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1、路基路面工程简答题考点总结第四版课后简答题 第一章 概论 1、对路基有哪些要求?为什么? 答:(1)具有足够的强度。因为强度不足会导致变形过大,直接损坏路面的使用质量; (2)具有足够的整体稳定性。因为路基建成以后,改变了原地面的天然平衡状态,尤其地质不良地区,会影响路基的稳定性; (3)、具有足够的水温稳定性。因为季节水温的变化直接影响强度,应保证路基最不利的水温状况下,应具有一定的强度。 2、对路面要求?为什么? 答:(1)承载能力-强度和刚度。如果强度或抗变形能力不足会导致路面断裂、路基路面结构沉陷、路面出现波浪或车辙; (2)稳定性-高温、低温、水、路基。在地表开挖或填筑路基必定改变原
2、地面底层结构的受力状态/大气温度周期性变化和大气降水可能会导致病害; (3)耐久性。在车辆荷载和大气水温周期性的重复作用下,路面各项性能会逐年下降,引起损坏; (4)表面平整度。表面纵向凹凸两的偏差值,是影响行车安全、行车舒适及运输效益的重要性能,造成行车颠簸、加剧路面和汽车机件的损坏、轮胎磨损、增大耗油量、积滞雨水; (5)表面抗滑性能。表面要求平整但不宜光滑,车轮与路面间需要足够的附着力或摩擦力,否则会引起车轮空转或打滑,产生滑溜或水漂; (6)少尘性。 3、简述影响路基稳定的因素: 答:(1)工程地质和水温地质条件(2)水文与气候条件3)路基设计(4)路基施工(5)养护措施 4、路面结构
3、为何要分层?主要分为哪些层?各层的作用及其对材料的要求如何? 答:因为行车荷载和自然因素对路面的影响,随着深度的增加而变化,对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性等要求也随之变化,为了适应这一特点路面结构通常分层铺装。 面层:直接承受行车荷载和自然力的反复作用,应具有较高的结构强度和抗变形能力,抗水害、抗疲劳的性能,还要求平整、抗滑、耐磨、不透水等。 基层:是路面结构的主要承重层,进一步扩散行车荷载到底部。要有有足够的强度、一定的刚度和良好水稳定性;表面应平整,与面层很好的结合。 垫用:来层调节和改善路基的湿度和温度状况,保证路面结构的稳定性或抗冻性。要有有良好的水稳定性、隔温性和透水性。 5、
4、公路自然区划的原则是什么? 答:道路工程特征相似;地表气候区划差异性;自然气候因素既有综合又有主导作用。为使自然区划便于在实践中应用,结合我国地理、气候特点。 6、路基路面工程的特点。 答:路基:路基是在天然地表面按照道路的设计线性和设计横断面的要求开挖或堆填而成的岩土结构物 路面:路面是在路基顶面用各种筑路材料铺设的层状结构物。 7、简述路基横断面、路面横断面。 答:路基横断面:填方路基结构030cm范围称为路床,3080cm称为下路床,80150cm称为上路堤,150cm以下称为下路堤。 路面横断面类型:槽式横断面、全铺式横断面。 8、路面结构分层及层位功能。 答:面层、基层、路基。 面层
5、:沥青面层材料主要考虑抗车辙和抗剪切 基层:基层是是路面结构中的承重层,应具有一定的强度和刚度,并具有良好的抵抗疲劳破坏的能力 垫层:水稳定性和隔温性能要好 9、路基典型横断面形式有哪些? 答:路堤 路堑 填挖结合 10、路基构造三要素指什么? 答:路基三要素:是指高度、宽度、边坡坡度 第二章 路基土的特性及设计参数 1、路基填料应如何选择? 答:对于卵石土填筑时填料最大粒径不超过填筑厚度的2/3,同时考虑其级配组成合理,应保证有足够的密实度; 对于级配不良的砾类土混合料填筑时应保证密实度; 如遇粉质土特别是在水文条件不良时,应采取一定的措施,改善其工程性质在达到规定的要求后进行使用; 对于粉
6、质土如在适当含水量时加以充分压实和有良好的排水设施,筑成的路基也能获得稳定。 2、对路基填料有什么要求?用不同性质的土筑路堤时,应注意哪些问题? 答:填料以采用强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便及运距短的岩土材料为宜。 1.不同性质的填料应分层铺筑。 2.不同填料的层位安排,应考虑路基工作条件。 3.透水性较小的土填筑路堤下层时,其顶面应做成4%的双向横坡,以保上层透水性土有排水出路。 4.防止雨水浸蚀冲刷,可采用透水性较小的土包边,包边部分也要压实,并设盲沟,以利排水。 5.上下填料的颗粒尺寸相差较大时,应在其间加设反滤层,防止填料互相混入。 3、路基干湿类型分为几种?如何判断? 答:路
7、基干湿类型分为干燥、中湿、潮湿、过湿四种;用平均稠度划分法或根据临界高度判断。 4、路基路面设计中,主要考虑哪些行车荷载因素? 答:轴载大小,接触面面积,竖直压力和水平压力,轴载谱,轮迹横向分布,使用年限内轴载的重复作用次数等。 5、试从设计、施工、养护方面论述如何保证路基路面具有足够的强度和稳定性。 答:(1)设计:满足设计级配要求,满足规范设计要求,能够满足各层要求的修筑材料。 (2)施工:合理的施工工艺,达到压实度相应的技术标准。 (3)养护:路基路面在行车荷载和自然因素的长期作用下,随着使用年限的增加,路基路面造成不同程度的损坏,需要长期的养护、维修、恢复路用性能。 第三章 路基设计
8、1、路基通常由哪几部分组成? 答:路基主体工程、排水工程、防护工程及其附属工程等。 2、简述路基横断面的设计步骤。 答:横断面设计在平面设计、纵断面设计完成后进行,其方法与步骤如下: 1)逐桩绘制横断面地面线(一般在现场与外业同时进行),各桩号在图纸上从左到右,从下到上的顺序排列,比例一般为1:200。 2)逐桩标注相应中桩的填(T)或挖(W)高度、路基宽度、超高(h。)和加宽(Bj)的数值。 3)根据地质调查资料,标出各断面、土石分界线,确定边坡坡度和边沟形状、尺寸。 4)用三角板(也可用“帽子板”)逐桩绘出路基横断面设计线,通常用左右路肩边缘的连线代替路面的路拱横坡线,然后再按边坡坡度绘出
9、边坡线,与地面线相交得坡脚点(路堤)或坡顶点(路堑)。 5)有超高时,应按旋转方式绘出有超高横坡度的路肩边缘连线;有加宽时,按加宽后的路基宽度绘出左右路肩边缘的连线;两者都存在时,按上述方法同时考虑超高、加宽绘出横断面设计线。 6)根据需要绘制护坡道、边沟、取土坑、截水沟、挡土墙等横断面设计内容。 7)分别计算各桩号断面的填方面积(A)和挖方面积(A)并标注于图上。 3、简述路基土石方调配的原则和方法。 答:1)调配原则: (l)先横向后纵向,填方首先考虑本桩利用,以减少借方和调运方数量。 (2)综合考虑不同的施工方法、运输条件、地形情况等因素,采用合理的经济用距。 (3)保护生态环境,避免或
10、防止由于取土或弃土导致水土流失、河道堵塞、塌方等生态环境的恶化,要把保护生态环境放在重要的位置。这样工程造价可能有所提高,但远低于由于生态破坏后为恢复生态环境所付出的代价。 (4)土和石应分别调配。不同性质的土石应分别调配,以便分层填筑,分别计价。 (5)考虑到施工的因素,土石方一般不跨深沟或上坡调运;借土、废方要考虑借土还田,整地造田,排灌养殖,使公路建设和其他相关方面形成良性循环。 2)调配方法:“挖余”有两种处理方法:调至其他断面利用或弃土废方。“填缺”也有两种解决办法;从其他断面调土或从路外借土。 4、路基设计时的一般要求? 答:(1)水文状况对路堑的影响较大,地质条件越差,水的破坏作
11、用愈明显,因此,路堑排水至关重要。路堑必须设置边沟,以排除边坡和路基表面的降水。边沟排水要求具有合适的纵坡,对于较长的路堑地段,不宜设置纵向水平纵坡,或超过边沟允许水流冲刷的较大纵坡。必须设置平坡或陡坡时,边沟要进行特别处治,如加深、加固或改用跌水与急流槽等。为防止大量地面水流向路基,造成坡面冲刷或边沟溢流,路堑两侧坡面上方的坡顶,距离不小于5.0m,需设一道或多道截水沟。 (2)如挖方路基位于土层,因地下水文状况不利,经常产生水分聚积现象,可能导致路面的破坏。所以路堑以下的天然土基,要人工压实到规定的压实度,必要时,还应翻挖重新分层填筑或换土,或采取加铺隔离层以及土工织物,设置必要的地下水排
12、水设施。 (3)路堑要根据地质及水文条件,选用合适的边坡坡率,并以自下而上逐层放缓而成折线形边坡。陡峻山坡上的半路堑,路中线宜向内移动,尽量采用台口式路基,以避免路基外侧的少量填方。当遇有整体性的坚硬岩层,为节省大量石方工程,而条件又允许时,可采用半山洞路基。 (4)如果山坡比较平稳,路中心线的填挖很小,路基全宽将形成半挖半填的横断面。事实上山坡并非平整,路中心线标高受纵坡设计制约,任一横断面的挖填比例。随着山坡横坡度大小不同,变化很大。从路基稳定性需要出发,较陡山坡上的路基宁挖不填或多挖少填。在陡峭山坡上尤其是沿溪路线,为减少石方的开挖数量,避免较多废方阻塞溪流,有时又需少挖多填。因此,挖填
13、结合的路基在选定路线和线形设计时,应予统一安排,进行路线的平、纵、横三者综合考虑。 挖填结合的路基横断面,兼有路堤和路堑的设置要求,均应对照采用。因填方部分的地面陡于1:5,土质应挖台阶,石质应凿毛,挖方部分应设边沟,并同时设置截水沟。 (5)当挖方边坡较陡,坡面岩土性质较差或有其他不良地质现象,可设置上方挡土墙,以支撑边坡不致滑动。如坡面为易风化的岩土,将产生坡面剥落现象,零碎岩土不断落下,经常堵塞边沟时,坡面就需要防护,同时也可在挖方坡脚处设置高度为1.0m左右的矮挡土墙,顶宽适当放大,兼起碎落台作用,定期予以清理。 (6)填方部分的局部路段,如遇原地面的短缺口,可采用砌石护肩。如果填方量
14、较大,且地面横坡陡峻,填方不易稳定或无法填筑,则可就近利用废石方,选择较大石块,采用石砌护坡或护墙,其边坡坡度可采用1:0.5或更陡。石砌护坡和护墙,相当于简易式挡土墙,承受一定的侧向压力,要求坚固稳定,并埋置一定深度,基底应具有足够的稳定性。 (7)挡土墙支撑路基,以确保路基稳定和进一步压缩用地宽度。当填方部分悬空,而纵向又有适宜的基岩时,则可沿路基纵向设置单跨或连跨的石拱,以支挡上部填方,形成半山桥路基。 5、路堑边沟排水设置的要求? 答:边沟排水要求具有合适的纵坡,对于较长的路堑地段,不宜设置纵向水平纵坡,或超过边沟允许水流冲刷的较大纵坡。必须设置平坡或陡坡时,边沟要进行特别处治,如加深
15、、加固或改用跌水与急流槽等。为防止大量地面水流向路基,造成坡面冲刷或边沟溢流,路堑两侧坡面上方的坡顶,距离不小于5.0m,需设一道或多道截水沟。 6、路基排水系统设计总体规划,应遵循哪些原则? 答:(1)综合考虑路线的平、纵、横三者关系,收集沿线地质、地貌、植被、水文资料、选择拦排汇降中适当措施保护路堤。 (2)对于明显的天然、人工沟渠,宜“一沟一涵”,不要勉强合并、更改。 (3)截水沟渠宜沿等高线布置,地基稳定,水流短而畅,把水引到天然河渠或低洼处。 (4)地面排水工程与地下排水工程综合考虑。 (5)与农田水利、水土保持等设施相结合。 7、浸水路基设计时,应注意哪些问题? 答:与一般路基相比
16、,由于浸水路基存在水的压力,因而需进行渗透动水压的计算, D。 8、路基边坡稳定分析有哪几种方法,各适应什么场合?稳定系数K的含义? 答:力学分析法(数解法、图解法或表解法)和工程地质法。 (一)力学分析法 直线法适用砂类土,土的抗力以内摩擦为主,粘聚力甚小。边坡破坏时,破裂面近似平面。 圆弧法适用于粘性土,土的抗力以粘聚力为主,摩擦力甚小。边坡破坏时,破裂面近似圆弧形。 (二)工程地质法 根据不同土类及其所处的状态,经过长期的实践和大量的资料调查,拟定边坡稳定值参考数据,在设计时,将影响边坡稳定的因素作比拟,采用类似条件下的稳定边坡值。 直线法中 KF/T 圆弧法中 K=Mr/Ms 9、试述
17、路基工程的压实机理、影响压实的因素和压实指标。 答:机理:土是三相体,土粒为骨架,颗粒之间的空隙为水分和空气所占据,压实使土粒重新组合,彼此挤紧,空隙缩小,土的单位重量提高,形成密实整体,最终导致强度增加,稳定性提高。 因素:含水量,有效土层厚度,压实功。 指标:压实度。 10、路基边坡稳定性分析中,土工参数和容许安全系数值如何确定? 答:土工参数的选取:路基稳定性验算:r、c、(或f)。 土的抗剪强度参数通过野外或室内试验确定。取样、试验条件和方法尽可能同路基实际工作条件相一致。 抗剪强度指标值,应根据试验、经验数据及(类似的极限稳定坡体)反算结果,考虑实际可能发生的最不利情况,进行综合分析
18、确定。 容许安全系数值应按照结构物的重要性、荷载作用的经常性、分析方法的近似性、强度指标的可靠性、工程经济的合理性等因素来定。 11、路基的常见病害有那些,形成的原因是什么?在设计中应如何考虑? 答:常见病害有:路基的变形(路基的沉陷、沉缩等) 路基的整体失稳(路基横向、纵向的整体滑移等) 边坡的损坏(坍塌或崩塌、滑坡、碎落、剥落等) 特殊地质水文情况下的损坏(路基的冻胀翻浆、泥石流水毁等) 形成的原因:不良的工程地质和水文地质条件;不利的水文和气候因素;设计不合理;施工质量较差;使用过 程中维护不及时。 所以设计前进行地质和水文的勘察工作,针对具体条件及各种因素的综合作用,采取正确的设计方案
19、和有效的施工措施。 路基设计的一般要求: (1)精心设计; (2)合适的路基横断面形式和边坡坡度,完善的排水设施和必要的防护加固工程,有效的病害防治措施; (3)结合路线和路面进行设计; (4)兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。 12、简述道路工程中为何要进行排水系统设计。 答:排水设计是为了保持路基处于干燥和中湿状态,维持路基路面的强度和刚度,使之处于稳定稳定状态。 第四章 路基防护与支挡结构设计 1、路基防护与加固工程,按作用不同,分哪几类?各类的作用是什么? 答:边坡坡面防护:为防止边坡受冲刷在坡面上所做的各种铺砌(工程防护)和栽植(生命防护),主要用以防护易受自然因素影响而破坏的
20、土质与岩石坡面,同时可以美化路基、协调自然环境。 冲刷防护:用于防护水流对路基的冲刷、拍击与淘洗或水流骤降,避免造成路基的浸湿、坡脚掏空或路基失稳,可分为直接防护和间接防护。 支挡建筑物:用以防护路基变形或支挡路基本体或山体的位移,以保证其稳定性。 湿软地基加固:以防路基沉陷、滑移、或发生其他病害。 2、边坡防护与加固的区别,并说明边坡防护有哪些类型及适应条件,试列举常用的防护措施。 答:防护主要是保护表面免受雨水冲刷,防止和延缓软弱岩层表面碎裂剥蚀,从而提高整体稳定性作用,不承受外力作用,而加固主要承受外力作用,保持结构物的稳定性。 边坡防护:(1)植物防护,以土质边坡为主;(2)工程防护,
21、以石质路堑边坡为主。 常用得防护措施:种草,铺草皮,植树,砂浆抹面,勾缝,护面墙等。 3、什么情况下挖方路基应设置碎落台? 答:容易产生碎落的风化破碎岩石、软质岩石、砾(碎)类土地段的挖方路基,应在边沟外侧设置碎落台,其宽度不宜小于1.0m。为了给养护人员提供通路,高速公路挖方路基边沟外侧应设置碎落台。 4、重力式挡土墙通常可能出现哪些破坏?稳定性验算主要有哪些项目?当抗滑或抗倾覆稳定性不足时,分别可采取哪些稳定措施? 答:常见的破坏形式:1)沿基底滑动; 2)绕墙趾倾覆; 3)墙身被剪断;4)基底应力过大,引起不均匀沉降而使墙身倾斜; 验算项目:抗滑稳定性验算;抗滑倾覆稳定性验算 (1)增加
22、抗滑稳定性的方法:基底换填材料;设置倾斜基底;采用凸榫基础;增加墙体重量 (2)增加抗倾覆稳定性的方法:拓宽墙趾;放缓墙面及墙背坡度;改变墙身断面类型,选用稳定性较好的墙型。 (3)改进地基承载力不足:加宽基地、改变墙背坡度及断面形式、改善地基(如换填材料)。 5、砌石路基和挡土墙路基有何不同? 答:砌石路基不承受其他荷载,亦不可承受墙背土压力,砌石路基适用于边坡防护; 挡土墙支挡边坡,属于支挡结构。 6、使述各类挡土墙的结构特点及适用场合。 答:1、重力式,依靠墙身自重抵御墙后土体侧压力作用,墙身断面尺寸大。干砌挡土墙,仅适用于地震烈度较低,不受水流冲刷,地基条件好和墙高小于6米的地段。 2
23、、薄壁式,采用钢筋混凝土结构,墙身断面较薄,主要依靠底板上的土重来平衡墙后土体侧压力。常用于地基情况较差的路肩墙。 3、锚固式,主要依靠埋设在稳定岩土层内锚固件的抗拔力,承受土压力,保持全墙平衡。属于轻型结构,材料节省,占地较少,地基要求不高,有利于机械化施工。 4、跺式(又称框架式),常采用钢筋混凝土预制杆件纵横交错拼装成框架,内填以土石,借其自重抵抗墙后土体的推力。常用作高路肩墙、路堤墙、抗滑墙。 5、加筋土式,通过拉筋与填土间摩阻力,拉住面板,稳定填土,形成整体结构,再依靠自重抵抗墙后填土的侧压力。适用于较高的路肩墙和路堤墙。但不应修建在滑坡、急流冲刷、崩塌等不良地质路段,也不宜用于8度
24、及以上的地震区。 7、挡土墙是由哪几部分构成的,各有什么要求? 答:墙身、基础、填料、排水设施、沉降伸缩缝等。 8、挡土墙的种类、构造和适用场合。 答:(1)重力式挡土墙:重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片(块)石砌筑,在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。重力式挡土墙圬工体积大,但其形式简单,施工方便,可就地取材,适应性较强,故被广泛应用。 (2)薄壁式挡土墙:薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构,其主要型式有:悬臂式和扶壁式。 它们的共同特点是:墙身断面小,结构的稳定性不是依靠本身的重量,而主要依靠踵板上的填土重量来保证。它们自重轻,圬工省,适用于墙高较大的情况,但需使用一定
25、数量的钢材,经济效果较好。 (3)加筋土挡土墙:加筋土挡土墙是由填土、填土中布置的拉筋条以及墙面板三部分组成。在垂直于墙面的方向,按一定间隔和高度水平地放置拉筋材料,然后填土压实,通过填土与拉筋间的摩擦作用来承受土的侧压力,从而稳定土体。拉筋材料通常为镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。墙面板一般用混凝土预制,也可采用半圆形铝板。它结构简单,圬工数量少,与其他类型的挡土墙相比,可节省投资30%70%,经济效益大。 (4)锚定式挡土墙:锚定式挡土墙通常包括锚杆式和锚定板式两种。 锚杆式挡土墙是一种轻型挡土墙,主要由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面,与水平或倾斜的钢锚杆联合组成;锚定板式
26、挡土墙的结构形式与锚杆式基本相同,只是锚杆的锚固端改用锚定板。锚定式挡土墙的特点在于构件断面小,工程量省,不受地基承载力的限制,构件可预制,有利于实现结构轻型化和施工机械化。 第五章 路基施工 1、路基施工有哪些基本方法?各自适用性如何? 答:1)人工和半机械化施工。主要依靠人力,使用手工工具和简易的机械设备。适用于缺乏机械的地方道路工地和工程量小而分散的零星工程点,以及某些辅助性工作。 2)水力机械施工。运用水泵、水枪等水力机械喷射,强力水流,把土冲散并泵送到指定地点沉积。这种方法可用来挖掘比较松散的土层和进行软土地基加固的钻孔工作,但施工现场需有充足的水源和电源。 3)爆破施工。这是开挖岩
27、石路堑的基本方法。如果采用钻岩机钻孔,爆破后机械清理运碴,便是岩石路基机械化施工的必备条件。除岩石路堑开挖之外,爆破法还可用于冻土(硬土)、泥沼等特殊路基施工和开采石料。定向爆破可将路基挖方直接移作填方。 4)机械化施工。采用推土机、铲运机、平地机、挖掘机、压路机及松土机等机械,经过选配,共同协调地进行施工的方法。它可以极大地提高劳动生产率,显著地加快施工进度,并有效地保证了工程质量。 2、填方路堤施工的特点有哪些? 答:填方路堤施工特点:保证路基的稳定与耐久性。确保质量和进度。必须广泛采用新材料、新工艺、新设备和新的检测手段,必须做好环境保护和绿化工作。 3、填方路堤对于填料的一般要求是什么
28、? 答:路基填方材料应有一定的强度要求野外取土试验,其CBR值应符合有关规定。 4、影响压实效果的因素主要包括哪几个方面? 答:含水量:有些土在一定的压实功能作用下,只有当其含水量处于最佳含水量时,才能获得最大干容重。因此土的含水量是影响土压实重要因素,土的压实控制在按近最佳含水量时进行。 土质:土类不同,最佳含水量及最大干容重不同,液限和粘性较高的土,最佳含水量较高,最大密实度较低,砂性土的压实效果优于粘性土,最佳含水量对砂土则没有实际意义。 压实厚度:相同压实条件下,密度随土层深度递减,不同压实工具的有效压实深度有差异。 压实功能:同一种土的最佳含水量随功能的增加而减少,最大干容重随功能的
29、增加而提高,在相同含水量条件下,功能越高,土基密实度越高。 5、路堑开挖后破坏了地层的平衡状态,主要表现在哪些方面? 答:一般情况下,地质条件较差主要表现为:岩层倾向边坡、岩层软弱极易风化、岩石破碎成碎块土状;水文状况不利主要表现为地层含有地下水或渗水层,暴雨集中或地面排水不畅等。在这些地段,如开挖较深路堑,则边坡稳定性差,路基的后遗病害较多,诸如滑坡、崩坍、落石、路基翻浆等等。 6、简述土基压实的作用是什么? 答:压实土基的作用在于提高土体的密实度和强度,调节土基的水温状况,降低透水性,减少毛细水上升,阻止水分积聚,减轻冻胀,避免翻浆,防止不均匀变形,保证路基在不利季节有足够的强度和稳定性。
30、 7、什么是压实度?路基压实标准应根据哪些要求制定? 答:人们常用土压实后达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值来表征土的密实程度,称多压实度。 考虑因素:道路所在的自然环境 道路的等级和路面的类型 路基的断面形式 路面下不同深度处路基土的受力状态 8、地基加固可采用哪些方法?各适用于什么场合? 答:1)换填材料。 将地基软弱层的全部或部分换为强度较高和透水性好的材料,可提高地基承载力,减小沉降量。在工期较紧、优质填料有来源时,宜选择这种较为有效的措施。 2)排水固结 软弱地基通过加载预压,可减少工后沉降,提高承载力。又分为砂垫层法(适用于软土层不很厚和路堤高度小余两倍极限高度的
31、情况),砂井排水法,袋装砂井,塑料排水板。 3)挤压密实 地基土通过压实,可提高强度和降低压缩性。对于软弱地基,一般压实方法难以达到要求时,常采用强夯,挤密等措施。 4)胶结硬化 松软底层客采用搅拌混合、高压喷射或压力灌注结合料及化学浆液,通过填充孔隙、离子交换和结硬反应,而获得强度。 5)调整结构 软土地基的加固处理,还可采用改变路堤结构,调整地基应力的办法。 9、路基病害的类型有哪些? 形成原因是什么?在设计中如何考虑?(P69-71) 答:剥落和溜塌:路基边坡的坡面暴露在大气中,经常受到气候因素引起的干湿冷热孔融冲刷和吹蚀等作用,会出现多种病害。 崩塌:在陡峭的斜坡上,眼土体在自重作用下
32、突然而迅猛地从高处崩落和倒塌下来的现象。 坍塌:路基边坡土体发生推移和坍落的现象。 滑坡:山坡(边坡)岩土体因被水侵蚀或下部支撑力受到削弱,在重力作用下沿着一定的软弱面(滑动面)整体向下滑动的现象。 滑移:在陡峭的山坡上填筑路基,如果原地面(基底)未经受处理而被水所浸湿,下侧边坡坡脚又未加以必要的支挡,则堤身就可能在自重等作用沿原地面向下滑移。 沉落:在泥沼及软土地基上填筑较高的路基时,由于地基土压缩性和抗剪强度不足,路堤的自重作用是地基沉降或在侧向挤出(隆起),而引起堤身向下沉落。 沉缩:路基因填料不当、填筑方法不合理和压实不足,在水分、自重和行车作用下,基身会逐渐压密。 冻胀与翻浆:在季节
33、性冷冻地区,路基土质不良(如粉质土)并有水分供给(地下水位较高、地表长期积水)时,冬季负气温作用使路基的水分不断向上积聚而冻结,导致路基体积膨胀和路面隆起开裂,这就称为冻胀;春融期间,路基上层的土首先化冻,因含水过多而变得稀软,在行车作用下泥浆沿路面裂缝冒出形成翻浆。 第六章 软基处理 1、软土的物理力学特征是什么? 答:我国各地不同成因的软土都具有相同的特性,主要表现在: 1)天然含水量高,在3472之间,孔隙过大,一般在1.01.9之间,饱和度一般大于95限为35%60%,塑性指数1320,天然密度为l5001900kg/m3; 2)透水性差,大部分软土的渗透系数为l10-3110-7cm
34、/s; 3)压缩性高,压缩系数ao.10.3为0.52.0kPa-1,属高压缩性土; 4)抗剪强度低,其快剪粘聚力C在l0KPa左右,快剪内摩擦角在l0l5之间; 5)流变性显著,其长期抗剪强度只有一般抗剪强度的40%80%。 2、软土地基的处治方法有哪些? 答:1)表层处理法。其中包括表层排水、砂垫层、铺垫、稳定剂处理以及反压护道法和土工聚合物处治加固。 2)换填法。可分开挖换填和强制换填以及抛石挤淤法等。 3)竖向排水固结法。应由排水系统和加压系统两部分组合而成。 4)深层水泥浆搅拌桩和高压喷射注浆施工法。 5)射水振冲碎石桩和干振碎石桩。 6)粉喷桩。 7)强夯加固法。 8)石灰桩加固法
35、。 3、砂垫层的使用范围? 答:1)路堤高度小于两倍极限高度,软土表面无透水性低的硬壳。 2)软土层不很厚,或虽稍厚,但具有双面排水条件。 3)当地有砂可取,运距不远,施工期限又不紧迫。砂垫层施工简单,不需特殊机具设备,占地较少。 4、反压护道的作用? 答:在路堤两侧填筑一定宽度和高度的护道,是以改善路堤荷载方式来增加抗滑力的方法,使路堤下的软土向两侧隆起的趋势得到平衡,从而保证路堤的稳定性。 5、反压护道的适用范围? 答:1)采用反压护道加固地基,不需特殊的机具设备和材料,施工简易方便,但占地多,土用量大,后期沉降大,以后的养护工作量也大。 2)路堤高度不大于l.52倍的极限高度。 3)非耕
36、作区和取土不太困难的地区。 4)主要适用于处理软土,对泥沼地段,有时也可采用。 6、土工布在软土地基加固中的作用? 答:1)排水:形成一个水平向的排水面,起到排水通道作用。 2)隔离:利用土工织物直接铺在软土面上,能起到隔离作用。 3)应力分散:利用土工织物的强度、韧性,从而能与地基组合形成一个整体,限制了地基的侧向变形,分散了荷载。这个整体也可以产生一种板体效应,减少了不均匀沉降。 4)加筋补强:与土体组成复合地基,增强了地基的抗剪力。近年新发展应用的土工格栅能更好地与土相结合,补强加筋更为显著,并可作加筋挡土墙拉筋之用。 7、土工格珊的优点? 答:(1)可迅速提高地基承载力,加快施工进度;
37、 (2)控制软基地段沉降量发展,缩短工期,使公路及早投入使用。 8、抛石挤淤法的适用范围? 答:1)适用常年积水的洼地,排水困难,泥炭呈流动状态,厚度较薄,表层无硬壳,片石能沉达底部的泥沼或厚度为34rn的软土。 2)在特别软弱的地面上施工,由于机械无法进入,或是表面存在大量积水无法排除时,常用抛石挤淤法。 3)适用于石料丰富、运距较短的情况。 9、粉喷桩固结原理? 答:粉喷桩是以石灰或水泥等粉体作为固化材料,通过专用的粉体搅拌机械,用压缩空气将粉体喷到软弱地层中,凭借钻头叶片,在原位进行强制搅拌,形成土和掺合料的混合物。通过水泥的水解水化作用,使其产生一系列的物理一化学反应,从而产生一种特殊
38、的、具有较高强度、较好变形特性和水稳定性的混合柱状加固体,它对提高软土地基承载能力、减少地基的沉降量有明显效果。 10、粉喷桩加固软土地基与其他软基处治方法相比,具有的特点? 答:1)该法在软基中采用钻头搅拌钻孔成桩,对地基及周围建筑物扰动很小。 2)以粉体作为固结料,不需向地基注入附加水分可以充分地吸取地下水,加固后的地基柱体承载力与相类似的高压喷射注浆法相比要高,其固结效果更好。 3)该法加固水泥土桩与周围土体形成复合地基,不需预压即可获得较高的复合地基承载力及复合变形模量,加固体的压缩量仅为0.6%左右。下卧层沉降量一般情况也能减少地基沉降总量的1/32/3。 4)施工作业简便,机械及配
39、套设备易于解决,且低压操作、安全可靠、无污染、无振动、无噪声。 5)根据不同土质条件及设计要求,分别选择加固材料种类,如水泥、石灰粉、钢渣粉等。以较小的投入即可达到理想的加固效果,成本低、效益高。 11、如何从设计角度处理软基路段的桥台? 答:软土地基主要是指天然含水量较高、压缩性大、抗剪强度低的细粒土,或由空隙率大的有机质泥炭松砂组成的土层。在外荷载作用下能产生较大的变形,软土还具有流塑性,即在相当小的剪力作用下也能产生缓慢的水平位移。在软土地基上建桥时,经常出现的问题有:一是软土地基压密下沉对基础的影响,二是填土引起的软土地基的塑性流动对基础的影响,根据以往施工实践和桥梁调查分析,在软土地
40、基上建造的许多桥梁中,病害发生在桥台上的较多,如:桥台下沉、桥台前倾、 要防止桥台发生下沉现象,应从以下两个方面考虑: (1)合理选用桥台型式和基础型式: 宜选用体积轻巧、自重较小的轻型桥台,如桩柱式、框架式和肋板式桥台等。至于基础的型式,最好采用桩基础,利用桩支托承台,直接将桥台重量避开高压缩性软土,传递到压缩性较低、强度较高的土层上,从而减少高压缩性软土层的应力,减少下沉。当然,采用刚性扩大基础配合地基加固处理,也能减少桥台下沉,但不宜采用浆砌片石基础,而应采用钢筋混凝土基础。 (2)人工加固地基 若软土层位于地表,且厚度不大,在2-4m时,将其全部挖除是最经济、最有效的办法。但当软土层埋
41、深较大时,则应根据桥梁跨径,台后填土高度等因素确定加固方法。对于小桥涵,后台填土高度不大时,挖除部分软土,换填沙砾,可满足承载力的要求,必要时可采用打入钢筋混凝土桩的方法等。对于大跨径的桥梁通常采用桩基础和沉井基础等才能满足承载力的要求,若后台填土过高,有可能引起地基的塑性流动,则应采用诸如排水固结法或形 成复合地基,提高软基的承载能力和抗剪强度。 防止桥台前移的方法有: (1)严格控制填土高度,因为填土越高,台背承受土侧压力与高度成平方比例增大,桥台就越危险。 (2)合理选择桥台型式和基础型式,选用埋置式桥台,利用台前溜坡平衡台背的填土荷载,必要时在台前作压重填土。大跨径的桥梁尽量采用桩基础
42、,并合理确定桩位和排数。 (3)小跨径的桥梁可考虑设置支撑粱或将桥型改为箱型涵结构型式。 (4)人工加固地基,提高地基承载能力和抗剪强度。 (5)延长桥孔的方法,减少桥头路堤填土高度。 (6)台背填土应避免采用易于吸水膨胀的粘性土,尽量采用水稳性好的砂性土、石碴或轻质材料,以减轻路堤自重,减少台背土压力,减少沉降并增大稳定安全系数。 12、简述软土路基处理方法。 答:(1)堆载预压法 该法是在工程建设之前用大于或等于设计荷载的填土荷载,促使地基提前固结沉降以提高地基的强度,减少工后沉降。当强度指标达到设计要求数值后,卸去荷载,修筑道路路面。经过堆压预处理后,地基一般不会再产生大的固结沉降。利用
43、路堤填土作为堆载,成本较低。施工填筑时宜采用分层分级施加荷载,以控制加荷速率,避免地基发生剪切破坏,达到地基强度慢慢提高的效果。该法原理较成熟,施工简单,不需要特殊的施工机械和材料。由于该地区软土固结系数小,故软土的排水固结时间较长,因此工期较长。如施工时间允许,可单独使用;如工期紧,可结合其它方法一起使用。 (2)真空预压法 真空预压法是在需要加固的软土地基内设置砂井或塑料排水板,然后在地面铺设砂垫层,其上覆盖不透气的密封膜使其与大气隔绝,通过埋设于砂垫层中的吸水管道,用真空装置进行抽气,将膜内空气排出,因而在膜内外产生气压差,气压差即转变成作用于地基上的荷载,地基不会产生剪切破坏,这对软土
44、地基是有利的。该方法不需要堆载,省去了加载和卸荷工序,缩短了预压时间,省去了大量堆载材料,所使用的设备及施工工艺均比较简单,无需大量的大型设备,便于大面积施工。 (3)反压护道法 该法是指在道路主路堤两侧,填筑一定宽度和高度的护道,以期达到路堤稳定的一种方法,它主要是起抗滑的平衡作用,使得抗滑力矩能克服滑动力矩。其高度一般为路堤填土高度的1/31/2。这种方法处理软土地基,对解决路基稳定是有效的。该法不需控制填土速率,可以机械化快速完成路基填筑,但利用该法处理地基,土方量大、占用土地多。 (4)水泥土搅拌桩法 水泥土搅拌桩是胶结法处理软土地基的一种,它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂,通过
45、特制的深层搅拌机械,在地基深处将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应,使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基,以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。其地基应视为复合地基,桩土共同承担荷载。它具有施工速度快,设备轻便,便于移动,方法容易掌握,处理深度较大等优点。 (5)换填垫层法 当软弱土层厚度不很大时,可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除,然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的砾料)称为换填或垫层法。此法处理的经济实用高度一般为23m,如果软弱土层厚度过大,则采用换填法会增加弃方与取土方
46、量而增大工程成本。考试大公路监理师 (6)强夯法 对于孔隙较大的地基及含水量在一定范围内的软弱粘性土地基,可采用重锤夯实或强夯。它的基本原理是:土层在巨大的冲击能作用下,土中产生很大的压力和冲击波,致使土体孔隙压缩,夯击点周围一定深度内产生裂隙良好的排水通道,使土中的孔隙水(气)顺利排出,土体迅速固结。强夯后地基承载力可得到一定的提高,压缩性可降低200%1000%。 (7)加筋路基法 对于沉降量不大的路堤,高路堤填土适当采用土工布垫隔,限制了软基和路基的侧向位移,增加了侧向约束,从而降低应力水平,加强了路基刚度与稳定性,提高了路基的水平横向排水,使荷载均布。采用土工布覆盖摊铺,既提高路基刚度
47、,也使边坡受到维护,有利于排水,增加地基稳定性。 13、什么是桥头跳车?桥头跳车有哪些原因? 答:(1)定义:所谓桥头跳车,就是由于公路桥头及伸缩缝(桥头引道)处的差异沉降或伸缩缝破坏而使路面纵坡出现台阶而引起车辆通过时产生跳跃的现象。 (2)形成原因:桥头跳车是一个普遍的问题,形成的原因很复杂,影响因素也很多,如:路堤沉降、路基填料、桥台型式、搭板长度等。桥头跳车的直接原因是桥台与路堤的沉降差异。桥台是刚性构筑物,其下部一般都有桩基础,因而桥台的变形和沉降非常小;路堤和地基是柔性的,在荷载作用下都有较大的塑性变形,所以桥头路堤的沉降比桥台要大,造成了两者的沉降差异。 地基沉降 地基沉降包括瞬
48、时沉降,主固结沉降和次固结沉降。瞬时沉降在施工期间就会完成,因而不会造成桥头跳车。 若地基处理方法不当,使地基主固结沉降未能在施工期间完成,会造成工后沉降较大,通车后,随着时间的变化,地基缓慢固结,剩余沉降逐渐完成,这部分沉降造成了中期与桥台的沉降差,形成桥头跳车。次固结沉降是指地基在路基静载长时间作用及车辆的动荷载反复作用下,地基地颗粒间的粘滞蠕变以及土体侧向的变形,导致路面高程下降,也是造成桥头跳车的主要原因之一。 桥头路基填料的影响 路堤在汽车荷载反复作用下,产生较大变形,包括塑性变形和弹性变形,其中主要是塑性变形。这种不可恢复的塑性变形是内部土颗粒间的蠕变和侧向变形造成的,这种塑性变形
49、在车辆荷载反复作用下不断积累,形成桥头的沉降差。 填料压实度 从施工上来看,由于桥台背后施工空间狭窄,大型压实机具的使用受到限制,使靠近桥台背后的填土很难达到要求的压实度,通车后,这部分路堤的变形较大。另外,路基填土在最佳含水量下压实能达到最佳压实效果,即干容重最大。 沉降盆的影响 施工时,经常是填土时,预留桥台及下部桩基础施工的空间,待桥台及基础完成后再回填土,在这两种情况下,沉降盆发生了变化,好象向前移动了,这样就造成了差异沉降s,而且这种施工工艺使桥台后的填土很难压实,更加剧了沉降的差异。 桥头路堤渗水破坏 桥头的差异沉降容易造成路面开裂,雨水下渗,浸泡路基,使填土的强度指标大打折扣,易
50、发生唧泥,喷浆等破坏。而跳车又加大了车辆荷载对路面和路基的冲击力,如养护维修不及时,这种恶性循环会使破坏程度呈加速发展的趋势。 我们以纵坡?=1.5%为例,分析跳车物理原理 汽车在桥头的行车机理很复杂,不同搭板长度,不同沉降值及不同车型车速的影响程度各异。我们把汽车轮胎经过桥头2个纵坡转折时的行车线形近似地按2个相切的反向竖曲线考虑。当汽车等到A、C点间凸曲线路段时,形成的向心力为F=mv2/R,当汽车缓行时,向心力F由自重抵消,而当F大于自重时,汽车就会腾空形成跳车和颠簸,高速公路计算行车速度为80100km/h,桥台拱板长为8m左右,若?=1.5%行驶时汽车不腾空的竖曲线半径至少应为R=
51、mv2/F约为653m,而A、C点间凸曲线半径近似为8/2/0.015=267m,远远小于汽车不腾空的竖曲线半径而引起跳车。 车辆通过桥头时腾空产生的跳动和冲击,又造成对桥梁和道路的附加荷载,加速了桥头搭板,支座及伸缩缝的损坏,同时也加剧了车辆机件的磨损,降低其使用寿命,另外,跳车时车辆颠簸,引起驾驶员和乘客身体和心理不适,严重时会影响驾驶员的正常操作,造成行车事故。可见桥头跳车之危害,须严加治理。 14、试论述防止“桥头跳车”的主要对策。 答:一般要求 所有结构物背后填筑,应尽量与路基填土协调进行,结构物施工所需场地,尽量不占用路基填土范围,确实需要者,应突出一段满足路堤大型机械施工所需的最
52、小作业段,并应加宽背后填土的宽度,以利压路机横向碾压(U型桥台内及两侧锥心填土,应采取加强夯等特殊措施,杜绝人工夯实。)对于柱式或肋板式桥台、立柱、肋板施工完成后,先回填台背后施工台帽(桥台盖梁),以便压路机通过柱(肋)间压实回填料。台帽施工可不设支架,在填方顶面直接架设模板浇筑混凝土,锥坡填土应适当加宽,并消除多余土方,以保证浆砌片石护坡的坚实稳定。 与已完成的路堤相结合部位,应复查其压实是否合格,若在预留的结合部位压实度不合格,则台背回填应延长至结合部位合格范围,然后挖成台阶,台阶高度小于30cm,长度应大于50cm。 桥涵等结构物处填土,在施工中要防止雨水流入,对已有积水应排除并作相应自
53、治。 地基处理 首先,应根据实际情况选择完善的地基处理方案,设计的地基处理方法要将工后沉降控制在允许范围内,施工时要做好沉降观测,并根据沉降的实际完成情况,来确定开始镇静自若路面的时间。 在工期允许的条件下,对于固结系数较小即固结缓慢的饱和软粘土类地基应尽量考虑采用塑料排水板或砂井等排水固结法处理,因为这类方法的处理效果比较好,与其它方法相比能有效的控制工后沉降,且造价比较低。这类 处理方法要求至少有6个月的预压期,若不能满足这个条件,处理后的地基要比不处理的情况下造成的桥头跳车更为严重。 在一些工期紧张的工程中,可以采用悬喷桩,水泥搅拌桩等方法来处理地基。此类方法可以提高地基承载力,减小地基
54、的沉降和地基的侧向变形。这种方法的主要影响参数为桩的置换率和桩长。前者影响打桩范围内的地基沉降,后者影响地基沉降减小的深度。桩基础下的地基沉降基本不变。而这两个参数直接影响工程造价,因此要根据地基处理的要求和地基的具体情况经济合理地确定。 台背或路基填料材料要求 条件许可时,首先应选择板体性好,可压缩性小,压实快,透水性强的材料,如卵砾石,碎石土及砂砾土等,并要求填料级配适当。采用非透水性土,当为粘土或粉质土粘土时,应掺入灰剂量不小于6%的级以上石灰进行改良;当为塑性指数较小的砂土,亚砂土或粉土时,应掺入灰剂量不小于3.5%的标号325以是的普硅水泥进行稳定,也可以采用强度较高的工业废渣,如粉煤灰等,必要时还可以采用土工合成材料加筋处理,但施工中庆严格按公路路基施工技术规范、公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范、公路土工合成材料应用技术规范进行操作。 使用土工合成材料 在大量的工程实践中,加筋土的理论得到了充分的验证:土工合成材料发挥其抗拉强度,通过加筋与土体之间的摩擦作用约束土体的侧向变形,从而达到提高土体承载力和抗剪强度的目的。 大量国内外的土工合成材料加筋工程实例表明加筋土的作用主要集中于以下方面: a,加
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