路基工程.ppt
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1、第四章 路基工程,路基是道路工程的基础 路基的强度和稳定性直接影响道路的使用寿命及使用质量,设计内容 1.选择路基断面形式(填方路基、挖方路基和半填半挖路基等),确定路基宽度与路基高度; -平、纵、横设计; 2.选择路堤填料与压实标准; 3.确定边坡形状与坡度:-路基稳定性; 4.路基坡面防护与支挡设计; 5.路基排水设计; 6.附属设施设计。,4.1.1 路基工程内容,4.1.2 对路基的基本要求 一、足够的的稳定性:填、挖 破坏自然平衡 措施:路基设计:2、3、4、5 二、足够的强度、变形小 路基、路面自重 车辆荷载,4.1.3 路基的基本断面形式 路基横断面形式分为路堤(a)、路堑(b)
2、和半填半挖(c)等三种类型。,路堤是指路基设计标高高于天然地面标高时,需要借土(或石)进行填筑而成的路基。 路堑是指路基设计标高低于天然地面标高时,需要对天然地面实施开挖而形成的路基。 为保持土石方数量基本平衡,路基一侧开挖而另一侧填筑时,称为半填半挖路基。,4.1.4 公路自然区划,西北干旱区,黄土高原干湿过渡,北部多年冻土区,东部湿润季冻区,东南湿热区,西南潮暖区,青藏高寒区,自然条件与公路建设密切相关。为反映不同地区公路设计与施工的特点,交通部制定了公路自然区划标准(JTJ00386),将具有相同自然条件的地区归类。 一级区划 全国分为7个一级区:北部多年冻土区;东部湿润季冻区;黄土高原
3、干湿过渡区;东南湿热区;西南潮暖区;西北干旱区;青藏高寒区。 二级区划 以潮湿系数(式4.2)为主要分区依据,按公路工程的相似性及地表气候的差异,在7个一级区划内进步分为33个二级区和19个副区。,路基的湿度大小,直接影响其强度和稳定性。,路基的干湿类型划分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类。 这四种类型表示路基在最不利季节所处的干湿状态。 一般要求路基处于干燥或中湿状态。,路基湿度会对路基及路面产生影响,4.1.5 路基干湿类型,路基干湿类型的划分: 1. 以路基临界高度判别路基干湿类型 路基临界高度在不利季节,当路基分别处于干燥、中湿、潮湿和过湿状态时,路面底面距地下水或地表积水水位的最小高度,
4、分别用H1、H2和H3表示。,当 HH1时,路基为干燥状态; H2HH1时,路基为中湿状态; H3HH2时,路基为潮湿状态; HH3时,路基为过湿状态。 临界高度可根据土质和气候因素按当地经验确定。也可参照公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)(附录F)选用(见下表)。,【例】II5新建填土路堤,某路段采用与原地基土一致的砂性土填筑,填方高度约0.5m。在不利季节测得最高地下水位离原地面高为0.6m。试确定路基的干湿类型。 【解】以路基临界高度法判别地下水位至路面底面的距离H H = 0.5+0.6 = 1.1m 查出II5 区砂性土路基临界高度 H1=1.11.5m;H2=0.7
5、1.1m 故 H2 HH1 由此可判断该路段路基为中湿状态。,2. 根据路基土平均稠度(Wc)划分 在不利季节,路床范围内每10cm取土样测定其天然含水量、液限含水量和塑限含水量。按下式求算路床范围(80cm)内的算术平均稠度wc: wci = (wLi-wi)/(wLi-wpi); (4.1) 式中:wci第i层土的稠度; wi第i层土的天然含水量(); wLi第i层土的液限; wPi第i层土的塑限。 将平均稠度wc与分界稠度建议值wc1、wc2、wc3(表4.1)相比较,判别路基干湿类型。,4.1.6 应力-应变特性及土基强度指标 在一定条件下,简化为线性弹性材料,采用J.Boussine
6、sq公式计算: 土基强度指标-土基回弹模量E0,公路路基路面现场测试规程(JTTG E60-2008) 1.刚性承载板法 在不利季节,采用直径30cm的刚性承载板,在土基表面逐级加载和卸载,测出与每级荷载pi相对应的回弹变形li(见试验数据) ,绘制pili曲线,取其直线段(=1mm变形),按下式计算土基回弹模量E0: 式中:D承载板直径,D=30cm; 土的泊松比,取0.35; pi、li各级压强(MPa)与其相对应的回弹变形值 (0.01mm),(li1mm,p0.7MPa)。,2.弯沉测定法 用标准车(双圆匀布荷载)停驻在土基表面,测定轮隙中心下的回弹弯沉值,按下式计算土基回弹模量E0
7、: 式中:p 轮胎接地压强(MPa)与当量圆半径(cm); l0 回弹弯沉代表值, 0.01mm。 (新土基 =2),,4.2一般路基设计,一般路基定义 一般路基是指修筑在良好的地质、水文、气候条件下的路基。,通常认为一般路基可以结合当地的地形、地质情况,直接选用典型横断面图或设计规定。但高填方路堤,深挖方路堑须要进行个别论证和验算。,4.2.1 一般规定,4.2.2 路基构造 (1)路基宽度,高速公路、一级公路路基标准横断面(整体式),(2)路基高度 路基高度有中心高度与边坡高度之分:,路基高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。而路基两侧边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对
8、高差。,*路基填挖高度控制,公路路基设计规范(TJG D30-2004)对路基填挖高度进行了限制,第1.0.7条规定:“路基设计宜避免高路堤与深路堑。当路基中心填高超过20m、中心挖方深度超过30m时,宜结合路线方案与桥梁、隧道等构造物或分离式路基作方案比选”。,当挖方边坡高度超过2030m时,应进行边坡稳定性验算。,(3)路基工作区 在路基某一深度Za处,当车辆荷载引起的垂直应力与路基路面重量引起的垂直应力之比(1/n)很小,仅为1/101/5时,该深度Za范围内的路基称为路基工作区。 路基工作区深度Za可以用下式近似计算: Za = 式中:P 一侧轮重荷载,kN; K 系数,取K = 0.
9、5; 土的容重,kN/m3; n 系数,n = 510。,路基工作区的设计、施工要求 对路基工作区内的土质选择、压实度要求都更严格些,保证其强度与稳定性均高于其它部分。 路基设计和施工中要求根据不同的层位选择填料,把工程力学性质好的土填筑在路床上部,而把质量较差的土填在下部。 压实度的要求对不同的层位也不一样,上部要求高,往下逐步递减。例如,对于高速公路、一级公路填方路基,路面底面以下深度 080cm,压实度要求95;80150cm要求93。这些规定与路基受力状态是一致的。,4.2.3 填方路基设计 4.2.3.1 横断面,矮路堤(图 a)在地势平坦、取土困难时选用。设计时应注意满足最小填土高
10、度的要求。,一般路堤(图 b)是填方路基的基本形式,边坡坡度分别采用直线形坡或折线形坡。,4.2.3 填方路基设计 4.2.3.1 横断面,沿河及受水浸路堤(图 c),路基高度应在设计洪水频率的设计水位上再加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度。路堤边坡应根据水流、风浪及冲刷情况进行防护设计。,4.2.3 填方路基设计 4.2.3.1 横断面,当山坡上的填方路基有沿斜坡下滑的倾向,或为加固、收回填方坡脚时,可采用护脚路基(图 d)。,4.2.3.2 路基填料 就地取材为原则,可以用土,也可以用石,还可以采用某些工业废渣(如粉煤灰)等。 一般来说,各类土都可以用作路基填料。级配较好的粗粒土,如
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