路基路面工程第1章总论

本书内容：
路基工程 (subgrade
project)
路面工程
（pavement project）
原理 设计方法 构造要求 施工技术 附属设施设计
《土质土力学》 《地质学》
《材料力学》 《弹性力学》 《工程材料》 《施工技术》 《工程管理》 《机电工程》
《测量学》
第一章 总论
路基路面工程的特点及要求
前言
道路勘设计、路基、路面的关系:
路线(route) : 空间线（平面、纵面），决定行车的安 全、舒适、经济、快捷；
路基(subgrade) ：按照路线位置和技术要求修筑的作为 路面基础的带状构造物；（承受荷载）
路面(pavement) ：用硬质材料铺筑于路基顶面的层状 结构； （承受荷载）
三者的关系：路线的确定应考虑路基的稳定性；路面 位于路基之上，强度和稳定性相互影响和维护。
增大，使路基隆起 而造成的路面开裂等破坏现象。
翻浆(frost boiling)：冻涨土在温度升高后融解，无
法迅速排除，在行车荷载作用下，路基路面结构产 生较大变形，湿度很大的路基土会以泥浆的形式从 冻涨后开裂的路面层裂隙中冒出或挤出。
条件：①粉质土和极细的砂②温度变化③地下水位高
路基水温状况及干湿类型
二 、区划定制原则： 道路工程特征相似 地表气候区划差异性 自然气候因素既有综合又有主导作用
公路自然区划(climatic zoning for highway ) 三、《公路自然区划标准JTJ003-86》：三级进行区划：
七个一级 区划：
以两条均温 等值线和两 条等高线为 标志
北部多年冻土区 ——Ⅰ 东部温润季冻区——Ⅱ 黄土高原干湿过渡区——Ⅲ 东南湿润区——Ⅳ 西南潮暖区——Ⅴ 西北干旱区——Ⅵ 青藏高寒区——Ⅶ
干燥：H >H1 中湿：H2 <H H1 潮湿 : H3 H H2 过湿 : H H3
wc wc1 wc2 wc wc1 wc3 wc wc2 wc wc3
路基水温状况及干湿类型 三 、路基的干湿类型(subgrade dry-moist type)：
路基临界高度与路面干湿类型
盐 渍 土：地表土层1m以内的土易溶盐含量大于0.5％
根据其含盐 量可分为：氯盐渍及亚氯盐渍土、盐酸盐渍土 及亚盐酸盐渍土、碳酸盐渍土
公路自然区划(climatic zoning for highway )
一 、区划定制原因：
自然条件影响道路建设 自然条件大致相同的划分为一区，在同一区 内从事公路规划、设计、施工、管理时，可相 互参照
路基土的分类
二、土的工程性质
湿陷性黄土：呈黄色或黄褐色，粉土含量占60％以上，
含有大量的碳酸 盐、硫酸盐和可溶性盐类，天然孔隙比在1 左右。在自重压力或附加压力共同作用下，受水浸湿后的 结构迅速破坏而发生显著附加下沉。
膨 胀 土：粘性含量高，其中0.002mm的胶体颗粒一
般超过20％，土的液限wI>40%,塑性指数Ip>17，在22～ 35之间，自由膨胀率>40%,吸水膨胀，失水收缩，强度较 高，压缩性低，易被误认为是较好的土。
透水性（松散类）：砂，砾石，炉渣 材料：
稳定性（稳定类）：水泥或石灰稳定土
路面结构及层位功能
三 、路面分层及层面功能
上面层 中面层 下面层 基层 底基层 垫层 土基
面层
基层 垫层
注意：
路面结构及层位功能
1. 路面并不一定具有图示结构层次，可增可减 缓冲层：防止基层开裂反射面层 连结层：防止沥青面层沿基层滑移
低级路面： 特点：强度、刚度最低，水稳定性差，平整度差，低速， 雨季有时不通车。 面层类型：粒料，砂砾土 ，矿渣土 适用等级：四级
路面等级与分类
二、 路面分类：按力学特性及设计方法
柔性路面(flexible pavement)：总体刚度小，弯沉变形大， 抗弯拉强度低
如：粒料基层+ 沥青面层、碎（砾）石面层、块石面层 刚性路面(rigid pavement) ：抗弯拉强度高，整体刚度大，
中央分隔带未设排水设施
中央分隔带设置排水设施
路面结构及层位功能
三 、路面分层及层面功能
1、 面层：特性：直接承载→ 满足强度、稳定性
要求：结构强度、变形能力、稳定性、耐磨、 抗滑 平整 水泥混凝土(cement concrete) 沥青混凝土(asphalt concrete)
材料： 沥青混合料(bituminous mixture) 碎石（掺土或不掺土）混合料
粉性土(silty soil)：水稳定性差，毛细现象、易冻 胀翻浆，不可用，需处理
粘性土(cohesive soil)：粘性大，颗粒细，毛细现 象，透水性差，可塑性强，干燥强度大，遇水 承载力降低 充分压实和良好的排水设计，可 保证路基稳定
重粘土(heavy clay)：不透水，粘聚力强，施工干 燥时，难以破碎； 不可用
影响路基路面稳定的因素
路基土的分类及工程性质 本章
公路的自然区划
重点
路基水温状况及干湿类型
路面结构及层位功能
路面的等级与分类
路基路面工程的特点及要求
工程特点(project feature)
土石方工程量大，耗费大量材料，造价较高 施工工艺较简单，但季节性强，讲究工序 涉及面广：受自然因素和人为因素影响，变
砾石(gravel)混合料（级配良好）：强度、稳定 性、密实度高； 填筑路基、铺筑中级路面、高 级或次高级的基层或底基层
砂土(sandy soil)：无塑性，透水、粘性小，易松 散，但压实后稳定性好强度大、水稳定性好； 压实困难（振动法、 掺入少量粘土）
路基土的分类
二、土的工程性质
砂性土(cohesionless soil)：粗细搭配，级配好，强 度和稳定性高，理想的路基填筑材料
一 、湿度的来源
大气降水 地面水 地下水 毛细水 水蒸气凝结水 薄膜移动水
路基水温状况及干湿类型
渗入路肩
渗入路面
由路肩
由
上
而Hale Waihona Puke 水下汽移
地下水位
动
毛
由边沟 由较高
细
处渗下
上
升
地下水位变动
路基水温状况及干湿类型
二 、季节性冰冻区的水温状况（温度变化的影响）
冻胀(frost heave)：积聚于面层下的水结冰后体积
人为因素：
设计（合理与否） 施工方法和养护与管理措施
路基土的分类 一、按粒径组成、塑性指数(plastic index)：
巨粒土
粗粒土
细粒土
特殊土
漂卵 石石 土土
砾砂 类类 土土
有 粘粉 机 质质 质 土土 土
黄 膨红盐 胀粘渍
土 土土土
路基土的分类
二、土的工程性质
巨粒土：高的强度和稳定性 填筑路基和砌筑 边坡
公路自然区划(climatic zoning for highway ) 三、《公路自然区划标准JTJ003-86》：三级进行区划：
33个二级区划和18个副区： 以潮湿系数（K=年降雨量R/年蒸发量Z）划分 三级区划：各省，自治区自行划定
路基水温状况及干湿类型(subgrade dry-moist type)
8
wc wci / 8wci (wli wi ) /(wli wpi ) i 1
路基水温状况及干湿类型
三 、路基的干湿类型(subgrade dry-moist type)：
2、 对新建公路： 路基临界高度(critical height of subgrade)：指保证路槽底 80cm上部土层处于某种干湿状态，在最不利季节路槽 地面距地下水位或地面积水位的最小高度。
处于板体工作状态，竖向弯沉小 如：水泥混凝土路面 半刚性路面(semi-rigid pavement)：前期具有柔性路面力 学性质，后期强度与刚度均大幅增长，但仍远小于水 泥混凝土半刚性基层。 如：用无机结合料和水硬性结合料修筑的基层
例题
现有一段位于苏州市郊区的粉质中液限粘土基 层，最高地下水位离地面0.8m，路槽底高出地面 1.0m，试确定路基干湿类型并预测路基湿度。
2.路面结构层次的划分并非一成不变（ 旧路改造 补强）
3.为保护沥青路面边缘，一般基层应较面层每边宽约 0.25m ，垫层较基层每边宽0.25m。
路面等级与分类
一、 路面等级(classification of pavement)的划分
高级路面：
特点：强度高，稳定性好，使用寿命长，质量高，初期 投高，行车舒服，高速，安全。 面层类型：水泥混凝土，沥青混凝土，沥青码碲脂 适用等级：高速，一级，二级
次高级路面：
特点：强度刚度低于高级路面，寿命较短，适应交通量小 面层类型：沥青灌入碎石，路拌沥青碎石，沥青表面处理 适用等级：二级，三级
一、 路面等级(classification of pavement)的划分
中级路面： 特点：强度刚度低，稳定性差，使用期限短，行车速度 低，初期投入低，养护工作量大 面层类型：泥结碎石，级配碎石，水结碎石 适用等级：三级，四级
路面结构及层位功能 一 、路面横断面(cross fault)
槽式
全铺式
二 、路拱横坡度 (crown slope)
1、作用：排除路面积水
2、形式：
二次抛物线 y1=h（2x/B）2 抛物线型
半立方抛物线 y1=h（2x/B）3/2 直曲组合型
折线型
路面结构及层位功能 二 、路拱横坡度 (crown slope) 3、 有中央分隔带(central reservation)的路拱设置
异性和不确定性大 （水文地质情况复杂，气 候多变）
对路基的要求 整体稳定 足够的强度(strength)，允许小变形(deformation) 水温稳定性(stability)
路基路面工程的特点及要求
对路面的要求
强度与刚度(stiffness)——承载能力(bearing capacity) 稳定性(stability) 耐久性(lasting properties) 表面平整度(surface evenness) 表面抗滑行性能 沙尘，噪音低
三 、路基的干湿类型(subgrade dry-moist type)：
划分标准：
稠度： WC=(WL-W)/(WL-WP) =(WL-W)/IP
干燥 中湿 潮湿 过湿
需处理
固态 半固态 塑态 液态 含水量
路基水温状况及干湿类型 三 、路基的干湿类型(subgrade dry-moist type)： 1、对原有路面：路槽地面下80cm深度土的平均稠度
综上：路基路面工程的基本性能：承载能力、稳定性、 耐久性、表面平整度、表面抗滑性
影响路基路面稳定的因素
自然因素：
地理条件：平原(plain)（保证排水设计和最小填土高度）山 岭(mountain)
地质条件(geologic condition) ：岩石种类、层理、倾向、夹 层、断层
气候条件 ：温度、湿度日照、风力（材料老化和地下水位 水文和水文地质条件(hydrogeologic condition) ：地表、地下 材料类别：砂类土、粘性土、粉性土
分层 ：上、（中）、下 （沥青或混凝土面层）2~3层 RC+ AC （复合路面）
路面结构及层位功能
三 、路面分层及层面功能
2、 基层：特性：承载 、传递、扩散； 粒料类：碎砾石材料，片石，圆石、工业废渣和土、砂 水泥稳定类(cement-modified aggregate)
材料 无机结合料类： 石灰稳定类(lime-treated aggregate) 工业废渣(industrial solid waste)稳定类
路基工程subgradeproject路面工程pavementproject原理设计方法构造要求施工技术附属设施设计土质土力学地质学材料力学弹性力学工程材料施工技术工程管理机电工程测量学第一章总论路基路面工程的特点及要求影响路基路面稳定的因素路基土的分类及工程性质公路的自然区划路基水温状况及干湿类型路面结构及层位功能路面的等级与分类本章重点路基路面工程的特点及要求工程特点projectfeature涉及面广
例题
解：由区划图:苏州市属IV1区 H= 1.0+0.8=1.8m
查表1-9 粉性土临界高度H1=1.9~2.1m H2 =1.3~1.4m 再由上表H2<H<H1,属中湿类型 则
wc1≤wc ≤wc2
查表可知：wc1=0.96 wc2=0.69 因H偏近于H1
故：估计路基上层80cm范围内平均稠度均为0.92
沥青稳定类：热拌沥青碎石，沥青灌入碎石，乳化沥 青碎石混合料
分层：当基层较厚时，分两层施工： 上基层，下基层 材料不同时称底基层，设在基层之下，分担基层承重作用
路面结构及层位功能 三 、路面分层及层面功能 3、垫层(bed course)：土基与基层之间
作用：改善土基的温湿状况；扩散和传递由基层传 递的荷载应力 ；防路基土挤入基层 要求：水稳定性、隔温性能