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1、第九章 高速公路 路基路面设计,2,第一节 概述 一、路基工程,路基【subgrade】是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物。它承受着本身的岩土自重和路面重力,以及由路面传递而来的行车荷载,是整个公路构造的重要组成部分。,3,路堑,4,填筑中的路堤,5,填筑完成的路堤,6,性能要求,为使路线平顺，在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤，在自然地面高于路基设计标高处要开挖成路堑。 路基必须具有足够的强度和稳定性，即在其本身静力作用下地基不应发生过大沉陷；在车辆动力作用下不应发生过大的弹性和塑性变形；路基边坡应能长期稳定而不坍滑。为此，须在必要处修筑一些排水沟、护坡、挡土结
2、构等路基附属构筑物。 路基是一种线形结构物，具有路线长、与大自然接触面广的特点，其稳定性，在很大程度上由当地自然条件所决定。 合理选择线位，可以避开地质不良地段和工程艰巨路段，保证路基稳定，减少工程数量，节约工程投资。,7,路基工程的特点,路基工程的特点是： 工艺较简单； 工程数量大； 耗费劳力多； 涉及面较广； 耗资亦较多。 路基施工改变了沿线原有自然状态，挖填借弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利。土石方相对集中或条件比较复杂的路段，路基工程往往是施工期限的关键之一。,8,二、路面工程,路面【pavement】用筑路材料铺在路基上供车辆行驶的层状构造物。具有承受车辆重量、抵抗车轮磨
3、耗和保持道路表面平整的作用。 为此，要求路面有足够的强度、较高的稳定性、一定的平整度、适当的抗滑能力、行车时不产生过大的扬尘现象，以减少路面和车辆机件的损坏，保持良好视距，减少环境污染。路面按其力学特征分为刚性路面和柔性路面。刚性路面在行车荷载作用下能产生板体作用，具有较高的抗弯强度，如水泥混凝土路面。柔性路面抗弯强度较小，主要靠抗压强度和抗剪强度抵抗行车荷载作用，在重复荷载作用下会产生残余变形，如沥青路面、碎石路面。,9,施工中的水泥混凝土路面,10,施工中的沥青混凝土路面,11,标准,我国公路工程技术标准(JTGB01-2003)将路面按技术品质分为高级、次高级、中级和低级四种。 各种路面
4、的面层类型如下： 高级路面沥青混凝土路面，水泥混凝土路面，厂拌沥青碎石路面，整齐石块或条石路面； 次高级路面沥青贯入式碎、砾石路面，路拌沥青碎、砾石路面，沥青表面处治路面，半整齐石块路面； 中级路面碎、砾石（级配或泥结）路面，不整齐石块路面，其他粒料路面； 低级路面粒料加固土路面，其他当地材料加固或改善土路面。,12,作用与要求,对路面的具体要求有： 足够的强度，抵抗车辆对路面的破坏或产生过大的形变； 较高的稳定性，使路面强度在使用期内不致因水文、温度等自然因素的影响而产生幅度过大的变化； 一定的平整度，以减小车轮对路面的冲击力，保证车辆安全舒适地行驶； 适当的抗滑能力，避免车辆在路面上行驶、
5、起动和制动时发生滑溜危险； 行车时不致产生过大的扬尘现象，以减少路面和车辆机件的损坏，减少环境污染。,13,路面结构,面层 是直接同行车和大气相接触的层次。承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响。因此，面层应较其他各层具有更高的结构强度、刚度、不透水和温度稳定性，表面还应有良好的平整度、粗糙度和耐磨性。面层有时采用上下两层的双层结构。 基层 是路面结构中的承重部分。主要承受车辆荷载的竖向力,并把面层传下来的力扩散到垫层或土基,故基层也应具有足够的强度和刚度。应具有足够的水稳定性，以防基层湿软后产生过大的变形，导致面层损坏。,14,路面结构,底基
6、层 是基层下面的一层，用来加强基层承受和传递荷载的作用，在重交通道路和高速公路上多用之。对底基层材料的强度和刚度的要求可以略次于基层。组成基层和底基层的材料有：用各种工业废渣组成的混合料，用水泥、石灰或沥青稳定的或碎、砾石混合料，各种轧碎的砾石混合料或天然砂砾石和片石、块石、圆石等。 垫层 是介于基层（或底基层）和土基之间的层次。其主要作用为改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度稳定性和抗冻胀能力，并扩散由基层传来的荷载以减小土基产生的变形，故垫层常铺设在土基水温状况不良地段。在冻深较大的地区铺设的能起防冻作用的垫层称为防冻层；在地下水位较高的地区铺设能起隔水作用或防止地表积水下渗的
7、垫层称为隔离层。常用的垫层材料有砂、砾石、炉渣、石灰土、炉渣石灰土等透水性或稳定性较好的材料。,15,第二节 路基工程,1 路基设计的一般要求 2 路基的类型与构造 3 路基设计 4 附属设施,16,1 路基设计的一般要求,一般路基,在正常的水文地质条件下，路基填挖 不超过技术规范所允许的范围而修筑 而成的结构物。,特殊路基,在水文地质特殊条件下，路基的填挖已超 过技术规范所允许的范围而修筑而成的特 殊结构物，必须满足力学稳定性。,设计要求,强度 稳定性,17,典型横断面 路堤：指用岩土填筑而成的结构物 路堑：指全部在原地面开挖而成的结构物 半填半挖横断面：指原地面横坡度较大，且路基较宽，往往
8、需要一侧开挖，一侧填筑而成的结构物。较多适用于山区、丘陵区。,2 路基的类型与构造,18,2 路基的类型与构造,路堤设计的要点,依 据 路 堤 高 度 分 类,矮路堤：h1.01.5m,一般路堤：h1.518m,高路堤：土质h18m 岩质h20m,适应于平坦地区或者取土困难地区,需要设边沟,需对土基作特殊处理：工作区深度 压实度 水 砂垫层,可在路基两侧设取土坑,土方量特别大，占地多；行车条件差,宜采用折线型或梯形边坡。,19,2 路基的类型与构造,20,2 路基的类型与构造,21,2 路基的类型与构造,22, 1、一般路基设计的内容 选择路基断面型式，确定路基宽度与路基高度； 选择路基填料与
9、压实标准； 确定边坡形状与坡度； 路基排水系统布置与排水结构设计； 坡面防护与加固设计； 附属设施设计。,3 路基设计,23,3 路基设计,2、路基宽度设计 （1）路基宽度的概念： 路基宽度为行车道、路肩、中间带、变速车道、爬坡 车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。,24,3 路基设计,25,3 路基设计,3、路基高度设计 路基高度：是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，一般为路基设计标高与原地面(中心线)标高之差；由于原地面不平整，因此还有边坡高度。 路基高度确定，应结合公路路线纵断面、排水及防护措施确定，同时与路基临界高度结合；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下水、
10、毛细水和冰冻作用对路基强度和稳定性的影响。 高路堤及深路堑的判别标准以边坡高度为依据； 沿河及受水浸淹路基的高度应大于：设计洪水位+壅水高度+波浪侵袭高度+0.5m。当路基高度不符合规定时，可采取降低水位、设置毛细水隔断层等措施。,26,3 路基设计,27,3 路基设计,4、路基的边坡坡度 路基边坡概念：用边坡高度与边坡宽度之比H:b的形式表示，并取H=1计算为1:m（路堤）或1:n（路堑）的形式表示边坡坡率。 边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。 路基边坡坡度的大小直接影响路基的整体稳定性及土石方量和施工难易程度； 一般路基的边坡坡度应通过设计验
11、算,28,3 路基设计,29,4 路基附属设施,1、取土坑与弃土堆 借方与弃方不可避免，若能结合不同标段进行协调处理，则不仅可以降低工程造价，还可以维护自然平衡，但须进行调配安排及合理计算运费。 平坦地区用土量少时可沿路两侧抽沟取土，结合路基排水及农田灌溉安排，但对于堤顶至坑底高差大及软弱地基区域，取土坑易远离路基坡脚，并进行坑设计。 废方能利用应尽量加以利用，实在需堆弃也应尽量不影响路基，做好相关设计，尤其应控制废方的数量。,30,4 路基附属设施,31,4 路基附属设施,2、护坡道与碎落台 护坡道有利于降低边坡平均坡度、保护边坡稳 定，软土地段还有助于路基沉降均匀及路基整体稳 定。但护坡道设置涉及到土地占用及工程经济，应 兼顾好稳定与经济合理性。 碎落台设于挖方边坡坡脚处，保护边沟不被碎落 的土石块堵塞，也可同时兼起护坡道作用。,
