青岛理工大学《路面路基工程》1章.pptx

前言 路线:空间线（平面、纵面），决定的行车安全、舒适、经济、快捷；路基：在天然地表面按照道路的设计线性（位置）和设计横断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面：改善路基表面特性措施的总称，是一种地基表层加固手段。关系：路线的确定应考虑路基的稳定性；路面位于路基之上，强度和稳定性相互影响和维护。路基路面工程：就是对路基路面进行规划、分析、设计、施工、运营管理的整个过程。道路勘设计、路基、路面的关系:本书内容：路基工程路面工程原理设计方法构造要求施工技术附属设施设计土质土力学材料力学道路勘测设计道路工程材料测量学交通工程 道路工程施工技术 第一章 总论道路工程发展概况路基路面工程的特点 影响路基路面稳定的因素 路基土的分类及工程性质 公路的自然区划 路基水温状况及干湿类型 路面结构及层位功能 路面的等级与分类路基设计的基本内容1.1 道路工程发展概况古代：早在公元前2000年前，中国已有可以行驶牛、马车的道路。公元前500年左右，随着一些城市兴起和发展,形成许多商队道路。公元前2世纪,中国通往中亚细亚和欧洲的丝绸之路开始发展起来。近代：1913-1921 1913-1921年，中国修建了第一条公路年，中国修建了第一条公路长长潭公路潭公路，51km，全长50公里，总计全路完成基土石56.6万立方米，铺砂3.4825万立方米，修成大小桥梁31座，涵洞86座，东岸码头一处，驳岸5处，总耗资90万银元。谭延闿按1942年统计，东部几省公路每50平方公里有1公里，而西北及西南各省每800平方公里有1公里。截至1946年12月，中国公路总里程达130307公里。截至中华人民共和国建立前夕全国公路能通车的只剩下75000公里。就公路工程技术而言，修建的公路多为泥结碎石路面。国民经济恢复时期（19491952年）：这个时期内从上到下建立了公路管理机构，并建立了设计、施工和养护的专业队伍。第一个五年计划时期（19531957年）：是公路建设稳定发展阶段。“大跃进”时期和国民经济调整时期（19581966年）：是公路数量猛增、再进行巩固的阶段。公路里程猛增，但质量标准较低。十年动乱时期（19661976年）：公路建设仍有发展。渣油路面发展较快，十年中增长了10万公里；社会主义经济建设新时期（19771983年）是公路改革和提高的新阶段。自19771983年的7年中，新增公路9万多公里。现代：1989 1989 年年 10 10 月月 31 31 日，我国第一条高速公路日，我国第一条高速公路沪嘉高速公路沪嘉高速公路建成通车；建成通车；到 1999 年 10 月 31 日，济泰（济南泰安）高速公路建成，中国发展1万公里高速公路。19931993年年京津塘高速公路京津塘高速公路的建成，使我国拥有了的建成，使我国拥有了第一条利用世界银行贷款建设的、跨省市的高第一条利用世界银行贷款建设的、跨省市的高速公路。速公路。截止2006年底 全国高速公路总里程4万多公里。2010年底，新建高速公路2.4万公里，全国高速公路总里程达到6.5万公里。2012年底，全国公路总里程达423.75万公里，全国高速公路里程达9.62万公里，超过美国的92000公里的洲际高速公路，世界第一公里的洲际高速公路，世界第一。我国高速公路里程增长曲线我国高速公路里程增长曲线展望：从1986年到2003年18年高速公路 从2003年到2020年18年高速公路 2020年 东部 95%的人口 30分钟以内上高速 中部 85%的人口 60分钟以内上高速 西部 75%的人口 120分钟以内上高速 存在问题：1.公路网标准低，数量少，布局不合理。2.道路交通管理落后，城市交通拥挤阻塞。3.规划不合理，路网总体服务水平低，抵御自然灾害能力差。4.公路建设质量差，20高速公路出现早期大修。1.2 路基路面工程的特点u工程特点 土石方工程量大，耗费大量材料，造价较高 施工工艺较简单，但季节性强，讲究工序涉及面广：受自然因素和人为因素影响，变异性和不确定性大（水文地质情况复杂，气候多变）u对路基的要求 整体稳定足够的强度，允许小变形 水温稳定性u对路面的要求强度与刚度承载能力 稳定性 耐久性 表面平整度 表面抗滑行性能沙尘少，噪音低 综上：路基路面工程的基本性能：承载能力、稳定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性1.3 影响路基路面稳定的因素自然因素：地理条件：平原（保证排水设计和最小填土高度）山岭地质条件：岩石种类、层理、倾向、夹层、断层气候条件：温度、湿度日照、风力（材料老化和地下水位水文和水文地质条件：地表、地下材料类别：砂类土、粘性土、粉性土人为因素：设计（合理与否）施工方法和养护与管理措施1.4 路基土的分类按粒径组成、塑性指数：巨粒土漂石土卵石土粗粒土粒类土砂类土细粒土有机质土粉质土粘质土特殊土黄 土盐渍土红粘土膨胀土土的工程性质巨粒土：高的强度和稳定性 填筑路基和砌筑边坡砾石混合料（级配良好）：强度、稳定性、密实度高；填筑路基、铺筑中级路面、高级或次高级的基层或底基层砂土：无塑性，透水、粘性小，易松散，但压实后稳定性好强度大、水稳定性好；压实困难（振动法、掺入少量粘土）路基土的分类砂性土：粗细搭配，级配好，强度和稳定性高，理想的路基填筑材料粉性土：水稳定性差，毛细现象、易冻胀翻浆，不可用，需处理粘性土：粘性大，颗粒细，毛细现象，透水性差，可塑性强，干燥强度大，遇水承载力降低 充分压实和良好的排水设计，可保证路基稳定重粘土：不透水，粘聚力强，施工干燥时，难以破碎；不可用路基土的分类o湿陷性黄土：呈黄色或黄褐色，粉土含量占60以上，含有大量的碳酸 盐、硫酸盐和可溶性盐类，天然孔隙比在1左右。在自重压力或附加压力共同作用下，受水浸湿后的结构迅速破坏而发生显著附加下沉。o 膨 胀 土：粘性含量高，其中0.002mm的胶体颗粒一般超过20，土的液限wI40%,塑性指数Ip17，在2235之间，自由膨胀率40%,吸水膨胀，失水收缩，强度较高，压缩性低，易被误认为是较好的土。o 盐 渍 土：地表土层1m以内的土易溶盐含量大于0.5根据其含盐 量可分为：氯盐渍及亚氯盐渍土、盐酸盐渍土及亚盐酸盐渍土、碳酸盐渍土路基土的分类1.5 公路自然区划二、区划定制原则：u自然条件影响道路建设u自然条件大致相同的划分为一区，在同一区内从事公路规划、设计、施工、管理时，可相互参照一、区划定制原因：u道路工程特征相似u地表气候区划差异性u自然气候因素既有综合又有主导作用 二、公路自然区划标准JTJ003-86：三级进行区划：七个一级区划：北部多年冻土区 东部温润季冻区黄土高原干湿过渡区东南湿润区西南潮暖区西北干旱区青藏高寒区33个二级区划和19个副区：以潮湿系数（K=年降雨量R/年蒸发量Z）划分三级区划：各省，自治区自行划定1.6 路基水温状况及干湿类型p大气降水 p地面水 p地下水 p毛细水p水蒸气凝结水 p薄膜移动水一、湿度的来源u冻涨：积聚于面层下的水结冰后体积增大，使路基隆起 而造成的路面开裂等破坏现象。u翻浆：冻涨土在温度升高后融解，无法迅速排除，在行车荷载作用下，路基路面结构产生较大变形，湿度很大的路基土会以泥浆的形式从冻涨后开裂的路面层裂隙中冒出或挤出。二、季节性冰冻区的水温状况 三、路基的干湿类型：u划分标准：稠度：干燥中湿潮湿过湿需处理固态 半固态塑态液态含水量WC=(WL-W)/(WL-WP)=(WL-W)/IP 1、对原有路面：路槽地面下80cm深度土的平均稠度 2、对新建公路：路基临界高度：指保证路槽底80cm上部土层处于某种干湿状态，在最不利季节路槽底面距地下水位或地面积水位的最小高度。1.7 路面结构及层位功能一、路面横断面 二、路拱横坡度 1、作用：排除路面积水 2、形式：抛物线型直曲组合型折线型二次抛物线半立方抛物线y1=h（2x/B）2y1=h（2x/B）3/23、有中央分隔带的路拱设置三、路面分层及层面功能 1、面层：特性：直接承载 满足强度稳定性 要求：结构强度、变形能力、稳定性、耐磨、抗滑 平整 材料：分层：上、中、下（沥青面层）23层 RC+AC （复合路面）水泥混凝土沥青混凝土沥青混合料碎石（掺土或不掺土）混合料2、基层：特性：承载 传递扩散；要求：满足强度与刚度 水稳定性 平整 均匀支撑 材料：分层：当基层较厚时，分两层施工 上基层，下基层 底基层设在基层之下，分担基层承重作用粒料类：碎砾石材料，片石，圆石无机结合料类：沥青稳定类：热拌沥青碎石，沥青灌入碎石，乳化沥青碎石混合料水泥稳定类石灰稳定类工业废渣稳定类 3、垫层：透水性（松散类）：砂，砾石，炉渣稳定性（稳定类）：水泥或石灰稳定土特性：改善土基的温湿状况，扩散和传递由基层传递的荷载应力；防路基土挤入基层材料：要求：水稳定性、隔温性能 1.路面并不一定具有图示结构层次可增可减 2.路面结构层次的划分并非一成不变（旧路改造 补强）3.为保护沥青路面边缘，一般基层应较面层每边宽约0.25m 垫层较基层每边宽0.25m。缓冲层：防止基层开裂反射面层连结层：防止沥青面层沿基层滑移注意：1.8 路面等级与分类一、路面等级的划分：u 高级路面：特点：强度高，稳定性好，使用寿命长，质量高，初期投高，行车舒服，高速，安全。面层类型：水泥混凝土，沥青混凝土，沥青码碲脂 适用等级：高速，一级，二级 u次高级路面：特点：强度刚度低于高级路面，寿命较短，适应交通量小 面层类型：沥青灌入碎石，路拌沥青碎石，沥青表面处理 适用等级：二级，三级u中级路面：特点：强度刚度低，稳定性差，使用期限短，行车速度低，初期投入低，养护工作量大 面层类型：泥结碎石，级配碎石，水结碎石 适用等级：三级，四级 u低级路面：特点：轻度刚度最低，水稳定性差，平整度差，低速，雨季有时不通车 面层类型：粒料，砂砾土，矿渣土 适用等级：四级 二、路面分类：按力学特性及设计方法 u柔性路面：总体刚度小，弯沉变形大，抗弯拉强度低 粒料基层+沥青面层、碎（砾）石面层、块石面层，水泥混凝土路面 u刚性路面：抗弯拉强度高，整体刚度的，处于板体工作状态，竖向弯沉小 u半刚性路面：用无机结合料和水硬性结合料修筑的基层，前期具有柔性路面力学性质，后期强度与刚度均大幅增长，但仍远小于水泥 混凝土半刚性基层。例题 1、现有一段位于苏州市郊区的粉质中液限粘土基 层，最高地下水位离地面0.8m，路槽底高出地 面1.0m，试确定路基干湿类型并预测路基湿度。解：由区划图苏州市属IV1区 H=1.0+0.8=1.8m 查表1-9 粉性土临界高度H1=1.92.1m H2=1.31.4m 再由上表H2HH1，属中湿类型，则 Wc1WcWc2 由表1-7，Wc1=0.96，Wc2=0.89 因为H偏近H1，估计路基上层80cm范围内平均稠度为0.92。