路基工程.ppt

1、路路 基基 工工 程程2010.10.30 必修的专业核心课之一，主要论述道路路基工程的基本理论和基本知识，它与路面工程是有机的整体，两部分共同构成以地基为基础的道路结构。主要内容：第一章 学习要求 第二章 概述 第三章 一般路基设计 第四章 排水 第五章 路基防护与加固 第六章 重力式挡土墙 第七章 路基施工 必修的专业核心课之一，主要论述道路路基工程的基本理论和基本知识，它与路面工程是有机的整体，两部分共同构成以地基为基础的道路结构。学习要求：1、了解路基工程的特点，路基的作用，路面对路基的依赖关系，路基土的分类、相对含水量与干湿类型。2、一般路基设计：熟练掌握路基典型横断面组成及；了解路

2、基的基本构造要素及主要附属设施；4、路基防护与加固：了解路基的坡面防护与冲刷防护的类型与方法，了解掌握地基加固的类型与方法。5、挡土墙：掌握挡土墙的用途、类型与使用条件；掌握重力式挡土墙的构造；了解轻型挡土墙的基本知识。6、路基路面排水设计：了解路基排水要求及设计的一般原则；了解地面排水设施的构造与布置。7、土质路基施工：了解土质路基施工要点。第一章 概述 一.概念 二.路基特点 三.路基土的分类 四.路基干湿类型 一.概念路基：在地面按照道路的线型（位置）和断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩、土结构物。路基工程与路线设计、路面工程、桥涵隧工程密切相关1.路线的确定须考虑路基稳定、占地、

3、土石方数量、填挖平衡等因素。2.路基的强度与稳定性是保证路面强度与稳定的基本条件，提高路基的强度与稳定性就可以减少路面厚度，降低路面造价。3.桥头引道路基，同桥位选设和桥孔设计关系密切，在路线纵断面设计中，要考虑路基与桥涵隧在布置与标高方面的关系。二.特点 工艺相对简单 工程数量大 耗费劳力多 涉及面较广，设计、施工等方面 耗资较多 三.路基土的分类四.路基干湿类型划分 1.划分为四类：干燥、中湿、潮湿、过 湿 路面设计一般要求路基处于干燥或中 湿状态。四.路基干湿类型划分 2.路基湿度变化的水源 (1).大气降水大气降水通过路面，路肩边坡和边沟渗入路基；(2).地面水边沟的流水、地表泾流水因

4、排水不良，形成积水、渗入路基；(3).地下水路基下面一定范围内的地下水浸入路基；(4).毛细水路基下的地下水，通过毛细管作用，上升到路基；(5).水蒸汽凝结水在土的空隙中流动的水蒸汽，遇冷凝结成水；(6).薄膜移动水在土的结构中水以薄膜的形成从含水量较高处向较低处流动，或由温度较高处向冻结中心周围流动。四.路基干湿类型划分 3.水的相对含水量及其形态 对于砂性土、粉性土、粘性土和重粘土可用相对含水量w/wy将各种形态的国度边界准确地表示之：(1).液态土对于荷载完全没有抵抗力，相对含水量大于1.0。(2).塑态 软塑土对于荷载具有很小的抵抗力，相对含水量大于1.00.75。硬塑土对于荷载具有相

5、当的抵抗力，相对含水量大于0.750.5。(3).固态土在压实状态下，强度很大，相对含水量小于0.5。第三章 一般路基设计 一路基典型断面图 二路基一般设计图 一路基典型断面图 路基断面的典型形式可分为路堤、路堑和填挖结合三种。一路基典型断面图填方路基断面图 一路基典型断面图挖方路基断面图一路基典型断面图半填半挖路基断面图 一路基典型断面图分离式路基 二路基一般设计图 二路基一般设计图 二路基一般设计图 二路基一般设计图 二路基一般设计图 二路基一般设计图 第四章 排水 一.水的来源 二.路基排水设计的原则 三.排水设备一.水的来源根据水源的不同水流可分为地面水和地下水。地面水主要是经由降水形

6、成的地面径流。地下水分为：上层滞水从地面入尚未深达下层的土中水；潜水在地面以下第一个隔水层以上的含水层中的水，距地面较近；层间水在地面以下任何两个隔水层之间的含水层之间的地下水。路基排水的目的是把路基工作区内的土基含水量降低到一定的范围，土基含水量过大，会引起土质松软，强度降低，边坡塌方，基身沉陷或滑动。二.路基排水设计的原则 1.设计前必须进行深入的调查研究；2.路基排水沟渠的设置和联结尽量不占或少占农田；3.设计要因地制宜、就地取材、经济适用；4.排水沟渠的出水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵工程；5.排水设计应讲求经济效益。二.路基排水设计的原则三.排水设备 排水设备包括地面排水设备

7、和地下排水设备。地面排水设备包括边沟、排水沟、截水沟、急流槽和跌水、蒸发池等。地下排水设备包括明沟、排水槽、暗沟、渗水暗沟。排水沟槽可以通过夯拍表层、卵石护面、干砌片石护、浆砌片石护面和拼装式混凝土护面等措施。排水设计包括流量计算、水力计算、排水设备工程设计 三.排水设备1.边沟：边沟设置在路堑的路肩外侧或路堤坡脚外侧，主要用于汇集和排除路基范围内以及流向路基的小量地面水，当流量不大时，可采用标准横断面。边沟的横断面形式常为梯形或三角形，也有流线型几矩形。底宽与深度一般不小于0。4 m。边沟的边坡一般为1：1-1：1。5，岩石边坡为1：0-1：0.5。沟底纵坡一般与路线纵坡一致，并不得小于0.

8、5%，困难情况下，可减小至0.1%，若大于3%时，需采取加固措施。为防止边沟水流漫溢或冲刷，规定单向排水长度每300500米设出水口，把水引到低洼处。在变坡点、桥涵进出水口、回头曲线等地段，要采取一些措施。三.排水设备1.边沟：三.排水设备2.截水沟：截水沟设在离路堑坡口5米以外，并宜结合地形进行布设。填方路基上侧的路堤截水沟距填方坡脚的距离，应不小于 2m。其纵坡不宜小于0.5%，以免水流停滞。截水沟断面的形式一般为梯形，底宽、深度不小于0.5米，边坡坡度根据土质而定。截水沟的位置应慎重考虑，最好能与绝大部分地面水流的方向垂直，转折处最好用曲线连接，在路基边坡到分水岭的距离长而降雨量又大的低

9、段，可设置一道或几道差不多平行的截水沟，分段拦截地面径流。三.排水设备3.排水沟：将边沟、截水沟、取（弃）土场和路基附近低洼处汇集的水引向路基以外时，应设置排水沟。排水沟断面形式应结合地形、地质条件确定，沟底纵坡不宜小于 0.3%，与其它排水设施的连接应顺畅。易受水流冲刷的排水沟应视实际情况采取防护、加固措施。三.排水设备4.跌水与急流槽：水流通过坡度大于 10%，水头高差大于 1.0m 的陡坡地段或特殊陡坎地段时，宜设置跌水或急流槽。跌水和急流槽应采取加固措施。急流槽底的纵坡应与地形相结合，进水口应予防护加固，出水口应采取消能措施，防止冲刷。为防止基底滑动，急流槽底可设置防滑平台，或设置凸榫

10、嵌入基底中。三.排水设备4.跌水与急流槽：三.排水设备5.蒸发池：气候干旱且排水困难地段，可利用沿线的取土坑或专门设置蒸发池汇集地表水。蒸发池边缘距路基边沟外缘的距离应以保证路基的稳定和安全为原则，并不应小于 5m。池中设计水位应低于排水沟的沟底。蒸发池的容量应以一个月内路基汇流入池中的雨水能及时完成渗透与蒸发作为设计依据。每个蒸发池的容水量应根据蒸发池的纵向间距经水力、水文计算后确定。蒸发池应根据具体情况采取适当的防护加固措施，蒸发池的设置不应使附近地面形成盐渍化或沼泽化。5.蒸发池：第五章 路基防护与加固 一路基常见病害 二危害的防治措施 一路基常见病害 路基裸露在大气中,经受着土体自重、

11、行车荷载和各种自然因素的作用,路基的各个部位将产生变形。一些变形是可以恢复的,称为可恢复变形;一些变形是不能够恢复的,称为不可恢复变形。路基的不可恢复变形会引起路基设计标高、形状和边坡坡度的改变,破坏路基的整体性和稳定性,引发各种路基病害的产生。一路基常见病害 1.路基沉陷 2.边坡滑塌 3.路基沿山坡滑动 4.碎落和崩塌 5.不良地质和水文条件造成的路基破坏 一路基常见病害1.路基沉陷 路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落,而这种沉落是不可恢复的。它是路基最常见的病害之一。路基沉陷产生的原因很多,但主要是有路基本身引起的压缩沉陷和由于地基原因引起的沉陷两种。(1)路基本身引起的沉陷是

12、因路基填料选择不当、填筑方法不合理、压实度不足、在路基堤身内部形成过湿夹层等因素,在荷载等的综合作用下,引起路基的竖向位移和变形。(2)地基的沉陷是由于原天然地面有软土、泥沼或不密实的松土存在,土基的承载能力极低,填筑路基前未对原天然地面进行处理,在路基自重的作用下,地基下沉或向两侧挤出,引起的路基下沉。一路基常见病害2.边坡滑塌 路基边坡滑塌也是路基最常见的病害之一,根据边坡土质类别、破坏原因和规模的不同,可分为溜方与滑坡两种。溜方:由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成。溜方通常是指边坡上表面薄层土体下溜,主要是由于流动水冲刷或施工不当引起的。滑坡:滑坡主要是由于土体的稳定性不足引起的。路堤

13、边坡坡度过陡,或边坡坡脚被冲刷淘空,或填土层次安排不当是路堤边坡发生滑坡的主要原因。一路基常见病害3.路基沿山坡滑动 在较陡的山坡填筑路基,若路基底部被水浸湿,形成滑动面,坡脚又未进行必要的加固处理,在路基自重的各行车荷载的作用下,整个路基倾斜的原地面向下滑动,路基整体失去稳定。一路基常见病害4.碎落和崩塌 碎落和剥落是指路堑边坡风化岩层的表面,在大气温度与湿度的交替作用之下,表层岩石从坡面上剥落下来,向下滚落。大块岩石脱离坡面称为崩塌。碎落和剥落物堆集在路堑边沟里,影响边沟排水,路堑地段如果排水不畅,又将引发其它路基路面的病害。一路基常见病害5.不良地质和水文条件造成的路基破坏 公路通过不良

14、地质地段时(如泥石流、冻土、盐渍土、溶洞)和较大的自然灾害(如大暴雨)等地区,均可能导致路基的大规模破坏。二危害的防治措施 1.路基填料、压实 2.路基防护与支挡 (1).坡面防护 (2).沿河路基防护 (3).挡土墙 (4).边坡锚固 (5).土钉支护 (6).抗滑桩1.路基填料、压实 选择良好的路基用土(如砂性土)填筑路基,如果在必要时,应对路基上层填土作稳定性处理施工时,采用合理的施工方法,严格遵守公路路基施工规范的规定,分层填筑,分层碾压,一定要保证每一层路基填料的压实度。使路基有足够的强度和稳定性来承受行车荷载的作用。另外,在路基施工时,应严格控制路基填土的含水量,避免在层与层中间形

15、成过湿的软弱夹层。2.路基防护与支挡 2.1坡面防护 坡面防护的目的是防止地表水流的冲刷、坡面岩土的风化剥落以及与环境的协调。近年来,随着对环境保护的重视,高等级公路的边坡,多采用种草防护,边坡较高时,采用砌石框格(方型、菱形、拱型、M型)种草防护。石砌圬工防护仍较普遍使用,混凝土预制块护坡多用在路堤边坡,连片的及带窗孔的护面墙用于路堑边坡。破裂的或易于风化破碎的岩石路堑边坡采用锚杆挂铁丝网或高强塑料网格喷浆或喷射混凝土以及喷射纤维混凝土防护也有较好的效果。2.1 坡面防护 2.1.1.植物防护 2.1.2.骨架植物防护 2.1.3.圬工防护2.1.1 植物防护2.1.1.1 植被防护选用草种

16、应根据防护目的、气候、土质、施工季节等确定，宜采用易成活、生长快、根系发达、叶茎矮或有匍匐茎的多年生草种。种子的配合、播种量等的设计应根据选用植物的生长特点、防护地点及施工方法确定。铺草皮适用于需要快速绿化，且坡率缓于 1：1 的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。草皮应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种，不宜采用喜水草种，严禁采用生长在泥沼地的草皮。植树适用于坡率缓于 1:1.5 的边坡，或在边坡以外的河岸及漫滩外。树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类。公路弯道内侧边坡严禁栽植高大树木。2.1.1 植物防护2.1.1 植物防护 2.1.1.2 客土喷播：客土喷播技术现已成为高速公路边坡植被保

17、护,河堤生物防护以及规模绿地建植的一种行之有效的植被建植方法.利用客土喷播机将由土壤、种子、水、肥料和其他外加剂组成的混合料或类似物料的输送、喷播在边坡上。客土喷播适用于风化岩石、土壤较少的软质岩石、养分较少的土壤、硬质土壤、植物立地条件差的高大陡坡面和受侵蚀显著的坡面。当坡度陡于 1：1 时，宜设置挂网或混凝土框架。2.1.2.骨架植物防护 浆砌片石或水泥混凝土骨架植草护坡 多边形水泥混凝土空心块植物护坡 锚杆混凝土框架植物防护2.1.2.骨架植物防护 浆砌片石或水泥混凝土骨架植草护坡2.1.2.骨架植物防护 浆砌片石或水泥混凝土骨架植草护坡2.1.2.骨架植物防护 多边形水泥混凝土空心块植

18、物护坡2.1.2.骨架植物防护 锚杆混凝土框架植物防护 2.1.3.圬工防护 喷护、锚杆挂网喷浆（混凝土）。护坡：干砌、浆砌片石护坡 护面墙2.1.3.圬工防护 护坡：干砌、浆砌片石护坡2.1.3.圬工防护 护面墙2.2 沿河路基防护 1.护坦 2.石笼 3.丁坝、顺坝 4.浆砌片石护坡2.2 沿河路基防护1.护坦：护坦防护适用于沿河路基挡土墙或护坡的局部冲刷深度过大，深基础施工不便的路段。2.2 沿河路基防护2.石笼 石笼防护适用于受水流冲刷和风浪侵袭，且防护工程基础不易处理或沿河挡土墙、护坡基础局部冲刷深度过大的沿河路堤坡脚或河岸。石笼内所填石料，应采用重度大、浸水不崩解、坚硬且未风化石块

19、，粒径应大于石笼的网孔。2.2 沿河路基防护3.丁坝、顺坝 挑流或减低流速，减轻水流对河岸或路基的冲刷。2.2 沿河路基防护4.浆砌片石护坡2.3 挡土墙 挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。2.3 挡土墙挡土墙分类2.3 挡土墙1.半重力式挡土墙：重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定.重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定.半重力式挡土墙为了减少自身重量，1、在墙背加入少量钢筋，以减薄墙身，节省圬工；2、墙趾较宽，以保证基底宽度，必要时，在墙趾处设少量钢筋。3、一般用于缺乏石料地区，并一般适用于低墙。半重力式挡土墙一半靠自身重量、一半靠柔性结构

20、来阻挡土的推力！2.3 挡土墙1.半重力式挡土墙：2.3 挡土墙2.悬臂式、扶壁式挡土墙：由底板及固定在底板上的悬臂式直墙构成的主要靠底板上的填土重量维持稳定的挡土墙。2.3 挡土墙3.锚定式挡土墙：锚杆挡土墙、锚定板挡土墙2.3 挡土墙4加筋土挡土墙2.3 挡土墙 5.板桩式挡土墙第六章 重力式挡土墙重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前常用的一种挡土墙，重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。它的优点是就地取材，施工方便，经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。由于重力式挡土墙靠自重维持平

21、衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制，如果墙太高，它耗费材料多，也不经济，当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋。第六章 重力式挡土墙 挡土墙结构：第六章 重力式挡土墙 挡土墙分类 第六章 重力式挡土墙 挡土墙布置：第七章 路基施工附录 术语1 路基 subgrade按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载。2 路床 roadbed指路面底面以下 0.80m 范围内的路基部分。在结构上分为上路床(00.30m)及下路床(0.30m0.

22、80m)两层。3 路堤 embankment高于原地面的填方路基。路堤在结构上分为上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下 0.80m1.50m 范围内的填方部分；下路堤是指上路堤以下的填方部分。4 路堑 cutting低于原地面的挖方路基。5 填石路堤 rockfill embankment用粒径大于 40、含量超过 70%的石料填筑的路堤。6 CBR(加州承载比)California bearing ratio表征路基土、粒料、稳定土强度的一种指标。即标准试件在贯入量为 2.5mm 时所施加的试验荷载与标准碎石材料在相同贯入量时所施加的荷载之比值,以百分率表示。附录 术语7 压实度 degr

23、ee of compaction筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比，以百分率表示。8 路基设计标高height for design of subgrade新建公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高、加宽地段，则为设置超高、加宽前的路基边缘标高；改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。设有中央分隔带的高速公路、一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。9 特殊路基 special subgrade位于特殊土（岩）地段、不良地质地段或受水、气候等自然因素影响强烈的路基。10 湿陷性黄土 collapsibility loess在自重或一定压力下受水浸湿

24、后，土体结构迅速破坏，并产生显著下沉现象的黄土。附录 术语11 红粘土 laterite碳酸盐类岩石在温湿气候条件下经风化后形成的褐红色粉土或粘性土。12 高液限土 high liquid limit soil液限（100g 锥试验）超过 50%的细粒土。13 膨胀土 expansive soil含亲水性矿物并具有明显的吸水膨胀与失水收缩特性的高塑性粘土。14 盐渍土 saline soil易溶盐含量大于规定值的土。15 多年冻土 perennially frozen soil冻结状态连续多年的温度低于 0且含冰的土。16 滑坡 landslide斜坡上的岩体或土体在自然或人为因素的影响下沿带

25、或面滑动的现象。附录 术语17 崩塌 rock fall高陡斜坡上岩体或土体在重力作用下倒塌、倾倒或坠落的现象。18 泥石流 debris flow挟带大量泥沙、石块的间歇性洪流。19 岩溶 karst可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态。20 挡土墙 retaining wall承受土体侧压力的墙式构造物。21 抗滑桩 slide-resistant pile抵抗土压力或滑坡下滑力的横向受力桩。22 土钉 soil nailing在土质或破碎软弱岩质边坡中设置钢筋钉以维持边坡稳定的支护结构。23 预应力锚杆（索）prestressed anchor由锚头、预应力筋、锚固体组成，通过对预应力筋施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态的支护结构。