路基路面工程期末材料

路面结构按照层位功能的不同，划分为三个层次，即面层，基层和垫层面层：面层是直接同行车和大气接触的的表面层次，它承受较大的行车荷载的垂直力，和冲击力的作用，同时还受到降水的浸蚀和气温变化的影响。因此同其他层次相比，面层应具备较高的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还应有良好的抗滑性和平整度。基层：基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并将力扩散到下面的垫层和土基中去。实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力。基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的侵蚀，所以基层结构应具有足够的水稳定性。基层表面虽不直接供车辆行驶，但仍然要求有较好的平整度，这是保证面层平整性的基本条件。垫层：垫层介于土基与基层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度，刚度和稳定性不受土基水温状况变化所造成的不良影响。另一方面的功能是将基层传下的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形；同时也能阻止路基土挤入基层中影响基层结构的性能。路堤：路堤是指全部用岩土填筑而成的路基。按路堤填土高度不同不同，划分为矮路堤，高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0~1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18m(土质）或20m(石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5~18m范围内为一般路堤。随其所处的条件和加固类型的不同，还有浸水路堤，护脚路堤及挖沟填筑路堤等形式。挡土墙：挡土墙是为防止土体坍滑而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。在公路工程中广泛用于支承路堤填土或路堑边坡，以及桥台，隧道洞口及河流堤岸。按挡土墙的位置不同分为：路堑挡墙，路堤挡墙，路肩挡墙和山坡挡墙等。第二破裂面：在挡土墙设计中，往往会遇到墙背俯斜很缓，即墙背倾斜角α很大的情况，如折线形挡土墙的上墙墙背，衡重式挡土墙上墙的假想墙背。当墙后土体达到主动极限平衡状态时，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背CA滑动，而是沿着土体的另一破裂面CD滑动，CD称为第二破裂面。边缘排水系统：边缘排水系统是由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟，纵向排水沟，横向出水管和过滤织物组成的边缘排水系统。该系统将渗入路面结构内的自由水，先沿路面结构层间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟和排水管，再由横向出水管引出路基。蠕变：蠕变是当应力为一恒值时，应变随时间逐渐增加的现象。应力松弛：应力松弛是当应变为一恒定值时，应力随时间而衰减的过程。碎，砾石路面：碎，砾石路面通常是指水结碎石路面，泥结碎石路面以及密级配的碎（砾）石路面等数种，这类路面通常只能用于中低等交通量的公路。水结碎石路面：水结碎石路面是用大小不同的轧制碎石从大到小分层铺筑，经洒水碾压后形成的一种结构层。泥结碎石路面：泥结碎石路面是以碎石作为集料，泥土作为填充料和粘结料，经压实修筑成的一种结构。泥灰结碎石路面：泥灰结碎石路面是以碎石为集料，用一定数量的石灰和土作粘结填缝料的碎石路面。级配砾（碎）石路面：级配（碎）石路面时由各种集料（砾石，碎石）和土，按最佳级配原理修筑而成的路面层或基层。块料路面：用块状石料或混凝土预制块铺筑的路面称为块料路面。路面横断面通常分为槽式横断面和全铺式横断面槽式横断面：在路基上按路面行车道及硬路肩设计宽度开挖路槽，保留土路肩，形成浅槽，在槽内铺筑路面。也可采用培槽方法，在路基两侧培槽，或半填半挖的方法培槽。全铺式横断面：在路基宽度范围内全副铺筑路面。在高等级公路建设中，有时为了将路面结构内部的水分迅速排出，在全宽范围内铺筑基层材料，保证水分由横向排入边沟。有时考虑到道路交通的迅速增长，为适应扩建的需要，将硬路肩及土路肩的位置全部按行车道标准铺筑面层。在盛产石料的山区或较窄的路基上，全宽铺筑中，低级路面。路面结构按照层位功能的不同，划分为三个层次，即面层，基层和垫层通常按照路面面层的使用品质，材料组成类型以及结构强度和稳定性，将路面分为四个等级，分别是高级路面，次高级路面，中级路面，低级路面在工程设计中，主要从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为柔性路面，刚性路面和半刚性路面路基的主要病害主要有1路基沉陷，2边坡滑塌，3碎落和崩塌，4路基沿山坡滑动，5不良地质和水文条件造成的路基破坏。路基病害防治：（1）正确设计路基横断面。（2）选择良好的路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土作稳定处理。（3）采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定的压实度。（4）适当提高路基，防治水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。（5）正确进行排水设计（包括地面排水，地下排水，路面结构排水以及地基的特殊排水）。（6）必要时设置隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积，设置砂垫层以疏干土基。（7）采取边坡加固，修筑挡土墙，土体加筋等防护技术措施，以提高其整体稳定性。沥青路面分类：1：按强度构成原理分类沥青可分为密实型和嵌挤型。2：按施工工艺分类沥青路面可分为层铺法，路拌法和厂拌法三类。3：根据沥青路面技术特性，沥青面层可分为沥青混凝土，热拌沥青碎石，乳化沥青碎石，沥青贯入式，沥青表面处治五种类型。此外，沥青玛蹄脂碎石及开级配沥青混合料磨耗层近年我国也得到广泛应用。沥青混合料的组成结构形态有三种典型类型，即密实悬浮结构，骨架空隙结构，密实骨架结构。路基按其干湿状态不同，分为四类：干燥，中湿，潮湿和过湿。在工程地质和水文地质条件良好的地段修筑的一般路基设计包括：（1）选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度；（2）选择路堤调料与压实标准；（3）确定边坡形状和坡度；（4）路基排水系统布置和排水结构设计；（5）坡面防护与加固设计；（6）附属设施设计。沥青路面出现的裂缝，按其成因不同分为横向裂缝，纵向裂缝和网状裂缝三种类型。横向裂缝又分为荷载型裂缝和非荷载型裂缝。非荷载型裂缝是横向裂缝的主要形式，这种裂缝又分为沥青面层缩裂和基层反射裂缝。高等级公路沥青路面常见的损坏现象有裂缝，车辙，松散剥落和表面磨光等。水泥混凝土路面：实践证明，由于土基不均匀支承，使面板在受荷时底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面产生破坏。路基的不均匀支承，可能由下列因素所造成：（1）不均匀沉陷——湿软地基未达充分固结；土质不均匀，压实不充分，填挖结合部以及新老路基交接处处理不当。（2）不均匀冻胀——季节性冰冻地区，土质不均匀（对冰冻敏感性不同）；路基潮湿条件变化。（3）膨胀土——在过干或过湿（相对于最佳含水率）时压实；排水设施不良等。基层：混凝土面层下设置基层的目的是：（1）防唧泥——混凝土面层如直接放在路基上，会由于路基土塑性变量大，细料含量多和抗冲刷能力低而极易产生唧泥现象。铺设基层后，可减轻以致消除唧泥的产生。但未经处治的沙砾基层，其细料含量和塑性指数不能太高，否则仍会产生唧泥。（2）防冰冻——在季节性冰冻地区，用对冰冻不敏感的粒状多孔材料铺筑基层，可以减少路基的冰冻深度，从而减轻冰冻的危害作用。（3）减小路基顶面的压应力，并缓和路基不均匀变形对面层的影响。（4）防水——在湿软土基上，铺筑开级配粒料基层，可以排除从路表面渗入面层板下的水分以及隔断地下毛细水上升。（5）为面层施工（如立侧模，运混凝土混合料等）提供方便。（6）提高路面结构的承载能力，延长路面的使用寿命。与其他类型路面相比，混凝土路面具有以下优点：（1）强度高，混凝土路面具有很高的抗压强度和较高的抗弯拉强度以及抗磨耗能力。（2）稳定性好，混凝土路面的水稳定性，热稳定性均较好，特别是它的强度能随着时间的延长而逐渐提高，不存在沥青路面的那种“老化”现象。（3）耐久性好，由于混凝土路面的强度和稳定性好，所以它经久耐用，一般能试用20~40年，而且它能通过包括履带式车辆等在内的各种运输工具。（4）有利于夜间行车，混凝土路面色泽鲜明，能见度好，对夜间行车有力。但是混凝土路面也存在一些缺点，主要有以下几方面：（1）对水泥和水的需量大，修筑0.2m厚，7m宽的混凝土路面，每1000m要耗水泥约400~500t和水约250t,，尚不包括养生用的水在内，这给水泥供应不足和缺水地区带来较大困难。（2）有接缝，一般混凝土路面要建造许多接缝，这些接缝不但会增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响车辆的舒适性，接缝又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板和板角处破坏。（3）开放交通较迟，一般混凝土路面完工后，要经过28d的潮湿养生，才能开放交通，如需提高开放交通，则需采取特殊措施。（4）修复困难，混凝土路面损坏后，开挖很困难，修补工作量也大，且影响交通。路基的主要病害有以下几种：（1）路基沉陷：路基沉陷是指路基表面在垂直方面产生较大的沉落。路基的沉陷可以有两种情况，一时路基本身的压缩沉降；二是由于路基下部天然地面承载能力不足，在路基自重的作用下引起沉陷或向两侧挤出而造成的下沉（2）边坡滑塌：路基边坡滑塌是最常见的路基病害，根据边坡土质类别，破坏原因和规模的不同，可分为溜方与滑坡两种情况。（3）碎落和崩塌：剥落和碎落是指路堑边坡风化岩层表面，在大气温度与湿度的交替作用，以及雨水冲刷和动力作用之下，表层岩石从坡面上剥落下来，向下滚落。大块岩石脱离破面沿边坡滚落陈伟崩塌。（4）路基沿山坡滑动：在较陡的山坡填筑路基，若路基底部被水浸湿，形成滑动面，坡脚又未进行必要的支撑，在路基自重和行车荷载作用下，整个路基沿倾斜的原地面向下滑动，路基整体失去稳定。（5）不良地质和水文条件造成的路基破坏：公路通过不良地质条件（如泥石流，溶洞等）较大自然灾害（如大暴雨）地区，均可能导致路基的大规模毁坏。在高压缩性软土地基上设计路堤，需考虑三方面问题：（1）地基的承载力是否可以保证路堤的稳定性；（2）由于压缩性土的固结变形而引起的路堤沉降，包括沉降量和沉降速率，是否影响路基和路面结构的正常使用及其使用寿命；（3）为提高路堤稳定性，减少沉降量或加速固结，需采取的地基加固措施。路堤稳定性验算，沉降分析以及地基加固措施选择都必须进行土质调查和资料收集工作，以确定下述基本条件：（1）地基条件——软土地层的生成类别，成层状态，排水条件，各层的土性指标（物理特性，固结特性和强度特性）；（2)施工条件——路堤形状，工程进度要求，填料性质，沿线环境和用地限制等；（3）道路条件——道路性质，容许剩余沉降量和要求的安全系数等。软土地基处理的目的可分为两大类：（1）沉降处理。包括加速固结沉降和减小总沉降量两方面。前者可采用加载预压，竖向排水（砂井或塑料排水板排水）和挤实砂桩等方法。后者则采用挤实砂桩，石灰（或水泥）桩，换填好土等方法。（2）稳定处理。可采用换填土，反压护道，挤实砂桩，石灰（或水泥）桩等措施增加抗滑阻力。各种加速固结沉降措施都有助于促进软土层强度的增长，慢速或分期填筑路堤可以达到阻止地基强度降低的目的。按处理目的选择处理方法时，应考虑：（1）地基的土质及土层构成（厚度，排水层等）条件；（2）道路的性质，路堤高度和宽度，是否为与构造物连接的地段等条件；（3）工期，材料供应，施工机械作业条件和对周围环境的影响等条件。路基在下列情况宜建挡土墙：（1)陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段；（2)需要降低路基边坡高度以减少大量填方，挖方的路段；（3)增加不良地质路段边坡稳定，以防止产生滑坍；（4)防止沿河路段水流冲刷；（5)桥梁或隧道与路基的连接地段；（6)节约道路用地，减少拆迁或少占农田；（7)保护重要建筑，生态环境或其他需要特殊保护的地段。挡土墙的类型按挡土墙位置不同分为：路堑挡土墙，路堤挡土墙，路肩挡土墙和山坡挡墙等。按挡土墙的墙体材料不同，分为：石砌挡墙，混凝土挡墙，钢筋混凝土挡墙，砖砌挡墙，蜜汁挡墙和钢板墙等。按挡土墙的结构形式不同，分为：重力式，半重力式，衡重式，悬臂式，扶墙式，锚杆式，拱式，锚定板式，桩板式和垛式等。