路基设计PPT课件

1 3路基设计 2 1 2 3 4 路基概念及构造 路基的主要病害类型及原因 路基横断面设计 路基边坡稳定性分析 目录 contents 5 6 路基变形分析与监测 路基排水设计 7 特殊路基设计 3 重点内容 路基构成及横断面设计方法 路基稳定性分析 变形监测 路基排水设计 特殊路基设计 学习要求 掌握路基基本构造和路基病害产生的原因 掌握路基设计三要素 路基稳定性分析方法 了解软土地基 浸水路基稳定性分析及抗震稳定性分析 熟悉路基排水设计 特殊路基设计 路基填料选择及压实 路基变形分析 授课要求 4 第一节路基概念及构造 一 路基基本概念 公路路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物 是路面的基础 承受有路面传来的行车荷载并将其扩散至地基 是公路的承重主体 高于原地面高程的填方路基称为路堤embankment 低于原地面的挖方路基称为路堑cutting 路基承受行车荷载作用 主要是在应力作用区 其深度一般在路基顶面以下0 8m范围内 即路面结构的路床部分 0 30cm称为上路床 30 80cm称为下路床 一般路基 通常指在良好的地质与水文等条件下 填方高度与挖方深度不大的路基 特殊路基 位于特殊土 岩 地段 不良地址地段或受水 气候等自然因素影响强烈的路基 5 6 根据路线平 纵 横设计进行路基布置 在荷载应力作用区 路基工作区 内部分应进行严格碾压施工 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 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 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 深挖路基及地质和水文条件特殊的路基 须进行个别设计和验算 路基设计的一般要求 第一节路基概念及构造 7 路堤 指全部用岩土填筑而成的路基 路堑 指全部在原地面开挖而成的路基 半填半挖 填挖结合 路基 当天然地面横坡度较大 且路基较宽 需要一侧开挖而另一侧填筑而成的路基 较多适用于山区 丘陵区 二 路基的类型与构造 第一节路基概念及构造 8 第一节路基概念及构造 9 第一节路基概念及构造 路堤路堑在平面图中的表示方法 10 按填土高度分 1 路堤 第一节路基概念及构造 11 第一节路基概念及构造 12 13 2 路堑 适用陡峻山坡避免外侧填方 适用坚硬岩层节省石方工程 上设截水沟拦径流边坡风化建碎落台 注 挖法路基土层地下水文状况不良时 天然地基要压实 必要时翻挖填筑 换土或加固处理 加铺隔离层 设置必要的排水设施 第一节路基概念及构造 14 15 半填半挖断面形式 3 半填半挖路基 第一节路基概念及构造 16 17 取土坑 弃土堆 护坡道 碎落台 堆料坪 错车道 三 路基附属设施 第一节路基概念及构造 18 1 取土坑 路旁取土坑示意图 m 1 路堤 2 取土坑 路基土石方填挖平衡难以做到完全平衡 难以合理调配时需要借方 兼顾土质 数量 用地及运输条件 结合沿线区域规划 因地制宜 综合考虑 维护自然平衡 防止水土流失 做到借之有利 弃之无害 三 路基附属设施 第一节路基概念及构造 19 原则 就近填补地面坑洞 填洼地 尽量占荒地要求 堆砌平整 适当横坡 设置平台 三角块及排水沟 2 弃土堆 d 3 0mdmax H 5 0m 路旁弃土堆示意图 m 1 弃土堆 2 平台与三角土块 3 路堑 三 路基附属设施 第一节路基概念及构造 20 3 护坡道目的 加宽边坡横距 减少边坡平均坡度 至少1m 设置 设置在路基坡脚处 边坡较高时设在边坡处 三 路基附属设施 第一节路基概念及构造 4 碎落台碎落台设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处 主要供零星土石碎块下落时临时堆积 以保护边沟不致阻塞 亦有护坡道的作用 1 0 1 5m 21 22 5 堆料坪设置地点 路旁合适地点或路肩外缘 注意 高级路面或采用机械化养路的路段 可以不设 6 错车道适用范围 单车道公路设置要求 每隔200 500m设置一处 长度不得短于30m 两端各有10m的出入过渡段 中间10m供停车用 三 路基附属设施 第一节路基概念及构造 23 错车道 紧急停车道 24 路基均匀沉陷 路基不均匀沉陷 沉缩 土基沉陷 一 路基沉陷 第二节路基的主要病害类型及原因 路基沉陷指路基在垂直方向产生较大的沉落 产生原因路基填料选择不当路基压实不足填筑方法不合理 不同土混杂 未分层填筑压实 土中含有未打碎大土块或冻土块 填石路堤石料规格不一 性质不匀 乱石空隙大原地面比较软弱 泥沼 沉沙或垃圾堆积等 填前未换土或压实 软土地基处治不当 25 26 路基边坡塌方是指天然或人工边坡因其本身的构造特点 在雨水或地震等外部自然环境因素 挖掘与扰动等工程因素和交通等外部作用力因素的综合影响时 产生表面风化 侵蚀 冲刷 崩解 并最终导致边坡土石方从原边坡上剥离的现象 是最常见的路基病害 亦是水毁的普遍现象 第二节路基的主要病害类型及原因 二 路基边坡塌方 27 1 剥落是指在边坡表层土或风化岩层表面 在大气的干湿或冷热循环作用下 表面发生胀缩现象 使零碎薄层成片状从边坡上剥落 且老的脱离 新的又不断产生 易发生于填土不均匀和易溶盐含量大的土层及松软岩层 第二节路基的主要病害类型及原因 二 路基边坡塌方 28 第二节路基的主要病害类型及原因 二 路基边坡塌方 2 碎落是指边坡上岩石碎块剥落的现象 其规模与危害程度比剥落严重 产生主要原因是路堑边坡较陡 45 岩石破碎和风化严重 在胀缩 振动及水的浸蚀与冲刷作用下 块状碎屑沿坡面向下滚落 29 第二节路基的主要病害类型及原因 二 路基边坡塌方 3 滑塌是指路基边坡土体或岩石 沿着一定的滑动面成整体状向下滑动 其规模与危害程度较碎落更为严重 有时滑动体可达数百立方米以上 产生原因 山坡具有倾向于公路的软弱构造面 施工 水的浸蚀 冲刷改变了原山坡平衡状态 使山坡沿软弱面整体滑动 30 第二节路基的主要病害类型及原因 二 路基边坡塌方 4 崩塌是指整体岩块在重力作用下倾倒 崩落 产生原因 岩体风化破碎且边坡较高 坍塌成因与形态同崩塌相似 但坍塌主要是土体 土石混杂的堆积物 遇水软化 在45 60 较陡边坡五支撑情况下 自身重力产生的剪切力过大而形成 31 第二节路基的主要病害类型及原因 二 路基边坡塌方 崩塌与滑塌的区别崩塌一般针对岩体 而滑塌一般针对土体或土石混合物 崩塌无固定滑动面 坡脚线以下地基无移动线型 崩塌体各部分相对位置在移动过程中完全打乱 其中较大石块翻滚较远 边坡下形成倒石堆或岩堆 滑塌一般有固定滑动面 滑动速度较慢 整体移动且少翻滚现象 32 三 路基沿坡面滑动 第二节路基的主要病害类型及原因 路基沿原地面坡面滑动 滑坡 较陡的山坡上 如果原地面未清除杂草 凿毛或人工挖台阶 坡脚又未进行必要的支撑 特别是受水的润湿时 填方与原地面之间的抗剪力很小 填方在自重和荷载作用下 有可能整体或局部沿原地面向下移动 33 34 四 其他病害 第二节路基的主要病害类型及原因 35 36 五 路基病害的防治原则 第二节路基的主要病害类型及原因 1 设计 正确设计路基路基横断面 宽度 高度 坡度 并与线路设计相结合 绕避危险地质构造 避免深挖高填 无法避免时进行稳定性分析 2 排水 地下水位高时抬高路基 正确进行排水设计 设置隔离层 隔离地下水 隔温层 减少水分累积 减小冰冻厚度 和砂垫层 排水 3 施工 选择良好路基填料 必要时进行稳定处理 按正确填筑方式施工 水平分层填筑法 保证压实度 确定边坡形状与坡度 4 防护与支挡 必要时设置路基防护与支挡 37 第三节路基横断面设计 路基设计的主要内容 一般路基设计包括以下内容 1 选择路基断面形式 确定路基宽度与高度 2 选择路堤填料与压实标准 3 确定边坡形状与坡度 4 路基排水系统布置与排水结构设计 针对特殊路基可能还需进行 5 坡面防护与加固设计 6 附属设施设计 组成 宽度 高度 坡度 38 依据 根据道路的等级确定 公路工程技术标准 JTGB01 2014 路基宽度 行车道路面及其两侧路肩宽度之和 一 路基宽度 第三节路基横断面设计 39 定义 路堤的填筑高度或路堑的开挖深度 是路基设计高程和原地面高程之差 二 路基的高度 第三节路基横断面设计 路基最小填土高度 minimumheightoffill 为保证路基稳定 根据土质 气候和水文地质条件所规定的路肩边缘至原地面的最小高度 一般不小于0 8m 高路堤 路基填土高度大于20m的路堤 深路堑 土质挖方边坡高度大于20m或岩石挖方边坡高度大于30m的路堑 公路路基设计规范 JTGD30 2015 40 三 路基边坡坡度 率 1 定义 第三节路基横断面设计 路基边坡示意图 m a 路堑 b 路堤 1 n 1 m 41 边坡形式直线型 堤顶到堤脚采用同一种坡度 适用于矮 中路堤 折线型 上陡 下缓 较符合受力特点 从施工角度 变坡数不宜太多 适用于高路堤 台阶型 适用于高路堤 第三节路基横断面设计 三 路基边坡坡度 率 42 1 路堤边坡 根据填料种类和边坡高度来确定 第三节路基横断面设计 三 路基边坡坡度 率 43 2 路堑边坡 1 土质路堑根据边坡高度 土的密实程度 地下水和地面水的情况 土的成因及生成时代等因素 参照表3 6 3 7选定 第三节路基横断面设计 三 路基边坡坡度 率 44 第三节路基横断面设计 2 路堑边坡 土质路堑 三 路基边坡坡度 率 45 根据岩石的种类 风化程度及边坡的高度等因素 参照表3 8 3 9 3 10选定