路基路面工程培訓課件

1、路基路面工程Subgrade and Pavement Engineering 路基路面工程培訓課件ppt路基路面工程培訓課件ppt路基路面工程Subgrade and Pavement主要內容(Main Contents)本課程的設置及其重要性第一章 概論(Introduction)第一節(jié) 道路工程發(fā)展概況 (History)第二節(jié) 路基路面工程的特點 (Characteristics) 第三節(jié) 路基路面穩(wěn)定的影響因素 (Factors)第四節(jié) 路基土的分類 (Category)第五節(jié) 公路自然區(qū)劃 (Nature Category)第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型(Moisture)第七節(jié)

2、 土基的受力特征及要求 (Mechanical)第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治 (Deformation)主要內容(Main Contents)本課程的設置及其重要性 本課程的設置及其重要性 1、本課程在教學體系中的位置 公共課程數學、英語、人文 等 基礎課程工程力學、結構力學、彈性力學 等 專業(yè)基礎課程道路建筑材料、測量學、土力學與土質學、工程地質學； 專業(yè)課程道路勘測設計、路基路面工程、橋梁工程 等 專業(yè)提高課程眾多選修課程 本課程的設置及其重要性 1、本課程在教學體系中的位置 課程的具體內容一般路基設計( Design)路基穩(wěn)定性分析計算(Stability Analysis)路基防護與

3、加固(Protection and Consolidation)擋土墻設計(Retaining Wall)路基路面排水設計( Drainage) 路基工程部分概論 課程的具體內容一般路基設計( Design) 路基工程部路面結構組成、行車荷載、環(huán)境因素及材料的力學性質(Structure, Vehicle load, Environment, Materials, Factors)塊料路面、碎礫石路面、無機結合料穩(wěn)定材料路面 (Interlocking, Macadam, Stabilized)瀝青路面(Asphalt Pavement)瀝青路面設計 (Asphalt Pavement Des

4、ign)水泥混凝土路面(Rigid Pavement) (Cement Concrete Pavement)水泥混凝土路面設計 路面工程部分 課程的具體內容路面結構組成、行車荷載、環(huán)境因素及材料的力學性質(Stru第一節(jié) 道路工程發(fā)展概況第一節(jié) 道路工程發(fā)展概況 道路是供各種車輛、行人等通行的工程設施，按其使用范圍分為公路、城市道路、機場跑道、廠礦道路、林區(qū)道路等。 機場道面Airport lane 分類 干線公路： 國家干線 省干線 公路 縣公路 鄉(xiāng)公路 支線公路 分級 高速公路、一級公路（高等級公路） 二級、三級、四級公路(其它公路)Highway公路 城市道路 快速路 主干道 次干道 支

5、路及街道 其它道路 2、道路分類 道路是供各種車輛、行人等通行的工程設施，按其使 城市道路按其在城市道路系統(tǒng)中的地位及交通功能的不同分為四類：快速路：分向高速行駛、立體交叉、需控制出入，一般具有四車道以上、設中央分隔帶。 主干道：在城市道路網中起骨架作用、以解決區(qū)間交通聯系及對外交通為主的道路。次干道：連接主干道之間的輔助性干道。支路：是次干道與街道的連接線，以服務功能為主，解決地區(qū)交通。3、城市道路的分類和等級 城市道路按其在城市道路系統(tǒng)中的地位及交通功能的不同分各級城市道路的主要技術指標各級城市道路的主要技術指標 公路路基是路面的基礎，是公路工程的重要組成部分，它是按照路線位置和一定的技術

6、要求修筑的帶狀構造物，與路面共同承受交通荷載的作用。作為路面的支承結構物，路基必須具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性(Strength, Stability, Durability)。（1）路基工程 8、路基路面工程 公路路基是路面的基礎，是公路工程的重要組成部分，它是按（1）路基工程-凍土（1）路基工程-凍土（1）路基工程（1）路基工程（1）路基工程（1）路基工程 公路路面是直接承受交通荷載、大氣溫度及雨水作用的結構，應具有良好的穩(wěn)定性和足夠的強度、剛度，其表面還應滿足平整、抗滑和排水的要求。因此，公路路面應根據交通量及其組成情況和公路等級、使用任務、功能、當地材料及自然條件，結合路基進行綜合設

7、計。 各級公路的行車道、路緣帶、匝道、變速車道、爬坡車道、硬路肩和應急停車帶等均應鋪筑路面；高速公路和一級公路應采用高級路面，二級公路應采用高級或次高級路面，三級公路宜采用次高級或中級路面，四級公路宜采用中級或低級路面。 路面結構一般由面層、基層、底基層組成。（2）路面工程 8、路基路面工程 公路路面是直接承受交通荷載、大氣溫度及雨水作用的結構，應面層基層 (Base)底基層(Subbase)路基（含墊層） 8、路基路面工程（3）路面分層面層 8、路基路面工程（3）路面分層面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次，它承受較大行車荷載的垂直力、水平力和沖擊力的作用，同時還受到降雨的浸蝕和氣溫變

8、化的影響，因此，同其它層次相比，它應具有較高的結構強度、抗變形能力和較好的水穩(wěn)定性與溫度穩(wěn)定性，且應耐磨、不透水，表面還應有良好的抗滑性與平整度。基層：主要承受由面層傳來的車輛荷載垂直力并將其擴散到下面的墊層及土基，因此，它也應具有足夠的強度與剛度，并應具有良好的擴散應力的能力；基層受大氣影響較面層小，但仍可能受地下水及面層滲入雨水的浸濕，故也應具有足夠的水穩(wěn)定性；同時，為保證面層平整，它還應具有較好的平整度。 8、路基路面工程（4）路面各層的特點面層：面層是直接同行車及大氣接觸的表面層次，它承受較大行車荷 8、路基路面工程路基墊層：墊層介于基層和土基之間，它可改善土基的濕度和溫度狀況、使面層

9、與基層免受土基水溫狀況變化的不良影響或保護土基處于穩(wěn)定狀態(tài)；同時，也可擴散基層傳遞的荷載應力、減小土基的應力與變形，并可阻止路基土擠入基層。按其作用可分為排水層、隔離層、防凍脹層等。路基處于下列狀況的路段應設置墊層：地下水位高，排水不良，路基經常處于潮濕狀態(tài)的路段；排水不良的土質路塹；有裂隙水，泉眼水等水文不良情況的巖石挖方路段；季節(jié)性冰凍地區(qū)可能產生凍脹的中濕、潮濕路段；基層可能受污染的路段。（4）路面各層的特點 8、路基路面工程路基墊層：墊層介于基層和土基之間，它可改 8、路基路面工程（5）路面工程分類 8、路基路面工程（5）路面工程分類面 層基 層土 基上路床下路床上路堤下路堤上基層下基

10、層（底基層）上面層（表面層）中面層下面層30cm50cm70cm2040cm45cm56cm68cm7080cm道路常用層位及厚度（6）路面工程面 層基 層土 基上路床下路床上路堤下路堤上基7080cm道路常用層位及厚度（6）路面工程7080cm道路常用層位及厚度（6）路面工程面 層基 層路 基上路床下路床上路堤下路堤上基層下基層（底基層）砂石材料改良土或改善土水泥混凝土水泥路面各層位常用材料級配碎石CTB、LFTB改良土或改善土（6）路面工程面 層基 層路 基上路床下路床上路堤下路堤上水泥路面各層位常用材料（6）路面工程 8、路基路面工程水泥路面各層位常用材料（6）路面工程 8、路基路面工程

11、 本課程將路基、路面結合，綜合介紹公路、城市道路及機場跑道等路基路面進行設計原理、設計方法和材料、施工、養(yǎng)護、維護及管理技術等相關知識（其中橋梁與隧道工程涉及橋面鋪裝和隧道路面中的路面部分可參照一般公路并結合橋梁和隧道結構的特點進行特殊設計） 。 8、路基路面工程（7）路基路面工程 本課程將路基、路面結合，綜合介紹公路、城市道路及機場滬寧高速拓寬跣刨斷面 8、路基路面工程滬寧高速拓寬跣刨斷面 8、路基路面工程）公路自然區(qū)劃）土的工程分類）軟土地基處理）路基支擋結構）路基、路面施工技術）瀝青和水泥路面結構理論與設計方法）路面使用性能、養(yǎng)護、管理與維修技術）七五、八五、九五、十五、十一五、西部項目

12、 9、相關的研究成果）公路自然區(qū)劃）土的工程分類）軟土地基處理）路基支擋第二節(jié) 路基路面工程的特點第二節(jié) 路基路面工程的特點路線長、工程量大；沿線地形起伏變化大，地質、地貌、氣象特征多變；沿線經濟程度和交通特點不一樣。 1、路基路面的工程特點路線長、工程量大； 1、路基路面的工程特點全天候暢通高速安全舒適經濟即結構與功能兩個方面要求 2、路基路面的使用要求特點全天候暢通即結構與功能兩個方面要求 2、路基路面的使用要求1.承載能力 (Support Load Ability) 包括強度和剛度兩個方面2.穩(wěn)定性 (Stability) 在地表上開挖或填筑路基，會改變原地面地層結構的受力狀態(tài)，從而造

13、成路基失穩(wěn)；大氣降水、大氣周期性變化對穩(wěn)定性的影響3.耐久性( Durability) 道路工程有較長的使用年限，因此路基路面工程要求有很好的耐久性能4.表面平整度 (Surface Smoothness) 是影響行車安全、行車舒適性以及運輸效益的重要使用性能5.表面抗滑性能 (Surface Skid Resistance) 保證車輪與路面之間有足夠的附著力和摩擦力，以增加行車安全 3、路基路面的性能要求特點1.承載能力 (Support Load Ability) 第三節(jié) 路基路面穩(wěn)定的影響因素第三節(jié) 路基路面穩(wěn)定的影響因素地形地貌海拔高度路線與地勢地貌的結合程度1.地理條件地形地貌1.地

14、理條件巖石或土的種類與成因地質走向與層理有無軟弱層或軟弱夾層有無地震、泥石流或巖溶等不良地質情況2.地質條件巖石或土的種類與成因2.地質條件氣溫（季節(jié)性與地形性）降水日照風力風向3.氣候條件氣溫（季節(jié)性與地形性）3.氣候條件地表水的水文條件1、地表積水水位與存水時間 2、地表水的排泄 3、河流的常水位與洪水水位 4、河流的河岸及河床的淤積地下水的水文地質條件 1、地下水的移動規(guī)律 2、地質內的層間水、裂隙水、泉水的存在情況4.水文和水文地質條件地表水的水文條件1、地表積水水位與存水時間4.水文和水文土的不同顆粒組成形成不同的材料強度機理不同類別的土受水溫影響的程度不同不同的土類有不同的工程特征

15、與性質5.土的類別土的不同顆粒組成形成不同的材料強度機理5.土的類別土是巖石經過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產物搬運、沉積形成過程形成條件物理、力學性質 風化巖石地球土地球影響第四節(jié) 路基土的分類土是巖石經過風化后在不同條件下形成的自然歷史的產物搬運、沉積第四節(jié) 路基土的分類 1、土的粒組組成 不同粒組的劃分界限及范圍 其中以0.074mm作為細粒組與粗粒組的分界，以60mm作為粗粒組與巨粒組的分界，而2mm是粗粒組中的礫與砂粒的區(qū)分界限，0.002mm是粘粒與粉粒的區(qū)分界限。第四節(jié) 路基土的分類 1、土的粒組組成 不同粒組的土的分類標準公路用土一般根據土的顆粒粒徑組成、土顆粒的礦物成分

16、或其余物質的含量、土的塑性指標等進行劃分，我國的公路用土依據土的顆粒組成特征、土的塑性指標和土中有機質存在的情況進行土類劃分。土的種類我國公路用土分類總體系包括巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土四類，計12種。2、土的分類標準土的分類標準公路用土一般根據土的顆粒粒徑組成、土顆粒的礦物土類區(qū)分的依據一般以主成分粒組進行定義，控制主成分粒組的比例在50%以上，而特殊土則分為黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土和凍土，前三者按特殊塑性圖上的位置定名，鹽漬土按含鹽百分率分類。碎石在土類中的位置碎石是人工開采的土類，一般與礫相近。3、各種土類的區(qū)分巨粒土和粗粒土粒組含量級配指標細粒土塑性圖土類區(qū)分的依據一般以主成分

17、粒組進行定義，控制主成分粒組的比3、各種土類的區(qū)分粗粒土巨粒土3、各種土類的區(qū)分粗粒土巨粒土3、各種土類的區(qū)分粗粒土細粒土3、各種土類的區(qū)分粗粒土細粒土認識清楚路基及路面底基層用土的工程性質，則可根據不同的土類采取不同的工程技術措施：級配良好的礫石混合料是良好的路基路面材料；巨粒土是良好的路基材料；砂性土是施工效果最優(yōu)的路基建材；粘性土是較常見、效果也較好的路基路面建材；粉性土屬于不良材料，最容易引起路基病害；特殊土用于路基時必須采取技術措施加以處理。4、各種土的工程性質認識清楚路基及路面底基層用土的工程性質，則可根據不同的土類采道路工程特征相似的原則地表氣候區(qū)劃差異性原則自然氣候因素既有綜合

18、又有主導作用的原則第五節(jié) 公路自然區(qū)劃1、公路區(qū)劃依據的意義2、公路區(qū)劃依據的原則道路工程特征相似的原則第五節(jié) 公路自然區(qū)劃1、公路區(qū)劃依我國的公路自然區(qū)劃分為三級：一級區(qū)劃按多年凍土、季節(jié)凍土及全年不凍土三大地帶考慮冰凍、水熱平衡和地理位置分為北部多年凍土區(qū)、東部溫潤季凍區(qū)、黃土高原干濕過渡區(qū)、東南濕熱區(qū)、西南潮暖區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)等七個大區(qū)；二級區(qū)劃是在一級區(qū)劃內再以潮濕系數為依據分為過濕、中濕、潤濕、潤干、中干和過干等六個等級，結合各區(qū)的地理、氣候特征等因素進行二級區(qū)和二級副區(qū)的劃分；三級區(qū)劃則是二級區(qū)劃的具體化。3、我國的公路自然區(qū)劃我國的公路自然區(qū)劃分為三級：3、我國的公路自

19、然區(qū)劃3、我國的公路自然區(qū)劃3、我國的公路自然區(qū)劃不同地區(qū)自然條件的差異同公路建設關系密切路基路面與地勢地貌、地質、水文、水熱及土質等不同區(qū)劃特征緊密相關各區(qū)劃有各自不同的設計注意點（見P14)4、區(qū)劃與路基路面設計的相關性不同地區(qū)自然條件的差異同公路建設關系密切4、區(qū)劃與路基路第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型1、路基的水溫狀況第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型1、路基的水溫狀況（1）路基水的來源 原始土具有的自然含水量；大氣降水；地面水；地下水；毛細上升水；水蒸汽凝結水；薄膜移動水 （2）路基水溫狀況及其變化 地下水與溫度共同作用造成路基濕度的變化，最典型的是路基凍脹與翻漿現象。1、路基的水溫

20、狀況凍脹丘Pingo熱融thaw（1）路基水的來源1、路基的水溫狀況凍脹丘Pingo熱融t溫度造成路基體的膨脹與收縮，甚至引起路基的凍脹；溫度造成水泥砼路面的溫度應力及條塊分割；溫度造成瀝青混凝土路面的塑性變形累積及低溫開裂。（3）溫度對路基路面穩(wěn)定的影響路面開裂溫度造成路基體的膨脹與收縮，甚至引起路基的凍脹；（3）溫度濕度對路基的影響：濕軟、冰凍及整體不穩(wěn)定，需設置良好的排水設施，并控制路基的干濕類型。濕度對路面的影響：水分積蓄于路基路面體內，降低路基路面的強度與剛度，造成路面破壞，并可進一步加劇路面透水性。（4）濕度對路基路面穩(wěn)定的影響濕度對路基的影響：濕軟、冰凍及整體不穩(wěn)定，需設置良好的

21、排水問題：僅適用于重塑土對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同不同的粘土，p、L 大小不同wpwwL液性指數定義：IL1堅硬狀態(tài)可塑狀態(tài)流 態(tài)0.00 0.250.25 - 0.750.75 1.00硬塑可塑軟塑天然稠度用于劃分路基的干濕狀態(tài)（5）路基的干濕類型塑性指數吸附結合水的能力；粘性大??；大致反映粘土顆粒含量 問題：僅適用于重塑土對于不同的粘土，含水量相同，稠度可能不同塑限p液限l稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形態(tài)固態(tài)或半固態(tài)塑態(tài) 流態(tài) 強結合水膜最大出現自由水強結合水弱結合水自由水稠度狀態(tài)含水量土中水的形態(tài)w縮限s（5）路基的干濕類型塑限p液限l稠度界限粘性土的稠度反映土中水的形

22、態(tài)固態(tài)或半路基的干濕狀態(tài) 路基存在四種干濕狀態(tài)：干燥、中濕、潮濕和過濕路基干濕狀態(tài)的要求 一般要求處于干燥或中濕狀態(tài)路基干濕類型的劃分指標 以分界稠度c1、 c2、 c3作為劃分指標路基干濕類型的劃分標準（6）路基的干濕類型劃分路基的干濕狀態(tài)（6）路基的干濕類型劃分路基干濕類型的劃分標準表1-7路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)彈簧，路基經處理后方可鋪筑路面，路基高度過濕路基上部土層處于地下水或地表積水毛細影響區(qū)內，路基高度潮濕路基上部土層處于地下水或地表水影響的過渡帶區(qū)內，路基高度中濕路基干燥穩(wěn)定，路面強度和穩(wěn)定性不受地下水和地表積水影響。路基高度 干燥一般特性路基平均稠度 與分界相對稠

23、度的關系路基干濕類型路基干濕類型的劃分標準表1-7路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿（7）路基干濕類型的確定方法老路：求算平均稠度，查表確定干濕類型原有道路的土基以下80cm范圍內的平均稠度Bm，應在不利季節(jié)測定。如當地有非不利季節(jié)與不利季節(jié)的路基濕度換算關系時，可在非不利季節(jié)測定，再換算為不利季節(jié)的數值使用。 （7）路基干濕類型的確定方法新路：以路基臨界高度為判別標準 與分界稠度相對應的路基離地下水位或地表積水水位的高度稱為路基臨界高度H。即： H1相對應于wc1，為干燥和中濕狀態(tài)的分界標準； H2相對應于wc2，為中濕與潮濕狀態(tài)的分界標準； H3相對應于wc3，為潮濕和過濕狀態(tài)的分界標準。圖 路

24、基臨界高度與路基干濕類型（7）路基干濕類型的確定方法H1 、 H2 、 H3見表1-9新路：以路基臨界高度為判別標準 與分界稠度相對應的路基離地第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型討論：路基干濕類型如何保證？新建公路：路基處于設計階段，如何保證路基滿足規(guī)定的干濕類型？已建公路：路基處于潮濕狀態(tài)，如何使其滿足干燥或中濕狀態(tài)？第六節(jié) 路基的水溫狀況與干濕類型討論：路基干濕類型如何保證？路基自重應力： 路基任意點：第七節(jié) 土基的受力特征及要求 1、路基受力狀況車輪荷載應力： 1）均布荷載 2）集中荷載路基自重應力： 路基任意點：第七節(jié) 土基的受力特征及要求在路基某一深度Za處，當車輪荷載引起的垂直應力與

25、路基土自重引起的垂直應力相比所占比例很小，僅為1/101/5時，該深度Za范圍內的路基稱為路基工作區(qū)。概念： 該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和厚度的增加而減小。 工作區(qū)內：強度、穩(wěn)定性重要，壓實度提高。 討論工作區(qū)？對模量不同的路面結構 ，應將路面折算為與路基同一性質的整體后，再進行計算。要求： 2、路基工作區(qū) (Subgrade Work Zone)在路基某一深度Za處，當車輪荷載引起的垂直應力與路基土自重引第七節(jié) 土基的受力特征及要求2、路基工作區(qū)深度第七節(jié) 土基的受力特征及要求2、路基工作區(qū)深度1、路基常見的病害及其起因路基沉陷冰脹與翻漿邊坡坍塌和溜坡擋土墻或護坡的裂縫、斷

26、裂、鼓肚或沉陷第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治a)b)路基沉陷（a.路基沉陷;b.路基沉縮;c.土基沉陷）c)(1)路基沉陷1、路基常見的病害及其起因路基沉陷第八節(jié) 路基的變形、破（2）冰脹與翻漿 (Frost Heave and Thaw) 一般是凍敏土在水和低溫溫差的影響下形成毛細現象積聚冰棱所致，這種現象發(fā)生于季節(jié)性冰凍地區(qū)，當溫度在零攝氏度以下反復變化時，由于負溫度的坡差影響會將路基內的水分以毛細吸管的形式積聚到上部凍結隆起，從而使路基隆起和路面開裂，發(fā)生冰脹；而到了春融季節(jié)，路基上層土首先化凍，水分無法排出或下 滲，這時在行車作用下泥漿就會沿路面裂逢冒出，形成翻漿。（3）邊坡滑塌a)b

27、)滑動面滑坡土堆c)路基邊坡的破壞（a. b.為溜方；c.滑坡）路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材（2）冰脹與翻漿 (Frost Heave and Tha（4）擋土墻或護坡的裂縫、斷裂、鼓肚或沉陷裂縫：基礎處理不當而造成砌體產生沉陷或施工處理與養(yǎng)護不當而使砌體產生過度收縮或膨脹等都會引起砌體的裂縫。斷裂、傾斜或鼓肚：一般是由于砌體后土的側向壓力增大或基礎的不均勻沉陷所致，多由水的作用或冰凍作用而引起。沉陷：由于基礎土質松軟或壓實不足所致。路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材路基路面工程培訓

28、課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材（4）擋土墻或護坡的裂縫、斷裂、鼓肚或沉陷裂縫：基礎處理不2、路基常見的病害及其起因第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治路堤的變形破壞路塹的變形破壞特殊地質水文條件下的破壞路基破壞原因分析路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材2、路基常見的病害及其起因第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治3、特殊地質水文條件下的破壞第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治滑坡泥石流巖溶地震路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材3、特殊地質水文條件下的破壞第八節(jié) 路基的變形、破壞及防第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治（1）不良工程地質和水文地質條件地質構造、巖層走向、土質、地下水位等（2）不利的水文和氣候因素降雨、洪水、干旱等（3）設計不合理邊坡坡度、填高、排水、加固防護等（4）施工不合理填筑順序、壓實、爆破等4、路基破壞原因分析路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材路基路面工程培訓課件ppt優(yōu)秀課件精品課件培訓課件培訓教材第八節(jié) 路基的變形、破壞及防治（1）不良工程地質和水文地質5、路基病害的工程防治路肩的養(yǎng)護邊坡的養(yǎng)護排水設施的養(yǎng)護擋土墻和護坡的養(yǎng)護路基翻漿的養(yǎng)護軟土地區(qū)養(yǎng)護