道路工程 課題路基施工基礎(chǔ)知識(shí)PPT課件

1、課 題 2.1路基施工基礎(chǔ)知識(shí)第1頁/共38頁路基的斷面形式通?？煞譃槿N類型：路堤 Embankment路塹 cutting半填半挖式路基 part-fill part-cut subgrade第一部分 路基工程概述路基斷面形式按照路線位置和一定的技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造物。組成：結(jié)構(gòu)本體排水結(jié)構(gòu)物防護(hù)與加固設(shè)施其他特殊構(gòu)造物第2頁/共38頁1.路堤 1）一般路堤2）浸水路堤3）陡坡路堤第3頁/共38頁2. 路塹 1）全路塹2）半路塹3）半山洞第4頁/共38頁3.半填半挖路基1） 一般情況2） 設(shè)擋土墻情況3） 半山橋第5頁/共38頁路基工程的特點(diǎn)（一）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單相對(duì)橋梁等構(gòu)造物，路基路面工程是

2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的長(zhǎng)大構(gòu)造物（二）工程影響因素復(fù)雜同時(shí)受到自重、車輛動(dòng)荷載，并且直接暴露于大氣中，受到環(huán)境荷載的影響。（三）涉及學(xué)科廣泛涉及材料科學(xué)、巖土工程學(xué)、結(jié)構(gòu)分析理論、機(jī)電工程、自動(dòng)控制與量測(cè)技術(shù)、現(xiàn)代管理科學(xué)（四）工程量和工程費(fèi)用巨大占整個(gè)工程費(fèi)用的80以上，等級(jí)越低，所占比例越高。第6頁/共38頁對(duì)路基的基本要求路床路面結(jié)構(gòu)層以下80cm的路基部分，030cm為上路床，3080cm為下路床上路堤距路面底部80150cm的填方部分，以下的填方部分為下路堤1.路基整體穩(wěn)定堅(jiān)固針對(duì)路基保持穩(wěn)定幾何形狀和穩(wěn)定強(qiáng)度的要求2.路基上層密實(shí)均勻 針對(duì)路基上層（路床或上路堤范圍）作為重要路面支承結(jié)構(gòu)，需要

3、具有足夠的強(qiáng)度和良好的水、溫穩(wěn)定性的技術(shù)要求第7頁/共38頁路基路面工程的工作任務(wù)（一）路基路面設(shè)計(jì)路基路面設(shè)計(jì)勘察調(diào)查路基設(shè)計(jì)路面設(shè)計(jì)確定路基基身橫斷面和邊坡排水系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)邊坡防護(hù)與加固設(shè)計(jì)面層及結(jié)構(gòu)組合方案選擇各結(jié)構(gòu)層材料的組成設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)層尺寸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案比較第8頁/共38頁路基路面工程的工作任務(wù)（二）路基路面建設(shè)路基路面建設(shè)準(zhǔn)備工作路基施工路面施工質(zhì)量控制和檢驗(yàn)土方作業(yè)石方作業(yè)排水、防護(hù)、加固 清底攤鋪拌合壓實(shí)養(yǎng)生整形第9頁/共38頁 第二部分 路基的變形及破壞 一、 路基的主要變形破壞 荷載因素：自重、行車荷載、自然因素 影響穩(wěn)定性的因素：水分、溫度變化（正溫度、負(fù)溫度）、風(fēng)蝕作用

4、。 變形：彈性的、殘留的（不能恢復(fù)的） 1、 路堤沉陷：垂直方向產(chǎn)生較大的沉落 第10頁/共38頁原因： 1）填料不當(dāng) 2）填筑方法不合理 ： 不同土混雜； 未分層填筑、壓實(shí)； 土中有未經(jīng)打碎的大塊土或凍土塊； 荷載、 水和溫度綜合變化； 原地面軟弱，如泥沼、流沙、 垃圾堆積 未做處理等； 凍脹、翻漿。 2、路基邊坡的滑塌（滑坡）常見的路基病害，也是水毀的普遍現(xiàn)象溜方：少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動(dòng)而形成。 邊坡上表面薄層土體下溜。 原因：流動(dòng)水沖刷邊坡、施工不當(dāng)引起。滑坡：一不分土體在重力作用下沿某一滑動(dòng)層滑動(dòng)。 原因：土體穩(wěn)定性不足引起。第11頁/共38頁第12頁/共38頁第13頁/共38頁3

5、 、碎落和崩塌 剝落和碎落： 路塹邊坡風(fēng)化巖層表面，大氣溫度與濕度交替作用以及雨水沖刷和動(dòng)力作用之下，表面巖石從坡面上剝落下來，向下滾落。 大塊巖石脫離坡面沿邊坡滾落稱為崩塌。崩塌：整體巖塊在重力作用下傾倒、崩落。原因：巖體風(fēng)化破碎，邊坡較高。影響：危害較大的病害之一。第14頁/共38頁第15頁/共38頁比較： 崩塌無固定滑動(dòng)面。 崩塌體各部分相對(duì)位置在移動(dòng)過程中完全打亂。 碎落 滑坡4、路基沿山坡滑動(dòng) 原因：山坡較陡； 原地面未清除雜草或人工挖臺(tái)階； 坡腳未進(jìn)行必要的支撐。5、不良地質(zhì)和水文條件造成路基破壞 不良地質(zhì)條件：泥石流、溶洞等。 較大自然災(zāi)害：大暴雨地區(qū)。第16頁/共38頁二、路基

6、病害防治 提高路基穩(wěn)定性，防止各種病害產(chǎn)生，采取措施： 1、正確設(shè)計(jì)路基橫斷面。 2、選擇良好的路基用土填筑路基，必要時(shí)對(duì)填土作穩(wěn)定處理。 3、采取正確的填筑方法，充分壓實(shí)路基，保證達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。 4、適當(dāng)提高路基，防止水分從側(cè)面滲入或從地下水位上升進(jìn)入路基工作區(qū)范圍。 5、正確進(jìn)行排水設(shè)計(jì)。 6、必要時(shí)設(shè)計(jì)隔離層隔絕毛細(xì)水，設(shè)置隔溫層減少路基冰凍深度和水分累積。 7、采取邊坡加固、修筑擋土結(jié)構(gòu)物、土體加固等防護(hù)技術(shù)措施，以提高其穩(wěn)定性。第17頁/共38頁第三部分 公路自然區(qū)劃我國(guó)公路自然區(qū)劃分為三個(gè)等級(jí)。 一級(jí)區(qū)劃：首先將全國(guó)劃分為多年凍土、季部分凍土和全年不凍土三大地帶。 一級(jí)自然區(qū)根

7、據(jù)不同地理、氣候、地貌界限的交錯(cuò)和疊合，我國(guó)7個(gè)一級(jí)區(qū)的代號(hào)為：區(qū)北部多年凍土區(qū)區(qū)東部溫潤(rùn)季凍區(qū)區(qū)黃土高原干濕過渡區(qū)第18頁/共38頁區(qū)東南濕熱區(qū)區(qū)西南潮暖區(qū)區(qū)西北干旱區(qū)區(qū)青藏高寒區(qū)二級(jí)區(qū)劃： 在一級(jí)區(qū)劃的基礎(chǔ)上，以潮濕系數(shù)k為主進(jìn)一步劃分為33個(gè)二級(jí)區(qū)和19個(gè)副區(qū)共52個(gè)二級(jí)自然區(qū)。 K= 年降雨量 R/年蒸發(fā)量Z三級(jí)區(qū)劃： 1 、按地貌、水文和土類將二級(jí)區(qū)進(jìn)一步劃分為若干單元。 2 、另一種是地理和地貌等特點(diǎn)將二級(jí)區(qū)細(xì)劃為若干區(qū)域。第19頁/共38頁第四部分 路基土的分類一、路基土的分類 1、基本類型：按土的粒徑分為巨粒組、粗粒組和細(xì)粒組（特殊土）。分類總體系如下： 粒粒 組組 劃劃 分分

8、 表表 （單位：mm） 200 60 20 5 2 0.5 0.25 0.74 0.02 巨粒組巨粒組 粗顆粒組粗顆粒組 細(xì)粒組細(xì)粒組漂石漂石塊石塊石卵石卵石小塊石小塊石 礫（角礫石）礫（角礫石） 砂砂 粉粉 粒粒 粘粘 粒粒 粗粗 中中 細(xì)細(xì) 粗粗 中中 細(xì)細(xì)第20頁/共38頁二、土的工程性質(zhì) 1）砂性土： 良好的修筑路基材料，含一定數(shù)量粗顆粒，使路基具有足夠的內(nèi)摩擦力，不過分松散，雨天不混污，晴天不揚(yáng)塵且易壓實(shí)。巨粒土包括漂石和卵石，有很高的強(qiáng)度，是良好的填筑路基材料，亦可用于砌筑邊坡。礫石：級(jí)配良好的，密實(shí)度好，強(qiáng)度穩(wěn)定性好，可填筑路基基層、底基層（處理后）。 第21頁/共38頁 2）粉

9、性土：最差的筑路材料，毛細(xì)水上升高度大，冬時(shí)凍脹，春時(shí)翻漿又稱翻漿土 3）粘性土：透水性差，粘聚力大，干時(shí)堅(jiān)硬不宜挖掘，有較大的可塑性、粘聚性和膨脹性，毛細(xì)現(xiàn)象顯著，比粉性土好，但不如沙性土。3、路基土的工程分級(jí)： 在施工中，路基土石按其開挖難易程度，分為六級(jí)即松土、普通土、硬土、軟石、次堅(jiān)石、堅(jiān)石。 第22頁/共38頁第五部分 路基土的干濕類型 一、路基土的干濕類型1、 路基潮濕來源： 大氣降水通過路面、路肩和邊溝滲入路基。 地面水邊溝及排水不良時(shí)的地面積水滲入路基。 地下水路基下面一定范圍內(nèi)的地下水浸入路基。根據(jù)不同水溫狀況采取不同措施 地下水位高的路段，適當(dāng)提高路基。 平原稻田地區(qū)，保持

10、最小填土高度。 地下水位深處，山嶺重丘設(shè)為淺路塹 2、 判斷方法方法1：分界稠度法 實(shí)測(cè)不利季部分路床表面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度。第23頁/共38頁干濕類型干濕類型土組土組干燥狀態(tài)干燥狀態(tài)中濕狀態(tài)中濕狀態(tài)潮濕狀態(tài)潮濕狀態(tài)過濕狀態(tài)過濕狀態(tài)WcWC1WC1 WcWC2WC2 WcWC3WcWC3土質(zhì)砂土質(zhì)砂Wc1.201.20 Wc1.001.0 Wc 0.85Wc0.85粘性土粘性土Wc1.101.10 Wc0.950.95 Wc0.80Wc0.80粉質(zhì)土粉質(zhì)土Wc1.051.05 Wc0.900.90 Wc0.75Wc0.75 方法2：根據(jù)自然區(qū)劃、土質(zhì)類型、排水條件及路床表面距地下水

11、位或地面積水位高低等特征確定，即臨界高度法。新建公路路基干濕類型確定： 可根據(jù)當(dāng)?shù)胤€(wěn)定的平均天然含水量、液限、塑限計(jì)算平均稠度，并考慮路基填土高度、有無地下水。地表積水的影響，論證地確定路基土的干濕類型。第24頁/共38頁土基干濕類型 土基干濕類型 c與ci 一般特征 干燥 cc1 土基干燥、路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水和地表水影響。 路基高度01 中濕c1 c c 2 土基上部處于地下水或地表積水影響的過渡帶區(qū)內(nèi) 路基高度10 2 潮濕c 2 c c 3 土基上部處于地下水或地表積水毛細(xì)影響區(qū)內(nèi)， 路基高度2 0 3 過濕 cc 3路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)軟彈土經(jīng)處理后方可鋪筑路

12、面。路基高度0 3第25頁/共38頁0 為不利季節(jié)路床表面距地下或地表積水位的高度，地表積水指不利季節(jié)積水20天以上1，2，3分別為干燥、中濕、潮濕狀態(tài)的路基臨界高度，具體可查表劃分土基干濕類型以平均稠度c為主，缺少資料時(shí)，可參考表中一般特征確定設(shè)計(jì)路基時(shí)，要求路基保持干燥和中濕狀態(tài) 第26頁/共38頁二、土基的力學(xué)強(qiáng)度特性 （一）路基工作區(qū)：1、路基受力：自重 車輛荷載 路基工作區(qū)：在路基某一深度處，當(dāng)車輪荷載引起的垂直應(yīng)力與路基土自重引起的垂直應(yīng)力相比所占比例很小，僅為10%20%時(shí)候，該深度范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。2、要求： 1 ）對(duì)工作區(qū)深度范圍內(nèi)的土質(zhì)選擇，路基壓實(shí)度提出較高要求

13、。 2 ）當(dāng)工作區(qū)深度大于填土高度時(shí)，荷載不僅施加于路堤而且施加于天然地基上，所以天然地基也應(yīng)充分壓實(shí)。 第27頁/共38頁 第六部分 路基典型橫斷面及構(gòu)造 一、路基的斷面形式 常用橫斷面圖案表示：路堤、路塹、半填半挖三種。1、路堤：路基頂面高于原地面的填高路基稱為路堤。 低矮路堤的兩測(cè)設(shè)置邊溝。矮路堤一般路堤第28頁/共38頁浸水路堤挖溝填筑路堤第29頁/共38頁2、路塹：全部由地面開挖出的路基稱為路塹。 分為全路塹、半路塹和半山洞三種。第30頁/共38頁3、半填半挖 橫斷面上 ，部分為挖方部分為填方的路基稱為半填半挖路基，通常出現(xiàn)在地面橫坡較陡時(shí)候，它兼有上述路堤和路塹的構(gòu)造特點(diǎn)和要求。

14、注： 挖方邊坡的坡腳設(shè)置邊溝，匯集和排除路基范圍內(nèi)地表徑流。上方設(shè)置截水溝攔截和排除流向路基的地表徑流。 挖方棄土堆在路塹的下方。 坡體因開挖而可能失去穩(wěn)定性時(shí)必須采用支擋結(jié)構(gòu)物。 邊坡坡面易風(fēng)化或有碎落物時(shí)，可設(shè)置碎落臺(tái)也可坡面防護(hù)。第31頁/共38頁第32頁/共38頁第七部分 路基附屬設(shè)施一、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）

15、，并應(yīng)與橋涵進(jìn)口高程相銜接；其縱坡不應(yīng)小于0.2，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。1.取土坑第33頁/共38頁（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。2.棄土堆第34頁/共38頁二、護(hù)坡道和碎落臺(tái)1.護(hù)坡道hd護(hù)坡道高度護(hù)坡道高度h護(hù)坡道寬度護(hù)坡道寬度d3m1