路基路面工程

路基路面工程

2014武汉科技大学

1.1路基路面发展概况

1.2路基路面工程的特点和要求

1.3影响路基路面稳定性的因素

1.4路面结构与路面等级

1.5路基土的工程分类与工程性质

1.6公路自然区划

1.7路基干湿类型及临界高度1.路基路面工程总论§1.6公路自然区划一、公路自然区划的目的二、公路自然区划的依据和方法

三、各公路自然区的公路工程特点§1.6公路自然区划

我国地域辽阔，各地的气候、地形地貌、水文地质等条件有很大的差别，对路基路面结构物产生的影响和造成的病害也是各不相同。自然因素对路基路面体系的影响，主要是湿度与温度引起路基土和路面材料的性状发生变化，还会造成非交通性的破坏（如剥落、滑坡、冻胀、缩裂、老化等）1.6.1、公路自然区划的目的与原则2.目的1.原因

区分不同地理区域自然条件对公路工程影响的差异，并在路基路面的设计、施工和养护中采取合适的设计参数和技术措施，以保证路基路面的强度与稳定性。内蒙古G110山西吕梁地区贵州高速新疆塔里木沙漠公路、山东高速

四川与黄土高原道路北方冰、雪道路§1.6公路自然区划3.划分原则①道路工程特征的相似形；②地表气候的区域差异性：地带性差异（随纬度而变化）非地带性差异（随海拔高度而变化）③自然气候因素综合作用的主导因素：道路冻害是水和热综合作用的结果，南方有水而无寒冷气候说明温度起主导作用，东北潮湿区与西北干旱区，说明水起主导作用。。

依据交通部《公路自然区划标准》（JTJ003-86）§1.6公路自然区划2.区划的主要标志：**我国地势的三级阶梯的1000m和3000m两条等高线，将独立的地形单元划分出来**以全国年均温-2℃等值线，划出多年冻土和季节性冻土区域**一月份年均温0℃等值线，划出季节性冰冻和全年不冻区域**考虑水热平衡问题，将干旱和潮湿划分开。 1.6.2、公路自然区划的依据和方法

一、一级区划1、区划的依据：主要是以全国性的纬向地带、地貌构造及水热平衡为依据，同时，根据对公路工程有控制作用的地理、气候因素而制定的。§1.8公路自然区划3.一级区划：七个一级区

Ⅰ——北部多年冻土区；Ⅱ——东部温润季冻区；

Ⅲ——黄土高原干湿过渡区Ⅳ——东南湿热区；Ⅴ——西南潮暖区；Ⅵ——西北干旱区；Ⅶ——青藏高寒区。

一级区划主要为全国性的公路工程的总体规划和设计服务！

1.6公路自然区划

每个一级自然区划的特点如下：

Ⅰ区——北部多年冻土区该区北部为连续分布多年冻土，南部为岛状分布多年土。筑路时应以保温为原则，不可轻易挖去覆盖层。

Ⅱ区——东部温润季冻区该区路面结构突出的问题是防止翻浆和冻胀

Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区该区特点是黄土对水分的敏感性，干燥土基强度高、稳定性好。在河谷盆地的潮湿路段以及灌区耕地，土基稳定性差，强度低，必须认真处理。1.6公路自然区划

Ⅳ区——东南湿热区该区雨量充沛集中，水毁、冲刷、滑坡是道路的主要病害，路面结构应结合排水系统进行设计。由于气温高、热季长，要注意黑色面层材料的热稳定性和防透水性。

Ⅴ区——西南潮暖区该区山多，对于水文不良路段，必须采取措施稳定路基。

Ⅵ区——西北干旱区该区大部分地下水位很低，道路冻害较轻。个别地区地下水位高，翻浆严重。丘陵区15m以上的深路堑冬季积雪厚，雪水浸入路面造成危害，沥青面层材料应具有良好的防透水性，路肩也应作防水处理。

Ⅶ区——青藏高寒区该区局部路段有多年冻土，须按保温原则设计；气候寒冷，昼夜气温相差很大，日照时间长，沥青老化很快，路面易遭受冬季雪水渗入而破坏。1.6公路自然区划与路基干湿类型二、二级区划据潮湿系数K分为6个等级。

K—年降水量与年蒸发量之比，即：K=R/ZK>2.0过湿区

2.0≥K>1.5中湿区

1.5≥K>1.0润湿区

1.0≥K>0.5润干区

0.5≥K>0.25中干区

0.25≥K过干区根据K值并综合各大区地理、气候特征划分为52个二级区，其中33个二级区，19个二级副区。1.6公路自然区划与路基干湿类型图1-5全国公路自然区划1.6公路自然区划三、三级区划

1.7路基干湿类型及临界高度1.7.1路基湿度来源如图1-6路基潮湿的水源：大气降水、地表水、地下水、毛细水、水蒸汽凝结水、薄膜移动水等。

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图1-6路基湿度水的来源

二、大气温度对路基水温状况的影响⑴概念路基湿度受温度影响大，湿度与温度变化对路基产生的共同影响称为路基的水温状况。⑵土中水的运动规律：液态----均是由高压处向低压处或高温处向低温处汽态----高含水量处向低含水量处

受当地的自然条件、路面的结构状况、路基土质的吸湿特性、路基的排水和防护工程的状况有关⑶影响路基含水量状况因素某高速公路不同段路基深度变化与含水量

冻胀:沿路基深度出现较大的温度梯度时，水分在温差的影响下以液态或气态由热处向冷处移动，并积聚在该处。这种现象特别是在季节性冰冻地区尤为严重。积聚的水冻结后体积增大，使路基隆起而造成面层开裂，即冻胀现象。§1.7路基水温状况及干湿类型翻浆:春暖化冻时，路面和路基结构由上而下逐渐解冻，而积聚在路基上层的水分先融解，水分难以迅速排除，造成路基上层的湿度增加，路面结构的承载能力便大大降低。经重车反复作用，路基路面结构会产生较大的变形，路基土以泥浆的形式从胀裂的路面缝隙中冒出，形成了翻浆。⑷路基水温状况恶化的主要病害水分的不均匀积聚造成了不均匀的冻胀---1春暖化冻时---2路基冻胀引起||路肩抬高水温联合作用--翻浆水分的渗入加剧路面的破坏路面水损坏⑸产生冻胀翻浆的条件：①不利的气候条件

暖冬（冻结线不深且在浅层停留时间较长）冬季寒暖反复交替早春（开化早，气温急剧转暖）秋雨多、雨期长②土质条件

粉性土，毛细作用强，渗透性较粘性土好，积聚水分，保水湿软，强度下降幅度大；

③地表水和地下水的影响④行车荷载的影响1.7路基干湿类型及临界高度1.7.2路基干湿类型路基的强度和稳定性与路基的干湿状态有密切关系，并在很大程度上影响路面结构设计。路基干湿类型是指路槽底面以下80cm深度内最不利季节的干湿状态，分为干燥、中湿、潮湿、过湿4个类型，要求路基处于干燥和中湿状态，潮湿和过潮湿路基必须经过处理后方可铺筑路面。

路面强度和稳定性不受地下水和地表水的影响，路基干燥稳定

----称路基为干燥状态；

路基上部土层处于地下水和地表水影响的过渡带区内

----称路基为中湿状态；

路基上部处于地下水或地表积水的毛细影响区内

----称路基为潮湿状态；

路基极不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻区弹软，路基必须经过处理方可铺筑路面

----称路基为过湿状态。

我国设计规范规定：二级以上公路，路基必须达到中湿状态以上！

根据干湿状态不同，分为四种类型：

据稠度计算值按道路所处自然区划和路基路基土类别查表1-7确定____________________________小干燥中湿潮湿过湿

土组分界稠度自然区划

土质砂

粘质土

粉质土

附注:

Ⅱ1、2、31.871.191.050.911.291.201.201.121.030.940.86.0.771.121.040.960.960.890.810.73粘性土:分母适用于Ⅱ1、2、区;粉性土:分母适用于Ⅱ2区Ⅱ4、51.871.050.910.781.291.201.030.861.121.040.890.73Ⅲ2.001.190.970.781.201.121.040.960.890.810.73分子适用于粉土地区;

分母适用于粉质亚粘土地区Ⅳ1.732.321.050.911.201.030.940.771.040.960.890.73Ⅴ1.201.080.860.771.040.960.810.73Ⅵ2.001.190.970.781.291.120.980.861.201.040.890.73Ⅶ2.001.321.100.911.291.120.980.861.201.040.890.73各自然类型土基干湿分界稠度表表1-7

路基干湿类型的确定方法有：（1）以平均稠度（）来划分和判断（对已有公路）

(1-2)

(1-3)

式中：—不利季节路槽底面以下80深度内的平均稠度；

—不利季节路槽底面以下80深度内第i层的稠度;—不利季节路槽底面以下80深度内第i层的天然含水量；

—路槽底面以下80深度内第层的液限；

—路槽底面以下80深度内第层的塑限。（２）以平均相对含水量()来划分和判断(对已有公路)

(1-3)

式中:—不利季节路槽底面以下80深度内的平均相对含水量；

—不利季节路槽底面以下80深度内的算术平均含水量;—76g平衡锥所测路基土样的液限，％。

据计算值按道路所处自然区划和路基土类别查有关表格确定的分界相对含水量比较即可确定路基干湿类型。____________________________干燥中湿潮湿过湿

（３）以路基临界高度来划分与判断（对新建公路）路基尚未铺筑，前述方法无法应用。当路基的地下水位或地表积水水位一定的情况下，路基湿度由下而上逐渐减少。与分界稠度相对应的路基顶面离地下水位或地表积水水位的高度称路基临界高度。令：—路槽底面距地下水位或地表积水水位的标高之差；

—对应于的最小