高速公路路基路面設計

第七章高速公路路基路面設計第一節(jié)概述第二節(jié)路基設計第三節(jié)路面設計第一節(jié)概述一、路基工程1、要求：具有足夠的整體穩(wěn)定性；排水、防護、加固具有足夠的抗變形能力。加固軟弱地基，改善水溫狀況等2、路基構造的類型：路堤－高于原地面，由填方構成的路基為路堤。填高為1米的，屬于矮路堤；1—20米之間為一般路堤；超過20米的為高路堤。路塹－低于原地面，由挖方構成的路基為路塹，設計時對邊坡穩(wěn)定性予以充分注意。半填半挖－這重路基是路塹與路堤的綜合形式，主要設置在比較陡的山坡上。將挖出的土石方，作為填筑的土石方，可以節(jié)省土石方，比較經濟，給施工帶來方便。3、路基設計的主要內容設計路基橫斷面形狀和邊坡坡度；道路排水系統(tǒng)及構造物的設計；路基穩(wěn)定性分析，以及防護和加固措施的設計。二、路面工程1、要求良好的平整度；優(yōu)質的施工機具，精細的施工工藝，嚴格的施工質量管理和良好的養(yǎng)護來實現(xiàn)和保證足夠的抗滑能力；采用堅硬、耐磨和表面粗糙的集料修筑路表面層，也可通過一些工藝措施，如刻槽來實現(xiàn)足夠的承載能力；

路面結構必須具有足夠強度、抗變形能力和耐久性。2、路面的構造路面結構層路肩

－給面層、基層和墊層一個側向支承保護和拱車輛臨時停靠。路拱內部排水設施3、路面結構層面層

－直接承受行車荷載和大氣作用。應具備良好平整度、抗滑性能和足夠的承載能力，以及密水性?；鶎樱δ埽簲U散面層傳下的豎向力。應具有足夠的強度、剛度和良好穩(wěn)定性。墊層－作用：改善土基的濕溫狀況，以保證面層和基層的強度穩(wěn)定性和抗凍脹能力。4、路面設計的主要內容路面結構層的選擇和組合方案的提出；各結構層混合料的組成設計；各結構層的厚度設計；方案的工程經濟分析和比選，確定實施方案。第二節(jié)路基設計一、路基的受力狀況一般情況下，路基承受兩種荷載：

一是路面和路基自重引起的靜力荷；路基土因自重引起的垂直應力與深度成正比例。另一種是車輪引起的動力荷載。路基在車輪荷重作用下所引起的垂直應力隨深度而減弱。路基土因自重所引起的垂直應力，在一定的深度下，路面的質量遠小于路基的自重，所以土基自重引起的垂直應力與深度成正比，既σ=γZ圓形均布荷載中心下土基的垂直壓應力，可用下面的公式計算：

σ=P/（1+2.5(Z/D)）二、路基的的工作區(qū)當荷載引起起的應力僅僅為自重應應力的20%---10%時，荷載應應力影響的的深度作為為工作區(qū)的的深度。該深度Za隨車輛荷載載增大而增增大，隨路路面的強度度和厚度的的增加而減減小。路基工作區(qū)區(qū)深度有兩兩種情況：：Za大于路基填填土高度；；Za小于路基填填土高度。。三、路基的的強度和強強度指標路基的強度度，用抵抗相對滑滑動位移變變形和豎直位移變變形的能力力，作為具體體指標來表表征。1.抗剪強度在路基邊坡坡內，當路路基強度不不夠，不能能抵抗剪應應力的作用用。便會沿沿某一剪切切面產生相相對移動于于是邊坡破破壞，穩(wěn)定定喪失。土土體必須具具有抵抗此此變形能力力，用抗剪剪強度表示示。見公式9-5土體的抗剪剪強度取決決于土的粘結力C和內摩擦角φ。土的顆粒越越細，粘聚聚力越大。。沙土的粘粘聚力很小小或沒有，，由于粘聚聚力不如內內摩擦力影影響大，因因此土的顆顆粒越大，，抗剪強度度就越高。。2.回彈模量通過路面?zhèn)鱾鞯酵粱牡拇怪眽毫α?，使土基基產生一定定程度的豎向位移變變形，假設土基基是均質的的彈性體，，在圓形垂垂直均布荷荷載作用下下，當應力力與應變成成直線關系系時，可用用彈性理論論來解荷載載與變形之之間的關系系。見公式9-1從上述的公公式可以看看出，土基基回彈模量量，表示土土基在彈性性變形階段段內，在垂垂直荷載作作用下，抵抵抗豎向變變形的能力力.四、路基防防護與加固固路基防護與與加固工程程，按其作作用的不同同，可以分分成：1、沖刷防護護它的作用是是防護水流流對路基的的沖刷和淘淘刷。按方法的不不同，又可可以分為直接防護和間接防護。2、坡面防護護用來防護容容易受到自自然因素影影響而破壞壞的土質與與巖質邊坡坡。3、支檔建筑筑物是防止路基基變形或支支檔路基本本身以保證證其穩(wěn)定性性。為了使概念念明確，一一般把防止止沖刷和風風化，主要要起隔離作作用的措施施稱為防護工程程，而把防防止路基基或山體體因重力力作用而而滑塌，，主要起起支撐作作用的支支檔結構構物稱加固工程程。沖刷防護護沿河路基基防止水水流沖刷刷的措施施，一種是加加固岸坡坡的直接接防護；；另一種是是改變水水流性質質的間接接防護。。直接防護護，除坡面防護護和石砌護坡坡外，還有有拋石、石蘢、柔性混凝凝土塊及浸水擋土土墻等防護方方法。間接防護護，包括括各種導導流與調調治構筑筑物，如如丁壩、順水壩及攔河壩等。坡面防護護1、植物防防護措施：種草用于防止止表面水水土流失失，固結結表土，，增加路路基的穩(wěn)穩(wěn)定性。。鋪草皮適用于當當?shù)赜凶阕銐蛲谌∪∈褂玫牡牟萜さ氐囟温坊雷o。。植樹2、坡面面處治對巖石邊邊坡無法法用植物物防護時時，可選選用坡面面處治，，如抹面、噴噴漿、勾勾縫、灌灌漿、錨錨固等方法防防護；抹面使用于易易風化而而表面較較完整，，還未剝剝落的巖巖石邊坡坡；噴漿用于易風風化和坡坡面不平平的巖石石邊坡，，厚度度一般為為2cm；勾縫用于較堅堅硬且裂裂縫多而而細的巖巖石邊坡坡以防水水侵人巖巖層內造造成破壞壞；灌漿用于較堅堅硬但裂裂縫深和和寬的巖巖石邊坡坡師坡面面表層成成為防水水的整體體。3、護面墻墻為了覆蓋蓋各種軟軟質巖層層和較破破碎巖石石的挖方方邊坡，，免受大大氣因素素影響而而修建的的墻，稱稱為護面面墻。擋土墻1、擋土墻墻的用途途和分類類它是用來來支撐路路基邊坡坡或山坡坡土體，，以防填填土或土土體變形形失穩(wěn)的的構筑物物。按其所在在位置可可分為路肩墻、路堤路塹塹墻、山坡墻等。2、擋土墻墻的構造造一般由墻墻身、基基礎、排排水設施施和伸縮縮縫幾部部分構成成。墻身構造造可作成仰仰斜、附附斜、直直立、衡衡重式。。仰斜擋墻墻背背所受土土壓力小小，墻背背比較經經濟。但基礎外外移，地地面橫坡坡比較陡陡時，增增加墻高高，斷面面增大；；俯斜式所受土壓壓力較大大，通常常在地面面坡度較較陡時采采用，借借助于陡陡直的墻墻面，減減小高度度；衡重式在上下墻墻之間設設一衡重重臺，采采用陡直直的墻面面，適宜宜于陡峻峻的地形形。墻背的坡坡度一般般在1：0.025~1：0.4，仰斜式式坡度在在1：0.25左右。基礎基礎的埋埋深應按按地基的的性質、、承載力力要求、、凍脹的的影響、、水文地地質條件件來定。。一般情情況下，，地表下下不小于于1米。排水設施施在墻身適適當高度度處設一一排泄水水孔，間間距2-3米，出水水口高出出地面0.3米。沉降縫為避免地地基不均均勻沉陷陷引起墻墻身開裂裂，按高高度和地地基的性性質，設設置沉降降縫。一一般每隔隔10~15米設一道道。寬2-3厘米。五、路基基排水1、根據(jù)來來源的不不同，水水流可分分為地面水和地下水。地面水主主要是經經由降水水形成的的地面徑徑流。地下水分分為：上層滯水水從地面入入尚未深深達下層層的土中中水；潛水在地面以以下第一一個隔水水層以上上的含水水層中的的水，距距地面較較近；層間水在地面以以下任何何兩個隔隔水層之之間的含含水層之之間的地地下水。。目的是把路基基工作區(qū)區(qū)內的土土基含水水量降低低到一定定的范圍圍，土基基含水量量過大，，會引起起土質松松軟，強強度降低低，邊坡坡塌方，，基身沉沉陷或滑滑動，影影響交通通。2、地面排排水邊溝設計計位置設置在路塹的路路肩外側側或路堤坡腳腳外側，主要用用于匯集集和排除除路基范范圍內以以及流向向路基的的小量地地面水，，當流量量不大時時，可采采用標準準橫斷面面。橫斷面形形式邊溝的橫橫斷面形形式常為為梯形或三角形，也有流流線型和和矩形。。底寬與與深度一一般不小小于0.4m。邊溝的邊邊坡：一般為1：1---1：1.5，巖石邊邊坡為1：0----1：0.5。溝底縱坡坡：一般與路路線縱坡坡一致，，并不得得小于0.5%，若大于于3%時，需采采取加固固措施。。為防止邊邊溝水流流漫溢或或沖刷，，規(guī)定單單向排水水長度每每300——500米設出水水口，把把水引到到低洼處處。截水溝設設計作用截水溝設設在離路路塹邊緣緣一定距距離和山山坡路堤堤上方的的適當位位置，用用來攔截山坡坡流向路路基的水水流。其縱坡不不小于0.5%，以免水水流停滯滯。斷面形式式一般為梯形，底寬、、深度不不小于0.5米，邊坡坡坡度根根據(jù)土質質而定。。位置最好能與與絕大部部分地面面水流的的方向垂垂直，轉轉折處最最好用曲曲線連接接，在路路基邊坡坡到分水水嶺的距距離長而而降雨量量又大的的低段，，可設置置一道或或幾道差差不多平平行的截截水溝，，分段攔攔截地面面徑流。。排水溝設設計目的就是為了了將水從從路基導導入低洼洼地或其其他排水水構造物物中去。。斷面形式式一般采用用梯形，，大小應應通過計計算確定定，但水水量較小小時，可可以不用用計算而而直接采采用底寬寬0.5米的最小小斷面，，溝深也也不小于于0.5米。排水溝的的長度根根據(jù)實際際需要來來定，通通常在500米左右。。跌水與急急流槽山嶺重丘丘區(qū)，排排水溝渠渠樅坡較較陡，水水流急沖沖刷力強強。為減減小流速速，降低低水流的的能量，，防止對對路基的的危害，，大多設設跌水和和急流槽槽。構造：進水口、臺階、、出水口。臺階階部分的作用在在于消能。3、地下排水暗溝暗溝是指地面以以下引導水流的的溝渠，本身不不起滲水和匯水水作用。當路線通過地區(qū)區(qū)路基范圍內出出現(xiàn)了個別泉眼眼，泉水上冒，，路線不能繞避避時，在其與邊邊溝之間開挖溝溝槽，修建暗溝溝，把泉水排除除。暗溝的斷面尺寸寸不必經過水力力計算來確定。。溝寬一般是20—30cm，溝底縱坡不小小于1%，出口處溝底應應高出邊溝最高高水位20cm以上，不允許出出現(xiàn)倒灌現(xiàn)象滲溝滲溝的構造一般般分為三形式，，即盲溝、管式式滲溝和洞式滲滲溝。利用片石的空隙隙作為排水通道道的稱為盲溝；底部設滲水管作作為排水通道的的，稱為有管式滲溝；底部用滲水石板板涵作排水通道道的稱為排水通通道的稱為洞式滲溝。它們的構造基本本相同，斷面通通常為矩形，頂頂部為覆蓋層或或叫做封閉層，，側面為反濾層層，底部為排水水通道。滲溝布置盡可能能與地下水流相相互垂直，使之之能攔截更多的的地下水。滲水井作用是將地面水通過過滲井深入地下下，將其排除。。修建條件路線經過的地區(qū)區(qū)，地形平坦，，地面水無法排排除，而離地面面不深的地方有有滲透性土層，，而且地下水背背離路基，可以以建豎井或吸水水井一樣的豎井井。用這個設施施把邊溝中的水水引導到原離路路基以外，并匯匯集于路基范圍圍以外離地面1.5米以下的土層中中去，以保證路路基的穩(wěn)定。第三節(jié)路面設設計一、路面材料的的力學性能路面材料：粒料、瀝青混合料和水硬性混合料。粒料：顆粒狀材料，如碎石、礫石石、天然砂礫、、爐渣等。常用于修筑底基基層和墊層。粒料的回彈模量量隨主應力增大大、側限應力減減小而下降。瀝青混合料應力－應變關系系與溫度和荷載作用時間有關：在低溫時，呈現(xiàn)現(xiàn)彈性；在高溫時，變?yōu)闉閺棧承曰驈棧常苄泽w體。水硬性混合料常見有：石灰穩(wěn)定類、水泥穩(wěn)定類、工業(yè)廢渣混合料料和水泥混凝土等。應力－應變關系系：在加載前期，近近似為線彈性；在加載后期，呈呈現(xiàn)為非線性。二、路面設計理理論層狀彈性體系理理論假設：各層由勻質、各各向同性、無質質量的線彈性材材料組成，其力力學參數(shù)為彈性性模量和泊松比比；最下層為水平方方向無限的半無無限體，其上各各層為水平向無無限但豎向同厚厚；各層間應力和位位移完全連續(xù)，，或豎向應力和和位移連續(xù)，但但水平力為零；；最下層無限深處處的應力和位移移均為零。見圖9-5彈性地基上薄板板理論假設：