道路和桥梁PPT课件

1、一、概一、概 述述(1) (1) 线型工程: : 线形是指道路中线的空间位置。线形是由平、纵、横组成。而路线在平面和纵面上均由直线和曲线所组成。(2)(2)结构组成 1 1、路基: :行车部分的基础; ;横断面是由行车道、路肩、路缘带、边坡、截水沟、边沟和碎落台等组成。 2 2、路面: :是用各种坚硬材料分层铺筑于路基顶面的结构物。铺筑路面常用的材料有：沥青、水泥、碎石、粘土、砂、石灰及其他工业废渣等。 3 3、排水结构物: :纵向排水和横向排水。纵向排水系统有：边沟、截水沟和排水沟等；横向排水系统有：桥梁、涵洞、路拱、过水路面、透水路堤和渡水槽等。 4 4、公路特殊结构物: : 有：隧道、悬

2、出路台、防石廊、挡土墙等。 5 5、防护工程: :有：护坡、碎落台、填石路堤、反压护道、导流堤、坡面防护等。第一节 道路（路基）岩土工程勘察第1页/共63页(2)在山区线路中，崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象都是道路的主要威胁，而地形条件又是制约线路的纵向坡度和曲率半径的重要因素； (3)两种线路的结构都是由三类建筑物所组成：第一类为路基工程，第二类为桥隧工程(如桥梁、隧道、涵洞等)，第三类是防护建筑物(如明硐、挡土墙、护坡、排水盲沟等)。第2页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察二、主要工程地质问题 （一）路基主要工程地质问题道路路基包括路堤、路堑和半路堤、半路堑式等道路路基包括路堤、

3、路堑和半路堤、半路堑式等。 1、路基边坡稳定性； 2、路基基底变形与稳定性； 3、道路冻害； 4、建筑材料。第3页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察2、路基基底变形与稳定性； 路基基底稳定性多发生于填方路堤地段，其主要表现形式为滑移、挤出和塌陷。 一般路堤和高填路堤对路基基底的要求是要有足够的承载力，它不仅承受列车在运营中产生的动荷载，而且还承受很大的填土压力，因此，基底土的变形性质和变形量的大小主要决定于基底土的力学性质、基底面的倾斜程度、软层或软弱结构面的性质与产状等。此外，水文地质条件也是促进基底不稳定的因素，它往往使基底发生巨大的塑性变形而造成路基的破坏。 路基基底若为软粘土、

4、淤泥、泥炭、粉砂、风化泥岩或软弱夹层所组成，应结合岩土体的地质特征和水文地质条件进行稳定性分析，若不稳定时，可选用下列措施进行处理： 放缓路堤边坡，扩大基底面积，使基底压力小于岩土体的允许承载力； 在通过淤泥软土地区时路堤两侧修筑反压护道； 把基底软弱土层部分换填或在其上加垫层； 采用砂井预压排除软土中的水分，提高其强度； 架桥通过或改线绕避等。第4页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察3、道路冻害道路冻害包括冬季路基土体因冻结作用而引起路面冻胀和春季因融化作用而使路基翻浆。结果都会使路基产生变形破坏，甚至形成显著的不均匀冻胀和路基土强度发生极大改变，危害道路的安全和正常使用。道路冻害具

5、有季节性。冬季，在负气温长期作用下，路基土中水的冻结和水的迁移作用，使土体中水分重新分布，并平行于冻结界面而形成数层冻层，局部地段尚有冰透镜体或冰块，因而使土体体积增大(约9%)而产生路基隆起现象；春季，地表冰层融化较早，而下层尚未解冻，融化层的水分难以下渗，致使上层土的含水量增大而软化，强度显著降低，在外荷作用下，路基出现翻浆现象。翻浆是道路严重冻害的一种特殊现象，它不仅与冻胀有密切关系，而且与运输量的发展有关。在冻胀量相同的条件下，交通频繁的地区，其翻浆现象更为严重。翻浆对铁路影响较小，但对公路的危害比较明显。 防止道路冻害的措施有： 铺设毛细割断层，以断绝补给水源； 把粉、粘粒含量较高的

6、冻胀性土换为粗分散的砂砾石抗冻胀性土； 采用纵横盲沟和竖井，排除地表水，降低地下水位，减少路基土的含水情况； 提高路基标高； 修筑隔热层，防止冻结向路基深处发展等。第5页/共63页第6页/共63页第7页/共63页( (二）二）路线选择工程地质论证 一个重要的因素，也是控制性的路线选择是由多种因素决定的，地质条件是其中的因素。p选线三步骤：1.全面布局 -主要解决路线基本走向；2.逐段安排 -解决局部路线方案；3.具体定线 -定出中线最终位置。 第8页/共63页 分山岭区与平原区进行研究 1、山岭区 (1)(1)沿河线：是山区选线优先考虑的方案，但在深切的峡谷区，如两岸张裂隙发育，高陡的山坡处于

7、极限平衡状态时，采用沿河线则应慎重考虑。沿河线路线布局的主要问题是：沿河线路线布局的主要问题是： 路线选择走河流的哪一岸；路线选择走河流的哪一岸； 路线放在什么高度；路线放在什么高度； 在什么地点跨河。在什么地点跨河。第9页/共63页路线选择走河流的哪一岸，应结合河谷的地貌、地质条件进行路线选择走河流的哪一岸，应结合河谷的地貌、地质条件进行分析比较分析比较; ;路线宜选择在有山麓缓坡、较低阶地可利用的一岸，尽可能避路线宜选择在有山麓缓坡、较低阶地可利用的一岸，尽可能避让大段的悬崖峭壁让大段的悬崖峭壁; ;在积雪和严寒地区，路线宜尽可能选择在阳坡一岸在积雪和严寒地区，路线宜尽可能选择在阳坡一岸;

8、 ;在顺向谷中，路线应注意选择在基岩山坡较稳定、不良地质在顺向谷中，路线应注意选择在基岩山坡较稳定、不良地质现象较少的一岸现象较少的一岸; ; 不能避免沿断裂谷布线时，应仔细比较两岸出露岩层的岩性、不能避免沿断裂谷布线时，应仔细比较两岸出露岩层的岩性、产状和裂隙情况，选择相对有利的一岸产状和裂隙情况，选择相对有利的一岸; ;在山地河谷中，常常会遇到崩塌、滑坡、泥石流、雪崩等不在山地河谷中，常常会遇到崩塌、滑坡、泥石流、雪崩等不良地质现象。如两岸皆有，应通过详细调查分析，选择比较良地质现象。如两岸皆有，应通过详细调查分析，选择比较有利的一岸。如规模大、危害重且不易防治时，则应考虑避有利的一岸。如

9、规模大、危害重且不易防治时，则应考虑避让。跨河到对岸避让时，还应考虑上述不良地质现象可能冲让。跨河到对岸避让时，还应考虑上述不良地质现象可能冲击对岸的范围击对岸的范围; ; 在强震区的沿河线，更应注意避让悬崖峭壁以及大型不良地在强震区的沿河线，更应注意避让悬崖峭壁以及大型不良地质现象地段。避免沿断裂破碎带布线并努力争取地质地貌条质现象地段。避免沿断裂破碎带布线并努力争取地质地貌条件对抗震有利的河岸件对抗震有利的河岸; ; 沿河线的线位高低，应根据河岸的地质地貌条件以及河流的沿河线的线位高低，应根据河岸的地质地貌条件以及河流的水流情况来考虑水流情况来考虑 。第10页/共63页 在顺向谷中，路线应

10、注意选择在基岩山坡较稳定、不良地质现象较少的一岸。在单斜谷中，如为软弱岩层或有软弱夹层时，一般应选择在岩层倾向背向山坡的一岸( (图14141)1)；如为坚硬岩层时，则应结合地貌考虑，选择较为有利的一岸。 跨河到对岸避让时，还应考虑上述不良地质现象可能冲击对岸的范围( (图14142)2)。 第11页/共63页 （2 2）越岭线 越岭线布局的主要问题是：垭口选择；过岭标高选择；展线山坡选择。 越岭方案可分路堑与隧道两种。应结合山岭的地形、地质和气候条件考虑选择哪种方案过岭 。 可以考虑隧道方案：采用较短隧道可以大大缩短路线长度、改善路线标准时；在高寒山区采用隧道可以避免或大大减轻冰、雪灾害时；

11、地面崩塌、滑坡等不良地质现象较发育时。 对于路堑过岭方案，选择标高最低的垭口和适宜展线的山坡是非常重要的；对于隧道过岭方案，应选择可以用较低标高和较短隧道通过的垭口。第12页/共63页p路堑方案工程地质问题 (1)(1)垭口选择垭口是越岭线的控制点，在符合路线基本走向的前提下，要全面考虑垭口的标高、地形地质条件和展线条件来选择；通常应选择标高较低的垭口，特别是在积雪、结冰地区，更应注意选择低垭口，以减少冰、雪灾害；对宽厚的垭口，只宜采用浅挖低填方案，过岭标高基本上就是垭口标高。对瘠薄的垭口，常常采用深挖方式，以降低过岭标高，缩短展线长度，这时就要特别注意垭口的地质条件；断层破碎带型垭口，对深挖

12、特别不利。由单斜岩层构成的垭口，如为页岩、砂页岩互层、片岩、千枚岩等易风化、易滑动的岩层组成时，对深挖也常常是很不利的。 第13页/共63页(2)展线山坡 山坡线是越岭线的主要组成部分，选择垭口的同时，必须注意两侧山坡展线条件的好坏。评价山坡的展线条件，主要看山坡的坡度、断面形式和地质构造，山坡的切割情况，以及有无不良地质现象等。坡度平缓而又少切割的山坡有利于展线；山坡岩层的岩性和地质构造对于路基稳定有极大影响。第14页/共63页第15页/共63页2 2平原区 地面水特征是首先应考虑的因素； 地下水特征也是应该仔细考虑的重要因素；在有风沙流、风吹雪的地区，要注意路线走向与风向的关系，确定适宜的

13、路基高度，选择适宜的路基横断面，以避免或减轻道路的沙埋、雪阻灾害；在大河河口、河网湖区、沿海平原、凹陷平原等地区，常常会遇到淤泥、泥炭等软弱地基的问题；在广阔的大平原内，砂、石等筑路材料往往是很缺乏的。 第16页/共63页 对于强震区应特别注意以下几点：(1)路线应尽量避开地势低洼、地基软弱的地带，选择地势较高、排水较好、地下水位较深、地基内无软弱层(粉细砂和软粘土)的地带通过，同时注意路基排水、路基压实等工作，以避免严重的喷水冒砂，并减轻路基开裂、下沉等震害；(2)不应沿河岸、水渠布线，不得已时，应远离河岸、水渠，以防强震时河岸滑移危害路基，并避免严重的喷水冒砂；(3)对于铁路和重要公路，应

14、尽量避免沿发震断层两侧危险地带布线；无法绕避时则应垂直于发震断裂通过。第17页/共63页图 工程地质选线实例略图1滑坡群；2崩塌区；3泥石流堆积区；4沼泽带；5路线方案工程地质选线实例第18页/共63页 如图所示，其路线A、B两点间共有三个基本选线方案: I方案需修两座桥梁和一座长隧洞，路线虽短，但隧洞施工困难，不经济； II方案需修一座短隧洞，但西段为不良物理地质现象发育地区，整治困难，维修费用大，也不经济； III方案为跨河走对岸线，需修两座桥梁，比修一座隧洞容易，但也不经济。 综合上述三个方案的优点，从工程地质观点提出较优的第IV方案：把河湾过于弯曲地段取直，改移河道，取消西段两座桥梁而

15、改用路堤通过，使路线既平直，又避开物理地质现象发育地段，而东段则联接II方案的沿河路线。此方案的路线虽稍长，但工程条件较好，维修费用少，施工方便，长远来看还是经济的，故为最优方案。第19页/共63页( (一一) )道路岩土工程勘察的工作内容道路岩土工程勘察的工作内容 1 1路线岩土工程勘察路线岩土工程勘察 在踏勘、初察、详察各阶段，与路线、桥梁、隧道在踏勘、初察、详察各阶段，与路线、桥梁、隧道专业人员密切配合，查明各条路线方案的主要工程地质专业人员密切配合，查明各条路线方案的主要工程地质条件，选择地质条件相对良好的路线方案；在地形、地条件，选择地质条件相对良好的路线方案；在地形、地质条件复杂的

16、地段，确定路线的合理布设，以减少灾害。质条件复杂的地段，确定路线的合理布设，以减少灾害。 2 2特殊地质、不良地质地区特殊地质、不良地质地区( (地段地段) )的岩土工程勘察的岩土工程勘察 特殊地质地段及不良地质现象，诸如盐渍土、多年特殊地质地段及不良地质现象，诸如盐渍土、多年冻土、岩溶、沼泽、风沙、积雪、滑坡、崩塌、泥石流冻土、岩溶、沼泽、风沙、积雪、滑坡、崩塌、泥石流等，往往影响路线方案的选择、路线的布设与构造物的等，往往影响路线方案的选择、路线的布设与构造物的设计，在踏勘、初察、详察各阶段均应作为重点，进行设计，在踏勘、初察、详察各阶段均应作为重点，进行逐步深人的勘察，查明其类型、规模、

17、性质、发生原因、逐步深人的勘察，查明其类型、规模、性质、发生原因、发展趋势和危害程度，提出绕越根据或处理措施。发展趋势和危害程度，提出绕越根据或处理措施。第一节 道路（路基）岩土工程勘察第20页/共63页 3 3路基路面岩土工程勘察路基路面岩土工程勘察 在初察、详察阶段，根据选定的路线方案和确定的路线位置，对中线两侧一定在初察、详察阶段，根据选定的路线方案和确定的路线位置，对中线两侧一定范围的地带，进行详细的工程地质勘察，为路基路面的设计和施工提供工程、地质、范围的地带，进行详细的工程地质勘察，为路基路面的设计和施工提供工程、地质、水文及水文地质方面的依据。水文及水文地质方面的依据。 4 4桥

18、渡岩土工程勘察桥渡岩土工程勘察 桥渡工程地质勘察一般应包括两项内容：首先应对各比较方案进行调查，配合桥渡工程地质勘察一般应包括两项内容：首先应对各比较方案进行调查，配合路线、桥梁专业人员，选择地质条件比较好的桥位；然后再对选定的桥位进行详细路线、桥梁专业人员，选择地质条件比较好的桥位；然后再对选定的桥位进行详细的工程地质勘察，为的工程地质勘察，为桥梁及其附属工程的设计和施工提供所需桥梁及其附属工程的设计和施工提供所需要的地质资料。要的地质资料。 5 5隧道岩土工程勘察隧道岩土工程勘察 通常包括两项内容：一是隧道方案与位置的选择；二是隧道洞口与洞身的勘察。通常包括两项内容：一是隧道方案与位置的选

19、择；二是隧道洞口与洞身的勘察。前者，除几个隧道位置的比较方案外，有时还包括隧道与展线或明挖的比较；后者前者，除几个隧道位置的比较方案外，有时还包括隧道与展线或明挖的比较；后者是对选定的方案进行详细的工程地质勘察，为隧道的设计和施工提供所需要的地质是对选定的方案进行详细的工程地质勘察，为隧道的设计和施工提供所需要的地质资料。资料。 6. 6. 筑路材料勘察筑路材料勘察 修建道路需要大量的筑路材料，其中绝大部分都是就地取材，特别是像石料厂修建道路需要大量的筑路材料，其中绝大部分都是就地取材，特别是像石料厂砾石、砂、粘土、水等天然材料更是如此。砾石、砂、粘土、水等天然材料更是如此。第21页/共63页

20、第一节 道路（路基）岩土工程勘察（二）道路岩土工程勘察的主要方法1、研究既有资料；2、调查与测绘； 工程地质调查与工程地质测绘3、勘探；4、试验；5、监测。第22页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察第23页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察第24页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察第25页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察第26页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察第27页/共63页第一节 道路（路基）岩土工程勘察第28页/共63页市政工程勘察规范对城市道路的有关条文第29页/共63页第30页/共63页第二节 桥梁岩土工程勘察一、概述桥梁是由桥梁是由正桥、

21、引桥和导流正桥、引桥和导流等工程组成，正桥等工程组成，正桥是主体，位于河两岸桥台之间，桥墩均位于河是主体，位于河两岸桥台之间，桥墩均位于河中。引桥是连接正桥与原线的建筑物，常位于中。引桥是连接正桥与原线的建筑物，常位于河漫滩或阶地之上，它可以是高路堤或桥梁；河漫滩或阶地之上，它可以是高路堤或桥梁；导流建筑包括护岸、护坡、导流堤和丁坝等，导流建筑包括护岸、护坡、导流堤和丁坝等，是保护桥梁等各种建筑物的稳定，不受河流冲是保护桥梁等各种建筑物的稳定，不受河流冲刷破坏的附属工程。刷破坏的附属工程。地地质条件质条件是选择桥梁结构的主要依据。第31页/共63页桥梁的分类（一）按用途分 桥梁按用途可分为：公

22、路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、运水桥（或渡槽）、其他专用桥等。（二）按跨径分 桥梁按跨径可分为：特大、大、中、小桥。 当 8mL8mL3030m m 或5m5m2020m m 时， 称为小桥； 当 30mL30mL100100m m 或20m20m4040m m 时，称为中桥； 当 L100m L100m 或40m 40m 时，称为大桥； 当 L500m L500m 或100m 100m 时，称为特大桥。（三）按结构体系分 桥梁按结构体系可分为：梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥以及各种组合式桥等。第32页/共63页卢浦大桥卢浦大桥是世界第一的特大型钢拱桥。该桥钢拱座边长19米，宽5.5

23、米，高7米，分成每件60吨的钢结构逐一吊装，然后拼焊成整体。全桥共有四只拱座，是整座桥的受力核心部位，将承受3.5万吨全钢结构的主桥重量。第33页/共63页青州闽江大桥双塔双索面复合斜拉桥，主桥有5跨，最大跨径为605米，主桥共有168根无粘结镀锌高强钢铰线编成的斜拉索。第34页/共63页江阴长江大桥江阴长江公司大桥主跨1385米，主塔高193米，主缆直径86.6厘米、长2200米，居悬索桥世界第四，国内第一。第35页/共63页杨浦大桥上海杨浦大桥主桥安装工程（1993年4月建成），全漂浮体系双塔双索面迭合梁斜拉桥，主桥全长1176米，主跨602米。第36页/共63页南浦大桥上海南浦大桥主桥安

24、装工程（1991年6月建成），全漂浮体系双塔双索面迭合梁斜拉桥，主桥全长846米，主跨423米。第37页/共63页徐浦大桥上海徐浦大桥主桥安装工程，（1997年建成），双塔双索面混合型结构斜拉桥，主桥全长994米，主跨590米。第38页/共63页鹤洞大桥广州鹤洞大桥（1998年1月），双塔双索面斜拉桥主桥长648米，主跨360米。第39页/共63页海河斜拉桥桥长2593米，宽23米，主塔高达168米，总投资5.9亿元 第40页/共63页银川市丽兴路一号矮塔斜拉桥 第41页/共63页二、桥梁建筑工程地质研究二、桥梁建筑工程地质研究 ( (一一) )桥墩台主要工程地质问题桥墩台主要工程地质问题v桥

25、墩台主要工程地质问题包括桥墩台主要工程地质问题包括桥墩台地基稳定桥墩台地基稳定性、桥台的偏心受压及桥墩台地基的冲刷问题性、桥台的偏心受压及桥墩台地基的冲刷问题等等 第二节 桥梁岩土工程勘察第42页/共63页1 1桥墩台地基稳定性问题桥墩台地基稳定性问题 桥墩台地基稳定性主要取决于墩台地基中岩桥墩台地基稳定性主要取决于墩台地基中岩土体的允许土体的允许承载力。承载力。地基强度不一，岩土体软弱或软硬不均等现象；地基强度不一，岩土体软弱或软硬不均等现象；遇到强度很低的饱水淤泥和其他软土层，也有时遇到较遇到强度很低的饱水淤泥和其他软土层，也有时遇到较大的断层破碎带，近期活动的断裂，或基岩面高低不平，大的

26、断层破碎带，近期活动的断裂，或基岩面高低不平，风化深槽，软弱夹层，囊状风化带，软硬悬殊的界面或风化深槽，软弱夹层，囊状风化带，软硬悬殊的界面或深埋的古滑坡等地段，均能使桥墩台基础产生过大沉降深埋的古滑坡等地段，均能使桥墩台基础产生过大沉降或不均匀下沉，甚至造成整体滑动，不可忽视或不均匀下沉，甚至造成整体滑动，不可忽视 . .第43页/共63页2 2桥台的偏心受压问题桥台的偏心受压问题 产生原因：产生原因：桥台除了承受垂直压力外，还承受桥台除了承受垂直压力外，还承受到岸坡的侧向主动土压力，在有滑坡的情况下，到岸坡的侧向主动土压力，在有滑坡的情况下，还受到滑坡的水平推力，使桥台基底总是处在还受到滑

27、坡的水平推力，使桥台基底总是处在偏心荷载状态下；桥墩的偏心荷载，主要是由偏心荷载状态下；桥墩的偏心荷载，主要是由于列车在桥梁上行驶突然中断而产生的于列车在桥梁上行驶突然中断而产生的. . 工程实践中常采用材料力学中的偏心受力公式工程实践中常采用材料力学中的偏心受力公式来计算矩形平面的桥基，尤其是桥台基底的总来计算矩形平面的桥基，尤其是桥台基底的总压力压力. .第44页/共63页3 3桥墩台地基的冲刷问题桥墩台地基的冲刷问题 桥墩台基础的埋深，除决定于桥墩台基础的埋深，除决定于持力层持力层的埋深与性质外，还的埋深与性质外，还应满足下列要求：应满足下列要求： (1)(1)在无冲刷处，除坚硬岩石地基

28、外，应埋置在地面以下在无冲刷处，除坚硬岩石地基外，应埋置在地面以下不小于不小于1m1m处。处。 (2)(2)在有冲刷处，应埋置在墩台附近最大冲刷线以下不小在有冲刷处，应埋置在墩台附近最大冲刷线以下不小于规定的数值。于规定的数值。 (3)(3)基础建于抗冲刷较差的岩石上基础建于抗冲刷较差的岩石上( (如页岩、泥岩、千枚如页岩、泥岩、千枚岩和泥砾岩等岩和泥砾岩等) )，应适当加深。，应适当加深。第45页/共63页第二节 桥梁岩土工程勘察三、桥梁岩土工程勘察要点 （一）初步设计阶段工程地质勘察要点； 初步设计阶段工程地质勘察任务是在几条桥线比较方案范围内，全面查明各桥线方案的一般工程地质条件，并着重

29、对桥线方案起控制作用的重大复杂地段进行详细勘察，特别是对其中关键性工程地质问题与不良地质现象的深部情况加以深入剖析，从技术可能性和经济合理性进行综合对比，为选择一条最优的桥线方案提供重要的工程地质依据。 (二)技术设计阶段工程地质勘察要点 技术设计阶段工程地质勘察任务是在已选的最优方案基础上，进一步大量进行钻探、试验和原位测试工作，着重查明个别墩基特殊的工程地质条件和局部地段存在的严重工程地质问题，为桥线选择基础类型及其最佳位置以及施工方法等提供必要的工程地质资料。第46页/共63页第二节 桥梁岩土工程勘察四、桥址选择工程地质论证 (1)桥址应选在河床较窄、河道顺直、河槽变迁不大、水流平稳、两岸地势较高而稳定、施工方便的地方。避免选在具有迁移性(强烈冲刷的、淤积的、经常改道的)河床，活动性大河湾，大砂洲或大支流汇合处。 (2)选择覆盖层薄、河床基底为坚硬完整的岩体。若覆盖层太厚，应选在无漫滩相和牛轭湖相淤泥或泥炭的地段，避免选在尖灭层发育和非均质土层的地区。 (3)选择在区域稳定性