E5一般路基设计.ppt
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1、第 五 章,一 般 路 基 设 计 Ordinary Subgrade Design,5.1 路基的病害与设计要求,一、路基分类:,1、一般路基:一般地质、水文条件下。,2、特殊路基:浸水路基、滨海路基、泥石流地区、滑坡地段、岩溶地区、多年冻土地区、软土及泥沼地区、膨胀土地区、黄土地区、风沙、盐渍土、雪害等16种特殊。,二、影响路基稳定性因素:,1、自然因素:水(直接肇因)、地形、气候、水文与地质、土类、植物覆盖等。,2、人为因素:荷载、路基结构设计、施工方法、养护措施等。,三、路基病害的类型:,1、剥落和溜塌: 剥落指岩石严重风化后碎落;措施为设置碎落台; 溜塌指水饱和后或迅速融化后沿坡面下
2、溜。,2、崩塌:指陡竣的斜坡上,在自重下岩土体突然而迅猛地从高处崩落和倒塌下来。大多出现在路堑边坡高陡处。,3、坍塌:土体发生推移和坍塌的现象,亦称坍塌。无固定滑动面;当排水不良、边坡又陡时,使坡体在自重下失去平衡。,5、滑移:堤身在自重下沿原地面向下滑移,原地面未处理而为水所浸湿造成。,4、滑坡:土体沿一定的软弱面整体下滑,下部支撑力量受到削落造成。,6、沉落:沉降;造成侧向挤出(隆起)。,7、沉缩:因压实不足,在水分、自重、行车荷载下基身压密,出现沉缩。,8、冻胀与翻浆:路基土质不良,在冰冻地区,当有水分供给时,负气温使路基中的水分不断向上积聚而冻结,导致路基体积膨胀、开裂,叫冻胀;春天时
3、,上层土先化冻,因含水过多变得稀软,在行车时,泥浆沿路面裂缝冒出,叫翻浆。,四、病害原因综合分析:,1、水:地表水、地下水); 2、内因; 3、外因:气温、雨、雪、风、地形、地质、荷载等; 4、人为因素:设计、施工、养护。,五、路基设计的一般要求:,1、坚实稳定、经济合理。,2、合理的断面形式、边坡坡度、完善的排水、防护加固,3、合理的路线设计(道路勘测设计)。,4、保护农田、环境。,5.2 填料的选择和压实标准,一、填料的选择:用高强、水稳性好、压缩性小、施工方便及运距短的岩土材料。既要考虑料源和经济性,又要考虑填料的性质,做到少占农田,利用荒地和附近附属工程的挖土,一般,不含有害物质的矿质
4、材料都可以作为填料,但修筑高等级路面时,路基填料的强度和粒径有一定规定。见P61表5-1。,根据填料的性质和适用性可将路基填料分为下述几类:,1.砾石、不易风化的石块:渗水性很强,水稳定性较好,强度高,为最好的填料。使用场合和施工季节不受限制,石块空隙间用小石塞密实时,路堤的残余下沉量很小,故在车辆荷载作用下塑性变形小。填石路基强度15MPa(护坡20MPa)。但dmax不超过层厚的2/3,高级路面的路床中dmax不得大于10(15)cm,厚取路床顶面下30-50cm。,2.土石混合料:石块与土混在一起,其力学性质与土、石含量有关。石块和沙砾含量高时,其渗水性、水稳定性和强度好;反之,若土(粉
5、性土、粘土)含量多,则松散,遇水易造成边坡坍塌。当石块含量70%时,按填石处理,若石块含量50按填土处理。,3.砂砾材料(碎石土、卵石土、砾石土、粗砂、中砂):渗水性强、水稳定性好;为一类优质填料,但如其中粘性土含量过多时,水稳定性将下降很多,但细砂土易松散,对流水冲刷、风蚀的抵抗能力差。如要使用,可适当加一些粘性大的土,以加强稳定性。,4.砂性土:既含有一定数量的粗颗粒,使之具有足够的强度和水稳定性。又含有一定数量的细颗粒,将粗颗粒粘在一起,为修路堤的良好填料。,5.粉性土:含较多的粉粒,毛细现象严重,干时易被风蚀,浸水后很快湿透,使稳定性最差的填料。在季节性冰冻地区会引起冻胀、翻浆、唧泥。
6、但不得已要用时,应掺配其他填料,并加强排水、隔离措施。,6.粘性土:渗水性差,干燥时较硬而不易挖掘;浸水后水稳性差,强度低,变形大。如在适当含水量时充分压实,并有良好排水条件下,筑成的路堤也较稳定。重粘土不宜作路基填料。,7.特殊土:如膨胀土、黄土、盐渍土、石膏土、泥炭、腐殖土等应限制使用。,8.易风化的软质岩石块:为稳定性较差的填料,浸水后易崩解成土或砂,强度显著下降,变形量大,不宜作路堤填料(尤其是浸水部分)。,9.工业废渣:粉煤灰、冶金砂渣等。但有害物质不能超标,由于粉煤灰与砂土的工程性质相似,其粘结力小,易于流失,故用12米粘土包边(或护坡),粘性土封顶。见P63图5-10。零填及挖方
7、地段的路床为岩石时,强度符合要求,但要设一定的平整层厚度,若路床土的CBR值表5-1规定的土或是不宜做路床的土,均应清除换填或用其他措施。,二、填筑规则:,1.不同性质的土要分层填筑,以免形成水囊或滑移面。每种填料层累计总厚大于0.5米。 2.不同填料的层位安排应考虑路基条件。一般优质填料在上层,但有浸水或地下水位影响的路基应选用透水性好的填料。如石料、粗砂砾材料。 3.透水性较小的土在下层时,其顶面注意排水,做成4%的双向横坡。见P63图5-11a。 4.为防雨水冲刷,可采用土包边,并设盲沟,以利排水。盲沟尺寸为4050cm,1015m水平间距,11.5m竖向间距。 5.当相邻两部分填料粒径
8、尺寸相差很大时,应在其间设隔离层(反滤层)。可用砂粒材料。,三、压实标准:,路堤土须经分层压实,使之具有一定的密实度,以消除大部分因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实变形,提高强度和稳定性,保证路面使用性能和寿命。,为此,人们采用相对指标,以土压实后的干密度与室内标准击实试验得到的最大干密度的比值来表征土的压实程度,叫压实度。,标准击实试验分为重型击实(相当于1015吨压路机的碾压效果)和轻型击实(相当于68吨压路机的碾压效果),重型击实试验得到的最大干密度比轻型击实试验得到的最大干密度提高约514%,而最佳含水量降低约19%。,1.对于铺中、低级公路路基时,其压实标准可相
9、应降低,因此可用轻型击实试验得到的最大干密度作为压实度的基数(分母)。,2.路基受荷载影响及气候影响大时,压实度高。可适当降低。对土质路基,规范有规定,见P65表5-3;对填石路基,压密程度很难用压实度来判断,常用12吨以上震动压路机进行压实试验。当压实层顶面稳定,不再下沉时,为合格 标准。采用重锤夯实时,以夯锤下落时不下沉为准。,土的压实效果与压实时的含水量有关。在最佳含水量下压实到最大干密度dmax(或记作c)。此时,土的强度最高,水稳性也好,但含水量和dmax与土的类型、性质有关。见P64图5-12。故不能作为压实指标。这样要为每一种土相应地规定一个要求的压实标准值。,5.3 路基边坡和
10、地基要求,边坡的形状和坡度是路基设计的基本内容,它关系到路基的稳定和工程造价。,一、边坡形状:直线形、折线形、台阶形三种,1.直线形:边坡采用单一坡度。适用于路基高度较小时,施工简便,但不符合坡体受力。,2.折线形:采用上陡下缓的折线形边坡,符合路堤的状况,但变不宜过多,多了施工不易控制,坡面易受水冲刷,变坡点宜设在上部坡度的潜力充分用足的高度处。,3.台阶形:每隔一定高度设置不小于12米的护坡道。护坡道具有3%的外向横坡,适用于高路堤,护坡道可减缓水流速,防止坡面冲刷,又可增加路堤的稳定性和作维修通道。,填方边坡:一般采用直线形,但边坡较高或浸水时,可采用上陡下缓的折线形或台阶形。,挖方边坡
11、:对单一岩层和风化程度相差不大坡体用直线形,若岩层多风化、差别大时,可采用相应满足各自稳定性要求的折线形,边坡高时采用台阶形。,二.边坡坡度:根据当地自然条件,土质、填挖类型、边坡高度、使用要求、施工方法等综合考虑而定。,1.填方边坡:地基良好时,可按P66表5-4定。如高度超出,应进行路基稳定性验算。(后面会讲),浸水路堤部分的边坡要通过计算确定,坡度比正常的要大。地震区边坡也应缓些,见P67表5-5。高速公路和一级公路也应放缓。,2.挖方边坡:一般情况下,按P67表5-6定。如高30m,可根据具体情况而定,并进行边坡路基稳定性分析。大爆破或地震地区边坡放缓。,三.地基要求:应具有足够的承载
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