chap2一般路基设计.pptx

13.一般路基设计一般路基设计3.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造3.2 路基设计路基设计3.3 路基路基排水设计排水设计3.4 路基路基边坡防护与加固设计边坡防护与加固设计23.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造 一般路基的概念：一般路基的概念：公路路基公路路基是路面的基础，它承受着土体本身的自重和路是路面的基础，它承受着土体本身的自重和路面结构的重力，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，面结构的重力，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以略基是公路的承重主体。所以略基是公路的承重主体。通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度或挖方通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度或挖方深度不大的路基，它可结合当地的地形、地质情况直接深度不大的路基，它可结合当地的地形、地质情况直接选用典型断面或设计规定而不需进行个别论证与验算选用典型断面或设计规定而不需进行个别论证与验算.3 路基横断面的典型形式：路基横断面的典型形式：n路堤路堤：路堤是指全部用岩土填筑而成的路基；：路堤是指全部用岩土填筑而成的路基；n路堑路堑：路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基；：路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基；n半填半挖路基半填半挖路基：当天然地面横坡大，且路基较宽，：当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为填挖结合路基，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为填挖结合路基，也称为半填半挖路基，在丘岭或山区公路上，填挖也称为半填半挖路基，在丘岭或山区公路上，填挖结合是路基横断面的主要形式。结合是路基横断面的主要形式。4 路堤路堤5 路路 堑堑6 半挖半填路基半挖半填路基73.2 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造 路基的基本构造路基的基本构造:n宽度宽度n高度高度 n边坡坡度边坡坡度83.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造n路基宽度路基宽度=行车道路面+两侧路肩宽度。n技术等级高的公路，设有中间带、路缘石、变速车道、爬坡车道、紧急停车带等，均应包括在路基宽度范围内。n路面宽度路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.50-3.75m。n等级高的公路及城镇近郊的一般公路，路肩宽度尽可能增大，一般取1-3m，并铺筑硬质路肩，以保证路面行车不受干扰。n各级公路路基宽度按公路工程技术标准(J-CC B01-2003)的规定进行设计，如图3-4和表3-1所示。910113.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造路基路基路基路基高高高高度度度度：路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高与地路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高与地面标高之差。面标高之差。路基路基路基路基沿横断面方向往往是倾斜的，路基宽度内两侧的高差常有差别。沿横断面方向往往是倾斜的，路基宽度内两侧的高差常有差别。路基高度路基高度路基高度路基高度是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差。是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差。路基两侧边坡的高度路基两侧边坡的高度路基两侧边坡的高度路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。路基高度有中心高度与边坡高度之分。路基高度有中心高度与边坡高度之分。路基高度设计要求：路基高度设计要求：路基上部土层应处于干燥或中湿状态，尽量满足路基临界高度要求.尽量避免使用高路堤与深路堑；通常将大于18m的土质路堤和大于20m的石质路堤视为高路堤；将大于20m的路堑视为深路堑.沿河浸水路堤高度应高出设计水位壅水高度波浪侵袭高度0.5m。123.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造路基路基边坡坡度边坡坡度：用边坡高度用边坡高度H与边坡宽度与边坡宽度b之比值表示，并取之比值表示，并取H1。1:n(路堑路堑)或或1:m(路堤路堤)表示坡率表示坡率，称为，称为边坡坡率边坡坡率；考虑因素考虑因素：边坡土质、岩石性质、水文地质、边坡高度等。边坡土质、岩石性质、水文地质、边坡高度等。133.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造 一般路堤和矮路堤的构造要求一般路堤和矮路堤的构造要求1.满足最小填土高度要求；2.因工作区可能涉及到天然地面，除填方路堤须满足施工 要求外，天然地基必须进行压实，必要时换土或加固；3.可结合两侧排水沟进行挖土填筑路基，可在路基侧设置护坡道；4.对地面纵、横坡较陡处必须挖台阶再填筑，从而保证路基不沿坡向有滑动可能性；5.必要时可设置石砌护脚进行路基防护。14 路堤边坡路堤边坡 一般路堤边坡坡度可根据填料种类和边坡高度按表3-3所列的坡度选用15n高路堤及浸水路堤的构造要求：高路堤及浸水路堤的构造要求：1.必须进行个别设计；2.边坡可采用上陡下缓的折线形式或台阶形式；3.边坡表面须采取适当的防护或加固措施。16n 路堑边坡路堑边坡n路堑路堑是从天然地层中开挖出来的路基结构物，设计路堑边坡时，首先应从地貌和地质构造上判断其整体稳定性应从地貌和地质构造上判断其整体稳定性。n遇到工程地质或水文地质条件不良的地层时，应尽量使路线避绕它；而对于稳定的地层，则应考虑开挖后，是否会由于减少支承，坡面风化加剧而引起失稳。n影响路堑边坡稳定的因素影响路堑边坡稳定的因素复杂，除路堑深度和坡体土石性质之除路堑深度和坡体土石性质之外，地质构造、岩石风化和破碎程度、土层成因类型、地面水外，地质构造、岩石风化和破碎程度、土层成因类型、地面水和地下水影响、坡面朝向以及当地气候条件等和地下水影响、坡面朝向以及当地气候条件等都会影响路堑边坡的稳定性，在边坡设计时必须综合考虑。3.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造173.1 路基典型横断面与构造路基典型横断面与构造 路堑边坡与构造要求：路堑边坡与构造要求：1.边坡可设置为直线或折线；2.挖方边坡挖方边坡坡脚处须设置边沟设置边沟；3.路堑上方应设置截水沟路堑上方应设置截水沟；4.坡面易风化时须采取防护措施，并设碎落台并设碎落台；5.挖方路基下天然地基必须人工压实，必要时应翻挖重填、换土或进行加固处理。18192021 路基路基附属设施附属设施:路旁取土坑路旁取土坑路旁取土坑路旁取土坑 护坡道护坡道护坡道护坡道 路旁弃土堆路旁弃土堆路旁弃土堆路旁弃土堆 碎落台碎落台碎落台碎落台2223243.2 路基设计路基设计n 路基设计的一般要求：路基设计的一般要求：根据路线平、纵、横设计进行路基布置；在荷载应力作用区内部分应进行严格碾压施工严格碾压施工（特别是路 床部分），与路面设计一起进行综合考虑；必须有确保路基强度与稳定性的附属设施，必须有确保路基强度与稳定性的附属设施，包括路基排水、路基防护与加固、取土坑、弃土堆、护坡道等；对于一般路基对于一般路基，可结合当地情况选用典型断面图或设计规 定，不必进行论证和验算，对于高填、深挖路基及地质和对于高填、深挖路基及地质和 水文条件特殊的路基，须进行个别设计和验算水文条件特殊的路基，须进行个别设计和验算。25 选择路基断面型式选择路基断面型式，确定路基宽度与路基高度；选择路基填料与压实标准路基填料与压实标准；确定边坡形状与坡度边坡形状与坡度；路基排水路基排水系统布置与排水结构设计；坡面坡面防护与加固设计；附属设施附属设施设计。一般路基设计内容一般路基设计内容：26 路基的压实路基的压实压实的意义压实的意义:分层压实致密的路基能防止水分干湿作用引起的自能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形，从而确保路面的使用品质和使用寿命。路堑的压实路堑的压实:路堑虽然其路基顶面工作区内土体存在超固结情况，但一般天然土体的密实程度都不能满足路基设计要求，特别是在纵横向存在不均匀，因此，有必要挖开特别是在纵横向存在不均匀，因此，有必要挖开后再分层填筑压实，使其达到一定的均匀密实要求。后再分层填筑压实，使其达到一定的均匀密实要求。27 压实土的特性压实土的特性:1）低于最佳含水量低于最佳含水量时容易提高密实度，从而增强抗变形能力和强度，高于最佳含水量时则难以获得高的密实度；2）压实土遇水浸湿压实土遇水浸湿含水量增长的程度与压实时的含水量及土质有关，压实时低于最佳含水量0时压实土的膨胀量比略高者为大，因此在接近或略大于最佳含水量时压实的土，其吸水量与膨胀量最小，最稳定；3）压实土浸湿后的抗变形能力压实土浸湿后的抗变形能力：在0时压实的土可望得到最高的浸湿后的抗变形能力，同时，增加压实功、提高密度可以得到较高的浸湿后的抗变形能力。28 路基压实度路基压实度填挖类别路床顶面以下深度（m）路基压实度（%）高速公路、一级公路二级公路三级公路、四级公路零填及挖方00.39400.89695填方00.89695940.81.59494931.5939290注：注：表列数值以重型击实实验为准；特殊干旱或特殊潮湿地区的路基压实度，表列数值可适当降低；三级公路修筑沥青混凝土或水泥混凝土路面时，其路基压实度应 采用二级公路标准。2930313.3 路基路基路面排水设计路面排水设计(P.181)1.路基排水的目的与要求路基排水的目的与要求2.地面排水设施的构造与布置地面排水设施的构造与布置3.地下排水设施的构造与布置地下排水设施的构造与布置4.明渠的水文水力计算明渠的水文水力计算5.地下排水设施的水文水力计算地下排水设施的水文水力计算6.排水系统的综合设计排水系统的综合设计32不同水对路基路面的影响不同水对路基路面的影响对路基的影响对路基的影响1）地面水对路基产生冲刷和渗透；2）地下水使路基湿软、膨胀、冻胀、翻浆、边坡滑坍、山坡滑坡等。对路面的影响对路面的影响1）降低路面材料强度；2）加快路面材料损坏；3）唧浆、冲刷；4）使路面因支撑不足而出现疲劳损坏。33 路基路面排水的目的与要求路基路面排水的目的与要求n影响路基的水源影响路基的水源：地面水和地下水n 路基排水目的路基排水目的：将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。n路面排水的目的：路面排水的目的：把降落到路表范围内的表面水有效地汇集并迅速排除路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外，以减少地表水对路基和路面的危害。34路基路面排水的目的与要求路基路面排水的目的与要求设计设计将地面水排除和拦截于路基用地范围以外；防止地面水漫流、滞积或下渗；隔断、疏干和降低地下水，并引导到路基范围以外的适当地点。施工施工校核排水系统设计是否完备合理；重视排水工程的质量和使用效果。养护养护定期检查与维修，保证排水设施正常使用，水流畅通据具体情况不断改善路基路面的排水条件。35 路基路面排水设计的原则路基路面排水设计的原则路基排水设计的原则：路基排水设计的原则：1.排水设施要因地制宜、全面规划、因势利导、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济。2.注意与农田水利相配合。3.设计前必须进行调查研究，重点路段要进行排水系统的全面规划。4.要注意防止附近山坡的水土流失，不破坏天然水系。5.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，就地取材，以防为主。36 路基路面排水设计的原则路基路面排水设计的原则路面排水设计的一般原则：路面排水设计的一般原则：1.降落在路面上的雨水或融化的雪水，应通过路面横向坡度向两侧排走。2.路堤较低、纵坡平缓、汇水量不大且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，应采用横向漫流的方式。3.路堤较高，边坡坡面易遭受路面表面水流冲刷，应采用集中排水方式。4.拦水带过水断面内的水面，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。37 地面排水设施的构造与布置地面排水设施的构造与布置边沟边沟截水沟截水沟排水沟排水沟跌水与急流槽跌水与急流槽倒虹吸与渡水槽倒虹吸与渡水槽3839截水沟截水沟4041截水沟截水沟42434445 地面排水设施的构造与布置地面排水设施的构造与布置46渡槽渡槽47 地下排水设施的构造与布置地下排水设施的构造与布置盲沟盲沟48 地下排水设施的构造与布置地下排水设施的构造与布置渗沟渗沟4950n 路面排水设备的构造与布置路面排水设备的构造与布置51一、路面表面排水一、路面表面排水组成组成：路面横坡、拦水带(或矩形边沟)、泄水口和急流槽目的目的：迅速排除落在路面和路肩表面的大气降水，以减少表面水下渗，并防止路表积水。1.漫流排水漫流排水：纵坡平缓，汇水量不大、路堤不高且坡面有较强的耐冲刷能力.2.2.集中排水集中排水在路表水有可能冲刷路堤边坡的情况下，应采用将路表水汇集于拦水带内，通过泄水口和急流槽集中排放的方式.拦水带、泄水口、急流槽52拦水带拦水带53泄水口泄水口54急流槽急流槽55二、中央分隔带排水二、中央分隔带排水高等级公路排水设计的重要组成部分由排水沟（明沟、暗沟）、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成 中央分隔带有表面铺装中央分隔带表面未采用铺装封闭56中央分隔带有表面铺装中央分隔带有表面铺装双向横披双向横披57 中央分隔带表面未采用铺装封闭中央分隔带表面未采用铺装封闭集水管集水管集水管集水管排水管排水管排水管排水管58三、路面内部排水三、路面内部排水路面表面路面表面的水，会通过路面裂缝、松散处，及面层孔隙而下渗到路面结构内部；地下水地下水会通过毛细上升进入路面结构下部；道路两侧水分也有可能侧向渗入路面结构内部 进入路面结构内的自由水进入路面结构内的自由水是造成或加速路面损坏的首要原因591 1、边缘排水系统、边缘排水系统 n渗入路面结构内的水分，先沿层间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟，并汇流入沟中的集水管内，再由横向出水管排引出路基.集集集集水水水水沟沟沟沟集水管集水管集水管集水管出水管出水管出水管出水管60设纵向积水管的透水基层排水系统 水水路面结构路面结构透水层透水层纵向集水沟纵向集水沟纵向集水管纵向集水管横向出水管横向出水管2、透水层排水系统、透水层排水系统6162 明渠水文水力计算明渠水文水力计算注：F汇水面积，地貌系数，h径流厚度，Z植物拦蓄厚度，综合折减系数。过水断面面积：过水断面面积：湿周湿周：水力半径水力半径：流速：流速：通过流量：通过流量：设计流量：设计流量：水水力力要要素素63 明渠水文水力计算明渠水文水力计算 水力计算水力计算沟渠尺寸确定：沟渠尺寸确定：要求：要求：满足设计流量；流速介于最小和最大容许值之间；断面尺寸经济合理，便于施工养护。最佳水力断面：最佳水力断面：在设计流量条件下，以容许最大流速通过时的过水断面。容许最小流速容许最小流速：淤积 容许最大流速容许最大流速：冲刷土类别土类、铺砌64 明渠水文水力计算明渠水文水力计算1 1、试算法：、试算法：初选b.h.m.RVQQvsQs验算Vmin.Vmax。沟渠水力计算方法沟渠水力计算方法2 2、最佳断面法：、最佳断面法：计算常数m.k.y.n.iA（Qs）0.h.bV.QQvsQs验算Vmin.Vmax。3 3、类比法：、类比法：经验，相似性。65 排水设施综合设计排水设施综合设计663.4 路基路基边坡防护与加固设计边坡防护与加固设计 P.97-坡面防护坡面防护 植物防护：种草、铺草皮、植树 矿料防护：抹面、喷浆、勾缝、灌浆 砌石防护：护坡、护面墙冲刷防护冲刷防护 直接防护：抛石、石笼 间接防护：丁坝、顺坝、格坝支挡工程支挡工程 土钉支护、预应力锚固技术、抗滑桩、挡土墙软土地基加固软土地基加固 换填土层法、重锤夯实法、排水固结法、挤密法、化学加固法、加筋法673.4 路基路基边坡防护与加固设计边坡防护与加固设计68 软土地基加固软土地基加固由承载力低、压缩性高的软弱土组成的地基。地基易产生较大的沉降，从而导致路基路面开裂、鼓包、倾斜等变形破坏。为保证路基稳定和控制工后沉降，应对软弱地基应对软弱地基采取适当的加固处理措施。采取适当的加固处理措施。可分为换填法、强夯法、排水固结法、挤密法、换填法、强夯法、排水固结法、挤密法、化学加固法、加筋法化学加固法、加筋法等。69 划分软土的物理力学性质指标划分软土的物理力学性质指标 土类 天然含水量 孔隙比 e 压缩系数 0.10.2十字板剪切强度（kpa）内摩擦角()黏质土 有机质土35液限 1.0 0.5/MPa35 5 粉质土30 0.9 0.3/MPa 8 根据表列指标区分软土与一般土根据表列指标区分软土与一般土70软土类型及特征软土类型及特征类 型 厚 度 （m）特 征分布概况滨海沉积滨海相60200面积广，厚度大，常夹有砂层，极疏松，透水性较强，易于压缩固结沿海地区三角洲相560分选性差，结构不稳定，粉砂薄层多，有交错层理，不规则尖灭层及透镜体泻湖相260颗粒极细，孔隙比大，强度低，常夹有薄层泥炭溺谷相颗粒极细，孔隙比大，结构疏松，含水量高，分布范围较窄湖泊沉积湖相525粉土颗粒占主要成分，层理均匀清晰，泥炭层多是透镜体状，但分布不多，表层多有小于5m的硬壳洞庭湖、太湖、鄱阳湖、洪泽湖周边、古云梦泽边缘地带河滩沉积河床相河漫滩相牛轭湖相20成层情况不均匀，以淤泥及软粘土为主，含砂与泥炭夹层长江中下游、珠江下游及河口、淮河平源、松辽平源谷地沉积谷地相10呈片状、带状分布，靠山浅、谷中心深，谷底有较大的横向坡，颗粒由山前到谷中心逐渐变细西南、南方山区或丘陵区71一、换填法一、换填法将地基中的软弱土部分或全部挖出，换填以强度较高、透换填以强度较高、透水性好、性能稳定、无侵蚀性的材料作持力层水性好、性能稳定、无侵蚀性的材料作持力层，从而提高地基的承载力和减小地基沉降的处理方法。换填的垫层材料可用碎石土、粗砂、中砂、素土、灰土和经检验合格的煤渣等。换填施工方式有开挖换填法、抛石挤淤法、爆破排淤法等。72二、强夯法二、强夯法在重锤夯实法的基础上，经过研究和实践，60年代末期出现所谓强夯法，亦称动力固结法亦称动力固结法，它是以812t(20t)的重锤，820m(40m)落距，对土基进行强力夯击，利用冲击波和动应力，达到土基加固的目的。强夯的有效加固深度强夯的有效加固深度：73三、排水固结法三、排水固结法对厚的饱和软粘土地基，通过增设某些排水条件，施加预压荷载，加速其排水固结加速其排水固结，使其在道路施工之前达到要求的承载力和压缩性，从而减小工后沉降的地基处理方法。堆载预压法堆载预压法、砂井堆载预压法、袋装砂井堆载预压法、塑料排水板预压法、真空预压法等。74四、挤密法四、挤密法通过对土体进行挤压挤压，提高其密实度密实度，从而达到提高承载力和降低压缩性的目的。按加固的范围可分为表层压密法和表层压密法和深层挤压深层挤压法。75五、化学加固法五、化学加固法通过气压、液压或电化学的原理，将水泥浆、粘土浆或其它化学浆液压入、注入、拌入土中，使其与土粒胶结成一体，形成强度高、化学稳定性良好的“结石体”，以增强土体强度的处理方法。分为灌浆法、高压旋喷法、深层搅拌法灌浆法、高压旋喷法、深层搅拌法等。76六六、加筋土及其它措施、加筋土及其它措施将具有较大抗拉强度的土工织物、塑料格栅或筋条等材料铺设在路堤的底部，可以增加路堤的强度，扩散基底压力，阻止土体侧向挤出，从而提高地基承载力和减小路基不均匀沉降。773.4 路基路基边坡防护与加固设计边坡防护与加固设计坡面砌石防护坡面砌石防护783.4 路基路基边坡防护与加固设计边坡防护与加固设计坡面防护坡面防护793.4 路基路基边坡防护与加固设计边坡防护与加固设计坡面防护坡面防护803.4 路基路基边坡防护与加固设计边坡防护与加固设计窗孔式护面墙窗孔式护面墙窗孔式护面墙窗孔式护面墙坡面防坡面防护护81 砂桩施工砂桩施工82 塑料排水板预压法施工现场塑料排水板预压法施工现场83 碎石层碎石层84 碎石层碎石层85 土工格栅土工格栅土工格栅土工格栅86n加筋土路基稳定性数值模拟分析加筋土路基稳定性数值模拟分析 (京承三期京承三期)工程设计图工程设计图 工程施工图工程施工图 位移云图位移云图 剪应变云图剪应变云图87 格栅格栅,砂垫层砂垫层88复习思考题复习思考题1、名词解释：路堤；路堑；一般路基；路基高度；路基宽度；路基边坡坡度；路基土的压实度。2、保证路基稳定性的一般技术措施包括哪些方面？3、何谓矮路堤？在什么情况下使用矮路堤？为什么？选用该种形式路堤有何利弊？设计上要注意什么问题？4、一般路基的设计包含哪些主要内容？5、一般路基的横截面尺寸如何设计？6、选定路基填筑高度主要考虑什么因素？7、路基土有何压实特性？8、一般路基工程的附属设施包括哪些内容？89复习思考题复习思考题9、地表排水包括哪几部分？10、路基路面排水设计的原则？11、路基地面排水设备有哪些？如何区分边沟、排水沟和截水沟？12、路基地下排水设备有哪些？13、路面边缘设置拦水埂进行路表水的汇集集中排除有何优缺点？路面水漫流排除有何好处？其对边坡有何要求？14、何种情况下要设置路面内部排水系统？15、如何进行路面边缘排水系统设置？16、路基的防护与加固的设施主要有哪些？17、边坡坡面植物防护有哪些主要方法？各适宜怎样的水流冲刷速度？边坡坡面工程防护有哪些主要形式？18、冲刷的间接防护有哪些种类？如何应用？19、地基加固的方法有哪些？详细说明与分析。、地基加固的方法有哪些？详细说明与分析。