路基工程导论

1、1 第二篇第二篇 路基工程路基工程 2 水毁道路水毁道路 3 4 5 滑坡道路滑坡道路 6 7 8 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 路基土的分类路基土的分类 第三节第三节 路基的干湿类型路基的干湿类型 第四节第四节 路基的力学特性路基的力学特性 第五节第五节 路基的变形及破坏路基的变形及破坏 9 第一节第一节 路基工程基本知识路基工程基本知识 （一）（一） 路基工程的特点路基工程的特点 （1）土石方数量大，沿线分布不均，与路基排水、防）土石方数量大，沿线分布不均，与路基排水、防 护与加固工程相互制约，设计中需要综合考虑。护与加固工程相互制约，设计中需要综合考虑。

2、（2）路基工程项目繁杂，涉及土方、石方、砌体等多）路基工程项目繁杂，涉及土方、石方、砌体等多 种结构的设计和施工，施工安排困难。种结构的设计和施工，施工安排困难。 （3）路基工程对于原来的生态、水土保持和农田水利）路基工程对于原来的生态、水土保持和农田水利 等环境影响巨大，工程方案应该经过仔细权衡并采取等环境影响巨大，工程方案应该经过仔细权衡并采取 一定的技术措施以避免对于环境的破坏。一定的技术措施以避免对于环境的破坏。 （4）路基工程的质量对于道路的使用品质和路面的使）路基工程的质量对于道路的使用品质和路面的使 用寿命影响十分明显。用寿命影响十分明显。 一、路基的特点和要求一、路基的特点和要

3、求 10 （二）（二） 路基工程与其他有关工程项目的关系路基工程与其他有关工程项目的关系 （1）路基设计与路线设计的关系）路基设计与路线设计的关系 路基设计和路线设计相辅相成，路基设计是横断面路基设计和路线设计相辅相成，路基设计是横断面 设计的延伸设计的延伸 （2）路基工程与路面工程的关系）路基工程与路面工程的关系 路基设计与路面设计应综合考虑，既要避免强基薄路基设计与路面设计应综合考虑，既要避免强基薄 面，又要杜绝弱基强面面，又要杜绝弱基强面 （3）路基工程与桥涵工程的关系）路基工程与桥涵工程的关系 桥头引道的路基设计应该与桥位选择，桥孔设计桥头引道的路基设计应该与桥位选择，桥孔设计 以及涵

4、洞的配置相互配合，综合考虑桥梁和道路以及涵洞的配置相互配合，综合考虑桥梁和道路 的高程的配合和河滩桥头引道的稳定性的高程的配合和河滩桥头引道的稳定性 11 （三）路基工程设计必须满足的基本要求（三）路基工程设计必须满足的基本要求 （1）具有足够的强度）具有足够的强度 路基要有一定抵抗荷载的能力，并且在荷载作用路基要有一定抵抗荷载的能力，并且在荷载作用 下不致发生超过允许的变形。下不致发生超过允许的变形。 （2）具有足够的水稳定性和冰冻稳定性）具有足够的水稳定性和冰冻稳定性 路基应在地面水和地下水作用下不致显著地降低路基应在地面水和地下水作用下不致显著地降低 强度，在冰冻地区不致造成冻融翻浆和强

5、度急剧强度，在冰冻地区不致造成冻融翻浆和强度急剧 下降。下降。 （3）具有足够的整体稳定性）具有足够的整体稳定性 路基设计时必须采取技术措施如排水、边坡加固路基设计时必须采取技术措施如排水、边坡加固 或设置挡土墙等，确保路基的整体稳定性。或设置挡土墙等，确保路基的整体稳定性。 12 第二节第二节 路基土的分类及工程性质路基土的分类及工程性质 (一一)、路基土的分类、路基土的分类 依据颗粒组成、土的塑性指数和土质化学成份分为依据颗粒组成、土的塑性指数和土质化学成份分为4类类 11种种 土土 巨粒土巨粒土特殊土特殊土细粒土细粒土粗粒土粗粒土 漂石土漂石土卵石土卵石土砾类土砾类土砂类土砂类土粉质土粉

6、质土粘质土粘质土有机质土有机质土黄土黄土膨胀土膨胀土红粘土红粘土盐渍土盐渍土 细细中中粗粗细细中中粗粗 粘粒粘粒粉粒粉粒 砂砂砾（角砾）砾（角砾） 卵石卵石 （小块石）（小块石） 漂石漂石 （块石）（块石） 细粒组细粒组粗粒组粗粒组巨粒组巨粒组 200602050.50.250.07420.002（mm） 注：除细粒按照含量超过注：除细粒按照含量超过25%,其余按照大于该粒径的颗粒含量超过其余按照大于该粒径的颗粒含量超过50归类归类 13 (二二)、各种土的工程性质、各种土的工程性质 1、巨粒土、巨粒土 （1）漂石）漂石用作砌筑工程结构物，或破碎后用作砌筑工程结构物，或破碎后 用作混合材集料。

7、用作混合材集料。 （2）卵石）卵石用作砌筑工程结构物，或破碎后用作砌筑工程结构物，或破碎后 用作混合材集料，是强度和稳定性都好的路基用作混合材集料，是强度和稳定性都好的路基 填料，但是不能用于路基上层填筑填料，但是不能用于路基上层填筑 14 2、粗粒土、粗粒土 （1）砾类土）砾类土是强度和稳定性都好的路基填是强度和稳定性都好的路基填 料，但是不建议用于路基上层填筑；级配和强料，但是不建议用于路基上层填筑；级配和强 度等性质优良的砾石或砂砾用作混合材集料度等性质优良的砾石或砂砾用作混合材集料 （水泥混凝土或贫混凝土等）（水泥混凝土或贫混凝土等） （2）砂类土）砂类土 1）砂）砂纯粹的砂是强度和稳

8、定性都好的纯粹的砂是强度和稳定性都好的 路基填料，同时也用于其他混合材集料，细砂路基填料，同时也用于其他混合材集料，细砂 或粉砂容易产生被动水携带、砂土液化或管涌，或粉砂容易产生被动水携带、砂土液化或管涌， 不适用于高路堤、沿河路堤和堤坝不适用于高路堤、沿河路堤和堤坝 2）砂性土）砂性土是强度和稳定性都好的优良路是强度和稳定性都好的优良路 基填料基填料 15 3、细粒土、细粒土 （1）粉质土）粉质土强度低，干缩，毛细作用强度低，干缩，毛细作用 强，是不良路基填料强，是不良路基填料 （2）粘质土）粘质土透水性小，干缩湿胀，不透水性小，干缩湿胀，不 适用于水湿状况剧烈变化地区，可用于干旱适用于水湿

9、状况剧烈变化地区，可用于干旱 地区路堤填筑或某些特殊部位，也可以用来地区路堤填筑或某些特殊部位，也可以用来 与砂土拌合后形成砂性土使用与砂土拌合后形成砂性土使用 （3）有机质土）有机质土不宜用作路基填料不宜用作路基填料 4、特殊土、特殊土不宜用作路基填料不宜用作路基填料(膨胀土膨胀土) 16 第四节第四节 路基干湿类型和填土高度路基干湿类型和填土高度 （二）、湿度的来源和变迁（二）、湿度的来源和变迁 （一）、湿度对路基的影响（一）、湿度对路基的影响 路基的湿度状况变化是影响路基路面结构强度、刚路基的湿度状况变化是影响路基路面结构强度、刚 度与稳定性的重要因素之一，应该尽量使路基平衡度与稳定性的

10、重要因素之一，应该尽量使路基平衡 湿度湿度（路基上部中心附近趋向稳定平衡的湿度）（路基上部中心附近趋向稳定平衡的湿度）趋趋 于较干燥或稳定的状态，使路基保持稳定。于较干燥或稳定的状态，使路基保持稳定。 1、大气降水、大气降水大气降水通过路面，路肩边坡和边沟大气降水通过路面，路肩边坡和边沟 渗入路基；渗入路基； 2、地面水、地面水边沟的流水、地表泾流水因排水不良，边沟的流水、地表泾流水因排水不良， 形成积水、渗入路基；形成积水、渗入路基； 17 3、地下水、地下水路基下面一定范围内的地下水浸入路基；路基下面一定范围内的地下水浸入路基； 4、毛细水、毛细水路基下的地下水，通过毛细管作用，上路基下的

11、地下水，通过毛细管作用，上 升到路基；升到路基； 5、水蒸汽凝结水、水蒸汽凝结水在土的空隙中流动的水蒸汽，遇在土的空隙中流动的水蒸汽，遇 冷凝结成水；冷凝结成水； 6、薄膜移动水、薄膜移动水在土的结构中水以薄膜的形成从含在土的结构中水以薄膜的形成从含 水量较高处向较低处流动，或由温度较高处向冻结中心水量较高处向较低处流动，或由温度较高处向冻结中心 周围流动。周围流动。 18 渗入路面渗入路面 渗入路肩渗入路肩 由路肩由路肩 由边沟由边沟 由较高处渗入由较高处渗入 地下水位地下水位 由下层土由下层土 水汽移动水汽移动 由地下水由地下水 地下水位变动地下水位变动 19 （1）分类）分类 （三）、路

12、基水湿状况评估（三）、路基水湿状况评估 路基的干湿类型是以不利季节路槽表面以下路基的干湿类型是以不利季节路槽表面以下80厘米厘米 深度内土的平均稠度来划分，分为深度内土的平均稠度来划分，分为干燥、中湿、潮干燥、中湿、潮 湿、过湿湿、过湿四类。四类。 1、路基干湿类型、路基干湿类型 20 通过针对各种土类的试验，确定类似下图的关系确定通过针对各种土类的试验，确定类似下图的关系确定 相应的分界稠度相应的分界稠度 c1、 c2 、 c3,和临界高度和临界高度h1、h2、 h3 （3）标准）标准 地下水位高度地下水位高度 路基路基 路面路面 21 （4） 应用应用 1）新建路基采用地下水位高度与拟采用

13、的填土的临界高度）新建路基采用地下水位高度与拟采用的填土的临界高度 进行干湿状况评价进行干湿状况评价 2）通常应该使路基处于干燥或中湿状况，并因评价结果采）通常应该使路基处于干燥或中湿状况，并因评价结果采 取相应的施工养护（换填、排水蔬干等）措施或设计方案取相应的施工养护（换填、排水蔬干等）措施或设计方案 （抬高路线设计标高）（抬高路线设计标高） 22 第五节、第五节、路基的变形和破坏路基的变形和破坏 （一）、路基常见病害（一）、路基常见病害 路基沉陷路基沉陷 路基沉缩路基沉缩地基沉陷地基沉陷 1.路基的沉陷路基的沉陷 若路路堤填筑均匀，但是压密程度不足，产生均匀若路路堤填筑均匀，但是压密程度

14、不足，产生均匀 下沉，叫做路基沉陷；下沉，叫做路基沉陷； 若路堤密实程度不足，产生堤身不均匀下陷并且伴若路堤密实程度不足，产生堤身不均匀下陷并且伴 有剪切破坏，叫做沉缩；有剪切破坏，叫做沉缩； 若天然地基承载力不足，产生地基下陷，叫做地基若天然地基承载力不足，产生地基下陷，叫做地基 沉陷，一般发生在软弱地基上沉陷，一般发生在软弱地基上 23 2.路基边坡的坍方路基边坡的坍方 1）溜方）溜方 2）崩落）崩落 3）滑坡）滑坡 被水饱和的少量土体沿边坡下滑，被水饱和的少量土体沿边坡下滑， 也可能边坡被水流冲刷所致。也可能边坡被水流冲刷所致。 填土不正确造成边坡失去填土不正确造成边坡失去 正确形状正确

15、形状 由于施工使岩基受损，或受水浸透和振动引起的由于施工使岩基受损，或受水浸透和振动引起的 24 3.路基沿山坡滑动路基沿山坡滑动路堤下滑路堤下滑 4.特殊地质条件下的病害特殊地质条件下的病害 冻胀与翻浆、泥石流、雪崩、岩溶、地震、冻胀与翻浆、泥石流、雪崩、岩溶、地震、 特大暴雨水毁等特大暴雨水毁等 陡坡路堤底面被水湿润形成滑动面，造成路堤陡坡路堤底面被水湿润形成滑动面，造成路堤 沿坡面整体下滑沿坡面整体下滑 25 （二）、病害原因的综合分析（二）、病害原因的综合分析 路基设计前必须充分收集沿线的地质、水文和路基设计前必须充分收集沿线的地质、水文和 气象等方面的资料，进行全面分析研究，从而针对

16、气象等方面的资料，进行全面分析研究，从而针对 具体情况采取正确的设计方案和施工方法，以消除具体情况采取正确的设计方案和施工方法，以消除 或尽可能地减轻路基病害，确保路基工程达到规定或尽可能地减轻路基病害，确保路基工程达到规定 的要求的要求 1.内部因素：不良的岩土体条件内部因素：不良的岩土体条件 2.外部因素：不利的水、温条件影响外部因素：不利的水、温条件影响 3.人为的因素：不良的设计、不合理的或不合格的施人为的因素：不良的设计、不合理的或不合格的施 工、养护维修不及时工、养护维修不及时 26 （三）保证路基强度和稳定性的措施（三）保证路基强度和稳定性的措施 （1）合理选择路基断面形式，正确

17、确定边坡坡度）合理选择路基断面形式，正确确定边坡坡度 （2）选择强度和水温稳定性良好的土质填筑路堤，）选择强度和水温稳定性良好的土质填筑路堤， 并采取正确的施工方法并采取正确的施工方法 （3）充分压实土基，提高土基的强度和稳定性）充分压实土基，提高土基的强度和稳定性 （4）做好地面和地下排水，保证水流畅通，防止路）做好地面和地下排水，保证水流畅通，防止路 基过湿或水毁基过湿或水毁 （5）保证路基有足够的高度，使路基工作区保持干）保证路基有足够的高度，使路基工作区保持干 燥状态燥状态 （6）设置隔水层或隔温层，切断毛细水上升，减少）设置隔水层或隔温层，切断毛细水上升，减少 水分副温迁移的影响水分

18、副温迁移的影响 （7）采用合理的边坡加固与防护措施，和适当的支）采用合理的边坡加固与防护措施，和适当的支 挡结构物挡结构物 27 28 第二节第二节 一般路基设计一般路基设计 29 一般路基：一般路基： 在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方 深度不大的路基。深度不大的路基。 特殊路基：特殊路基： 超过规范规定的高填，深挖路基，以及地质和水文超过规范规定的高填，深挖路基，以及地质和水文 等条件特殊的路基。等条件特殊的路基。 30 路基设计的一般要求路基设计的一般要求 1.路基设计应该根据道路等级、行车要求和自然条路基设计应该根据道路等级、行车要求和

19、自然条 件，综合考虑施工、养护和使用方面的情况，既件，综合考虑施工、养护和使用方面的情况，既 要坚实稳定又要经济合理。要坚实稳定又要经济合理。 2.路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡 度之外，还应该设置完善的排水和必要的防护加度之外，还应该设置完善的排水和必要的防护加 固工程以及其他结构物，采取经济有效的病害防固工程以及其他结构物，采取经济有效的病害防 止措施止措施 3.路基设计应该结合路线和沿线其他构造物设计，路基设计应该结合路线和沿线其他构造物设计， 路基设计还应与路面设计相结合路基设计还应与路面设计相结合 4.路基设计应兼顾当地农田基本建

20、设及环境保护等路基设计应兼顾当地农田基本建设及环境保护等 的要求的要求 31 一、路基横断面一、路基横断面 1. 路基类型路基类型 路堤路堤 路堑路堑 填挖结合填挖结合 路堤路堤: 全部用岩土填筑而成的路基；全部用岩土填筑而成的路基； 路堑路堑 ： 全部在天然地面开挖而成的路基；全部在天然地面开挖而成的路基； 填挖结合填挖结合 ： 一侧开挖，一侧填筑的路基。一侧开挖，一侧填筑的路基。 32 2.路堤路堤 （1） 分类分类 根据填土高度的不同：根据填土高度的不同： 矮路堤矮路堤 （11.5m); 高路堤高路堤 (土质土质 soil 18m 石质石质 stone20m); 正常路堤正常路堤 (1.

21、518m)。 根据所处条件的不同：根据所处条件的不同： 浸水路堤、浸水路堤、 护脚路堤、挖沟填筑路堤等等护脚路堤、挖沟填筑路堤等等 33 （2 2）构造）构造 矮路堤矮路堤: 1)满足最小填土高度满足最小填土高度 2)路基处于干燥或中湿状态路基处于干燥或中湿状态 3)两侧设边沟两侧设边沟 4)充分压实充分压实 高路堤高路堤: 1)边坡稳定性边坡稳定性; 2)断面要经济合理断面要经济合理 正常路堤正常路堤: 1)考虑水的影响考虑水的影响; 2)设置护坡道设置护坡道; 3)地面陡时地面陡时,在天然地面开挖台阶在天然地面开挖台阶. 34 35 36 3.路堑路堑 （1） 分类分类 根据开挖深度根据开

22、挖深度: 深路堑深路堑(20m) 浅路堑浅路堑 根据横断面形式根据横断面形式: 全挖路基全挖路基 台口式路基台口式路基 半山洞路基半山洞路基 37 38 （2） 构造构造 坡脚处设置边沟坡脚处设置边沟 路堑上方设置截水沟路堑上方设置截水沟 充分压实充分压实 设置必要的排水设施设置必要的排水设施 39 二、路基的基本构造二、路基的基本构造 路基基本构成示意图路基基本构成示意图 截水沟截水沟 坡顶坡顶 边坡平台边坡平台 边坡排水设施边坡排水设施 挖方边坡挖方边坡 边沟边沟 地下排水设施地下排水设施 路堤路堤 中央分隔带中央分隔带 填挖交界填挖交界 原地面线原地面线 填方边坡填方边坡 坡顶坡顶 坡脚

23、坡脚 坡脚 40 路基设计路基设计的内容的内容 （1）选择路基断面形式）选择路基断面形式,确定路基宽度与路基高度确定路基宽度与路基高度; （2）选择路堤填料与压实标准）选择路堤填料与压实标准; （3）确定边坡形状与坡度）确定边坡形状与坡度; （4）路基排水系统和排水结构设计）路基排水系统和排水结构设计; （5）坡面防护与加固设计）坡面防护与加固设计; （6）附属设施设计）附属设施设计. 41 路基宽度是指一个横断面上两路肩外缘之间的宽路基宽度是指一个横断面上两路肩外缘之间的宽 度，度，由公路等级和交通情况决定由公路等级和交通情况决定。通常包含行车。通常包含行车 道、路肩和中间带；特殊地段可能包

24、含变速车道、道、路肩和中间带；特殊地段可能包含变速车道、 爬坡车道、慢行车道、弯道加宽或其他路用设施爬坡车道、慢行车道、弯道加宽或其他路用设施 （如护栏、照明、绿化）等可能占用的宽度（如护栏、照明、绿化）等可能占用的宽度 路基以及行车道、路肩等各个部分的宽度由路基以及行车道、路肩等各个部分的宽度由公公 路工程技术标准路工程技术标准（JTG B01-2003）规定）规定 1、路基宽度、路基宽度 42 高速公路、一级公路路基标准横断面高速公路、一级公路路基标准横断面 路路 基基 路肩路肩车道车道中间带中间带 车道车道 车道车道 硬路肩硬路肩 路缘带路缘带 路路 缘缘 带带 路路 缘缘 带带 中中

25、央央 分分 隔隔 带带 43 二、三、四级公路路基标准横断面二、三、四级公路路基标准横断面 路路 基基 路肩路肩 车道车道 路肩路肩 硬路肩硬路肩 车道车道 土路肩土路肩 车道车道 三、四级公路一般情况三、四级公路一般情况 二级公路加宽硬路肩时二级公路加宽硬路肩时 44 边坡高度：填方坡脚或挖方坡顶标高与路基边缘的相边坡高度：填方坡脚或挖方坡顶标高与路基边缘的相 对高差对高差 （1）路基高度由路线纵坡设计确定。确定时，要综）路基高度由路线纵坡设计确定。确定时，要综 合考虑地形、地质、地貌、水文等自然条件，桥涵等合考虑地形、地质、地貌、水文等自然条件，桥涵等 构造物与交叉口的控制高度、纵横坡度的

26、平顺、平纵构造物与交叉口的控制高度、纵横坡度的平顺、平纵 线形的协调、土石方工程数量的平衡，以及路基的稳线形的协调、土石方工程数量的平衡，以及路基的稳 定性等因素定性等因素 2、路基高度、路基高度 中心高度：路基中心线处的设计高程与原地面标高之差中心高度：路基中心线处的设计高程与原地面标高之差 45 （3）沿河路堤及受水浸淹的路基，其高度应高于相）沿河路堤及受水浸淹的路基，其高度应高于相 应的设计洪水频率的设计水位（洪水位高度壅水或应的设计洪水频率的设计水位（洪水位高度壅水或 波浪高度）之上波浪高度）之上0.5m。 （2）一般路堤设计时的最小填筑高度除了满足其他）一般路堤设计时的最小填筑高度除

27、了满足其他 有关的路线要求外，应该满足使路基处于干燥或中湿有关的路线要求外，应该满足使路基处于干燥或中湿 状态的临界高度。状态的临界高度。 46 （1）边坡形式）边坡形式 曲线形边坡曲线形边坡 台阶形边坡台阶形边坡折线形边坡折线形边坡 直线形边坡直线形边坡 H b 1: m 3、路基边坡、路基边坡 47 如地质情况良好，土质路堤可参照下表选定如地质情况良好，土质路堤可参照下表选定 其边坡坡度。如填土边坡高度超过其边坡坡度。如填土边坡高度超过20m，坡率，坡率 应个别设计，由边坡稳定性分析确定。应个别设计，由边坡稳定性分析确定。 填料填料 类别类别 边坡坡率边坡坡率 上部高度（上部高度（H8m）

28、下部高度下部高度 （H 12m） 细粒土细粒土1：1.51：1.75 粗粒土粗粒土1：1.51：1.75 巨粒土巨粒土1：1.31：1.5 （2）路堤边坡坡度）路堤边坡坡度 48 当采取其它措施，如逐层加强压实、铺砌护坡、当采取其它措施，如逐层加强压实、铺砌护坡、 加强排水防冲设施等，可根据具体情况确定边坡坡加强排水防冲设施等，可根据具体情况确定边坡坡 度，例如当边坡总高度不超过上表中的上部边坡高度，例如当边坡总高度不超过上表中的上部边坡高 度，采取上述特殊措施时，可采用陡于度，采取上述特殊措施时，可采用陡于1:1.3 的边的边 坡坡度。坡坡度。 49 浸水路堤在设计水位以下的边坡坡率不宜陡于

29、浸水路堤在设计水位以下的边坡坡率不宜陡于1： 1.75 不小于不小于1：1.75 50 填石或砌石路堤适用于浸水、陡坡、高边坡或高填填石或砌石路堤适用于浸水、陡坡、高边坡或高填 方地段，边坡坡率视填石或砌石的情况而定。通常陡方地段，边坡坡率视填石或砌石的情况而定。通常陡 于土质边坡。于土质边坡。 向内倾斜向内倾斜24 H14m H 6m 1:1.5 1:1.251:1.33 全部用小于全部用小于25cm 的石块填筑的石块填筑 51 （3）路堑边坡坡度）路堑边坡坡度 土质路堑土质路堑 土质路堑边坡形式及坡率应根据工程地质条件、土质路堑边坡形式及坡率应根据工程地质条件、 边坡高度、排水措施、施工方法，结合自然稳定山边坡高度、排水措施、施工方法，结合自然稳定山 坡和人工边坡的的调查和力学分析确定。坡和人工边坡的的调查和力学分析确定。 52 1）边坡高度不大于）边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜大于下时，边坡坡率不宜大于下 表规定表规定 土的类别土的类别边坡坡率边坡坡率 粘土、粉质粘土、塑性指数大于粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的的 粉土粉土 1：1 中密以上的中砂、粗砂、砂砾中密以上的中砂、粗砂、砂砾1：1.5 卵石土、碎石土卵石土、碎石土 圆砾土、角砾土圆砾土、角砾土 胶结和密实胶结和密实1：0.75 中密中密1：1 53 2）边坡高度大于）边坡高度大于20