Chap5一般路基设计.ppt
《Chap5一般路基设计.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Chap5一般路基设计.ppt(190页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第五章 一般路基设计 The design of general subgrade,目录5.1 路基常见病害和设计的一般要求5.2 填料选择和压实标准5.3 路基边坡和地基要求5.4 路基排水5.5 路基防护和加固5.6 路基附属设施简介(补讲),学习要点:,掌握路基的类型病害、构造,路基设计;,熟悉路基设计的一般要求;,了解路基附属设施;,路基设计的基本要素,5.1 路基常见病害和设计的一般要求,5.1.1 路基常见病害,1.路基的下沉,若路路堤填筑均匀,但是压密程度不足,产生均匀下沉,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有剪切破坏,叫做沉缩;,若天然地基承载力不足,
2、产生地基下限,叫做沉落,一般发生在软弱地基上,路基沉缩,2.路基边坡的坍方,1)溜方(剥落和溜塌)A.剥落flake:松软边坡表层成片状碎屑逐渐脱落下来。严重时碎落。,B.溜塌:土质或者严重分化的较高边坡,由于饱水或融化而沿着坡面下溜。,溜塌,六盘山滑坡挡墙破坏,2)崩落landslide:陡峻斜坡上的坡体突然而迅猛的从高处崩落和倒塌下来的现象。,3)滑坍:边坡体发生推移和坍落的现象。,甬台温高速公路柳市崩落,3.路基沿山坡滑动滑移Slippage:堤身在自重作用下沿着原地面向下滑移。,泥石流Debris flow:挟带大量泥沙、石块的间歇性洪流。,冻胀:冬季路基内水分不断向上积聚而冻结,导致
3、路基体积膨胀和路面隆起开裂。翻浆:春融期间,路基上层土首先化冻,因含水过多而变得稀软,在行车做用下泥浆沿路面裂缝冒出。,冻胀与翻浆、泥石流、雪崩、岩溶、地震、特大暴雨水毁等,4.特殊地质条件下的病害,5.1.2 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,以消除或尽可能地减轻路基病害,确保路基工程达到规定的要求,1.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,3.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,5.1.3 路基设计的一般要求,路基设计需根据路线平
4、、纵、横设计,精心布置,确定标高,为路面结构提供足够宽度的平顺基面。,路基设计应确保路基的强度和稳定性。,路基整体结构中还需包括各项附属设施,包括路基排水、路基防护与加固及与路基施工相关的设施。,路基横断面形式的选定和附属设施的设计是路基设计的基本内容。,1.路基设计应该根据道路等级、行车要求和自然条件,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。,2.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固工程以及其他结构物,采取经济有效的病害防止措施。,3.路基设计应该结合路线和沿线其他构造物设计,路基设计还应与路面设计相结合,4.路基设计应
5、兼顾当地农田基本建设及环境保护等的要求,5.一般路基:在正常的地址和水文条件下,填方边坡、高度和挖方边坡高度都不超过允许范围的路基。,通常,一般路基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。,5.2 填料选择和路基压实compaction of subgrade,5.2.1 填料选择,1、填料选择原则:同时考虑材源、材质和经济性,即筑路材料采用强度高、水稳性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料为好。,不易分化的石块土石混合料砂砾材料砂性土粉性土粘性土特殊土易分化的软质岩石工业废渣,2、各种填料的工程性质和使用要求P61-62,5.2.2 填筑规则,1)
6、不同性质填料应分层铺筑,不得混杂乱填。2)不同填料的层位安排应考虑路基工作条件。3)透水性较小的土填筑路堤下层时,其顶面应做成4%的双向横坡。4)为了防止雨水浸蚀冲刷,可采用透水性较小的土包边,见图5-11。5)当路堤两部分填料的颗粒尺寸相差较大时,应在中间加设反滤层。,5.2.3 路基压实compaction of subgrade,1、目的:路堤填土需分层压实,使之具有一定的密实度。土质路堑开挖分层压实,使路基顶面达到一定的密实度。分层压实可防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用的压密变形,确保路面的使用品质和使用寿命。因为土是三项体,压实目的在于使土颗粒重新组合,彼此挤紧,孔隙
7、缩小,土的容重提高,形成密实整体,最终导致强度增加,稳定性提高。降低土体的压缩性、透水性和膨胀性,控制水分积聚和侵蚀引起的病害。,表5-3 路 基 压 实 度,注:表列数值以重型击实试验法为准;括号内的数值是轻型击实试验法为准的数据;特殊干旱或特殊潮湿地区的路基压实度,表列数值可适当降低,2、现行规范JTJ014-97规定:表5-3,3、影响压实效果的主要因素:,1)内因:土质和湿度(含水量);2)外因:压实功能(如机械性能、压实时间与速度、土层厚度),压实时的外界自然和人为其他因素等。,4、路基压实的意义与机理,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
8、性能等,均有明显改善。,(1)含水量的影响,w0,A.最佳含水量土的压实效果同压实时的含水量有关。存在一最佳含水量Wo,此时采用一定的压实功能可以达到最大密实度,最经济的压实效果。B.最佳含水量影响因素压实功能的大小、土的类型。特性 见图WWo曲线存在一峰值,水占孔隙大部分体积不易压缩,变形模量反而随压实度而。压实土遇水浸湿后,含水量,土体积膨胀,当接近或略大于Wo时压实的土,吸水量与膨胀量最小,最为稳定。路基土在Wo状态下进行压实可以提高路基的抗变形能力和水稳定性。,(3)土质对压实效果的影响,(2)压实功能对压实效果的影响,5、压实程度的表示P63:,1)压实标准密实度:是指单位土体积内固
9、体颗粒排列紧密的程度,即单位体积内土的重量,常用不包括土体中水分重量的单位体积重量,即干密度(或干容重)作为密实度的指标。令w土的湿密度,w土的含水率,压实度K(Degree of compaction),由于各种土成分不同,其相对密度也不同,密实度不能确切反映土颗粒排列的紧密程度。因此在施工中,为了便于检查和控制压实质量,土基的压实标准以“压实度”来表示的。定义:压实度是指压实后土的干密度与该种土的最大干密度之比,以K表示。表达式:,K实际上是以土的dmax为基准的相对值,是土在压实后达到接近室内实验所得干密度dmax的程度。,2)压实度确定方法:有轻型和重型两种标准击实试验方法确定。(1)
10、重型击实标准(1215t)heavy standard of compaction:重型击实试验方法的压实功能相当于12-15t压路机的碾压效果。(2)轻型击实标准(68t)Slight standard of compaction:轻型击实试验方法的压实功能相当于6-8t压路机的碾压效果,因而其最大密实度比重型标准约小6%-12%,最佳含水量约大2%-8%。用标准击实试验确定的dmax和Wo是一种理想状态。实际工程施工时很难完全达到百分之百的最大干密度,或者需要付出过多的压实功能才能达到,这从经济上考虑也是不可取的。,从路基的实际工作状态分析,路基顶面约150cm范围内的土层,较强烈地感受到
11、行车荷载的反复作用以及水温的反复干湿和冻融作用。在路堤的下层,上述影响因素均很小,但是土体的自重应力和地下水或地面滞水的毛细浸湿作用影响较大。高路堤的中部,则各项因素的影响都不严重。因此,对于路基不同层位应提出不同的压实要求,上层和下层的压实度应高些,中间层可低些。,还应同时考虑路基的填挖情况和自然因素的影响程度。例如,在季节性冰冻地区,为缓和冻胀和翻浆的产生,压实度应高些,重冰冻地区应高于轻冰冻地区,而在干旱地区,路基受潮程度较轻,压实度可低于潮湿地区。高等级公路的压实度高于一般公路,对行车平稳性的要求高,应具有较强的抗变形能力。,各级公路的以重型击实方法为标准的路基压实度,下表所列为以轻型
12、击实方法为标准的路基压实度。轻型击实标准的压实度主要用于铺筑中级或低级路面的三、四级公路。对于高速公路、一级公路和二级公路,路基填料采用天然稠度小于1.1、液限大于40、塑性指数大于18的粘性土时,用于上路床填作路基时仍应达到上表所列的重型击实标准的压实度要求,用于下路床及上、下路堤,而采用重型压实标准难以达到上表所列的压实度时,也可采用轻型击实标准,但不得低于下表所列的压实度。,各级公路的以轻型击实方法为标准的路基压实度,5.2.4 为什么选用干容重作为表征土基密实程度的技术指标,1、最佳含水量:一定压实条件下干容重的最大值对应的含水量即为最佳含水量(即最大干容重,对应驼峰曲线的最高点)。2
13、、选用最大干容重0控制土基压实程度的原因:,*(四)采用密实度做为路基压实控制指标的原理*,土基E、与关系示意图(1-与关系;2-E与关系),前面已经讲过,现行路面设计方法是以回弹模量E作为土基的强度指标。为什么不用E来控制土基压实程度,而要选用最大干容重0控制土基压实程度,这一点可通过图中试验来分析说明。右图是饱水前后的压实试验结果对照曲线关系图,曲线表明,饱水后0和E均有所降低,而在0时,两者的降低值(0或 E)均最小。换言之,控制最佳含水量压实的土基,其强度和稳定性最好,如果以为准,尽管相应的最高,但饱水后的且大大降低,水稳性极差。,压实机具的选择与操作,(一)机具选择,(二)机具操作,
14、1.土基压实时,在机具类型、土层厚度及行程遍数已经选定的条件下,压实操作时宜先轻后重、先慢后快、先边缘后中间(超高路段等需要时,则宜先低后高),分层逐次压实。2.压实时,相邻两次的轮迹应重叠轮宽的三分之一,保持压实均匀,不漏压,对于压不到的边角,应辅以人力或小型机具夯实。3.路堤边缘两侧可采取多填3050cm,压实完成后再刷坡整平;也可用小型振动压路机从坡脚向上碾压,坡度不陡于1:1.75时,可用履带推土机从下向上压实,路基分层填筑压实程序,5.3 路基边坡和地基要求,5.3.1 路基边坡边坡形状和边坡坡率详细可见,路基具有三要素:宽度B、高度H、边坡坡度i=1:m。,A.路基宽度B-widt
15、h of subgrade:行车道路面和两侧路肩宽度之和.,高速、一级公路路基标准横断面,路肩,车道,中间带,车道,车道,硬路肩,路缘带,路缘带,路缘带,中央分隔带,二、三、四级公路路基标准横断面,路肩,车道,路肩,硬路肩,车道,土路肩,车道,三、四级公路一般情况,二级公路加宽硬路肩时,B.路基高度H-height of subgrade:指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度。,(1)中心高度:middle height of subgrade:路基中心线处设计标高与原地面标高之差.,(2)边坡高度:slide height of subgrade:填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差.,C.路
16、基边坡坡度slide slope grade of subgrade:边坡高度H与边坡宽度b之比值i=1:m=H:b。,*边坡类型 types of slide slope:,1)直线形边坡straight liner type,2)曲线形边坡 meander type,3)台阶形边坡step type,4)折线形边坡 curve type,1.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20m,坡率应个别设计,由边坡稳定性分析确定。,C边坡坡度大小(由工程实践经验和设计规范推荐值确定)路堤边坡坡度:,3.浸水路堤在设计水位以下的边坡坡率不宜陡于1:1.75,2.当采取
17、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1:1.3 的边坡坡度。,4.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。通常陡于土质边坡。,路堑边坡坡度,1.土质路堑,1)边坡高度不大于20m时,边坡坡率不宜大于下表规定,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,结合自然稳定山坡和人工边坡的的调查和力学分析确定。,2)边坡高度大于20m时,应进行个别勘察设计。按照勘察的数据进行边坡稳定性分析。高边坡施工中还应进行工
18、程监测。,2.岩质路堑,岩质路堑边坡形式及坡率一般应根据地质构造与岩石特性、边坡高度、施工方法,对照相似工程的成功经验选定边坡坡率。,1)岩质边坡高度小于30m时,边坡坡率不宜大于下表规定,2)岩质边坡高度大于30m时,应进行个别勘察设计。,基本要求:1、极限高度定义:在天然的软土地基上,用快速施工方法(即不控制填筑高度)建造一般断面的路堤所能达到的最大高度。路提的极限高度:取决于地基的特征(软土的性质和成层情况)及填料的性质等,可由稳定性分析确定,有条件时也可在工地进行填筑试验确定。,5.3.2 地基要求,2、地基沉降 P70原因:地基沉降是由路提荷载作用下地基土的压缩(固结)及剪切(侧向)
19、变形引起的。总沉降量为,(5-2),5.3.3 地基处理 P71(参见5.5.4),路堤基底是指地基与堤身的接触部分,应根据不同情况分别予以处理,以保证堤身稳固。1、基底土密实稳定、地面坡度缓于1:5时,路堤可直接填筑在天然地面上。2、路堤基底为耕地或较松的土,应在填筑前进行压实。3、路线经过水田、池塘或洼地时,应根据情况采取排水疏干、清淤换填、晾晒或者掺灰等处理措施,经碾压密实后再填路堤。4、当原地面坡度(包括横坡和纵坡)陡于1:5的稳定斜坡上填筑路堤时,基底应挖成反台阶,防止堤身沿斜坡下滑。,5.4 路基(路面)排水 P72 Design of subgrade and pavement
20、drainage,1、作用:路基设置排水设施是为了排除可能危害道路的地面水superficial water和地下水underground water。2、道路排水设施分类:地表排水和地下排水3、道路排水设施设置的依据:道路等级、沿线自然条件,以及桥涵设置等,并充分考虑利用地形和天然水系等。,4、水对路面的危害harms可以表现为:降低路面材料的强度,在水泥混凝土路面的接缝和路肩处造成唧泥;移动荷载作用下引起的唧泥和高压水冲刷,造成路面基层承载能力下降;在冻胀地区,融冻季节水会引起路面承载能力的普遍下降。,5、排水目的要求purpose and requirements 将影响路基稳定性的地面
21、水,排除和拦截于路基用地范围以外,并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水,则应予以隔断、疏干和降低,并引导至路基范围以外的适当地点。,6、排水设计的任务task of drainage design:将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度范围内,保持路基常年处于干燥状态,确保路基路面具有足够的强度与稳定性。,7、排水设计的内容:排水系统的整体规划、排水结构物的设计,7、排水设计一般原则general principles 1)全面规划overall planning 2)因地制宜adjust measures to local conditions 3)综合治理compreh
22、ensive building 4)以疏导为主focus on discharge 5)环境保护environmental protection,5.4.1 排水设施分类 typeP72,一、地面排水设备surface drainage facilities:边沟side ditch、截水沟interception ditch、排水沟drain ditch、跌水hydraulic drop、急流槽chute,必要时还有渡水槽、倒虹吸及蒸发池等。1、边沟side ditch在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧,多与路中线平行,用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。,1)边沟的横断面形
23、式:梯形、矩形、三角形、流线形2)边沟的横断面尺寸3)边沟的位置,边沟不宜过长,其纵坡一般与路线纵坡一致。,2、截水沟interception ditch 一般设置在挖方路基边坡坡顶以外,或山坡路堤上方的适当地点,用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流,减轻边沟的水流负担,保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。1)截水沟的横断面形式:梯形2)截水沟的横断面尺寸3)截水沟的位置,截水沟不宜过长,宜为200500m;截水沟沟底应有0.5%以上的纵坡。,3、排水沟drain ditch 在于引水,将路基范围内各种水源的水流引至桥涵或路基范围以外的指定地点。,1)排水沟的横断面形式:梯形 2)排水沟的
24、横断面尺寸 3)排水沟的位置,排水沟的纵坡可取0.51.0,不小于0.3,不大于3。,路基排水沟的加固类型:简易式、干砌式、浆砌式;加固类型与沟底纵坡的关系,4、跌水与急流槽hydraulic drop and chute 跌水与急流槽是路基排水设施的特殊形式,用于陡坡地段,沟底纵坡可达450 1)跌水与急流槽的横断面形式:梯形 2)跌水与急流槽的横断面尺寸 3)跌水与急流槽的位置,单级跌水适用于排水沟连接处,由于水位落差大,需要消能或改变水流方向。,多级跌水适用于较长陡坡地段,为减缓水流速度,并及时予以消能。,急流槽适用于的纵坡比跌水的纵坡更陡,是山区公路回头曲线,沟通上下线路基排水及沟渠出
25、水口的排水设施,纵坡可达1:1.5。,渡水槽water cistern:通过架设简易桥梁,水槽或管道,从路基上部跨越,以勾通路基两侧的水流。,倒虹吸converse siphon:利用势能迫使水流降落,经路基下部管道流向路基另一侧。,二、地下排水设备underground drainage facilities 暗沟blind drainage、渗沟seepage ditch、渗井seepage well。特点:排水量不大,以渗流方式汇集水流,并就近排出路基范围以外。1、暗沟blind drainage 暗沟的结构形式图,暗沟不宜过长,沟底具有12纵坡,出水口标高高于沟外最高水位20cm,防止
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Chap5 一般 路基 设计
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5421560.html