路基路面工程培训课件

1、路基路面工程 目录 绪 论 道路风景欣赏 第一章 路基路面 第二章 行车荷载环境因素材料的力学性质 第三章 路基基本概念 第四章 路基边坡稳定性设计 第五章 挡土墙设计 第六章 路面基本概念 第七章 石料稳定土与工业废渣路面及基层 第八章 沥青类路面 第九章 沥青路面设计 第十章 水泥砼路面 绪 论 一我国公路发展情况 1991年八五计划用30年左右的时间建成12条长度约35万千米的五纵七横国道主干线 2000年12月31日全国总里程达到16798万千米全国共有公路桥梁2788万座103120万延米公路隧道1678处6243万延米全国公路密度为175km百平方公里 十五计划公路方面重点建设一个

2、系统三个网络即国道主干线系统区域干线公路网络县乡公路网络公路运输服务网络 到2005年全国公路总里程达到160万公里其中高速公路超过25万公里二级以上公路里程达到28万公里公路密度达到每百平方公里167公里全国995的乡镇和93的行政村通公路 到2000年底中国高速公路里程达到16万公里位居世界第三位中国用10年的时间走过了其他国家一般需要40年的发展里程 各国公路总里程排行表单位公里 我国路面发展的三个阶段 第一阶段 恢复原有公路和加快建设一些干线公路解决通车问题 代表性的正规路面泥结碎石和级配砾石路面 第二阶段 公路里程迅速增长的同时改善路面的行车质量增加车速减轻养护出现渣油表处路面低级能

3、阻止路面材料和土基中水分的蒸发 援外工程中广泛采用 水泥稳定沙砾土基层赞比亚苏丹 级配碎石基层索马里马达加斯加 填隙碎石基层索马里尼泊尔 第三阶段 提高路线和路面等级改建和新建高速公路 代表路面半刚性基层路面 最新由于交通量轴载的明显增大沥青路面早损对沥青路面上行车的安全和降低噪音提出了更高要求一些新的表面层结构和新的沥青混合料面层在欧洲出现并推广如多空隙沥青混凝土开级配磨耗层碎石沥青砂胶混凝土SMA 半刚性路面将用水硬性结合料处治层的沥青路面正式命名为半刚性路面 第一章 总论 第一节 对路基路面的要求 第二节 路基路面的构造 第一章 总论 第一节 对路基路面的要求 一对路基和路面的使用要求

4、路基路面是道路的主要工程结构物 路基在地表按照道路的线型位置和断面几何尺寸的要求开挖或者堆填而成的岩土结构物 路面在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物 现代化的汽车运输不仅要求道路能全天侯通行而且要求车辆能以一定的速度安全舒适而经济地在道路上行驶要求道路提供良好的行驶条件和服务水平 一对路基的要求 1 整体稳定 填挖引起路基失稳 软土上高路基 岩质土质山坡上开挖 严重性交通阻断易引起交通事故 措施正确设计采取排水防护和加固支撑工程 2 变形小 自重车辆荷载作用下变形 地基软弱填土疏松过分潮湿时产生沉陷和变形 危害导致路面出现过量的变形和应力增大 促使路面过早损坏并影响舒适性 措

5、施争取合适填料充分压实改善水温状况加固软弱地基 二路面的功能及对路面的要求 1功能提供汽车在道路上全天候地行驶安全舒适快速经济 路面的好坏直接影响车速成本行车安全和舒适性 路面在通车造价中占很大比例约为2070 2要求 1强度和刚度 路面受力阻力车轮水平力垂直力震动力 冲击力真空吸引力 强度抵抗行车作用下产生的各种应力避免破坏 刚度防止产生过量的变形而形成车辙沉陷波浪等破坏 2稳定性 温度水分变化情况下相对稳定 沥青路面高温稳定性和低温抗裂性需要提高 水泥混凝土高温拱胀低温缩裂需要避免 3耐久性 重复荷载作用下产生疲劳破坏和变形累积 需要足够的抗疲劳强度抗老化抗变形累积 4表面平整度 不平整路

6、面会增大行车阻力行车颠簸影响速度和安全性 5表面抗滑性能 安全性能指标制动雨天危险 沥青路面耐磨石料 水泥混凝土路面刷毛刻槽 第二节 路基路面的构造 一路基的断面形式 常用横断面图案表示路堤路堑半填半挖三种 1路堤路基顶面高于原地面的填高路基称为路堤 低矮路堤的两测设置边沟 三半填半挖 横断面上 部分为挖方部分为填方的路基称为半填半挖路基通常出现在地面横坡较陡时候它兼有上述路堤和路堑的构造特点和要求 二路面的构造 一路面结构层划分 1面层 1 特点直接承受行车荷载作用大气降水和温度变化 要求足够的结构强度温度稳定性耐磨抗滑平整和不透水 2 结构面层由一层或数层组成顶面可加铺磨耗层底面可增设联结

7、层 3 材料水泥混凝土沥青混凝土沥青碎石混合料 2基层 1特点主要起承重作用承受由面层传递来的车辆荷载垂直力并把它扩散到垫层和土基中 2要求足够的强度刚度 3结构有时需要设两层上基层底基层 4材料各种结合料石灰水泥沥青 3垫层 1路基土质较差水温状况不良时候宜设置垫层 2作用起排水砂垫层隔水防冻防污或扩散荷载应力软基等作用 3材料水稳性和隔热性要好 松散材料砂砾石炉渣片石透水性垫层 整体性材料石灰土炉渣石灰土 二路拱和排水 路拱作用迅速排除降落在路面上的水 形式直线型或抛物线形其横坡随路面透水性增大而增大 三路肩 排除表面水 1作用1承受车辆的偶然停留作用 2对路面基层和垫层起到支撑作用 2路

8、肩的横坡应略大于路面横坡以利于迅速 一路基和路面的内容 包括规划设计施工养护监测和管理等方面 一规划方面 包括财政和项目两个方面其内容为 1依据路网内路基和路面结构的现状分析达到规划期预定的目标所需要的资源资金材料劳力及其在时间和空间上的分配 2计划在给定的预算水平下使路网的服务水平最佳所需安排的新建和改建项目及其对策方案 二设计方面 1路基设计 1根据路线设计确定的路基填挖高度和顶宽结合沿线岩质或土质情况设计路基横断面形状和边坡坡度 2根据沿线地形地表径流和地下水情况进行道路排水系统的布置以及地面和地下排水系统构造物的设计 3分析路基稳定性 需要时采取坡面防护支撑结构或地基加固措施设计 2路

9、面设计主要内容 1提出路面结构层的选择和组合方案 2进行各结构层材料的组成设计 3设计各结构层尺寸 4若干个方案进行经济分析比较选定实施方案 三施工方面 1准备工作图纸测量 2修筑路基路面 3施工管理对施工质量进行控制检查和验收 二路基和路面施工特点 1变异性和不确定性大 2它们的设计施工养护监测是一个相互关联和相互依存的系统 3路基路面是一种复合结构材料性状非线形是应力水平和温度的函数分析设计复杂有时不得不依赖经验的补充 第二章 行车荷载环境因素材料的力学性质 第一节 行车荷载 第二节 土基的荷载变形特性 第三节 环境因素的影响 第四节 路面材料的力学强度特性和变形 第一节 行车荷vehic

10、leload 路面设计中以轴重作为荷载标准重型货车与大客车起决定作用评定路面表面特征时如路面的平整度防滑性应考虑小客车的安全性和可靠性 一 车辆的种类vehicle types 二汽车的轴型轴载 轴重是路面设计的关键 整车客货车1前轴两个单轮组成的单轴占约13 极少数为双轴单轮约占12 2后轴有单轴双轴三轴类型 大部分为双轴双轮 三汽车对道路的静力作用 1定义 静止状态的汽车对道路的作用称为静力作用其大小主要取决于车轮总重 2影响因素 1汽车轮胎的内压力 2轮胎的刚度和轮胎与路面接触的形状 3轮载的大小 3半径轮胎与路面的接触形状近似于椭圆且ab差别不大 路面设计中以圆形表示 四运动车辆对道路

11、的动力作用 因为路面不平整车身震动车轮实际上是以一定的频率和振幅在路面上跳动轮载成动态波动 行车荷载的重复作用 弹性材料疲劳性质 弹塑性材料变形累积 五水平荷载 易使路面产生波浪拥包推挤等损坏要求面层材料有足够的抗裂强度 六交通分析 1交通量一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量对于路面结构设计不仅要求收集交通总量还必须区分不同的车型 N1初始年平均日交通量 Ni每日实际交通量 r交通量年均增长率 Ne设计年限内累积交通量 2轴载的组成与等效换算 标准双轮组单轴载100KN作为标准轴载 等效原则换算某一种路面结构在不同荷载作用下达到相同的损坏程度为根据的 新规范修订 1近年交通量增长很

12、快重车增长多货车超载现象严重应考虑重车对路面的影响 2由于广泛采用半刚性基层结构承载力提高轻型车对路面的疲劳损伤减小本次修订取消了60KN的标准统一采用100KN的标准 标准轴载设计参考 标准轴载BZZ-100双轮组单轴载 标准轴载 PKN100 轮胎接地压强 p MPa 070 单轮传压面当量圆直径d 2130 两轮中心区 15d 1 当一设计弯沉作为指标及沥青层层底拉应力验算时 凡轴载大于25KN的各级轴载包括车辆的前后车辆p1的作用次数n1用下面的公式换算成标准荷载p的轴载当量作用次数 式中N标准轴载的当量轴次次日 ni被换算车辆的各级轴载作用次数次日 P标准轴载KN Pi被换算车辆的各

13、级轴载KN k被换算车辆的类型数 C1轴载系数 C1 112m-1 m是轴数当轴间距大于3米时按单独的一个轴载计算当间距小于3米时应考虑轴载系数 C2轮组系数单轮组为64双轮组为1四轮组为038 2 当进行半刚性基层层底拉应力验算时凡轴载大于50KN的各级轴载换算 4累计当量轴次Ne在设计年限内考虑车道系数后一个车道上的累计当量轴次之和 1沥青路面 r设计年限内交通量年均增长率 N1路面竣工后第一年双向日交通量的当量轴次次日 Nt设计年限内末年的双向日交通量的轴载作用次数次日 t设计年限 车道系数 2刚性 二土基的强度和刚度指标回弹模量地基反映模量加州荷载比 1回弹模量反映地基瞬时荷载作用下的

14、可恢复变形性质 测定方法 1查表法无实测条件是时采用 2现场实测法 大型承载板法测定土基在005mm的变形压力曲线 用弯沉仪测定 2地基反应模量根据文克勒地基假定土基顶面的沉降仅同该点的压力大小成正比而同相临点处的压力无关此时压力与沉降的比成为地基反映模量 3加州荷载比土基或基层底基层材料的加利福尼亚州荷载比 其值以一标准面的贯入棒在一定速度下压入试样内达到某一规定深度所许的压力与压入标准碎石试样同一深度所需要的压力的百分比 室内实验浸泡四天饱水状态 野外实验施工时湿度状态 第二节 土基的荷载变形特性 第三节 环境因素的影响 第四节 路面材料的力学强度特性和变形 第三章路基基本概念 2土的工程

15、性质 1砂性土 良好的修筑路基材料含一定数量粗颗粒使路基具有足够的内摩擦力不过分松散雨天不混污晴天不扬尘且易压实 巨粒土包括漂石和卵石有很高的强度是良好的填筑路基材料亦可用于砌筑边坡 砾石级配良好的密实度好强度稳定性好可填筑路基基层底基层处理后 2粉性土最差的筑路材料毛细水上升高度大冬时冻胀春时翻浆又称翻浆土 3粘性土透水性差粘聚力大干时坚硬不宜挖掘有较大的可塑性粘聚性和膨胀性毛细现象显著比粉性土好但不如沙性土 三边坡三种形式影响堤身的稳定和工程量的大小 路堤边坡坡度 第二节 路堑设计 路堑从天然地层中开挖出来的路基结构物 路堑设计的中心问题结构物的整体稳定性 主要内容1路堑边坡 2路堑排水

16、3坡面防护设计 2根据地层性质的不同把边坡分为岩质土质和碎砾石土三类路堑边坡 二岩质路线边坡 一影响稳定性的因素 1结构面的产状 2岩体破碎程度 3岩石风化程度 4岩石性质 5施工方法 二边坡坡度参考值 使用时 1应先对设计路堑的工程地质条件进行调查和分级 2设计人员也可根据当地具体条件和设计经验通过调查分析得出适合该地区的经验设计坡度表 三边坡形状选择直线折线台阶形 1单一岩层风化和破碎程度相差不大的坡体直线边坡 2坡高范围内上下的破碎程度有显著差别台阶形或折线形在不同层的分界面处设置边坡平台 三土质路堑边坡随土层的生成原因土质密实程度和水文条件等因素而异 1对比分析综合考虑 1成因有无构造

17、裂隙和水文具体情况 2参照当地已成边坡或自然山坡坡度 2路基宽度1行车道宽度2两侧路肩宽度具体取决于公路技术等级等级高的公路当设中间带路缘带边速车道爬坡车道紧急停车带路上设施等 3路基高度 路堤的填筑厚度或路堑的开挖深度路中心线处的设计标高与原地面标高之差 4路基设计标高 路基边缘的标高 改建的路基设计标高可与新建公路相同取路基边缘标高也可为路面中心标高 边坡高度H 5路基边坡坡度 边坡宽度 第三节 防护工程设计 1路基防护与加固意义 保证公路使用品质提高投资效益保证路基强度和稳定性的重要措施之一 2防护重点 路基边坡有时包括路肩表面以及同路基有直接关系的道旁沙流山坡 包括1坡面防护 2沿河路

18、堤河岸冲刷防护与加固 3湿软地基加固处治 一坡面防护 作用保护路基边坡表面免受雨水冲刷 减缓温差及湿度变化影响 延缓软弱岩土表面风化碎裂剥蚀过程 二间接防护 改变水流方向设置导流结构物或改变河道彻底接触水流对局部堤岸的损坏作用 慎重选择丁坝顺坝 布置适当较少共曾收到预期效果 布置不当水流情况恶化水毁时间 二冲刷防护 一直接措施 1植物防护 同路面防护基本一致 2石砌防护 同路面防护基本一致 3抛石类似坡脚设置护脚抛石跺不受<a name=baidusnap0></a>季节</B>限制防急流和大风浪破坏堤岸也可加固河床防止冲刷 4石笼 用铁丝编织成框架内填石料

19、设于坡脚出放急流和大风浪破坏堤岸加固河床防止冲刷 三湿软地基加固 换填土土法碾压夯实排水固结振动挤密化学加固 1分布在我国沿河沿湖沿江海地带广泛运用 2软土特点天然含水量大孔隙比大压缩性高强度低 其上修建公路时易产生路堤失稳或沉降过大等问题 3软土概念以水下沉积的饱和水的软粘性土或淤泥为主的地层有时有少量的腐泥或泥炭层 4常用处理方法 1换填土法 全部或部分挖出软土换填以砂砾片石等渗水或强度较高的土类并予以压实 2重锤夯实方法 一般以钢筋混凝土制成截头圆锥体底部垫钢板重量15 吨或稍重锤底直径115M起重设备的能力为815吨落距高2545M夯实遍数812次效果承载力可提高25倍压缩性降低210

20、倍效果好经济运用面广 3排水固结法 运用堵截预压挤出土中的过多含水达到挤密土粒和提高强度的目的 为缩短预压时间加设砂井竖向的排水通道或铺设沙垫层效果更好 4挤密法 土基打孔后在孔中灌以砂石土灰土或石灰等材料捣实成直径较大的桩体 土体被横向挤密孔隙小桩体本身有较高的承载力形成符合地基 石灰桩效果好生石灰吸水发热离子交换作用使桩体硬化 注意石灰石灰和水就地拌和硬结快新鲜石灰粉碎 5化学加固法 利用化学溶液或胶凝剂采用压力灌注或搅拌混合等措施使土颗粒胶结起来达到对地基的加固作用的目的 化学溶液主要有1以水玻璃为主的浆液昂贵 2丙烯酸氨为主的浆液价高 3水泥浆液 4以低浆溶液为主的浆液毒性 考查1 1

21、对路基路面有哪些要求 2路面分为哪几层各有何特点 3路基干湿类型有哪些判断方法 4路基常见病害有哪些怎样防治 5路基设计考虑有哪些内容 6路堑边坡如何确定 7路基常见断面形式有哪些 8我国公路自然区划有哪几级 第三节 排水设计 重要性立即的各种病害和变形的产生都与地面水和地下水的浸湿和冲刷有关 一路基排水系统设计地面排水地下排水 目的拦截路基上方的地面水和地下水迅速汇集基身内的地面水把他们引导入顺畅的排水通道并通过桥涵将其宣泄到路基的下方 一各种排水设备 1各种沟渠 1截水沟或称为天沟 位置设置在路基坡顶5M以外或山坡路堤上方 作用拦截路基上方流向路基的地面水减轻边沟水流负担保护挖方边坡和填方

22、坡脚 2边沟 位置挖方路基的路肩外侧 低路堤的坡脚外侧 第四章 路基边坡稳定性设计 第五章 挡土墙设计 第一节 挡土墙用途类型及使用条件 一使用场合 挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体防止填土或 体变形失稳的构造物 公路中常用 1路堑挡土墙 山坡陡峭降低边破 高度减少开挖或者 地质不良 防止滑坡 五粘性土土压力计算 1等效内摩擦角法通常将内摩擦角与单位粘聚力换成为教实有摩擦角值为大的等效内摩擦角按砂性土公式来计算 换算原则抗剪强度相等或土压力相等 2力多边形法 六不同土层的土压力计算 首先求得上一土层的土压力及作用点 并近似得假定上下两土层层面平行 计算下一土层时讲上一土层视为均布荷载按地面为一

23、平面时的库仑公式计算 第三节 挡土墙设计 路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙 1路基位于陡坡地段活岩石风化的路堑边缘地段 2为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段 3可能产生塌方滑坡的不良地质路段 4水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿沙路基地段 5为节约用地减少折迁或少占农田的地段 6为保护重要建筑物生态环境或其他特殊需要的地段 一挡土墙的布置 1挡土墙位置的选定 路堑挡土墙大多设在边沟旁 山坡挡土墙设在基础可靠处墙高得保证墙顶以上边坡高度 当路肩墙和路堤墙墙高数量相近基础情况相似时优选路肩墙可收缩坡脚 2挡土墙的纵向布置 内容 1确定挡土墙的起点和墙长与路基或其它结构物的衔接方式 2按地基及地

24、形情况进行分段确定伸缩缝与沉降缝的位置 3布置各段挡土墙的基础墙趾地面有纵坡时基底易作成不大于5的纵坡基沿时可做成台阶 3挡土墙的横向布置 选择在墙高最大处墙身断面或基础形式变易处确定墙身端面基础形式和埋置深度布置排水设计并绘制挡土墙横断面图 二挡土墙的构造 挡土墙的构造应满足强度稳定性就地取材结构合理断面经济施工养护方便安全 常用重力式挡土墙组成墙身基础排水设施伸缩缝 P145图422 1墙身构造P126 墙背仰斜垂直俯斜凸形折线式衡重式 墙面平面坡度1005到1020 地面较陡 坡度1020到1035 地面平缓 墙顶最小宽度 浆砌挡土墙不小于50厘米 干砌不小于60厘米 护榄地形险峻地段过

25、高过长路肩墙的墙顶定设置护榄 2基础 重视挡土墙的基础设计 应对地质条件进行详细调查先做挖深或钻探 类型 墙趾或墙踵部分加宽 扩大基础1地基承载力不足 P128图6-25 钢筋混凝土底板 2地基承载力过小 换填地基 3软弱土层 台阶基础 4挡土墙修筑在陡坡上地基稳固 拱型基础 5地基有长短缺口或挖基困难时 基础埋置深度 无冲刷时天然地面以下至少1米 有冲刷时在冲刷线以下1米 受冻涨影响时在冻涨线以下不小于025米 3排水设施 目的疏干墙后土体防止地面水下渗防止墙后积水形成静水压力等 主要措施设置地面排水沟或排地面水夯实回填土顶面和地面松土防止雨水及地面水下渗路堑挡土墙墙趾到边沟予以铺砌加固以防

26、止边沟水渗入基础设置墙身泄水孔排除墙后水 4沉降伸缩逢 地基不均匀沉陷引起墙身开裂即沉降逢墙体伸缩产生裂缝即伸缩缝 根据地形及地质情况每隔10-15米设一道沉降伸缩缝 填料胶泥填塞沥青麻筋或涂以沥青的木板渗水量大冻寒严重地区当墙背为填石或冻寒不严重时可仅留空缝不嵌填料 三 挡土墙的荷载的计算方法 三挡土墙的荷载的计算方法 1挡土墙的荷载 1恒载墙重填土重填土的侧压力 2可变荷载汽车土压力浮力静水压力 3温度及施工荷载 常用荷载组合 1挡土墙自重土重土侧压力相组合 2挡土墙自重土重土侧压力汽车荷载 3 1与设计水位的静水压力及浮力相结合 4 2与设计水位的静水压力及浮力相结合 5 1与地震相结合

27、 2挡土墙的计算原则 按分项安全系数极限状态进行P130 3计算状态及荷载计算 1承载能力极限状态分项荷载系数P131表6-6 垂直恒载Rg 09 车辆垂直荷载 10 主动土土压力 2正长石用极限状态 除被动土压力用05外其它全部荷载系数均采用10 3进行挡土墙基底合力偏心距验算时 除被动土压力用05外其它全部荷载系数采用10 四挡土墙稳定性验算 1抗滑稳定性验算 基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力 2抗倾覆稳定性验算 为保证挡土墙抗倾覆稳定性经验算他抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力 2基底合力偏心距 应满足 P134表6-9 3地基应力设计值应满足地基承载力的抗力值 1当轴向荷载作用时 Pf

28、f - 地震承载力抗力值 2当偏心荷载作用时 P 12 f 七增加挡土墙稳定的措施 1增加抗滑稳定性措施 1设置倾斜基底向内倾斜基底偏角越大越有利 2利用凸榫基础混凝土凸榫与基础连成整体利用榫到土体产生被动土压力增加抗滑稳定性 2增加抗倾覆稳定性 增大稳定力矩减小倾覆力矩 1展宽墙趾增加稳定力臂 2改变墙面及墙背坡度 改缓墙面坡度减少土压力 改陡俯斜墙减少土压力 3改变墙身断面类型 改为衡重式或墙后设卸荷平台 2路基挖填范围内的地表障碍物事先应予以拆除 原有房屋的拆迁树木丛林茎根的清除等 3路堑开挖应在全横断面进行自上而下一次成型 注意按设计要求准确放样不断检查校正边坡表面削齐拍平 4一般情况

29、下路堤填土应在全定范围内分层填平充分压实每日施工结束时表层填挖压实完毕防止间隔中雨淋或爆晒 二填挖方案 1路堤填筑分层平铺竖向填筑 1分层平铺不同用土水平分层保证强度均匀 常用方法透水性差的用土如粘性土填于下层表面成双向横坡 2竖向填筑指沿路中心线方向逐步向前深填 适用条件路线跨越深谷或池塘时 地面高差大填土面积小难以水平分层施工 陡坡地段半填半挖路基难以分层填筑时 2路堑开挖纵向全宽掘进横向通道掘进 1纵向全宽掘进 在路线一端或两端沿线成纵向向前开挖双层时下层上留有上层操作的出土和排水通道 2横向通道掘进 先在路堑纵向挖出通道然后分段同时向横向掘进 适用 扩大施工面加速施工进度在开挖长而深的

30、路堑时 三机械施工 挖土机平土机推土机铲运机挖掘机压实机具及水力机械 第三节 路基压实 一路基压实的意义 土是三相体土粒为骨架颗粒之间的空隙为水份和气体所占据压实的目的在于使土粒重新组合彼此挤密空隙缩小密实最终导致强度增加稳定性提高 二影响压实效果的主要因素最佳含水量土质压实厚度压实功能 1最佳含水量 最佳含水时最大干容重此时压实效果作好耗费的压实功能最经济 2土质 砂性土的压实效果优于粘性土 3压实厚度对压实效果有明显影响密实度随深度递减 一般情况下夯实不超过20cm1215吨岩石压路机不宜超过25cm 4压实功能压实工具的重量碾压次数锤落高度作用时间相同含水量条件下功能愈高土基密实度愈高有

31、上限 三压实基本程序 先轻后重先慢后快先边缘后中央相邻两次轮迹应重叠轮宽13压实均匀不漏压对于压不到的边角应辅以人力或小型机具压实压实全过程中经常检查含水量和密实度 四土基压实标准 土基野外施工受种种条件限制不能达到标准压实实验所能得的最大容重交通 全工程实例干容重完全为Y最的大赶容重为Y0 Y 压实密度 K X100 Y0 2山坡挡土墙 3路肩挡土墙 路坡稳定 收缩坡角 路堤挡土墙 4路堤挡土墙 收缩坡脚 防止陡坡堤下滑 挡土墙设置与否与同其工程方案比较确定 1与移改路线位置进行比较 2与填筑或开挖边坡相比较 3与坼移有关干扰路基的构造物房屋河流水渠等比较 4与设置其分类型的构造物桥护墙等比

32、较 二类型及使用范围 1重力挡土墙 适用地基良好非地 震和沿河受水冲刷地区 利用衡重台上部填土的下压作用和全墙重心的后移增加墙身稳定平均短石尺寸 适合于山区地石横坡陡峭的路肩墙路堑墙路破墙 2锚定式挡土墙 1锚杆式分为钢筋混凝土主栓挡土板钢锚杆 2锚定板式 墙后板压力由挡土板传立柱传钢锚杆锚固力 适用于构件段石小工程量省 特别适用于地质不良时石料缺乏挖基困难有锚固条件的路基挡土墙 3薄壁式挡土墙 1悬臂式 立壁底板 2扶壁式主要依靠腹板上的填土量来保证 特点自重轻做工省适用于墙高较大地质条件一般需用一定量的刚材经济效果好 4加筋式挡土墙填土填土中布置拉筋条墙石板 受力放置拉筋材料填土压实通过填

33、土与拉筋间的摩擦作用把土的侧压力传给拉筋 特点柔性结构对地基变形随意性大建筑高度大适用于填土沙基节约投资3070经济效益大 第二节 挡土墙压力计算 一作用在挡土墙上的力系 1一般地区挡土墙受到的主要力系 1挡土墙自重G及位于墙上的恒载 2作用于墙背上的主动土压力Ea 3基底的法向反力N及摩擦力T 2浸水地区 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力渗水性土作填料时动水压力不予考虑 3附加力季节</B>性作用于挡土墙上的各种力 如洪水时的静水压力和浮力动水压力波浪冲击力冻胀压力冰压力等 4特殊力偶然出现的力 如地震力施工荷载水流漂浮物的撞击力 考虑原则根据挡土墙所处的具体工作条件最不利组合 一

34、般地区 仅考虑主要力系 浸水地区 考虑附加力 地震区 考虑地震力 主动土压力当挡土墙向外移动土压力随之减少直到墙后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时作用于墙背的土压力 设计中考虑主动土压力 二一般条件下库伦主动土压力计算 一各种边界条件下主动土压力计算 库仑理论的要点为 1假设墙背填料为均质散粒体 仅有内摩擦力而无粘聚力 2当墙背向外移动或饶墙趾外 倾时墙背填料会出现既一通过 墙踵的破裂面证为平面 3破裂面上的土楔既为刚性体根据静力平衡条件确定土楔处于极限平衡状态时给予墙背的主动土压力 4通过墙锺假拟若干个破裂面其中使主动土压值最大的破裂面为最危险破裂面dEds 0 求得破裂面的位置和主动土压力值

35、 5假设土压力沿墙高呈直线分布土压力作用在墙高的下三分点处土楔上无荷载作用时与墙背线夹角为 二库仑理论适用范围 1概念简单明了适用范围广 可以解算各种墙背情况 不同墙后填料表面形状和荷载作用情况下的主动土压力 2适用于砂性土计算主动土压力与实际情况较接近 粘性土平面代油面误差不大影响因数多缺乏实践经验 3库仑理论适用于刚性挡土墙柱板式锚杠式和锚定板式柔性挡土墙需作假设 三大俯角墙背的主动土压力第二破裂法 在挡土墙设计中往往会遇到墙背俯斜很深即墙背做倾角比较大的情况如折线形挡土墙的上墙墙背衡施式挡土墙上墙的假想墙背 当墙后土体达到主动极限平衡状态时破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动而是沿土体的另一

36、破裂面滑动称为第二破裂面远离墙的破裂面称为第一破裂面 出现第二破裂面的条件 1墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现 2在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力 即使破裂面棱体不令沿墙背或假象墙背下滑 四折线形墙背的土压力计算 以墙背转折点或衡重台为界分为上墙下墙 分别计算取两者矢量和 上墙土压力不考虑下墙影响衡重式考虑是否出现第二破裂面 下墙土压力计算 一延长墙背法画出全墙应力分布图截取BB即为下墙土压力 二力多边形法 墙背土体处于极限平衡条件下作用于破裂棱体上的各力构成力多边形 求得上墙土压力后可绘出下墙破裂面力多边形P 149 承载能力极

37、限状态 1整个或一部分挡土墙作为刚体失去平衡 2构件成连接部分强度破坏或过度塑性变形 3变为机动体系或局部失去平衡 出现任一即认为达到正常使用极限状态 1影响正常使用或外观变形 2影响正常使用或耐久性局部破坏包括裂缝 3影响正常使用的其它特点状态 五基底应力及合力偏心距验算 为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力基底应力验算 为避免挡土墙不均匀沉陷控制基底合力偏心矩 1基础底面的压应力 1轴心荷载作用时P NA 2偏心荷载作用时 基底合力偏心距e 五基底应力及合力偏心距验算 为保证基底应力不超过低级承载力 基底应力验算 为避免挡土墙不均匀沉陷 控制挡土墙基底合力偏心距 六墙身截面强度验算 保证

38、墙身有足够强度根据经验选择1-2截面验算 图1 2 第六章 土质路基施工 第一节 基本概念 一路基施工的重要性 1路基土石方工程量大分布不均匀 不仅与路基工程相关设施有关路基排水防护与加固与其他工程相互交错桥涵隧道沙石附属设施 2公路施工是野外作业条件差运输不便利 二路基施工的基本方法 人工简易机械化劳动强度大功效低进度慢质量难以保证 综合机械化挖掘机开挖路堑汽车配合运土方 水力机械化水泵水枪等水力机械喷射强力水流挖掘鳔胶松散的土质及地下钻孔 爆破方法 三施工前的准备工作 1组织准备工作前提 建立和健全施工队伍和管理机构明确施工任务指定必要的规章制度确立施工目标 2技术准备工作 在熟悉设计文件

39、和设计高低的基础上进行施工现场勘察核对设计文件必要可修改编制施工组织计划恢复路线施工放养与清楚施工场地搞好临时工程的各项工作 3物质准备工作 包括各种材料与机具设备的 购置采集加工调运与储存以及生活后勤供应等 第二节 施工要点 一基本要求 1首先搞好社工排水 包括开挖 地面临时排水沟槽及设法降低地下水位始终保持施工现场干燥 作用汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水 3排水沟 位置结合地形路基坡脚外34m 作用用来把截水沟和边沟内汇集的水排引到附近 的桥涵河谷或远离路基的低洼地 2各种蓄水的构造物 阳水堤 当不宜采用截水沟来排除上例山坡的地面水时可设置在路基上侧山坡上用以把水拦蓄在山坡上就

40、地渗透和蒸发 蓄水池 当截水沟或边沟内汇集的水无法排引出路基时可在路旁设置蓄水池用以拦蓄部分水使之自然渗透和蒸发 3各种底下排水构造物 明沟设置在路基上方拦截引排或降低埋藏不深的浅层地下水并可兼起排地面水的作用 渗沟暗沟设在边坡坡体或山坡上用以疏干及引排坡体内的地下水 4各种泄水构造物 穿越路基将路基上方的水流宣泄到下方如桥梁涵洞渗水路堤和过水路面等 5河道整治工程 改善河道水流状况防止冲刷路基下方的构造物如导流坝人工渠道等 二具体布置步骤 1把主要流向路基的天然沟和排水沟规划成横向排水系统垂直路线方向 2拦截山坡水流作为纵向排水系统并汇集入横向排水系统或拦蓄山坡水流作成纵向蓄水系统 3在横向

41、和纵向排水沟渠之间的山坡上根据面积大小和地形确定是否需要设置边沟和各种排水系统沟渠以构成排水网络 4在路基两侧设置边沟排水沟等或利用取土坑排水以保证路基经常干燥 5选定桥涵的位置并使这些沟渠同桥涵联成网 6考虑是否需要设置地下排水系统 三地面排水设备设计 设计内容包括确定位置设计横断面和纵断面 1位置 沟渠应设在地质上稳定和地形上较平缓的地方 沟渠 平面线形力求平顺转折处尽量用较大半径 截水沟应距路堑边坡坡顶边缘或路堤边坡坡脚一定距离 2横断面常用梯形边沟也有三角形和矩形岩石路堑 沟渠断面尺寸应能保证排泄设计流量 沟渠端面能排泄的流量按明渠均匀流的计算公式 截水沟 排水沟边沟不用计算 3纵坡

42、沟渠应没有一定的纵坡使其中的水流能顺畅的流出不至于淤塞沟渠最小纵坡通常规定为05特殊困难情况下可减小到02 4长度 为防止冲刷沟渠单向排水的长度限制在300500m土质不良纵坡过大处此长度还应缩短沟长超出范围时应增设出水口将水引离 5在纵坡无法减小而必然引起冲刷时应对沟壁进行加固 加固试草皮加固 四地下排水设备设计 在地下水位及路基稳定性 或严重降低时其强度的情况下 应根据具体情况采用不同方法 来处理地下水 1拦截地下水 上侧坡体上有含水层出露时 2疏干坡体内地下水 3降低地下水位 当地势低洼地下水很高时路基上层受地下水的影响而过分湿软可在路基两侧地面下设置纵向或横向渗沟以降低地下水位疏干路基

43、上层提高其高度 明沟适用于地下水埋藏较深处12m以内 可用作拦截疏导降低地下水位也可兼排地下水断面形式矩形梯形 渗沟应用于地下水埋藏较深处 渗沟内用大颗粒透水材料碎石砾石填充以保证它有足够的孔隙排除地下水 通常用两三种不同的渗水材料在迎水石处做成反滤层每层厚度不小于10 15cm 渗沟顶部用草皮倒置覆盖铺上密实的黏土以防止地面水下渗 底部可用石料砌成排水孔地下水流较大时可采用管壁带有空的排水管排水孔或管的底部应埋入不透水层内 二路面排水设计 原则沿路面横向坡度两侧排水 任务迅速把降落在路面和路肩表面的降水排除防止路面积水而影响行车安全 1 路面排水路肩排水 路堑横向排流的表面水汇集于边沟内 路

44、堑横向排流的表面水汇集于边沟内 路堤沿路堤边坡横向漫流适用于路线纵坡平缓汇水量不大路堤较低且坡面不会受到冲刷 路肩外侧边缘放置拦水带然后一定间距设置泄水口和急流槽集中排放在路堤坡脚外适用于路堤较高边坡坡面易受雨水冲刷拦水带可用沥青混凝土现场浇筑或水泥混凝土预制块铺砌而成 注意拦水带过水断面内的水面1在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘2在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线 拦水带横断面参考 2中央分隔带排水以及中央分隔带表面排水是高速公路以及一级公路表面排水的主要内容根据分隔带宽度绿化和交通安全设施的形式和分隔带表面处理方式选择排水方式 宽度小于3m且表面采用铺石封闭 降落在分

45、隔带上的表面水排向两侧行车道其坡度与路面的横坡度相同 宽度大于3m且表面采用铺石封闭 降落在分隔带上的表面水汇集在分隔带中央的低洼处并通过纵坡排流到泄水口或横穿河界的桥涵水道中 表面无铺石且表面无排水设施的中央分隔带 表面水下渗该纵向排水渗沟隔一定间距通过横向排出管排出河界 一般路基套用典型横断面图无需论证和验算 高路基深路堑浸水沿河路堤特殊地质地段的路基个别设计稳定性验算用以确定合理的路基横断面形式 第一节 边坡稳定性分析原理与方法 一边坡稳定原理 一破裂面 1用力学方法进行边坡稳定性分析时为简化计算都按平面问题处理 2松散的砂性土和砾石内摩擦角较大粘聚力较小破裂面近似直线破裂面法 3粘性土

46、粘聚力较大内摩擦角较小破裂时滑动面为圆柱形碗形近似于圆曲面采用圆弧破裂面法 二在进行边坡稳定性分析时近似方法并假定 1不考虑滑动主体本身内应力的分布 2认为平衡状态只在滑动面上达到滑动主体整体下滑 3极限滑动面位置通过试算来确定 二边坡稳定性分析的计算参数 路堑天然土层中开挖土类别性质天然生成的 路堤人工填筑物填料性质和类别多为人为因素控制对于土的物理力学数据的选用以及可能出现的最不利情况力求能与路基将来实际情况一致 一所需土的试验资料 1对于路堑或天然边坡取原状土的容重r内摩擦角粘聚力c 2对路堤边坡取与现场压实度一致的压实土试验数据 r c 同上 路堤各层填料性质不同时所采用验算数据可按加

47、权平均法求得 三汽车荷载当量换算 路基承受自重作用车辆荷载按车辆最不利情况排列将车辆的设计荷载换算成相当于土层厚度0 0称为车辆荷载的当量高度或换算高度 荷载分布宽度 可分布在行车道宽度范围内 考虑实际行车有可能偏移或车辆停放在路肩上也可认为1厚当量土层分布于整个路基宽度上 三边坡稳定性分析方法 力学分析法 1数解法假定几个滑动面力学平衡原理计算找出极限滑动面 2图解或表解法在计算机或图解的基础上制定图或表用查图或查表来进行简单不精确 一力学分析法 直线法适用于砂土和砂性土两者合称砂性土破裂面近似为平面 圆弧法适用于粘性土破裂近似为圆柱形 1直线法 2圆弧法 粘性土滑坍时破裂面为曲面近似为圆弧滑动面 条分法将圆弧滑动面上土体划分为若干竖条 依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力 叠加计算整个土体的稳定性 计算精度与分段数有关越大越精确一般为810段结合横断面特性划分在边坡或地面坡度变化处以简化计算 假定1土体均质各向同性 2滑动面通过坡脚 3不计各土条间侧向力的作用 1圆弧法基本步骤 通过坡脚任意选定可能滑动面AB半径为R纵向单位长度滑动土体分条58 计算每个土条重Gi土重荷载重垂直滑动面法向分力 计算每一段滑动面抵抗力Nitg内摩擦力和粘聚力cLiLi为I小段弧长 以圆心o为转动圆心半径R为力臂 计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗滑力矩 求稳定系数k 再假定几个可