道路工程 路基部分2

第一章绪论

第一节概述道路横断面主要包括：路基、路面路基是道路工程的基础，路面直接承受车辆荷载。路基工程的特点：结构简单；受自然因素影响很大；有大量土石方工程。（路基路面结构图）1、整体稳定填挖；软土；岩质土质山坡上开挖。2、强度、刚度和水温稳定性自重、车辆荷载作用下变形。地基软弱、填土疏松、过分潮湿时产生沉陷和变形。一、对路基和路面的使用要求：

（一）对路基的要求：

二、路面的功能及对路面的要求。

1、功能：安全、舒适、快速、经济。2、要求：1）强度和刚度

2）稳定性3）耐久性4）表面平整度5）表面抗滑性能

三、结构层位及其功能（一）路面面层：强度、刚度、水温稳定性、平整度和抗滑性，耐久性。基层：强度和刚度，扩散荷载能力、水温稳定性。垫层：水稳定性和隔温性能。面层由一层或数层组成，顶面可加铺磨耗层，底面可增设联结层。有时需要设两层或三层：上基层，中基层、底基层。（二）路拱和排水四、路面的等级与分类（一）路面分级（二）路面的分类按力学特性：柔性路面、刚性路面、半刚性路面…按材料：水泥路面、沥青路面、砂石路面…

第二章路基工程基本知识

第一节路基类型与构造

一、路基的断面形式常用横断面图案表示：路堤、路堑、半填半挖三种。1、路堤：路基顶面高于原地面的填高路基称为路堤。1、矮路堤填士高度﹤1.0m2、高路堤填士总高度>18m(土质)填石总高度>20m(石质)3、一般路堤介于两者之间矮路堤一般路堤2、路堑：全部由地面开挖出的路基称为路堑。分为全路堑、半路堑和半山洞三种。（三）半填半挖横断面上，部分为挖方部分为填方的路基称为半填半挖路基，通常出现在地面横坡较陡时候，它兼有上述路堤和路堑的构造特点和要求。

第二节公路自然区划与土基

干湿类型一、公路自然区划区划的目的：区分不同地理区域自然条件对公路工程影响的差异性，并在路基路面的设计、施工和养护中采取适当的技术措施和采用合适的设计参数，以保证路基、路面的强度和稳定性。区划的原则：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考虑又有主导作用《公路自然区划标准》（JTJ003—86）对我国进行了自然区划，分为三个等级，一级、二级和三级。七个一级区，33个二级区划，18个二级副区：1.Ⅰ区北部多年冻土区2.Ⅱ区东部温暖季冻区3.Ⅲ区黄土高原干湿过渡区4.Ⅳ区东南湿热区5.Ⅴ西南潮湿区6.Ⅵ西北干旱区7.Ⅶ青藏高寒区二、路基土的分类和工程性质分类依据：土颗粒的粒径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质含量、土的塑性指标。分类：巨粒土，粗粒土，细粒土，特殊土。路基土的工程性质砂土：无塑性，强度高，水稳定性好，压实困难。砂性土：粗、细颗粒适宜，理想材料。粉性土：粉土颗粒，毛细作用强烈，水稳定性差，需改良使用。粘性土：细颗粒含量多，透水差，毛细现象显著，应充分压实。重粘土：不透水，膨胀性和塑性大。特殊土：膨胀土、盐泽土、腐质性土第三节路基干湿类型路基湿度来源：(1)大气降水(2)地面水(3)地下毛细水(4)水蒸汽凝结水路基干湿类型：干燥、中湿、潮湿和过湿。按不利季节路槽底面以下80cm深度内土的平均稠度来确定，分八层，每层10cm。（已建道路）平均稠度：（一）平均稠度判定法（适用于已建路基）稠度：如果80cm内为同一种土稠度：（二）路基临界高度判定法（－新建道路）路基临界高度是指在最不利季节，当路基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路槽底距地下水位或长期地表积水水位的最小高度。现有一段待建公路，自然区划为Ⅱ4,地基土质为粉质中液限粘土，路基上部80cm范围内每10cm土层的含水量分别为：22％，23％，23.5％，24％，24.5％，25％，25.5％，25％，此土的液限含水量为36％，塑限含水量为23％，分界稠度参考上表，请用平均稠度法判断土的干湿类型。1：现有一段位于苏州市郊区的粉质中液限土基层，最高地下水位离地面1.0m，路槽底高出地面1.0m，试确定路基干湿类型并预测路基湿度。解：由区划区苏州市属IV1区H=1.0+1.0=2.0m查表1-9粉性土临界高度H1=2.1mH2=1.4m再由上表H2<H<H1,属中湿类型则由表1－7，查得：内插求得：平均稠度所以：估计路基上层80cm范围内平均稠度为0.95为0.95第四节路基的力学特性和承载能力一.土基的力学强度特性（一）路基应力工作区：1、路基受力：自重、车辆荷载P—车轮荷载换算的均布荷载KN/㎡D—圆形均布荷载作用面积的直径。Z—应力作用点深度。r—土的容重。※路基工作区：在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为10%~20%时候，该深度范围内的路基称为路基工作区。4、要求：1）对工作区深度范围内的土质选择，路基压实度提出较高要求。2）当工作区深度大于填土高度时，荷载不仅施加于路堤而且施加于天然地基上，所以天然地基也应充分压实。（二）路基土的应力——应变特性弹性变形和塑性变形土的应力应变关系曲线1、初始切线模量2、切线模量3、割线模量4、回弹模量应力卸除阶段，应力—应变曲线的割线模量总结：①前三种应变包含回弹应变和残余应变②回弹模量则仅包含回弹应变，部分反映了土的弹性性质。二、路基土的强度、刚度指标

强、刚度指标有：回弹模量、地基反映模量、加州荷载比、剪切模量38土基回弹模量（弹性模量）路基模型：弹性半空间体现场承载板试验测定方法：

弯沉不超过1mm前的各级荷载地基反应模量路基模型：文科勒地基（弹簧地基）测定方法：承载板试验测定（一次加载到位）。板直径一般为76cm，弯沉控制量为0.127cm，或70kpa以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示CBR值。加州承载比（CBR）几个数值：19.35cm2，0.1270.254cm、1.27cm、注意：通常取0.254cm对应值，但若小于0.508对应值则取后者。0.254cmCBR标准值为7030kpa，0.508cm标准值为10550kpa一、地面排水设施的构造与布置边沟截水沟排水沟跌水与急流槽倒虹吸与渡水槽第六节路基排水

路堤边沟

路堑边沟

沟渠连接示意图

1-排水沟；2-其他沟渠；3-路中线；4-桥涵排水沟天沟吊沟、跌水与急流槽

缓流井

用于承接从吊沟汇入侧沟的地表水并削减其能量，保护路基本体不受冲蚀

三、地下排水设施的构造与布置盲沟地下排水设施的构造与布置渗沟渗井边坡渗沟正视图

拱形边坡渗沟

树枝形边坡渗沟

第七节边坡防护工程边坡防护包括路基的坡面防护和坡脚的冲刷防护一坡面防护植物防护是指人工培植边坡植被覆盖表土以防止雨水冲刷，并调节土壤湿度以防止表土干裂及剥落的措施，包括植草、铺草皮和种树，主要适用于较缓的土质或严重风化的岩质边坡。（一）植物防护1植草适用于草类生长的土质路堤和路堑边坡，一般要求边坡坡度缓于1：1，容许地表水流速0.4～0.6m/s，坡高在6.0m以内。2铺草皮可用于较高较陡的土坡上，亦可铺在严重风化的岩层和成岩作用差的软岩层边坡上雨量较集中的地区，植草的成活率低，但当附近草皮来源容易，铺草皮更适宜铺草皮常用的有白茅草、假俭草、绊根草等

3、植树铺草皮的方法包括平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮等

(二)、坡面补强及加固1、对于不宜采用植物防护的岩质边坡，如页岩等易风化岩边坡可采用抹面、喷浆、勾缝、灌浆等方法防护，同时防止坡面水洗蚀和风化剥落2、混凝土薄板

对于不易用植物防护的土质边坡，可直接用厚0.8～1.0cm之混凝土薄板防护，重量轻，节约坞土，也可工厂化预制

3、土工布路堑坡面覆盖的防护

（三）砌石护坡对缓于1:1的各种土质、土夹石及岩质边坡，坡面受地表水流冲蚀产生冲沟、泥流、小型表层溜坍，均可采用砌石护坡防护1、单层干砌片石护坡

2、漿砌片石护坡

肋式浆砌片石护坡展示图

柱肋漿砌片石护坡（单位:cm）

3、漿砌片石骨架护坡

4.漿砌片石护墙

孔窗式护墙5.钢筋混凝土框架护坡

钢筋混凝土框架护坡二、路基冲刷防护沿河的铁路路基，受河流变迁及冲刷的威胁，尤其到了每年的洪水涨水季节，水流对路基的冲刷乃至冲毁，常给行车安全造成巨大的威胁和灾害，故必须以有效的措施防止河岸与路堤边坡被冲刷，确保路基安全稳定

防止冲刷的方法

直接防护直接防护中，除上述植物防护（主要指植树）与砌石防护外，对于较大流速和浸水部分来说，还有抛石、石笼、柔性板与抗滑桩等间接防护主要指导治和改河

路基边坡和河岸冲刷直接防护类型与适用条件防护类型结构形式适用条件注意事项容许流速(m/s)水文、地形条件植物防护铺草皮1.2～1.8水流方向与线路近乎平行,不受各种洪水主流的冲刷的季节性浸水路堤边坡防护种植防水林挂柳有浅滩地段的河岸冲刷防护干砌片石护坡单层干砌厚一般0.25～0.5m双层干砌厚上层0.25～0.35m,下层0.25m2～4水流方向较平顺的河岸滩地边缘;不受主流冲刷的路堤边坡应设置垫层浆砌片石护坡厚0.3～0.6m4～8主流冲刷及波浪作用强烈处的路堤边坡有冻胀变形的边坡上应设垫层抛石石块尺寸根据流速和波浪大小计算,一般0.3～0.5m3水流方向较平顺,无严重局部冲刷地段抛石厚度不应小于石块尺寸之两倍石笼镀锌铁丝、竹编笼箱或土工格栅笼箱5～6受洪水冲刷但无滚石的地段和大石料缺少的地区浸水挡土墙5～8峡谷急流地段,水流冲刷严重地段1、铺草皮砖（一）直接防护2、抛石护坡不设垫层设置垫层3、片石护坡4、混凝土板护坡混凝土板护坡示意图5、石笼护坡石笼构造图

a)平铺b)垒码石笼垒码或平铺防护图（单位：m）

单个丁坝顺坝

（二）间接防护导流建筑物常用的有丁坝、顺坝两种

按照河水流向与丁坝交角的大小，丁坝分成垂直、上挑、下挑三种布置形式

垂直布置形式下挑布置形式

上挑布置形式丁坝不同布置形式的冲淤情况示意图第三章一般路基设计一、路基的基本构造1、路基宽度B，根据“路基横断面设计”确定2、路基高度H，道路中桩原地面标高与路基设计标高的相差值。3、边坡坡度：H：b=1：m式中：b—边坡宽度；H—边坡高度。4、其它设施：①取土坑；②弃土堆；③护坡道；④碎落台。二、路堤设计1、路床是指路面的基础，是路面以下80㎝范围内的路基部分，承受由路面传来的荷载。①路床a.上路床：0～30㎝b.下路床：30～80㎝②路堤a.上路堤：80～150㎝b.下路堤：再往下2、地基的处理①原地面坡度陡于1：5时，应开挖台阶；②原地面坡度陡于1：2.5时，应采用石砌护脚。3、路堤边坡①形式a.直线形b.折线形C.台阶形②坡度，按《规范》选用，参见P132填料种类边坡高度(m)边坡坡度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度粘质土、粉质土、砂类土20812—l：1.51：l.75砂、砾12——1：1.5漂(块)石土、卵石土、砥(角砾)石土、碎石土20128—1：l.5l：1.75易风化的石块20812—1：15l：1.5三、路堑边坡设计工程地质法:比照着当地具有相同工程地质条件，而处于极限状态的自然山坡和稳定的已成人工边坡，来确定路堑边坡的形状和坡度。

二、岩质路线边坡：（一）影响稳定性的因素：1、结构面的产状。2、岩体破碎程度。3、岩石风化程度。4、岩石性质。5、施工方法。

根据地层性质的不同把边坡分为岩质、土质和碎（砾）石土三类路堑边坡。（二）边坡坡度参考值1、应先对设计路堑的工程地质条件进行调查和分级。2、设计人员也可根据当地具体条件和设计经验。通过调查分析得出适合该地区的经验设计坡度表。土质路堑边坡坡度第四节路基施工及压实1.土质路基施工路堤的填筑施工要点：1）基底处理：去草皮、浮土，挖台阶，挤淤等；2）填料选择3）填土压实填筑方案：1）分层填筑法2）竖向填筑法3）混合填筑法(a)正确的（b）不正确的路堑的开挖开挖方案：1）横向全宽挖掘法2）纵向通道挖掘法3）混合法2.路基压实压实的意义：密实度提高，透水性降低，毛细高度降低，变形减小，强度和水温稳定性提高。压实的机理：压实排除土内气体，土粒彼此挤紧，内摩阻力和粘结力提高，最终导致强度增加，稳定性提高。影响路基压实的因素：内因：含水量；土质；外因：压实功能；压实机具和方法等含水量对压实的影响最大干密度：通常某种土在一定的压实功条件下的干密度的最大值。最大干密度一般用室内标准击实试验得到最佳含水量：与最大干密度对应的含水量工地上压实达到的干密度γ与室内标准击实试验所得的该路基土的最大干密度γ0之比称为压实度土质对压实的影响不同土质，w0、γ0不同；粘性较高的土，w0较高，γ0较低；亚砂土和亚粘土的压实性能较粘性土好。压实功能的影响：压实功：压实作用的大小，如：机具重量，压实次数、捶击次数与落差等。在相同含水量条件下，压实功能越大，土的密实度越大。当压实功能增加到一定程度后，土的密实度增加不明显，甚至会破坏土基结构。压实机具和方法的影响压实机具不同，压力传布的有效深度不同；压实机具质量较小时，荷载作用时间越长，土的密实度越高，密实度的增长随作用时间的增长而减小；压实机具较重时，土的密实度随荷载作用时间的增加而迅速增大，超过某一时间限度，土基变形增加而破坏。碾压速度越高，压实效果越差。3、路基压实标准（1）压实度：工地上压实达到的干密度γ与室内标准击实试验所得的该路基土的最大干密度γ0之比。重型击实标准（相当于120～150KN压路机）、轻型击实标准(相当于60~80KN压路机)土基压实度检测灌砂法环刀法灌水法核子密度湿度仪法压实度检测结果的评定检验评定段的压实度代表值K（算术平均值的下置信界限）为：式中：——检验评定段内各测点压实度的平均值；

——t分布表中随测点数和保证率（或置信