[工学]路基路面工程ppt课件3一般路基设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,路基路面工程,2011.03,主讲 周建普,路基路面工程 2011.03主讲 周建普,1,3.1路基典型横断面3.2 路基的基本构造3.3 路基压实3.4路基附属设施,3.一般路基设计,3.1路基典型横断面3.2 路基的基本构造3.3 路基压,2,3.1路堤,路基顶面高于原地面的填方路基，称为路堤,。断面由顶宽、边坡坡度、护坡道、边沟、支挡结构、坡面防护等组成。,填土高度,（H）：路肩边缘至原地面的高度。,H18m 高路堤,通常，一般路堤可以结合当地的地形、地质情况，直接套用标准横断面图，而不必进行个别论证和验算,3.1 路基典型横断面,3.1路堤3.1 路基典型横断面,3,3.1 路基典型横断面,图3-1 路堤的几种常用横断面形式,a)低路堤；b)一般路堤；c)浸水路堤；d)护脚路堤；e)挖沟填筑路堤,3.1 路基典型横断面图3-1 路堤的几种常用横断面形式,4,3.1 路基典型横断面,3.1.2路堑,全部由地面开挖出的路基，称为路堑,。,断面由截水沟、挖方边坡、碎落平台、边沟等组成。,据形态分为全路堑、半路堑（亦称台口式路基）、半山硐。,图3-2路堑的几种常用横断面形式,a)全路堑；b)半路堑；c)半山硐,3.1.3 半挖半填路基,横断面上部分挖方，部分填方。,3.1 路基典型横断面3.1.2路堑图3-2路堑的几种常用横,5,3.1 路基典型横断面,图3-3 半挖半填路基几种常用横断面形式,a)一般挖填路基；b)矮挡土墙路基；c)护肩路基；d)砌石护坡路基；,e)砌石护墙路基；f)挡土墙支撑路基；g)半山桥路基,3.1 路基典型横断面图3-3 半挖半填路基几种常用横断面形,6,3.2 路基的基本构造,一般路基设计包括如下内容：,选择路基横断面形式，确定路基宽度与高度；,选择路基填料与压实标准；,确定边坡形状与坡度；,路基排水系统布置与排水结构设计；,坡面防护与加固设计；,附属设施设计,本知识点只介绍路基宽度、高度、边坡坡度，其他内容在相应在知识点中讲解。,3.2 路基的基本构造 一般路基设计包括如下内容：,7,3.2 路基的基本构造,图3-4 路基基本构成示意图,截水沟,坡顶,边坡平台,边坡排水设施,挖方边坡,边沟,地下排水设施,路堤,中央分隔带,填挖交界,原地面线,填方边坡,坡顶,坡脚,坡脚,3.2 路基的基本构造图3-4 路基基本构成示意图截水沟,8,3.2 路基的基本构造,3.2.1路基宽度,路基宽度,包括行车道（路面）宽度和两侧路肩宽度，高等级公路还包括中央分隔带、路缘带、变速车道、紧急停车道，见图3-5。,路基设计宽度根据设计通行能力和交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.503.75m，城镇近郊和技术等级高的公路，路肩尽可能宽，一般13m，并铺筑硬路肩，以保证路面行车不受干扰。,各级公路路基宽度按公路工程技术标准（TJGB012003）的规定进行设计，见表3-1。,3.2 路基的基本构造3.2.1路基宽度,9,3.2路基的基本构造,路,缘,带,路,缘,带,路肩,车道,中间带,车道,车道,硬路肩,中,央,分,隔,带,图3-5 高速公路、一级公路路基宽度示意图,3.2路基的基本构造路路路肩车道中间带车道车道硬路肩中图3-,10,3.2路基的基本构造,路 基,路肩,车道,路肩,硬路肩,车道,土路肩,车道,图3-6 二、三、四级公路路基宽度示意图,3.2路基的基本构造路 基路肩车道路肩硬路肩车道土路肩车道,11,3.2 路基的基本构造,公路等级,高速公路、一级公路,设计速度,（km/h）,120,100,80,60,车道数,8,6,4,8,6,4,6,4,4,路基宽度,（m）,一般值,45.00,34.50,28.00,44.00,33.50,26.00,32.00,24.50,23.00,最小值,42.00,26.00,41.00,24.50,21.50,20.00,公路等级,二级公路、三级公路、四级公路,设计速度（km/h）,80,60,40,30,20,车道数,2,2,2,2,2或1,路基宽度,（m）,一般值,12.00,10.00,8.50,7.50,6.50,(双车道）,4.50,(单车道),最小值,10.00,8.50,各级公路路基宽度 表3-1,3.2 路基的基本构造公路等级高速公路、一级公路设计速度12,12,3.2.2 路基高度,指路堤的填筑高度和开挖深度，是路基设计标高与原地面标高之差。,由于原地面沿路基横断面往往是倾斜的，在路基宽度范围内的高差是不同的。因此，路基高度有中心高度与两侧边坡高度之分。,中心高度,：指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。,边坡高度,：指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。,路基高度确定,:首先从路基的强度和稳定性要求出发，保证路基上部（路床部分）处于干燥或中湿状态，根据临界高度结合公路沿线具体条件和排水防护措施确定最小填土高度；再考虑纵坡要求和工程经济等因素确定填挖高度。,3.2 路基的基本构造,3.2.2 路基高度3.2 路基的基本构造,13,3.2 路基的基本构造,3.2.3 边坡坡度,指边坡高度H与边坡宽度b的比值。即：,(3-2-1),取H=1，则 H/b=1：m或H/b=1：n；称m,n为坡率。,边坡坡度根据边坡高度、土的类别及密实度不同，按路堤、路堑查教 材P6567表3-3表3-10分别选取。,路基边坡形式有：直线形、曲线形、台阶形、折线形四种。,路基边坡较高时，可采用折线式边坡或台阶式边坡。路堑的折线式边坡 上部缓，下部陡；路堤的折线式边坡上部陡，下部缓。边坡台阶还可兼作边坡施工和养护时的工作平台。,3.2 路基的基本构造 3.2.3 边坡坡度,14,3.2 路基的基本构造,图3-7 路基边坡坡度示意图,a)路堑；b)路堤,3.2 路基的基本构造图3-7 路基边坡坡度示意图,15,3.2 路基的基本构造,H,曲线形边坡,台阶形边坡,折线形边坡,直线形边坡,b,1:m,图3-8 边坡形式,3.2 路基的基本构造H曲线形边坡台阶形边坡折线形边坡直线形,16,3.2 路基的基本构造,（1）路堤边坡,地质情况良好的土质路堤,可参照表3-2选定其边坡坡度。如填土边坡高度超过20m，应进行单独设计，由边坡稳定性分析确定坡度。,填料类别,边坡坡率,上部高度（H8m）,下部高度（H 12m）,细粒土,1：1.5,1：1.75,粗粒土,1：1.5,1：1.75,巨粒土,1：1.3,1：1.5,路堤边坡坡度表 表3-2,3.2 路基的基本构造（1）路堤边坡填料类别边坡坡率上部高,17,3.2 路基的基本构造,砌石边坡,填石或砌石路堤通常用于浸水、陡坡、高边坡或高填方地段。,边坡坡度视填石或砌石的情况而定，通常陡于土质边坡。,砌石顶宽一律采用0.8m，基底面以1:5的坡度向路基内侧倾斜，砌石高度一般为215m。,墙的内外坡坡度依砌石高度按表3-3选定,。,序号,高度（m）,内坡坡度,外坡坡度,1,5,1：0.3,1：.5,2,10,1：0.5,1：0.67,3,15,1：0.6,1：0.75,砌石边坡坡度表 表3-3,3.2 路基的基本构造 砌石边坡序号高度（m）内坡坡度,18,3.2 路基的基本构造,（2）路堑边坡,土质挖方边坡,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，结合自然山坡和人工边坡的的调查和力学分析确定。,边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜大于表3-4之规定,边坡高度大于20m时，应进行单独设计，由边坡稳定性分析确定坡度,土的类别,边坡坡率,粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土,1：1,中密以上的中砂、粗砂、砂砾,1：1.5,卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土,胶结和密实,1：0.75,中密,1：1,土质挖方边坡坡度表 表3-4,3.2 路基的基本构造 （2）路堑边坡土的类别边坡坡率粘,19,3.2 路基的基本构造,石质挖方边坡,岩质挖方边坡形式及坡度一般应根据地质构造与岩石特性、边坡高度、施工方法，类比相似工程的成功经验选定。,边坡高度小于30m时，边坡坡度不宜大于表3-5之规 定，,岩质边坡高度大于30m时，应进行单独设计，由边坡稳定性分析确定坡度。,3.2 路基的基本构造 石质挖方边坡,20,3.2 路基的基本构造,边坡岩体类型,风化破碎程度,边坡坡率,H15m,15m H30m,类,未风化、微风化,1:0.11:0.3,1:0.11:0.3,弱风化,1:0.11:0.3,1:0.31:0.5,类,未风化、微风化,1:0.11:0.3,1:0.31:0.5,弱风化,1:0.31:0.5,1:0.51:0.75,类,未风化、微风化,1:0.31:0.5,弱风化,1:0.51:0.75,类,弱风化,1:0.51:1,弱风化,1:0.51:1,岩石挖方边坡坡度表 表3-5,3.2 路基的基本构造边坡岩体类型风化破碎程度边坡坡率H,21,3.3 路基压实,3.3.1路基压实的意义与机理,为使路基具有足够的强度和稳定性，必须予以分层压实，使其具有一定的密实度。分层压实的路基顶面能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形，确保路基路面的使用品质和使用寿命。,图3-9 路基土的三相体系,路基土是三相体系（见图3-9），土颗粒为骨架，颗粒之间的孔隙为水分和空气所占据，通过压实迫使土颗粒重新组合，相互靠拢，彼此挤密，孔隙缩小，形成密实整体，从而使路基强度增加，稳定性提高。,3.3 路基压实3.3.1路基压实的意义与机理图3-9 路,22,3.3 路基压实,大量试验和工程实践还证明：土基压实后，路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等，均有明显改善,3.3.2 路基压实的影响因素,（1）含水量（）,存在一,最佳含水量,（），（图9-10中的驼峰曲线的峰值），在此含水量条件下，采用一定的压实功可得到最大密实度，获得最佳的压实效果。在该值之前，土的干容重随含水量增大而提高，主要在于水起润滑作用，土颗粒间摩擦阻力减小，施加外力后，土颗粒易于被挤密，孔隙减少，土的干容重增大而提高，土的干容重增至最大值后，含水量再继续增大，土颗粒之间的孔隙被水占据，而水不为外力所压缩，因而含水量增大，干容重随之减小。,3.3 路基压实大量试验和工程实践还证明：土基压实后，路基的,23,3.3 路基压实,图3-10,3.3 路基压实图3-10,24,（2）,土质类型,土质类型对压实效果影响很大。土质类型不同，相应的最大干容重和最佳含水量也不同。一般来说，路基土的细粒含量越少，最佳含水量越低，而最大干容重越高。如图3-11所示。,3.3 路基压实,其机理在于，土颗粒越细，比面积越大，土颗粒表面水膜所需之湿度就越高加之粘土中含有亲水性较高的胶体物质所致。但砂类土因颗粒粗大，成松散状态，水分极易散失，最佳含水量的概念对其没有多大意义。,图3-11几种土质的压实曲线对照图,1-粉土质砂；2-粘土质砂；3-高液相粘土,（2）土质类型3.3 路基压实其机理在于，土颗粒越细，比面积,25,3.3 路基压实,（3）压实功能,包括压实工具的重量，辗压次数，辗压速度，作业时间等，对压实效果的影响程度仅次于含水量。,图3-12压实功能（综合因素）与压实效果的关系曲线表明：同一种土的最佳含水量，随功能的增大而减小，最大干容重则随功能的增大而增大；在相同含水量条件下，功能越高，土体密实度越高。,必须指出，用增加压实功能的办法来提高土基强度的效果，有一定限度，当功能增加到一定限度以上，效果趋向缓慢，功能过大会破坏土基结构，效果适得其反。相比之下，严格最佳控制含水量，要比提高压实功能收效大得多,3.3 路基压实（3）压实功能,26,3.3 路基压实,（4）压实厚度,压实厚度对压实效果具有明显影响。在相同压实条件下（土质、湿度与压实功能），土体的密实程度随深度递减。,不同压实工具的有效压实深度有所不同，应根据压实工具的类型、土质及土基压实的要求具体确定土基压实厚度。,