路基路面工程 第一章绪论sl

1、宋 柳2路基：是路面的基础。几个重要概念3几个重要概念路堤：高于原地面的路基，分上路堤（0.81.5m）和下路堤。 4路床：直接位于路面结构层下0.8m厚的路基部分。分上 路床0-0.3m和下路床0.3-0.8m。5路槽:指的是为铺筑路面，在路基上按设计要求修筑的浅槽67 路肩：指行车道外缘至路基边缘的部分。8路基边坡：路基两侧的坡面部分。910路基排水：地面和地下排水措施。11路堑：全部为挖方的路基。12路基工程的特点（一）土石方工程巨大，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。（二）路基工程项目繁杂，涉及土方、石方、污工砌体等多种结构的设计和施工，施工安排十分

2、不易。（三）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，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。（四）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。 1.路基土石方工程清 表路堤填方碾压 1.路基土石方工程路堑开挖 1.路基土石方工程开挖出的边坡应设置碎落台开挖出的边坡 1.路基土石方工程平 整网格算土方路堤填方碾压 1.路基土石方工程路堑开挖路槽成型路床顶碾压 1.路基土石方工程路堑开挖路槽成型路床顶碾压 2.工程项目繁杂边沟 2，工程项目繁杂截水沟（天沟）护 坡 3、对环境的影响 3. 对环境的影响边坡喷射砼支护 4.路基工程对路面工

3、程影响浇筑好的砼路面边 模 影响路基稳定的因素影响路基稳定的因素 1.地理条件地理条件 2.地质条件地质条件 3.气候条件气候条件 4.水文和水文地质条件水文和水文地质条件 1.地理条件地理条件 公路沿线的地形、地貌和海拔高度公路沿线的地形、地貌和海拔高度不仅不仅影响路线的选定，也影响到路基与路面影响路线的选定，也影响到路基与路面的设计。平原、丘陵、山岭各区地势不的设计。平原、丘陵、山岭各区地势不同，路基的水温状况也不同。同，路基的水温状况也不同。2.地质条件地质条件 沿线的地质条件沿线的地质条件:如岩石的种类、成因、如岩石的种类、成因、节理，风化程度和裂隙情况，岩石走向节理，风化程度和裂隙情

4、况，岩石走向，倾向、倾角、岩层厚度，有无夹层或，倾向、倾角、岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层，以及有无断层或其它遇水软化的夹层，以及有无断层或其它不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流、不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流、地震等）都对路基路面的稳定性有一定地震等）都对路基路面的稳定性有一定的影响。的影响。 3.气候条件气候条件 气候条件气候条件如气温、降水、湿度、冰冻深度、日如气温、降水、湿度、冰冻深度、日照、蒸发量、风向、风力等都会影响公路沿线照、蒸发量、风向、风力等都会影响公路沿线地面水和地下水的状况，并且影响到路基路面地面水和地下水的状况，并且影响到路基路面的水温情况。的水温情况。在一年之中，

5、气候有季节性的变化，因此路基在一年之中，气候有季节性的变化，因此路基路面的水温状况也随之变化。路面的水温状况也随之变化。气候还受地形的影响，例如山顶与山脚，山南气候还受地形的影响，例如山顶与山脚，山南坡与山北坡气候有很大的差别，这些因素都会坡与山北坡气候有很大的差别，这些因素都会严重影响路基路面的稳定性。严重影响路基路面的稳定性。 4.水文和水文地质条件水文和水文地质条件 水文条件水文条件如公路沿线地表水的排泄，河流如公路沿线地表水的排泄，河流洪水位，常水位，有无地表积水和积水时洪水位，常水位，有无地表积水和积水时期的长短，河岸的淤积情况等。期的长短，河岸的淤积情况等。水文地质条件水文地质条件

6、如地下水位，地下水移动的如地下水位，地下水移动的规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。 所有这些地面水及地下水都会影响路基路所有这些地面水及地下水都会影响路基路面的稳定性，如果处理不当，常会引起各面的稳定性，如果处理不当，常会引起各种病害。种病害。 1、 路基的主要变形破坏 影响稳定性因素：自重、行车荷载、水分、温度变化（正温度、负温度）、风蚀作用。 变形：弹性的、残留的（不能恢复的） （1）、 路堤沉陷：垂直方向产生较大的沉落 路基的变形、破坏及防治原因： 1）填料不当 2）填筑方法不合理 ： 不同土混杂； 未分层填筑、压实； 土中有未经打碎的大块土或冻土块；

7、荷载、 水和温度综合变化； 原地面软弱，如泥沼、流沙、 垃圾堆积 未做处理等； 冻胀、翻浆。 (2)、路基边坡的滑塌（滑坡）常见的路基病害，也是水毁的普遍现象溜方：少量土体沿土质边坡向下移动而形成。边坡上表面薄层土体下溜。 原因：流动水冲刷边坡、施工不当引起。滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动。原因：土体稳定性不足引起。(3) 、碎落和崩塌 剥落和碎落：路堑边坡风化岩层表面，大气温度与湿度交替作用以及雨水冲刷和动力作用之下，表面岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。 崩塌：整体岩块在重力作用下倾倒、崩落。原因：岩体风化破碎，边坡较高。影响：危害较大的病害之一。比较： 崩塌无固定滑动面。 崩

8、塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱。(4)、路基沿山坡滑动 原因：山坡较陡； 原地面未清除杂草或人工挖台阶； 坡脚未进行必要的支撑。(5)、不良地质和水文条件造成路基破坏 不良地质条件：泥石流、溶洞等。 较大自然灾害：大暴雨地区。 2、路基病害防治 提高路基稳定性，防止各种病害产生，采取措施： （1）、正确设计路基横断面。 （2）、选择良好的路基用土填筑路基，必要时对填土作稳定处理。 （3）、采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定的压实度。 （4）、适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。 （5）、正确进行排水设计。 （6）、必要时设计隔离层隔绝毛细水，

9、设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积。 （7）、采取边坡加固、修筑挡土结构物、土体加固等防护技术措施，以提高其稳定性。 第二节 公路自然区划划分及路基土的工程性质公路自然区划1、公路区划依据的原则道路工程特征相似的原则地表气候区划差异性原则自然气候因素既有综合又有主导作用的原则 一级区划，地理气候、一级区划，地理气候、7一级自然区一级自然区三个等级：三个等级： 二级区划，潮湿系数、二级区划，潮湿系数、52二级自然区二级自然区 三级区划，根据当地情况自行选用三级区划，根据当地情况自行选用我国的公路自然区划分为三级：一级区划按多年冻土、季节冻土及全年不冻土三大地带考虑冰冻、水热平衡和地理位置分为北

10、部多年冻土区、东部温润季冻区、黄土高原干湿过渡区、东南湿热区、西南潮暖区、西北干旱区和青藏高寒区等七个大区；二级区划是在一级区划内再以潮湿系数为依据分为过湿、中湿、润湿、润干、中干和过干等六个等级，结合各区的地理、气候特征等因素进行二级区和二级副区的划分；三级区划则是二级区划的具体化。2、二级区划-潮湿系数潮湿系数K：年降雨量R与年蒸发量Z之比。 K2.0 1级 过湿 2.0K1.5 2级 中湿 1.5K1.0 3级 润湿 1.0K0.5 4级 润干 0.5K0.25 5级 中干 0.25K 6级 过干 3、我国的公路自然区划 七个一级自然区 区-北部多年冻土区 区-东部温润季冻区 区-黄土高

11、原干湿过渡区 GBJ25-90湿陷性黄土地区建筑规范 区-东南湿热区 区-西南潮暖区 区-西北干旱区 区-青藏高寒区4、区划与路基路面设计的相关性不同地区自然条件的差异同公路建设关系密切路基路面与地势地貌、地质、水文、水热及土质等不同区划特征紧密相关各区划有各自不同的设计注意点路基土的分类及工程性质土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物土是岩石经过风化后在不同条件下形成的自然历史的产物搬运、沉积搬运、沉积形成过程形成过程形成条件形成条件物理、力物理、力学性质学性质 风化风化岩石岩石地球土土地球影响影响一、土的形成二、土的分类土的分类标准我国的公路用土依据土的颗粒组成特征、土的塑性指

12、标和土中有机质存在的情况进行土类划分（公路公路工程土工试验规程工程土工试验规程） 。土的种类我国公路用土分类总体系包括巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，计11种。三、粒组划分1 1巨粒组：巨粒组：60mm60mm2 2粗粒组：粗粒组：60602mm2mm砾组，砾组，2 20.074mm0.074mm砂组砂组3 3细粒组细粒组0.0740.0740.002mm0.002mm粉粒组，粉粒组，0.002mm0.002mm粘粒组粘粒组其中以0.075mm作为细粒组与粗粒组的分界，以60mm作为粗粒组与巨粒组的分界，而2mm是粗粒组中的砾与砂粒的区分界限，0.002mm是粘粒与粉粒的区分界限。 不同粒

13、组的划分界限及范围巨粒土漂石土卵石土粗粒土砾类土砂类土细粒土有机质土粉质土粘质土特殊土黄 土盐渍土红粘土膨胀土按粒径组成、塑性指数(plastic index)：二二.土的工程性质土的工程性质1 1）巨粒土：很高的强度和稳定性填筑路基良好的材料，可砌筑）巨粒土：很高的强度和稳定性填筑路基良好的材料，可砌筑边坡。边坡。2 2）粗粒土：）粗粒土： （1 1）砾类土：级配良好的密实程度好，级配不良的会造成空）砾类土：级配良好的密实程度好，级配不良的会造成空隙大，易积水。隙大，易积水。 （2 2）砂类土）砂类土 砂：无塑性，透水性强，毛细上升高度小，强度和稳定性砂：无塑性，透水性强，毛细上升高度小，强

14、度和稳定性好，但粘性小，易于松散，压实困难；好，但粘性小，易于松散，压实困难； 砂土：同砂砂土：同砂 砂性土：易压实，是填筑路基理想材料砂性土：易压实，是填筑路基理想材料3 3）细粒土）细粒土 1 1粉质土：最差的筑路材料，毛细上升高度大，易扬尘粉质土：最差的筑路材料，毛细上升高度大，易扬尘 2 2粘质土：透水性差，粘聚力大，可塑性强，承载力小粘质土：透水性差，粘聚力大，可塑性强，承载力小 3 3有机质土：有机质土：不宜作路基填料不宜作路基填料4 4）特殊土：特殊土：不宜作路基填料不宜作路基填料 1 1黄土：湿陷性黄土：湿陷性 2 2膨胀土：易膨胀膨胀土：易膨胀 3 3红粘土：收缩性大红粘土：

15、收缩性大 4 4盐渍土：承载力低盐渍土：承载力低认识清楚路基及路面底基层用土的工程性质，则可根据不同的土类采取不同的工程技术措施：级配良好的砾石混合料是良好的路基路面材料；巨粒土是良好的路基材料；砂性土是施工效果最优的路基建材；粘性土是较常见、效果也较好的路基路面建材；粉性土属于不良材料，最容易引起路基病害；特殊土用于路基时必须采取技术措施加以处理。49三、路基土的工程分级（一）分级目的用于工程可行性研究或概、预算编制，工程施工难易程度评价合技术手段运用的依据（二）分级依据凿岩机或人工钻孔1m所需要的时间较软爆破1m3所需炮眼长度较坚（三）等级级松土级普通土级硬土级软石级次坚石级坚石第三节 土

16、质路基的干湿类型（1）路基水的来源 原始土具有的自然含水量； 大气降水；地面水； 地下水；毛细上升水； 水蒸汽凝结水；薄膜移动水 （2）路基水温状况及其变化 地下水与温度共同作用造成路基湿度的变化，最典型的是路基冻胀与翻浆现象。冻胀丘冻胀丘热融热融渗入路肩渗入路肩渗入路面渗入路面由路肩由路肩由上而下由边沟由边沟地下水位水水汽汽移移动动毛毛细细上上升升地下水位变动地下水位变动由较高由较高处渗下处渗下（3）湿度对路基路面稳定的影响湿度对路基的影响：湿软、冰冻及整体不稳定，需设置良好的排水设施，并控制路基的干湿类型（4）路基干湿类型 干燥、中湿、潮湿、过湿干燥、中湿、潮湿、过湿路基在最不利季节所处的

17、干湿状态路基在最不利季节所处的干湿状态注意：为了保证路基路面结构的稳定性，注意：为了保证路基路面结构的稳定性，一般一般 要求路基处于干燥或要求路基处于干燥或 中湿状态。中湿状态。（5）路基干湿类型的确定原有公路稠度 方法：按不利季节路床表面以下80cm深度内的原状土的平均稠度与分界稠度相比较来确定。确定。分界稠度分界稠度：判断土体干燥与中湿、或中湿与潮湿、潮湿：判断土体干燥与中湿、或中湿与潮湿、潮湿与过湿的分界值。与过湿的分界值。稠度稠度指土的干湿程度或在某一含水率下抵抗变形或破坏的能力，。 路基干湿类型划分路基干湿类型划分按不利季节路槽底面以下80cm深度内土的平均稠度来确定。（已建道路）平

18、均稠度：平均稠度：PLmLcwwwww1土的液限含水量(液塑限联合测定仪测定)，； p土的塑限含水量(液塑限联合测定仪测定)，； m不利季节路槽底面以下80cm深度内土的平均含水量，。 液限液限(WL)从流动状态转变为可塑状态的界限含水率，也就是可塑状态的上限含水率； 塑限塑限(Wp)从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率； 缩限缩限(Ws)从半固体状态转变为固体状态的界限含水率，亦即粘性土体积开始不随含水率减小变化的含水率计算示例 （例）某公路位于浙江省温州市某地区，在最不利季节，现场测得路床顶下80cm内各土层的含水量(如表2-3-1)。已知路基采用粘性土填筑，

19、己测得其塑限为23，液限为33，试判断路基的干湿类型。解：平均含水量为新建公路方法：路床表面距离地下水位或地表长期积水水位的高度与路基临界高度相比较。 路基临界高度：在不利季节当路基分别处于干燥、中湿和潮湿状态时，路床表面距离地下水位或地表长期积水水位的最小高度H，查表1-9得到。 路基临界高度与土的分界稠度是相互对应的，根据H判断路基的干湿类型见表1-6（根据和路基填土高度比较）612.路基最小填土高度路基填土高度指：路肩边缘距原地面的高度。干燥路基最小填土高度规定为：砂性土0.30.5m；粘性土0.40.7m；粉性土0.50.8m。路基最小填土高度应满足（路床部分）处于干燥、中湿状态的临界

20、高度要求；当路基设计标高受限制时，应对潮湿、过湿状态的路基进行处理，以符合路面设计的要求。路基最小填土高度是指为保证路基稳定，根据土质、气候和水文地质条件，所规定的路肩边缘距原地面的最小高度v 足够的强度和刚度v 足够的稳定性v 耐久性v 表面平整v 表面抗滑路面是道路的重要工程结构物，它铺筑在路基顶面，是用不同材料或混合料分层铺筑而成的供车辆行驶的一种层状结构物。路面结构直接承受车轮荷载，其质量好坏直接影响到道路的使用品质概念路面要求第四节 路面结构组成 路面横断面形式 a) a) 槽式；槽式； b) b) 全铺式全铺式1- 1-路面；路面；2- 2-土路肩；土路肩；3- 3-路基；路基；4

21、- 4-路缘石（测石）；路缘石（测石）；5- 5-加固路肩（硬路肩）加固路肩（硬路肩） 路面结构及层位功能在路基上按路面行在路基上按路面行车道及硬路肩设计车道及硬路肩设计宽度开挖路槽，保宽度开挖路槽，保留土路肩，形成浅留土路肩，形成浅槽，在槽内铺筑路槽，在槽内铺筑路面。也可采用培槽面。也可采用培槽方法，在路基两侧方法，在路基两侧培槽，或半填半挖培槽，或半填半挖的方法培槽的方法培槽在路基全部宽度内部铺筑在路基全部宽度内部铺筑路面。在高等级公路建设路面。在高等级公路建设中，有时为了将路面结构中，有时为了将路面结构内部的水分迅速排出，在内部的水分迅速排出，在全宽范围内铺筑基层材料，全宽范围内铺筑基层

22、材料，保证水分由横向排入边沟。保证水分由横向排入边沟。有时考虑到道路交通的迅有时考虑到道路交通的迅速增长，为适应扩建的需速增长，为适应扩建的需要，将硬路肩及土路肩的要，将硬路肩及土路肩的位置全部按行车道标准铺位置全部按行车道标准铺筑面层。在盛产石料的山筑面层。在盛产石料的山区或较窄的路基上，全宽区或较窄的路基上，全宽铺筑中、低级路面铺筑中、低级路面槽式横断面全铺式横断面路拱横坡度：为了保证路面上雨水及时排出，减少雨水对路为了保证路面上雨水及时排出，减少雨水对路面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直面的浸润和渗透而减弱路面结构强度，路面表面应做成直线形或抛物线形的路拱。线形或抛物线形

23、的路拱。路面结构分层及层位功能：按照使用要求、受力状况、土基支承条件和自然因素影响程度的不同，将路面分成若干层次。通常按各个层位功能的不同，划分为三个层次，即面层面层、基层基层和垫层垫层，如图所示。路面结构层次划分示意图i-路拱横坡度；1-面层；2-基层（有时包括底基层）；3-垫层；4-路缘石；5-加固路肩（硬路肩）；6-土路肩面层面层是直接同行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响 修筑面层修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎（砾）石混合料、砂砾或碎石掺土或不掺土的混合料以及块料等 基层基层主要承受

24、由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基层去 ，基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力 垫层介于土基与基层之间垫层介于土基与基层之间功能是改善土基的湿度和温度状况，另方面的功能是将基层传下的车辆荷载应力进一步加以扩散，以减小土基产生的应力和变形。同时也能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能 垫层材料分为两类垫层材料分为两类一类是由松散粒料另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层根据现行的公路工程技术标准（JTG B01-2003），路面面层的类型及选用如表所示。（按材料分）面 层 类 型适 用 范 围沥青混凝土高速公路、一级公路、二

25、级公路、三级公路、四级公路水泥混凝土高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路沥青贯入、沥青碎石、沥青表面处治三级公路、四级公路砂石路面四级公路注：砂石路面是以砂、石等为骨料，以土、水、灰为结合料，通过一定的配比铺筑而注：砂石路面是以砂、石等为骨料，以土、水、灰为结合料，通过一定的配比铺筑而成的路面的统称，包括级配碎（砾）石路面、泥结碎（砾）石路面、水结碎石路面、成的路面的统称，包括级配碎（砾）石路面、泥结碎（砾）石路面、水结碎石路面、填隙碎石路面及其它粒料路面。填隙碎石路面及其它粒料路面。 路面分类（1）柔性路面：车轮荷载通过各结构层向下传递到土基的压应力较大，因而对土基的强度和稳定性

26、要求较高。（2）刚性路面：刚性与强度很高，弹性模量也大，结构呈板体性，分布到土基的荷载面较宽，传递到土基的应力较小。（3）主要是由无机结合料稳定集料或土类材料铺筑的基层和各类沥青面层所组成的路面结构。前期具有柔性路面的力学性质，后期强度和刚度均大幅度增长，但强度与刚度仍远小于水泥混凝土。路面结构设计安全等级高速公路 一级公路 二级公路 三级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期：沥青路面15年 水泥路面30年 三四级公路20年第五节 行车荷载行车荷载及其对路面的影响行车荷载及其对路面的影响汽车荷载既是路基路面的服务对象，又是造成路基路面结构损伤的主要原因；它是不断移动着的、具有振动和冲击影响的

27、动荷载；汽车荷载的特性包括汽车轮重与轴重的大小与特性、车轴的布置、汽车轴载的时间分布特性、以及汽车静态与动态荷载的特性比较等不同方面。1、车辆的种类 道路上通行的汽车车辆主要分为客车与货车两大类。客车又分为小客车、中客车与大客车；货车又分为整车、牵引式挂车和牵引式半挂车。汽车及其客货总重量通过车身传递到车轴，再传递到车轮，最终由轮胎传递到路面，因此，路面结构设计主要以轴重或者轮压来进行控制。2、汽车的轴载轴型分布单轴单轮单轴双轮双轴单轮双轴双轮多轴多轮 轴轮组与轴重：整车分前轴和后轴，绝大部分车辆的前轴为两个单轮组成的单轴（轴载约为P/3），极少数汽车前轴为双轴单轮组（轴重约为P/2）。大部分货车后轴由双轮组组成，有单轴、双轴和三轴等三种，大部分轴重在100KN以下，一般都在60130KN范围以内。汽车的轴载不同轴型的货车示意图3、汽车对道路的静态压力 轮压与压圆：轮胎对路面的静态压力大小与胎内压相接近，压面近似为圆形，d由p、P来计算，p可近似取轮胎气压。荷载圆半径和直径： a)双圆荷载的当量圆半径：b)单圆荷载的当量圆直径D：4、运动车辆对道路的动态影响 道路上行驶的汽车除给路面施加垂直静压力外，还施加水平力和振动力，对路面固定点而言，这种影响又具有瞬时性和重复性。 图2-3车轮作用于路面的垂