路基路面工程

路基路面工程

2014武漢科技大學

1.1路基路面發(fā)展概況

1.2路基路面工程的特點和要求

1.3影響路基路面穩(wěn)定性的因素

1.4路面結構與路面等級

1.5路基土的工程分類與工程性質

1.6公路自然區(qū)劃

1.7路基干濕類型及臨界高度1.路基路面工程總論§1.6公路自然區(qū)劃一、公路自然區(qū)劃的目的二、公路自然區(qū)劃的依據和方法

三、各公路自然區(qū)的公路工程特點§1.6公路自然區(qū)劃

我國地域遼闊，各地的氣候、地形地貌、水文地質等條件有很大的差別，對路基路面結構物產生的影響和造成的病害也是各不相同。自然因素對路基路面體系的影響，主要是濕度與溫度引起路基土和路面材料的性狀發(fā)生變化，還會造成非交通性的破壞（如剝落、滑坡、凍脹、縮裂、老化等）1.6.1、公路自然區(qū)劃的目的與原則2.目的1.原因

區(qū)分不同地理區(qū)域自然條件對公路工程影響的差異，并在路基路面的設計、施工和養(yǎng)護中采取合適的設計參數和技術措施，以保證路基路面的強度與穩(wěn)定性。內蒙古G110山西呂梁地區(qū)貴州高速新疆塔里木沙漠公路、山東高速

四川與黃土高原道路北方冰、雪道路§1.6公路自然區(qū)劃3.劃分原則①道路工程特征的相似形；②地表氣候的區(qū)域差異性：地帶性差異（隨緯度而變化）非地帶性差異（隨海拔高度而變化）③自然氣候因素綜合作用的主導因素：道路凍害是水和熱綜合作用的結果，南方有水而無寒冷氣候說明溫度起主導作用，東北潮濕區(qū)與西北干旱區(qū)，說明水起主導作用。。

依據交通部《公路自然區(qū)劃標準》（JTJ003-86）§1.6公路自然區(qū)劃2.區(qū)劃的主要標志：**我國地勢的三級階梯的1000m和3000m兩條等高線，將獨立的地形單元劃分出來**以全國年均溫-2℃等值線，劃出多年凍土和季節(jié)性凍土區(qū)域**一月份年均溫0℃等值線，劃出季節(jié)性冰凍和全年不凍區(qū)域**考慮水熱平衡問題，將干旱和潮濕劃分開。 1.6.2、公路自然區(qū)劃的依據和方法

一、一級區(qū)劃1、區(qū)劃的依據：主要是以全國性的緯向地帶、地貌構造及水熱平衡為依據，同時，根據對公路工程有控制作用的地理、氣候因素而制定的?！?.8公路自然區(qū)劃3.一級區(qū)劃：七個一級區(qū)

Ⅰ——北部多年凍土區(qū)；Ⅱ——東部溫潤季凍區(qū)；

Ⅲ——黃土高原干濕過渡區(qū)Ⅳ——東南濕熱區(qū)；Ⅴ——西南潮暖區(qū)；Ⅵ——西北干旱區(qū)；Ⅶ——青藏高寒區(qū)。

一級區(qū)劃主要為全國性的公路工程的總體規(guī)劃和設計服務！

1.6公路自然區(qū)劃

每個一級自然區(qū)劃的特點如下：

Ⅰ區(qū)——北部多年凍土區(qū)該區(qū)北部為連續(xù)分布多年凍土，南部為島狀分布多年土。筑路時應以保溫為原則，不可輕易挖去覆蓋層。

Ⅱ區(qū)——東部溫潤季凍區(qū)該區(qū)路面結構突出的問題是防止翻漿和凍脹

Ⅲ區(qū)——黃土高原干濕過渡區(qū)該區(qū)特點是黃土對水分的敏感性，干燥土基強度高、穩(wěn)定性好。在河谷盆地的潮濕路段以及灌區(qū)耕地，土基穩(wěn)定性差，強度低，必須認真處理。1.6公路自然區(qū)劃

Ⅳ區(qū)——東南濕熱區(qū)該區(qū)雨量充沛集中，水毀、沖刷、滑坡是道路的主要病害，路面結構應結合排水系統(tǒng)進行設計。由于氣溫高、熱季長，要注意黑色面層材料的熱穩(wěn)定性和防透水性。

Ⅴ區(qū)——西南潮暖區(qū)該區(qū)山多，對于水文不良路段，必須采取措施穩(wěn)定路基。

Ⅵ區(qū)——西北干旱區(qū)該區(qū)大部分地下水位很低，道路凍害較輕。個別地區(qū)地下水位高，翻漿嚴重。丘陵區(qū)15m以上的深路塹冬季積雪厚，雪水浸入路面造成危害，瀝青面層材料應具有良好的防透水性，路肩也應作防水處理。

Ⅶ區(qū)——青藏高寒區(qū)該區(qū)局部路段有多年凍土，須按保溫原則設計；氣候寒冷，晝夜氣溫相差很大，日照時間長，瀝青老化很快，路面易遭受冬季雪水滲入而破壞。1.6公路自然區(qū)劃與路基干濕類型二、二級區(qū)劃據潮濕系數K分為6個等級。

K—年降水量與年蒸發(fā)量之比，即：K=R/ZK>2.0過濕區(qū)

2.0≥K>1.5中濕區(qū)

1.5≥K>1.0潤濕區(qū)

1.0≥K>0.5潤干區(qū)

0.5≥K>0.25中干區(qū)

0.25≥K過干區(qū)根據K值并綜合各大區(qū)地理、氣候特征劃分為52個二級區(qū)，其中33個二級區(qū)，19個二級副區(qū)。1.6公路自然區(qū)劃與路基干濕類型圖1-5全國公路自然區(qū)劃1.6公路自然區(qū)劃三、三級區(qū)劃

1.7路基干濕類型及臨界高度1.7.1路基濕度來源如圖1-6路基潮濕的水源：大氣降水、地表水、地下水、毛細水、水蒸汽凝結水、薄膜移動水等。

滲入路面滲入路肩由路肩由邊溝由較高處滲入地下水位由下層土水汽移動由地下水地下水位變動圖1-6路基濕度水的來源

二、大氣溫度對路基水溫狀況的影響⑴概念路基濕度受溫度影響大，濕度與溫度變化對路基產生的共同影響稱為路基的水溫狀況。⑵土中水的運動規(guī)律：液態(tài)----均是由高壓處向低壓處或高溫處向低溫處汽態(tài)----高含水量處向低含水量處

受當地的自然條件、路面的結構狀況、路基土質的吸濕特性、路基的排水和防護工程的狀況有關⑶影響路基含水量狀況因素某高速公路不同段路基深度變化與含水量

凍脹:沿路基深度出現(xiàn)較大的溫度梯度時，水分在溫差的影響下以液態(tài)或氣態(tài)由熱處向冷處移動，并積聚在該處。這種現(xiàn)象特別是在季節(jié)性冰凍地區(qū)尤為嚴重。積聚的水凍結后體積增大，使路基隆起而造成面層開裂，即凍脹現(xiàn)象?！?.7路基水溫狀況及干濕類型翻漿:春暖化凍時，路面和路基結構由上而下逐漸解凍，而積聚在路基上層的水分先融解，水分難以迅速排除，造成路基上層的濕度增加，路面結構的承載能力便大大降低。經重車反復作用，路基路面結構會產生較大的變形，路基土以泥漿的形式從脹裂的路面縫隙中冒出，形成了翻漿。⑷路基水溫狀況惡化的主要病害水分的不均勻積聚造成了不均勻的凍脹---1春暖化凍時---2路基凍脹引起||路肩抬高水溫聯(lián)合作用--翻漿水分的滲入加劇路面的破壞路面水損壞⑸產生凍脹翻漿的條件：①不利的氣候條件

暖冬（凍結線不深且在淺層停留時間較長）冬季寒暖反復交替早春（開化早，氣溫急劇轉暖）秋雨多、雨期長②土質條件

粉性土，毛細作用強，滲透性較粘性土好，積聚水分，保水濕軟，強度下降幅度大；

③地表水和地下水的影響④行車荷載的影響1.7路基干濕類型及臨界高度1.7.2路基干濕類型路基的強度和穩(wěn)定性與路基的干濕狀態(tài)有密切關系，并在很大程度上影響路面結構設計。路基干濕類型是指路槽底面以下80cm深度內最不利季節(jié)的干濕狀態(tài)，分為干燥、中濕、潮濕、過濕4個類型，要求路基處于干燥和中濕狀態(tài)，潮濕和過潮濕路基必須經過處理后方可鋪筑路面。

路面強度和穩(wěn)定性不受地下水和地表水的影響，路基干燥穩(wěn)定

----稱路基為干燥狀態(tài)；

路基上部土層處于地下水和地表水影響的過渡帶區(qū)內

----稱路基為中濕狀態(tài)；

路基上部處于地下水或地表積水的毛細影響區(qū)內

----稱路基為潮濕狀態(tài)；

路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)彈軟，路基必須經過處理方可鋪筑路面

----稱路基為過濕狀態(tài)。

我國設計規(guī)范規(guī)定：二級以上公路，路基必須達到中濕狀態(tài)以上！

根據干濕狀態(tài)不同，分為四種類型：

據稠度計算值按道路所處自然區(qū)劃和路基路基土類別查表1-7確定____________________________小干燥中濕潮濕過濕

土組分界稠度自然區(qū)劃

土質砂

粘質土

粉質土

附注:

Ⅱ1、2、31.871.191.050.911.291.201.201.121.030.940.86.0.771.121.040.960.960.890.810.73粘性土:分母適用于Ⅱ1、2、區(qū);粉性土:分母適用于Ⅱ2區(qū)Ⅱ4、51.871.050.910.781.291.201.030.861.121.040.890.73Ⅲ2.001.190.970.781.201.121.040.960.890.810.73分子適用于粉土地區(qū);

分母適用于粉質亞粘土地區(qū)Ⅳ1.732.321.050.911.201.030.940.771.040.960.890.73Ⅴ1.201.080.860.771.040.960.810.73Ⅵ2.001.190.970.781.291.120.980.861.201.040.890.73Ⅶ2.001.321.100.911.291.120.980.861.201.040.890.73各自然類型土基干濕分界稠度表表1-7

路基干濕類型的確定方法有：（1）以平均稠度（）來劃分和判斷（對已有公路）

(1-2)

(1-3)

式中：—不利季節(jié)路槽底面以下80深度內的平均稠度；

—不利季節(jié)路槽底面以下80深度內第i層的稠度;—不利季節(jié)路槽底面以下80深度內第i層的天然含水量；

—路槽底面以下80深度內第層的液限；

—路槽底面以下80深度內第層的塑限。（２）以平均相對含水量()來劃分和判斷(對已有公路)

(1-3)

式中:—不利季節(jié)路槽底面以下80深度內的平均相對含水量；

—不利季節(jié)路槽底面以下80深度內的算術平均含水量;—76g平衡錐所測路基土樣的液限，％。

據計算值按道路所處自然區(qū)劃和路基土類別查有關表格確定的分界相對含水量比較即可確定路基干濕類型。____________________________干燥中濕潮濕過濕

（３）以路基臨界高度來劃分與判斷（對新建公路）路基尚未鋪筑，前述方法無法應用。當路基的地下水位或地表積水水位一定的情況下，路基濕度由下而上逐漸減少。與分界稠度相對應的路基頂面離地下水位或地表積水水位的高度稱路基臨界高度。令：—路槽底面距地下水位或地表積水水位的標高之差；

—對應于的最小