路基路面基本结构

1路基路面面基本特征2第一节公公路路的组成成部分及及路基的的工程特特点第二节影影响路路基稳定定性的因因素第三节路路基土土的分类类及工程程性质第四节公公路路自然区区划第五节路路基干干湿类型型第六节路路基力力学特性性3一、公路路的组成成部分路基、路路面、桥桥梁、涵涵洞、防防护与加加固工程程、排水水设备、、其他特殊殊构造物物、沿线线交通设设施（安安全、管管理、服服务、环环保等）平面——公路中线线及中线线两侧一一定范围围内的地地物、地地貌在水水平面上上投影纵断面——公路中线线在立面面上投影影横断面——垂直于公公路中线线方面的的剖面（二）基基本构造造物（一）基基本三维维组成第一节公公路路的组成成部分及及路基的的工程特特点4某新建路路平面图图5某新建路路纵断面面图6新建路K0+000---K0+350纵断面图图7某新建路路横断面面图8路面结构构图9图1.1路基横断断面形式式10路基：是路面面的基础础。（三）几几个重要要概念11（三）几几个重要要概念路堤：高于原地地面的路路基，分分上路堤堤（0.8～1.5m）和下路路堤。12路床：直接位于于路面结结构层下下0.8m厚的路基基部分。。分上路路床和下下路床。。13路肩：指行车车道外缘缘至路基基边缘的的部分。。14路基边坡坡：路基两侧侧的坡面面部分。。15路基排水水：地面面和地下下排水措措施。16路堑：全部为挖挖方的路路基。17二、路基基工程的的特点（一）土土石方工工程巨大大，沿线分布布不均，，与路基基排水、、防护与与加固工工程相互互制约，，设计中中需要综综合考虑虑。（二）路路基工程程项目繁繁杂，涉及土方方、石方方、污工工砌体等等多种结结构的设设计和施施工，施施工安排排十分不不易。（三）路路基工程程对于原原来的生生态、水水土保持持和农田田水利等等环境影响响巨大，，工程方案案应该经经过仔细细权衡并并采取一一定的技技术措施施以避免免对于环环境的破破坏。（四）路路基工程程的质量量对于道路的使使用品质质和路面面的使用用寿命影影响十分分明显。。18三、路基基工程与与其他有有关工程程项目的的关系桥头引道道的路基基设计应应该与桥桥位选择择，桥孔孔设计以以及涵洞洞的配置置相互配配合，综综合考虑虑桥梁和和道路的的高程的的配合和和河滩桥桥头引道道的稳定定性（一）路路基设计计与路线线设计的的关系路基设计计和路线线设计相相辅相成成，路基基设计是是横断面面设计的的延伸（二）路路基工程程与路面面工程的的关系路基设计计与路面面设计应应综合考考虑，既既要避免免强基薄薄面，又又要杜绝绝弱基强强面（三）路路基工程程与桥涵涵工程的的关系19第二节影影响路路基稳定定性的因因素一、影响响路基强强度和稳稳定性的的因素（一）工工程地质质条件和和水文地地质条件件（基本前前提）（二）水水文与气气候条件件（三）路路基设计计（四）路路基施工工（五）养养护措施施水是造成成路基病病害的主主要原因因。20（一）符符合规范范要求；；（二）具具有足够够的整体体稳定性性（三）具具有足够够的强度度（四）具具有足够够的水温温稳定性性（一）符符合规范范要求；；（二）具具有足够够的整体体稳定性性（三）具具有足够够的强度度（四）具具有足够够的水温温稳定性性二、对路基的的要求21三、保证证路基强强度和稳稳定性的的措施（一）合合理选择择路基断断面形式式，正确确确定边边坡坡度度（二）选选择强度度和水温温稳定性性良好的的土质填填筑路堤堤，并采采取正确确的施工工方法（三）充分压压实土基，提提高土基的强强度和稳定性性（四）做好地地面和地下排排水，保证水水流畅通，防防止路基过湿湿或水毁（五）保证路路基有足够的的高度，使路路基工作区保保持干燥状态态（六）设置隔隔水层或隔温温层，切断毛毛细水上升，，减少水分副副温迁移的影影响（七）采用合合理的边坡加加固与防护措措施，和适当当的支挡结构构物22第三节路基基土的分类及及工程性质一、路基土的的分类划分依据：土的颗粒组组成特征、土土的塑性指标标和土中有机机质存在情况况分类：巨粒土、粗粗粒土、细粒粒土和特殊土土，并进一步步细分为11类23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200602050.50.250.07420.002（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24二、各种土的的路用性质（一）巨粒土土1.漂石——用作砌筑工程程结构物，或或破碎后用作作混合材集料料，不能用于于路基填筑2.卵石——用作砌筑工程程结构物，或或破碎后用作作混合材集料料，是强度和和稳定性都好好的路基填料料，但是不能能用于路基上上层填筑（二）粗粒土土1.砾类土——是强度和稳定定性都好的路路基填料，但但是不建议用用于路基上层层填筑；级配配和强度等性性质优良的砾砾石或砂砾用用作混合材集集料（水泥混混凝土或贫混混凝土等）2.砂类土（1）砂——纯粹的砂是强强度和稳定性性都好的路基基填料，同时时也用于其他他混合材集料料，细砂或粉粉砂容易产生生被动水携带带、砂土液化化或管涌，不不适用于高路路堤、沿河路路堤和堤坝（2）砂性土——是强度和稳定定性都好的优优良路基填料料（三）细粒土土1.粉质土——强度低，干缩缩，毛细作用用强，是不良良路基填料2.粘质土——透水性小，干干缩湿胀，不不适用于水湿湿状况剧烈变变化地区，可可用于干旱地地区路堤填筑筑或某些特殊殊部位，也可可以用来与砂砂土拌合后形形成砂性土使使用3.有机质土——不宜用作路基基填料（四）特殊土土——不宜用作路基基填料25不同路基土的的公路工程性性质巨粒土：强度和稳定定性好，良好好；也可用于于砌筑边坡级配良好的砾砾石混合料：良好；还可可用于中级路路面和高级路路面的基层；；砂土：无塑性，强强度和水稳性性好，但易松松散，压实困困难砂性土：良好粉性土：干时易结块块，湿时易流流动；毛细作作用强烈，须须经处理才可可使用粘性土：具有较大的的可塑性，持持水能力强。。压实方法得得当，排水设施施合理也可使使用。重粘土：不透水、粘粘聚力大，塑塑性大，干燥燥坚硬，难以以施工26三、路基土的的工程分级（一）分级目目的用于工程可行行性研究或概概、预算编制制，工程施工难易易程度评价合合技术手段运运用的依据（二）分级依依据凿岩机或人工工钻孔1m所需要的时间间——较软爆破1m3所需炮眼长度度——较坚（三）等级Ⅰ级——松土Ⅱ级——普通土Ⅲ级——硬土Ⅳ级——软石Ⅴ级——次坚石Ⅵ级——坚石27第四节公公路自然区划划一、制定自然然区划的原则则道路工程特征征相似的原则则地表气候区域域差异性的原原则自然气候因素素既有综合又又有主导作用用的原则28二、一级自然然区划1、划分方法：：在全国以均温温等值线及海海拔高度来划划分，以均温温等值线和三三阶梯的海拔拔高度线为主主要标志，二二条等高线：：1000m、3000m等高线：1000m等高线沿东北北大兴安岭、、太行、伏牛牛、武当、雪雪峰、大朋、、友谊关一线线，走向北偏偏东；3000m等高线沿帕米米尔高原、昆昆仑山、阿尔尔金山、祁连连山、岷山、、云岭、雪山山、大怡岭一一线；292、具体划分：：全国首先划划分为三大地地带：多年冻土、季节冻土和全年不冻土，再进一步根根据水热平衡衡和地理位置置划分为冻土土、温润、干干湿过渡、湿湿热、潮暖、、和高寒七个个大区：北部多年冻土土区东部温润集结结区黄土高原干湿湿过渡区东南湿热区西南潮暖区西北干旱区青藏高寒区30三、二级自然然区划在每一个一级级区内，再以以潮湿系数为为依据，分为为六个等级，，并结合各大大区的地理、、气候特征、、地貌类型、、自然病害等等因素，将全全国划分为33个二级区和19个副二级区。。潮湿系数K为年降雨量与与年蒸发量之之比。三级区划是二二级区划的具具体划分，一一是以水热、、地理、地貌貌为依据，或或是以地表的的地貌、水文文和土质依据据，有各省、、市、自治区区自行划定。。《路基路面工程程》精品课程31四、各个自然然区划内路基基路面设计的的注意事项北部多年冻土土区：冻土、、冻土退化（（全球气温升升高）东部温润集集结区：冻冻胀翻浆黄土高原干干湿过渡区区：黄土东南湿热区区：排水、、湿软地基基西南潮暖区区：不良地地质（喀斯斯特、滑坡））西北干旱区区：缺水、、雪害青藏高寒区区：高寒、、冻土、《路基路面工工程》精品课程32《公路自然区区划标准》（JTJ003-86）。33第五节路路基干湿类类型一、湿度对对路基的影影响路基的湿度度状况变化化是影响路路基路面结结构强度、、刚度与稳稳定性的重重要因素之之一，应该该尽量使路路基平衡湿湿度（路基上部部中心附近近趋向稳定定平衡的湿湿度）趋于较干燥燥或稳定的的状态，使使路基保持持稳定。路基湿度除除受水的来来源影响之之外，大气气温度也是是主要影响响因素之一一。34二、湿度的的来源和变变迁（一）大气气降水——大气降水通通过路面，，路肩边坡坡和边沟渗渗入路基；；（二）地面面水——边沟的流水水、地表泾泾流水因排排水不良，，形成积水水、渗入路路基；（三）地下下水——路基下面一一定范围内内的地下水水浸入路基基；（四）毛细细水——路基下的地地下水，通通过毛细管管作用，上上升到路基基；（五）水蒸蒸汽凝结水水——在土的空隙隙中流动的的水蒸汽，，遇冷凝结结成水；（六）薄膜膜移动水——在土的结构构中水以薄薄膜的形成成从含水量量较高处向向较低处流流动，或由由温度较高高处向冻结结中心周围围流动。35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（七）水的的负温迁移移——在负温和毛毛细作用下下由下向上上的迁移361.分类2.指标三、路基干湿类型2)、路基的相对含水量：——土的算术平均含水量%；wy——土的液限含水量1）、土的平均稠度为——土的平均含水量%；wL——土的液限含水量%；wp——土的塑限含水量%3）、地下水水位高度路槽底面离离开地下水水位或附近近地表长期期积水位的的高度。路基的干湿湿类型是以以不利季节节路槽表面面以下80厘米深度内内土的平均均稠度Wc来划分，分分为干燥、中湿湿、潮湿、、过湿四类。37按照经验，，给出wc1<wc2<wc3,,分别对应做做为干燥、中湿湿、潮湿、、过湿的分界标准准，叫做分分界稠度。。并通过针针对各种土土类的试验验，确定类类似下图的的关系确定定相应的分分界相对含含水量w1、w2、w3,和临界高度度h1、h2、h33.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384.应用1）既有路基或或挖方路基基可以采用稠稠度和相对对含水量与与相应土质质的分界稠稠度和分界界含水量进进行干湿状状况评价2）新建路基采用地下水水位高度与与拟采用的的填土的临临界高低进进行干湿状状况评价3）通常应该该使路基处处于干燥或中湿湿状况，并因因评价结果果采取相应应的施工养养护（换填填、排水蔬蔬干等）措措施或设计计方案（抬抬高路线设设计标高））391.临界高度四、路基临界高度与与最小填土土高度课本：指在在不利季节节当路基处处于某种干干湿状态时时，路槽底底面距地下下水位或地地面长期积积水位的最最小高度。。为了保证路路基的强度度和稳定性性不受地下下水及地表表积水的影影响，在设设计路基时时，要求路路基保持干燥或或中湿状态态，路槽底距距地下水或或地表积水水的距离，，要大于或等等于干燥，，中湿状态态所对应的的临界高度度。或：指与分分界稠度相相对应的路路基离地下下水位或地地表积水水水位的高度度称为路基基临界高度度H。即：H1相对应于w1，为干燥和和中湿状态态的分界标标准；H2相对应于w2，为中湿与与潮湿状态态的分界标标准；H3相对应于w3，为潮湿和和过湿状态态的分界标标准。在设计新建建道路时，，如能确定定路基临界界高度值，，则可以以以此作为判判别标准，，与路基设设计高度作作比较，由由此确定路路基的干湿湿类型，402.路基最小填填土高度路基填土高高度指：路路肩边缘距距原地面的的高度。干燥路基最最小填土高高度规定为为：砂性土土0.3~0.5m；粘性土0.4~0.7m；粉性土0.5~0.8m。路基最小填填土高度应应满足（路路床部分））处于干燥燥、中湿状状态的临界界高度要求求；当路基基设计标高高受限制时时，应对潮潮湿、过湿湿状态的路路基进行处处理，以符符合路面设设计的要求求。41第六节路路基力学特特性（一）行车车荷载和自自重是作用用在路基的的两种主要要外力，对对于路基都都按照竖直直荷载考虑虑？（二）行车车荷载产生生附加应力力，对于路路基的扰动动影响随深深度降低；；自重应力力随深度变变大（三）附加加应力作用用是瞬时的的，自重应应力作用是是永久的（四）行车车荷载或车车轮荷载可可变，对于于某一深度度的路基土土体影响较较大，我们们将这样的的深度叫做做路基工作区区，确切深度度大约在附附加应力为为自重应力力的1/10～1/5左右。σ1σ2σ1+σ2P一、路基受受力状况42σ1——车轮荷载引起的附加应力（1-1-2）σ2——路基自重应力（1-1-3）Za——路基工作区（1-1-4）路基工作区区内，土基基的强度和和稳定性对对保持路面面结构的强强度和稳定定性极为重重要，所以以对路基工工作区深度度范围内的的路基结构构层（路床床和上路堤堤）的密实实程度和含含水量都做做相对下层层更加严格格的限制43路基土的变变形包括弹弹性变形和和塑性变形形两部分。。整个路面结结构总变形形，有70~95%为上土基变变形。二、路基土土的应力应应变特性σ1-

σ3ε总变形残余变形回弹变形初始模量切线模量割线模量土基变形塑塑性变变形：柔性性路面——车辙(见后图)；砼——断裂；弹性变形：：沥青、砼砼——产生疲劳开开裂(见后图)；回弹模量土是非线性性弹—塑性变形体体。由于车辆荷荷载作用的的瞬时性，，土基在大大多数情况况下接近弹弹性工作状状态，我们应应用弹性力力学的理论论来分析土土基受力，，因此我们们最关心回回弹模量。（在路面设设计中，通通常用回弹弹模量表征征土基的抗抗压强度指指标）44车辙砼断板沥青疲劳开裂45由于车辆荷荷载作用的的瞬时性，，土基在大大多数情况况下接近弹弹性工作状状态，我们应应用弹性力力学的理论论来分析土土基受力，，因此我们们最关心回回弹模量。（在路面设设计中，通通常用回弹弹模量表征征土基的抗抗压强度指指标）前三种模量量中的应变变值包含残残余应变和和回弹应变变，而回弹弹模量则仅仅包含回弹弹应变，反反映了土的的弹性性质质。尽管土基的的应力——应变关系如如此复杂，，但是在评评定土基应应力——应变状态以以及设计路路面时通常常仍然用模模量值E来表征。最最简单的方方法是采用用局部线性性化的方法法，即在曲曲线的某一一个微小线线段内，近近似地将它它视为直线线，以它的的斜率作为为模量值。。按照应力力——应变曲线上上应力取值值方法的不不同。模量量有以下几几种：(1)初始切线模模量——应力值为零零时的应力力——应变曲线的的斜率，；；(2)切线模量——某一应力级级位处应力力——应变曲线的的斜率。反反映该级应应力处应力力——应变变化的的精确关系系；(3)割线模量——以某一应力力值对应的的曲线上的的点同起始始点相连的的割线的斜斜率。反映映土基在工工作应力范范围内的应应力——应变的平均均状态；(4)回弹模量——应力卸除阶阶段，应力力——应变曲线的的割线模量量。46三、土基的的强度指标标（一）土基的承载载能力1.土基回弹模模量表征土基强强度的指标标主要有土土基的承载载能力和抗抗剪强度指指标。表征土基承承载力的参参数指标有有回弹模量量、地基反反应模量和和加州承载载比(CBR)等。以回弹模量量表征土基基的承载能能力，可以以反映土基基在瞬时荷荷载作用下下的可恢复复变形性质质。因而可可以应用弹弹性理论公公式描述荷荷载与变形形之间的关关系。以回回弹模量作作为表征土土基承载能能力的参数数，可以在在以弹性理理论为基本本体系的各各种设计方方法中得到到应用。为了模拟车车轮印迹的的作用，通通常都以圆圆形承载板板压入土基基的方法测测定回弹模模量。47单圆荷载——刚性板刚性板的板底压强呈鞍形分布，平均为柔性板的，故其板底弯沉为单圆柔性板中心处的等值弯沉lP本方法便于于应用于实实际中测定定土基回弹弹模量，采采用类似逐逐级加载的的方法，对对其试验曲线线进行直线线回归后用用如下公式式计算回弹弹模量482.加州承载比比(CBR)加州承载比比是早年由由美国加利利福尼亚州州(California)提出的一种种评定土基基及路面材材料承载能能力的指标标。承载能能力以材料料抵抗局部部荷载压入入变形的能能力表征，，并采用高高质量标准准碎石为标标准，以它它们的相对对比值表示示CBR值。p——对应于某一一贯入度的的土基单位位压力，KPa；ps——标准碎石在在相同贯入入度的标准准压力，KPa。当贯入度为为2.5mm时，PS=7000；当贯入度为为5.0mm时，PS=10500计算CBR值时，取贯贯入度为2.5mm，但是当贯贯入度为2.5mm时的CBR值小于贯入入度为5.0mm时的CBR值时，应采采用后者为为准。适用于CBR经验路面设设计法，或或用于对土土或其他筑筑路材料以以及土基本本身进行强强度评价。。可以与弹弹性模量建建立相关性性很好的换换算关系。。49表征参数——地基反应模模量形式简单，，不涉及泊泊松比，适适用于刚性性路面分析析p3.地基反应模模量用温克勒(E.Winkler)地基模型描描述土基工工作状态时时，用地基基反应模量量K表征土基的的承载力。。根据温克克勒地基假假定，土基基顶面任一一点的弯沉沉l，仅同作用用于该点的的垂直压力力p成正比，而而同其相邻邻点处的压压力无关。。符合这一一假定的地地基如同由由许多各不不相连的弹弹簧所组成成。温克勒地基基又称为稠稠密液体地地基。地基基反应模量量K值相当于该该液体的比比重，路面面板受到的的地基反力力相当于液液体产生的的浮力。50我国现行沥沥青和水泥泥砼路面设设计规范采采用回弹模量作为路基路路面的设计计参数指标标。51（二）抗剪剪强度指标标通常