《路基工程導論》PPT課件.ppt

1,第二篇 路基工程,2,水毀道路,3,4,5,6,7,8,9,滑坡道路,10,11,12,第一章 緒論 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 路基土的分類 第三節(jié) 路基的干濕類型 第四節(jié) 路基的力學特性 第五節(jié) 路基的變形及破壞,13,第一節(jié) 路基工程基本知識,（一） 路基工程的特點,（1）土石方數(shù)量大，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。 （2）路基工程項目繁雜，涉及土方、石方、砌體等多種結構的設計和施工，施工安排困難。 （3）路基工程對于原來的生態(tài)、水土保持和農田水利等環(huán)境影響巨大，工程方案應該經過仔細權衡并采取一定的技術措施以避免對于環(huán)境的破壞。 （4）路基工程的質量對于道路的使用品質和路面的使用壽命影響十分明顯。,一、路基的特點和要求,14,（二） 路基工程與其他有關工程項目的關系,（1）路基設計與路線設計的關系,路基設計和路線設計相輔相成，路基設計是橫斷面設計的延伸,（2）路基工程與路面工程的關系,路基設計與路面設計應綜合考慮，既要避免強基薄面，又要杜絕弱基強面,（3）路基工程與橋涵工程的關系,橋頭引道的路基設計應該與橋位選擇，橋孔設計以及涵洞的配置相互配合，綜合考慮橋梁和道路的高程的配合和河灘橋頭引道的穩(wěn)定性,15,（三）路基工程設計必須滿足的基本要求,（1）具有足夠的強度 路基要有一定抵抗變形的能力，使在荷載作用下不致發(fā)生超過允許的變形。 （2）具有足夠的水穩(wěn)定性 路基應在地面水和地下水作用下不致顯著地降低強度，在冰凍地區(qū)不致造成凍融翻漿和強度急劇下降。 （3）具有足夠的整體穩(wěn)定性 路基設計時必須采取技術措施如排水、邊坡加固或設置擋土墻等，確保路基的整體穩(wěn)定性。,16,（四）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構物,17,第二節(jié) 路基土的分類及工程性質,(一)、路基土的分類 依據顆粒組成、土的塑性指數(shù)和土質化學成份分為4類11種,18,(二)、各種土的工程性質 1、巨粒土 （1）漂石用作砌筑工程結構物，或破碎后用作混合材集料，不能用于路基填筑 （2）卵石用作砌筑工程結構物，或破碎后用作混合材集料，是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不能用于路基上層填筑,19,2、粗粒土 （1）礫類土是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不建議用于路基上層填筑；級配和強度等性質優(yōu)良的礫石或砂礫用作混合材集料（水泥混凝土或貧混凝土等） （2）砂類土 1）砂純粹的砂是強度和穩(wěn)定性都好的路基填料，同時也用于其他混合材集料，細砂或粉砂容易產生被動水攜帶、砂土液化或管涌，不適用于高路堤、沿河路堤和堤壩 2）砂性土是強度和穩(wěn)定性都好的優(yōu)良路基填料,20,3、細粒土 （1）粉質土強度低，干縮，毛細作用強，是不良路基填料 （2）粘質土透水性小，干縮濕脹，不適用于水濕狀況劇烈變化地區(qū)，可用于干旱地區(qū)路堤填筑或某些特殊部位，也可以用來與砂土拌合后形成砂性土使用 （3）有機質土不宜用作路基填料 4、特殊土不宜用作路基填料(膨脹土),21,第四節(jié) 路基干濕類型和填土高度,（二）、濕度的來源和變遷,（一）、濕度對路基的影響,路基的濕度狀況變化是影響路基路面結構強度、剛度與穩(wěn)定性的重要因素之一，應該盡量使路基平衡濕度（路基上部中心附近趨向穩(wěn)定平衡的濕度）趨于較干燥或穩(wěn)定的狀態(tài)，使路基保持穩(wěn)定。,1、大氣降水大氣降水通過路面，路肩邊坡和邊溝滲入路基；,2、地面水邊溝的流水、地表涇流水因排水不良，形成積水、滲入路基；,22,3、地下水路基下面一定范圍內的地下水浸入路基；,4、毛細水路基下的地下水，通過毛細管作用，上升到路基；,5、水蒸汽凝結水在土的空隙中流動的水蒸汽，遇冷凝結成水；,6、薄膜移動水在土的結構中水以薄膜的形成從含水量較高處向較低處流動，或由溫度較高處向凍結中心周圍流動。,7、水的負溫遷移在負溫和毛細作用下由下向上的遷移,23,24,（1）分類,（2）指標,（三）、路基水濕狀況評估,路基平均稠度,土的平均含水量,路基的干濕類型是以不利季節(jié)路槽表面以下80厘米深度內土的平均稠度 來劃分，分為干燥、中濕、潮濕、過濕四類。,1、路基干濕類型,25,通過針對各種土類的試驗，確定類似下圖的關系確定相應的分界相對含水量w1、w2、w3,和臨界高度h1、h2、h3,（3）標準,26,（4） 應用,1）新建路基采用地下水位高度與擬采用的填土的臨界高低進行干濕狀況評價,2）通常應該使路基處于干燥或中濕狀況，并因評價結果采取相應的施工養(yǎng)護（換填、排水蔬干等）措施或設計方案（抬高路線設計標高）,27,（四）、路基的最小填土高度,路基最小填土高度Hmin指路基邊緣距地面的最小高度，最小填土高度是為了保證路基終年處于干燥或中濕狀態(tài)，保持路基的強度和穩(wěn)定性。,對于砂性土， Hmin為0.30.5m 對于粘性土， Hmin為0.40.7m 對于粉性土， Hmin為0.50.8m,對于沿河路堤，其填土高度按式計算,28,第五節(jié)、路基的變形和破壞,（一）、路基常見病害,1.路基的沉陷,若路路堤填筑均勻，但是壓密程度不足，產生均勻下沉，叫做路基沉陷；,若路堤密實程度不足，產生堤身不均勻下陷并且伴有剪切破壞，叫做沉縮；,若天然地基承載力不足，產生地基下限，叫做沉落，一般發(fā)生在軟弱地基上,29,2.路基邊坡的坍方,1）溜方,2）崩落,3）滑坍,被水飽和的少量土體沿邊坡下滑，也可能邊坡被水流沖刷所致。,填土不正確造成邊坡失去正確形狀,由于施工使巖基受損，或受水浸透和振動引起的,30,3.路基沿山坡滑動滑移,4.特殊地質條件下的病害,凍脹與翻漿、泥石流、雪崩、巖溶、地震、特大暴雨水毀等,陡坡路堤底面被水濕潤形成滑動面，造成路堤沿坡面整體下滑,31,（二）、病害原因的綜合分析,路基設計前必須充分收集沿線的地質、水文和氣象等方面的資料，進行全面分析研究，從而針對具體情況采取正確的設計方案和施工方法，以消除或盡可能地減輕路基病害，確保路基工程達到規(guī)定的要求,1.內部因素：不良的巖土體條件,2.外部因素：不利的水、溫條件影響,3.人為的因素：不良的設計、不合理的或不合格的施工、養(yǎng)護維修不及時,32,33,一般路基設計,一般路基：在正常的地址和水文條件下，填方邊坡 高度和挖方邊坡高度都不超過允許范圍的路基。,34,一般路基： 在良好的地質與水文等條件下，填方高度和挖方深度不大的路基。 特殊路基： 超過規(guī)范規(guī)定的高填，深挖路基，以及地質和水文等條件特殊的路基。,35,路基設計的一般要求,1.路基設計應該根據道路等級、行車要求和自然條件，綜合考慮施工、養(yǎng)護和使用方面的情況，既要堅實穩(wěn)定又要經濟合理。,2.路基設計除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度之外，還應該設置完善的排水和必要的防護加固工程以及其他結構物，采取經濟有效的病害防止措施,3.路基設計應該結合路線和沿線其他構造物設計，路基設計還應與路面設計相結合,4.路基設計應兼顧當?shù)剞r田基本建設及環(huán)境保護等的要求,36,一、路基橫斷面,1. 路基類型 路堤 路塹 填挖結合 路堤: 全部用巖土填筑而成的路基； 路塹 ： 全部在天然地面開挖而成的路基； 填挖結合 ： 一側開挖，一側填筑的路基。,37,2.路堤 （1） 分類 根據填土高度的不同： 矮路堤 （11.5m); 高路堤 (土質 soil 18m 石質 stone20m); 正常路堤 (1.518m)。 根據所處條件的不同： 浸水路堤、 護腳路堤、挖溝填筑路堤等等,38,（2）構造,矮路堤: 1)滿足最小填土高度 2)路基處于干燥或中濕狀態(tài) 3)兩側設邊溝 4)充分壓實 高路堤: 1)邊坡穩(wěn)定性; 2)斷面要經濟合理 正常路堤: 1)考慮水的影響; 2)設置護坡道; 3)地面陡時,在天然地面開挖臺階.,39,40,41,3.路塹,（1） 分類 根據開挖深度: 深路塹(20m) 淺路塹 根據橫斷面形式: 全挖路基 臺口式路基 半山洞路基,42,43,（2） 構造,坡腳處設置邊溝 路塹上方設置截水溝 充分壓實 設置必要的排水設施,44,二、路基的基本構造,45,路基設計的內容,（1）選擇路基斷面形式,確定路基寬度與路基高度; （2）選擇路堤填料與壓實標準; （3）確定邊坡形狀與坡度; （4）路基排水系統(tǒng)和排水結構設計; （5）坡面防護與加固設計; （6）附屬設施設計.,46,路基寬度是指一個橫斷面上兩路肩外緣之間的寬度，由公路等級和交通情況決定。通常包含行車道、路肩和中間帶；特殊地段可能包含變速車道、爬坡車道、慢行車道、彎道加寬或其他路用設施（如護欄、照明、綠化）等可能占用的寬度,路基以及行車道、路肩等各個部分的寬度由公路工程技術標準（JTG B01-2003）規(guī)定,1、路基寬度,47,高速公路、一級公路路基標準橫斷面,路 基,路肩,車道,中間帶,車道,車道,硬路肩,路緣帶,路 緣 帶,路 緣 帶,中 央 分 隔 帶,48,二、三、四級公路路基標準橫斷面,路 基,路肩,車道,路肩,硬路肩,車道,土路肩,車道,三、四級公路一般情況,二級公路加寬硬路肩時,49,（三）沿河路堤及受水浸淹的路基，其高度應高于相應的設計洪水頻率的設計水位（洪水位高度壅水或波浪高度）之上0.5m。,邊坡高度：填方坡腳或挖方坡頂標高與路基邊緣的相對高差,（一）路基高度由路線縱坡設計確定。確定時，要綜合考慮地形、地質、地貌、水文等自然條件，橋涵等構造物與交叉口的控制高度、縱橫坡度的平順、平縱線形的協(xié)調、土石方工程數(shù)量的平衡，以及路基的穩(wěn)定性等因素,2、路基高度,（二）一般路堤設計時的最小填筑高度除了滿足其他有關的路線要求外，應該滿足使路基處于干燥或中濕狀態(tài)的臨界高度。,中心高度：路基中心線處的設計高程與原地面標高之差,50,（1）邊坡形式,3、路基邊坡,51,如地質情況良好，土質路堤可參照下表選定其邊坡坡度。如填土邊坡高度超過20m，坡率應個別設計，由邊坡穩(wěn)定性分析確定。,（2）路堤邊坡坡度,52,浸水路堤在設計水位以下的邊坡坡率不宜陡于1：1.75,當采取其它措施，如逐層加強壓實、鋪砌護坡、加強排水防沖設施等，可根據具體情況確定邊坡坡度，例如當邊坡總高度不超過上表中的上部邊坡高度，采取上述特殊措施時，可采用陡于1:1.3 的邊坡坡度。,53,填石或砌石路堤適用于浸水、陡坡、高邊坡或高填方地段，邊坡坡率視填石或砌石的情況而定。通常陡于土質邊坡。,54,（3）路塹邊坡坡度,土質路塹,1）邊坡高度不大于20m時，邊坡坡率不宜大于下表規(guī)定,土質路塹邊坡形式及坡率應根據工程地質條件、邊坡高度、排水措施、施工方法，結合自然穩(wěn)定山坡和人工邊坡的的調查和力學分析確定。,2）邊坡高度大于20m時，應進行個別勘察設計。按照勘察的數(shù)據進行邊坡穩(wěn)定性分析。高邊坡施工中還應進行工程監(jiān)測。,55,巖質路塹,巖質路塹邊坡形式及坡率一般應根據地質構造與巖石特性、邊坡高度、施工方法，對照相似工程的成功經驗選定邊坡坡率。,1）巖質邊坡高度小于30m時，邊坡坡率不宜大于下表規(guī)定,2）巖質邊坡高度大于30m時，應進行個別勘察設計。,56,三、 路基附屬設施,1、取土坑和棄土堆,（1）路線外集中取土坑的設置，應根據各地段所需要取土的數(shù)量，并結合路基排水、土質、施工方法，做出統(tǒng)一設計； （2）取土坑至路基之間的距離不得影響路基邊坡穩(wěn)定； （3）橋頭引道兩側不宜設置取土坑； （4）兼作排水的取土坑，應確保水流通暢排泄，其深度不宜超過該地區(qū)地下水位（平原區(qū)一般深度約為1m），并應與橋涵進口高程相銜接；其縱坡不應小于0.2，平坦地段亦不應小于0.1； （5）對取土坑應采取必要的排水、防護和綠化措施，避免水土流失。,取土坑,57,（1）棄土堆設計應當與當?shù)剞r田建設和自然環(huán)境相結合，并注意保護林木、農田、房屋及其他工程措施。 （2）棄土堆不得影響路基穩(wěn)定和斜坡穩(wěn)定，廢方應在沿線附近低洼荒地或路塹的下側堆放，當?shù)孛鏅M坡緩于1：5時，可以設置在路塹兩側。 （3）棄土堆應堆放規(guī)則，進行適當?shù)哪雺?，并采取必要的排水、防護和綠化措施。 （4）沿河棄土時，應避免棄土阻塞、污染河道。橋頭棄土不得擠壓橋墩、阻塞橋孔。 （5）風沙或風吹雪路段的棄土堆應設置在迎風一側，并應與路基具有足夠的距離。,棄土堆,58,2、護坡道和碎落臺,護坡道,用于高邊坡和軟弱地基地段，保證邊坡的穩(wěn)定性和防止地基的沉陷,59,.碎落臺,用于防止山坡、邊坡的碎落物落入邊溝或車道，設置在路塹邊坡坡腳、邊溝或截水溝的外測；路塹擋土墻或山坡?lián)跬翂Φ膲敗?一般碎落臺的寬度為12m，有時是邊坡平臺或擋土墻的墻頂?shù)膶挾龋槁漭^多時可以采用石砌碎落臺。,60,3、堆料坪和錯車道,低等級道路（砂石路面和雙向行駛的單車道公路）上的養(yǎng)護和交通設施。,61,小結： 1.一般路基與特殊路基的定義 2.路基的類型及其構造