道路工程 道路結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工

第六章道路結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工第一節(jié)一般路基設(shè)計一﹑路基理論

是道路工程的基礎(chǔ)，是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d。二﹑路基工程的特點1、結(jié)構(gòu)簡單；2、受自然因素影響很大；3、有大量土石方工程。三、路基設(shè)計的內(nèi)容

1、選擇合理的路基斷面形式；2、選擇路基填料與壓實標準；3、確定邊坡形狀和坡率；4、路基排水系統(tǒng)設(shè)計和排水構(gòu)造物設(shè)計；5、防護加固工程設(shè)計。四、路基的基本要求

1、要有足夠的穩(wěn)定性；2、要有足夠的強度；3、要有足夠的剛度；4、要有足夠的耐久生。五、路基常見病害

1、路堤沉陷2、路基邊坡坍方

⑴剝落⑵碎落⑶滑坡⑷崩塌

3、路基翻漿4、路基沿山坡滑動六、路基產(chǎn)生病害的原因

1、不良工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；2、不良水文、氣候因素；3、設(shè)計不合理；4、施工不按操作規(guī)程和設(shè)計要求進行。

七、路基的斷面形式

1、路基的基本斷面形式：⑴路堤⑵路塹⑶半填半挖

2、路基橫斷面《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30-2004）①一般路堤

護坡道：一般公路1～2m,高速公路＞3m.②河路堤

路基必須保持一定的高度。有防護工程。③半填半挖路基

當自然橫坡陡于1:5時，路堤基地應(yīng)挖成臺階，寬≥1m，且有2-40%向內(nèi)傾斜的坡度。挖方邊坡上方5m以外設(shè)截水溝。

④矮墻路基

用于土質(zhì)松散處。矮墻用漿砌或干砌片石，高度不宜超過2m，頂寬0.5m-0.8m，墻內(nèi)坡豎直，外坡為1:0.2-1:0.5．填方矮墻用漿砌片石，高不宜超過1.5m．軟土地或冰凍嚴重地段不宜采用。⑤護肩路基

用于堅硬巖石陡坡地段。填方不大，不宜填筑時。

⑥砌石路基

用于堅硬巖石地段，填方較大不宜建筑時采用。

⑦土墻路基⑧腳路基

當山坡上的填路基有斜坡下滑的傾向時采用。

⑨挖方路基八、路基的干濕類型1、濕度來源

①大氣降水②地面水③地下水2、干濕類型

①干燥②中濕③潮濕④過濕3、劃分依據(jù)①根據(jù)實測不利季節(jié)路床表面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度Wc：②根據(jù)自然區(qū)劃、土質(zhì)類型。排水條件及路床表面距地下水位或地表積水位的高度按《規(guī)范》確定。式中：Wc—土的平均稠度WL—100g平衡錐所測土樣液限含水量（％）WP—100g平衡錐所測土樣塑限含水量（％）W—路床80cm深度內(nèi)的平均含水量（％）根據(jù)分界稠度WC1,WC2,WC3查表4.1P125確定：干燥WC>WC1,中溫WC1>WC>WC2潮濕，C2>WC>WC3過濕，WC<WC3九、公路自然區(qū)劃

指為了區(qū)分不同地理區(qū)域自然條件對公路工程影響的差異性，并在路基路面的設(shè)計，施工和養(yǎng)護中采取合適的設(shè)計參數(shù)和技術(shù)措施，以保證路基路面的強度和穩(wěn)定性，對全國進行了公路自然區(qū)劃，即將自然條件相近的地區(qū)劃分為同一自然區(qū)。

《公路自然區(qū)劃標準》（JTJ003—86）對我國進行了自然區(qū)劃，分為三個等級，1.Ⅰ區(qū)北部多年凍土區(qū)2.Ⅱ區(qū)東部溫暖季凍區(qū)3.Ⅲ區(qū)黃土高原干濕過渡區(qū)4.Ⅳ區(qū)東南濕熱區(qū)5.Ⅴ西南潮濕區(qū)6.Ⅵ西北干旱區(qū)7.Ⅶ青藏高寒區(qū)十、路基土的強度指標

布西奈斯克公式：式中：P—集中力（kN）U0—土的泊松比（0.35）E0—土的彈性模量（μpa）r—距集中力作用的距離（㎝）—距集中力為r的表面變化（㎝）

151、當路基建成后，用剛性承載板測定、式中：E0—土基回彈模量（μpa）；D—剛性承載板直徑，D=30㎝；—土基泊松地，=0.35；—回彈變形小于1mm的各級荷載單位壓力總和;—各級荷載單位壓力作用下，回彈變形小于1mm的回彈變形總和。2、當新路設(shè)計時，估算E0十一一般路基設(shè)計

一）、一般路基：是指在正常工程地質(zhì)條件下修筑填挖高度不超過設(shè)計規(guī)范或技術(shù)手冊所允許的范圍，其設(shè)計可直接參照現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范或標準圖，不必個別論證和詳細驗算。

1、高路堤：填土高度超過18m，填石高度超過20m。2、深路塹：大于20m的挖方。

二）、路基的基本構(gòu)造：

1、路基寬度B，根據(jù)“路基橫斷面設(shè)計”確定

2、路基高度H，是指路堤的填筑高度加上路面結(jié)構(gòu)厚度或路塹的開挖深度，是道路中樁原地面標高與路基設(shè)計標高的相差值。3、邊坡坡度：

1：=1：m式中：b—邊坡寬度；H—邊坡高度。4、其它設(shè)施：

①取土坑；②棄土堆；③護坡道；④碎落臺。三）、路堤設(shè)計1、路堤（路床）是指路面的基礎(chǔ)，是路面以下80㎝范圍內(nèi)的路基部分，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d。

①路床a.上路床：0～30㎝b.下路床：30～80㎝②路堤a.上路堤：80～150㎝b.下路堤：再往下2、地基的處理

①原地面坡度陡于1：5時，應(yīng)開挖臺階；②原地面坡度陡于1：2.5時，應(yīng)采用石砌護腳。3、路基填料

最理想的材料應(yīng)當是穩(wěn)定性好、壓縮性小，便于施工壓實及運距短的土、石材料。①填料分類a.礫石（gravel），不易風(fēng)化石塊：滲水性強，水穩(wěn)性好，強度高，塑性變形小。b.碎石土（crushedstone）、卵石土、礫石土、粗砂、中砂。滲水性強、水穩(wěn)性好。c.砂性土（sandysoil）良好強度及水穩(wěn)生。d.粘性土（cohesivesoil）滲水性差e.粉性土（siltysoil）干燥時易碎，潮濕時會形成水分積聚。f.重粘土，滲水性極差。②填料原則，應(yīng)選用級配較好的粗粒土。a.礫（角礫）類土、砂類土優(yōu)先選用。b.泥炭、淤泥、凍土、強膨脹土、易溶鹽超過限量的土，不得直接用。c.冰凍地區(qū)路床及浸水部分路堤不能直接采用粉質(zhì)土。d.強風(fēng)化巖石、浸水后易崩解的巖石不宜作為浸水部分填料。e.細粒土含量超過最佳含水量兩個百分點時應(yīng)涼曬或摻入石灰、固化材料。f.橋涵臺背、擋土墻背填料應(yīng)優(yōu)先選用礫（角礫）類土、砂類土。4、路堤邊坡sideslopeofsubgrade①形式a.直線形b.折線形C.臺階形②坡度，按《規(guī)范》選用填料種類邊坡高度(m)迎坡坡度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度粘質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂類土20812—l：1.51：l.75砂、礫12——1：1.5漂(塊)石土、卵石土、砥(角礫)糞土、碎石土20128—1：l.5l：1.75易風(fēng)化的石塊20812—1：15l：1.5四）、路塹設(shè)計

1、路塹，是從天然地面開挖出來的路基構(gòu)造物。2、邊坡，按《規(guī)范》選用3、排水4、防護十二路基施工一）、路基施工方法

1、人工施工2、簡易機械化施工3、水力機械化施工4、爆破法施工5、機械化施工

選擇施工方法，應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、工程數(shù)量、施工期限，可獲得人力及機械設(shè)備的條件來考慮。二）、施工前的準備1、施工測量和放樣2、路基橫斷面核查3、施工前復(fù)查和試驗（W，WP，WL）4、試驗路段①不同施工方案做試驗路段，選擇最佳方案；②位置選擇具有代表性地段，路段長度不小于100m；③所用材料、機具與將來全線施工所用材料、機具相同；④施工完成后，檢測有關(guān)指標，發(fā)現(xiàn)缺陷及時變更設(shè)計。三）、路基的壓實1、壓實度

式中：——工地試樣干密度；——擊實所得最大干密度；（標準查表P166）2、壓實土基的意義①提高土體密實度；②降低土本透水性；③減小毛細水上升高度；④防止水分積聚和侵蝕。3、土基壓實原理《土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)》中已講。4、影響壓實度的因素①含水量②土質(zhì)③壓實功能④壓實機具夯擊式作用最深；振動式次之；碾壓式最線。⑤壓實方法a.壓實機具重量較小，作用時間較長，密實度高；b.碾壓速度越高，壓實效果越差。四）、路基填方施工1、基底處理及零填挖路床①基底處理a.清除雜草，深度不小于15㎝，清理后壓實，在大于30㎝，深耕地段，應(yīng)翻松、打碎、整平壓實，特殊地基應(yīng)做相應(yīng)處理；b.地面橫坡1：5～1：2.5時，挖成臺階，當陡于1：2.5時應(yīng)做特殊處理。②零填挖路床a.0～30㎝若原天然土密實度達不到要求時，應(yīng)將地面翻挖壓實，達到要求密實度；b.易翻漿土層應(yīng)挖除換土。2、填料選擇3、最佳含水量確定①太干，用土前一天澆水；②太濕，晾曬。4、填筑方法選擇

①水平分層法②豎向分層法③混合法5、填方壓實①壓實機具先輕后重；②碾壓速度先慢后快；③碾壓路線一般直線段先以路緣向路中心，再從中心向兩側(cè)順次碾壓；彎道沒超高橫坡度時，由低向高一側(cè)碾壓；碾壓時相鄰輪跡重疊左右（約15～20㎝）；振動壓路機應(yīng)重疊0.4～0.5㎝。④經(jīng)常檢查土的W及K，并采取相應(yīng)措施。⑤壓實機具的選擇a.砂性土優(yōu)選振動式、夯擊式次之，靜壓式較差；b.粘性土優(yōu)選靜壓式和夯擊式，振動式較差。6、橋涵及構(gòu)造物處填筑①填料的選擇砂性土及透水性材料。②填筑方法③排水④壓實五）、路基挖方1、開挖注意事項：

①不得亂挖、超挖；②處理排水；③做好支擋工程；④提高生產(chǎn)效率；⑤移挖作填。2、路塹開挖方案選擇：①縱挖法a.分段縱挖；用于路塹較長，運距較遠。b.分層縱挖，用于深度不大。c.通道縱挖，用于土石方工程量集中段。②橫挖法，適用于較短路塹。③石方開挖爆破法；松土法。第二節(jié)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1概述

一．路面

是位于路基上方，直接承受荷載和自然因素的作用，由各種材料接受不同比例拌和，鋪筑而成的一種帶狀構(gòu)造物。

二．路面結(jié)構(gòu)

1.面層2.基層3.墊層三．路面類型

1.按面層使用材料分：

①瀝青類②水泥砼③粒料④塊料

2.按強度構(gòu)成原理分：

①嵌鎖法②級配法③穩(wěn)定法④鋪砌法

3．按荷載作用下的力學(xué)性質(zhì)分：

①柔性路面:各種基層（除水泥砼外)各類瀝青面層，碎石面層，塊料面層.②剛性路面：水泥砼作面層或基層。③半剛性路面：以石灰水泥穩(wěn)定土，石灰水泥處治碎石，含工業(yè)廢渣基層。

4.常見路面結(jié)構(gòu)層類型：

①碎礫石類:a.泥結(jié)碎石：以碎石為骨料，黏土作填充料粘結(jié)料經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于基層和中級路面基層。b.泥灰結(jié)碎石：以碎石為骨料，用一定數(shù)量的石灰和作粘結(jié)料,經(jīng)壓實而成的路面結(jié)構(gòu),適用于基層。c.級配碎（礫）石：由各種集料和土，按最佳級配原理配制并鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu).適用于基層和中層路面面層。d.水結(jié)碎石：用大小不同的扎制碎石從大到小分層鋪，灑水碾壓，依靠碎石嵌鎖和石粉膠結(jié)作用形成的路面結(jié)構(gòu)層，適用于基層。②結(jié)合料穩(wěn)定類：a.石灰（穩(wěn)定）土：將一定量的石灰同粉碎土拌和，攤鋪，在最佳含水量時壓實，經(jīng)養(yǎng)生成型的路面結(jié)構(gòu)，適用于基，墊層。

b.水泥穩(wěn)定土：在粉碎的和原來松散的土中摻入適量的水泥和水經(jīng)拌和，壓實，養(yǎng)生成型的路面結(jié)構(gòu)層。適用于基，墊層。c.瀝青穩(wěn)定土用瀝青做結(jié)合料，與粉碎的土或土集料混合經(jīng)拌和，鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu).用于基，墊層。d.工業(yè)廢渣:用石灰或石灰下腳料做結(jié)合料,與活性材料及土或其他集料按一定配合比,加適量水拌和，鋪壓，養(yǎng)生成型的路面結(jié)構(gòu)層.適用于基層，墊層。

③瀝青類

a.瀝青表面處治：用瀝青和礦料按層或拌和方法，鋪筑厚度不大于3cm的一種薄層路面面層，防水層，磨耗層，防滑層。b.瀝青貫人碎石：用大小不同的碎石或礫石分層鋪筑，顆粒尺寸自下而上逐層減小，同時分層貫人瀝青，經(jīng)分層壓實而成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于次高級路面面層，高級路面基層，聯(lián)結(jié)層。c.瀝青碎石：以一定級配的礦料用瀝青做不結(jié)合料，按一定比例配合，拌勻，鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于高級，次高級路面面層，高級路面基層，聯(lián)結(jié)層。d.瀝青砼：由適當比例的各種不同大小顆粒的礦料和瀝青在一定溫度下拌和成混合料，經(jīng)鋪壓而成的路面結(jié)構(gòu)層。

④水泥砼：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，按適當?shù)呐浜媳壤?jīng)加水拌和、攤鋪、振揭、整平、養(yǎng)生所筑成的路面結(jié)構(gòu)層。適用于高級路面面層、基層。⑤塊料類a.整齊塊石b.半整齊塊石c.水泥石砼聯(lián)鎖塊分別以加工的整齊塊石、半整齊塊石、預(yù)制的水泥砼聯(lián)鎖鋪砌而成的路面面層。分別適用于高級路面面層、次高等級路面面層、高級路面面層。四、路面等級1、高級路面①公路等級：高速、一、二級公路用；②面層類型：瀝青砼、水泥砼；③特點：a.強度、剛度高，穩(wěn)定性好；b.使用壽命長，能適應(yīng)較繁重的交通量；c.平整無塵，能保證高速行車；d.養(yǎng)護費用少，運輸成本低；e.投資大。2、次高級路面

①公路等級：二、三級公路；②面層類型：瀝青貫入式，瀝青碎石、瀝青表面處治；③特點：a.強度、剛度較高；b.使用壽命較長，適應(yīng)交通量較多；c.行車速度較高；d.造價較低；e.費用和成本較高。3、中級路面①公路等級：四級公路；②面層類型：碎（礫）石、半整齊塊石、粒料類。③特點：a.強度、剛度低，穩(wěn)定性差；b.平整度差，易揚塵；c.僅適應(yīng)較小交通量；d.行車速度低，造價低；e.養(yǎng)護費用高、運輸成本高。4、低級路面①公路等級：四級公路；②面層類型：粒料、當?shù)夭牧?。③特點：a.強度、剛度最低；b.水穩(wěn)性、平整度均差，易揚塵；c.僅適應(yīng)較小交通量；d.低速行車，適用較小交通量；e.造價低，養(yǎng)護運輸成本高。五.路面的基本要求1.足夠的強度剛度；2.足夠的穩(wěn)定性；3.足夠的耐久性；4.足夠的表面平整度；5.足夠的表面挖滑性能；6.足夠的少塵性和低噪聲。2.2瀝青路面的設(shè)計與施工一.瀝青路面的設(shè)計1.設(shè)計內(nèi)容①材料的選擇，混合料配合比設(shè)計、設(shè)計參數(shù)的測試與確定；②路面結(jié)構(gòu)層組合與厚度計算；③路面結(jié)構(gòu)方案地選；④路面加寬加固設(shè)計；⑤路面排水系統(tǒng)設(shè)計。2.設(shè)計原則①應(yīng)根據(jù)使用要求及氣候、水文、地質(zhì)等自然條件，密切結(jié)合當?shù)貙嵺`經(jīng)驗，進行路基路面綜合設(shè)計；②在滿足交通量和使用要求的前提下，應(yīng)遵循因地制宜合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護、節(jié)約投資的原則。進行路面設(shè)計方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠，有利于機械化、工廠化施工的路面結(jié)構(gòu)方案。③結(jié)合當?shù)貤l件，積極推廣成熟的科研成果，對行之有效的新材料、新工藝、新技術(shù)，應(yīng)在路面設(shè)計方案中積極、慎重地加以應(yīng)用。④應(yīng)注意環(huán)保、施工人員健康和安全。⑤推廣機械化施工；⑥高速、一級公路不宜分期修建。⑦對有可能產(chǎn)生較大沉降路段，宜按“分期修建”或“一次設(shè)計分期實施”原則。3.路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計

①路面等級與路面類型的選擇公路等級路面等級面層類型設(shè)計年限(年)設(shè)計年限內(nèi)累計標準軸次(萬次/一車道)高速公路一級公路高級路而瀝青混凝土l5＞4∞二級公路高級路面瀝青混凝土12＞200次高級路面熱拌瀝青碎石混合料、瀝青貫入式10100～200三級公路扶高級路面乳化瀝青碎石混合料、瀝青表面處治10～100蹬級公路中級路面水結(jié)碎石、泥結(jié)碎石、級配碎(礫)石、半整齊石塊路面≤10低級路面粒料改善土半剛性基層上瀝青層推薦厚度公路等級瀝青層推薦厚度(㎝)公路等級瀝青層推薦厚度(㎝)高速12～18三2～4一10～15四1～2,5二5～10②瀝青層厚度確定③基層選擇：

a.有足夠強度，水穩(wěn)定性，抗凍性；b.收縮變形小，抗沖刷能力強；c.就地取材；d.確定合理配全地；e.每側(cè)比路面寬至少25㎝。④墊層選擇：

a.材料宜選用粗砂、砂礫、碎石、媒渣、礦渣等。b.高速、一、二級公路排水墊層應(yīng)鋪至與路基同寬，三四級公路可比底基層每側(cè)寬至少25㎝。

⑤路面總厚度應(yīng)滿足最小總厚度的要求。最小防凍厚度（㎝)

土質(zhì)粘性土、細亞砂土粉性土路基類型基、墊目類道路凍深(㎝)砂石類穩(wěn)定土類工業(yè)廢料類砂石類穩(wěn)定土類工業(yè)廢料類50～10040～4535～4030～3545～5040～4530～40100～15045～5040～4535～4050～6045～5040～45中濕150～20050～6045～5540～5060～7050～6045～50大于20060～7055～6550～5570～7560～7050～6560～10045～5540～5035～4550～6045～5540～50100～15055～6060～7055～6550～60潮濕150～20060～705S～6550～5570～8065～7060～65大干20070～8065～7555～7080～lOO70～9065～804.新建路面厚度設(shè)計①設(shè)計步驟a.根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，確定路面等級、面層類型、設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當量軸次和設(shè)計彎沉值；b.按路基土類和干濕類型，將路基劃分為若干路段，確定各路段EO。c.根據(jù)設(shè)計彎沉值計算路面厚度；d.進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定采用的路面結(jié)構(gòu)方案。②設(shè)計標準標準軸載BZZ-100標準軸載計算參數(shù)標準軸載BZZ-100標準軸載BZZ一100標準軸載P(kN)100單輪傳壓當量圓直徑d(mm)21.30輪胎接地壓強p(MPa)070兩輪中心距(㎝)1.5d③設(shè)計參數(shù)

a.累計當量軸次Ne

式中：Ne——設(shè)計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次；t——設(shè)計年限；N1——第一年雙向平均日當量軸次；Nt——第t年雙向平均日當量軸次；r——設(shè)計年限內(nèi)交通量年半長率（%）η——車道系數(shù)。b.土基回彈模量EO；c.路面材料模量。④路面厚度計算a.容許彎沉值（設(shè)計彎沉值）式中：——容許彎沉值（0.01mm）——公路等級系數(shù)；——面層類型系數(shù)；——基層類型系數(shù)。b.容許彎拉應(yīng)力

式中：——容許彎拉應(yīng)力值；——劈裂強度；——抗彎拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)；

c.容許剪應(yīng)力式中：——容許剪應(yīng)力；——抗剪裂強度；