路基施工技術(shù)1：公路工程和路基工程概述

路基施工技術(shù)1：公路工程和路基工程概述第一頁，共76頁。模塊1公路工程和路基工程概述1.1公路工程概述模塊1公路工程和路基工程概述1.2路基工程概述第二頁，共76頁。模塊1公路工程和路基工程概述模塊1公路工程和路基工程概述學(xué)習(xí)引導(dǎo)知識目標(biāo)通過本模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能夠明確公路的基本組成、公路的等級，以及路基的基本要求、結(jié)構(gòu)形式、幾何要素及干濕類型；能夠掌握路基工程常見的破壞形態(tài)及其防治措施。技能目標(biāo)學(xué)生能夠區(qū)分路基的結(jié)構(gòu)形式；能夠熟知路基的幾何要素；能夠判別路基的干濕類型。主要內(nèi)容模塊1的主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。第三頁，共76頁。模塊1公路工程和路基工程概述模塊1公路工程和路基工程概述第四頁，共76頁。1.1公路工程概述公路是指連接城市之間、鄉(xiāng)村之間、工礦基地之間，主要供汽車行駛并具備一定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)施的道路，如圖所示。第五頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展高速公路作為公路運(yùn)輸?shù)囊环N特殊形式，是交通現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。截至2014年年底，我國等級公路里程達(dá)3.9×106km，其中，高速公路通車?yán)锍虨?.119×105km，居世界第一，是世界上規(guī)模最大的高速公路系統(tǒng)。我國興建高速公路起步較晚，但起點(diǎn)高、發(fā)展快。最先開工的是沈大高速公路，于1984年6月27日開工,1990年8月20日開始通車；而第一條完工投入使用的是滬嘉高速公路，其始建于1984年12月21日，于1988年10月開始通車。1.我國高速公路的發(fā)展歷程第六頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展構(gòu)建安全、高效的高速公路路網(wǎng)管理系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在車輛荷載管理、路面橋梁設(shè)施管理和高效通行管理方面。首先，防止超限超載車輛威脅路網(wǎng)設(shè)施的安全及運(yùn)行的安全，超過20t的貨車，法定最大車貨總重應(yīng)不超過55t；其次，通過先進(jìn)的路網(wǎng)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，保證路面、橋梁設(shè)施始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)；最后，保障高速公路安全、便捷、快速的通行服務(wù)，特別是極端天氣條件下的通行服務(wù)。2.我國高速公路的發(fā)展趨勢1）構(gòu)建安全、高效的高速公路路網(wǎng)管理系統(tǒng)第七頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展移動(dòng)互聯(lián)、萬物互聯(lián)，使高速公路信息化、智能化的發(fā)展步伐進(jìn)一步加快。大量的路側(cè)及門架感應(yīng)設(shè)施（見圖）為行駛車輛提供了更加全面周到的信息服務(wù)，高速公路將成為汽車通行服務(wù)的信息平臺。隨著科技的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)將會(huì)更加廣泛地被應(yīng)用到高速公路上。2.我國高速公路的發(fā)展趨勢2）建設(shè)更加信息化、智能化的智慧高速公路第八頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展（1）智能高速公路路面。智能高速公路路面是指在路面上噴涂熒光材料，白天儲(chǔ)存光能，夜間為車輛指示車道、交通標(biāo)志，甚至天氣情況，如圖所示。智能高速公路路面可大大改善夜間行車條件，使公路交通的安全性能大幅提升。2.我國高速公路的發(fā)展趨勢2）建設(shè)更加信息化、智能化的智慧高速公路第九頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展（2）無人駕駛汽車。無人駕駛汽車將會(huì)是未來智能交通中的一大重要因素。隨著智能化在汽車領(lǐng)域的發(fā)展，谷歌公司的無人駕駛汽車已經(jīng)在美國獲準(zhǔn)上路（見圖）。據(jù)美國電子電氣工程師協(xié)會(huì)的一份報(bào)告預(yù)測，到2040年，在全球上路的汽車總量中，75%將會(huì)是無人駕駛汽車。如果無人駕駛汽車能夠在現(xiàn)實(shí)生活中得到成熟應(yīng)用，那么整個(gè)人類的交通系統(tǒng)將發(fā)生翻天覆地的變化。2.我國高速公路的發(fā)展趨勢2）建設(shè)更加信息化、智能化的智慧高速公路第十頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展在國家日趨嚴(yán)厲的環(huán)保法規(guī)和政策的約束下，高速公路的建設(shè)管理必將走上更加低碳、環(huán)保、節(jié)能、資源集約利用的可持續(xù)發(fā)展道路。生態(tài)脆弱地區(qū)的高速公路應(yīng)采取更加嚴(yán)格的環(huán)保措施，高速公路與環(huán)境應(yīng)和諧共存，如圖所示。清潔環(huán)保的電動(dòng)汽車是未來新能源技術(shù)重要的發(fā)展方向，為了破解制約電動(dòng)汽車普及的瓶頸——充電難題，國家電網(wǎng)已開始建設(shè)高速公路快速充電系統(tǒng)，如圖所示。2.我國高速公路的發(fā)展趨勢3）建設(shè)更加低碳、環(huán)保、可持續(xù)的綠色高速公路第十一頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展未來高速公路的發(fā)展理念將更加以人為本、服務(wù)至上，圍繞用戶需求積極創(chuàng)新，提供更加快速、便捷、高效、安全、溫馨、舒適的通行服務(wù)。例如，服務(wù)區(qū)提供更加多樣化的服務(wù)，通行安全持續(xù)改進(jìn)，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)支付等先進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展必將帶來高速公路通行付費(fèi)方式的新變革，除電子不停車收費(fèi)(electronictollcollection,ETC)系統(tǒng)之外將會(huì)出現(xiàn)更加便捷的付費(fèi)方式。2.我國高速公路的發(fā)展趨勢4）建設(shè)更加以人為本、注重服務(wù)的人文高速公路第十二頁，共76頁。1.1.1我國高速公路的發(fā)展高速公路作為一種安全、快捷的公路運(yùn)輸設(shè)施，未來將同鐵路、民航、水運(yùn)等運(yùn)輸方式更好地銜接、融合、協(xié)調(diào)發(fā)展。同時(shí)，高速公路將與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市空間利用緊密融合，更好地解決城市間、城市群快速交通問題。2.我國高速公路的發(fā)展趨勢5）建設(shè)與綜合交通運(yùn)輸體系高度融合的高速公路第十三頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成1.線形組成公路是一條空間的帶狀結(jié)構(gòu)物，其線形主要指路中線的形狀。平面線形由直線和平曲線組成，縱面線形包括縱坡線和豎曲線。公路的立體空間曲線由平面圖（空間位置、行駛軌跡）、縱斷面圖（表示沿路線中線方向的地面起伏狀態(tài)和設(shè)計(jì)縱坡的線狀圖，反映出各路段縱坡的大小和中線位置處的填挖方尺寸）和橫斷面圖（中線上任意一點(diǎn)的法向截面，反映行車道、中間帶、路肩、邊坡）來表示。第十四頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成2.結(jié)構(gòu)組成1）路基路基是用土或石料修筑而成的線形結(jié)構(gòu)物，是公路的基本結(jié)構(gòu)，是支撐路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，與路面共同承受行車荷載的作用，同時(shí)承受氣候變化及各種自然災(zāi)害的侵蝕和影響。因此，路基必須具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而且要經(jīng)濟(jì)合理。為了保證路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，避免外界因素對路基造成危害，在修筑路基時(shí)，除了修筑路基本體外，還要修建路基排水及防護(hù)設(shè)施等，如邊溝、擋土墻等，如圖所示。第十五頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成2.結(jié)構(gòu)組成2）路面路面是指用筑路材料鋪在路基頂面，供車輛直接在其表面行駛的一層或多層的道路結(jié)構(gòu)層。路面具有承受車輛重量、抵抗車輪磨耗和保持道路表面平整的作用。路面按其力學(xué)特征可以分為剛性路面（在行車荷載作用下能產(chǎn)生板體作用，具有較高的抗彎強(qiáng)度，如混凝土路面）和柔性路面（抗彎強(qiáng)度較小，主要靠抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度抵抗行車荷載作用，在重復(fù)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生殘余變形，如瀝青路面、碎石路面等）。路面的底面以下80cm范圍內(nèi)的路基部分承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d，這部分路基稱為路床。路床是路面的基礎(chǔ)，在結(jié)構(gòu)上分為上路床（0～30cm）和下路床（30～80cm）兩層。路床，特別是上路床的土質(zhì)、粒徑、壓實(shí)度都有嚴(yán)格的要求，必須均勻、密實(shí)、強(qiáng)度高，不得有松散和軟彈現(xiàn)象。第十六頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成2.結(jié)構(gòu)組成第十七頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成2.結(jié)構(gòu)組成3）橋涵橋涵是橋梁(見圖1-11)和涵洞（見圖1-12）的統(tǒng)稱，橋涵是工程術(shù)語、習(xí)慣叫法。橋涵是公路跨越河流、溝谷及其他線路等障礙物的通道，它既能排泄洪水，又能保持線路的連續(xù)性。單孔跨徑小于5m或多孔跨徑總長小于8m的統(tǒng)稱為涵洞；對于圓管涵及箱涵,不論其孔徑大小、孔數(shù)多少，都叫作涵洞。第十八頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成2.結(jié)構(gòu)組成4）隧道隧道是指在既有的建筑或土石結(jié)構(gòu)中挖出來的通道，供交通立體化、穿山越嶺、地下通道、越江、過海、管道運(yùn)輸、電纜地下化、水利工程等使用。隧道包括主體建筑物和附屬設(shè)備兩部分。主體建筑物由洞身和洞門組成，附屬設(shè)備包括避車洞、消防設(shè)施、應(yīng)急通信和防排水設(shè)施，長、大隧道還有專門的通風(fēng)和照明設(shè)備。隧道洞門實(shí)景如圖所示，隧道洞內(nèi)安全設(shè)施的布置如圖1-14所示。第十九頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成2.結(jié)構(gòu)組成第二十頁，共76頁。1.1.2公路的基本組成2.結(jié)構(gòu)組成5）交通附屬設(shè)施交通附屬設(shè)施一般是指公路沿線設(shè)置的交通安全、養(yǎng)護(hù)管理、服務(wù)、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施，包括交通標(biāo)志、交通標(biāo)線、護(hù)欄、護(hù)墻、護(hù)柱、中央分隔帶、隔音墻、隔離墻、照明設(shè)備、停車場、加油站、汽車修理站、養(yǎng)護(hù)管理房屋和綠化美化設(shè)施等。隔音墻如圖所示，服務(wù)區(qū)平面圖如圖所示。第二十一頁，共76頁。1.1.3公路的等級1.行政等級劃分方法國道是指具有全國性政治、經(jīng)濟(jì)、國防意義的主要干線公路，包括重要的國際公路、國防公路，連接首都與各省、自治區(qū)、直轄市首府的公路，連接各大經(jīng)濟(jì)中心、港站樞紐、商品生產(chǎn)基地和戰(zhàn)略要地并經(jīng)確定為國家級干線的公路。國道首都放射線編號為一位數(shù)（如G1為京哈高速、G4為京港澳高速），縱向路線編號為兩位奇數(shù)（如G11為鶴大高速,G35為濟(jì)廣高速），橫向路線編號為兩位偶數(shù)（如G22為青蘭高速，G60為滬昆高速）。國道標(biāo)志如圖所示。1）國家干線公路（國道）第二十二頁，共76頁。1.1.3公路的等級1.行政等級劃分方法省道是指具有全?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）政治、經(jīng)濟(jì)、國防意義，連接各地市和重要地區(qū)及不屬于國道并經(jīng)確定為省級干線的公路。省道以字母“S”加三位數(shù)字編號。省道標(biāo)志如圖所示。2）省級干線公路（省道）第二十三頁，共76頁。1.1.3公路的等級1.行政等級劃分方法縣道指的是具有全縣性的政治、經(jīng)濟(jì)意義，并經(jīng)確定為縣級的公路。縣道以字母“X”加三位數(shù)字編號。3）縣公路（縣道）鄉(xiāng)道主要是為鄉(xiāng)、村居民生產(chǎn)、生活服務(wù)的公路。鄉(xiāng)道以字母“Y”加三位數(shù)字編號。4）鄉(xiāng)公路（鄉(xiāng)道）第二十四頁，共76頁。1.1.3公路的等級1.行政等級劃分方法專用公路是指專供或主要供廠礦、林區(qū)、農(nóng)場、油田、旅游區(qū)、軍事要地等與外部聯(lián)系的公路。專用公路的行政代碼為“Z”。5）專用公路其他公路指的是除國道、省道、縣道、鄉(xiāng)道、專用公路以外的公路。其他公路的行政代碼為“Q”。6）其他公路第二十五頁，共76頁。1.2路基工程概述1.2.1路基的基本要求1.整體穩(wěn)定性路基的整體穩(wěn)定性是指路基整體在車輛及自然因素的作用下，不致產(chǎn)生不允許的變形和破壞的性能。路基是在天然地面上填筑或挖去一部分而建成的。2.結(jié)構(gòu)承載力路基應(yīng)該具有足夠的強(qiáng)度和剛度。3.水溫穩(wěn)定性路基的水溫穩(wěn)定性是指路基在水和溫度的作用下保持其強(qiáng)度的能力，包括水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性。第二十六頁，共76頁。1.2.2路基的結(jié)構(gòu)形式1.路堤路堤是指高于原地面的填方路基，如圖所示。路堤在結(jié)構(gòu)上分為上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下0.8～1.5m的填方部分，下路堤是指上路堤以下的填方部分。按照填土高度的不同，路堤可分為矮路堤、一般路堤和高路堤。填土高度小于1.5m的路堤稱為矮路堤，填土高度為1.5～18m的路堤稱為一般路堤，填土高度大于18m（土質(zhì)）或20m（石質(zhì)）的路堤稱為高路堤。第二十七頁，共76頁。1.2.2路基的結(jié)構(gòu)形式第二十八頁，共76頁。1.2.2路基的結(jié)構(gòu)形式2.路塹路塹是指全部在原地面開挖而成的路基，如圖所示。常見的路塹橫斷面形式如圖1-22所示。路塹開挖后破壞了原地層的天然平衡狀態(tài)，其穩(wěn)定性主要取決于地質(zhì)與水文條件、邊坡深度和邊坡坡度。第二十九頁，共76頁。1.2.2路基的結(jié)構(gòu)形式3.半填半挖路基半填半挖路基是指原地面的橫向坡度較大，在一個(gè)橫斷面內(nèi)，一側(cè)開挖另一側(cè)填筑的路基。半填半挖路基一般適用于丘陵區(qū)或山區(qū)公路。半填半挖路基以挖作填，給施工帶來了方便，若處理得當(dāng)，則路基穩(wěn)定可靠，是比較經(jīng)濟(jì)的橫斷面形式。第三十頁，共76頁。1.2.2路基的結(jié)構(gòu)形式3.半填半挖路基第三十一頁，共76頁。1.2.2路基的結(jié)構(gòu)形式4.零填零挖路基當(dāng)?shù)孛嫫教骨衣肪€設(shè)計(jì)高程與地面高程相等時(shí)，路基基身幾乎沒有填挖，形成不填不挖路基，稱為零填零挖路基，如圖所示。零填零挖路基雖然節(jié)省土石方，但對排水非常不利，且原狀土的密實(shí)度往往不能滿足要求，容易發(fā)生翻漿、水淹、沉陷、雪埋等病害。因此，盡量少用或不用該類路基，干旱的平原區(qū)和丘陵區(qū)、山嶺區(qū)的山脊線可考慮采用。為保證路基的穩(wěn)定性，需要檢查路槽底面以下30m范圍內(nèi)的密實(shí)度，必要時(shí)應(yīng)翻松原狀土重新分層碾壓或換填土層。同時(shí)，路基兩側(cè)應(yīng)設(shè)置邊溝，以利于排水。第三十二頁，共76頁。1.2.3路基的幾何要素1.路基寬度路基寬度是指在一個(gè)橫斷面上兩路肩外緣之間的距離。路基寬度一般為行車道寬度與路肩寬度之和。當(dāng)設(shè)有中央分隔帶、變速車道、爬坡車道、錯(cuò)車道時(shí)，還應(yīng)包括這部分的寬度。公路等級越高，路基的寬度越大。公路路基寬度如圖所示。第三十三頁，共76頁。1.2.3路基的幾何要素1.路基寬度第三十四頁，共76頁。1.2.3路基的幾何要素2.路基高度路基高度是指路堤的填筑高度或路塹的開挖深度，是路基設(shè)計(jì)高程與地面高程之差。一般公路路基設(shè)計(jì)高程，對于新建公路是指路基邊緣的高程，在設(shè)置超高、加寬地段為設(shè)置超高、加寬前的路基邊緣高程；改建公路的路基設(shè)計(jì)高程可與新建公路相同，也可采用路中線高程；設(shè)有中央分隔帶的高速公路和一級公路是指中央分隔帶外側(cè)邊緣路面的高程。路基設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)明確標(biāo)示路基設(shè)計(jì)高程的位置。由于原地面沿橫斷面方面往往是傾斜不平的，路基寬度范圍內(nèi)的路基高度有差別，因此，路基高度又有中心高度和邊坡高度之分。路基中心高度是指路基中心線處的設(shè)計(jì)高程與原地面高程之差，邊坡高度是指填方坡腳或挖方坡頂高程與路基邊緣高程之差，如圖1-26所示。若原地面平坦，則路基兩側(cè)邊坡的高度相等；若在山坡地面上，則兩者不等。第三十五頁，共76頁。1.2.3路基的幾何要素2.路基高度第三十六頁，共76頁。1.2.3路基的幾何要素3.路基邊坡坡度為保證路基穩(wěn)定，路基兩側(cè)應(yīng)做成具有一定坡度的坡面，邊坡形狀可分為直線形、折線形和臺階形三種，可根據(jù)邊坡高度、地質(zhì)條件、水文條件等合理選擇。公路路基邊坡的坡度用邊坡高度H與邊坡寬度b的比值表示，并取H=1。通常采用1∶m的形式表示其比率，稱為邊坡坡度。如圖1-27所示，路塹邊坡H∶b=1∶1，路堤邊坡H∶b=1∶1.5。第三十七頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性與路基的干濕狀態(tài)有著密切的關(guān)系。路基的干濕類型表示路基在最不利季節(jié)的干濕狀態(tài)，可劃分為干燥、中濕、潮濕和過濕四類。原有公路路基土的干濕類型可以根據(jù)路基的分界相對含水量或分界稠度來劃分，新建公路路基的干濕類型可用路基臨界高度來判別。高速公路的路基應(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài)，潮濕、過濕狀態(tài)的路基必須經(jīng)過處理后才可以鋪筑路面。第三十八頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法1.平均稠度法土的稠度較準(zhǔn)確地表示了土的各種形態(tài)與濕度的關(guān)系，稠度指標(biāo)綜合了土的塑性特性，包含了液限與塑限，全面直觀地反映了土的軟硬程度。因此，對于已建路基，可以采用土的稠度作為劃分土質(zhì)路基干濕類型的指標(biāo)，其計(jì)算公式為式中，

ωc為土的稠度；

ωL為土的液限；ω為土的含水率；ωP為土的塑限。以稠度作為路基干濕類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)是合理的，但是不同的自然區(qū)劃、不同的土組其分界稠度是不同的，詳見表1-1。1）稠度第三十九頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法1.平均稠度法第四十頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法1.平均稠度法在公路勘測設(shè)計(jì)中，確定路基的干濕類型需要在現(xiàn)場進(jìn)行勘查，對于原有公路，按最不利季節(jié)路槽底面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度確定。在路槽底面以下80cm深度內(nèi)，每10cm取土樣測定土的稠度，則第i層土的稠度和土的平均稠度分別按式（1-2）和式（1-3）計(jì)算。式中，ωci為第i層土的稠度；ωLi為同一層土的液限含水率；ωi為路槽底面以下80cm深度內(nèi)，每10cm為一層，第i層土的天然含水率；ωpi為同一層土的塑限含水率；ˉωc為路槽底面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度。2）平均稠度第四十一頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法1.平均稠度法根據(jù)ˉωc判斷路基干濕類型時(shí)，要按照道路所在的自然區(qū)劃和路基土的類別查表1-1，然后與分界稠度做比較，最后按表1-2確定道路所屬的路基干濕類型。3）判斷干濕類型第四十二頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法2.臨界高度判斷法對于新建公路，路基尚未建成，無法按照上述方法勘查路基的濕度狀況，可以用臨界高度作為判別標(biāo)準(zhǔn)。路基臨界高度是指在最不利季節(jié)，當(dāng)路基分別處于干燥、中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，路槽底距地下水或長期地表積水水位的最小高度。第四十三頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法2.臨界高度判斷法當(dāng)路基的高度發(fā)生變化時(shí)，平均含水率及土的平均稠度將隨之改變，路基的干濕狀態(tài)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)地變化。在路基的地下水位或地表長期積水水位一定的情況下，路基的濕度由下而上逐漸減小，如圖所示。其中，H1對應(yīng)于ωc1，為干燥和中濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)；H2對應(yīng)于ωc2，為中濕和潮濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)；H3對應(yīng)于ωc3，為潮濕和過濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)。第四十四頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法2.臨界高度判斷法為了保證路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水及地表長期積水的影響，在設(shè)計(jì)路基時(shí)，要求路基保持干燥或中濕狀態(tài)，路槽底距地下水或地表積水的距離要大于或等于干燥、中濕狀態(tài)所對應(yīng)的臨界高度。不同土質(zhì)和自然區(qū)劃的路基臨界高度參考值見表1-3。在確定新建公路路基干濕類型時(shí)，通常要根據(jù)路基土的平均稠度、路基高度、有無地下水及地表積水影響等因素綜合論證后確定。第四十五頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法2.臨界高度判斷法第四十六頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法2.臨界高度判斷法第四十七頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法2.臨界高度判斷法第四十八頁，共76頁。1.2.4路基干濕類型的劃分方法2.臨界高度判斷法【例1-1】

已知某市屬于Ⅳ4區(qū)，有一段黏土路基，

路面底面高出地面0.3m，地下水位距地面0.8m。【問題】

試確定該路基的干濕類型和平均濕度?！窘馕觥?/p>

根據(jù)已知條件，路基為黏性土，土體位于Ⅳ4區(qū)，而且H=0.3m+0.8m=1.1m，查表1-3可知，H3<H≤H2；再根據(jù)表1-2可知，路基土為潮濕狀態(tài)，平均濕度滿足0.77<c≤0.94。第四十九頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施1.取土坑與棄土堆為填筑路基在公路沿線取土所留下的土坑，稱為取土坑。挖方路基廢棄的土堆積而成的土堆，稱為棄土堆。取土坑和棄土堆首先要合理地選擇地點(diǎn)，一般應(yīng)從土質(zhì)、數(shù)量、用地及運(yùn)輸?shù)确矫婵紤]選點(diǎn)；其次要結(jié)合沿線農(nóng)田水利，盡量做到不毀農(nóng)田，不占或少占良田，維護(hù)自然生態(tài)平衡，防止水土流失，做到“取之有利，棄之無害”。取土坑宜選擇山岡、荒地，一般設(shè)置在地勢較高的一側(cè)。其深度或?qū)挾葢?yīng)視填土數(shù)量、施工方法及用地許可條件而定，平原區(qū)一般深度為1m，以防止坑內(nèi)積水。當(dāng)?shù)添斉c坑底高差超過2m時(shí)，路旁取土坑與路堤坡腳之間需設(shè)寬度為1～2m的護(hù)坡道，坑底設(shè)縱橫排水坡及相應(yīng)設(shè)施，如圖1-29所示。第五十頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施1.取土坑與棄土堆第五十一頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施1.取土坑與棄土堆河流淹沒地段及橋頭引道兩側(cè)一般不設(shè)取土坑。河灘上的取土坑應(yīng)與調(diào)治構(gòu)造物的位置相適應(yīng)，一般距離河流水位界1m以上，此類取土坑不得長期積水及危害路基或構(gòu)造物的穩(wěn)定。開挖路基的廢土，應(yīng)妥善處理，充分利用，如用于公路、農(nóng)田水利、基建等；對無法加以利用的棄土，做到棄而不亂，并應(yīng)防止亂棄而造成水土流失，危害路基及農(nóng)田水利，淤塞河道，特別要注意不能堵塞天然排水通道。因此，廢土一般選擇在沿線附近低洼荒地或路塹的下坡一側(cè)堆放，當(dāng)?shù)孛鏅M坡的坡度不大于1∶5時(shí)，可設(shè)在路塹兩側(cè)。沿河路基廢石方，當(dāng)條件允許時(shí)，可以部分占用河道，但不能造成河道上游壅水，危及路基及附近農(nóng)田等。若需在路塹上側(cè)棄土，則要求堆棄平整，頂面具有適當(dāng)橫坡，并設(shè)置平臺三角土埂及排水溝渠，如圖1-30所示。第五十二頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施1.取土坑與棄土堆圖1-30中的寬度d與地面土質(zhì)有關(guān)，一般不小于5m，當(dāng)路塹邊坡較高，土質(zhì)較差時(shí)，d可按路塹深度加5m計(jì)算。積沙或積雪地段的棄土堆，為有利于防沙防雪，一般設(shè)在迎風(fēng)一側(cè)，并具有足夠的距離。此外，淺而開闊的路塹兩旁不得設(shè)置棄土堆。第五十三頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施2.護(hù)坡道與碎落臺當(dāng)路堤較高時(shí)，為保證邊坡穩(wěn)定，在取土坑與坡腳之間、排水溝與坡腳之間應(yīng)采用臺階式邊坡。保留有一定寬度的平臺稱為護(hù)坡道，如圖1-31所示。護(hù)坡道是保護(hù)路基邊坡穩(wěn)定的措施之一。設(shè)護(hù)坡道的目的是加寬邊坡橫距，減緩邊坡平均坡度。護(hù)坡道越寬，越有利于邊坡穩(wěn)定，但工程量也會(huì)隨之增加，不經(jīng)濟(jì)。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，護(hù)坡道的寬度至少應(yīng)為1m，并隨填土高度的增大而增加。一般情況下，護(hù)坡道的寬度d宜按下列條件選擇：當(dāng)填土高度h≤3m時(shí)，d=1m；當(dāng)h=3～6m時(shí)，d=2m；當(dāng)h=6~12m時(shí)，d=2～4m。臺階式邊坡護(hù)坡道應(yīng)充分壓實(shí)。第五十四頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施2.護(hù)坡道與碎落臺第五十五頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施2.護(hù)坡道與碎落臺碎落臺是指在路塹邊坡坡腳與邊溝外側(cè)邊緣之間為防止碎落物落入邊溝而設(shè)置的具有一定寬度的平臺。其作用是供零星土石碎塊下落時(shí)臨時(shí)堆積，以避免邊溝堵塞，也可以起護(hù)坡道的作用。碎落臺的寬度d1一般為1～1.5m，當(dāng)兼有護(hù)坡道的作用時(shí)，可適當(dāng)加大。對風(fēng)化嚴(yán)重的巖石邊坡或不良土質(zhì)邊坡，為防止塌方，碎落臺可修成矮墻，其頂部寬度應(yīng)大于0.5m，墻高應(yīng)為1～2m。碎落臺上的堆積物應(yīng)定期清理。臺階式邊坡中部應(yīng)設(shè)置邊坡平臺，邊坡平臺的寬度d2不宜小于2m。碎落臺、邊坡平臺示意圖如圖1-32所示。雨水沖刷量大的邊坡平臺上應(yīng)設(shè)置截水溝。第五十六頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施2.護(hù)坡道與碎落臺第五十七頁，共76頁。1.2.5路基的附屬設(shè)施3.錯(cuò)車道錯(cuò)車道是指在單車道公路可通視的一定距離內(nèi)，供車輛交錯(cuò)避讓而設(shè)置的一段加寬車道，如圖1-33（a）所示。通常應(yīng)每隔200～500m設(shè)置一處錯(cuò)車道。按規(guī)定，錯(cuò)車道的長度不得小于30m，兩端各有長度為10m的出入過渡段，中間有長度不小于10m供停車用。單車道的路基寬度為4.5m，而錯(cuò)車道地段的路基寬度為6.5m，如圖1-33（b）所示。錯(cuò)車道是單車道路基的組成部分，應(yīng)與路基同時(shí)設(shè)計(jì)與施工。第五十八頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施路基在自重、行車荷載及各種自然因素的長期作用下，不僅會(huì)產(chǎn)生變形沉降，而且其力學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生較大的變化。當(dāng)變形沉降超過一定范圍時(shí)，路基就會(huì)產(chǎn)生各種病害，危害路基的穩(wěn)定性。第五十九頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施1.路基的破壞形態(tài)及其原因（1）路基沉陷。路基沉陷的特征是路基表面產(chǎn)生較大的豎向位移，但應(yīng)將路基的沉縮和沉陷區(qū)別開來，如圖1-34所示。路基表面沉降量過大，導(dǎo)致斷面尺寸發(fā)生變化，影響使用甚至完全喪失使用功能，稱為沉陷。沉縮是自重、行車荷載等反復(fù)作用造成的，其沉降量小，不影響路基的使用功能，還可能因此使路基逐漸趨于密實(shí)，強(qiáng)度有所提高。1）路基的破壞形態(tài)第六十頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施1.路基的破壞形態(tài)及其原因路基因填料不當(dāng)、填筑方法不合理、壓實(shí)不足，在荷載、水和溫度的綜合作用下，自身可能向下沉陷。所謂填筑方法不合理，包括不同土混雜、未分層填筑和壓實(shí)、土中含有未經(jīng)打碎的大土塊或凍土塊等。季節(jié)性交替使填土產(chǎn)生含水率變化及溫度變化，導(dǎo)致土體發(fā)生膨脹、收縮及冬季凍脹、春季融化，從而造成其強(qiáng)度減弱，形成翻漿而破壞。此外，原地面比較軟弱也是引起路基沉陷的主要原因，如遇到泥沼、流沙或垃圾堆積等，填筑前未經(jīng)換土或壓實(shí)，造成地基下沉的，也可能引起路基沉陷。路基不均勻沉陷，將造成局部路段破壞，影響公路交通。1）路基的破壞形態(tài)第六十一頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施1.路基的破壞形態(tài)及其原因（2）路基邊坡的坍方。路基邊坡的坍方既是最常見的路基病害，也是水毀的普遍現(xiàn)象。按照破壞規(guī)模與原因的不同，路基邊坡的坍方可以分為剝落、碎落、滑坍及崩坍等。1）路基的破壞形態(tài)第六十二頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施（2）路基邊坡的坍方。①剝落。剝落是指邊坡表土層或風(fēng)化巖層表面在大氣干濕或冷熱的循環(huán)作用下，發(fā)生脹縮現(xiàn)象使零碎薄層呈片狀從邊坡上剝落下來，而且老的剝落后，新的又不斷產(chǎn)生。此種破壞現(xiàn)象對于填土不均勻和易溶鹽含量大的土層及泥灰?guī)r、泥質(zhì)頁巖、綠泥巖等松軟巖層而言，較易產(chǎn)生。路塹邊坡剝落的碎屑堆積在坡腳下，堵塞邊溝，影響路基的穩(wěn)定，妨礙交通。1）路基的破壞形態(tài)1.路基的破壞形態(tài)及其原因第六十三頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施（2）路基邊坡的坍方。②碎落。碎落是巖石碎塊的一種剝落現(xiàn)象，其規(guī)模與危害程度比剝落嚴(yán)重。其產(chǎn)生的主要原因是路塹邊坡較陡（大于45°），巖石破碎和風(fēng)化嚴(yán)重，在脹縮、振動(dòng)及水的侵蝕與沖刷作用下，塊狀碎屑沿坡面向下滾落。如果落下的巖塊較大（直徑在40cm以上），以單個(gè)或多塊落下，稱為落石或墜落。落石的石塊較大，降落速度極快，所產(chǎn)生的沖擊力可使路基結(jié)構(gòu)物遭到破壞，也會(huì)威脅到行車和行人的安全，有時(shí)還會(huì)引起其他病害的發(fā)生。1）路基的破壞形態(tài)1.路基的破壞形態(tài)及其原因第六十四頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施（2）路基邊坡的坍方。③滑坍?；侵嘎坊吰峦馏w或巖石沿著一定的滑動(dòng)面呈整體狀向下滑動(dòng)，其規(guī)模與危害程度較碎落更為嚴(yán)重，有時(shí)滑動(dòng)體可達(dá)數(shù)百立方米，可造成嚴(yán)重的堵車。產(chǎn)生滑坍的主要原因是原山坡具有傾向公路的軟弱構(gòu)造面，施工及水的侵蝕沖刷改變了原山坡的平衡狀態(tài)，使山坡在重力作用下沿軟弱面整體滑動(dòng)。當(dāng)巖層傾向公路，層間又有軟弱夾層或風(fēng)化層、覆蓋層，基巖的界面傾向公路，特別是有地下水時(shí)，均可能形成滑坍。1）路基的破壞形態(tài)1.路基的破壞形態(tài)及其原因第六十五頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施（2）路基邊坡的坍方。④崩坍。崩坍是指整體巖塊在重力的作用下傾倒、崩落。其主要原因是巖體風(fēng)化破碎，邊坡較高。崩坍是比較常見且危害較大的路基病害之一。它同滑坍的主要區(qū)別在于崩坍無固定滑動(dòng)面，坡腳線以下地基無移動(dòng)現(xiàn)象，崩坍體各部分的相對位置在移動(dòng)過程中完全打亂，其中較大石塊翻滾較遠(yuǎn)，邊坡下部形成倒石堆或巖堆。此外，還有塌坍（堆塌）等。其成因和形態(tài)與崩坍相似，但塌坍主要是由于土體（或土石混雜的堆積物）遇水軟化，在45°～60°的較陡邊坡無支撐情況下，因自重所產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過黏聚力和摩擦力所構(gòu)成的抗剪力，沿松動(dòng)面墜落散開，它的變形速度比崩坍慢，很少有翻滾現(xiàn)象。1）路基的破壞形態(tài)1.路基的破壞形態(tài)及其原因第六十六頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施（3）路基沿山坡滑動(dòng)。在較陡的山坡上填筑路基，如果原地面未清除雜草、鑿毛或人工挖臺階，坡腳又未進(jìn)行必要的支撐，特別是又受水的潤濕時(shí)，填方與原地面之間的抗剪力很小，填方在自重和荷載的作用下，有可能使路基整體或局部沿原地面向下移動(dòng)。這種破壞現(xiàn)象雖然不普遍，但也不應(yīng)忽視，如果不針對上述產(chǎn)生破壞的原因采取相應(yīng)的預(yù)防措施，那么路基的穩(wěn)定性就得不到保證，破壞將難以避免。（4）特殊地質(zhì)水文情況的毀壞。當(dāng)公路通過不良地質(zhì)和水文地帶，或遇較大的自然災(zāi)害，如滑坡、巖堆、錯(cuò)落、泥石流、雪崩、巖溶、地震及特大暴雨等時(shí)，均會(huì)導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重破壞。1）路基的破壞形態(tài)1.路基的破壞形態(tài)及其原因第六十七頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施（1）不良的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，如地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖層走向與傾角不利、巖性松軟、風(fēng)化嚴(yán)重、土質(zhì)較差、地下水位較高及其他地質(zhì)不良災(zāi)害等。（2）不利的水文與氣候因素，如降雨量大、洪水猛烈、干旱、冰凍、積雪及溫差較大等。（3）設(shè)計(jì)不合理，如斷面尺寸不符合要求，其中包括邊坡坡度取值不當(dāng)，挖填布置不符合要求，最小填土高度不足及排水、防護(hù)與加固不妥等。（4）施工不符合規(guī)定，如填筑順序不當(dāng)，土基壓實(shí)不足，盲目采用大型爆破，不按設(shè)計(jì)要求和操作規(guī)程進(jìn)行施工，工程質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn)等。2）路基病害的防治措施1.路基的破壞形態(tài)及其原因第六十八頁，共76頁。1.2.6路基的破壞形態(tài)及其防治措施（1）正確設(shè)計(jì)路基橫斷面。（2）正確選擇適當(dāng)而良好的土填筑路基，并采用正確的填筑方法。（3）充分壓實(shí)土基，保證達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，提高土基的水穩(wěn)定性。（4）適當(dāng)增加路基高度，以防止水分從旁側(cè)滲入或地下水位上升。（5）正確地進(jìn)行排水設(shè)計(jì)，包括地面排水、地下排水及小區(qū)域內(nèi)的特殊排水。（6）設(shè)置墊層用以隔水保溫。（7）采取邊坡加固與防護(hù)措施，修筑擋土結(jié)構(gòu)物。（8）對不良地基進(jìn)行技術(shù)處理。（9）盡量避開不良地質(zhì)、地形等地段。2.路基病害的防治措施第六十九頁，共76頁。能力訓(xùn)練一、單選題1.公路根據(jù)功能和適應(yīng)的交通量分為（）個(gè)等級。A.三B.四C.五D.六2.（）是在天然地表面按照道路的設(shè)計(jì)線形（位置）和設(shè)計(jì)橫斷面（幾何尺寸）的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。A.路基B.路面C.路肩D.基礎(chǔ)3.（）是在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結(jié)構(gòu)物。A.路基B.路面C.