《路基工程導(dǎo)論》PPT課件.ppt

1,第二篇 路基工程,2,水毀道路,3,4,5,6,7,8,9,滑坡道路,10,11,12,第一章 緒論 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 路基土的分類 第三節(jié) 路基的干濕類型 第四節(jié) 路基的力學(xué)特性 第五節(jié) 路基的變形及破壞,13,第一節(jié) 路基工程基本知識(shí),（一） 路基工程的特點(diǎn),（1）土石方數(shù)量大，沿線分布不均，與路基排水、防護(hù)與加固工程相互制約，設(shè)計(jì)中需要綜合考慮。 （2）路基工程項(xiàng)目繁雜，涉及土方、石方、砌體等多種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工，施工安排困難。 （3）路基工程對(duì)于原來的生態(tài)、水土保持和農(nóng)田水利等環(huán)境影響巨大，工程方案應(yīng)該經(jīng)過仔細(xì)權(quán)衡并采取一定的技術(shù)措施以避免對(duì)于環(huán)境的破壞。 （4）路基工程的質(zhì)量對(duì)于道路的使用品質(zhì)和路面的使用壽命影響十分明顯。,一、路基的特點(diǎn)和要求,14,（二） 路基工程與其他有關(guān)工程項(xiàng)目的關(guān)系,（1）路基設(shè)計(jì)與路線設(shè)計(jì)的關(guān)系,路基設(shè)計(jì)和路線設(shè)計(jì)相輔相成，路基設(shè)計(jì)是橫斷面設(shè)計(jì)的延伸,（2）路基工程與路面工程的關(guān)系,路基設(shè)計(jì)與路面設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮，既要避免強(qiáng)基薄面，又要杜絕弱基強(qiáng)面,（3）路基工程與橋涵工程的關(guān)系,橋頭引道的路基設(shè)計(jì)應(yīng)該與橋位選擇，橋孔設(shè)計(jì)以及涵洞的配置相互配合，綜合考慮橋梁和道路的高程的配合和河灘橋頭引道的穩(wěn)定性,15,（三）路基工程設(shè)計(jì)必須滿足的基本要求,（1）具有足夠的強(qiáng)度 路基要有一定抵抗變形的能力，使在荷載作用下不致發(fā)生超過允許的變形。 （2）具有足夠的水穩(wěn)定性 路基應(yīng)在地面水和地下水作用下不致顯著地降低強(qiáng)度，在冰凍地區(qū)不致造成凍融翻漿和強(qiáng)度急劇下降。 （3）具有足夠的整體穩(wěn)定性 路基設(shè)計(jì)時(shí)必須采取技術(shù)措施如排水、邊坡加固或設(shè)置擋土墻等，確保路基的整體穩(wěn)定性。,16,（四）保證路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的措施,（一）合理選擇路基斷面形式，正確確定邊坡坡度 （二）選擇強(qiáng)度和水溫穩(wěn)定性良好的土質(zhì)填筑路堤，并采取正確的施工方法 （三）充分壓實(shí)土基，提高土基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性 （四）做好地面和地下排水，保證水流暢通，防止路基過濕或水毀 （五）保證路基有足夠的高度，使路基工作區(qū)保持干燥狀態(tài) （六）設(shè)置隔水層或隔溫層，切斷毛細(xì)水上升，減少水分副溫遷移的影響 （七）采用合理的邊坡加固與防護(hù)措施，和適當(dāng)?shù)闹踅Y(jié)構(gòu)物,17,第二節(jié) 路基土的分類及工程性質(zhì),(一)、路基土的分類 依據(jù)顆粒組成、土的塑性指數(shù)和土質(zhì)化學(xué)成份分為4類11種,18,(二)、各種土的工程性質(zhì) 1、巨粒土 （1）漂石用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材集料，不能用于路基填筑 （2）卵石用作砌筑工程結(jié)構(gòu)物，或破碎后用作混合材集料，是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不能用于路基上層填筑,19,2、粗粒土 （1）礫類土是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的路基填料，但是不建議用于路基上層填筑；級(jí)配和強(qiáng)度等性質(zhì)優(yōu)良的礫石或砂礫用作混合材集料（水泥混凝土或貧混凝土等） （2）砂類土 1）砂純粹的砂是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的路基填料，同時(shí)也用于其他混合材集料，細(xì)砂或粉砂容易產(chǎn)生被動(dòng)水?dāng)y帶、砂土液化或管涌，不適用于高路堤、沿河路堤和堤壩 2）砂性土是強(qiáng)度和穩(wěn)定性都好的優(yōu)良路基填料,20,3、細(xì)粒土 （1）粉質(zhì)土強(qiáng)度低，干縮，毛細(xì)作用強(qiáng)，是不良路基填料 （2）粘質(zhì)土透水性小，干縮濕脹，不適用于水濕狀況劇烈變化地區(qū)，可用于干旱地區(qū)路堤填筑或某些特殊部位，也可以用來與砂土拌合后形成砂性土使用 （3）有機(jī)質(zhì)土不宜用作路基填料 4、特殊土不宜用作路基填料(膨脹土),21,第四節(jié) 路基干濕類型和填土高度,（二）、濕度的來源和變遷,（一）、濕度對(duì)路基的影響,路基的濕度狀況變化是影響路基路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性的重要因素之一，應(yīng)該盡量使路基平衡濕度（路基上部中心附近趨向穩(wěn)定平衡的濕度）趨于較干燥或穩(wěn)定的狀態(tài)，使路基保持穩(wěn)定。,1、大氣降水大氣降水通過路面，路肩邊坡和邊溝滲入路基；,2、地面水邊溝的流水、地表涇流水因排水不良，形成積水、滲入路基；,22,3、地下水路基下面一定范圍內(nèi)的地下水浸入路基；,4、毛細(xì)水路基下的地下水，通過毛細(xì)管作用，上升到路基；,5、水蒸汽凝結(jié)水在土的空隙中流動(dòng)的水蒸汽，遇冷凝結(jié)成水；,6、薄膜移動(dòng)水在土的結(jié)構(gòu)中水以薄膜的形成從含水量較高處向較低處流動(dòng)，或由溫度較高處向凍結(jié)中心周圍流動(dòng)。,7、水的負(fù)溫遷移在負(fù)溫和毛細(xì)作用下由下向上的遷移,23,24,（1）分類,（2）指標(biāo),（三）、路基水濕狀況評(píng)估,路基平均稠度,土的平均含水量,路基的干濕類型是以不利季節(jié)路槽表面以下80厘米深度內(nèi)土的平均稠度 來劃分，分為干燥、中濕、潮濕、過濕四類。,1、路基干濕類型,25,通過針對(duì)各種土類的試驗(yàn)，確定類似下圖的關(guān)系確定相應(yīng)的分界相對(duì)含水量w1、w2、w3,和臨界高度h1、h2、h3,（3）標(biāo)準(zhǔn),26,（4） 應(yīng)用,1）新建路基采用地下水位高度與擬采用的填土的臨界高低進(jìn)行干濕狀況評(píng)價(jià),2）通常應(yīng)該使路基處于干燥或中濕狀況，并因評(píng)價(jià)結(jié)果采取相應(yīng)的施工養(yǎng)護(hù)（換填、排水蔬干等）措施或設(shè)計(jì)方案（抬高路線設(shè)計(jì)標(biāo)高）,27,（四）、路基的最小填土高度,路基最小填土高度Hmin指路基邊緣距地面的最小高度，最小填土高度是為了保證路基終年處于干燥或中濕狀態(tài)，保持路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。,對(duì)于砂性土， Hmin為0.30.5m 對(duì)于粘性土， Hmin為0.40.7m 對(duì)于粉性土， Hmin為0.50.8m,對(duì)于沿河路堤，其填土高度按式計(jì)算,28,第五節(jié)、路基的變形和破壞,（一）、路基常見病害,1.路基的沉陷,若路路堤填筑均勻，但是壓密程度不足，產(chǎn)生均勻下沉，叫做路基沉陷；,若路堤密實(shí)程度不足，產(chǎn)生堤身不均勻下陷并且伴有剪切破壞，叫做沉縮；,若天然地基承載力不足，產(chǎn)生地基下限，叫做沉落，一般發(fā)生在軟弱地基上,29,2.路基邊坡的坍方,1）溜方,2）崩落,3）滑坍,被水飽和的少量土體沿邊坡下滑，也可能邊坡被水流沖刷所致。,填土不正確造成邊坡失去正確形狀,由于施工使巖基受損，或受水浸透和振動(dòng)引起的,30,3.路基沿山坡滑動(dòng)滑移,4.特殊地質(zhì)條件下的病害,凍脹與翻漿、泥石流、雪崩、巖溶、地震、特大暴雨水毀等,陡坡路堤底面被水濕潤(rùn)形成滑動(dòng)面，造成路堤沿坡面整體下滑,31,（二）、病害原因的綜合分析,路基設(shè)計(jì)前必須充分收集沿線的地質(zhì)、水文和氣象等方面的資料，進(jìn)行全面分析研究，從而針對(duì)具體情況采取正確的設(shè)計(jì)方案和施工方法，以消除或盡可能地減輕路基病害，確保路基工程達(dá)到規(guī)定的要求,1.內(nèi)部因素：不良的巖土體條件,2.外部因素：不利的水、溫條件影響,3.人為的因素：不良的設(shè)計(jì)、不合理的或不合格的施工、養(yǎng)護(hù)維修不及時(shí),32,33,一般路基設(shè)計(jì),一般路基：在正常的地址和水文條件下，填方邊坡 高度和挖方邊坡高度都不超過允許范圍的路基。,34,一般路基： 在良好的地質(zhì)與水文等條件下，填方高度和挖方深度不大的路基。 特殊路基： 超過規(guī)范規(guī)定的高填，深挖路基，以及地質(zhì)和水文等條件特殊的路基。,35,路基設(shè)計(jì)的一般要求,1.路基設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)道路等級(jí)、行車要求和自然條件，綜合考慮施工、養(yǎng)護(hù)和使用方面的情況，既要堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定又要經(jīng)濟(jì)合理。,2.路基設(shè)計(jì)除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度之外，還應(yīng)該設(shè)置完善的排水和必要的防護(hù)加固工程以及其他結(jié)構(gòu)物，采取經(jīng)濟(jì)有效的病害防止措施,3.路基設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合路線和沿線其他構(gòu)造物設(shè)計(jì)，路基設(shè)計(jì)還應(yīng)與路面設(shè)計(jì)相結(jié)合,4.路基設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)及環(huán)境保護(hù)等的要求,36,一、路基橫斷面,1. 路基類型 路堤 路塹 填挖結(jié)合 路堤: 全部用巖土填筑而成的路基； 路塹 ： 全部在天然地面開挖而成的路基； 填挖結(jié)合 ： 一側(cè)開挖，一側(cè)填筑的路基。,37,2.路堤 （1） 分類 根據(jù)填土高度的不同： 矮路堤 （11.5m); 高路堤 (土質(zhì) soil 18m 石質(zhì) stone20m); 正常路堤 (1.518m)。 根據(jù)所處條件的不同： 浸水路堤、 護(hù)腳路堤、挖溝填筑路堤等等,38,（2）構(gòu)造,矮路堤: 1)滿足最小填土高度 2)路基處于干燥或中濕狀態(tài) 3)兩側(cè)設(shè)邊溝 4)充分壓實(shí) 高路堤: 1)邊坡穩(wěn)定性; 2)斷面要經(jīng)濟(jì)合理 正常路堤: 1)考慮水的影響; 2)設(shè)置護(hù)坡道; 3)地面陡時(shí),在天然地面開挖臺(tái)階.,39,40,41,3.路塹,（1） 分類 根據(jù)開挖深度: 深路塹(20m) 淺路塹 根據(jù)橫斷面形式: 全挖路基 臺(tái)口式路基 半山洞路基,42,43,（2） 構(gòu)造,坡腳處設(shè)置邊溝 路塹上方設(shè)置截水溝 充分壓實(shí) 設(shè)置必要的排水設(shè)施,44,二、路基的基本構(gòu)造,45,路基設(shè)計(jì)的內(nèi)容,（1）選擇路基斷面形式,確定路基寬度與路基高度; （2）選擇路堤填料與壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn); （3）確定邊坡形狀與坡度; （4）路基排水系統(tǒng)和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); （5）坡面防護(hù)與加固設(shè)計(jì); （6）附屬設(shè)施設(shè)計(jì).,46,路基寬度是指一個(gè)橫斷面上兩路肩外緣之間的寬度，由公路等級(jí)和交通情況決定。通常包含行車道、路肩和中間帶；特殊地段可能包含變速車道、爬坡車道、慢行車道、彎道加寬或其他路用設(shè)施（如護(hù)欄、照明、綠化）等可能占用的寬度,路基以及行車道、路肩等各個(gè)部分的寬度由公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B01-2003）規(guī)定,1、路基寬度,47,高速公路、一級(jí)公路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面,路 基,路肩,車道,中間帶,車道,車道,硬路肩,路緣帶,路 緣 帶,路 緣 帶,中 央 分 隔 帶,48,二、三、四級(jí)公路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面,路 基,路肩,車道,路肩,硬路肩,車道,土路肩,車道,三、四級(jí)公路一般情況,二級(jí)公路加寬硬路肩時(shí),49,（三）沿河路堤及受水浸淹的路基，其高度應(yīng)高于相應(yīng)的設(shè)計(jì)洪水頻率的設(shè)計(jì)水位（洪水位高度壅水或波浪高度）之上0.5m。,邊坡高度：填方坡腳或挖方坡頂標(biāo)高與路基邊緣的相對(duì)高差,（一）路基高度由路線縱坡設(shè)計(jì)確定。確定時(shí)，要綜合考慮地形、地質(zhì)、地貌、水文等自然條件，橋涵等構(gòu)造物與交叉口的控制高度、縱橫坡度的平順、平縱線形的協(xié)調(diào)、土石方工程數(shù)量的平衡，以及路基的穩(wěn)定性等因素,2、路基高度,（二）一般路堤設(shè)計(jì)時(shí)的最小填筑高度除了滿足其他有關(guān)的路線要求外，應(yīng)該滿足使路基處于干燥或中濕狀態(tài)的臨界高度。,中心高度：路基中心線處的設(shè)計(jì)高程與原地面標(biāo)高之差,50,（1）邊坡形式,3、路基邊坡,51,如地質(zhì)情況良好，土質(zhì)路堤可參照下表選定其邊坡坡度。如填土邊坡高度超過20m，坡率應(yīng)個(gè)別設(shè)計(jì)，由邊坡穩(wěn)定性分析確定。,（2）路堤邊坡坡度,52,浸水路堤在設(shè)計(jì)水位以下的邊坡坡率不宜陡于1：1.75,當(dāng)采取其它措施，如逐層加強(qiáng)壓實(shí)、鋪砌護(hù)坡、加強(qiáng)排水防沖設(shè)施等，可根據(jù)具體情況確定邊坡坡度，例如當(dāng)邊坡總高度不超過上表中的上部邊坡高度，采取上述特殊措施時(shí)，可采用陡于1:1.3 的邊坡坡度。,53,填石或砌石路堤適用于浸水、陡坡、高邊坡或高填方地段，邊坡坡率視填石或砌石的情況而定。通常陡于土質(zhì)邊坡。,54,（3）路塹邊坡坡度,土質(zhì)路塹,1）邊坡高度不大于20m時(shí)，邊坡坡率不宜大于下表規(guī)定,土質(zhì)路塹邊坡形式及坡率應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、邊坡高度、排水措施、施工方法，結(jié)合自然穩(wěn)定山坡和人工邊坡的的調(diào)查和力學(xué)分析確定。,2）邊坡高度大于20m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行個(gè)別勘察設(shè)計(jì)。按照勘察的數(shù)據(jù)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析。高邊坡施工中還應(yīng)進(jìn)行工程監(jiān)測(cè)。,55,巖質(zhì)路塹,巖質(zhì)路塹邊坡形式及坡率一般應(yīng)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造與巖石特性、邊坡高度、施工方法，對(duì)照相似工程的成功經(jīng)驗(yàn)選定邊坡坡率。,1）巖質(zhì)邊坡高度小于30m時(shí)，邊坡坡率不宜大于下表規(guī)定,2）巖質(zhì)邊坡高度大于30m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行個(gè)別勘察設(shè)計(jì)。,56,三、 路基附屬設(shè)施,1、取土坑和棄土堆,（1）路線外集中取土坑的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)各地段所需要取土的數(shù)量，并結(jié)合路基排水、土質(zhì)、施工方法，做出統(tǒng)一設(shè)計(jì)； （2）取土坑至路基之間的距離不得影響路基邊坡穩(wěn)定； （3）橋頭引道兩側(cè)不宜設(shè)置取土坑； （4）兼作排水的取土坑，應(yīng)確保水流通暢排泄，其深度不宜超過該地區(qū)地下水位（平原區(qū)一般深度約為1m），并應(yīng)與橋涵進(jìn)口高程相銜接；其縱坡不應(yīng)小于0.2，平坦地段亦不應(yīng)小于0.1； （5）對(duì)取土坑應(yīng)采取必要的排水、防護(hù)和綠化措施，避免水土流失。,取土坑,57,（1）棄土堆設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)剞r(nóng)田建設(shè)和自然環(huán)境相結(jié)合，并注意保護(hù)林木、農(nóng)田、房屋及其他工程措施。 （2）棄土堆不得影響路基穩(wěn)定和斜坡穩(wěn)定，廢方應(yīng)在沿線附近低洼荒地或路塹的下側(cè)堆放，當(dāng)?shù)孛鏅M坡緩于1：5時(shí)，可以設(shè)置在路塹兩側(cè)。 （3）棄土堆應(yīng)堆放規(guī)則，進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪雺?，并采取必要的排水、防護(hù)和綠化措施。 （4）沿河棄土?xí)r，應(yīng)避免棄土阻塞、污染河道。橋頭棄土不得擠壓橋墩、阻塞橋孔。 （5）風(fēng)沙或風(fēng)吹雪路段的棄土堆應(yīng)設(shè)置在迎風(fēng)一側(cè)，并應(yīng)與路基具有足夠的距離。,棄土堆,58,2、護(hù)坡道和碎落臺(tái),護(hù)坡道,用于高邊坡和軟弱地基地段，保證邊坡的穩(wěn)定性和防止地基的沉陷,59,.碎落臺(tái),用于防止山坡、邊坡的碎落物落入邊溝或車道，設(shè)置在路塹邊坡坡腳、邊溝或截水溝的外測(cè)；路塹擋土墻或山坡?lián)跬翂Φ膲敗?一般碎落臺(tái)的寬度為12m，有時(shí)是邊坡平臺(tái)或擋土墻的墻頂?shù)膶挾?，碎落較多時(shí)可以采用石砌碎落臺(tái)。,60,3、堆料坪和錯(cuò)車道,低等級(jí)道路（砂石路面和雙向行駛的單車道公路）上的養(yǎng)護(hù)和交通設(shè)施。,61,小結(jié)： 1.一般路基與特殊路基的定義 2.路基的類型及其構(gòu)造