公路施工技术课件

第三章路基工程第一节、绪论一、路基工程的特点及对路基的基本要求1、路基：在地面上按路线的平面位置和纵坡要求开挖或堆填成一定断面形状的土质或石质结构物，它是道路这一线形建筑物的主体，又是路面的基础。2、路基的投资相当大，约占全部投资的25%~45%，个别可达65%。如：平原微丘的三级公路，每公里土石方数量约20000~60000立方米，特殊路段可达十几万立方米。3、路基的基本要求路基设计要有正确合理的断面尺寸有足够的整体稳定性有足够的强度有足够的水温稳定性二、路基工程与其他相关工程的关系1、路基设计与路线设计的关系2、路基工程与路面工程的关系3、路基工程与桥涵工程的关系三、路基设计的基本内容（详见路基路面工程）四、公路自然区划分《公路自然区划标准》（JTJ003-86）该标准首先将全国划分为多年冻土、季节冻土和全年不冻土三个在地带，然后再细分为一、二、三级自然区。其中一级自然区七个：北部多年冻土区Ⅰ西南潮暖区Ⅴ东部温润季冻区Ⅱ西北干旱区Ⅵ黄土高原干湿过渡区Ⅲ青藏高寒区Ⅶ东南湿热区Ⅳ5、黏质土细颗粒含量多，内摩擦角小，黏聚力大，透水性小，吸水能力强，有较在的可塑性、黏结性和膨胀性，毛细水上升现象显著。干燥时较坚硬，不易破碎，不易被水浸湿，但浸水后，能长时间保持水分，承载力小。使用时应采取排水和隔水措施。6、高液限黏土它的塑性指数和液限都很高，工程性质与黏质土相似，受矿物成分影响较大。重黏土不透水，干燥时坚硬，难破碎，也难挖掘。综上所述，填方路基宜选用级配较好的粗粒土做填料。砂质土是修筑路基的最好材料，黏质土次之，粉质土是不良材料，易引起路基路面病害。此外，对于特殊路质的土类，如泥炭，淤泥，冻土、强膨胀性土及易溶盐超过允许限量的土，均不得直接用于填筑路基。（二）路基的干湿类型1、路基的干湿类型分为四种：干燥、中湿、潮湿和过湿用以表示路基工作时，路基土所处的状态。2、导致路基湿度变化的来源①大气降水②边沟水及排水不良时的地表积水，以毛细水的形式渗入③靠近地面的地下水，借助毛细水作用上升到路基内部④土粒空隙中流动的水汽凝结成水分。3、路基干湿类型划分方法①以分界相对含水量划分②以临界高度判断中期的干湿类型1.路基的沉陷路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落。路基的沉陷可以有两种情况：一是路基本身的沉缩；二是由于路基下部天然地面承载能力不足，在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出。路基自身沉缩（二种）

①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；

②因路基填料选择不当、填筑方法不合理、压实不足，在路基堤身内部将形成过湿的夹层，在荷载和水温综合作用下，产生堤身不均匀下陷并且伴有剪切破坏，引起路基沉缩，如下图b)所示。2.边坡的滑塌(1)溜方溜方是由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成。溜方通常指的是边坡上薄的表层土下溜。它可能是由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起的，如下图所示。(2)滑坡滑坡是指一部分土体在重力作用下沿路堤的某一滑动面滑动。滑坡现象主要是土体的稳定性不足而引起的，分路堤滑坡和路堑滑坡，如下图所示。填方路堤边坡滑坡的主要原因：边坡坡度过陡，或边坡坡脚被冲刷挖空，或填土层次安排不当路堑边坡边坡滑坡的主要原因：边坡高度和边坡坡度与天然岩土层次的性质不相适应，黏性土层和蓄水的砂石层交替分层蕴藏，特别是有倾向路堑方面的斜坡层理时，更易滑坡。2003年5月11日贵州省三穗县平溪特大桥滑坡致使35人死亡，毁坏桥墩阿里山铁路滑坡剥落剥落(4)不良地质和水文条件造成的路基破坏公路通过不良地质条件(如泥石流、溶洞等)和较大自然灾害(如大暴雨)地区，均可能导致路基的大规模毁坏。在公路勘测设计过程中，应力求避开这些地区或采取相应的工程技术措施，以保证路基的安全和稳定。舟曲泥石流

七、保证路基强度和稳定性的措施一般情况下，可采取①正确设计路基横断面②正确选择适当而良好的土（必要时换土）填筑路基（特别是上层部分），并采用正确的填筑方法③充分压实土基，保证达到规定的压实度，提高水稳性④削坡或减载⑤适当提高路基，以防止水分从旁渗入或地下水位上升⑥正确进行排水设计（地面排水、地下排水、路基特殊排水）⑦设置隔离层（隔绝毛细水上升）、隔温层（减少路基冰冻深度和水分累积）及砂垫层（疏干土基）⑧采取边坡加固与防护措施，以及修筑挡土结构。（石垛、挡土墙、抗滑桩等）第三节路基设计的基本要素路基基本构成示意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一、路基宽度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、路肩等各个部分的宽度由《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定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高速公路、一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二、三、四级公路路基标准横断面（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公路等级高速公路一级二级三级四级设计洪水频率1/1001/1001/501/25按具体情况确定二、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（一）边坡形式曲线形边坡台阶形边坡折线形边坡直线形边坡Hbа1:m三、路基边坡1.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。填料类别边坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）细粒土1：1.51：1.75粗粒土1：1.51：1.75巨粒土1：1.31：1.5（二）路堤边坡坡度3.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1：1.752.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。4.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2％～4％H≤14mH≤6m

1:1.51:1.25~1:1.33全部用小于25cm的石块填筑向内倾斜2％～4％1:1全部用25cm以上的石块填筑，外缘选用大石块砌筑（二）路堑边坡坡度1.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边坡坡率粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土1：1中密以上的中砂、粗砂、砂砾1：1.5卵石土、碎石土圆砾土、角砾土胶结和密实1：0.75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。2.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风华破碎程度边坡坡率H≤15m15m≤H≤30mⅠ类未风化、微风化1:0.1~1:0.31:0.1~1:0.3弱风化1:0.1~1:0.31:0.3~1:0.5Ⅱ类未风化、微风化1:0.1~1:0.31:0.3~1:0.5弱风化1:0.3~1:0.51:0.5~1:0.75Ⅲ类未风化、微风化1:0.3~1:0.5弱风化1:0.5~1:0.75Ⅳ类弱风化1:0.5~1:1弱风化1:0.5~1:12）岩质边坡高度大于30m时，应进行个别勘察设计。第四节路基工程的有关附属设施（一）取土坑路基土石方调配应尽量以挖方作填方，如需从取土坑取土（借方）时，应对取土坑进行规划。1、在平坦地区（横坡小于1：10），如果用土量较少，可在路基两侧设置。横坡较大时，取土坑最好设在地势较高的一侧。2、取土坑的深度和宽度视用土数量、施工方法及保证排水而定。3、取土坑的边坡，一般内侧（靠路基一侧）为1：1.5，外侧不小于1：1.04、在桥头引道或洪水淹没地段，路堤两侧一般不设取土坑，特殊情况只许在下游设置。取土坑边缘与路堤坡脚间应留有宽度不小于4.0M的护坡道。在洪水期沿路堤可能有纵向水流时，还须在取土坑中每隔50~70M设一土埂以防护路堤。土埂顶宽3.0M，长度比取土坑宽度小1~2米，使形成缺口以利排水（二）弃土坑开挖路堑的弃土可用来适当加宽路基，以减少废方。禁止废方堆置不当影响路堑稳定或造成水土流失，危害农田水利，淤塞河道等不良后果。一般有如下规定：1、弃土堆通常设在附近低洼或路堑坡一侧，深路堑或地面平坦时，宜设在路堑的两侧。2、弃土应堆成规则形状，一般为梯形断面，其边坡不应陡于1：1.5，顶面向外应有不小于2%的横坡，其高度不宜大于3米。3、在上坡方面为弃土堆，应连续而不中断，并在弃土堆前设置截水沟，在下坡方面的弃土堆，应每隔50~100米设不小于1米的排水沟，以利排水。4、沿河弃土时，不得阻塞河流，挤压河道，造成河岸冲刷。三、护坡道和碎落台1.护坡道hd护坡道高度h护坡道宽度d≤3m1m3~6m2m6~12m2~4m用于高边坡和软弱地基地段，保证边坡的稳定性和防止地基的沉陷常用于路堤边坡，一般高在路堤坡脚处或挖方坡脚处，高路堤还应在边坡中部工变坡点处设置。对浸水路基，护坡道可设在当水线以上的边坡上。护坡道越宽，越利于边坡稳定，全填方数量也随之增大。2.碎落台用于防止山坡、边坡的碎落物落入边沟或车道，设置在路堑边坡坡脚、边沟或截水沟的外测；路堑挡土墙或山坡挡土墙的墙顶。碎落台碎落台目的是供零星