第一章路基工程导论PPT课件

1、1第1页/共70页2第2页/共70页3第3页/共70页4第4页/共70页5第5页/共70页6第6页/共70页7滑坡道路第7页/共70页8第8页/共70页9第9页/共70页10第一章 绪论 第一节 概述 第二节 路基土的分类 第三节 路基的干湿类型 第四节 路基的力学特性 第五节 路基的变形及破坏 第10页/共70页11第一节 路基工程基本知识（一） 路基工程的特点（1）土石方数量大，沿线分布不均，与路基排水、防护与加固工程相互制约，设计中需要综合考虑。（2）路基工程项目繁杂，涉及土方、石方、砌体等多种结构的设计和施工，施工安排困难。（3）路基工程对于原来的生态、水土保持和农田水利等环境影响巨大

2、，工程方案应该经过仔细权衡并采取一定的技术措施以避免对于环境的破坏。（4）路基工程的质量对于道路的使用品质和路面的使用寿命影响十分明显。 一、路基的特点和要求第11页/共70页12（二） 路基工程与其他有关工程项目的关系（1）路基设计与路线设计的关系路基设计和路线设计相辅相成，路基设计是横断面设计的延伸（2）路基工程与路面工程的关系路基设计与路面设计应综合考虑，既要避免强基薄面，又要杜绝弱基强面（3）路基工程与桥涵工程的关系桥头引道的路基设计应该与桥位选择，桥孔设计以及涵洞的配置相互配合，综合考虑桥梁和道路的高程的配合和河滩桥头引道的稳定性第12页/共70页13（三）路基工程设计必须满足的基本

3、要求（1）具有足够的强度路基要有一定抵抗变形的能力，使在荷载作用下不致发生超过允许的变形。（2）具有足够的水稳定性路基应在地面水和地下水作用下不致显著地降低强度，在冰冻地区不致造成冻融翻浆和强度急剧下降。（3）具有足够的整体稳定性路基设计时必须采取技术措施如排水、边坡加固或设置挡土墙等，确保路基的整体稳定性。第13页/共70页14（四）保证路基强度和稳定性的措施（一）合理选择路基断面形式，正确确定边坡坡度（二）选择强度和水温稳定性良好的土质填筑路堤，并采取正确的施工方法（三）充分压实土基，提高土基的强度和稳定性（四）做好地面和地下排水，保证水流畅通，防止路基过湿或水毁（五）保证路基有足够的高度

4、，使路基工作区保持干燥状态（六）设置隔水层或隔温层，切断毛细水上升，减少水分副温迁移的影响（七）采用合理的边坡加固与防护措施，和适当的支挡结构物第14页/共70页15第二节 路基土的分类及工程性质(一)、路基土的分类依据颗粒组成、土的塑性指数和土质化学成份分为4类11种细中粗细中粗粘粒粉粒砂砾（角砾）卵石（小块石）漂石（块石）细粒组粗粒组巨粒组20060207420.002（mm）注：除细粒按照含量超过25%,其余按照大于该粒径的颗粒含量超过50归类第15页/共70页16(二)、各种土的工程性质 1、巨粒土（1）漂石用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材集料，不能用于路基

5、填筑（2）卵石用作砌筑工程结构物，或破碎后用作混合材集料，是强度和稳定性都好的路基填料，但是不能用于路基上层填筑第16页/共70页17 2、粗粒土（1）砾类土是强度和稳定性都好的路基填料，但是不建议用于路基上层填筑；级配和强度等性质优良的砾石或砂砾用作混合材集料（水泥混凝土或贫混凝土等）（2）砂类土 1）砂纯粹的砂是强度和稳定性都好的路基填料，同时也用于其他混合材集料，细砂或粉砂容易产生被动水携带、砂土液化或管涌，不适用于高路堤、沿河路堤和堤坝 2）砂性土是强度和稳定性都好的优良路基填料第17页/共70页183、细粒土（1）粉质土强度低，干缩，毛细作用强，是不良路基填料（2）粘质土透水性小，干

6、缩湿胀，不适用于水湿状况剧烈变化地区，可用于干旱地区路堤填筑或某些特殊部位，也可以用来与砂土拌合后形成砂性土使用（3）有机质土不宜用作路基填料4、特殊土不宜用作路基填料(膨胀土)第18页/共70页19第四节 路基干湿类型和填土高度（二）、湿度的来源和变迁（一）、湿度对路基的影响路基的湿度状况变化是影响路基路面结构强度、刚度与稳定性的重要因素之一，应该尽量使路基平衡湿度（路基上部中心附近趋向稳定平衡的湿度）趋于较干燥或稳定的状态，使路基保持稳定。1、大气降水大气降水通过路面，路肩边坡和边沟渗入路基；2、地面水边沟的流水、地表泾流水因排水不良，形成积水、渗入路基；第19页/共70页203、地下水路

7、基下面一定范围内的地下水浸入路基；4、毛细水路基下的地下水，通过毛细管作用，上升到路基；5、水蒸汽凝结水在土的空隙中流动的水蒸汽，遇冷凝结成水；6、薄膜移动水在土的结构中水以薄膜的形成从含水量较高处向较低处流动，或由温度较高处向冻结中心周围流动。7、水的负温迁移在负温和毛细作用下由下向上的迁移第20页/共70页21渗入路面渗入路肩由路肩由边沟由较高处渗入地下水位由下层土水汽移动由地下水地下水位变动第21页/共70页22（1）分类（2）指标（三）、路基水湿状况评估路基平均稠度pLLciwwwww 土的平均含水量路基的干湿类型是以不利季节路槽表面以下80厘米深度内土的平均稠度 来划分，分为干燥、中

8、湿、潮湿、过湿四类。1、路基干湿类型cww第22页/共70页23通过针对各种土类的试验，确定类似下图的关系确定相应的分界相对含水量w1、w2、w3,和临界高度h1、h2、h3（3）标准地下水位高度地下水位与土的平均稠度地下水位与土的相对含水量路基路面第23页/共70页24（4） 应用1）新建路基采用地下水位高度与拟采用的填土的临界高低进行干湿状况评价2）通常应该使路基处于干燥或中湿状况，并因评价结果采取相应的施工养护（换填、排水蔬干等）措施或设计方案（抬高路线设计标高）第24页/共70页25（四）、路基的最小填土高度 路基最小填土高度Hmin指路基边缘距地面的最小高度，最小填土高度是为了保证路

9、基终年处于干燥或中湿状态，保持路基的强度和稳定性。对于砂性土， Hmin为0.30.5m对于粘性土， Hmin为0.40.7m对于粉性土， Hmin为0.50.8m对于沿河路堤，其填土高度按式计算第25页/共70页26第五节、路基的变形和破坏（一）、路基常见病害路基沉陷路基沉缩地基沉陷1.路基的沉陷若路路堤填筑均匀，但是压密程度不足，产生均匀下沉，叫做路基沉陷；若路堤密实程度不足，产生堤身不均匀下陷并且伴有剪切破坏，叫做沉缩；若天然地基承载力不足，产生地基下限，叫做沉落，一般发生在软弱地基上第26页/共70页272.路基边坡的坍方1）溜方2）崩落3）滑坍被水饱和的少量土体沿边坡下滑，也可能边坡

10、被水流冲刷所致。填土不正确造成边坡失去正确形状由于施工使岩基受损，或受水浸透和振动引起的第27页/共70页283.路基沿山坡滑动滑移4.特殊地质条件下的病害冻胀与翻浆、泥石流、雪崩、岩溶、地震、特大暴雨水毁等陡坡路堤底面被水湿润形成滑动面，造成路堤沿坡面整体下滑第28页/共70页29（二）、病害原因的综合分析 路基设计前必须充分收集沿线的地质、水文和气象等方面的资料，进行全面分析研究，从而针对具体情况采取正确的设计方案和施工方法，以消除或尽可能地减轻路基病害，确保路基工程达到规定的要求1.内部因素：不良的岩土体条件2.外部因素：不利的水、温条件影响3.人为的因素：不良的设计、不合理的或不合格的

11、施工、养护维修不及时第29页/共70页30第30页/共70页31 一般路基设计一般路基：在正常的地址和水文条件下，填方边坡 高度和挖方边坡高度都不超过允许范围的路基。第31页/共70页32一般路基： 在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。特殊路基： 超过规范规定的高填，深挖路基，以及地质和水文等条件特殊的路基。第32页/共70页33路基设计的一般要求1.路基设计应该根据道路等级、行车要求和自然条件，综合考虑施工、养护和使用方面的情况，既要坚实稳定又要经济合理。2.路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度之外，还应该设置完善的排水和必要的防护加固工程以及其他结构物，采取经

12、济有效的病害防止措施3.路基设计应该结合路线和沿线其他构造物设计，路基设计还应与路面设计相结合4.路基设计应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的要求第33页/共70页34一、路基横断面 1. 路基类型 路堤 路堑 填挖结合 路堤: 全部用岩土填筑而成的路基； 路堑 ： 全部在天然地面开挖而成的路基； 填挖结合 ： 一侧开挖，一侧填筑的路基。第34页/共70页352.路堤 （1） 分类 根据填土高度的不同： 矮路堤 （11.5m); 高路堤 (土质 soil 18m 石质 stone20m); 正常路堤 (1.518m)。 根据所处条件的不同： 浸水路堤、 护脚路堤、挖沟填筑路堤等等 第35页/共

13、70页36（2 2）构造）构造矮路堤: 1)满足最小填土高度 2)路基处于干燥或中湿状态 3)两侧设边沟 4)充分压实高路堤: 1)边坡稳定性; 2)断面要经济合理 正常路堤: 1)考虑水的影响; 2)设置护坡道; 3)地面陡时,在天然地面开挖台阶.第36页/共70页37第37页/共70页38第38页/共70页393.路堑（1） 分类 根据开挖深度: 深路堑(20m) 浅路堑 根据横断面形式: 全挖路基 台口式路基 半山洞路基第39页/共70页40第40页/共70页41（2） 构造坡脚处设置边沟路堑上方设置截水沟充分压实设置必要的排水设施第41页/共70页42二、路基的基本构造路基基本构成示意

14、图截水沟坡顶边坡平台边坡排水设施挖方边坡边沟地下排水设施路堤中央分隔带填挖交界原地面线填方边坡坡顶坡脚坡脚第42页/共70页43路基设计的内容 （1）选择路基断面形式,确定路基宽度与路基高度; （2）选择路堤填料与压实标准; （3）确定边坡形状与坡度; （4）路基排水系统和排水结构设计; （5）坡面防护与加固设计; （6）附属设施设计.第43页/共70页44路基宽度是指一个横断面上两路肩外缘之间的宽度，由公路等级和交通情况决定。通常包含行车道、路肩和中间带；特殊地段可能包含变速车道、爬坡车道、慢行车道、弯道加宽或其他路用设施（如护栏、照明、绿化）等可能占用的宽度路基以及行车道、路肩等各个部分的

15、宽度由公路工程技术标准（JTG B01-2003）规定1、路基宽度第44页/共70页45高速公路、一级公路路基标准横断面路 基路肩车道中间带车道车道硬路肩路缘带路缘带路缘带中央分隔带第45页/共70页46二、三、四级公路路基标准横断面路 基路肩车道路肩硬路肩车道土路肩车道三、四级公路一般情况二级公路加宽硬路肩时第46页/共70页47（三）沿河路堤及受水浸淹的路基，其高度应高于相应的设计洪水频率的设计水位（洪水位高度壅水或波浪高度）之上0.5m。边坡高度：填方坡脚或挖方坡顶标高与路基边缘的相对高差（一）路基高度由路线纵坡设计确定。确定时，要综合考虑地形、地质、地貌、水文等自然条件，桥涵等构造物与

16、交叉口的控制高度、纵横坡度的平顺、平纵线形的协调、土石方工程数量的平衡，以及路基的稳定性等因素2、路基高度（二）一般路堤设计时的最小填筑高度除了满足其他有关的路线要求外，应该满足使路基处于干燥或中湿状态的临界高度。中心高度：路基中心线处的设计高程与原地面标高之差第47页/共70页48（1）边坡形式曲线形边坡台阶形边坡折线形边坡直线形边坡Hb1: m3、路基边坡第48页/共70页49如地质情况良好，土质路堤可参照下表选定其边坡坡度。如填土边坡高度超过20m，坡率应个别设计，由边坡稳定性分析确定。填料填料类别类别边坡坡率边坡坡率上部高度（上部高度（H8m）下部高度下部高度（H 12m）细粒土细粒土

17、1：1.51：1.75粗粒土粗粒土1：1.51：1.75巨粒土巨粒土1：1.31：1.5（2）路堤边坡坡度第49页/共70页50浸水路堤在设计水位以下的边坡坡率不宜陡于1：1.75不小于1：1.75当采取其它措施，如逐层加强压实、铺砌护坡、加强排水防冲设施等，可根据具体情况确定边坡坡度，例如当边坡总高度不超过上表中的上部边坡高度，采取上述特殊措施时，可采用陡于1:1.3 的边坡坡度。第50页/共70页51填石或砌石路堤适用于浸水、陡坡、高边坡或高填方地段，边坡坡率视填石或砌石的情况而定。通常陡于土质边坡。向内倾斜24H14m H 6m 1:1.51:1.251:1.33全部用小于25cm的石块

18、填筑向内倾斜241:1全部用25cm以上的石块填筑，外缘选用大石块砌筑第51页/共70页52（3）路堑边坡坡度土质路堑1）边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜大于下表规定土的类别土的类别边坡坡率边坡坡率粘土、粉质粘土、塑性指数大于粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土的粉土1：1中密以上的中砂、粗砂、砂砾中密以上的中砂、粗砂、砂砾1：1.5卵石土、碎石土卵石土、碎石土圆砾土、角砾土圆砾土、角砾土胶结和密实胶结和密实1：0.75中密中密1：1土质路堑边坡形式及坡率应根据工程地质条件、边坡高度、排水措施、施工方法，结合自然稳定山坡和人工边坡的的调查和力学分析确定。2）边坡高度大于20m时，应进行个别

19、勘察设计。按照勘察的数据进行边坡稳定性分析。高边坡施工中还应进行工程监测。第52页/共70页53岩质路堑岩质路堑边坡形式及坡率一般应根据地质构造与岩石特性、边坡高度、施工方法，对照相似工程的成功经验选定边坡坡率。1）岩质边坡高度小于30m时，边坡坡率不宜大于下表规定边坡岩体类型边坡岩体类型风华破碎程度风华破碎程度边坡坡率边坡坡率H15m15m H30m类类未风化、微风化未风化、微风化1:0.11:0.31:0.11:0.3弱风化弱风化1:0.11:0.31:0.31:0.5类类未风化、微风化未风化、微风化1:0.11:0.31:0.31:0.5弱风化弱风化1:0.31:0.51:0.51:0.

20、75类类未风化、微风化未风化、微风化1:0.31:0.5弱风化弱风化1:0.51:0.75类类弱风化弱风化1:0.51:1弱风化弱风化1:0.51:12）岩质边坡高度大于30m时，应进行个别勘察设计。第53页/共70页54三、 路基附属设施1、取土坑和弃土堆（1）路线外集中取土坑的设置，应根据各地段所需要取土的数量，并结合路基排水、土质、施工方法，做出统一设计；（2）取土坑至路基之间的距离不得影响路基边坡稳定；（3）桥头引道两侧不宜设置取土坑；（4）兼作排水的取土坑，应确保水流通畅排泄，其深度不宜超过该地区地下水位（平原区一般深度约为1m），并应与桥涵进口高程相衔接；其纵坡不应小于0.2，平坦地段亦不应小于0.1；（5）对取土坑应采取必要的排水、防护和绿化措施，避免水土流失。取土坑第54页/共70页55（1）弃土堆设计应当与当地农田建设和自然环境相结合，并注意保护林木、农田、房屋及其他工程措施。（2）弃土堆不得影响路基稳定和斜坡稳定，废方应在沿线附近低洼荒地或路堑的下侧堆放，当地面横坡缓于1：5时，可以设置在路堑两侧。（3）弃土堆应堆放规则，进行适当的碾压，并采取必要的排水、防护和绿化措施。（4）沿河弃土时，应避免弃土阻塞、污染河道。桥头弃土不得挤压桥墩、阻塞桥孔。（5）风沙或风吹雪路段的弃土堆应设置在迎风一侧，并应与路基具有足够