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1、第六章 道路结构设计与施工 第一节 一般路基设计 一 路基理论 是道路工程的基础 是按照路线位置和一定技 术要求修筑的带状构造物 承受由路面传来的荷 载 二 路基工程的特点 1 结构简单 2 受自然因素影响很大 3 有大量土石方工程 三 路基设计的内容 1 选择合理的路基断面形式 2 选择路基填料与压实标准 3 确定边坡形状和坡率 4 路基排水系统设计和排水构造物设计 5 防护加固工程设计 四 路基的基本要求 1 要有足够的稳定性 2 要有足够的强度 3 要有足够的刚度 4 要有足够的耐久生 五 路基常见病害 1 路堤沉陷 2 路基边坡坍方 剥落 碎落 滑坡 崩塌 3 路基翻浆 4 路基沿山坡
2、滑动 六 路基产生病害的原因 1 不良工程地质和水文地质条件 2 不良水文 气候因素 3 设计不合理 4 施工不按操作规程和设计要求进行 七 路基的断面形式 1 路基的基本断面形式 路堤 路堑 半填半挖 2 路基横断面 公路路基设计规范 JTG D30 2019 一般路堤 护坡道 一般公路1 2m 高速公路 3m 河路堤 路基必须保持一定的高度 有防护工程 半填半挖路基 当自然横坡陡于1 5时 路堤基地应挖成台阶 宽 1m 且有2 40 向内倾斜的坡度 挖方 边坡上方5m以外设截水沟 矮墙路基 用于土质松散处 矮墙用浆砌或干砌片石 高度不宜超过2m 顶宽0 5m 0 8m 墙内坡竖直 外坡为1
3、 0 2 1 0 5 填方矮 墙用浆砌片石 高不宜超过1 5m 软土地或冰冻 严重地段不宜采用 护肩路基 用于坚硬岩石陡坡地段 填方不大 不宜填筑时 砌石路基 用于坚硬岩石地段 填方较大不宜 建筑时采用 土墙路基 脚路基 当山坡上的填路基 有斜坡下滑的倾向 时采用 挖方路基 八 路基的干湿类型 1 湿度来源 大气降水 地面水 地下水 2 干湿类型 干燥 中湿 潮湿 过湿 3 划分依据 根据实测不利季节路床表面以下80cm深度内 土的平均稠度 Wc 根据自然区划 土质类型 排水条件及路床表 面距地下水位或地表积水位的高度按 规范 确 定 式中 Wc 土的平均稠度 WL 100g平衡锥所测土样液限
4、含水量 WP 100g平衡锥所测土样塑限含水量 W 路床80cm深度内的平均含水量 根据分界稠度WC1 WC2 WC3查表4 1 P125确定 干燥WC WC1 中温WC1 WC WC2 潮湿 C2 WC WC3 过湿 WC WC3 九 公路自然区划 指为了区分不同地理区域自然条件对公路工 程影响的差异性 并在路基路面的设计 施工和 养护中采取合适的设计参数和技术措施 以保证 路基路面的强度和稳定性 对全国进行了公路自 然区划 即将自然条件相近的地区划分为同一自 然区 公路自然区划标准 JTJ003 86 对我国进行了自 然区划 分为三个等级 1 区 北部多年冻土区 2 区 东部温暖季冻区 3
5、 区 黄土高原干湿过渡区 4 区东南湿热区 5 西南潮湿区 6 西北干旱区 7 青藏高寒区 十 路基土的强度指标 布西奈斯克公式 式中 P 集中力 kN U0 土的泊松比 0 35 E0 土的弹性模量 pa r 距集中力作用的距离 距集中力为r的表面变化 15 1 当路基建成后 用刚性承载板测定 式中 E0 土基回弹模量 pa D 刚性承载板直径 D 30 土基泊松地 0 35 回弹变形小于1mm的各级荷载单位压力总 和 各级荷载单位压力作用下 回弹变形小于 1mm的回弹变形总和 2 当新路设计时 估算E0 十一 一般路基设计 一 一般路基 是指在正常工程地质条件下 修筑填挖高度不超过设计规范
6、或技术手册所允 许的范围 其设计可直接参照现行设计规范或 标准图 不必个别论证和详细验算 1 高路堤 填土高度超过18m 填石 高度超过20m 2 深路堑 大于20 m的挖方 二 路基的基本构造 1 路基宽度B 根据 路基横断面设计 确定 2 路基高度H 是指路堤的填筑高度加上 路面结构厚度或路堑的开挖深度 是道路中 桩原地面标高与路基设计标高的相差值 3 边坡坡度 1 1 m 式中 b 边坡宽度 H 边坡高度 4 其它设施 取土坑 弃土堆 护坡道 碎落台 三 路堤设计 1 路堤 路床 是指路面的基础 是路面 以下80 范围内的路基部分 承受由路面 传来的荷载 路床 a 上路床 0 30 b
7、下路床 30 80 路堤 a 上路堤 80 150 b 下路堤 再往下 2 地基的处理 原地面坡度陡于1 5时 应开挖台阶 原地面坡度陡于1 2 5时 应采用石砌护脚 3 路基填料 最理想的材料应当是稳定性好 压缩性小 便于施工压实及运距短的土 石材料 填料分类 a 砾石 gravel 不易风化石块 渗水性强 水稳性好 强度高 塑性变形小 b 碎石土 crushed stone 卵石土 砾石土 粗砂 中砂 渗水性强 水稳性好 c 砂性土 sandy soil 良好强度及水稳生 d 粘性土 cohesive soil 渗水性差 e 粉性土 silty soil 干燥时易碎 潮湿时会形成水分积聚
8、f 重粘土 渗水性极差 填料原则 应选用级配较好的粗粒土 a 砾 角砾 类土 砂类土优先选用 b 泥炭 淤泥 冻土 强膨胀土 易溶盐超过限量的土 不得直接用 c 冰冻地区路床及浸水部分路堤不能直接采用粉质土 d 强风化岩石 浸水后易崩解的岩石不宜作为浸水部分填料 e 细粒土含量超过最佳含水量两个百分点时应凉晒或掺入石灰 固化材料 f 桥涵台背 挡土墙背填料应优先选用砾 角砾 类土 砂类土 4 路堤边坡 side slope of subgrade 形式 a 直线形 b 折线形 C 台阶形 坡度 按 规范 选用 填料种类 边坡高度 m 迎坡坡度 全部 高度 上部 高度 下部 高度 全部 高度 上
9、部 高度 下部高度 粘质土 粉质土 砂 类土 20812 l 1 51 l 75 砂 砾12 1 1 5 漂 块 石土 卵石土 砥 角砾 粪土 碎石 土 20128 1 l 5l 1 75 易风化的石块20812 1 1 5 l 1 5 四 路堑设计 1 路堑 是从天然地面开挖出来的路 基构造物 2 边坡 按 规范 选用 3 排水 4 防护 十二 路基施工 一 路基施工方法 1 人工施工 2 简易机械化施工 3 水力机械化施工 4 爆破法施工 5 机械化施工 选择施工方法 应根据工程性质 工程数量 施工期限 可获得人力及机械设备的条件来 考虑 二 施工前的准备 1 施工测量和放样 2 路基横断
10、面核查 3 施工前复查和试验 W WP WL 4 试验路段 不同施工方案做试验路段 选择最佳方案 位置选择具有代表性地段 路段长度不小于100m 所用材料 机具与将来全线施工所用材料 机具相同 施工完成后 检测有关指标 发现缺陷及时变更设计 三 路基的压实 1 压实度 式中 工地试样干密度 击实所得最大干密度 标准查表P166 2 压实土基的意义 提高土体密实度 降低土本透水性 减小毛细水上升高度 防止水分积聚和侵蚀 3 土基压实原理 土质学与土力学 中已讲 4 影响压实度的因素 含水量 土质 压实功能 压实机具 夯击式作用最深 振动式次之 碾压式最线 压实方法 a 压实机具重量较小 作用时间
11、较长 密实度高 b 碾压速度越高 压实效果越差 四 路基填方施工 1 基底处理及零填挖路床 基底处理 a 清除杂草 深度不小于15 清理后压实 在大于30 深 耕地段 应翻松 打碎 整平压实 特殊地基应做相应处理 b 地面横坡1 5 1 2 5时 挖成台阶 当陡于1 2 5时应做 特 殊处理 零填挖路床 a 0 30 若原天然土密实度达不到要求时 应将地面翻挖压实 达到要求密实度 b 易翻浆土层应挖除换土 2 填料选择 3 最佳含水量确定 太干 用土前一天浇水 太湿 晾晒 4 填筑方法选择 水平分层法 竖向分层法 混合法 5 填方压实 压实机具先轻后重 碾压速度先慢后快 碾压路线一般直线段先以
12、路缘向路中心 再从中心向 两侧顺次碾压 弯道没超高横坡度时 由低向高一侧 碾压 碾压时相邻轮迹重叠左右 约15 20 振 动压路机应重叠0 4 0 5 经常检查土的W及K 并采取相应措施 压实机具 的选择 a 砂性土优选振动式 夯击式次之 静压式较差 b 粘性土优选静压式和夯击式 振动式较差 6 桥涵及构造物处填筑 填料的选择 砂性土及透水性材料 填筑方法 排水 压实 五 路基挖方 1 开挖注意事项 不得乱挖 超挖 处理排水 做好支挡工程 提高生产效率 移挖作填 2 路堑开挖方案选择 纵挖法 a 分段纵挖 用于路堑较长 运距较远 b 分层纵挖 用于深度不大 c 通道纵挖 用于土石方工程量集中段
13、 横挖法 适用于较短路堑 石方开挖 爆破法 松土法 第二节 沥青混凝土路面结构设计 2 1 概述 一 路面 是位于路基上方 直接承受荷载和自然因 素的作用 由各种材料接受不同比例拌和 铺 筑而成的一种带状构造物 二 路面结构 1 面层 2 基层 3 垫层 三 路面类型 1 按面层使用材料分 沥青类 水泥砼 粒料 块料 2 按强度构成原理分 嵌锁法 级配法 稳定法 铺砌法 3 按荷载作用下的力学性质分 柔性路面 各种基层 除水泥砼外 各类沥青面层 碎石面层 块料面层 刚性路面 水泥砼作面层或基层 半刚性路面 以石灰水泥稳定土 石灰水泥处治碎石 含工业废渣基层 4 常见路面结构层类型 碎砾石类 a
14、 泥结碎石 以碎石为骨料 黏土作填充料粘结料 经压实而成的路面结构层 适用于基层和中级路面 基层 b 泥灰结碎石 以碎石为骨料 用一定数量的石灰和 作粘结料 经压实而成的路面结构 适用于基层 c 级配碎 砾 石 由各种集料和土 按最佳级配原理 配制并铺压而成的路面结构 适用于基层和中层路面面 层 d 水结碎石 用大小不同的扎制碎石从大到小分层铺 洒水碾压 依靠碎石嵌锁和石粉胶结作用形成的路面结 构层 适用于基层 结合料稳定类 a 石灰 稳定 土 将一定量的石灰同粉碎土拌和 摊 铺 在最佳含水量时压实 经养生成型的路面结构 适 用于基 垫层 b 水泥稳定土 在粉碎的和原来松散的土中掺 入适量的水
15、泥和水经拌和 压实 养生成型 的路面结构层 适用于基 垫层 c 沥青稳定土用沥青做结合料 与粉碎的土或 土集料 混合经拌和 铺压而成的路面结构 用于基 垫层 d 工业废渣 用石灰或石灰下脚料做结合料 与活 性材料及土或其他集料按一定配合比 加适量 水拌和 铺压 养生成型的路面结构层 适用 于基层 垫层 沥青类 a 沥青表面处治 用沥青和矿料按层或拌和方法 铺 筑厚度不大于3cm的一种薄层路面面层 防水层 磨耗层 防滑层 b 沥青贯人碎石 用大小不同的碎石或砾石分层铺筑 颗粒尺寸自下而上逐层减小 同时分层贯人沥青 经分 层压实而成的路面结构层 适用于次高级路面面层 高级 路面基层 联结层 c 沥
16、青碎石 以一定级配的矿料用沥青做不结合料 按 一定比例配合 拌匀 铺压而成的路面结构层 适用于高 级 次高级路面面层 高级路面基层 联结层 d 沥青砼 由适当比例的各种不同大小颗粒的矿料和 沥 青在一定温度下拌和成混合料 经铺压而成的路面结 构 层 水泥砼 以水泥与水合成水泥浆为结合料 碎 砾 石 为骨料 砂为填充料 按适当的配合比例 经加水拌和 摊 铺 振揭 整平 养生所筑成的路面结构层 适用于高级 路 面面层 基层 块料类 a 整齐块石 b 半整齐块石 c 水泥石砼联锁块 分别以加工的整齐块石 半整齐块石 预制的水泥砼联 锁 铺砌而成的路面面层 分别适用于高级路面面层 次高等 级 路面面层 高级路面面层 四 路面等级 1 高级路面 公路等级 高速 一 二级公路用 面层类型 沥青砼 水泥砼 特点 a 强度 刚度高 稳定性好 b 使用寿命长 能适应较繁重的交通量 c 平整无尘 能保证高速行车 d 养护费用少 运输成本低 e 投资大 2 次高级路面 公路等级 二 三级公路 面层类型 沥青贯入式 沥青碎石 沥青表面处治 特点 a 强度 刚度较高 b 使用寿命较长 适应交通量较多 c 行车速
