)約路基刑土的分魄類及工寧程性質(zhì)一、路基平土的分類依據(jù)顆域粒組成械、土的斷塑性指朽數(shù)和土貨質(zhì)化學勒成分為級4類1齊1種細中粗細中粗粘粒粉粒砂礫（角礫）卵石（小塊石）漂石（塊石）細粒組粗粒組巨粒組200602050.50.250.07420.002（mm）注：除細粒按照含量超過25%,其余按照大于該粒徑的顆粒含量超過50％歸類35二、各小種土的逐路用性膜質(zhì)（一）巨艦粒土1.漂石養(yǎng)——用作劃砌筑工程喝結(jié)構(gòu)物，答或破碎后筑用作混合部材集料，喉不能用于票路基填筑2.卵石書——用作洞砌筑工程柿結(jié)構(gòu)物，架或破碎后究用作混合漿材集料，粒是強度和翼穩(wěn)定性都制好的路基挽填料，但熱是不能用倡于路基上岸層填筑（二）粗尼粒土1.礫類屬土——是治強度和穩(wěn)學定性都好遷的路基填飲料，但是慢不建議用籮于路基上籍層填筑；刑級配和強鹽度等性質(zhì)習優(yōu)良的礫