路基路面工程第1章总论

前言路线(route):空间线（平面、纵面），决定行车的安全、舒适、经济、快捷；路基(subgrade)：按照路线位置和技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物；（承受荷载）路面(pavement)：用硬质材料铺筑于路基顶面的层状结构；（承受荷载）三者的关系：路线的确定应考虑路基的稳定性；路面位于路基之上，强度和稳定性相互影响和维护。道路勘设计、路基、路面的关系:本书内容：路基工程(subgradeproject)路面工程（pavementproject）原理设计方法构造要求施工技术附属设施设计《土质土力学》《地质学》《材料力学》《弹性力学》《工程材料》《施工技术》《工程管理》《机电工程》《测量学》第一章总论路基路面工程的特点及要求影响路基路面稳定的因素路基土的分类及工程性质公路的自然区划路基水温状况及干湿类型路面结构及层位功能路面的等级与分类本章重点路基路面工程的特点及要求工程特点(projectfeature)土石方工程量大，耗费大量材料，造价较高施工工艺较简单，但季节性强，讲究工序涉及面广：受自然因素和人为因素影响，变异性和不确定性大（水文地质情况复杂，气候多变）对路基的要求整体稳定足够的强度(strength)，允许小变形(deformation)水温稳定性(stability)对路面的要求强度与刚度(stiffness)——承载能力(bearingcapacity)稳定性(stability)耐久性(lastingproperties)表面平整度(surfaceevenness)表面抗滑行性能沙尘，噪音低综上：路基路面工程的基本性能：承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性路基路面工程的特点及要求影响路基路面稳定的因素自然因素：地理条件：平原(plain)（保证排水设计和最小填土高度）山岭(mountain)地质条件(geologiccondition)：岩石种类、层理、倾向、夹层、断层气候条件：温度、湿度日照、风力（材料老化和地下水位水文和水文地质条件(hydrogeologiccondition)：地表、地下材料类别：砂类土、粘性土、粉性土人为因素：设计（合理与否）施工方法和养护与管理措施路基土的分类一、按粒径组成、塑性指数(plasticindex)：巨粒土漂石土卵石土粗粒土砾类土砂类土细粒土有机质土粉质土粘质土特殊土黄土盐渍土红粘土膨胀土二、土的工程性质巨粒土：高的强度和稳定性填筑路基和砌筑边坡砾石(gravel)混合料（级配良好）：强度、稳定性、密实度高；填筑路基、铺筑中级路面、高级或次高级的基层或底基层砂土(sandysoil)：无塑性，透水、粘性小，易松散，但压实后稳定性好强度大、水稳定性好；压实困难（振动法、掺入少量粘土）路基土的分类砂性土(cohesionlesssoil)：粗细搭配，级配好，强度和稳定性高，理想的路基填筑材料粉性土(siltysoil)：水稳定性差，毛细现象、易冻胀翻浆，不可用，需处理粘性土(cohesivesoil)：粘性大，颗粒细，毛细现象，透水性差，可塑性强，干燥强度大，遇水承载力降低充分压实和良好的排水设计，可保证路基稳定重粘土(heavyclay)：不透水，粘聚力强，施工干燥时，难以破碎；不可用路基土的分类二、土的工程性质湿陷性黄土：呈黄色或黄褐色，粉土含量占60％以上，含有大量的碳酸盐、硫酸盐和可溶性盐类，天然孔隙比在1左右。在自重压力或附加压力共同作用下，受水浸湿后的结构迅速破坏而发生显著附加下沉。膨胀土：粘性含量高，其中0.002mm的胶体颗粒一般超过20％，土的液限wI40%,塑性指数Ip17，在22～35之间，自由膨胀率40%,吸水膨胀，失水收缩，强度较高，压缩性低，易被误认为是较好的土。盐渍土：地表土层1m以内的土易溶盐含量大于0.5％根据其含盐量可分为：氯盐渍及亚氯盐渍土、盐酸盐渍土及亚盐酸盐渍土、碳酸盐渍土路基土的分类二、土的工程性质公路自然区划(climaticzoningforhighway)二、区划定制原则：自然条件影响道路建设自然条件大致相同的划分为一区，在同一区内从事公路规划、设计、施工、管理时，可相互参照一、区划定制原因：道路工程特征相似地表气候区划差异性自然气候因素既有综合又有主导作用三、《公路自然区划标准JTJ003-86》：三级进行区划：七个一级区划：以两条均温等值线和两条等高线为标志北部多年冻土区——Ⅰ东部温润季冻区——Ⅱ黄土高原干湿过渡区——Ⅲ东南湿润区——Ⅳ西南潮暖区——Ⅴ西北干旱区——Ⅵ青藏高寒区——Ⅶ公路自然区划(climaticzoningforhighway)33个二级区划和18个副区：以潮湿系数（K=年降雨量R/年蒸发量Z）划分三级区划：各省，自治区自行划定公路自然区划(climaticzoningforhighway)三、《公路自然区划标准JTJ003-86》：三级进行区划：路基水温状况及干湿类型(subgradedry-moisttype)大气降水地面水地下水毛细水水蒸气凝结水薄膜移动水一、湿度的来源渗入路肩渗入路面由路肩由上而下由边沟地下水位水汽移动毛细上升地下水位变动由较高处渗下路基水温状况及干湿类型冻胀(frostheave)：积聚于面层下的水结冰后体积增大，使路基隆起而造成的路面开裂等破坏现象。翻浆(frostboiling)：冻涨土在温度升高后融解，无法迅速排除，在行车荷载作用下，路基路面结构产生较大变形，湿度很大的路基土会以泥浆的形式从冻涨后开裂的路面层裂隙中冒出或挤出。二、季节性冰冻区的水温状况（温度变化的影响）条件：①粉质土和极细的砂②温度变化③地下水位高路基水温状况及干湿类型三、路基的干湿类型(subgradedry-moisttype)：划分标准：稠度：干燥中湿潮湿过湿需处理固态半固态塑态液态含水量WC=(WL-W)/(WL-WP)=(WL-W)/IP路基水温状况及干湿类型1、对原有路面：路槽地面下80cm深度土的平均稠度81/8()/()cciciliilipii路基水温状况及干湿类型三、路基的干湿类型(subgradedry-moisttype)：2、对新建公路：路基临界高度(criticalheightofsubgrade)：指保证路槽底80cm上部土层处于某种干湿状态，在最不利季节路槽地面距地下水位或地面积水位的最小高度。112121323233::ccccccccccHHwwHHH干燥：中湿：潮湿过湿路基水温状况及干湿类型三、路基的干湿类型(subgradedry-moisttype)：路基临界高度与路面干湿类型路基水温状况及干湿类型三、路基的干湿类型(subgradedry-moisttype)：槽式全铺式路面结构及层位功能一、路面横断面(crossfault)二、路拱横坡度(crownslope)1、作用：排除路面积水2、形式：抛物线型直曲组合型折线型二次抛物线半立方抛物线y1=h（2x/B）2y1=h（2x/B）3/23、有中央分隔带(centralreservation)的路拱设置中央分隔带未设排水设施中央分隔带设置排水设施路面结构及层位功能二、路拱横坡度(crownslope)三、路面分层及层面功能1、面层：特性：直接承载→满足强度、稳定性要求：结构强度、变形能力、稳定性、耐磨、抗滑平整材料：分层：上、（中）、下（沥青或混凝土面层）2~3层RC+AC（复合路面）水泥混凝土(cementconcrete)沥青混凝土(asphaltconcrete)沥青混合料(bituminousmixture)碎石（掺土或不掺土）混合料路面结构及层位功能2、基层：特性：承载、传递、扩散；材料分层：当基层较厚时，分两层施工：上基层，下基层材料不同时称底基层，设在基层之下，分担基层承重作用粒料类：碎砾石材料，片石，圆石、工业废渣和土、砂无机结合料类：沥青稳定类：热拌沥青碎石，沥青灌入碎石，乳化沥青碎石混合料水泥稳定类(cement-modifiedaggregate)石灰稳定类(lime-treatedaggregate)工业废渣(industrialsolidwaste)稳定类路面结构及层位功能三、路面分层及层面功能3、垫层(bedcourse)：土基与基层之间透水性（松散类）：砂，砾石，炉渣稳定性（稳定类）：水泥或石灰稳定土作用：改善土基的温湿状况；扩散和传递由基层传递的荷载应力；防路基土挤入基层材料：要求：水稳定性、隔温性能路面结构及层位功能三、路面分层及层面功能上面层中面层下面层基层底基层垫层土基面层基层垫层路面结构及层位功能三、路面分层及层面功能1.路面并不一定具有图示结构层次，可增可减2.路面结构层次的划分并非一成不变（旧路改造补强）3.为保护沥青路面边缘，一般基层应较面层每边宽约0.25m，垫层较基层每边宽0.25m。缓冲层：防止基层开裂反射面层连结层：防止沥青面层沿基层滑移注意：路面结构及层位功能路面等级与分类一、路面等级(classificationofpavement)的划分高级路面：特点：强度高，稳定性好，使用寿命长，质量高，初期投高，行车舒服，高速，安全。面层类型：水泥混凝土，沥青混凝土，沥青码碲脂适用等级：高速，一级，二级次高级路面：特点：强度刚度低于高级路面，寿命较短，适应交通量小面层类型：沥青灌入碎石，路拌沥青碎石，沥青表面处理适用等级：二级，三级中级路面：特点：强度刚度低，稳定性差，使用期限短，行车速度低，初期投入低，养护工作量大面层类型：泥结碎石，级配碎石，水结碎石适用等级：三级，四级低级路面：特点：强度、刚度最低，水稳定性差，平整度差，低速，雨季有时不通车。面层类型：粒料，砂砾土，矿渣土适用等级：四级一、路面等级(classificationofpavement)的划分二、路面分类：按力学特性及设计方法柔性路面(flexiblepavement)：总体刚度小，弯沉变形大，抗弯拉强度低如：粒料基层+沥青面层、碎（砾）石面层、块石面层刚性路面(rigidpavement)：抗弯拉强度高，整体刚度大，处于板体工作状态，竖向弯沉小如：水泥混凝土路面半刚性路面(semi-rigidpavement)：前期具有柔性路面力学性质，后期强度与刚度均大幅增长，但仍远小于水泥混凝土半刚性基层。如：用无机结合料和水硬性结合料修筑的基层路面等级与分类例题现有一段位于苏州市郊区的粉质中液限粘土基层，最高地下水位离地面0.8m，路槽底高出地面1.0m，试确定路基干湿类型并预测路基湿度。解：由区划图:苏州市属IV1区H=1.0+0.8=1.8m查表1-9粉性土临界高度H1=1.9~2.1mH2=1.3~1.4m再由上表H2HH1,属中湿类型则wc1≤wc≤wc2查表可知：wc1=0.96wc2=0.69因H偏近于H1故：估计路基上层80cm范围内平均稠度均为0.92例题