《道路工程》系列(2)路基

道路工程第二篇路基路面工程主讲艾长发Mobile:13678097261E-mail:[e-mail]西南交通大学土木工程学院1第二篇路基路面工程第二章道路路基路基破坏现象及防治路基干湿类型和临界高度路基强度和抗变形能力路基填土与压实路基边坡稳定性路基防护与支挡结构2第二篇路基路面工程1路基破坏现象及防治(1)路基的主要病害1、路基沉陷路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落。地基沉陷是指原天然地面有软土，泥沼或不密实的松土存在，承载能力极低，路基修筑前未经处理，在路基自重作用下，地基下沉或向两侧挤出，引起路基下陷。路基沉缩是因路基填料选择不当，填筑方法不合理，压实度不足，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。3第二篇路基路面工程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，坡坏原因和规模的不同，可分为溜方与滑坡两种情况。滑坡一部分土体在重力作用下沿某一滑动面滑动。滑坡主要是由于土体的稳定性不足所引起的。溜方由于少量土体沿土质边坡向下移动所形成。溜方通常指的是边坡上表面薄层土体下溜。主要是由于流动水冲刷边坡或施工不当而引起的。4第二篇路基路面工程3、碎落和崩塌剥落和碎落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。崩塌大块岩石脱离坡面沿边坡滚落。5第二篇路基路面工程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)和较大自然灾害(如大暴雨)地区，均可能导致路基的大规模毁坏。6第二篇路基路面工程(２)路基的病害防治1、正确设计路基横断面。2、良好的填料，必要时对路基上层填土作稳定处理。3、正确的填筑方法，充分压实路基。4、适当提高路基，防止水分渗入。5、正确进行排水设计。6、设计隔离层、隔温层、砂垫层。7、采取边坡加固，修筑挡土结构物等防护技术措施。以上各项技术措施的宗旨在于限制水分侵入路基，使已侵入路基的水分迅速排除，保持干燥，提高路基的整体强度与稳定性。7第二篇路基路面工程2路基干湿类型和临界高度(1)路基湿度的来源大气降水地面水地下水毛细水水蒸汽凝结水薄膜移动8第二篇路基路面工程(2)大气温度及其对路基水温状况的影响冻胀和翻浆的过程：水分上移冻胀冰融翻浆9第二篇路基路面工程(3)路基的干湿类型路基按其干湿状态不同，分为四类：干燥、中湿、潮湿和过湿。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处理后方可铺筑路面。干湿类型以分界稠度wc1、wc2和wc3来划分。10第二篇路基路面工程与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水位的高度称为路基临界高度H。H1相对应于w1，为干燥和中湿状态的分界标准；H2相对应于w2，为中湿与潮湿状态的分界标准；H3相对应于w3，为潮湿和过湿状态的分界标准。11第二篇路基路面工程12第二篇路基路面工程3路基强度和抗变形能力(1)土基的承载能力路基作为路面结构的基础，它的抵抗车轮荷载能力的大小，主要决定干路基顶面在一定应力级位下抵抗变形的能力。所以路基的承载能力都采用一定应力级位下的抗变形能力来表征。用于表征土基承载力的参数指标:回弹模量地基反应模量加州承载比(CBR)13第二篇路基路面工程(2)土基回弹模量2012iilpaE14第二篇路基路面工程(3)地基反应模量lpKK76=0.4K3015第二篇路基路面工程(4)加州承载比(CBR)试验时，用一个端部面积为19.35cm2的标准压头，以0.127cm/min的速度压入土中。记录每贯入0.254cm时的单位压力，直至压入深度达到1.27cm时为止。标准压力值ps贯入度0.2540.5080.7621.0161.270标准压力70301055013360161701823016第二篇路基路面工程４路基填土与压实(1)土的工程性质巨粒土包括漂石(块石)和卵石(块石)，有很高的强度和稳定性，用以填筑路基是良好的材料。砂土砂土粘结性小，易于松散，压实困难。砂性土理想的路基填筑材料。粉性土易于破碎，浸水时容易成为流动状态，毛细作用强烈粉性土，属于不良的公路用土，用时应改良。粘性土干燥时较坚硬，施工时不易破碎，浸湿后承载力小。加以充分压实和设置良好的排水设施。重粘土重粘土不透水，粘聚力特强，塑性很大，干燥时很坚硬，施工时难以挖掘与破碎。17第二篇路基路面工程总之，土作为路基建筑材料，砂性土最优，粘性土次之，粉性土属不良材料，最容易引起路基病害，重粘土，特别是蒙脱土也是不良的路基土。此外，还有一些特殊土类，如有特殊结构的土(黄土)、含有机质的土(腐殖土)以及含易溶盐的土(盐渍土)等，用以填筑路基时必须采取相应技术措施。18第二篇路基路面工程(２)路基压实压实原则先轻后重、先稳后振、先低后高、先慢后快、轮迹重叠。19第二篇路基路面工程压实意义与机理路基压实的意义颗粒重新组合，为使路基具有足够的强度与稳定性。路基压实的机理土是三相体，土粒为骨架，颗粒之间的空隙为水份和气体所占据。压实的目的在于使土粒重新组合，彼此挤密，空隙缩小，土的单位重量提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高。20第二篇路基路面工程影响压实效果主要因素内因：土质和湿度。外因：压实功能（如机械性能、压实时间与速度、土层厚度）、压实时的外界自然和人为的其他因素。21第二篇路基路面工程压实机械静力碾压式（光面碾，羊足碾，气胎碾）：适用于粘性土；夯击式：适用于粘性土；振动式：适用砂性土。22第二篇路基路面工程压实标准评价指标（1）定义：土压实后的干密度（ρd）与该土的标准最大干密度（ρ0）之比。（2）计算公式：K=ρd/ρ0*100%控制标准23第二篇路基路面工程测试方法主要有：灌砂法、环刀法、灌水法（水袋法）或核子密度湿度仪法，采用核子仪法，应先进行校正和对比试验。24第二篇路基路面工程５路基边坡稳定性路基边坡坡率路基边坡坡率对路基稳定十分重要，确定路基边坡坡率是路基设计的重要任务。公路路基的边坡坡率，可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H=1，通常用1∶n(路堑)或1∶m(路堤)表示其坡率，称为边坡坡率。25第二篇路基路面工程26第二篇路基路面工程27第二篇路基路面工程６路基防护与支挡结构（１）路基防护与加固路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤河岸冲刷防护与加固以及湿软地基的加固处治。坡面植物防护28第二篇路基路面工程坡面工程防护工程防护主要有砂浆抹面、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护面墙等29第二篇路基路面工程坡面冲刷直接防护直接防护与加固措施中包括植物防护和石砌防护与加固两种，常用的有植树、铺石、抛石或石笼等30第二篇路基路面工程坡面冲刷间接防护间接防护措施主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，必要时进行疏浚河床、改变河道，目的是改变流水方向，避免或缓和水流对路基的直接破坏作用。31第二篇路基路面工程６路基防护与支挡结构（２）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，支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的墙式建筑物。在公路工程中，它广泛应用于支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。32第二篇路基路面工程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。按挡土墙的墙体材料不同，分为：石砌挡堵、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、砖砌挡墙、木质挡墙和钢板墙等。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、扶壁式、锚杆式、拱式、锚定板式、桩板式和垛式等。33第二篇路基路面工程34第二篇路基路面工程35第二篇路基路面工程36第二篇路基路面工程37第二篇路基路面工程38第二篇路基路面工程39第二篇路基路面工程