第4章 特殊路基设计(B)(路基路面工程)解读
特殊路基设计解析
② 铺设土工合成材料
它是在路堤底部铺设一层或多层土工合成材料，起柔性 柴排的作用。土工合成材料铺设于路堤底层后，由于其具有 较高的强度和韧性，能紧贴于地表，使上部填土荷载较均衡 地分布到地层中，并能抵抗土坡滑动，阻止冲切破坏面的产 生，提高地基承载力，增强路堤稳定性。
③ 限制软土地基侧向位移的方法
⑥ 旋喷桩法 ⑦ 深层搅拌桩
3）排水固结
排水固结是在软土中设置垂直井，地表铺设砂垫层，以缩 短孔隙水的流程，加速土体固结的一类方法。
① 排水砂井 a 作用原理 软土地基在荷载作用下，孔隙中的水慢慢排出，孔隙水压 力逐渐消散，有效应力渐渐提高，孔隙体积渐渐减小，地基 发生固结沉降，地基强度相应增大。根据固结理论，粘性土 固结所需的时间和排水距离的平方成正比。土层越厚，固结 所需的时间越长。为了加速土层固结，最有效的方法是增加 土层的排水通道，缩短排水距离。砂井(袋装砂井、塑料排水 板)就是按照这个原理而设置的。
特殊土地区的路基
一、软土和泥沼地区 二、膨胀土地区 三、黄土地区 四、多年冻土地区 五、盐渍土地区
特殊条件下的路基
一、浸水条件下的路基 二、滑坡地段的路基 三、崩塌地段的路基 四、风沙地区的路基
§1 软土地区路基
一、软土的成因类型与工程特性
1、软土的定义
滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、 孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土 。
§2 膨胀土地区路基
一、膨胀土（岩）的工程特性
1、胀缩性 2、崩解性 3、多裂隙性 4、超固结性 5、强度Байду номын сангаас减性
§2 膨胀土地区路基
二、膨胀土（岩）的路基病害
① 溜坍 路基边坡上局部表层土体，由于降雨下渗含水量过大以及 土的胀缩作用，强度降低而溜坍。 ② 滑坡 斜坡土体沿土中裂隙面、层面等软弱面滑动。滑动面土体 含水量较大、强度低，虽然边坡放缓，但仍易产生滑动。 ③ 坍滑 路基边坡坍滑是膨胀土地段的路堑、路堤边坡经常发生的 一种变形现象。
路基路面工程道路工程概论讲义PPT课件精选全文
路基的干湿类型
路基湿度的来源
大气降水、地面水、地下水、
水蒸气及其凝结水、给排水设施泄露
路基干湿类型的划分
标准：平均稠度Bm=（WL-Wm）/（WL-Wp） 类型：干燥、中湿、潮湿、过湿
路基临界高度
第38页/共94页
6.2路基设计 一． 路基横断面基本形式
路堤
路堑
半挖半填路基
3.1竖曲线设计
定义 分类 作用
第19页/共94页
竖曲线要素计算
变坡角 1 （2 “”为凸曲线、“”为凹曲线） 曲线长L R
切线长T
L 2
外矢距E T 2 2R
切高y x2 2R
竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T 竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T 某桩号在凸（凹）曲线上的设计标高
=该桩号在切线上的设计高-（+）y
拓宽路口式交叉口设计 拓宽车道数
拓宽位置的选择
拓宽车道长度的计算
环形交叉口设计
中心岛的形状和尺寸
环道的宽度
交织角
环岛进出口的转弯半径
第32页/共94页环 道 的 横 截 面
交叉口竖向设计
原则
基本形式
设计方法及步骤
O2
E2 A
E D3
E3
M3
O3 F3 F
第33页/共94页
计算图示
5.2立体交叉设计
路基土方施工
开挖
运输
填堆
压实
第45页/共94页
修整
路基压实
压实土基的意义
影响路基压实效果的因素：
干
内因： 含水量
容 重
土质
外因： 压实功能
压实机具
第46页/共94页
特殊路基概述
特殊路基概述
特殊路基是指修建在不良地质现象、特殊地形地质情况和某些特殊气候因素等不利条件下的道路路基。
特殊路基有可能因自然平衡条件被打破，或者边坡过陡，或者地质承载力过低，而出现各种各样的问题，因此，除要按一般路基标准、要求进行设计、施工外，还要针对特殊问题进行研究，做出处理。
特殊路基类型主要包括12种，即软土路基、滑坡地段路基、膨胀土地区路基、黄土地区路基、盐渍土地区路基、季节性冻土地区路基、岩坍与岩堆地段路基、泥石流地区路基、岩溶地区路基、沙漠地区路基、雪害地段路基、涎流冰地段路基。
特殊路基施工的一般规定如下：
（1）特殊路基施工，应进行必要的基础试验，编制专项施工组织设计，得到批准后方可实施。
（2）施工中如实际地质情况与设计不符或设计处治方案因故不能实施，应按有关规定办理。
（3）采用新技术、新工艺、新设备、新材料时，必须制定相应的工艺、质量标准。
（4）用湿黏土、红黏土和中、弱膨胀土作为填料直接填筑时，应符合下列规定：
①液限在40%～70%之间、塑性指数在18～26之间。
②采用湿土法制作试件，试件的CBR值应满足表3-2的规定。
③不得作为二级及二级以上公路路床、零填及挖方路基0～0.8 m范围内的填料，不得作为三、四级公路路床、零填及挖方路基0～0.3 m范围内的填料。
④压实质量应采用表4-1所示的压实度标准。
表4-1 压实度标准。
[PPT]一般路基及特殊路基设计讲义221页
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• 保证路基临界高度要求的最小填土高度，使路基处于干燥或中湿状态； • 保证路基工作区路基的强度和稳定性； • 沿河和浸淹路基高度＝设计水位＋壅水高＋波浪侵袭高＋0.5m安全高。
（路基设计洪水频率：高速、一级1/100，二级1/50，三级1/25，四 级按具体情况确定） • 全封闭的高速公路处理好填土高度和横向沟通（涵洞或天桥）的关系
A.路基宽度B- width 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
路
缘中缘
带央带
分
隔
带
二、三、四级公路路基标准横断面
路肩
车道
路肩
土路肩 硬路肩 车道
车道
二级公路加宽硬路肩时
三、四级公路一般情况
B.路基高度H- height of subgrade：
三、路基边坡坡度
• 路基边坡坡度：边坡高度H和边坡宽度b之比。
路堤1：m
路堑1：n
• 影响边坡坡度大小的因素
• 边坡的土质 • 岩石的性质
1 M(或n)
• 水文地质条件
• 边坡高度
• 边坡坡度设计的依据
• 路基的整体稳定性（技术）
• 填挖土石方量（经济性）
• 一般路基的边坡坡度可根据多年工程经验和设计规范推荐的 数值确定。
向内倾斜2％～4％
路堑边坡坡度
1.土质路堑
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。
1）边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜大于下表规定
土的类别
9特殊路段路基及处理
处理方法：详 细描述采用的 冻土路基处理 方法，如换填 法、保温法、 隔热层法等。
施工过程：简 要介绍施工流 程，包括前期 准备、材料选 择、施工方法
等。
效果评估：对 处理后的冻土 路基进行检测 和评估，包括 稳定性、耐久 性等方面的评
估。
经验总结：总 结该案例中的 经验教训，为 类似工程提供
参考。
检查路基边坡是否稳定、 无坍塌
检查路基排水设施是否畅 通
检查路基防护措施是否完 善
06
特殊路段路基处理 案例分析
某高速公路软土路基处理案例
案例背景：某高 速公路经过软土 地区，需要进行 路基处理以保障 行车安全。
处理方法：采用 砂桩、塑料排水 板、土工布等综 合处理方法。
处理效果：经过 处理后，软土路 基的强度和稳定 性得到了显著提 高。
耐久性原则
路基设计应满足耐久性要求，确保在正常使用条件下不出现破坏或过快磨损。 路基材料应具有足够的强度和稳定性，以抵抗各种自然因素和车辆荷载的作用。 路基结构应合理设置排水设施，防止水分渗透导致路基损坏。 在特殊路段，应根据具体情况采取相应的处理措施，确保路基的耐久性和稳定性。
04
特殊路段路基处理 方法
添加项标题
效果评估：对处理后 的膨胀土路基进行检 测和评估，包括强度、 稳定性等方面的检测， 以证明处理方法的可 行性和有效性。
添加项标题
经验总结：总结该 案例的成功经验， 并提出改进意见和 建议，为类似工程 提供参考。
某冻土区公路冻土路基处理案例
案例背景：介 绍冻土区的地 理环境、气候 条件以及冻土 对路基的影响。
• a. 换填法：将软土层挖除，换填强度较高、稳定性好的材料，如砂、碎石等。 • b. 排水固结法：通过设置排水通道，排出软土中的水分，使土体固结，提高承载力。 • c. 搅拌桩法：通过深层搅拌设备，将水泥、石灰等固化剂与软土搅拌混合，形成具有较高强度的桩体。 • d. 土工合成材料法：利用土工合成材料（如土工布、格栅等）对软土路基进行加固处理，提高土体整体稳定性。 • e. 强夯法：通过重锤夯击软土路基，使其密实度提高，承载力增强。
路基路面工程思考题
答：路基：路基是在天然地表面按照道路的设计线形(位置)和设计横断面(几何尺寸)的要求开挖或者堆填而成的岩土结构物。
路面：路面是在路基顶面的行车部份用各种混合料铺筑而成的层状结构物。
作用：路基是路面结构的基础，坚固而又稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证，而路面结构层的存在又保护了路基，使之避免了直接经受车辆和大气的破坏作用，长期处于稳定状态。
基本性能要求:①承载能力(包括强度和刚度)；②稳定性；③耐久性；④表面平整度；⑤表面抗滑性能。
答：①地理条件；②地质条件；③气候条件；④水文和水文地质条件；⑤土的类别。
答：我国公路用土依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、细粒土和特殊土四类。
答：我国地域辽阔，又是一个多山的国家，从北到南分处于寒带、温带和热带。
从青藏高原到东部沿海高程相差 4000m 以上，因此自然因素变化极其复杂。
不同地区自然条件的差异同公路建设有密切关系。
为了区分各地自然区域的筑路特性，进行了公路自然区划。
原则：①道路工程特征相似的原则；②地表气候区划差异性的原则；③自然气候因素既有综合又有主导作用的原则。
答：①大气降水；②地面水；③地下水；④毛细水；⑤水蒸气凝结水；⑥薄膜移动水。
答：沿路基深度浮现较大的温度梯度时，水分在温差的影响下以液态或者气态由热处向冷处挪移，并积聚在该处，积聚的水冻结后体积增大，使路基拱起而造成面层开裂，使路面遭受严重破坏答：分为四类，干燥、中湿、潮湿和过湿。
要求：路基保持干燥或者中湿状态。
答：按不利季节路槽底面以下 80cm 深度内土的平均稠度确定。
答：用路基临界高度作为判别标准。
答：稠度 w 定义为土的含水率 w 与土的液限 w 之差与土的塑限 w 和液限 w 之差C L P L的比值。
答：与分界稠度相对应的路基离地下水或者地表积水水位的高度称为路基临界高度 H。
答：由行车道、硬路肩和土路肩组成。
通常分为槽式横断面和全铺式横断面。
《路基工程》PPT课件
K— 系数，取K = 0.5；
—土的容重，kN/m3；
n— 系数，n = 5～10。
路基工作区的设计、施工要求
➢ 对路基工作区内的土质选择、压实度要求都更严格些，保 证其强度与稳定性均高于其它部分。
➢ 路基设计和施工中要求根据不同的层位选择填料，把工程力 学性质好的土填筑在路床上部，而把质量较差的土填在下 部。
a.填石路堤
填料规格 小于25cm的石块 小于25cm的石块 大于25cm的石块
填石路堤边坡坡度表
边坡高度H(m) 边坡坡度
<6
1.25～1：1.33
6～20
1：1.5
施工方法 填筑 填筑
<20
1:1
表面用较大石块砌成规
则整齐的行列，内部以
一般石料分层填筑
➢ 填石边坡的外层，应选用坚硬而未风化的石料填筑，采用排 砌方式可以增强其稳定性。
《公路路基设计规范》(TJG D30-2004)对路基填料最小强度 和最大粒径规定：
路基填料最小强度和最大粒径要求
项目分类
填 上路床 方 下路床 路 上路堤 基 下路堤 零填及路堑路床
路面底面 以下深度
(cm) 0～30 30～80 80～150 150 以下 0～30
填料最小强度(CBR)(％) 高速公路、 其它等级 一级公路 公 路
第四章 路基工程
路基是道路工程的基础 路基的强度和稳定性直接影响道路的使用寿命及使用质量
• 设计内容§4.1.1 路基工程内容
1.选择路基断面形式(填方路基、挖方路基和半填半挖路 基等)，确定路基宽度与路基高度； ---平、纵、横设计 ；
2.选择路堤填料与压实标准；
3.确定边坡形状与坡度：---路基稳定性；
特殊路基施工方案讲解
六、特殊路基施工（一）半填半挖路基处理半填半挖路基分纵向半填半挖路基和横向半填半挖路基，其处理方法如下：1、在填挖交界面原地面挖台阶，台阶宽度不小于2米，并向内倾斜2～4%；2、在路基填挖交界处设土工格栅加固，以减小填挖间路基不均匀沉降。
土工格栅分上下两层铺设：下层设置下下路订底面，上层设置于上路床底面；采用单向土工格栅（铺设：其纵向与路基填挖交界线垂直，宽度4m其中挖方区1.5m、填方区2.5m）；坡脚为陡坡地每1m高设一层土工格栅。
3、施工时，土工格栅均匀张拉，相邻两幅格栅在交界处搭接布置，横向搭接宽度为20cm，纵向搭接宽度为15cm，用尼龙绳绑扎。
土工格栅设计抗拉强度＞60KN/m(延率3%)，横向搭接长度＞20cm。
土工格栅采用双向钢塑土工格栅，土工格栅两端各采用两根U形固定钉固定，间距100cm。
土工格栅自由段回折2米以利格栅加固。
4、铺设土工格栅的土层表面必须平整，不得有碎、块石等坚硬凸出物。
在距土工合成材料层8cm以内的路堤填料，其最大粒径不大于6cm。
5、纵向填挖交界处应设置过渡度，土质地段过渡段采用级配较好的砾（角砾）类土、砂类土、碎石填筑，当挖方区为坚硬岩石时，宜采用填石路堤。
（二）高路堤施工高填方地段施工前，按《公路路基施工规范》和《公路工程技术标准（JTGGB01-2003）》的要求，进行基底清理和基底碾压，碾压压实度不小于规范和技术标准要求的压实度；当基底为水田或浅水塘时，则先挖沟疏干，清除表层淤泥质土等后再填筑路基；当基底强度不足或属软土时，应作稳定性验算并采取处理措施。
高填方路堤填筑拟采用自卸汽车卸料、平地机分层摊铺，重型压路机碾压夯实的方法，高填路堤施工的摊铺和碾压同前述“路基填筑施工”的方法和要求，并做好加强压实度检测。
同时注意以下几点：1、按设计资料，复合现场地质情况，确定非适用性材料的覆盖厚度及分布情况，以便施工前全部挖除。
2、高填方施工前，按规范要求对填料进行各项性能试验，确定松铺厚度和压实厚度。
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4.2 山区路基
不良工程地质条件： A）地质构造和地震作用的影响明显； B）基岩起伏多变，地基软硬不均； C）填挖方造成地基软硬不均，高边坡路堑； D）土层在平面和空间上分布不均； E）地下水丰富。 1、滑坡地段路基
A）稳定性判断：红外线遥感技术
B）滑坡防治：地表排水、地下排水（排水渗沟）、减重、支挡工 程（挡墙、抗滑桩）
软土地基上填筑路堤，超静孔压、 沉降、路堤水平位移变化规律
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考虑一次性Leabharlann 载 和分步加载方案412.0
12.0
加筋材料
60.0
分析模型与加载方案
6.0
路堤填土
软土地基
30.0
桩墙
7 6
加载方案一
计算模型（1）
12.0 12.0
加筋材料
填土高度 (m)
5 4
2 1 0 10
6.0
路堤填土
2、崩塌地段路基（崩塌事故）
3、泥石流地区路基（避开） 介绍实际工程中 4、岩溶地区路基（避开）
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顶板较厚情况 顶板较薄情况 溶洞较小情况
11
溶洞的处理办法
4.3 膨胀土路基
“橡皮土”——易被误认为较好的黏性土！！
膨胀土：亲水矿物含量高，具有较强的吸水膨胀、失水收缩的可逆变 形能力，属于高塑性粘性土。 分布：云、贵、川、粤、桂、鄂、豫、皖、冀、鲁、陕等地。 1、膨胀土路基的变形量可根据土的天然含水量分三种情况计算（分 层总和法）： A）当离地表1.0m处路基土含水量w<0.8wp时，按膨胀变形计算； B）当w>1.2wp时或直接受高温影响时，按收缩变形计算； C）当w=(0.8-1.2)wp时，按膨胀和收缩总量计算； 2、膨胀土路基设计应采取的措施： A）选择合理的路基断面； B）做好路基排水、防水、保湿措施； C）进行路基土的加固和改良（石灰桩、水泥桩、碎石桩）。
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4.5 盐渍土路基
距地表1m范围内易溶盐含量超过0.3%时的土称为盐渍土。 病害特征：溶陷性、盐胀性、腐蚀性、渗透变形等。 了解分布范围和预防易发病害的的主要措施。
4.6 风沙地区路基
1、病害特征：沙埋——风速减慢，落沙堆积；沙丘移动； 风蚀——风沙冲击，侵蚀路基； 2、设计原则： a）选线时尽量避开严重的流沙地段； b）道路走向尽可能与主导风向大致平行； c）选择合理的断面型式和适当的路基高度。 3、路基处理： a）治沙、防沙； b）路基防护；
一次性 加载方案
CASE 2-加载完毕固结709d
桩端穿透软土层
分步加载 方案
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8
CASE 3-加载完毕固结1534d
一次性 加载方案
CASE 4-加载完毕固结1231d
桩端未穿透软土层
分步加载 方案
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9
4.1.2 泥沼路基 1、泥沼类型 按有机质含量：高有机质土（50％）、泥炭质土； 按分解程度：泥炭、腐泥； 按厚度：浅泥沼、中等泥沼、深泥沼； 按成因：低地泥沼、高地泥沼、过渡泥沼； 2、工程特征 主要取决于泥炭类土的矿物成分和分解程度。分解程度越高， 粘土矿物含量越大，则压缩性越小，透水性越差。 3、泥沼路基的处治 类似于软土路基，预压法、复合地基法。
路基路面工程
第 4章 特殊路基设计
本章内容
本章主要介绍几种特殊路基的工程特征、自然病害、设计 方法和处治措施。 学习要求：了解特殊土路基的类型、特点和常见病害；熟 悉特殊土路基设计和施工中的处理措施。 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 软土与泥沼路基 山区路基 膨胀土路基 黄土路基 盐渍土路基 风沙地区路基
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3
3、软土路基破坏特征 沉降或不均匀沉降过大引起路面开裂甚至损坏； 路面荷载过大，引起地基整体、局部剪切破坏、冲切破坏，造 成路堤整体、局部失稳； 路堤边坡较陡或施工加载速度太快，软土中超静孔隙水压力来 不及消散，产生较大的剪切变形而导致路堤侧向滑移。 4、软土路基设计 软土路基的设计原则：沉降和差异沉降控制，侧向变形控制， 分期修建以控制变形。 原理 5、软土路基处理 路基处理→地基处理→处理方法：换填法、挤密法、排水固结 法、化学加固法、竖向增强体(桩体)、水平增强体(加筋)。
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4.4 黄土路基 1、结构特点：多孔隙，节理发育，具有较强的崩解性，吸 水膨胀失水收缩，各向异性。 2、主要病害： A）路基湿陷引起路基、路面、桥涵、挡墙等发生沉陷、变 形或开裂； B）路堑边坡发生剥落、冲刷、滑坍、崩坍、流泥； C）土质疏松、节理发育的路基土被水冲蚀或溶蚀形成暗河、 土洞和暗穴。 3、黄土路基的加固措施 A）消除和减轻黄土的湿陷性； B）陷穴的处理； C）路基排水，路基防护。
分步加载完毕， CASE 2 －超静孔压 沿地基深度递减。
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6
一次性加载完毕 CASE 3
分步加载完毕 CASE 4
1. CASE 3 超静孔压接近填土荷载 2. CASE 4 超静孔压小于CASE 3 3. 最大超静孔压位于桩端附近
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CASE 1-加载完毕固结755d
20
加 载 方 案 二
60.0
3
软土地基
30 40 50 加载时间 (d)
60
70
80
30.0
桩墙
加载方案
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计算模型（2）
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超静孔隙水压力
1. 超静孔压小于填土荷载 2. CASE 2 超静孔压小于CASE 1 3. 最大超静孔压位于路堤底面处
1、超静孔压分布规律
一次性加载完毕， CASE 1－超静孔压 沿地基深度递减。
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2
4.1 软土及泥沼路基
软土：以饱和软弱粘性土、淤泥和淤泥质土为主的地层，有 时夹有少量的腐泥或泥炭层。 主要分布 ：沿海、沿湖、沿河 地段。 泥沼：是以泥炭沉积为主，夹有腐泥或淤泥沉积的低洼潮湿 地段。主要分布：大小兴安岭、长白山、三江平原及青藏高 原等地区。 特征：天然含水量高、空隙比大、压缩性高、强度低，在其 上修正路堤易产生沉降过大、路堤失稳等。 4.1.1 软土路基 1、特点：天然含水量高、空隙比大、压缩性高、透水性差、抗 剪强度低、流变性显著等。 2、软土路基沉降分析：沉降稳定所需时间长，工后沉降大。 沉降规律：曲线拟合—对数、指数曲线，双曲线。