教学要求教学要求 识记：路基的基本构造； 路基工程附属设施 应用：公路土的分类和工程性质； 路基干湿类型和填土高度； 路基的变形和破坏 第4章 路基工程概论 4.14.1 概述概述 4.1.1 公路基本组成部分 一、公路基本组成部分 1）.路基：路基是在天然地表按照道路的设计线 性（位置）和设计横断面（几何尺寸）的要 求开挖或堆填而成的岩土结构物。 2）.路面：路面是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。 3）路床：路面底下80cm范围内的路基部分 4）路肩： 5）路基边坡： 6）挡土墙： 7）路基排水设施 二、二、路基的特点路基的特点 高挖低填 足够的整体稳定性、足够的强度和足够的水温稳定性 路基工程的特点是：工艺较简单，工程数量大，耗费劳力 多，涉及面较广，耗资亦较多。 三、路基设计的内容 1、选择合理的路基断面形式； 2、选择路基填料与压实标准； 3、确定边坡形状和坡率； 4、路基排水系统设计和排水构造物设计； 5、防护加固工程设计。 四、路基的基本要求 1、要有足够的强度； 2、要有足够的水温稳定性； 3、要有足够的整体稳定性； 4.1.24.1.2、路基路面稳定性影响因素、路基路面稳定性影响因素 路基路面稳定性影响因素主要由自然因素和人为因素。 自然因素自然因素 （1） （2） （3） （4） 水文及水文 地质条件 土的类别和 强度 气候条件） 地质和地理 条件 人为因素人为因素 （1） （2） （3） （4） 施工方法与 质量 养护措施 路基路面结 构 荷载作用 4.1.34.1.3、路基自然区划及干湿类型、路基自然区划及干湿类型 1. 公路自然区划 我国公路自然区划分为三个等级： 一级区划将全国划分为多年冻土、季节冻土和全年不冻三 大地带，再根据水热平衡和地理位置划分为七个一级区： ：北部多年冻土区 ：东部温润季冻区 ：黄土高原干湿过度区 ：东南湿热区 ：西南潮暖区 ：西北干旱区 ：青藏高寒区 二级区划是在一级区划的基础上以潮湿系数为标志划分的52 个二级区。潮湿系数定义为： K=R/Z R:年降水量 Z:年蒸发量 按K值大小分为六个的等级 过湿区 K2.00 中湿区 2.00K1.50 润湿区 1.50K1.00 润干区 1.00K0.5 中干区 0.5K0.25 过干区 K0.25 三级区划是在二级区划的基础上进一步细分的，由各地区 掌握。 2.路基的干湿类型 1）、路基湿度来源 大气降水 地面水 地下水 毛细水 水蒸气凝结水 2）、干湿类型 干燥 中湿 潮湿 过湿 路基湿度来源图 土的毛细性：指土中水在表面张力作用下，沿着细的孔隙向 上及向其它方向移动的现象。土能够产生毛细现象的性质称 为土的毛细性。 毛细水的上升是引起路基冻害的重要因素之一！ 毛细带：毛细现象可湿润的范围；毛细网状水带（毛细影响 带）：位于毛细水带的中部，在毛细水带内，土的含水量是 随温度而变化的。 毛细粘聚力：水和空气的分界面上产生的表面张力。 毛细现象： 图6 土层中的毛细水带 毛细 影响 带 毛细 影响 带 受温 度影 响 3）路基干湿类型划分 路基的干湿类型是根据路基相对平均含水量与路基相对高 度H来确定的。 干湿类型划分依据 （1）根据平均稠度划分：实测不利季节路床表 面以下80cm深度内土的平均相对含水量 ： 路基土干湿类型 划分干湿类型的重要性：干湿状态（指最不利季节 ，对某个地理气候分区它是基本不变的）直接影响 着路基的支撑强度与设计力学参数E的选用季节性冰 冻地区防冻层厚度的确定。 划分干湿类型的目的：通过WL与WP初步判明土基的 强度，尽可能使其处于固体、半固体或硬塑状态， 防止土基处于流塑或流动状态。 划分干湿类型的指标：理应联系到土的WL、WP和含 水量。 划分方法：采用平均稠度和临界高度。 平均稠度： 式中，当 ；当 ；当 ，路基土处于可塑状态。 平均稠度对应的干湿状态： ：干燥 状态；半固态与硬塑。 ：中湿状态；可塑 ：潮湿状态；软塑 ：过湿状态；流塑 路基临界高度：路基在行车荷载作用下的强度与 稳定性受水影响的程度，与路基临界高有关。 路基临界高度概念：最不利季节，路床处于干燥、中湿状态 时，路床顶面距地下水位或路表长期积水位的最小（起码） 高度。 注意：临界高度是指路基边缘点到地下水位的距离。 干燥类型稠度wc一般特征 干燥1.0 HH1:路基上部土层的强度不受地下水和地 表积水影响。 中湿 0.751. 0 路基上部土层处于地下水或地表积水带影 响的过渡：H2HH1 潮湿0.50.7 5 上部土层处于地下水或地表积水的毛细影 响区内H3HH2 过湿0.5 路基极不稳定，春融期冰冻地区翻浆，非 冰冻地区雨季软弹：HH3 临界高度稠度： 先定Hi潮湿状态分界含水量关系 设计时的E0。 1 临界高度法-按所属自然区划和路基干湿类型预估。 2 现场直接钻探调查预估-钻探到季节性水位波动区（它接近于路基 平衡湿度）如图 方法：沿线分几个断面，钻取试样，测定含水量与液塑限。钻取深度 超过湿度呈季节性变化的土层深度，点绘出含水量与深度图（Z w） 在图上依据季节性变化土层下面所存在的线性关系外延得到路基不同 高程处的平衡湿度，推算各个断面的路基平均稠度。 3 对条件相似的现有道路路基不利季节直接钻探预估 路基湿度的预估 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 Z(m) (% ) 地下水位(m) 若路基路床区用不 同的土分层填筑， 用厚度加权平均值 。 （2 2）根据临界高度划分）根据临界高度划分 与分界稠度相对应的路基离地下水位或地表积水水 位的高度称为路基临界高度。 在设计路基时，要求路基保持干燥或中湿状态； 路基最小填土高度 原则： 保证路基终年处于干燥或中湿状态，保持路基的强 度和稳定性。 一般情况下：路基边缘至地面的最小高度为： 1）砂性土：0.30.5m 2）粘性土：0.40.7m 3）粉性土：0.50.8m 4.1.4 4.1.4 路基土分类及其工程性质路基土分类及其工程性质 一一. .分类：分类： 根据土的颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存根据土的颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存 在的情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土四种在的情况，分为巨粒土、粗粒土、细粒土、特殊土四种 。如下：。如下： 各类土的工程性质如下： 1.巨粒土：具有高的强度及稳定性，是良好的路基材料， 也可砌筑边坡； 2.级配良好的砾石混合料：密实度好，强度及稳定性均能 满足要求。除填筑路基外，经适当处理后，也可作高级路 面的基层、底基层； 3.砂土：透水性强，毛细水上升高度小，大，强度和水稳 定性好；C小，易于松散，压实困难； 4.砂性土：是理想的填筑材料 5.粉性土：不良公路用土，毛细水上升高度大（可达1.5m ） 6.粘性土：需充分压实，设置良好的排水设施； 7.重粘土：不良公路用土 路基材料路基材料 沙性土最优； 粘性土次之； 粉性土属不良材料。 特殊构造的土，如盐渍土，膨胀土等使用 时应采取适当措施。 对含有大量有机腐蚀质的土（泥炭）不宜 使用。 七、路基常见病害 1、路堤变形 沉陷 溜方 滑坡 路堤下滑 (5)坍散 (6)路堤与构筑物错台 2、路堑变形 溜方 滑坡 碎落和崩塌 引起滑坡的主要原因引起滑坡的主要原因 边坡过陡 不正确的应用倾斜层次的方法填筑 含水量过大，土体粘聚力和内摩阻力降低 坡角被水冲刷 路基破坏的综合原因路基破坏的综合原因 1）不良的工程地质和水文地质条件。 2）不利的水文与气候因素 。 3）设计不合理 。 4）施工不合规定 保证路基强度和稳定性的措施保证路基强度和稳定性的措施 1）合理选择路基断面形式，正确确定边坡坡度。 2）选择强度和水温稳定性良好的土填筑路堤，采取正确的 施工方法。 3）充分压实土基，提高土基的强度和水稳定性。 4）搞好地面排水，保证水流畅通，防止路基过湿或水毁。 5）保证路基有足够高度，使路基工作区保持干燥状态。 6）设置隔离层或隔温层，切断毛细水上升，阻止水分迁移 ，减少负温差的不利影响。 7)采取边坡加固与防护措施，以及修筑支挡结构物。 思考题思考题 根据路基常见的破坏形式，思考如下问题： 1、路堤填筑前为什么要进行基底处理？ 2、如何进行路堤的基底处理？ 一般路基 在正常的水文地质条件下，路基填挖不超过技术规范 所允许的范围而修筑而成的结构物。 特殊路基 在水文地质特殊条件下，路基的填挖已超过技术规范所允 许的范围而修筑而成的特殊结构物，必须满足力学稳定性。 设计要求 强度 稳定性 n n 一般路基设计一般路基设计 一、典型横断面 路堤：指用岩土填筑而成的结构物 路堑：指全部在原地面开挖而成的结构物 半填半挖横断面：指原地面横坡度较大， 且路基较宽，往往需要一侧开挖，一侧填 筑而成的结构物。较多适用于山区、丘陵 区。 2、路基横断面 公路路基设计规范（JTJ013-95） 一般路堤 护坡道：一般公路12m, 高速公路3m. 沿河路堤 路基必须保持一定的高度。有防护工程。 半填半挖路基 当自然横坡陡于1:5时，路堤基地应挖成台阶 ，宽1m，且有1-2%向内倾斜的坡度。挖方边 坡上方5m以外设截水沟。 矮墙路基 用于土质松散处。矮墙用浆砌或干砌片石， 高度不宜超过2m，顶宽0.5m-0.8m，墙内坡竖直 ，外坡为1:0.2-1:0.5填方矮 墙用浆砌片石，高不宜超过1.5m软土地或冰冻 严重地段不宜采用。 护肩路基 用于坚硬岩石陡坡地段。 填方不大，不宜填筑时。 砌石路基 用于坚硬岩石地段， 填方较大不宜填筑时采用。 土墙路基 护脚路基 当山坡上的填路基 有斜坡下滑的倾向 时采用。 挖方路基 二、路堤设计的要点 依 据 路 堤 高 度 分 类 矮路堤：h1.0m 一般路堤：h1.018m 高路堤：土质h18m 岩质 h20m 适应于平坦地区或者取土困难地区 需要设边沟 需对对土基作特殊处处理：工作区深度 压实度 水 砂垫层 可在路基两侧设取土坑 土方量特别大，占地多；行车条件差 宜采用折线型或梯形边坡。 二、路堤设计的要点 当地面边坡陡于1：5时 当地面边坡陡于1：2时 注 意 事 项 土质地面：须将原台阶宽度大于1m， 台阶向内倾斜12坡度 石质地面：凿毛 宜设置石砌护脚还起到减少填方数量 和压缩路基占地宽度地作用。 倾斜地面上方坡脚，须采取措施阻止地面水渗入路堤内。 二、路堤设计的要点 路堤常见的横断面形式 一般路堤 a、护坡道宽度：当路基边缘与 路侧取土坑高差h大于2m， b1m；h大于6m，b2m。 b、取土坑放置应尽量少占耕地 ，当路基填土高度不大时，可只 设边沟，不设取土坑。 C、路堤边坡应根据填料种类， 路堤高度来综合确定。 d、护坡道作用：保护填方坡脚 不受流水侵害，使填方边坡稳定 二、路堤设计的要点 路堤常见的横断面形式 沿河路堤 a、路堤高度应高出设计洪水位0.5m（无波）， 设计洪水位澭水高度浪高0.5m。 b、常水位以下路堤边坡不得陡于1：2 c、路基边坡加固类型，应根据河流冲刷情况来确定 。 二、路堤设计的要点 路堤常见的横断面形式 护护脚路堤 当原地面的坡度陡于1：2时 利用挖沟渠填筑路堤 a、H应满足路基高出地下水位最小 高度要求0.5