PPT道路設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義2104

道路工工程主講老老師zzzz工業(yè)大大學(xué)土土水學(xué)學(xué)院2022/10/25道路工工程2第五章章路路基基設(shè)計(jì)計(jì)與施施工§5-1概述§5-2土基的的受力力與強(qiáng)強(qiáng)度§5-3路基的的破壞壞形式式與原原因分分析§5-4公路自自然區(qū)區(qū)劃與與土基基干濕濕類型型§5-5路基土土的分分類與與工程程性質(zhì)質(zhì)§5-6一般路路基設(shè)設(shè)計(jì)§5-7路基邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析§5-8擋土墻墻設(shè)計(jì)計(jì)§5-9路基施施工技技術(shù)2022/10/25道路工工程3一.路基特特點(diǎn)路基：：在天然然地表表面按按道路路的設(shè)設(shè)計(jì)線線形(位置)和設(shè)計(jì)計(jì)橫斷斷面(幾何尺尺寸)的要求求開(kāi)挖挖或堆堆填而而成的的巖土土結(jié)構(gòu)構(gòu)物。。特點(diǎn)：：工程程數(shù)量量大、、耗費(fèi)費(fèi)勞力力多、、涉及及面廣廣、投投資高高§5-1概述路基作作用：：為路面面結(jié)構(gòu)構(gòu)提供供足夠夠?qū)挾榷鹊钠狡巾樆?，，它是是路面面的基基礎(chǔ)，，是公公路的的承重重主題題。2022/10/25道路工工程4§5-1概述二.路基設(shè)設(shè)計(jì)一一般要要求足夠的的整體體穩(wěn)定定性足夠的的強(qiáng)度度足夠的的水溫溫穩(wěn)定定性三.路基設(shè)設(shè)計(jì)與與施工工內(nèi)容容1.設(shè)計(jì)2.施工2022/10/25道路路工工程程5根據(jù)據(jù)當(dāng)當(dāng)?shù)氐氐牡淖宰匀粭l條件件，，并并依依據(jù)據(jù)相關(guān)關(guān)規(guī)范范的的規(guī)規(guī)定定，，確定定合合理理路路基基形形式式、、斷斷面面尺尺寸寸、、排排水水設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、坡坡面面防防護(hù)護(hù)以以及及相相應(yīng)應(yīng)的的附附屬屬設(shè)設(shè)施施。。設(shè)計(jì)水位B1:m＞4米路基基設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)§5-1概述述2022/10/25道路路工工程程61.應(yīng)根根據(jù)據(jù)公公路路功功能能、、等等級(jí)級(jí)交交通通量量結(jié)結(jié)合合沿沿線線地地形形、、地地質(zhì)質(zhì)及及路路用用材材料料等等自自然然條條件件進(jìn)進(jìn)行行設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，保保證證其其具具有有足足夠夠的的強(qiáng)強(qiáng)度度、、穩(wěn)穩(wěn)定定性性和和耐耐久久性性，，路路面面應(yīng)應(yīng)平平整整抗抗滑滑。。2.路基基設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)應(yīng)應(yīng)重重視視排排水水設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)與與防防護(hù)護(hù)設(shè)設(shè)施施的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。3.路基基斷斷面面形形式式應(yīng)應(yīng)與與農(nóng)農(nóng)田田水水利利相相結(jié)結(jié)合合、、與與沿沿線線自自然然環(huán)環(huán)境境相相協(xié)協(xié)調(diào)調(diào)，，避避免免深深挖挖和和高高填填。。4.應(yīng)與與線線路路設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)相相配配合合，，通通過(guò)過(guò)特特殊殊地地質(zhì)質(zhì)與與水水文文條條件件的的路路段段，，應(yīng)應(yīng)查查明明情情況況，，綜綜合合治治理理。。路基基設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)一一般般規(guī)規(guī)定定§5-1概述述2022/10/25道路路工工程程7§5-2土基基的的受受力力與與強(qiáng)強(qiáng)度度一.路基基的的受受力力與與路路基基工工作作區(qū)區(qū)路基基中中的的應(yīng)應(yīng)力力有有兩兩類類，，一一是是土土體體自自重重本本身身產(chǎn)產(chǎn)生生的的應(yīng)應(yīng)力力稱稱為為自自重重應(yīng)應(yīng)力力σcz，其其隨隨深深度度而而線線性性增增加加。。σcz=γγZ還有有一一類類就就是是由由車車輛輛等等外外部部荷荷載載產(chǎn)產(chǎn)生生的的應(yīng)應(yīng)力力稱稱為為附附加加應(yīng)應(yīng)力力σz，附附加加應(yīng)應(yīng)力力隨隨深深度度而而迅迅速速減減小小，，可可近近似似表表達(dá)達(dá)為為σz=KP/Z22022/10/25道路路工工程程8二.土基的強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)1.土基的應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變變特征§5-2土基的受受力與強(qiáng)強(qiáng)度2022/10/25道路工程程92.表征土的的強(qiáng)度指指標(biāo)土基回彈彈模量地基反應(yīng)應(yīng)模量加州承承載載比§5-2土基的受受力與強(qiáng)強(qiáng)度2022/10/25道路工程程10§5-3路基的破破壞形式式及原因因分析一.路基的主主要病害害路基常見(jiàn)見(jiàn)的路基基病害現(xiàn)現(xiàn)象如下下：1．路堤沉陷

2.邊坡溜方、滑坡及風(fēng)蝕

3.路堤沿地基滑動(dòng)

4.路基凍脹與翻漿

5.路堤坍散

6.邊坡崩塌和碎落

7.其他類型破壞

塌方路基下沉導(dǎo)致斷面尺寸改變的病害現(xiàn)象稱為路堤沉陷。沉陷是不均勻的，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞局部路段造成交通中斷。它有路堤本身的下陷和地基的沉陷兩種。沉陷2022/10/25道路工程程11§5-3路基的破破壞形式式及原因因分析2022/10/25道路工程程12其他類型型破壞：：如巨型滑滑坡、泥泥石流、、地震、、特大暴暴雨等，，都可以以導(dǎo)致路路基的大大規(guī)模毀毀壞。在在公路勘勘測(cè)中，，要求盡盡可能避避開(kāi)這些些地區(qū)或或采取相相應(yīng)的技技術(shù)措施施，保證證公路的的正常使使用?！?-3路基的破破壞形式式及原因因分析2022/10/25道路工程程13主要原因因歸納起起來(lái)有如如下幾種種：（1）不良地地質(zhì)地貌貌條件：：路基病害害多出現(xiàn)現(xiàn)在土質(zhì)質(zhì)較差、、巖性松松軟、風(fēng)風(fēng)化嚴(yán)重重以及地地質(zhì)構(gòu)造造復(fù)雜等等不利的的路段。。（2）不良水水文及水水文地質(zhì)質(zhì)條件：：水分的浸浸入土體體會(huì)增加加自重，，強(qiáng)度下下降；水水分滲入入巖石節(jié)節(jié)理會(huì)帶帶走或軟軟化其中中的填充充的次生生礦物，，削弱巖巖塊間連連接；水水流沖刷刷坡腳，，使坡體體失去支支撐。地地下水的的活動(dòng)會(huì)會(huì)降低坡坡體的穩(wěn)穩(wěn)定性，，土的濕濕度增加加還會(huì)降降低路基基土的強(qiáng)強(qiáng)度。（3）氣候地地震等因因素：氣氣溫、風(fēng)風(fēng)雪、暴暴雨、地地震等都都可能引引起路基基病害的的發(fā)生。。低溫會(huì)使使路基產(chǎn)產(chǎn)生凍害害，雨雪雪易會(huì)引引發(fā)滑坡坡、泥石石流，地地震會(huì)使使巖體結(jié)結(jié)構(gòu)松散散破碎，，土層液液化等。。（4）設(shè)計(jì)、、施工及及養(yǎng)護(hù)等等原因：：路基橫斷面面尺寸不合合理，施工工方法不當(dāng)當(dāng)、路基壓壓實(shí)欠佳、、排水不暢暢、防護(hù)及及加固措施施不妥，養(yǎng)養(yǎng)護(hù)不到位位不及時(shí)等等都會(huì)產(chǎn)生生或加劇病病害?！?-3路基的破壞壞形式及原原因分析2022/10/25道路工程14§5-4公路自然區(qū)區(qū)劃與路基基干濕類型型一。區(qū)劃原原則及分區(qū)區(qū):1.道路工程特特征相似原原則2.地表氣候區(qū)區(qū)劃差異性性原則3.自然氣候因因素既有綜綜合又有主主導(dǎo)作用的的原則2022/10/25道路工程15分三級(jí)區(qū)劃劃1.一級(jí)區(qū)劃2.二級(jí)區(qū)劃3.三級(jí)區(qū)劃§5-4公路自然區(qū)區(qū)劃與路基基干濕類型型2022/10/25道路工程16二。路基干干濕類型劃劃分1.路基濕度來(lái)來(lái)源大氣降水，，地面水，，地下水，，毛細(xì)水，，水蒸氣凝凝結(jié)水，薄薄膜水凍脹現(xiàn)象2.路基干濕類類型干濕狀態(tài)：：干燥，中中濕，潮濕濕，過(guò)濕3.分類標(biāo)準(zhǔn)：：(1)土的稠度：：wc=(wl-w)/(wl-wp)(2)臨界高度：：H§5-4公路自然區(qū)區(qū)劃與路基基干濕類型型2022/10/25道路工程17（1）已建公路路：稠度

路基干濕類型與分界相對(duì)稠度的關(guān)系一般特性干燥>wc1

路基干燥穩(wěn)定，路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水和地表水的影響，路基高度H>H1中濕>wc2

路基上部土層處于地下水或地表水影響的過(guò)渡帶區(qū)內(nèi)，路基高度H2<H≤H1潮濕>wc3

路基上部土層處于地下水或地表水毛細(xì)影響區(qū)內(nèi)，路基高度H3<H≤H2過(guò)濕≤wc3

路基不穩(wěn)定、冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)雨季軟彈，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面，路基高度H<H34.指標(biāo)的選用用：路基干濕類類型劃分2022/10/25道路工程182.4.2溫度變化對(duì)對(duì)路基路面面的影響（2）待建公路路：臨界高度(1)H1相對(duì)應(yīng)于wc1，為干燥和和中濕狀態(tài)態(tài)的分界標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；(2)H2相對(duì)應(yīng)于wc2，為中濕與與潮濕狀態(tài)態(tài)的分界標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)；(3)H3相對(duì)應(yīng)于wc3，為潮濕和和過(guò)濕狀態(tài)態(tài)的分界標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。4.指標(biāo)的選用用：路基干濕類類型劃分2022/10/25道路工程19三。路基水水溫狀況及及對(duì)路基穩(wěn)穩(wěn)定性影響響四。保證路路基強(qiáng)度和和穩(wěn)定性的的措施§5-4公路自然區(qū)區(qū)劃與路基基干濕類型型2022/10/25道路工程20一。路基土的的分類按土的顆粒組組成特征分為為四類:巨粒土粗粗粒土細(xì)細(xì)粒粒土特特殊土d(mm)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.0750.0050.0020.250.5520粗中細(xì)粗中細(xì)粗粒細(xì)粒巨?！?-5路基土的分類類與工程性質(zhì)質(zhì)2022/10/25道路工程21漂石土

卵石土砂類土粘質(zhì)土黃土膨脹土鹽漬質(zhì)土紅粘土有機(jī)質(zhì)土粉質(zhì)土礫類土巨粒土粗粒土細(xì)粒土特殊土土§5-5路基土的分類類與工程性質(zhì)質(zhì)2022/10/25道路工程22一、典型橫斷斷面與構(gòu)造造1.路基典型橫斷斷面路堤：指用巖巖土填筑而成成的結(jié)構(gòu)物路塹：指全部部在原地面開(kāi)開(kāi)挖而成的結(jié)結(jié)構(gòu)物挖填結(jié)合路基基：指原地面面橫坡度較大大，且路基較較寬，往往需需要一側(cè)開(kāi)挖挖，一側(cè)填筑筑而成的結(jié)構(gòu)構(gòu)物。較多適適用于山區(qū)、、丘陵區(qū)?！?-6一般路基設(shè)計(jì)計(jì)2022/10/25道路工程23依據(jù)路堤高度分類矮路堤：h＜1.0～1.5m一般路堤：h＝1.5～18m高路堤：土質(zhì)質(zhì)h≥18m巖質(zhì)h≥20m適應(yīng)于平坦地地區(qū)或者取土土困難地區(qū)需要設(shè)邊溝需對(duì)土基作特特殊處理：工作區(qū)深度壓實(shí)度水砂墊層可在路基兩側(cè)側(cè)設(shè)取土坑土方量特別大大，占地多；；行車條件差差宜采用折線型型或梯形邊坡坡。典型橫斷面與與構(gòu)造2022/10/25道路工工程24當(dāng)?shù)孛婷孢吰缕露赣谟?：5時(shí)當(dāng)?shù)孛婷孢吰缕露赣谟?：2時(shí)注意事項(xiàng)土質(zhì)地地面：：須將將原地地面挖挖成臺(tái)臺(tái)階,臺(tái)階寬寬度大大于1m，臺(tái)臺(tái)階向向內(nèi)傾傾斜1～2%坡度石質(zhì)地地面：：鑿毛宜設(shè)置置石砌砌護(hù)腳腳－還還起到到減少少填方方數(shù)量量和壓壓縮路路基占占地寬寬度地地作用用。傾斜地地面上上方坡坡腳，，須采采取措措施阻阻止地地面水水滲入入路堤堤內(nèi)。。典型橫橫斷面面與與構(gòu)造造2022/10/25道路工工程25一般路路堤a、護(hù)坡坡道寬寬度：：當(dāng)路路基邊邊緣與與路側(cè)側(cè)取土土坑高高差h大于2m，b＝1m；h大于6m，b＝2m。b、取土土坑放放置應(yīng)應(yīng)盡量量少占占耕地地，當(dāng)當(dāng)路基基填土土高度度不大大時(shí)，，可只只設(shè)邊邊溝，，不設(shè)設(shè)取土土坑。。C、路堤堤邊坡坡應(yīng)根根據(jù)填填料種種類，，路堤高高度來(lái)來(lái)綜合合確定定。d、護(hù)坡坡道作作用：：保護(hù)護(hù)填方方坡腳腳不受受流水水侵害害，使使填方方邊坡坡穩(wěn)定定典型橫橫斷面面與與構(gòu)造造2022/10/25道路路工工程程26沿河河路路堤堤a、路路堤堤高高度度應(yīng)應(yīng)高高出出設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)洪洪水水位位0.5m（無(wú)無(wú)波波）），，設(shè)計(jì)計(jì)洪洪水水位位＋＋澭澭水水高高度度＋＋浪浪高高＋＋0.5m。b、常常水水位位以以下下路路堤堤邊邊坡坡不不得得陡陡于于1：2c、路路基基邊邊坡坡加加固固類類型型，，應(yīng)應(yīng)根根據(jù)據(jù)河河流流沖沖刷刷情情況況來(lái)來(lái)確確定定。。典型型橫橫斷斷面面與與構(gòu)構(gòu)造造2022/10/25道路路工工程程27典型型橫橫斷斷面面與與構(gòu)構(gòu)造造2.路基基的的基基本本構(gòu)構(gòu)造造（1）路路基基寬寬度度（2）路路基基高高度度（3）路路基基邊邊坡坡坡坡度度3.彎道道橫橫斷斷面面的的超超高高與與加加寬寬（1）超超高高及及超超高高緩緩和和段段（2）加寬及及加寬緩緩和段4.路基橫斷斷面設(shè)計(jì)計(jì)5.土石方調(diào)調(diào)配與計(jì)計(jì)算2022/10/25道路工程程28位置：數(shù)數(shù)量、土土質(zhì)、運(yùn)運(yùn)輸條件件、自然然環(huán)境有有關(guān)。平坦區(qū)：：設(shè)在路路堤兩側(cè)側(cè)（取土土量較小小時(shí)）河水淹沒(méi)沒(méi)橋頭引引道近旁旁，不允允許設(shè)置置取土坑坑。當(dāng)?shù)孛嫫缕露容^陡陡時(shí)，取取土坑宜宜設(shè)在路路堤上側(cè)側(cè)。6.路基附屬屬設(shè)施(1)取土坑當(dāng)H≥2m，b＝1m當(dāng)H≥6m，b＝2m2022/10/25道路工程程29原則：①①填補(bǔ)地地面坑洞洞、田洼洼地②盡量占占荒地1、一般做做成梯形形斷面，，邊坡不不宜陡于于1：1.5，高度不不宜超過(guò)過(guò)3m。2、當(dāng)原地地面坦于于1：50，路旁兩兩側(cè)均可可設(shè)棄土土堆3、當(dāng)坡度度較陡時(shí)時(shí)，宜將將棄土堆堆設(shè)在下下側(cè)。4、對(duì)于沿沿河路堤堤廢方，，檢查是是否壓縮縮河道。。d≥3.0mdmax＝H＋5.0m(2)棄土坑路基附屬屬設(shè)施2022/10/25道路工工程30(3)護(hù)坡道道目的：：加寬寬邊坡坡橫距距，減減少邊邊坡平平均坡坡度。。(4)碎落臺(tái)臺(tái)碎落臺(tái)臺(tái)設(shè)于于土質(zhì)質(zhì)或石石質(zhì)土土的挖挖方邊邊坡坡坡腳處處，主主要供供零星星土石石碎塊塊下落落時(shí)臨臨時(shí)堆堆積，，以保保護(hù)邊邊溝不不致阻阻塞，，亦有有護(hù)坡坡道的的作用用。路基附附屬設(shè)設(shè)施2022/10/25道路工工程31(5)堆料坪坪和錯(cuò)錯(cuò)車道道路面養(yǎng)養(yǎng)護(hù)用用礦質(zhì)質(zhì)材料料，可可就近近選擇擇路旁旁合適適地點(diǎn)點(diǎn)堆置置備用用。亦亦可在在路肩肩外緣緣設(shè)堆堆料坪坪，其其面積積可結(jié)結(jié)合地地形與與材料料數(shù)量量而定定，高高級(jí)路路面或或采用用機(jī)械械化養(yǎng)養(yǎng)路的的路段段，可可以不不設(shè)，，或另另設(shè)集集中備備用料料場(chǎng)，，以維維護(hù)公公路外外形的的視覺(jué)覺(jué)平順順和景景觀優(yōu)優(yōu)美。。單車道道公路路，由由于雙雙向行行車會(huì)會(huì)車和和相互互避讓讓的需需要，，通常常應(yīng)每每隔200～500m設(shè)置錯(cuò)錯(cuò)車道道一處處路基附附屬設(shè)設(shè)施2022/10/25道路工程32二.路基邊坡防防護(hù)與加固固設(shè)計(jì)1.防護(hù)與加固固的要求和和分類2.坡面防護(hù)3.沖刷防護(hù)2022/10/25道路工程33§5-7邊坡穩(wěn)定性性設(shè)計(jì)一。概述1。影響穩(wěn)定定性的因素素2.邊坡穩(wěn)定性性設(shè)計(jì)方法法3.穩(wěn)定性驗(yàn)算算參數(shù)土的計(jì)算參參數(shù)邊坡取值4.汽車荷載當(dāng)當(dāng)量計(jì)算2022/10/25道路工程34二。直直線法1.均質(zhì)沙礫類類路堤邊坡坡2.均質(zhì)沙礫類類路塹邊坡坡K=F/T=（Gcosωωtgφφ+cL）/Gsinω由：dK/dωω=0ctgω0=ctgθ+［2c/γh/（tgφ+2c/γh）］1/2cscθGNTpτfθωABD§5-7邊坡穩(wěn)定性性設(shè)計(jì)2022/10/25道路工程35將破壞角代代入K表達(dá)式，得得到：Kmin=（2c/γh+tgφ）ctgθ+2［2c/γh（tgφ+2c/γh）］1/2cscθ當(dāng)墻后為砂砂土?xí)r（c=0）：K=tgφφ/tgωω直線滑動(dòng)面面法2022/10/25道路路工工程程36三。。圓圓弧弧法法(1)通過(guò)過(guò)坡坡腳腳任任意意選選定定一一個(gè)個(gè)可可能能的的圓圓弧弧滑滑(2)滑動(dòng)動(dòng)面面，，取取路路線線縱縱向向?yàn)闉閱螁挝晃婚L(zhǎng)長(zhǎng)度度1m，將將滑滑動(dòng)動(dòng)土土體體分分成成若若干干寬寬度度相相等等的的土土條條；；(3)計(jì)算算每每個(gè)個(gè)土土條條土土體體的的重重量量，，并并將將它它引引到到圓圓弧弧線線