高速公路路基路面設(shè)計(jì)

第七章高速公路路基路面設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)路基設(shè)計(jì)第三節(jié)路面設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、路基工程1、要求：具有足夠的整體穩(wěn)定性；排水、防護(hù)、加固具有足夠的抗變形能力。加固軟弱地基，改善水溫狀況等2、路基構(gòu)造的類型：路堤－高于原地面，由填方構(gòu)成的路基為路堤。填高為1米的，屬于矮路堤；1—20米之間為一般路堤；超過20米的為高路堤。路塹－低于原地面，由挖方構(gòu)成的路基為路塹，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)邊坡穩(wěn)定性予以充分注意。半填半挖－這重路基是路塹與路堤的綜合形式，主要設(shè)置在比較陡的山坡上。將挖出的土石方，作為填筑的土石方，可以節(jié)省土石方，比較經(jīng)濟(jì)，給施工帶來方便。3、路基設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)路基橫斷面形狀和邊坡坡度；道路排水系統(tǒng)及構(gòu)造物的設(shè)計(jì)；路基穩(wěn)定性分析，以及防護(hù)和加固措施的設(shè)計(jì)。二、路面工程1、要求良好的平整度；優(yōu)質(zhì)的施工機(jī)具，精細(xì)的施工工藝，嚴(yán)格的施工質(zhì)量管理和良好的養(yǎng)護(hù)來實(shí)現(xiàn)和保證足夠的抗滑能力；采用堅(jiān)硬、耐磨和表面粗糙的集料修筑路表面層，也可通過一些工藝措施，如刻槽來實(shí)現(xiàn)足夠的承載能力；

路面結(jié)構(gòu)必須具有足夠強(qiáng)度、抗變形能力和耐久性。2、路面的構(gòu)造路面結(jié)構(gòu)層路肩

－給面層、基層和墊層一個(gè)側(cè)向支承保護(hù)和拱車輛臨時(shí)?？?。路拱內(nèi)部排水設(shè)施3、路面結(jié)構(gòu)層面層

－直接承受行車荷載和大氣作用。應(yīng)具備良好平整度、抗滑性能和足夠的承載能力，以及密水性?；鶎樱δ埽簲U(kuò)散面層傳下的豎向力。應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好穩(wěn)定性。墊層－作用：改善土基的濕溫狀況，以保證面層和基層的強(qiáng)度穩(wěn)定性和抗凍脹能力。4、路面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容路面結(jié)構(gòu)層的選擇和組合方案的提出；各結(jié)構(gòu)層混合料的組成設(shè)計(jì)；各結(jié)構(gòu)層的厚度設(shè)計(jì)；方案的工程經(jīng)濟(jì)分析和比選，確定實(shí)施方案。第二節(jié)路基設(shè)計(jì)一、路基的受力狀況一般情況下，路基承受兩種荷載：

一是路面和路基自重引起的靜力荷；路基土因自重引起的垂直應(yīng)力與深度成正比例。另一種是車輪引起的動(dòng)力荷載。路基在車輪荷重作用下所引起的垂直應(yīng)力隨深度而減弱。路基土因自重所引起的垂直應(yīng)力，在一定的深度下，路面的質(zhì)量遠(yuǎn)小于路基的自重，所以土基自重引起的垂直應(yīng)力與深度成正比，既σ=γZ圓形均布荷載中心下土基的垂直壓應(yīng)力，可用下面的公式計(jì)算：

σ=P/（1+2.5(Z/D)）二、路基的的工作區(qū)當(dāng)荷載引起起的應(yīng)力僅僅為自重應(yīng)應(yīng)力的20%---10%時(shí)，荷載應(yīng)應(yīng)力影響的的深度作為為工作區(qū)的的深度。該深度Za隨車輛荷載載增大而增增大，隨路路面的強(qiáng)度度和厚度的的增加而減減小。路基工作區(qū)區(qū)深度有兩兩種情況：：Za大于路基填填土高度；；Za小于路基填填土高度。。三、路基的的強(qiáng)度和強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)路基的強(qiáng)度度，用抵抗相對(duì)滑滑動(dòng)位移變變形和豎直位移變變形的能力力，作為具體體指標(biāo)來表表征。1.抗剪強(qiáng)度在路基邊坡坡內(nèi)，當(dāng)路路基強(qiáng)度不不夠，不能能抵抗剪應(yīng)應(yīng)力的作用用。便會(huì)沿沿某一剪切切面產(chǎn)生相相對(duì)移動(dòng)于于是邊坡破破壞，穩(wěn)定定喪失。土土體必須具具有抵抗此此變形能力力，用抗剪剪強(qiáng)度表示示。見公式9-5土體的抗剪剪強(qiáng)度取決決于土的粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角φ。土的顆粒越越細(xì)，粘聚聚力越大。。沙土的粘粘聚力很小小或沒有，，由于粘聚聚力不如內(nèi)內(nèi)摩擦力影影響大，因因此土的顆顆粒越大，，抗剪強(qiáng)度度就越高。。2.回彈模量通過路面?zhèn)鱾鞯酵粱牡拇怪眽毫α?，使土基基產(chǎn)生一定定程度的豎向位移變變形，假設(shè)土基基是均質(zhì)的的彈性體，，在圓形垂垂直均布荷荷載作用下下，當(dāng)應(yīng)力力與應(yīng)變成成直線關(guān)系系時(shí)，可用用彈性理論論來解荷載載與變形之之間的關(guān)系系。見公式9-1從上述的公公式可以看看出，土基基回彈模量量，表示土土基在彈性性變形階段段內(nèi)，在垂垂直荷載作作用下，抵抵抗豎向變變形的能力力.四、路基防防護(hù)與加固固路基防護(hù)與與加固工程程，按其作作用的不同同，可以分分成：1、沖刷防護(hù)護(hù)它的作用是是防護(hù)水流流對(duì)路基的的沖刷和淘淘刷。按方法的不不同，又可可以分為直接防護(hù)和間接防護(hù)。2、坡面防護(hù)護(hù)用來防護(hù)容容易受到自自然因素影影響而破壞壞的土質(zhì)與與巖質(zhì)邊坡坡。3、支檔建筑筑物是防止路基基變形或支支檔路基本本身以保證證其穩(wěn)定性性。為了使概念念明確，一一般把防止止沖刷和風(fēng)風(fēng)化，主要要起隔離作作用的措施施稱為防護(hù)工程程，而把防防止路基基或山體體因重力力作用而而滑塌，，主要起起支撐作作用的支支檔結(jié)構(gòu)構(gòu)物稱加固工程程。沖刷防護(hù)護(hù)沿河路基基防止水水流沖刷刷的措施施，一種是加加固岸坡坡的直接接防護(hù)；；另一種是是改變水水流性質(zhì)質(zhì)的間接接防護(hù)。。直接防護(hù)護(hù)，除坡面防護(hù)護(hù)和石砌護(hù)坡坡外，還有有拋石、石蘢、柔性混凝凝土塊及浸水擋土土墻等防護(hù)方方法。間接防護(hù)護(hù)，包括括各種導(dǎo)導(dǎo)流與調(diào)調(diào)治構(gòu)筑筑物，如如丁壩、順?biāo)畨渭皵r河壩等。坡面防護(hù)護(hù)1、植物防防護(hù)措施：種草用于防止止表面水水土流失失，固結(jié)結(jié)表土，，增加路路基的穩(wěn)穩(wěn)定性。。鋪草皮適用于當(dāng)當(dāng)?shù)赜凶阕銐蛲谌∪∈褂玫牡牟萜さ氐囟温坊雷o(hù)。。植樹2、坡面面處治對(duì)巖石邊邊坡無法法用植物物防護(hù)時(shí)時(shí)，可選選用坡面面處治，，如抹面、噴噴漿、勾勾縫、灌灌漿、錨錨固等方法防防護(hù)；抹面使用于易易風(fēng)化而而表面較較完整，，還未剝剝落的巖巖石邊坡坡；噴漿用于易風(fēng)風(fēng)化和坡坡面不平平的巖石石邊坡，，厚度度一般為為2cm；勾縫用于較堅(jiān)堅(jiān)硬且裂裂縫多而而細(xì)的巖巖石邊坡坡以防水水侵人巖巖層內(nèi)造造成破壞壞；灌漿用于較堅(jiān)堅(jiān)硬但裂裂縫深和和寬的巖巖石邊坡坡師坡面面表層成成為防水水的整體體。3、護(hù)面墻墻為了覆蓋蓋各種軟軟質(zhì)巖層層和較破破碎巖石石的挖方方邊坡，，免受大大氣因素素影響而而修建的的墻，稱稱為護(hù)面面墻。擋土墻1、擋土墻墻的用途途和分類類它是用來來支撐路路基邊坡坡或山坡坡土體，，以防填填土或土土體變形形失穩(wěn)的的構(gòu)筑物物。按其所在在位置可可分為路肩墻、路堤路塹塹墻、山坡墻等。2、擋土墻墻的構(gòu)造造一般由墻墻身、基基礎(chǔ)、排排水設(shè)施施和伸縮縮縫幾部部分構(gòu)成成。墻身構(gòu)造造可作成仰仰斜、附附斜、直直立、衡衡重式。。仰斜擋墻墻背背所受土土壓力小小，墻背背比較經(jīng)經(jīng)濟(jì)。但基礎(chǔ)外外移，地地面橫坡坡比較陡陡時(shí)，增增加墻高高，斷面面增大；；俯斜式所受土壓壓力較大大，通常常在地面面坡度較較陡時(shí)采采用，借借助于陡陡直的墻墻面，減減小高度度；衡重式在上下墻墻之間設(shè)設(shè)一衡重重臺(tái)，采采用陡直直的墻面面，適宜宜于陡峻峻的地形形。墻背的坡坡度一般般在1：0.025~1：0.4，仰斜式式坡度在在1：0.25左右?；A(chǔ)基礎(chǔ)的埋埋深應(yīng)按按地基的的性質(zhì)、、承載力力要求、、凍脹的的影響、、水文地地質(zhì)條件件來定。。一般情情況下，，地表下下不小于于1米。排水設(shè)施施在墻身適適當(dāng)高度度處設(shè)一一排泄水水孔，間間距2-3米，出水水口高出出地面0.3米。沉降縫為避免地地基不均均勻沉陷陷引起墻墻身開裂裂，按高高度和地地基的性性質(zhì)，設(shè)設(shè)置沉降降縫。一一般每隔隔10~15米設(shè)一道道。寬2-3厘米。五、路基基排水1、根據(jù)來來源的不不同，水水流可分分為地面水和地下水。地面水主主要是經(jīng)經(jīng)由降水水形成的的地面徑徑流。地下水分分為：上層滯水水從地面入入尚未深深達(dá)下層層的土中中水；潛水在地面以以下第一一個(gè)隔水水層以上上的含水水層中的的水，距距地面較較近；層間水在地面以以下任何何兩個(gè)隔隔水層之之間的含含水層之之間的地地下水。。目的是把路基基工作區(qū)區(qū)內(nèi)的土土基含水水量降低低到一定定的范圍圍，土基基含水量量過大，，會(huì)引起起土質(zhì)松松軟，強(qiáng)強(qiáng)度降低低，邊坡坡塌方，，基身沉沉陷或滑滑動(dòng)，影影響交通通。2、地面排排水邊溝設(shè)計(jì)計(jì)位置設(shè)置在路塹的路路肩外側(cè)側(cè)或路堤坡腳腳外側(cè)，主要用用于匯集集和排除除路基范范圍內(nèi)以以及流向向路基的的小量地地面水，，當(dāng)流量量不大時(shí)時(shí)，可采采用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)橫斷面面。橫斷面形形式邊溝的橫橫斷面形形式常為為梯形或三角形，也有流流線型和和矩形。。底寬與與深度一一般不小小于0.4m。邊溝的邊邊坡：一般為1：1---1：1.5，巖石邊邊坡為1：0----1：0.5。溝底縱坡坡：一般與路路線縱坡坡一致，，并不得得小于0.5%，若大于于3%時(shí)，需采采取加固固措施。。為防止邊邊溝水流流漫溢或或沖刷，，規(guī)定單單向排水水長(zhǎng)度每每300——500米設(shè)出水水口，把把水引到到低洼處處。截水溝設(shè)設(shè)計(jì)作用截水溝設(shè)設(shè)在離路路塹邊緣緣一定距距離和山山坡路堤堤上方的的適當(dāng)位位置，用用來攔截山坡坡流向路路基的水水流。其縱坡不不小于0.5%，以免水水流停滯滯。斷面形式式一般為梯形，底寬、、深度不不小于0.5米，邊坡坡坡度根根據(jù)土質(zhì)質(zhì)而定。。位置最好能與與絕大部部分地面面水流的的方向垂垂直，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折處最最好用曲曲線連接接，在路路基邊坡坡到分水水嶺的距距離長(zhǎng)而而降雨量量又大的的低段，，可設(shè)置置一道或或幾道差差不多平平行的截截水溝，，分段攔攔截地面面徑流。。排水溝設(shè)設(shè)計(jì)目的就是為了了將水從從路基導(dǎo)導(dǎo)入低洼洼地或其其他排水水構(gòu)造物物中去。。斷面形式式一般采用用梯形，，大小應(yīng)應(yīng)通過計(jì)計(jì)算確定定，但水水量較小小時(shí)，可可以不用用計(jì)算而而直接采采用底寬寬0.5米的最小小斷面，，溝深也也不小于于0.5米。排水溝的的長(zhǎng)度根根據(jù)實(shí)際際需要來來定，通通常在500米左右。。跌水與急急流槽山嶺重丘丘區(qū)，排排水溝渠渠樅坡較較陡，水水流急沖沖刷力強(qiáng)強(qiáng)。為減減小流速速，降低低水流的的能量，，防止對(duì)對(duì)路基的的危害，，大多設(shè)設(shè)跌水和和急流槽槽。構(gòu)造：進(jìn)水口、臺(tái)階、、出水口。臺(tái)階階部分的作用在在于消能。3、地下排水暗溝暗溝是指地面以以下引導(dǎo)水流的的溝渠，本身不不起滲水和匯水水作用。當(dāng)路線通過地區(qū)區(qū)路基范圍內(nèi)出出現(xiàn)了個(gè)別泉眼眼，泉水上冒，，路線不能繞避避時(shí)，在其與邊邊溝之間開挖溝溝槽，修建暗溝溝，把泉水排除除。暗溝的斷面尺寸寸不必經(jīng)過水力力計(jì)算來確定。。溝寬一般是20—30cm，溝底縱坡不小小于1%，出口處溝底應(yīng)應(yīng)高出邊溝最高高水位20cm以上，不允許出出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象滲溝滲溝的構(gòu)造一般般分為三形式，，即盲溝、管式式滲溝和洞式滲滲溝。利用片石的空隙隙作為排水通道道的稱為盲溝；底部設(shè)滲水管作作為排水通道的的，稱為有管式滲溝；底部用滲水石板板涵作排水通道道的稱為排水通通道的稱為洞式滲溝。它們的構(gòu)造基本本相同，斷面通通常為矩形，頂頂部為覆蓋層或或叫做封閉層，，側(cè)面為反濾層層，底部為排水水通道。滲溝布置盡可能能與地下水流相相互垂直，使之之能攔截更多的的地下水。滲水井作用是將地面水通過過滲井深入地下下，將其排除。。修建條件路線經(jīng)過的地區(qū)區(qū)，地形平坦，，地面水無法排排除，而離地面面不深的地方有有滲透性土層，，而且地下水背背離路基，可以以建豎井或吸水水井一樣的豎井井。用這個(gè)設(shè)施施把邊溝中的水水引導(dǎo)到原離路路基以外，并匯匯集于路基范圍圍以外離地面1.5米以下的土層中中去，以保證路路基的穩(wěn)定。第三節(jié)路面設(shè)設(shè)計(jì)一、路面材料的的力學(xué)性能路面材料：粒料、瀝青混合料和水硬性混合料。粒料：顆粒狀材料，如碎石、礫石石、天然砂礫、、爐渣等。常用于修筑底基基層和墊層。粒料的回彈模量量隨主應(yīng)力增大大、側(cè)限應(yīng)力減減小而下降。瀝青混合料應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系系與溫度和荷載作用時(shí)間有關(guān)：在低溫時(shí)，呈現(xiàn)現(xiàn)彈性；在高溫時(shí)，變?yōu)闉閺棧承曰驈棧常苄泽w體。水硬性混合料常見有：石灰穩(wěn)定類、水泥穩(wěn)定類、工業(yè)廢渣混合料料和水泥混凝土等。應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系系：在加載前期，近近似為線彈性；在加載后期，呈呈現(xiàn)為非線性。二、路面設(shè)計(jì)理理論層狀彈性體系理理論假設(shè)：各層由勻質(zhì)、各各向同性、無質(zhì)質(zhì)量的線彈性材材料組成，其力力學(xué)參數(shù)為彈性性模量和泊松比比；最下層為水平方方向無限的半無無限體，其上各各層為水平向無無限但豎向同厚厚；各層間應(yīng)力和位位移完全連續(xù)，，或豎向應(yīng)力和和位移連續(xù)，但但水平力為零；；最下層無限深處處的應(yīng)力和位移移均為零。見圖9-5彈性地基上薄板板理論假設(shè)：