项目8路基建造.

项目八路基建造任务一路基功能与特性认知任务二边坡稳定性训练任务三路基防护、加固施工任务四路基挡土墙设置与稳定评价任务五路基施工任务六路基现场测试任务七道路中心线与路基施工放样任务一路基功能与特性认知一、路基特性路基是构筑在天然地表按照道路的设计线形(位置)和设计横断面(几何尺寸)的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。1、具有足够的强度和刚度2、具有足够的水温稳定性3、具有足够的整体稳定性二、道路自然区划我国地域辽阔，又是一个多山国家，从北向南分别处于寒带、温带和热带。从青藏高原到东部沿海高程相差4000m以上，因此自然因素变化极为复杂。不同地区自然条件的差异同道路建设有着密切关系。为了区分各地自然区域的筑路特性，设计、施工与养护中采用合适的参数，经过长期研究，我国交通部门制定了JTJ003—86《公路自然区划标准》，此标准适用于各类公路与城市道路。该标准主要以70年代交通部公路一局、北京大学地理系、交通部公路规划设计院等单位研究的一些成果作为编制的依据。制定道路自然区划的原则是：（1）道路工程特征相似性的原则：即在同一区划内，在同样的自然因素下筑路具有相似性。例如，北方不利季节主要是春融时期，有翻浆病害；南方不利季节在雨季，有冲刷、水毁等病害；（2）地表气候区划差异性的原则：即地表气候是地带性差异与非地带性差异的综合结果。通常，地表气候随着当地纬度而变，如北半球，北方寒冷，南方温暖，这称为地带性差异。除此之外，还与高程的变化有关，即沿垂直方向的变化，如青藏高原，由于海拔高，与纬度相同的其它地区相比，气候更加寒冷，即称为非地带性差异；（3）自然气候因素既有综合又有主导作用的原则：即自然气候的变化是各种因素综合作用的结果，但其中又有某种因素起着主导作用。例如道路冻害是水和热综合作用的结果，但是在南方，只有水而没有寒冷气候的影响，不会有冻害，说明温度起主导作用；西北干旱区与东北潮湿区，同样都有负温度，但前者冻害轻于后者，说明水起主导作用。“公路自然区划”分三级进行区划，首先将全国划分为多年冻土、季节冻土和全年不冻土三大地带，然后根据水热平衡和地理位置，划分为冻土、湿润、干湿过渡、湿热、潮暖和高寒7个大区：Ⅰ——北部多年冻土区；Ⅱ——东部温润季冻区；Ⅲ——黄土高原干湿过渡区；Ⅳ——东南湿热区；Ⅴ——西南潮暖区；Ⅵ——西北干旱区；Ⅶ——青藏高寒区。二级区划是在每个一级区内，再以潮湿系数（年降雨量R与年蒸发量Z之比）为依据，分为6个等级。除了这6个潮湿等级外，还结合各个大区的地理、气候特征(如雨季、冰冻深度)、地貌类型、自然病害等因素，将全国分为33个二级区和19个副区。三级区划是二级区划的进一步划分，由于目前各地区的特点和掌握的调查研究资料不充分，还不具备划分条件，再则，三级区不一定要列入全国性的范围，由各省、自治区自行划定，以便更切合当地的实际情况。三、路基干湿类型与水温状况1、路基湿度的来源路基的强度与稳定性在很大程度上与路基的湿度以及大气温度引起的路基的水温状况有密切的关系。路基在使用过程中，受到各种外界因素的影响，使湿度发生变化。导致路基土湿度变化的水源有以下几个方面：（1）大气降水——大气降水通过路面，路肩边坡和边沟渗入路基；（2）地面水——边沟的流水、地表泾流等因排水不良，形成积水、渗入路基；（3）地下水——路基下面一定范围内的地下水浸入路基；（4）毛细水——路基下的地下水，通过毛细管作用，上升到路基；（5）水蒸汽凝结水——在土的空隙中流动的水蒸汽，遇冷凝结成水；（6）薄膜移动水——在土的结构中水以薄膜的形式从含水量较高处向较低处流动，或由温度较高处向冻结中心周围流动。2、路基干湿类型路基的干湿类型可分为干燥、中湿、潮湿和过湿四种。这四种类型表示路基在工作时，路基土所处的含水状态。为了保证路基路面结构的稳定性，一般要求路基处于干燥或中湿状态。过湿状态的路基必须经过处理后方可铺筑路面。路基干湿类型的判断方法有：（1）根据土的平均稠度判断路基的干湿类型（2）根据临界高度判断路基的干湿类型（1）根据土的平均稠度判断路基的干湿类型路面设计时的路基干湿类型确定，以实测最不利季节路床顶面以下0.80m深度内土的平均稠度，再按下表中土基干湿状态的稠度建议值确定。最不利季节（指路基路面结构处于最不利工作状态的季节）路床顶面以下0.80m深度内土的平均稠度的确定方法是：在路床顶面以下0.80m深度内，每10cm取土样测定其天然含水量、塑限含水量和液限含水量，按下式计算)()(PiLiiLici881icic（2）根据临界高度判断路基的干湿类型对于新建公路，由于路基尚未建成，无法按上述方法现场勘查路基的湿度状况，这时可根据当地稳定的平均天然含水量、液限、塑限计算平均稠度，并考虑路基高度，有无地下水、地表积水的影响，论证后确定路基土的干湿类型。由路基高度来判别路基土的干湿类型一般以路基临界高度作为判别标准。路基临界高度是指在最不利季节，路基分别处于干燥、中湿或潮湿状态时，路床顶面距地表积水水位或地下水位的最小高度。不同地质和自然区的路基临界高度见下表或按现行的《公路沥青路面设计规范》的有关附表选用。对于地表长期积水水位或地下水位，可通过公路野外勘测调查获得，相应的路基高度可从公路纵断面设计图或路基设计表中查得，扣除预估的路面厚度，即可得到路床顶面距地下水位或地表积水水位的高度H。确定路基临界高度与相应的路基高度后，即可通过比较判断路基的干湿类型。当路基位置的地表积水水位或地下水位一定的情况下，路基土的稠度由下而上逐渐减小，其中H1对应于ωc1，为干燥和中湿状态的临界高度；H2对应于ωc2，为中湿与潮湿状态的临界高度；H3对应于ωc3，为潮湿和过湿状态的临界高度。为了保证路基的强度和稳定性不受地下水或地表积水的影响，在路基设计时，要求路基保持干燥或中湿状态，路床顶面距地下水位或地表积水水位的距离，要大于或等于干燥、中湿状态所对应的临界高度。3、路基水温稳定性路基湿度状况的变化是影响路基强度、刚度和稳定性的重要因素，因此也必然影响路基路面整体结构的强度、刚度和稳定性。在南方无冰冻地区，路基湿度状况的年周期变化主要受降雨影响。因此其最不利季节在雨季。其湿度状况的变化主要取决于路基构成(填土高度、地形类别和施工质量等）、降雨量和延续时间、排水状况等。因此，在季节性冰冻地区，路基的强度和稳定性更大程度地取决于水和负温度的共同作用，形成待定的水温状况，从而影响路基的强度、刚度和稳定性，称为路基的水温稳定性。4、保证路基强度和稳定性的措施（1）正确设计路基横断面；（2）选择良好的土（包括换土）填筑路基，并采用正确的填筑方法；（3）充分压实以提高土基的水稳定；（4）保证路基的最小填土高度；（5）合理的排水设计（包括地面排水与地下排水，以及地基的特殊排水）。（6）设置隔离层（用以隔绝毛细水上升）、隔温层（用以减少路基冰冻深度和水分累积）及砂垫层（用于疏干土基）。（7）采取边坡加固与防护措施，以及修筑挡土结构物。四、路基土的分类与工程性质1、路基土的分类按照我国现行的《公路土工试验规程》（JTG_E40-2007）中土的工程分类方法，依据土的颗粒组成特征、土的塑性指标和土中有机质存在的情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类，并进一步细分为12种土。土的颗粒组成特征可用不同粒径粒组在土中的百分含量表示。土分类总体系包括四类并且细分为12种。2、路基土的分级为了便于选择施工方法和施工机具，确定工程量并为编制施工预算和支付工程费用提供依据，根据路基土石方开挖难易程度，将其分为六级。在路基施工中，需要对用土作初步的鉴定，以对某些工程措施进行考虑和决策，因此施工技术人员应尽可能熟悉和掌握路基土野外鉴定的方法。3、土的工程性质（1）巨粒土：巨粒土有很高的强度及稳定性，是填筑路基很好的材料。对于漂石土，在码砌边坡时，应正确选用边坡值，以保证路基稳定。对于卵石土，填筑时应保证有足够的密实度。（2）粗粒土：砾类土由于粒径较大，内摩擦力亦大，因而强度和稳定性均能满足要求。级配良好的砾类土混合料，密实度好。对于级配不良的砾类土混合料，填筑时应保证密实度，防止由于空隙大而造成路基积水、不均匀沉陷或表面松散等病害。砂类土又可分为砂、含细粒土砂(或称砂土)和细粒土质砂(或称砂性土)三种。砂性土既含有一定数量的粗颗粒，有利于路基具有强度和水稳性，又含有一定数量的细粒土，使其具有一定的粘性，不致过分松散，且一般遇水疏散快，不膨胀，干时有相当的粘结性，扬尘少，容易被压实。因此，砂性土是修筑路基的良好材料。（3）细粒土粉质土为最差的筑路材料。它含有较多的粉土粒，干时稍有粘性，但易被压碎，扬尘性大，浸水时很快被湿透，易成稀泥。粉质土的毛细作用强烈，上升高度快，毛细上升高度一般可达0.9～1.5m，在季节性冰冻地区，水分积聚现象严重，造成严重的冬季冻胀，春融期间出现翻浆，故又称翻浆土。如遇粉质土，特别是在水文条件不良时，应采取一定的措施，改善其工程性质，在达到规定的要求后进行使用。（4）粘质土粘质土透水性差，粘聚力大，干时坚硬，不易挖掘。它具有较大的可塑性、粘结性和膨胀性，毛细管现象也很显著，填筑路基时比粉质土为好，但不如砂性土。浸水后粘质土能较长时间保持水分，因而承载能力小。对于粘质土如在适当的含水量时加以充分压实和有良好的排水设施，筑成的路基也能获得稳定的效果。（5）有机质土如泥炭、腐殖土等不宜作路基填料，施工时采取适当措施方可采用。（6）特殊土：特殊土也不宜作路基填料五、土基的力学强度特性1、路基受力与工作区1）路基受力状况路基承受着路基自重和车辆荷载这两种荷载。在两种荷载共同作用之下，在一定深度范围内，路基土处于受力状态。正确的设计应使得路基所受的力在路基弹性限度范围内，而当车辆驶过后，路基能恢复原状，以保证路基相对稳定，路面不致引起破坏。2Z)DZ(5.21pZB路基内任一点处的垂直应力包括由车轮荷载引起的σz和由土基自重σB引起的，两者的共同作用如图假定车轮荷载为一圆形均布垂直荷载，路基为一弹性均质半空间体2）路基工作区在路基某一深度Za处，当车轮荷载引起的垂直应力σz与路基土自重引起的垂直应力σB相比所占比例很小，约为1/10～1/5时，该深度Za范围内的路基称为路基工作区。在工作区范围内的路基，对于支承路面结构和车轮荷载影响较大，在工作区范围以外的路基，影响逐渐减少。3aKnPZZa——路基工作区深度，m；P——一侧轮重荷载，kN；K——系数，取K＝0.5；γ——土的容重，kN／m3；n——系数，n＝5～10。2、土基承载能力用于表征土基承载力的参数指标有：回弹模量、地基反应模量和加州承载比（CBR）土基回弹模量表示路基土在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力。是土基在荷载作用下产生的应力与其相应的回弹应变的比值。新建公路初步设计时，土基回弹模量确定有三种方法：查表法（公路沥青路面设计规范附录）、实测法（承载板法）、换算法等。地基反应模量：E.winkler地基模型（捷克工程师），用地基反应模量K表征土基的承载力，用压力与沉降之比计算。用承载板试验确定。加州承载比（CBR）：美国加利福尼亚州提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标。标准试件在贯入量为2.5mm时所施加的试验荷载与标准碎石材料在相同贯入量时所施加的荷载之比值，以百分率表示。有室内试验与现场试验。六、路基的变形、破坏及其原因1、路基沉陷路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生效大的沉落，如图(a)所示。路基的沉陷有两种情况，一是路基本身的压缩沉陷；二是由于路基下部天然地面承载能力不足。在路基的自重作用下引起沉陷或向两侧挤出面造成的沉陷。路基的沉缩是因路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实不足，在路基堤身内部形成过湿的夹层等因素，在荷载和水温综合作用之下，引起路基沉缩，如图(b