道路工程基础

道路工程基础北京市政路桥股份有限公司讲授:周世生参考教材：《道路勘测设计》、《土质土力学》、《路基路面工程》、《公路施工测量百问》上课不要随意讲话、接手机谢谢合作！！一、道路工程概述（一）道路工程组成（二）道路线形（平面、纵断面、横断面）（三）路基结构二、路基土（一）土的概念与来源（二）土的分类（三）土的三相组成（四）土颗粒分类（五）土的物理性质第一部分道路工程基础主要内容二、路基土（六）土的干湿类型（七）土的压实原理（八）挡土墙压力（九）边坡稳定分析三、路面（一）路面分类和分级（二）结构组成（三）路面结构层及其功能特点（四）路面结构要求和设计步骤（五）沥青混合料力学特性第一部分道路工程基础主要内容三、路面（六）沥青混合料设计（七）水泥混凝土路面（八）水泥稳定类基层（九）二灰土底基层四、工程测量（一）测量基础知识（二）施工测量术语（三）施工测量内容第一部分道路工程基础主要内容（一）道路工程组成中短隧道道路线形路基路面走向形状结成组构中小桥涵交通附属设施一、道路工程概述道路工程组成中线道路线形一、道路工程概述（二）•平面线形--道路中线在水平面上的投影。线形要素：直线、缓和曲线和圆曲线。纵断面线形--沿着中线竖直剖切，再按高程展开。线形要素：纵坡线和竖曲线。•横断面线形--中线各点的法向切面。线形要素：边坡线、边沟线、地面线和路基顶面线。道路线形一、道路工程概述（二）平面线型1、圆曲线-圆曲线半径的计算公式与半径选用)(1272biVR式中：R—圆曲线半径，m；V—行车速度，km/h；μ—横向力系数；ⅰb—超高横坡度，%曲线内侧曲线外侧图1-1由汽车在曲线上行驶受力分析图XY横向力系数可近似为单位车重上受到的横向力。横向力的存在对行车产生不利影响，而且越大越不利，主要表现在以下几方面：考虑汽车行驶的横向稳定性考虑驾驶员操作考虑燃料消耗和轮胎磨损考虑乘车的舒适性关于横向力系数μ研究表明：行车舒适界限，由0.10到0.16随行车速度而变化，设计中对高、低速路可取不同的数值。2.缓和曲线特点:主要特征是曲率均匀变化,故回旋线作为缓和曲线（1）控制离心加速度增长率，满足旅客舒适要求。（2）满足驾驶员操作方向盘所需经行时间，一般认为汽车在缓和曲线上行驶时间最少3s。（3）根据超高渐变率适中。超高渐变率（即超高附加纵坡）是指超高后的外侧路面边缘纵坡比原设计纵坡增加的纵坡。《标准》规定：直线与需设超高的圆曲线半径相衔接处，应设置缓和曲线（回旋线）。四级公路的直线与需设超高的圆曲线半径相衔接处，可不设置缓和曲线（回旋线），用超高、加宽缓和段径相连接。回旋线长度yxS2S1β2β1Rβ1=3°β2=29°0¦Β¦Β(R+P)tana2qThE0aJD0aRRR+PR+PPL0R=∞R=∞ZHHZYHHYQZ带有缓和曲线的平曲线图qtgpRTH2RaL1802sHLRL21802平曲线几何要素计算平曲线切线长：平曲线中的圆曲线长：外距：平曲线总长：切曲差：RpREH2secHHHLTD2•3.超高单向横坡超高是通过在圆曲线两端的超高缓和段（或缓和曲线）来实现过渡的。超高的过渡方式，根据超高旋轴在公路横断面上的位置，分为下列几种：（1）无中间带的公路①内边缘旋转；②中线旋转；③外边缘旋转。（2）有中间带的公路绕中间带的中心线旋转。4.行车视距●停车视距：汽车行驶时，自驾驶员看到障碍物时起，至在障碍物前安全停止，所需要的最短距离。●会车视距：在同一车道上两对向汽车相遇，从互相发现起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需要的最短距离。●错车视距：在没有明确划分车道线的双车道公路上，两对向行驶的汽车相遇，发现后即采取减速避让措施安全错车所需要的最短距离。●超车视距：在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至相遇之前，完成超车安全回到自己的车道，所需要的最短距离。一、道路工程概述停车视距s1s2s0=5m-10m汽车1汽车1汽车1汽车1汽车1汽车2汽车2汽车2汽车3汽车3S2S1SCS0S3一、道路工程概述道路结构组成包含路基路面结构、排水设施、防护支挡设施（边坡和行车安全）。（四）路基结构1、一般路基设计包括以下内容：(1)选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度；(2)选择路堤填料与压实标准；(3)确定边坡形状与坡度；(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。水对路面的危害可以表现为：降低路面材料的强度，在水泥混凝土路面的接缝和路肩处造成唧泥；车辆荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷，造成路面基层承载能力下降；在冻胀地区，融冻季节水会引起路面承载能力的普遍下降。路基排水的任务，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基、路面具有足够的强度与稳定性。路基设计时，必须考虑将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引导至路基范围以外的适当地点。2、路基排水系统设计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。坡面防护，主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。坡面防护设施，不承受外力作用，必需要求坡面岩土整体稳定牢固。常用的坡面防护设施有植物防护(种草、铺草皮、植树等)和矿料防护(抹面、喷浆、勾缝、石砌护面等)。前者可视为有“生命”(成活)防护，后者属无机物防护。有“生命”防护以土质边坡为主，无机物防护以石质路堑边坡为主。在一定程度上，有“生命”防护在边坡稳定和改善路容方面，优于无机物防护。3、路基防护与加固3、路基防护与加固堤岸防护与加固主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基边旁的防护堤岸等，起防水治害和加固堤岸双重功效。堤岸防护与加固设施，有直接和间接两类。直接防护与加固设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。间接防护主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等。湿软地区修筑路基时，地基加固关键在于治水和固结。各种加固方法，可归纳成换填土、辗压夯实、排水固结、振动挤密、土工格栅加筋和化学加固等五类。其他还有石灰桩、砂桩与砂井等。湿软地基的加固，亦可采用强夯法，利用重锤的强大冲击力，以达到地基排水固结提高承载能力的目的。铺草皮平铺草皮叠铺草皮适用于需要快速绿化，且坡率缓于1：1的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。不宜采用喜水、生长在泥沼地的草皮方格草皮适用于坡率缓于1：1.5和边坡或再边坡以外的河岸及漫滩地。应选用根深叶密的低矮灌木。注意视距和风沙、风雪流问题。植树带状植树连续植树横断面示意图三维植被网防护适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于1：0.75的边坡防护；三维植被网中的回填土通常采用客土。适用于缓于1：0.75的土质和全风化岩石边坡。当坡面受水冲刷严重或潮湿时，坡度应缓于1：1截水骨架防护浆砌片石或水泥混凝土骨架植物防护路基边坡坡面防护植物防护骨架植物防护圬工防护抹面、捶面植草铺草皮植树喷播三维网（垫）植草土工格室植草湿式喷播客土喷播人工种植浆砌片石（混凝土）骨架植物多边形混凝土空心块植物锚杆混凝土框骨架植物喷护喷掺砂水泥土喷浆喷射混凝土锚杆挂网喷浆（混凝土）护坡干砌片石护坡浆砌片石护坡水泥混凝土预制块护坡浆砌片石护面墙实体式护面墙窗孔式护面墙拱式护面墙适用于砂性土、土夹石及风化岩石，且坡率缓于1:0.75边坡；适用于土质边坡、严重风化岩石的坡率缓于1:0.5的路堑；适用于风化岩石、养分较少的土壤、硬质土壤；适用于需要快速绿化的边坡，且坡率缓于1:1的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡适用于坡率缓于1:1.5的边坡适用于缓于1:0.75土质和全风化的岩石边坡；适用于坡度缓于1:0.75土质边坡和全强风化的岩石路堑边坡；适用于土质边坡和坡体中无不良结构面、风化破碎的岩石路堑边坡；适用于坡率缓于1:0.5、易风化但未遭强风化的岩石边坡。适用于坡面为碎裂结构的硬质岩石或层状结构的不连续地层以及坡面岩石与基岩分开并有可能下滑的挖方边坡。适用于坡度缓于1:1.25的土（石）质路堑边坡；适用于坡度缓于1:1的易风化的岩石和土质路堑边坡。适用于石料缺乏地区的路基边坡防护；边坡不宜陡于1:0.5。边坡不应陡于1:0.75；适用于边坡下部岩层较完整而上部需防护的路段，边坡应缓于1:0.5。4、挡土墙挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型.路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有重要建筑物。滨河及水库路堤，在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和浸蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。路堑挡土墙设置在堑坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。山坡挡土墙设在堑坡上部，用于支挡山坡上可能坍滑的覆盖层，有的也兼有拦石作用。此外，设置在隧道口或明洞口的挡土墙，可缩短隧道或明洞长度，降低工程造价。设置在桥梁两端的挡土墙，作为翼墙或桥台，起着护台及连接路堤的作用。而抗滑挡土墙则用于防治滑坡。4、挡土墙（1）挡土墙的作用①路基位于陡坡地段或岩石风化的路堑边缘地段；②为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；③可能产生塌方、滑坡的不良地质路段；④水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；⑤为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段；⑥为保护重要建筑物、生态环境或其它特殊需要的地段。4、挡土墙（2）挡土墙的设置①对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。②碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。（3）挡土墙基础埋置深度挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道阻塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m的范围内铺设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层。干砌挡土墙因墙身透水，可不设泄水孔。（4）挡土墙排水设施图泄水孔及排水层①设置向内倾斜的基底：可以增加抗滑力和减少滑动力，从而增加了抗滑稳定性。②采用凸榫基础：与基础连成整体，利用榫前土体产生的被动土压力以增加挡土墙的抗滑稳定性。（5）增加挡土墙抗滑稳定性的措施为增加抗倾覆稳定性，应采取加大稳定力矩和减小倾覆力矩的办法。①展宽墙趾基础。是增加抗倾覆稳定性的常用方法。但在地面横坡较陡处，会由此引起墙高增加。②改变墙面及墙背坡度。改缓墙面坡度可增加稳定力臂，改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背可减少土压力。在地面纵坡较陡处，均须注意对墙高的影响。③改变墙身断面类型。当地面横坡较陡时，应使墙胸尽量陡立。（6）增加挡土墙抗倾覆稳定性的措施二、路基土（一）土的概念与来源：在土木工程领域，土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物，土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱，所以，有时也会遇到难以区分的情况。•土根据来源可分为无机土：岩石风化、天然土，土是岩石风化的产物。有机土：腐殖土，由植物完全或部分分解的堆积物具有高压缩性、低强度。（二）土的分类——按照粒径大小分类细中粗细中粗粘粒