路基路面工程培訓課件

1、路基路面工程 目錄 緒 論 道路風景欣賞 第一章 路基路面 第二章 行車荷載環(huán)境因素材料的力學性質 第三章 路基基本概念 第四章 路基邊坡穩(wěn)定性設計 第五章 擋土墻設計 第六章 路面基本概念 第七章 石料穩(wěn)定土與工業(yè)廢渣路面及基層 第八章 瀝青類路面 第九章 瀝青路面設計 第十章 水泥砼路面 緒 論 一我國公路發(fā)展情況 1991年八五計劃用30年左右的時間建成12條長度約35萬千米的五縱七橫國道主干線 2000年12月31日全國總里程達到16798萬千米全國共有公路橋梁2788萬座103120萬延米公路隧道1678處6243萬延米全國公路密度為175km百平方公里 十五計劃公路方面重點建設一個

2、系統(tǒng)三個網絡即國道主干線系統(tǒng)區(qū)域干線公路網絡縣鄉(xiāng)公路網絡公路運輸服務網絡 到2005年全國公路總里程達到160萬公里其中高速公路超過25萬公里二級以上公路里程達到28萬公里公路密度達到每百平方公里167公里全國995的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和93的行政村通公路 到2000年底中國高速公路里程達到16萬公里位居世界第三位中國用10年的時間走過了其他國家一般需要40年的發(fā)展里程 各國公路總里程排行表單位公里 我國路面發(fā)展的三個階段 第一階段 恢復原有公路和加快建設一些干線公路解決通車問題 代表性的正規(guī)路面泥結碎石和級配礫石路面 第二階段 公路里程迅速增長的同時改善路面的行車質量增加車速減輕養(yǎng)護出現(xiàn)渣油表處路面低級能

3、阻止路面材料和土基中水分的蒸發(fā) 援外工程中廣泛采用 水泥穩(wěn)定沙礫土基層贊比亞蘇丹 級配碎石基層索馬里馬達加斯加 填隙碎石基層索馬里尼泊爾 第三階段 提高路線和路面等級改建和新建高速公路 代表路面半剛性基層路面 最新由于交通量軸載的明顯增大瀝青路面早損對瀝青路面上行車的安全和降低噪音提出了更高要求一些新的表面層結構和新的瀝青混合料面層在歐洲出現(xiàn)并推廣如多空隙瀝青混凝土開級配磨耗層碎石瀝青砂膠混凝土SMA 半剛性路面將用水硬性結合料處治層的瀝青路面正式命名為半剛性路面 第一章 總論 第一節(jié) 對路基路面的要求 第二節(jié) 路基路面的構造 第一章 總論 第一節(jié) 對路基路面的要求 一對路基和路面的使用要求

4、路基路面是道路的主要工程結構物 路基在地表按照道路的線型位置和斷面幾何尺寸的要求開挖或者堆填而成的巖土結構物 路面在路基頂面的行車部分用各種混合料鋪筑而成的層狀結構物 現(xiàn)代化的汽車運輸不僅要求道路能全天侯通行而且要求車輛能以一定的速度安全舒適而經濟地在道路上行駛要求道路提供良好的行駛條件和服務水平 一對路基的要求 1 整體穩(wěn)定 填挖引起路基失穩(wěn) 軟土上高路基 巖質土質山坡上開挖 嚴重性交通阻斷易引起交通事故 措施正確設計采取排水防護和加固支撐工程 2 變形小 自重車輛荷載作用下變形 地基軟弱填土疏松過分潮濕時產生沉陷和變形 危害導致路面出現(xiàn)過量的變形和應力增大 促使路面過早損壞并影響舒適性 措

5、施爭取合適填料充分壓實改善水溫狀況加固軟弱地基 二路面的功能及對路面的要求 1功能提供汽車在道路上全天候地行駛安全舒適快速經濟 路面的好壞直接影響車速成本行車安全和舒適性 路面在通車造價中占很大比例約為2070 2要求 1強度和剛度 路面受力阻力車輪水平力垂直力震動力 沖擊力真空吸引力 強度抵抗行車作用下產生的各種應力避免破壞 剛度防止產生過量的變形而形成車轍沉陷波浪等破壞 2穩(wěn)定性 溫度水分變化情況下相對穩(wěn)定 瀝青路面高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性需要提高 水泥混凝土高溫拱脹低溫縮裂需要避免 3耐久性 重復荷載作用下產生疲勞破壞和變形累積 需要足夠的抗疲勞強度抗老化抗變形累積 4表面平整度 不平整路

6、面會增大行車阻力行車顛簸影響速度和安全性 5表面抗滑性能 安全性能指標制動雨天危險 瀝青路面耐磨石料 水泥混凝土路面刷毛刻槽 第二節(jié) 路基路面的構造 一路基的斷面形式 常用橫斷面圖案表示路堤路塹半填半挖三種 1路堤路基頂面高于原地面的填高路基稱為路堤 低矮路堤的兩測設置邊溝 三半填半挖 橫斷面上 部分為挖方部分為填方的路基稱為半填半挖路基通常出現(xiàn)在地面橫坡較陡時候它兼有上述路堤和路塹的構造特點和要求 二路面的構造 一路面結構層劃分 1面層 1 特點直接承受行車荷載作用大氣降水和溫度變化 要求足夠的結構強度溫度穩(wěn)定性耐磨抗滑平整和不透水 2 結構面層由一層或數(shù)層組成頂面可加鋪磨耗層底面可增設聯(lián)結

7、層 3 材料水泥混凝土瀝青混凝土瀝青碎石混合料 2基層 1特點主要起承重作用承受由面層傳遞來的車輛荷載垂直力并把它擴散到墊層和土基中 2要求足夠的強度剛度 3結構有時需要設兩層上基層底基層 4材料各種結合料石灰水泥瀝青 3墊層 1路基土質較差水溫狀況不良時候宜設置墊層 2作用起排水砂墊層隔水防凍防污或擴散荷載應力軟基等作用 3材料水穩(wěn)性和隔熱性要好 松散材料砂礫石爐渣片石透水性墊層 整體性材料石灰土爐渣石灰土 二路拱和排水 路拱作用迅速排除降落在路面上的水 形式直線型或拋物線形其橫坡隨路面透水性增大而增大 三路肩 排除表面水 1作用1承受車輛的偶然停留作用 2對路面基層和墊層起到支撐作用 2路

8、肩的橫坡應略大于路面橫坡以利于迅速 一路基和路面的內容 包括規(guī)劃設計施工養(yǎng)護監(jiān)測和管理等方面 一規(guī)劃方面 包括財政和項目兩個方面其內容為 1依據路網內路基和路面結構的現(xiàn)狀分析達到規(guī)劃期預定的目標所需要的資源資金材料勞力及其在時間和空間上的分配 2計劃在給定的預算水平下使路網的服務水平最佳所需安排的新建和改建項目及其對策方案 二設計方面 1路基設計 1根據路線設計確定的路基填挖高度和頂寬結合沿線巖質或土質情況設計路基橫斷面形狀和邊坡坡度 2根據沿線地形地表徑流和地下水情況進行道路排水系統(tǒng)的布置以及地面和地下排水系統(tǒng)構造物的設計 3分析路基穩(wěn)定性 需要時采取坡面防護支撐結構或地基加固措施設計 2路

9、面設計主要內容 1提出路面結構層的選擇和組合方案 2進行各結構層材料的組成設計 3設計各結構層尺寸 4若干個方案進行經濟分析比較選定實施方案 三施工方面 1準備工作圖紙測量 2修筑路基路面 3施工管理對施工質量進行控制檢查和驗收 二路基和路面施工特點 1變異性和不確定性大 2它們的設計施工養(yǎng)護監(jiān)測是一個相互關聯(lián)和相互依存的系統(tǒng) 3路基路面是一種復合結構材料性狀非線形是應力水平和溫度的函數(shù)分析設計復雜有時不得不依賴經驗的補充 第二章 行車荷載環(huán)境因素材料的力學性質 第一節(jié) 行車荷載 第二節(jié) 土基的荷載變形特性 第三節(jié) 環(huán)境因素的影響 第四節(jié) 路面材料的力學強度特性和變形 第一節(jié) 行車荷vehic

10、leload 路面設計中以軸重作為荷載標準重型貨車與大客車起決定作用評定路面表面特征時如路面的平整度防滑性應考慮小客車的安全性和可靠性 一 車輛的種類vehicle types 二汽車的軸型軸載 軸重是路面設計的關鍵 整車客貨車1前軸兩個單輪組成的單軸占約13 極少數(shù)為雙軸單輪約占12 2后軸有單軸雙軸三軸類型 大部分為雙軸雙輪 三汽車對道路的靜力作用 1定義 靜止狀態(tài)的汽車對道路的作用稱為靜力作用其大小主要取決于車輪總重 2影響因素 1汽車輪胎的內壓力 2輪胎的剛度和輪胎與路面接觸的形狀 3輪載的大小 3半徑輪胎與路面的接觸形狀近似于橢圓且ab差別不大 路面設計中以圓形表示 四運動車輛對道路

11、的動力作用 因為路面不平整車身震動車輪實際上是以一定的頻率和振幅在路面上跳動輪載成動態(tài)波動 行車荷載的重復作用 彈性材料疲勞性質 彈塑性材料變形累積 五水平荷載 易使路面產生波浪擁包推擠等損壞要求面層材料有足夠的抗裂強度 六交通分析 1交通量一定時間間隔內各類車輛通過某一道路橫斷面的數(shù)量對于路面結構設計不僅要求收集交通總量還必須區(qū)分不同的車型 N1初始年平均日交通量 Ni每日實際交通量 r交通量年均增長率 Ne設計年限內累積交通量 2軸載的組成與等效換算 標準雙輪組單軸載100KN作為標準軸載 等效原則換算某一種路面結構在不同荷載作用下達到相同的損壞程度為根據的 新規(guī)范修訂 1近年交通量增長很

12、快重車增長多貨車超載現(xiàn)象嚴重應考慮重車對路面的影響 2由于廣泛采用半剛性基層結構承載力提高輕型車對路面的疲勞損傷減小本次修訂取消了60KN的標準統(tǒng)一采用100KN的標準 標準軸載設計參考 標準軸載BZZ-100雙輪組單軸載 標準軸載 PKN100 輪胎接地壓強 p MPa 070 單輪傳壓面當量圓直徑d 2130 兩輪中心區(qū) 15d 1 當一設計彎沉作為指標及瀝青層層底拉應力驗算時 凡軸載大于25KN的各級軸載包括車輛的前后車輛p1的作用次數(shù)n1用下面的公式換算成標準荷載p的軸載當量作用次數(shù) 式中N標準軸載的當量軸次次日 ni被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)次日 P標準軸載KN Pi被換算車輛的各

13、級軸載KN k被換算車輛的類型數(shù) C1軸載系數(shù) C1 112m-1 m是軸數(shù)當軸間距大于3米時按單獨的一個軸載計算當間距小于3米時應考慮軸載系數(shù) C2輪組系數(shù)單輪組為64雙輪組為1四輪組為038 2 當進行半剛性基層層底拉應力驗算時凡軸載大于50KN的各級軸載換算 4累計當量軸次Ne在設計年限內考慮車道系數(shù)后一個車道上的累計當量軸次之和 1瀝青路面 r設計年限內交通量年均增長率 N1路面竣工后第一年雙向日交通量的當量軸次次日 Nt設計年限內末年的雙向日交通量的軸載作用次數(shù)次日 t設計年限 車道系數(shù) 2剛性 二土基的強度和剛度指標回彈模量地基反映模量加州荷載比 1回彈模量反映地基瞬時荷載作用下的

14、可恢復變形性質 測定方法 1查表法無實測條件是時采用 2現(xiàn)場實測法 大型承載板法測定土基在005mm的變形壓力曲線 用彎沉儀測定 2地基反應模量根據文克勒地基假定土基頂面的沉降僅同該點的壓力大小成正比而同相臨點處的壓力無關此時壓力與沉降的比成為地基反映模量 3加州荷載比土基或基層底基層材料的加利福尼亞州荷載比 其值以一標準面的貫入棒在一定速度下壓入試樣內達到某一規(guī)定深度所許的壓力與壓入標準碎石試樣同一深度所需要的壓力的百分比 室內實驗浸泡四天飽水狀態(tài) 野外實驗施工時濕度狀態(tài) 第二節(jié) 土基的荷載變形特性 第三節(jié) 環(huán)境因素的影響 第四節(jié) 路面材料的力學強度特性和變形 第三章路基基本概念 2土的工程

15、性質 1砂性土 良好的修筑路基材料含一定數(shù)量粗顆粒使路基具有足夠的內摩擦力不過分松散雨天不混污晴天不揚塵且易壓實 巨粒土包括漂石和卵石有很高的強度是良好的填筑路基材料亦可用于砌筑邊坡 礫石級配良好的密實度好強度穩(wěn)定性好可填筑路基基層底基層處理后 2粉性土最差的筑路材料毛細水上升高度大冬時凍脹春時翻漿又稱翻漿土 3粘性土透水性差粘聚力大干時堅硬不宜挖掘有較大的可塑性粘聚性和膨脹性毛細現(xiàn)象顯著比粉性土好但不如沙性土 三邊坡三種形式影響堤身的穩(wěn)定和工程量的大小 路堤邊坡坡度 第二節(jié) 路塹設計 路塹從天然地層中開挖出來的路基結構物 路塹設計的中心問題結構物的整體穩(wěn)定性 主要內容1路塹邊坡 2路塹排水

16、3坡面防護設計 2根據地層性質的不同把邊坡分為巖質土質和碎礫石土三類路塹邊坡 二巖質路線邊坡 一影響穩(wěn)定性的因素 1結構面的產狀 2巖體破碎程度 3巖石風化程度 4巖石性質 5施工方法 二邊坡坡度參考值 使用時 1應先對設計路塹的工程地質條件進行調查和分級 2設計人員也可根據當?shù)鼐唧w條件和設計經驗通過調查分析得出適合該地區(qū)的經驗設計坡度表 三邊坡形狀選擇直線折線臺階形 1單一巖層風化和破碎程度相差不大的坡體直線邊坡 2坡高范圍內上下的破碎程度有顯著差別臺階形或折線形在不同層的分界面處設置邊坡平臺 三土質路塹邊坡隨土層的生成原因土質密實程度和水文條件等因素而異 1對比分析綜合考慮 1成因有無構造

17、裂隙和水文具體情況 2參照當?shù)匾殉蛇吰禄蜃匀簧狡缕露?2路基寬度1行車道寬度2兩側路肩寬度具體取決于公路技術等級等級高的公路當設中間帶路緣帶邊速車道爬坡車道緊急停車帶路上設施等 3路基高度 路堤的填筑厚度或路塹的開挖深度路中心線處的設計標高與原地面標高之差 4路基設計標高 路基邊緣的標高 改建的路基設計標高可與新建公路相同取路基邊緣標高也可為路面中心標高 邊坡高度H 5路基邊坡坡度 邊坡寬度 第三節(jié) 防護工程設計 1路基防護與加固意義 保證公路使用品質提高投資效益保證路基強度和穩(wěn)定性的重要措施之一 2防護重點 路基邊坡有時包括路肩表面以及同路基有直接關系的道旁沙流山坡 包括1坡面防護 2沿河路

18、堤河岸沖刷防護與加固 3濕軟地基加固處治 一坡面防護 作用保護路基邊坡表面免受雨水沖刷 減緩溫差及濕度變化影響 延緩軟弱巖土表面風化碎裂剝蝕過程 二間接防護 改變水流方向設置導流結構物或改變河道徹底接觸水流對局部堤岸的損壞作用 慎重選擇丁壩順壩 布置適當較少共曾收到預期效果 布置不當水流情況惡化水毀時間 二沖刷防護 一直接措施 1植物防護 同路面防護基本一致 2石砌防護 同路面防護基本一致 3拋石類似坡腳設置護腳拋石跺不受<a name=baidusnap0></a>季節(jié)</B>限制防急流和大風浪破壞堤岸也可加固河床防止沖刷 4石籠 用鐵絲編織成框架內填石料

19、設于坡腳出放急流和大風浪破壞堤岸加固河床防止沖刷 三濕軟地基加固 換填土土法碾壓夯實排水固結振動擠密化學加固 1分布在我國沿河沿湖沿江海地帶廣泛運用 2軟土特點天然含水量大孔隙比大壓縮性高強度低 其上修建公路時易產生路堤失穩(wěn)或沉降過大等問題 3軟土概念以水下沉積的飽和水的軟粘性土或淤泥為主的地層有時有少量的腐泥或泥炭層 4常用處理方法 1換填土法 全部或部分挖出軟土換填以砂礫片石等滲水或強度較高的土類并予以壓實 2重錘夯實方法 一般以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體底部墊鋼板重量15 噸或稍重錘底直徑115M起重設備的能力為815噸落距高2545M夯實遍數(shù)812次效果承載力可提高25倍壓縮性降低210

20、倍效果好經濟運用面廣 3排水固結法 運用堵截預壓擠出土中的過多含水達到擠密土粒和提高強度的目的 為縮短預壓時間加設砂井豎向的排水通道或鋪設沙墊層效果更好 4擠密法 土基打孔后在孔中灌以砂石土灰土或石灰等材料搗實成直徑較大的樁體 土體被橫向擠密孔隙小樁體本身有較高的承載力形成符合地基 石灰樁效果好生石灰吸水發(fā)熱離子交換作用使樁體硬化 注意石灰石灰和水就地拌和硬結快新鮮石灰粉碎 5化學加固法 利用化學溶液或膠凝劑采用壓力灌注或攪拌混合等措施使土顆粒膠結起來達到對地基的加固作用的目的 化學溶液主要有1以水玻璃為主的漿液昂貴 2丙烯酸氨為主的漿液價高 3水泥漿液 4以低漿溶液為主的漿液毒性 考查1 1

21、對路基路面有哪些要求 2路面分為哪幾層各有何特點 3路基干濕類型有哪些判斷方法 4路基常見病害有哪些怎樣防治 5路基設計考慮有哪些內容 6路塹邊坡如何確定 7路基常見斷面形式有哪些 8我國公路自然區(qū)劃有哪幾級 第三節(jié) 排水設計 重要性立即的各種病害和變形的產生都與地面水和地下水的浸濕和沖刷有關 一路基排水系統(tǒng)設計地面排水地下排水 目的攔截路基上方的地面水和地下水迅速匯集基身內的地面水把他們引導入順暢的排水通道并通過橋涵將其宣泄到路基的下方 一各種排水設備 1各種溝渠 1截水溝或稱為天溝 位置設置在路基坡頂5M以外或山坡路堤上方 作用攔截路基上方流向路基的地面水減輕邊溝水流負擔保護挖方邊坡和填方

22、坡腳 2邊溝 位置挖方路基的路肩外側 低路堤的坡腳外側 第四章 路基邊坡穩(wěn)定性設計 第五章 擋土墻設計 第一節(jié) 擋土墻用途類型及使用條件 一使用場合 擋土墻是支撐路基填土或者山坡土體防止填土或 體變形失穩(wěn)的構造物 公路中常用 1路塹擋土墻 山坡陡峭降低邊破 高度減少開挖或者 地質不良 防止滑坡 五粘性土土壓力計算 1等效內摩擦角法通常將內摩擦角與單位粘聚力換成為教實有摩擦角值為大的等效內摩擦角按砂性土公式來計算 換算原則抗剪強度相等或土壓力相等 2力多邊形法 六不同土層的土壓力計算 首先求得上一土層的土壓力及作用點 并近似得假定上下兩土層層面平行 計算下一土層時講上一土層視為均布荷載按地面為一

23、平面時的庫侖公式計算 第三節(jié) 擋土墻設計 路基在遇到下列情況時可考慮修建擋土墻 1路基位于陡坡地段活巖石風化的路塹邊緣地段 2為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段 3可能產生塌方滑坡的不良地質路段 4水流沖刷嚴重或長期受水浸泡的沿沙路基地段 5為節(jié)約用地減少折遷或少占農田的地段 6為保護重要建筑物生態(tài)環(huán)境或其他特殊需要的地段 一擋土墻的布置 1擋土墻位置的選定 路塹擋土墻大多設在邊溝旁 山坡?lián)跬翂υO在基礎可靠處墻高得保證墻頂以上邊坡高度 當路肩墻和路堤墻墻高數(shù)量相近基礎情況相似時優(yōu)選路肩墻可收縮坡腳 2擋土墻的縱向布置 內容 1確定擋土墻的起點和墻長與路基或其它結構物的銜接方式 2按地基及地

24、形情況進行分段確定伸縮縫與沉降縫的位置 3布置各段擋土墻的基礎墻趾地面有縱坡時基底易作成不大于5的縱坡基沿時可做成臺階 3擋土墻的橫向布置 選擇在墻高最大處墻身斷面或基礎形式變易處確定墻身端面基礎形式和埋置深度布置排水設計并繪制擋土墻橫斷面圖 二擋土墻的構造 擋土墻的構造應滿足強度穩(wěn)定性就地取材結構合理斷面經濟施工養(yǎng)護方便安全 常用重力式擋土墻組成墻身基礎排水設施伸縮縫 P145圖422 1墻身構造P126 墻背仰斜垂直俯斜凸形折線式衡重式 墻面平面坡度1005到1020 地面較陡 坡度1020到1035 地面平緩 墻頂最小寬度 漿砌擋土墻不小于50厘米 干砌不小于60厘米 護欖地形險峻地段過

25、高過長路肩墻的墻頂定設置護欖 2基礎 重視擋土墻的基礎設計 應對地質條件進行詳細調查先做挖深或鉆探 類型 墻趾或墻踵部分加寬 擴大基礎1地基承載力不足 P128圖6-25 鋼筋混凝土底板 2地基承載力過小 換填地基 3軟弱土層 臺階基礎 4擋土墻修筑在陡坡上地基穩(wěn)固 拱型基礎 5地基有長短缺口或挖基困難時 基礎埋置深度 無沖刷時天然地面以下至少1米 有沖刷時在沖刷線以下1米 受凍漲影響時在凍漲線以下不小于025米 3排水設施 目的疏干墻后土體防止地面水下滲防止墻后積水形成靜水壓力等 主要措施設置地面排水溝或排地面水夯實回填土頂面和地面松土防止雨水及地面水下滲路塹擋土墻墻趾到邊溝予以鋪砌加固以防

26、止邊溝水滲入基礎設置墻身泄水孔排除墻后水 4沉降伸縮逢 地基不均勻沉陷引起墻身開裂即沉降逢墻體伸縮產生裂縫即伸縮縫 根據地形及地質情況每隔10-15米設一道沉降伸縮縫 填料膠泥填塞瀝青麻筋或涂以瀝青的木板滲水量大凍寒嚴重地區(qū)當墻背為填石或凍寒不嚴重時可僅留空縫不嵌填料 三 擋土墻的荷載的計算方法 三擋土墻的荷載的計算方法 1擋土墻的荷載 1恒載墻重填土重填土的側壓力 2可變荷載汽車土壓力浮力靜水壓力 3溫度及施工荷載 常用荷載組合 1擋土墻自重土重土側壓力相組合 2擋土墻自重土重土側壓力汽車荷載 3 1與設計水位的靜水壓力及浮力相結合 4 2與設計水位的靜水壓力及浮力相結合 5 1與地震相結合

27、 2擋土墻的計算原則 按分項安全系數(shù)極限狀態(tài)進行P130 3計算狀態(tài)及荷載計算 1承載能力極限狀態(tài)分項荷載系數(shù)P131表6-6 垂直恒載Rg 09 車輛垂直荷載 10 主動土土壓力 2正長石用極限狀態(tài) 除被動土壓力用05外其它全部荷載系數(shù)均采用10 3進行擋土墻基底合力偏心距驗算時 除被動土壓力用05外其它全部荷載系數(shù)采用10 四擋土墻穩(wěn)定性驗算 1抗滑穩(wěn)定性驗算 基底摩擦阻力抵抗擋土墻滑移的能力 2抗傾覆穩(wěn)定性驗算 為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性經驗算他抵抗墻身繞墻趾向外轉動傾覆的能力 2基底合力偏心距 應滿足 P134表6-9 3地基應力設計值應滿足地基承載力的抗力值 1當軸向荷載作用時 Pf

28、f - 地震承載力抗力值 2當偏心荷載作用時 P 12 f 七增加擋土墻穩(wěn)定的措施 1增加抗滑穩(wěn)定性措施 1設置傾斜基底向內傾斜基底偏角越大越有利 2利用凸榫基礎混凝土凸榫與基礎連成整體利用榫到土體產生被動土壓力增加抗滑穩(wěn)定性 2增加抗傾覆穩(wěn)定性 增大穩(wěn)定力矩減小傾覆力矩 1展寬墻趾增加穩(wěn)定力臂 2改變墻面及墻背坡度 改緩墻面坡度減少土壓力 改陡俯斜墻減少土壓力 3改變墻身斷面類型 改為衡重式或墻后設卸荷平臺 2路基挖填范圍內的地表障礙物事先應予以拆除 原有房屋的拆遷樹木叢林莖根的清除等 3路塹開挖應在全橫斷面進行自上而下一次成型 注意按設計要求準確放樣不斷檢查校正邊坡表面削齊拍平 4一般情況

29、下路堤填土應在全定范圍內分層填平充分壓實每日施工結束時表層填挖壓實完畢防止間隔中雨淋或爆曬 二填挖方案 1路堤填筑分層平鋪豎向填筑 1分層平鋪不同用土水平分層保證強度均勻 常用方法透水性差的用土如粘性土填于下層表面成雙向橫坡 2豎向填筑指沿路中心線方向逐步向前深填 適用條件路線跨越深谷或池塘時 地面高差大填土面積小難以水平分層施工 陡坡地段半填半挖路基難以分層填筑時 2路塹開挖縱向全寬掘進橫向通道掘進 1縱向全寬掘進 在路線一端或兩端沿線成縱向向前開挖雙層時下層上留有上層操作的出土和排水通道 2橫向通道掘進 先在路塹縱向挖出通道然后分段同時向橫向掘進 適用 擴大施工面加速施工進度在開挖長而深的

30、路塹時 三機械施工 挖土機平土機推土機鏟運機挖掘機壓實機具及水力機械 第三節(jié) 路基壓實 一路基壓實的意義 土是三相體土粒為骨架顆粒之間的空隙為水份和氣體所占據壓實的目的在于使土粒重新組合彼此擠密空隙縮小密實最終導致強度增加穩(wěn)定性提高 二影響壓實效果的主要因素最佳含水量土質壓實厚度壓實功能 1最佳含水量 最佳含水時最大干容重此時壓實效果作好耗費的壓實功能最經濟 2土質 砂性土的壓實效果優(yōu)于粘性土 3壓實厚度對壓實效果有明顯影響密實度隨深度遞減 一般情況下夯實不超過20cm1215噸巖石壓路機不宜超過25cm 4壓實功能壓實工具的重量碾壓次數(shù)錘落高度作用時間相同含水量條件下功能愈高土基密實度愈高有

31、上限 三壓實基本程序 先輕后重先慢后快先邊緣后中央相鄰兩次輪跡應重疊輪寬13壓實均勻不漏壓對于壓不到的邊角應輔以人力或小型機具壓實壓實全過程中經常檢查含水量和密實度 四土基壓實標準 土基野外施工受種種條件限制不能達到標準壓實實驗所能得的最大容重交通 全工程實例干容重完全為Y最的大趕容重為Y0 Y 壓實密度 K X100 Y0 2山坡?lián)跬翂?3路肩擋土墻 路坡穩(wěn)定 收縮坡角 路堤擋土墻 4路堤擋土墻 收縮坡腳 防止陡坡堤下滑 擋土墻設置與否與同其工程方案比較確定 1與移改路線位置進行比較 2與填筑或開挖邊坡相比較 3與坼移有關干擾路基的構造物房屋河流水渠等比較 4與設置其分類型的構造物橋護墻等比

32、較 二類型及使用范圍 1重力擋土墻 適用地基良好非地 震和沿河受水沖刷地區(qū) 利用衡重臺上部填土的下壓作用和全墻重心的后移增加墻身穩(wěn)定平均短石尺寸 適合于山區(qū)地石橫坡陡峭的路肩墻路塹墻路破墻 2錨定式擋土墻 1錨桿式分為鋼筋混凝土主栓擋土板鋼錨桿 2錨定板式 墻后板壓力由擋土板傳立柱傳鋼錨桿錨固力 適用于構件段石小工程量省 特別適用于地質不良時石料缺乏挖基困難有錨固條件的路基擋土墻 3薄壁式擋土墻 1懸臂式 立壁底板 2扶壁式主要依靠腹板上的填土量來保證 特點自重輕做工省適用于墻高較大地質條件一般需用一定量的剛材經濟效果好 4加筋式擋土墻填土填土中布置拉筋條墻石板 受力放置拉筋材料填土壓實通過填

33、土與拉筋間的摩擦作用把土的側壓力傳給拉筋 特點柔性結構對地基變形隨意性大建筑高度大適用于填土沙基節(jié)約投資3070經濟效益大 第二節(jié) 擋土墻壓力計算 一作用在擋土墻上的力系 1一般地區(qū)擋土墻受到的主要力系 1擋土墻自重G及位于墻上的恒載 2作用于墻背上的主動土壓力Ea 3基底的法向反力N及摩擦力T 2浸水地區(qū) 還包括擋土墻及墻后填料的水浮力滲水性土作填料時動水壓力不予考慮 3附加力季節(jié)</B>性作用于擋土墻上的各種力 如洪水時的靜水壓力和浮力動水壓力波浪沖擊力凍脹壓力冰壓力等 4特殊力偶然出現(xiàn)的力 如地震力施工荷載水流漂浮物的撞擊力 考慮原則根據擋土墻所處的具體工作條件最不利組合 一

34、般地區(qū) 僅考慮主要力系 浸水地區(qū) 考慮附加力 地震區(qū) 考慮地震力 主動土壓力當擋土墻向外移動土壓力隨之減少直到墻后土體沿破裂下滑而處于平衡狀態(tài)時作用于墻背的土壓力 設計中考慮主動土壓力 二一般條件下庫倫主動土壓力計算 一各種邊界條件下主動土壓力計算 庫侖理論的要點為 1假設墻背填料為均質散粒體 僅有內摩擦力而無粘聚力 2當墻背向外移動或饒墻趾外 傾時墻背填料會出現(xiàn)既一通過 墻踵的破裂面證為平面 3破裂面上的土楔既為剛性體根據靜力平衡條件確定土楔處于極限平衡狀態(tài)時給予墻背的主動土壓力 4通過墻鍾假擬若干個破裂面其中使主動土壓值最大的破裂面為最危險破裂面dEds 0 求得破裂面的位置和主動土壓力值

35、 5假設土壓力沿墻高呈直線分布土壓力作用在墻高的下三分點處土楔上無荷載作用時與墻背線夾角為 二庫侖理論適用范圍 1概念簡單明了適用范圍廣 可以解算各種墻背情況 不同墻后填料表面形狀和荷載作用情況下的主動土壓力 2適用于砂性土計算主動土壓力與實際情況較接近 粘性土平面代油面誤差不大影響因數(shù)多缺乏實踐經驗 3庫侖理論適用于剛性擋土墻柱板式錨杠式和錨定板式柔性擋土墻需作假設 三大俯角墻背的主動土壓力第二破裂法 在擋土墻設計中往往會遇到墻背俯斜很深即墻背做傾角比較大的情況如折線形擋土墻的上墻墻背衡施式擋土墻上墻的假想墻背 當墻后土體達到主動極限平衡狀態(tài)時破裂棱體并不沿墻背或假想墻背滑動而是沿土體的另一

36、破裂面滑動稱為第二破裂面遠離墻的破裂面稱為第一破裂面 出現(xiàn)第二破裂面的條件 1墻背或假想墻背的傾角必須大于第二破裂面的傾角即墻背或假想墻背不妨礙第二破裂面的出現(xiàn) 2在墻背或假想墻背面上產生抗滑力必須大于其下滑力 即使破裂面棱體不令沿墻背或假象墻背下滑 四折線形墻背的土壓力計算 以墻背轉折點或衡重臺為界分為上墻下墻 分別計算取兩者矢量和 上墻土壓力不考慮下墻影響衡重式考慮是否出現(xiàn)第二破裂面 下墻土壓力計算 一延長墻背法畫出全墻應力分布圖截取BB即為下墻土壓力 二力多邊形法 墻背土體處于極限平衡條件下作用于破裂棱體上的各力構成力多邊形 求得上墻土壓力后可繪出下墻破裂面力多邊形P 149 承載能力極

37、限狀態(tài) 1整個或一部分擋土墻作為剛體失去平衡 2構件成連接部分強度破壞或過度塑性變形 3變?yōu)闄C動體系或局部失去平衡 出現(xiàn)任一即認為達到正常使用極限狀態(tài) 1影響正常使用或外觀變形 2影響正常使用或耐久性局部破壞包括裂縫 3影響正常使用的其它特點狀態(tài) 五基底應力及合力偏心距驗算 為了保證擋土墻基底應力不超過地基承載力基底應力驗算 為避免擋土墻不均勻沉陷控制基底合力偏心矩 1基礎底面的壓應力 1軸心荷載作用時P NA 2偏心荷載作用時 基底合力偏心距e 五基底應力及合力偏心距驗算 為保證基底應力不超過低級承載力 基底應力驗算 為避免擋土墻不均勻沉陷 控制擋土墻基底合力偏心距 六墻身截面強度驗算 保證

38、墻身有足夠強度根據經驗選擇1-2截面驗算 圖1 2 第六章 土質路基施工 第一節(jié) 基本概念 一路基施工的重要性 1路基土石方工程量大分布不均勻 不僅與路基工程相關設施有關路基排水防護與加固與其他工程相互交錯橋涵隧道沙石附屬設施 2公路施工是野外作業(yè)條件差運輸不便利 二路基施工的基本方法 人工簡易機械化勞動強度大功效低進度慢質量難以保證 綜合機械化挖掘機開挖路塹汽車配合運土方 水力機械化水泵水槍等水力機械噴射強力水流挖掘鰾膠松散的土質及地下鉆孔 爆破方法 三施工前的準備工作 1組織準備工作前提 建立和健全施工隊伍和管理機構明確施工任務指定必要的規(guī)章制度確立施工目標 2技術準備工作 在熟悉設計文件

39、和設計高低的基礎上進行施工現(xiàn)場勘察核對設計文件必要可修改編制施工組織計劃恢復路線施工放養(yǎng)與清楚施工場地搞好臨時工程的各項工作 3物質準備工作 包括各種材料與機具設備的 購置采集加工調運與儲存以及生活后勤供應等 第二節(jié) 施工要點 一基本要求 1首先搞好社工排水 包括開挖 地面臨時排水溝槽及設法降低地下水位始終保持施工現(xiàn)場干燥 作用匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水 3排水溝 位置結合地形路基坡腳外34m 作用用來把截水溝和邊溝內匯集的水排引到附近 的橋涵河谷或遠離路基的低洼地 2各種蓄水的構造物 陽水堤 當不宜采用截水溝來排除上例山坡的地面水時可設置在路基上側山坡上用以把水攔蓄在山坡上就

40、地滲透和蒸發(fā) 蓄水池 當截水溝或邊溝內匯集的水無法排引出路基時可在路旁設置蓄水池用以攔蓄部分水使之自然滲透和蒸發(fā) 3各種底下排水構造物 明溝設置在路基上方攔截引排或降低埋藏不深的淺層地下水并可兼起排地面水的作用 滲溝暗溝設在邊坡坡體或山坡上用以疏干及引排坡體內的地下水 4各種泄水構造物 穿越路基將路基上方的水流宣泄到下方如橋梁涵洞滲水路堤和過水路面等 5河道整治工程 改善河道水流狀況防止沖刷路基下方的構造物如導流壩人工渠道等 二具體布置步驟 1把主要流向路基的天然溝和排水溝規(guī)劃成橫向排水系統(tǒng)垂直路線方向 2攔截山坡水流作為縱向排水系統(tǒng)并匯集入橫向排水系統(tǒng)或攔蓄山坡水流作成縱向蓄水系統(tǒng) 3在橫向

41、和縱向排水溝渠之間的山坡上根據面積大小和地形確定是否需要設置邊溝和各種排水系統(tǒng)溝渠以構成排水網絡 4在路基兩側設置邊溝排水溝等或利用取土坑排水以保證路基經常干燥 5選定橋涵的位置并使這些溝渠同橋涵聯(lián)成網 6考慮是否需要設置地下排水系統(tǒng) 三地面排水設備設計 設計內容包括確定位置設計橫斷面和縱斷面 1位置 溝渠應設在地質上穩(wěn)定和地形上較平緩的地方 溝渠 平面線形力求平順轉折處盡量用較大半徑 截水溝應距路塹邊坡坡頂邊緣或路堤邊坡坡腳一定距離 2橫斷面常用梯形邊溝也有三角形和矩形巖石路塹 溝渠斷面尺寸應能保證排泄設計流量 溝渠端面能排泄的流量按明渠均勻流的計算公式 截水溝 排水溝邊溝不用計算 3縱坡

42、溝渠應沒有一定的縱坡使其中的水流能順暢的流出不至于淤塞溝渠最小縱坡通常規(guī)定為05特殊困難情況下可減小到02 4長度 為防止沖刷溝渠單向排水的長度限制在300500m土質不良縱坡過大處此長度還應縮短溝長超出范圍時應增設出水口將水引離 5在縱坡無法減小而必然引起沖刷時應對溝壁進行加固 加固試草皮加固 四地下排水設備設計 在地下水位及路基穩(wěn)定性 或嚴重降低時其強度的情況下 應根據具體情況采用不同方法 來處理地下水 1攔截地下水 上側坡體上有含水層出露時 2疏干坡體內地下水 3降低地下水位 當?shù)貏莸屯莸叵滤芨邥r路基上層受地下水的影響而過分濕軟可在路基兩側地面下設置縱向或橫向滲溝以降低地下水位疏干路基

43、上層提高其高度 明溝適用于地下水埋藏較深處12m以內 可用作攔截疏導降低地下水位也可兼排地下水斷面形式矩形梯形 滲溝應用于地下水埋藏較深處 滲溝內用大顆粒透水材料碎石礫石填充以保證它有足夠的孔隙排除地下水 通常用兩三種不同的滲水材料在迎水石處做成反濾層每層厚度不小于10 15cm 滲溝頂部用草皮倒置覆蓋鋪上密實的黏土以防止地面水下滲 底部可用石料砌成排水孔地下水流較大時可采用管壁帶有空的排水管排水孔或管的底部應埋入不透水層內 二路面排水設計 原則沿路面橫向坡度兩側排水 任務迅速把降落在路面和路肩表面的降水排除防止路面積水而影響行車安全 1 路面排水路肩排水 路塹橫向排流的表面水匯集于邊溝內 路

44、塹橫向排流的表面水匯集于邊溝內 路堤沿路堤邊坡橫向漫流適用于路線縱坡平緩匯水量不大路堤較低且坡面不會受到沖刷 路肩外側邊緣放置攔水帶然后一定間距設置泄水口和急流槽集中排放在路堤坡腳外適用于路堤較高邊坡坡面易受雨水沖刷攔水帶可用瀝青混凝土現(xiàn)場澆筑或水泥混凝土預制塊鋪砌而成 注意攔水帶過水斷面內的水面1在高速公路及一級公路上不得漫過右側車道外邊緣2在二級及二級以下公路上不得漫過右側車道中心線 攔水帶橫斷面參考 2中央分隔帶排水以及中央分隔帶表面排水是高速公路以及一級公路表面排水的主要內容根據分隔帶寬度綠化和交通安全設施的形式和分隔帶表面處理方式選擇排水方式 寬度小于3m且表面采用鋪石封閉 降落在分

45、隔帶上的表面水排向兩側行車道其坡度與路面的橫坡度相同 寬度大于3m且表面采用鋪石封閉 降落在分隔帶上的表面水匯集在分隔帶中央的低洼處并通過縱坡排流到泄水口或橫穿河界的橋涵水道中 表面無鋪石且表面無排水設施的中央分隔帶 表面水下滲該縱向排水滲溝隔一定間距通過橫向排出管排出河界 一般路基套用典型橫斷面圖無需論證和驗算 高路基深路塹浸水沿河路堤特殊地質地段的路基個別設計穩(wěn)定性驗算用以確定合理的路基橫斷面形式 第一節(jié) 邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法 一邊坡穩(wěn)定原理 一破裂面 1用力學方法進行邊坡穩(wěn)定性分析時為簡化計算都按平面問題處理 2松散的砂性土和礫石內摩擦角較大粘聚力較小破裂面近似直線破裂面法 3粘性土

46、粘聚力較大內摩擦角較小破裂時滑動面為圓柱形碗形近似于圓曲面采用圓弧破裂面法 二在進行邊坡穩(wěn)定性分析時近似方法并假定 1不考慮滑動主體本身內應力的分布 2認為平衡狀態(tài)只在滑動面上達到滑動主體整體下滑 3極限滑動面位置通過試算來確定 二邊坡穩(wěn)定性分析的計算參數(shù) 路塹天然土層中開挖土類別性質天然生成的 路堤人工填筑物填料性質和類別多為人為因素控制對于土的物理力學數(shù)據的選用以及可能出現(xiàn)的最不利情況力求能與路基將來實際情況一致 一所需土的試驗資料 1對于路塹或天然邊坡取原狀土的容重r內摩擦角粘聚力c 2對路堤邊坡取與現(xiàn)場壓實度一致的壓實土試驗數(shù)據 r c 同上 路堤各層填料性質不同時所采用驗算數(shù)據可按加

47、權平均法求得 三汽車荷載當量換算 路基承受自重作用車輛荷載按車輛最不利情況排列將車輛的設計荷載換算成相當于土層厚度0 0稱為車輛荷載的當量高度或換算高度 荷載分布寬度 可分布在行車道寬度范圍內 考慮實際行車有可能偏移或車輛停放在路肩上也可認為1厚當量土層分布于整個路基寬度上 三邊坡穩(wěn)定性分析方法 力學分析法 1數(shù)解法假定幾個滑動面力學平衡原理計算找出極限滑動面 2圖解或表解法在計算機或圖解的基礎上制定圖或表用查圖或查表來進行簡單不精確 一力學分析法 直線法適用于砂土和砂性土兩者合稱砂性土破裂面近似為平面 圓弧法適用于粘性土破裂近似為圓柱形 1直線法 2圓弧法 粘性土滑坍時破裂面為曲面近似為圓弧滑動面 條分法將圓弧滑動面上土體劃分為若干豎條 依次計算每一土條沿滑動面的下滑力和抗滑力 疊加計算整個土體的穩(wěn)定性 計算精度與分段數(shù)有關越大越精確一般為810段結合橫斷面特性劃分在邊坡或地面坡度變化處以簡化計算 假定1土體均質各向同性 2滑動面通過坡腳 3不計各土條間側向力的作用 1圓弧法基本步驟 通過坡腳任意選定可能滑動面AB半徑為R縱向單位長度滑動土體分條58 計算每個土條重Gi土重荷載重垂直滑動面法向分力 計算每一段滑動面抵抗力Nitg內摩擦力和粘聚力cLiLi為I小段弧長 以圓心o為轉動圓心半徑R為力臂 計算滑動面上各點對o點的滑動力矩和抗滑力矩 求穩(wěn)定系數(shù)k 再假定幾個可