第三章 一般路基
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
§3-1 路基设计的一般要求
路基是路面的基础，承受着本身土体的自重和路面结构的重量传递下来的行车荷载。 路基设计根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高。 路基承受的行车荷载，主要作用在应力作用区范围之内。 路基的整体结构中包括各项附属设施。一般路基：指在良好地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。 ——选用典型断面图。 特殊路基：对于超过
规范
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规定的高填、深挖路基，以及地质和水文等条件特殊的路基。——进行个别设计和验算。
§3-2 路基的类型与构造
路基横断面的典型形式——路堤、路堑和填挖结合等三种类型。 路堤：指全部用岩土填筑而成的路基。 路堑：指全部在天然地面开挖而成的路基。 半填半挖路基：当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为填挖结合路基。 一、路堤 按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。 矮路堤：填土高度小于1.0-1.5m； 高路堤：填土高度大于18m(土质)或20m(石质)的路堤； 一般路堤：填土高度在1.5m-18m范围内的路堤。 矮路堤常在平坦地区取十困难时选用，满足最小填土高度的要求。 高路堤的填方数量大，占地多，需进行个别设计。 二、路堑 路堑横断面形式有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。 路堑以下的天然地基，要人工压实至规定的密实程度。 三、半填半挖路基 半填半挖路基兼有路堤和路堑两者的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足。
§3-3 路基设计
一般路基设计包括以下内容： (1)选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度； (2)选择路堤填料与压实标准； (3)确定边坡形状与坡度； (4)路基排水系统布置和排水结构设计； (5)坡面防护与加固设计； (6)附属设施设计。 一、路基宽度 路基宽度：行车道与路肩之和。 具体宽度见《公路工程技术标准》2004。 二、路基高度 路基高度：路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高与地面标高之差。 路基高度：中心高度和边坡高度。 三、路基边坡坡度 路基边坡坡度：边坡高度与边坡宽度之比值。 边坡坡度大小：边坡土质、岩石性质、水文地质条件。 1.路堤边坡： 一般路堤：按规范选用。 高路堤：单独设计。 2.路堑边坡： 土质路堑边坡：边坡高度、土的密实程度、地下水、地面水。 岩石路堑边坡：岩石种类、风化程度、边坡高度——工程经验。 四、路基压实 1.压实土的特性： 在最佳含水量条件下，采用一定的压实功能可以达到最大的密实度。 路基土在最佳含水量状态下进行压实可以提高路基的抗变形能力和水稳定性。 2.压实标准： 压实度：应达到的干密度绝对值与标准击实试验得到的最大干密度之比值的百分率。
§3-4 路基附属设施
一、取土坑与弃土堆 合理选择地点： 1.土质、数量、用地、运输条件。 2.区域规划、因地制宜，综合考虑，维护自然平衡，借之有利、弃之无害。 二、护坡道与碎落台 1.护坡道： 作用：保护路基边坡稳定性。 设置：挖方坡脚、变坡处。 2.碎落台： 作用：供零星土石碎块下落时临时堆积，保护边沟不致阻塞，也有护坡道作用。 设置：挖方边坡坡脚。 三、堆料坪与错车道 1.堆料坪： 设置：路肩外缘。 2.错车道： 设置：单车道公路。
§4-1 边坡稳定性分析原理与
方法
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一、边坡稳定原理
滑动面的形状与土质有关。
对于粘性土——圆柱形、碗形。
对于松散的砂性土及砂土——平面。
如果下滑面是单一平面——静力平衡问
题
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。
如果下滑面具有二个破坏面——超静定问题。
求解这些静不定问题——作出某些假设：
1.在用力学边坡稳定性分析法进行边坡稳定性分析时，按平面问题来处理。
2.松散的砂性土和砾(石)土具有较大的内摩擦角和较小的粘聚力，边坡滑坍时，破裂面近似平面——直线破裂面法。
3．粘性土具有较大的粘聚力，而内摩擦角较小，破坏时滑动面有时象圆柱形有时象碗形，通常近似于圆曲面——圆弧破裂面法。
在进行边坡稳定性分析时的假设：
1．不考虑滑动土体本身内应力的分布。
2．认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体成整体下滑。
3．极限滑动面位置要通过试算来确定。
二、边坡稳定性分析的计算参数
(一)土的计算参数
边坡稳定性分析所需土的试验资料：
1.对于路堑或天然边坡：原状土的容重γ(KN／m3)、内摩擦角φ(°)和粘聚力c(kPa)。
2.对路堤边坡：与现场压实度一致的压实土的试验数据。数据包括压实后土的容重、内摩擦角，粘聚力。
边坡由多层土体所构成：
对于直线法和圆弧法可通过合理的分段，直接取用不同土层的参数值。
用综合土体边坡稳定性分析，可采用加权平均法。
(二)边坡的取值
对于折线形或阶梯形边坡，取平均值或坡脚与坡顶的连线。
(三)汽车荷栽当量换算
在边坡稳定性分析时，将车辆按最不利情况排列，将车辆的设计荷载换算成当量土柱高(即以相等压力的土层厚度来代替荷载)，以h0表示。
当量土柱高度的计算式为
式中：N--横向分布的车辆数，单车道N=1,双车道N=2；
Q——每一辆车的重力，kN；
γ--路基填料的容重，kN／m3；
L--汽车前后轴(或履带)的总距，m；
B--横向分布车辆轮胎最外缘之间总距。
三、边坡稳定性分析方法
路基边坡稳定性分析方法——力学分析法和工程地质法。
1.力学分析法
数解法：假定滑动面，按力学平衡原理进行稳定性分析，找出极限滑动面。
图解或表解法：在计算机和图解分析的基础上，制定成图或表，用查图法或查表法进行边坡稳定性分析。
2.工程地质法：
根据不同土类及其所处的状态，经过长期的生产实践和大量的资料调查，拟定边坡稳定值的参考数据，在设计时，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值。
（一）力学分析法
1.直线法
适用于砂土和砂性土。
计算公式：
先假定路堤边坡值，然后通过坡脚A点，假定3—4个可能的破裂面，求出相应的稳定系数Ki值，得出Ki与ωi的关系曲线。在关系曲线上找到最小稳定系数值Kmin，及对应的极限破裂面倾斜角ω值。
砂性土：c=0
K>1.25稳定。
2.圆弧法
适用于边坡有不同的土层、均质土边坡，部分被淹没、均质土坝，局部发生渗漏、边坡为折线或台阶形的粘性土的路堤与路堑。
1)圆弧法的基本原理与步骤
圆弧法：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。
假定：土为均质和各向同性；滑动面通过坡脚；不考虑土体的内应力分布及各土条之间相互作用力的影响，土条不受侧向力作用，或虽有侧向力，但与滑动圆弧的切线方向平行。
圆弧法的基本步骤如下：
(1)通过坡脚任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，其半径为R，沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的垂直土条，其宽一般为2-4m，如图所示。
(2)计算每个土条的土体重G(包括小段土重和其上部换算为土柱的荷载在内)。
G——法向分力Ni、切向分力Ti；
α为该弧中心点的半径线与通过圆心的竖线之间的夹角。
(3)计算每一小段滑动面上的反力(抵抗力)。
(4)计算滑动力矩和抗滑力矩。
滑动力矩
抗滑力矩
(5)求稳定系数值
2)假定几个可能的滑动面，按上述步骤计算对应的稳定系数。
在圆心辅助线MI上绘出，稳定系数对应于圆心的关系曲线，在该曲线最低点作圆心辅助线MI的平行线，与曲线相切的切点对应的圆心为极限滑动面圆心，对应的滑动面为极限滑动面，相应的稳定系数为极限稳定系数，其值应在1.25-1.5之间。
3)确定圆心辅助线
(1)4.5H法
(2)36°线法
4)稳定系数K取值：1.25-1.5。
3.表解法
均质、直线形边坡路堤，滑动面通过坡脚，坡顶为水平并伸至无限延远。
§4-2 陡坡路堤稳定性
一、陡坡路堤
当路堤修筑在陡坡上，且地面横破大于1：2.5或在不稳固的山坡上，路基不仅要分析路堤边坡稳定性，还要分析路堤沿陡坡或不稳定山坡下滑的稳定性。
陡坡路堤边坡稳定性分析假定路堤整体沿滑动面下滑，边坡稳定性分析方法可按滑动面形状的不同分为直线和折线两种方法。
二、陡坡路堤边坡稳定性分析方法
1.直线法
基底为单一坡面，土体沿直线滑动面整体下滑时，可用直线滑动面法。
公式：
Ｋ＝(Ｑ＋Ｐ)cosαtgφ+cL/ (Ｑ＋Ｐ)sinα
式中：Q ——对于以基底接触面为滑动面者，等于路堤自重；对于以基底以下软弱面为滑动面者，等于路堤连同其下不稳定土体的自重力，kN；
P——路堤顶面的换算土柱荷载，kN；
α——滑动面对水平面的倾斜角，
φ——滑动面上软弱土体的内摩擦角，
c——滑动面上软弱土体的单位粘聚力，kN；
L——滑动面的全长，m。
2.折线法
定义：滑动面为多个坡度的折线倾斜面时，将滑动面上土体折线划分为若干条块，自上而下分别计算每个土体的剩余下滑力，根据最后一块的剩余下滑力的正负值确定其整体稳定性。
剩余下滑力等于或小于零时，认为稳定；大于零时则不稳定，必须采取稳定措施。
§4-3 浸水路堤稳定性
一、渗透动水压力的作用
浸水路堤：受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等均称为浸水路堤。
河滩路堤：承受普通路堤所承受的外力及自重力、浮力及渗透动水压力的作用。
特点：
1.水位上升时，土体除承受竖向的向上浮力外，还承受渗透动水压力的作用，其作用方向指向土体内部。
2.当水位骤然下降时，其渗透动水压力的方向指向土体外面，剧烈破坏路堤边坡的稳定性，产生边坡凸起和滑坡现象。
3.在高水位时，如路堤两侧边坡上的水位不一致，产生横穿路堤的渗透。
4.凡是用粘性土填筑的浸水路堤(不包括渗透性极小的纯粘土)，都必须进行渗透动水压力的计算。
二、渗透动水压力的计算
渗透动水压力计算公式：
D=ΙΩBγ0
式中：D ——作用于浸润线以下土体重心的渗透动水压力；
Ι——渗流水力坡降(取用浸润曲线的平均坡降)；
ΩB——浸润曲线与滑动弧之间的面积；
γ0 ——水的容重。
三、浸水路堤边坡稳定性分析
浸水路堤的破坏一般发生在最高洪水位骤然降落的时候。
采用圆弧法进行浸水路堤边坡稳定性分析，其稳定系数K计算与一般路堤相同。
第五章 路基防护与加固
5-1 概述
1.由岩土所筑成的路基发生的变化：
浸水后湿度增大，土的强度降低；
岩性差的岩体，在水温变化条件下，加剧风化；
路基表面在温差作用下形成胀缩循环，在湿差作用下形成干湿循环，可导致强度衰减和剥蚀；
地表水流冲刷，地下水源浸入，使岩土表层失稳，易造成和加剧路基的水毁病害；
沿河路堤在水流冲击、淘刷和浸蚀作用下，易遭破坏；
湿软地基承载力不足，易导致路基沉陷。
所有这些均取决于岩土的物理力学性质及自然因素，且与路基承受行车荷载的情况密切相关。
2.合理的路基设计：应在路基位置、横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑。
3.为确保路基的强度与稳定性，路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。
4.路基防护与加固设施：
边坡坡面防护
沿河路堤河岸冲刷防护与加固
湿软地基的加固处治
1）坡面防护：
作用：保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。
特点：不承受外力作用，要求坡面岩土整体稳定牢固。
分类：
植物防护(种草、铺草皮、植树等)——有“生命”(成活)防护——土质边坡
工程防护(抹面、喷浆、勾缝、石砌护面等)——无机物防护——石质路堑边坡。
在一定程度上，有“生命”防护在边坡稳定和改善路容方面，优于无机物防护。
2）堤岸防护与加固：
作用：对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基边旁的防护堤岸等。
特点：主要针对水流的破坏作用而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。
分类：直接和间接两类。
直接防护与加固设施——植物防护、石砌防护与加固两种——植树、铺石、抛石或石笼等。
间接防护——导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，疏浚河床、改变河道。
3）湿软地基加固：
作用：防止路基沉陷、滑移或产生其他病害。
特点：湿软地基加固，规模大，造价高，应注意
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比较，研究技术和经济方面的可行性，力求从简，尽量就地取材。
加固方法：换填土、辗压夯实、排水固结、振动挤密、土工格栅加筋和化学加固等五类。
§5-2 坡面防护
一、植物防护
作用：可美化路容，协调环境，调节边坡土的湿温，起到固结和稳定边坡的作用。
适用条件：坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面。
方法：种草、铺草皮和植树。
1.种草：适用边坡坡度不陡于1：1，土质适宜种草，不浸水或短期浸水但地面径流速度≤0.6m／s的边坡。
2.铺草皮：坡面冲刷比较严重，边坡较陡，径流速度＞0.6m／s，容许最大速度为1.8m／s时，采用平铺(平行于坡面)水平叠置、垂直坡面或与坡面成一半坡角的倾斜叠置草皮，还可采用片石铺砌成方格或拱式边框，方格或框内再铺草皮。
3.植树：用在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促使泥沙淤积，防水直接冲刷路堤。
4.拉伸网草皮：在土工网或土工垫等土工合成材料上铺设3-5cm的种植土层，经过撒种、养护后形成的人工草皮。
5.固定草种布(也可称植生带)：在土工织物纺织时将草种固定于土工织物中，然后到现场铺筑以促使草皮生长的一种土工合成材料草皮制品。
6.网格固定撒种：先将土工网固定于需防护的边坡上，然后撤播草种形成草皮的一种边坡防护方法。
多排林堤岸与水流方向斜交，可挑水改变水流方向。
沙漠与雪害地区，防护林带可阻沙防雪。
二、工程防护
1.抹面防护：
适于：石质挖方坡面，岩石表面易风化，但比较完整，尚未剥落，如页岩、泥砂岩、千枚岩的新坡面。
抹面材料：石灰浆。
抹面厚度：一般2-10cm。
2.喷浆：
适用于：易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡，厚度一般为5-10cm。
经济的砂浆是用水泥、石灰、河砂及水，按重量比1：1：6：3配合。
干砌片石护面：单层或双层护面。
护面厚度一般不小于20cm，干砌要勾缝。
3.护面墙：
适用于：浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡。
注意：护面墙除自重外，不承受其他荷重，亦不承受墙背土压力。
设置：护面墙高一般不超过10m，纵向每10m设一条伸缩缝，墙身应预留泄水孔。
§5-3 冲刷防护
一、直接措施
直接措施：植物防护、石砌防护或抛石与石笼防护及支挡(驳岸等)。
植物防护、石砌防护：同坡面防护。
1.抛石防护：类似在坡脚处设置护脚，亦称抛石垛。
适用：抛石垛的边坡坡度，不应陡于抛石浸水后的天然休止角；石料粒径视水深与流速而定，一般为15～50cm。
2.石笼：
作用：设在坡脚处，防止急流和大风浪破坏堤岸，加固河床，防止淘刷。
铺设：用碎(砾)石垫层铺平，底层各角，可用铁棒固定于基底。
3.土工织物软体沉排
定义：在土工织物上以块石或预制混凝土块体为压重的护坡结构。
适用：水下工程及预计可能发生冲刷的河床和岸坡土面上。
主要种类：单片垫、双片垫。
单片垫是利用土工织物拼接成大面积的排体；
双片垫是将两块单片垫重叠后按一定距离和型式将两片垫连接在一起而构成管状或格状空间，其中再填充透水性土石料(如砂卵石等)，起到防冲与反滤的作用。
4.土工模袋：
定义：是一种双层织物袋，袋中充填流动性混凝土或水泥砂浆或稀石混凝土，凝固后形成高强度和高刚度的硬结板块。
材料：
满足技术要求，袋内可充填混凝土或砂浆。
充填混凝土时，粗骨料最大粒径应符合要求。
适用：坡度不得陡于1：1。水流速度不宜大于1.5m/s。
二、间接措施
1.设置导治结构物作用：
改变水流方向——消除和减缓水流对堤岸直接破坏——减轻堤岸近旁淤积——解除水流对局部堤岸的损害——安全保护作用。
2.导治结构按其与河道的相对位置，一般可分为丁坝、顺坝或格坝。
1)顺坝：
大致与堤岸平行，主要作用为导流、束水、调整流水曲度、改善流态。
顺坝——导流坝。
2)格坝：
作用：在平面上成网格状。设于顺坝与堤岸之间，防止高水位时水流溢入冲刷坝内岸坡和坡脚，并促进格间的淤积。
3)丁坝：
作用：大致与堤岸垂直或斜交，将水流挑离堤岸，束河归槽，改善流态。
丁坝——挑水坝。
3.横断面：顺坝与丁坝均用石块修建成梯形横断。
坝体分为：坝头、坝身和坝根。
4.公路工程中的改河的主要目的：
将直接冲刷路基的水流引向旁处；
路基占用河槽后，需要拓宽河道；
挖滩改河，清除孤石，改移河道，以保护路基；
裁弯取直，有利布置路线或桥涵。
§5-4 地基加固
一、换填土层法
换填土层法：
定义：将基底下一定深度范围的湿软土层挖去，换以强度较大的砂、碎(砾)石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实。
按砂垫层的方法计算。
砂垫层：
作用：可提高承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，防止冻胀，消除膨胀土的胀缩作用，亦可处理暗穴。
厚度：0.6-1.0m，以中粗砂为宜，级配良好。
二、夯实法
1. 重锤夯实法：以钢筋混凝土制成截头圆锥体(底部垫钢板)，重量宜1.5t或稍重，锤底直径为1-1.5m，起重设备的能力为8-15t，落距高一般为2.5-4.5m。
非粘性土及松散杂填土——振动压实法效果良好。
重锤夯实法加固地基，可提高地基表层土的强度。
湿陷性黄土——降低地表的湿陷性。
杂填土——减少表层土的强度不均一性。
适用：地下水位0.8m以下稍湿的一般粘性土、砂土、湿陷性黄土、杂填土等。
2.强夯法：
定义：亦称动力固结法，以8～12t(甚至20t)的重锤，8-20m落距(最高达40m)，对土基进行强力夯击，利用冲击波和动应力，达到土基加固的目的。
原理：可压缩的微气泡——产生几十厘米的沉降，——液化——结构破坏——强度下降至最小值——出现径向裂隙——加速孔隙水压力消散的主要通道——粘性土的触变性——士基的强度得到恢复和增强。
特点：至今还没有一套成熟和完善的理论和设计方法，但实践证明，它具有施工简单、加固效果好、使用经济、运用面较广等优点。
三、排水固结法
加固目的：饱和软土在荷载作用下，排水固结后，抗剪强度可得到提高，则达到加固的目的。
适用：加固软弱地基，包括天然沉积层和人工冲填的土层，如沼泽、淤泥及淤泥质土，水力冲积土等。
排水固结法的实际效果，取决于土层固结特性、厚度、预压荷载和预压时间。
排水固结：运用堆载预压，挤出土中的过多含水，达到挤紧土粒和提高强度的目的。
1.砂井堆载预压：需进行地基固结计算，以确定加载以及砂井布置的有关数据。
砂井成孔，有沉管法和水冲法两类。
沉管法：用锤击或振动方式将带靴的钢管沉人地基，管内灌砂，在振动作用下拔出钢管，最后在土中形成砂井。
水冲法是利用高压水冲孔，孔内灌砂，此法施工速度快，但难以保证孔径匀称，质量较差。
2.降水预压
3.真空预压技术。
四、挤密法
加固目的：土基中成孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，捣实而成直径较大的桩体，利用横向挤紧作用，使地基土粒彼此靠紧，孔隙减少，而且孔被填满和压紧，形成桩体，桩体具有较高的承载能力，群桩的面积约占松散土加固面积的20％，以致桩和原土组成复合地基，达到加固的目的。
砂井的作用：排水固结，井径较小而间距较大，砂井适用过湿软土层 ；
砂桩的作用：将地基土挤紧，井径较大，而间距宜小。砂桩适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效地防止砂土基底的振动液化。
石灰桩作用：挤密，生石灰的吸水、膨胀、发热及离子交换作用、使桩体硬化，改善了原地基土的性质，此外还可减小因周围土的蠕变所引起的侧向位移。
砂桩和石灰桩的布置与尺寸：
计算而定；
桩径约20-30cm；
间距约为桩径的3.5倍；
在平面上按梅花形布置。
施工方法：有冲击和振动力等法，在湿陷性黄土中还可用爆扩成孔法。
五、化学加固法
1.定义：利用化学溶液或胶结剂，采用压力灌注或搅拌混合等措施，使土颗粒胶结起来，达到对土基加固的目的，称为化学加固法，又称胶结法。
2.化学溶液主要有：
(1)以水玻璃溶液为主的浆液，其配方较多，常用的是水玻璃浆液和氯化钙浆液配合使用，价格昂贵，使用受到限制。
(2)以丙烯酸氨为主的浆液，我国研制的丙强是其中一种。加固效果较好，因价高亦难以广泛采用。
(3)以水泥浆为主的浆液，是由高标号的硅酸盐水泥，配以速凝剂而组成的浆液。
(4)以纸浆溶液为主的浆液，如重铬酸盐木质索和木铵，加固效果好，但有毒性，且易污染地下水。
3.化学加固的施工工艺有：注浆法、旋喷法和深层搅拌法。
1）注浆法(灌浆)：
定义：利用机械压力将浆液通过注入管，均匀注入地层，浆液以填充和渗透方式，排挤土粒间或石隙中的水分和空气，占据其位置，一定时间后，浆液凝固，可使原土层或缝隙固结成整体。
特点：用途甚广，除用于防护坡面和堤岸外，亦可用于加固土基和整治滑坡等病害，用于加固流砂或流石地基可以提高强度和不透水性，改善地下工程的开挖条件等。
浆液：无机和有机。
以水泥为主的浆液为无机类：其料源多、价格较低．但不易灌入孔隙细微的土内，一般常用于砂卵石及岩石较大裂隙的地质条件中。
为了改善浆液性能，可加掺外加剂。如速凝时，加水玻璃或氯化钙等；缓凝时，加岩粉或木质亚酸等。
化学浆液的种类：以水玻璃和纸浆废液为主剂。
水泥及化学浆液均属无机化学材料。
其他化学浆液中有丙强、木铵、丙烯酰胺及碱液等，各自适用于—定条件。
2）旋喷法
定义：用钻机钻孔至设计深度，用高脉冲泵、通过安装在钻杆下端的特殊喷射装置，向土中喷射化学浆液，在喷浆的同时，钻杆以一定速度旋转并逐渐往上提升，高压射流使一定范围内的土体结构破坏，强制破坏的土体与化学浆液混合，胶结硬化后在土层中形成直径较匀称的圆柱体。 旋喷的浆液以水泥浆液为主。
3）深层搅拌法
定义：用于加固饱和软粘土地基的一种方法，利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理—化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。
§6-1 概述
一、挡土墙的用途
挡土墙定义：用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。
按照设置位置，挡土墙可分为：路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型。
1.作用：
1）路肩墙或路堤墙：设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有重要建筑物。
2）滨河及水库路堤挡土墙：在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和浸蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。
3）路堑挡土墙设置在堑坡底部，用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。
4）山坡挡土墙设在堑坡上部，用于支挡山坡上可能坍滑的覆盖层，兼有拦石作用。
2.挡土墙构造：
1）墙背，墙面(也称墙胸)，墙趾，墙踵，墙背倾角α。
2）按墙背的倾角方向分：
俯斜：墙背向外侧倾斜时，为俯斜墙背，α为正；
仰斜：墙背向填土一侧倾斜时，为仰斜墙背，α为负；
垂直：墙背铅垂时，为垂直墙背，α为零。
墙背分：直线形墙背、折线形墙背。
二、挡土墙类型
1.重力式挡土墙
1）特点：圬工量较大，型式简单，施工方便，就地取材，适应性较强。
2）墙背型式：
直线形：普通重力式挡土墙，断面型式最简单，土压力计算简便。
衡重式挡土墙：凭借于墙身自重稳定。
不带衡重台的折线形：则介于两者之间。
2.锚定式挡土墙
包括：锚杆式和锚定板式两种。
1）锚杆式挡土墙：
组成：主要由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。
锚杆的一端与立柱联接，另一端被锚固在稳定岩层或土层中。
特点：
墙后侧压力由挡土板传给立柱，由锚杆与岩体之间的锚固力，即锚杆的抗拔力，使墙获得稳定。
适用：墙高较大、石料缺乏或挖基困难地区，具有锚固条件的路基挡土墙，一般多用于路堑挡土墙。
2）锚定板式挡土墙
结构形式与锚杆式基本相同。
锚杆的锚固端改用锚定板，埋入墙后填料内部的稳定层中，依靠锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力，保持墙的稳定。
适用：缺乏石料的地区，同时它不适用于路堑挡土墙。
特点：构件断面小，工程量省，不受地基承载力的限制，构件可预制，有利于实现结构轻型化和施工机械化。
3．薄壁式挡土墙
包括：悬臂式和扶壁式两种主要型式。
1）悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，具有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。
2）扶壁式挡土墙：当墙身较高时，沿墙长每隔一定距离筑肋板(扶壁)联结墙面板及踵板，称为扶壁式挡土墙。
特点：墙身断面较小，结构的稳定性不是依靠本身的重量，而主要依靠踵板上的填土重量来保证。
适用：自重轻，圬工省，适用于墙高较大的情况，但需使用一定数量的钢材，经济效果较好。
4.加筋土挡土墙
加筋土挡土墙是由填土、填土中布置的拉筋条以及墙面板三部分组成。
拉筋材料通常为镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。
墙面板一般用混凝土预制，也可采用半圆形铝板。
特点：
在垂直墙面的方向，按一定间隔和高度水平地放置拉筋材料，然后填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋，从而稳定土体。
加筋土挡土墙属柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，适用于填土路基。结构简单，圬工量少，与其它类型的挡土墙相比，可节省投资30％-70％，经济效益大。
§6-2 挡土墙土压力计算
一、作用在挡土墙上的力系
1.按力的作用性质分为：
1）主要力系：经常作用于挡土墙的各种力。
(1)挡土墙自重及位于墙上的衡载；
(2)墙后土体的主动土压力；(包括作用在墙后填料破裂棱体上的荷载，简称超载)
(3)基底的法向反力及摩擦力；
(4)墙前土体的被动土压力。
浸水挡土墙：在主要力系中包括常水位时的静水压力和浮力。
2）附加力：季节性作用于挡土墙的各种力。
例如洪水时的静水压力和浮力、动力压力、波浪冲击力、冻胀压力以及冰压力等。
3）特殊力：偶然出现的力。
例如地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力等。
2.设计：按最不利的组合作为依据。
二、一般条件下库伦主动土压力计算
1.土压力分类
主动土压力：当挡土墙向外移动时(位移或倾覆)，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称主动土压力；
被动土压力：当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为被动土压力；
静止土压力：墙处于原来位置不动，土压力介于两者之间，称为静止土压力。
2.设计：
按墙背土体达到主动极限平衡状态，取一定的安全系数，以保证墙背土体的稳定。
3.破裂面：
路堤挡土墙：按破裂面交于路基面的位置不同，可分为5种：
破裂面交于内边坡、荷载的内侧、荷载的中部、荷载的外侧、外边坡。
三、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法
1．概念：墙背俯斜很缓，墙背倾角很大，如折线形挡土墙上墙墙背，衡重式挡土墙上墙的假象墙背，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿着土体的另一破裂面滑动。
Ex=f(αi，θi)
2.出现条件：
1)墙背或假想墙背的倾角α′必须大于第二破裂面的倾角αi，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现；
2)在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力，即NR>NG使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑；
3.计算过程：
1）根据边界条件，计算破裂棱体(包括棱体上的荷载)的重量G；
2）从力三角形求Ex方程式；
3）求Ex的最大值及相应的破裂角αi 和θi；
4）求主动土压力Ea的作用点。
四、折线形墙背土压力
衡重式挡土墙：上墙、下墙
上墙：同前
下墙土压力计算方法：延长墙背法、力多边形法
五、粘性土土压力计算
1．等效内摩擦角法
将内摩擦角φ与单位粘聚力c，换算成较实有φ 值为大的“等效内摩擦角” φD，按砂性土的公式计算土压力。
换算原则：土的抗剪强度相等或土压力相等。
方法：把粘性土的内摩擦角值增大5°～10°或采用等效内摩擦角φD为30°～35°。
2．力多边形法(数解法)
六、不同土层的土压力计算
首先求得上一土层的土压力及其作用点高度。
并近似地假定：上下两土层层面平行；计算下一土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为一平面时的库伦公式计算，然后截取下一土层的土压应力图形为其土压力。
七、有限范围填土的土压力计算
注意：挡土墙在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路基的层面，则墙后存在着已知或潜在滑动面，当其倾角陡于由计算求得的破裂面的倾角时，墙后填料将沿着陡破面(或滑动面)下滑，而不是沿着计算破裂面下滑。
§6-3 挡土墙设计
一、挡土墙的布置
挡土墙的布置：路基横断面图和墙趾纵断面图
1.位置的选定
2.纵向布置：
(1)挡土墙的起迄点、墙长和衔接方式。
(2)伸缩缝与沉降缝的位置。
(3基础。
(4)泄水孔的位置(数量、间隔和尺寸)。
3．横向布置
墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断图上进行。
4．平面布置
个别复杂的挡土墙，作平面布置，绘制平面图。
二、挡土墙的构造
常用的重力式挡土墙：墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成。
1.墙身构造
1)墙背
重力式挡土墙的墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式等型式。
2)墙面
墙面一般为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。
3)墙顶
墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于60cm。
4)护栏
在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。
2．基础
1)基础类型
扩大基础：台阶高度按加宽部分的抗剪、抗弯拉和基础材料的刚性角的要求确定。
钢筋混凝土底板：厚度由剪力和主拉应力控制。
换填：扩散基底压应力，使之均匀地传递到下卧软弱土层中。
台阶基础：减少基坑开挖和节省圬工。
2)基础埋置深度（土质地基）：
(1)无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；
(2)有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；
(3)受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎砾石垫层，垫层底面应位于冻结线以下不少于0.25m。
3．排水设施
设置墙身泄水孔，排除墙后水。
干砌挡土墙不设泄水孔。
汇水孔的尺寸：5cm×10cm、 10cm × 10cm 、15cm×20cm的方孔
直径为5-10cm的圆孔
孔眼间距：2-3m，（浸水挡土墙孔眼间距一般1.0-1.5m），孔眼上下错开布置。
4．沉降缝与伸缩缝
1）目的：
为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。
为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。
2）布设：
沉降缝与伸缩缝合并设置，每隔10-15m设置一道；
缝宽2-3cm，缝内用胶泥填塞，沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，填深不宜小于0.15m；
当墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。
干砌挡土墙，缝的两侧应选用平整石料砌筑，使成垂直通缝。
三、挡土墙的荷载的计算方法
1．挡土墙的荷载
荷载种类：恒载、可变荷载、温度或施工荷载。
荷载组合：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ
2．挡土墙的设计原则
按 “分项安全系数极限状态”法进行。
挡土墙设计分承载力极限状态和正常使用极限状态。
四、挡土墙稳定性验算
1.抗滑稳定性验算
基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。
2.抗倾覆稳定性验算
抵抗墙趾向外转动倾覆的能力。
五、基底应力及合力偏心距
1.基础底面的压应力：
1）轴心作用：
P=N/A
2）偏心作用：
e=B/2-ZN
当e≤B/6：
当e>B/6：不考虑地基拉应力，应力重新分布。并且总应力的作用线通过应力图的重心。
2.基底合力偏心距
3.地基承载力抗力
轴心作用：p≤f
偏心作用：p≤1.2f
六、墙身截面强度验算
控制断面：墙身底部、墙高、上下墙交界处
1.强度计算
式中：
--设计轴向力（kN）；
--轴向力偏心影响系数；
--挡土墙构件计算截面积（m2）；
--材料极限抗压强度（kPa）；
--轴向力偏心影响系数。
2.稳定计算
3.当
超过容许偏心距规定时，还可以考虑利用弯曲极限强度RWL进行验算或确定截面尺寸。
式中：W—截面系数（m3）。
当挡土墙长度取1延米为计算单位；A=1×B，则上式为：
4．正截面直接受剪时验算
七、增加挡土墙稳定性的措施
1.增加抗滑稳定性的方法
设置倾斜基底、采用凸榫基础
2.增加抗倾覆稳定性的方法
展宽墙趾、改变墙身断面类型、改变墙面及墙背坡度
§6-4 浸水路堤挡土墙土设计
水对墙的影响：
1．土压力减小；
2．砂性土的内摩擦角浸水后不变，粘性土浸水后抗剪强度降低；
3．墙背与墙面受到静水压力水平一致，互相平衡；有水位差时，则墙身受到推力；
4．墙外水位骤然降落，墙后暴雨下渗在填料内出现渗流时，填料受到渗透动水压力，渗水性填料动水压力略而不计；
5.抗倾覆及抗滑动稳定性减弱。
一、浸水挡土墙土压力计算
1.填料为砂性土
容重：浮容重
内摩擦角：不变
破裂面：平面
二、静水压力、动水压力、上浮力
1.静水压力
P=γHc A
2.上浮力
P=CγV
§6-5 地震地区挡土墙土设计
设计裂度为8度以上的地震区，进行地震强度和稳定性验算。
一、地震荷载的计算
水平地震力Ps
式中：
—综合影响系数（0.25）
—水平地震系数
地震角θs：
挡土墙重与水平地震力的合力，与竖直线的夹角。
二、地震作用下的土压力
采用一般库伦土压力公式计算。
三、地震作用下挡土墙的验算
方法与重力式挡墙相同。
四、一般防震措施
1．采用重心低的墙身断面形式。
2．基础置于坚硬的均质土层上。
3．挡土墙宜采用浆砌片(块)石、混凝土和钢筋混凝土修筑。
4．墙体应以垂直通缝分段，每段长度不宜超过15m。
5．严格控制砌筑质量。
6．墙后填料，并做好排水设施。
§6-6 轻型挡土墙
一、悬臂式挡土墙
（一）悬臂式挡土墙的构造及适用条件
（二）悬臂式挡土墙设计
1.土压力计算（采用朗金理论）
墙上（墙趾处）的总土压力
朗金土压力系数
当 β=0时：
2.底板宽度计算
1）夹块宽度
2）踵板宽度
3）趾板宽度
3.底板厚度计算
结构要求、截面强度要求
4.立壁厚度计算
1）结构要求
2）计算立壁弯矩及剪力
3）厚度计算
5.墙身稳定性及基底应力验算（同前）
二、锚杆挡土墙
（一）构造与布置
墙面分为板柱式（板和柱组成）和板壁式（板）
锚杆分为楔缝式（小锚杆）和灌浆锚杆（大锚杆）
（二）锚杆挡墙设计
1.主动土压力计算
2. 挡土板内力计算
3.立柱的内力计算
4.锚杆：1)锚杆截面设计 2)锚杆长度设计 3)锚杆与立柱的连接
三、锚定板挡土墙
（一）锚定板挡土墙的构造
（二）锚定板挡土墙设计
1.锚定板设计
2.锚定板挡土墙的整体稳定性（与拉杆长度有关）
滑动面的假定：
1)群锚理论－土墙假定
2)双拉杆设计理论－折线滑动面假定
§6-7 加筋土挡土墙
一、构造
墙面的平面线形可采用直线、折线和曲线。
筋带一般应水平布设并垂直于面板。
横断面形式一般应采用矩形。
加筋体填料压实度要满足规定。
墙面的平面线形可采用直线、折线和曲线。
筋带一般应水平布设并垂直于面板。
横断面形式一般应采用矩形。
加筋体填料压实度要满足规定。
加筋土挡土墙设置沉降缝，其间距对土质地基为10-30m、岩石地基可适当增大。
沉降缝、伸缩缝宽度一般为1-2cm，可采用沥青板、软木板或沥青麻絮填塞。
墙高大于20m时，应进行特殊设计。
加筋土桥台： 整体式、内置组合式、外置组合式
二、加筋土挡土墙结构计算
内部稳定性：筋带在拉力作用下的断裂破坏和砌体拉拔破坏
外部稳定性：地基应力、基底滑移和倾覆
1.活动区与稳定区
简化破裂面：最大拉力点连线
2.加筋挡土墙（筋带受力计算）
1）加筋体自重对I层筋带产生的拉力Th
2）加筋体上路堤填土对I层筋带产生的拉力Tf
3）车辆荷载对I层筋带产生的拉力Tc
3.筋带设计断面
1）筋带设计断面面积
2）筋带长度
4.总体平衡法验算
基础底面承载力
基底抗滑移
整体抗倾覆
§7-1 概述
一、路基施工的重要性
“精心设计，精心施工”
路基施工是施工组织管理的关键。
土质路基包括路堤与路堑。
基本操作：挖、运、填。
采用现代化的施工管理方法是实现“精心施工”的必由之路。
二、路基施工的基本方法
人工及简易机械化
综合机械化
水力机械化
爆破方法
三、施工前的准备工作
土质路基的基本工作，是路堑挖掘成型、土的移运、路堤填筑压实，以及与路基直接有关的各项附属工程。
1．组织准备工作
2．技术准备工作
3．物质准备工作
§7-2 施工要点
一、基本要求
施工排水
地表障碍物拆除
路基取土与填筑，有计划有步骤。
二、填挖方案
1．路堤填筑
1)分层平铺正确方案要点：
不同用土水平分层，以保证强度均匀；
透水性差的用土，一般宜填于下层，表面成双向横坡，有利于排除积水，防止水害；
同一层次有不同用土时，接搭处成斜面，以保证在该层厚度范围内，强度比较均匀，防止产生明显变形。
2)分层平铺不正确的方案：
未水平分层
有反坡积水
夹有冻土块和粗大石块以及有陡坡斜面等
其主要问题亦在于强度不均匀和排水不利
2．路堑开挖
竖向填筑：指沿路中心线方向逐步向前深填。
纵向全宽掘进是在路线一端或两端，沿路线纵向向前开挖。
横向通道掘进，是先在路堑纵向挖出通道，然后分段同时向横向掘进。
在开挖长而深的路堑时用。
采用双层式纵横通道的混合掘进方案，同时沿纵横的正反方向，多施工面同时掘进。
三、机械化施工
常用的路基土方机械：松土机、平土机、推土机、铲运机和挖掘机(配以汽车运土)还有压实机具及水力机械等。
§7-3 路基压实
一、路基压实的意义与机理
意义：路基压实工作，是路基施工过程中一个重要工序，是提高路基强度与稳定性的根本技术措施之—。
机理：土是三相体。压实使土粒重新组合，彼此挤紧，孔隙缩小，土的单位重量提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高。
证明：土基压实后，路基的塑性变形、渗透系数、毛细水作用及隔温性能等，均有明显改善。
二、影响压实效果的因素
影响压实效果的因素有内因和外因两方面。
内因指土质和湿度；
外因指压实功能(如机械性能、压实时间与速度、土层厚度)及压实时的外界自然和人为的其他因素等。
1.内因:
湿度：在同等条件下，最佳含水量ω0之前，γ随ω增加而提高，在一定压实条件下干容重的最大值，称为最大干容重γ0。(驼峰曲线的最高点)，相应的含水量称为最佳含水量ω0。
土质：土质不同，γ0与ω0数值不一样，而且分散性(液限、粘性)较高的土，粘性较高的土，其ω 0值较高，γ0值较低；砂性土的压实效果，优于粘性土。
2.外因：
压实厚度： 相同压实条件下(土质、湿度与功能不变)，密实度随深度递减，表层5cm最高。
夯实不宜超过20cm；
12～15t光面压路机，不宜超过25cm；
振压路机或夯击机，宜以50cm为限。
压实功能:
同一种土的最佳含水量ω0，随功能的增大而减小，最大干容重γ0则随压实功能的增大而提高；在相同含水量条件下，功能愈高，土基密实度(即γ)愈高。
三、机具选择与操作
土基压实机具的类型大致分为碾压式、夯击式和振动式三大类型。
碾压式(又称静力碾压式)，包括光面碾、羊足碾和气胎碾等几种。
夯击式中有夯锤、夯板、风动夯及蛙式夯机等。
振动式中有振动器、振动压路机等。
对于砂性土的压实效果，振动式较好，夯击式次之，碾压式较差；
对于粘性土，宜选用碾压式或夯击式，振动式较差甚至无效。
压实原则：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)。
相邻两次的轮迹应重叠轮宽的1／3，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。
经常检查含水量和密实度，以达到符合规定压实度的要求。
四、土基压实标准
工地实测干容重为γ，它与γ0值之比的相对值，称为压实度K。
γ=K γ0
压实度试验方法可采用灌砂法、环刀法、灌水法(水袋法)或核子密度湿度仪法
§9-1 概述
1.定义：在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料(包括水泥、石灰或工业废渣等)和水，经拌和得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规定要求的材料称为无机结合料稳定材料，以此修筑的路面称为无机结合料稳定路面。 2.用途：路面结构的基层和底基层。 3.特点：具有稳定性好、抗冻性能强、结构本身自成板体等特点，但其耐磨性差。 4.注意：无机结合料稳定材料的刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间，称为半刚性材料。
§9-2 石灰稳定类基层(底基层)
定义：在粉碎的土和原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中掺入适量的石灰和水，按照一定技术要求，经拌和，在最佳含水量下摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规定要求的路面基层为石灰稳定类基层。 用途： 各级公路路面的底基层； 二级以下公路的基层； 不应用作高等级公路的基层。 一、石灰稳定土强度形成原理 1.离子交换作用 2.结晶作用 熟石灰与水作用生成熟石灰结晶网格： Ca(OH)2+nH2O
Ca(OH)2·nH203.火山灰作用 熟石灰的游离Ca2+与土中的活性氧化硅和氧化铝作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙：
熟石灰结晶网格和含水的硅酸钙和铝酸钙结晶都是胶凝物质，具有水硬性，能在固体和水两相环境下发生硬化。 这些胶凝物质在土微粒团外围形成一层稳定保护膜，填充颗粒空隙，使颗粒间产生结合料，减少了颗粒间的空隙与透水性，同时提高密实度，这是石灰土获得强度和水稳定性的基本原因。 4.碳酸化作用
CaCO3是坚硬的结晶体，它和其生成的复杂盐类把土粒胶结起来，从而大大提高了土的强度和整体性。 小结：在初期，主要表现为土的结团、塑性降低、最佳含水量增加和最大密实度减少等，后期主要表现为结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。 二、影响强度的因素 1.土质 塑性指数12-18的粘性土。 2.灰质 采用消石灰粉或生石灰粉采用消石灰粉或生石灰粉。 3.石灰剂量 石灰剂量较低(小于3％-4％)时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度得到改善。 随着剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量超过一定范围时，强度反而降低。 存在最佳剂量范围。 粘性土及粉性土为8％-14％； 砂性土为9％-16％。 4.含水量 促使石灰土发生物理化学变化，形成强度； 便于土得粉碎、拌和与压实，并且有利于养生。 所用水应是干净可供饮用的水。 5.密实度 石灰土的强度随密实度的增加而增长。 密实的石灰土，其抗冻性、水稳定性也好，缩裂现象也少。 6.石灰土的龄期 石灰土强度具有随龄期增长的特点。 7.养生条件 温度：温度高时，物理化学反应、硬化、强度增长快，反之强度增长慢，在负温条件下甚至不增长。 施工期的最低温度应在5℃以上，并在第一次重冰冻(-3~-5℃)到来之前1个月~1个半月完成。 湿度：在一定潮湿条件下养生强度的形成比在一般空气中养生要好。 三、石灰土基层的应用 在冰冻地区的潮湿路段及其他地区的过分潮湿路段，也不宜采用石灰土做基层。 四、石灰稳定土基层缩裂防治 1.控制压实含水量：含水量略小于最佳含水量； 2.严格控制压实标准：达到最大压实度； 3.温缩的最不利季节：要在当地气温进入-0℃前一个月结束。 4.干缩的最不利情况：成型初期，重视养护。 5.及早铺筑面层。 6.掺加集料(砂砾、碎石等)，集料含量为60％-70％，混合料满足最佳组成要求，提高强度和稳定性，具有较好的抗裂性。 7.防止反射裂缝的措施： (1)设置联结层。 (2)铺筑碎石隔离过渡层。 五、石灰土混合料设计 混合料的组成设计包括： 根据强度标准，通过试验选取合适的土，确定必需的或最佳的石灰剂量和混合料的最佳含水量。 1.石灰土的强度标准 在规定温度保湿养生6d、浸水1d后测其无侧限抗压强度。 2.混合料的设计步骤 (1)制备同一种土样、不同石灰剂量的石灰土混合料； (2)确定混合料的最佳含水量和最大干压实密度； (3)按最佳含水量与工地预期达到的压实密度制备试件，进行强度试验时，做平行试验的试件数量应符合规定。 (4)试件在规定温度下保湿养生6d，浸水1d，进行无侧限抗压强度试验，根据强度标准，选定合适的石灰剂量。 六、石灰土底基层的施工 1.备料 (1)石灰 (2)土 2.混合料配比 (1)按指定的配比，在石灰土层施工前10-15d进行现场试配。 试件尺寸：5cm×5cm(高×直径)的圆柱体。 (2)实际用灰量比设计值高出0.5％-1.0％。 (3)确定混合料的松铺系数(混合料的干压密度与松铺干密度之比值)。 3.路拌法施工要求 (1)摊铺 a)摊铺土料前，应先在土基上洒水湿润。 b)将土料均匀地摊铺在预定的宽度上，表面应力求平整，并有规定的路拱。 c)将土中超尺寸颗粒及其他杂物清除干净。 d)检验松铺土料层的厚度。 e)严禁其它车辆在土料层上通行。 f)如粘土过干，应事先洒水闷料，使它的含水量略小于最佳值。 g)石灰应摊铺均匀，石灰摊铺完后，应量测石灰土的松铺厚度，并校核石灰用量是否合适。 (2)拌和与洒水 a)拌和机由两侧向中心拌和，每次拌和应重叠10-20cm。 b)随时检查拌和深度，严禁在底部留有“素土”夹层。 c)及时检查混合料含水量。 d)两工作段的搭接：在前一段拌和后留5-8m不进行碾压，待后一段施工时一起再进行拌和。 e)拌和机械及其它机械不宜在已压成的石灰土层上“调头”。 4.场拌(或集中场拌)法施工要求 (1)拌和 a)在中心站用稳定土拌和设备进行集中拌和。 b)先调试拌和设备，混合料的配比和含水量达到规定要求。 c)将土块粉碎；配料准确；拌和均匀；加水量略大于最加含水量的1％左右。 d)成品料露天堆放，减少临空面。 e)检测混合料中有效CaO+MgO含量。 (2)摊铺 a)可用稳定土摊铺机、沥青混凝土摊铺机或水泥混凝土摊铺机摊铺混合料； b)拌和机与摊铺机的生产能力互相协调。 c)松铺系数应视摊铺机机械类型而异。 d)场拌混合料的摊铺段，当天摊铺当天压实。 5.整型 a)路拌混合料拌和均匀后或场拌混合料运到现场经摊铺达预定的松铺厚度之时，即应进行初整型。 b)初整型的灰土可用履带拖拉机或轮胎压路机稳压1-2遍，再用平地机进行整型，并用上述压实机械再碾压一遍。 c)对局部低洼处，应用齿耙将其表层5cm以上耙松，并用新拌的灰土混合料找补平整，再用平地机整型一次。 d)在整型过程中，禁止任何车辆通行。 6.碾压 a)混合料的压实含水量应在最佳含水量的±1％范围内。 b)控制压实厚度。 c)碾压时后轮应重叠1/2的轮宽，后轮必须超过两段的接缝处。 d)严禁压路机在已完成的或正在碾压的路上“调头”和急刹车。 e)碾压过程中，表面应始终保持湿润。 f)石灰土碾压中如出现“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时翻开晾晒或换新混合料重拌和碾压。 7.养生 至少在保持潮湿状态下养生7天。 养生方法：采用洒水、覆盖砂等。
§9-3 水泥稳定类基层(底基层)
一、概述 定义：在粉碎的或原状松散的土(包括各种粗、中、细粒土)中，掺入适当水泥和水，按照技术要求，经拌和摊铺，在最佳含水量时压实及养护成型，其抗压强度符合规定要求，以此修建的路面基层称水泥稳定类基层。 特性： 足够的力学强度、抗水性和耐冻性。 初期强度较高，且随龄期增长而增长。 用途： 可用于路面结构的基层和底基层； 禁止作高速公路或一级公路路面的基层，只能用做底基层。 二、强度形成原理 化学作用：水泥颗粒的水化、硬化作用，有机物的聚合作用，水泥水化产物与粘土矿物之间的化学作用等等。 物理—化学作用：粘土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用，微粒的凝聚作用，水及水化产物的扩散、渗透作用，水化产物的溶解、结晶作用等等。 物理作用：土块的机械粉碎作用，混合料的拌和、压实作用等等。 1.水泥的水化作用 水泥自身的水化反应，产生出具有胶结能力的水化产物，是水泥稳定土强度的主要来源。 水化产物在土的孔隙中相互交织搭接，将土颗粒包覆连接起来，使土逐渐丧失了原有的塑性等性质，混合料逐渐坚固起来。 2.离子交换作用 3.化学激发作用 粘土矿物中的部分SiO2和Al2O3的活性将被激发出来，与溶液中的Ca2+进行反应，生成硅酸钙和铝酸钙系列，其组成和结构与水泥的水化产物都有很多类似处，并且同样具有胶凝能力。生成的这些胶结物质包裹着粘土颗粒表面，与水泥的水化产物一起，将粘土颗粒凝结成一个整体。 4.碳酸化作用 碳酸钙生成过程中产生体积膨胀，可以对土的基体起到填充和加固作用。 三、影响强度的因素 1.土质 级配良好的碎(砾)石和砂砾，效果最好； 其次是砂性土； 再次之是粉性土和粘性土。 要求土的塑性指数不大于17。 2.水泥的成分和剂量 水泥的矿物成分和分散度。 硅酸盐水泥的稳定效果好，铝酸盐水泥较差。 水泥剂量为4％-8％较为合理。 3.含水量 满足水泥完全水化和水解作用的需要为好。 4.施工工艺过程 水泥土从开始加水拌和到完成压实的延迟时间要尽可能最短，一般要在6h以内。 在水泥终凝时间达不到规定要求时，可以使用一定剂量的缓凝剂。 水泥稳定土需要湿治养生。 四、材料要求及混合料组成设计 1.材料要求 (1)土 石渣、石屑、砂砾、碎石土、砾石土等。 (2)水泥 普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥。 选终凝时间较长(宜6h以上)的水泥。 不应使用早强、快硬及受潮变质的水泥。 采用标号较低水泥，如325号水泥。 (3)水 饮用的水，均可以应用。 2.混合料组成设计 (1)强度和压实度标准 (2)设计步骤：同石灰土 五、水泥稳定粒料施工 1.材料 (1)水泥 (2)集料 2.混合料设计 在水泥稳定碎石层施工前10-15d进行现场试配。 3.施工要求 (1)底基层准备 (2)一般规定 a)水泥稳定碎石层施工期的最低气温在5℃以上，并在第一次冰冻到来之前半个月到一个月完成。 b)确定每一作业段的合理长度： ①水泥的终凝时间； ②施工季节和气候条件； ③延缓时间对混合料密度和抗压强度的影响； ④施工机械的效率和数量； ⑤操作的熟练程度； ⑥尽量减少接缝。 (3)拌和方法和摊铺 a)混合料应在中心拌和厂拌和，可采用间歇式或连续式拌和设备。 b)所有拌和设备都应按比例(重量比或体积比)加料。 c)拌和要均匀，含水量要略大于最佳值。 d)用平地机或摊铺机按松铺厚度摊铺，摊铺要均匀。 (4)整型、(5)碾压、(6)接缝处理（同石灰稳定类） (7)养生及交通管制 a)每一段碾压完成后应立即开始养生。 b)在整个养生期间保持潮湿状态。 c)水泥稳定碎石层上立即铺筑沥青面层时至少洒水养生3d。 (8)养生期满验收合格后立即浇透层油。
§9-4 工业废渣稳定基层
一、概述 常见的工业废渣： 电厂：粉煤灰、煤渣 钢铁厂：高炉渣、钢渣 化肥厂：电石渣 煤矿厂：煤矸渣 特点：水硬性、缓凝性、强度高、稳定性好，成板体、强度随龄期不断增加，抗水、抗冻、抗裂而且收缩性小，适应各种气候环境和水文地质条件等。 用途：石灰稳定工业废渣做高级或次高级路面的基层或底基层。 二、对材料要求 1.石灰 石灰的质量宜符合Ⅲ级以上技术指标。 2.废渣材料 粉煤灰主要成分：二氧化硅和三氧化二铝，总含量一般要求超过70％。 粉煤灰的烧失量：小于20％。 3.粒料(砾料)三、混合料组成设计（参照石灰稳定土） 根据强度标准，通过试验选取适宜稳定的土，确定石灰与粉煤灰或石灰与煤渣的比例，确定石灰粉煤灰或石灰煤渣与土的比例，确定混合料的最佳含水量。 四、石灰煤渣(简称二渣)基层 定义：用石灰和煤渣按一定配合比，加水拌和、摊铺、碾压、养生而成型的基层。 配合比选用： 采用石灰煤渣做基层或底基层：石灰与煤渣=20:80-15:85。 采用石灰煤渣土做基层或底基层(土为细粒土)：石灰与煤渣=1:2-1:3，混合料的石灰不应小于10％。 采用石灰煤渣粒料做基层或底基层：石灰：煤渣：粒料=(7-9)：(26-33)：(67-58)。 特性：具有水硬性，物理力学性质基本上与石灰土相似，强度与水稳定性都比石灰土好。 初期强度增长慢，有一定的塑性，达到一定龄期后，处于弹性工作状态，成板体，具有刚性。 冷缩和干缩时，易产生裂缝。 施工：程序和方法基本上与石灰土基层相同。 要加强养生，重视提高初期强度，防止重交通量下出现早期破坏现象。 五、石灰粉煤灰(简称二灰)类基层 定义：用石灰和粉煤灰按一定配比，加水拌和、摊铺、碾压及养生而成型的基层。 配比：各地可根据当地的实践经验配比选用。 采用石灰粉煤灰土：石灰与粉煤灰的比，常用1：2-1：4。石灰粉煤灰与细粒土的比为30：70-50：50。 采用石灰粉煤灰与级配的中粒土和粗粒土：石灰与粉煤灰的比为1：2-1：4，石灰粉煤灰与粒料的比常采用20：80-15：85。 施工：同石灰稳定土基层的施工。 混合料设计：在二灰碎石层施工前10~15d进行现场试配，按照规定进行试验。 施工要求： ①底基层准备。 ②二灰碎石混合料应用拌和机械集中拌和，不得采用路拌；用摊铺机铺筑；碾压和整型的全部操作应在当天完成。 ③养生与浇洒沥青透层
§10-1 概述
一、沥青路面的基本特性 1.定义：是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。 2.用途：是我国高速公路的主要路面型式。 3.特点： 优点：具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点。 缺点：沥青路面的抗弯强度较低。 在低温时，沥青路面的抗变形能力很低。 沥青面层透水性小。 二、沥青路面的分类 1.按强度构成原理 （1）密实类： 特点：矿料的级配：最大密实原则设计； 强度和稳定性：主要取决于混合料的粘聚力和内摩阻力。 按其空隙率的大小可分为闭式和开式。 （2）嵌挤类： 特点：采用颗粒尺寸较为均一的矿料；强度和稳定性：主要依靠内摩阻力，粘聚力较次要。 2.按施工工艺 1）层铺法： 定义：用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑。 优点：工艺和设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低； 缺点：路面成型期较长。 类型：沥青表面处治和沥青贯入式。 3）厂拌法： 定义：将规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然后到工地摊铺碾压而成的沥青路面。 类型：厂拌沥青碎石和沥青混凝土。 分类：按铺筑温度不同分为热拌热铺和热拌冷铺。 优点：较粘稠的沥青材料，矿料精选，混合料质量高，使用寿命长。 缺点：修建费用较高。 3.按沥青路面的技术特性 1）沥青表面处治路面 定义：用沥青和集料按层铺法或拌和法铺筑而成的厚度不超过3cm的沥青路面。 厚度：1.5-3.0cm。 层铺法可分为单层、双层、三层。 用途：适用于三级、四级公路的面层、旧沥青面层上加铺罩面或抗滑层、磨耗层等。 2）沥青贯入式路面 定义：用沥青贯入碎(砾)石作面层的路面。 厚度：4-8cm。 用途：二级及二级以下公路的沥青面层。 3）沥青碎石路面 用途：沥青碎石也可用作联结层。 4）沥青混凝土路面 分层：单层或双层或三层沥青混合料组成。 用途：作高等级公路的面层。 5）乳化沥青碎石 用途：三级、四级公路的沥青面层、二级公路养护罩面以及各级公路的调平层。 6）沥青玛蹄脂碎石路面 定义：沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA)是以间断级配为骨架，用改性沥青、矿粉及木质纤维素组成的沥青玛蹄脂为结合料，经拌和、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。 特点：抗滑耐磨、孔隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温抗开裂的优点。 用途：高速公路、一级公路和其他重要公路的表面层。 三、沥青路面类型的选择 任务要求(道路的等级、交通量、使用年限、修建费用等)； 工程特点(施工季节、施工期限、基层状况等)； 材料供应情况、施工机具、劳力和施工技术条件等因素。
§10-2 沥青路面材料的力学特性与温度稳定性
一、沥青混合料的强度特性 参数：抗压强度高、抗减强度低、抗弯拉强度低—抗裂滑移。 1.抗剪强度 沥青混合料的剪切破坏：按摩尔——库仑原理进行分析。 沥青混合料抗剪强度：粘结力和内摩阻角。 2.抗拉强度 在气候较寒冷地区，冬季气温下降，沥青混合料发生收缩产生的拉应力超过沥青混合料的抗拉强度，路面就会产生开裂。 影响因素：沥青性质、沥青含量、矿料级配、测试温度。 3.抗弯拉强度 沥青路面在行车重复荷载作用下，往往因路面弯曲而产生开裂破坏。 影响因素： 1.材料性质：沥青性质、沥青含量、矿料性质、混合料均匀性。 2.加荷状况：重复次数、应力增长速度。 3.温度状况。 二、沥青混合料的应力——应变特性 沥青混合料是一种弹性一粘塑性材料，在应力一应变关系中呈现出不同的性质。 三、沥青混合料的疲劳特性 沥青混合料的变形和破坏：荷载应力的大小有关，荷载作用次数。 影响因素包括：材料性质、环境因素、加荷方式、劲度。 四、沥青路面的温度状况 沥青混合料的强度随温度而变化，温度降低时强度提高，温度升高时强度降低。 路面表面温度周期性起伏与气温的变化基本上是一致的。 五、沥青路面的高温稳定性 沥青混合料的特点：强度和抗变形能力随温度的升降而产生变化。 温度升高时，沥青的粘滞度降低，矿料之间的粘结力削弱，导致强度降低。 温度降低时恰好相反，沥青的粘滞度增加，因而强度增大。 影响因素：沥青性质、矿料性质、矿料级配。 六、沥青路面的低温抗裂性 1.温度下降而造成路面开裂，与沥青混合料的体积收缩有关，这种裂缝是由表面发裂而逐渐发展成为裂缝； 2.路基或基层收缩与冰冻共同作用而产生的裂缝，裂缝是从基层开始逐渐反映到沥青面层开裂。 低温的裂缝大多是横向的。 七、沥青路面的水稳定性 沥青混凝土的水稳性指标测定： 浸水马歇尔试验和沥青与矿料的粘附性试验，以检验沥青混合料受水损害时的抗剥落性能； 年气温较低的寒冷地区：增加沥青混合料冻融劈裂残留强度试验。
§10-3 对沥青路面材料的要求
一、对原材料的要求 1.沥青材料 种类：石油沥青、煤沥青、液体石油沥青和沥青乳液等。 沥青材料的标号：路面的类型、施工条件、地区气候条件、施工季节和矿料性质尺寸等因素而定。 热拌热铺沥青路面：可采用稠度较高的沥青材料。 热拌冷铺类沥青路面：所用沥青材料的稠度较低。 浇贯类沥青路面：宜采用中等稠度的沥青材料。 当地气候寒冷、施工气温较低、矿料粒径偏细时：宜采用稠度较低的沥青材料。 炎热季节施工时：可用稠度较高的沥青材料。 路拌类沥青路面：采用稠度较低的沥青材料。 2.粗集料 粗集料：碎石、筛选砾石、破碎砾石、矿渣等。 碎石具有足够的强度和耐磨性能。 碎石匀质、洁净、坚硬、无风化的。 颗粒形状接近立方体并有多棱角，细长或扁平的颗粒含量应小于15％。 优先选用碱性碎石 筛选砾石：适用于交通量较小的路面面层下层、基层或联结层的沥青混合料中使用，不宜用于防滑面层。 在交通量大的沥青路面面层，若使用砾石拌制沥青混合料，则在砾石中至少应掺有50％(按重量计算)大于5mm的碎石或经轧制的砾石。 路面抗滑表层粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石，不得使用筛选砾石、矿渣及软质集料。 3.细集料 粗细集料以2.36mm作为分界。 沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石屑。 细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒组成。 细集料应与沥青有良好的粘结能力。4.填料 采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。 矿粉要求干燥、洁净。 二、沥青混合料的组成设计 热拌沥青混合料的配合比设计包括目标（试验室）配合比设计阶段、生产配合比设计阶段及生产配合比验证阶段。 通过配合比设计决定沥青混合料的材料品种、矿料级配及沥青用量。 沥青混合料的配合比设计采用马歇尔试验设计方法，并对设计的沥青混合料进行浸水马歇尔试验、水稳定性检验及车辙试验进行抗车辙能力检验。 （一）试验室配合比设计阶段：矿质混合料组成设计、沥青用量。 1.矿质混合料组成设计：选配具有足够密实并且具有较高内摩阻力，根据级配理论，计算出需要的矿质混合料的级配范围。 矿质混合料组成设计步骤： 1）确定沥青混合料类型 道路等级、路面类型、所处结构层位，按下表选用。 2）确定矿料的最大粒径 Dmax/h(厚度)≤0.53）矿质混合料级配范围（见表13-11） 4）矿质混合料配合比计算 a.组成材料的原始数据测定。 根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛分试验，按筛分结果分别给出各组成材料的筛分曲线。 b.计算组成材料的配合比。 采用图解法或电算法，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例。 c.调整配合比。 计算得的合成级配应根据要求作必要的配合比调整。 2.确定沥青混合料的最佳沥青用量 ①制备试样 a.按确定的矿质混合料配合比，计算各种矿质材料的用量。 估计适宜的沥青用量(或油石比)。 ②测定物理、力学指标 以估计沥青用量为中值，以0.5％间隔上下变化沥青用量制备5组马歇尔试件，在规定的试验温度及试验时间内用马歇尔仪测定稳定度和流值，同时计算空隙率、饱和度及矿料间隙率。 ③马歇尔试验结果分析 a.绘制沥青用量与物理、力学指标关系图。沥青用量——视密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值。 b.求取相应于稳定度最大值的沥青用量a1，密度最大的沥青用量a2及规定空隙率范围中值的沥青用量a3，求平均值作为最佳沥青用量的初始值沥青用量OAC1。 c.各项指标均符合沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin- OACmax，其中值为OAC2。 d.根据OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量(OAC)，按最佳沥青用量的初始值OAC1在图中求取相应的各项指标值，检查其是否符合表13-10规定的马歇尔设计配合比技术标准。同时检验VMA是否符合要求。 e.根据气候条件和交通特性调整最佳沥青用量，由OAC1和OAC2综合决定最佳沥青用量OAC时，还应根据实践经验和道路等级、气候条件考虑下属情况进行调整。 f.水稳定性检验 按最佳沥青用量OAC制作马歇尔试件进行浸水马歇尔试验(或真空饱水马歇尔试验)，检验其残留稳定度是否合格。 g.抗车辙能力检验 按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件，按试验规程，在60℃条件下用车辙试验机对设计的沥青用量检验其动稳定度。 （二）生产配合比设计阶段： 在目标配合比确定之后，应利用实际施工的拌和机进行试拌以确定施工配合比。 试验时，按试验室配合设计的冷料比例上料、烘干、筛分，然后取样筛分，与试验室配合比设计一样进行矿料级配计算。得出不同料仓及矿料用量比例，按此比例进行马歇尔试验，规范规定试验油石比可取试验室配合比得出的最佳油石比及其±0.3％三档试验，从而得出最佳油石比，供试拌试铺使用。 （三）生产配合比验证阶段：试拌试铺阶段 施工单位进行试拌试铺时，应报告监理部门及业主，工程指挥部会同设计、监理、施工人员一起进行鉴别。 拌和机按照生产配合比结果进行试拌，首先由在场人员对混合料级配及油石比发表意见，然后用此混合料在试验段上试铺，进一步观察摊铺、碾压过程和成型混合料的表面状况，判断混合料的级配和油石比。 实验室密切配合现场指挥在拌和厂或摊铺机房采集沥青混合料试样，进行马歇尔试验，检验是否符合标准要求。同时还应进行车辙试验及浸水马歇尔试验，进行高温稳定性及水稳定性验证。 在试铺试验时，实验室还应在现场取样进行抽提试验，再次检验实际级配和油石比是否合格。同时按照规范规定的试验段铺设的要求，进行各种试验。当全部满足要求时，便可进入正常生产阶段。
§10-4 沥青路面的施工与质量控制
一、洒铺法沥青路面面层的施工 1.沥青表面处治 作用：抵抗行车的磨耗，增强防水性，提高平整度，改善路面的行车条件。 沥青表面处治施工方法：拌和法或层铺法。 沥青表面处治沥青：道路石油沥青、煤沥青或乳化沥青铺筑，沥青用量按规范选用。 层铺法施工工序： 1)清理基层 2)洒布沥青要均匀，不应有空白或积聚现象。 浇撒温度应根据施工气温及沥青标号选择，石油沥青的洒布温度宜为130-170 ℃ ，煤沥青的洒布温度宜为80-120℃，乳化沥青可在常温下洒布。3)铺撤矿料 洒布沥青后应趁热铺撒矿料，按规定用量一次撤足。 4)碾压 铺撤矿料后及时碾压。 5)初期养护 碾压结束后即可开放交通。 2.沥青贯入式路面 特点：沥青贯入式路面是一种多孔隙结构，为了防止水的浸入和增强路面的水稳定性，其面层的最上层必须加铺封层。 沥青贯入式路面所用的集料应选择有棱角、嵌挤性好的坚硬石料。 2.沥青贯入式路面的施工程序： 1)整修和清扫基层； 2)浇洒透层或粘层沥青； 3)铺撤主层矿料； 4)第一次碾压； 5)洒布第一次沥青； 6)铺撒第一次嵌缝料； 7)第二次碾压； 8)洒布第二次沥青； 9)铺撤第二次嵌缝料； 10)第三次碾压； 11)洒布第三次沥青； 12)铺撒封面矿料； 13)最后碾压； 14)初期养护。 二、路拌沥青碎石路面的施工 概念：是在路上用机械将热的或冷的沥青材料与冷的矿料拌和，并摊铺、压实而成。 路拌沥青碎石路面的施工程序： 1)清扫基层； 2)铺撒矿料； 3)洒布沥青材料； 4)拌和； 5)整形； 6)碾压； 7)初期养护； 8)封层。 三、热拌沥青混合料路面的施工 1.沥青混合料的拌制与运输 在工厂拌制混合料所用的固定式拌和设备有间歇式和连续式两种。 高速公路和一级公路的沥青混凝土宜采用间歇式拌和机拌和。 2.铺筑 (1)基层准备和放样 为使面层与基层粘结好，在面层铺筑前4-8h，在粒料类的基层洒布透层沥青。 若基层为旧沥青路面或水泥混凝土路面，则在面层铺筑之前，在旧路面上洒布一层粘层沥青。 若基层为灰土类基层，为加强面层与基层的粘结，减少水分浸入基层，可在面层铺筑前铺下封闭层。 (2)摊铺 高等级公路沥青路面应采用机械摊铺。 ①人工摊铺 ②机械摊铺 沥青混合料摊铺机有履带式和轮胎式两种。 沥青摊铺机的主要组成部分为料斗、链式传送器、螺旋摊铺器、振捣板、摊子板、行驶部分和发动机等。 (3)碾压 沥青混合料摊铺平整之后，应趁热及时进行碾压。 碾压的温度应符合的规定。 沥青混合料碾压过程分为初压、复压和终压三个阶段。 初压使混合料得以初步稳定。 复压是碾压过程最重要的阶段，混合料能否达到规定的密实度，关键全在于这阶段的碾压。 终压是消除碾压过程中产生的轮迹，并确保路面表面的平整。 (4)接缝施工 沥青路面的各种施工缝(包括纵缝、横缝、新旧路面的接缝等)处，往往由于压实不足，容易产生台阶、裂缝、松散等病害，影响路面的平整度和耐久性。 ①纵缝施工 纵缝应与路中线平行。 ②横缝施工 横缝应与路中线垂直。 四、沥青路面施工质量管理和检查 施工质量管理与检查验收应：施工前、施工过程中、各施工工序间。 高速公路和一级公路在施工前应铺筑试验段。 ①确定合理的施工机械、机械数量及组合方式。 ②确定拌和机的上料速度、拌和数量与时间、拌和温度等操作工艺。 ③透层沥青的标号与用量、喷洒方式、喷洒温度；摊铺机的摊铺温度、速度、宽度、自动找平方式等操作工艺；压路机的压实顺序、碾压温度、速度及遍数、工艺；确定松铺系数、接缝方法等。 ④验证沥青混合料配合比设计结果，提出生产用的矿料配比和沥青用量。 ⑤建立钻孔法及核子密度仪法测定密度的对比关系。 ⑥确定施工产量及作业段长度，制订施工进度计划。 ⑦全面检查材料及施工质量。 ⑧确定施工组织及管理体系、人员、通讯联络及指挥方式。 五、沥青路面交工质量检查与验收 一个评定路段：全线以1-3km(公路)或100-500m(城市道路)，对沥青面层进行全线自检，申请交工验收。 全线测定路面平整度、宽度、纵断面高程、横坡度等，并提出竣工图。 工程建设单位或监理、工程质量监督部门在接到施工单位的交工验收报告，应立即对施工质量进行交工检查与验收。 六、工程施工总结 工程结束后，形成完整的施工资料档案。 施工总结报告包括：工程概况(包括设计及变更情况)、工程基础资料、材料、施工组织、机械及人员配备、施工方法、施工进度、试验研究、工程质量评价、工程决算、工程使用服务计划等。
§10-5弹性层状体系理论概述
一、基本假设与解题方法 假设： (1)各层：连续的、完全弹性的、均匀的、各向同性的，以及位移和形变是微小的；
(2)最下一层在水平方向和垂直向下方向为无限大，其上各层厚度为有限、水平方向为无限大； (3)各层：水平方向无限远处及最下一层向下无限深处，其应力、形变和位移为零； (4)层间接触：称连续体系、称滑动体系； (5)不计自重。 平衡方程
物理方程：
几何方程：
变形连续方程：
双层体系圆形均布荷载：
二、主应力计算
§10-6 沥青路面的破坏状态与设计标准
一、沉陷 定义：在车轮作用下表面产生的较大凹陷变形。 危害：沉陷超过了结构的变形能力，在结构层受拉区产生开裂而形成纵裂，逐渐发展成网裂。 原因：路基土的压缩。 设计标准：σz0≤[σz0]二、车辙 定义：路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实，以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。 影响因素：荷载应力大小，重复作用次数以及结构层和土基的性质。 控制指标：路面各结构层包括土基的残余变形总和、路基表面的垂直变形。 三、疲劳开裂 特点：路面无显著的永久变形，细而短的横向开裂，继而逐渐扩展成网状。原因：结构层受车轮荷载的反复弯曲作用，使结构层底面产生的拉应变(或拉应力)值超过材料的疲劳强度，底面便开裂，并逐渐向表面发展。疲劳寿命：结构层达到临界疲劳状态时所承受的荷载重复次数。 取决于：重复应变(或应力)大小，路面的环境因素有关。 设计标准：结构层底面的拉应变或拉应力不超过相应的容许值， εr≤εR四、推移 概念：当沥青路面受到较大的车轮水平荷载作用时，路面表面可能出现推移和拥起。原因：车轮荷载引起的垂直力和水平力的综合作用，使结构层内产生的剪应力超过材料的抗剪强度。 设计标准：在车轮的垂直力和水平力的共同作用下，面层中可能产生的最大剪应力，应不超过材料的容许剪应力： τmax≤τR五、低温缩裂概念：路面结构中某些整体性结构层在低温时由于材料收缩受限制而产生较大的拉应力，当它超过材料相应条件下的抗拉强度时便产生开裂。 设计指标：即低温时结构层材料因收缩受约束而产生的温度应力应不大于该温度时材料的容许拉应力： σr t≤σTR六、路面弯沉设计标准 概念：是路面在垂直荷载作用下，产生的垂直变形。路面设计弯沉值：表征路面整体刚度大小的指标，是根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值，是路面厚度计算的主要依据。
§10-7 沥青路面结构组合设计
1.适应行车荷载作用的要求 各结构层应按强度和刚度自上而下递减的规律安排，以使各结构层材料的效能得到充分发挥。 基层与面层的模量比应不小于0.3，土基与基层或底基层的模量比宜为0.08-0.40。 2.在各种自然因素作用下稳定性好 基层一般应选择水稳性好的材料。 在季节性冰冻地区，设置防止冻胀和翻浆的垫层。 路面总厚度满足防冻厚度的要求。 3.考虑结构层的特点 面层耐久、基层坚实、土基稳定的要求， 因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护。
§10-8新建沥青路面的结构厚度计算
设计理论：双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性层状体系 设计指标：设计弯沉值。 对沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算。城市道路：增加一项剪应力指标。 一、计算图式 路面弯沉的计算图式： A是路表弯沉的计算点，位于双圆均布荷载的轮隙中间。
路面拉应力的计算图式：分别计算图中点B、D、C、E的应力，然后确定最大应力。剪应力计算图式：
注意：弯沉计算或验算层底拉应力时，层间接触条件设定为完全连续体系。 二、路面容许弯沉值和设计弯沉值 路面容许弯沉值：路面在使用期末的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。 我国对公路沥青路面：按外观特征分为五个等级， 以第四级路面的弯沉值的低限作为临界状态的划界标准。 设计弯沉值： Ld=600Ne-0.2AcAsAbLd=Ls理论弯沉值进行修正路面实测弯沉和理论弯沉关系式 三、标准轴载和轴载换算 1.标准轴载 设计：双轮组单轴载100kN为标准轴载，BZZ—100。 计算参数：
2.轴载换算
四、土基回弹模量值的确定 1.现场实测法 承载板法、弯沉测定。 2.查表法 1）确定临界高度。 2）拟定土的平均稠度。 3）预测土基回弹模量：采用重型击实标准时，土基回弹模量值提高15％-30％。 3.室内实验法 小承载板的回弹模量值。 4.换算法 建立现场测定与室内试验的关系，得到E0-L0 、E0-CBR的相关换算关系式，以此为基础，可以单独采用室内试验方法确定E0值。 五、路面材料设计参数值以路面设计弯沉值计算路面结构厚度： 20℃的抗压模量。 验算层底拉应力： 15℃的抗压模量。 六、结构层材料的容许拉应力 设计要求：结构层底面的最大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力。 σm≤σR容许拉应力：路面承受行车荷载反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。 结构层材料的极限抗拉强度σsp ： 沥青混凝土的劈裂强度规范规定以15℃作为测试温度。
§10-9路面结构的剪应力计算
由于汽车在沥青路面层上经常性的启动、制动会引起面层表面产生推挤和拥包等破坏，我国城市道路设计规范规定除了弯沉、弯拉应力两项设计指标外，增加一项剪应力指标。在进行沥青面层的剪应力
验算时，要求面层在车轮垂直荷载和水平荷载共同作用下，其破坏面上可能产生的剪应力，应不超过的容许剪应力
。在路面设计中通常表示为：
一、剪应力与抗剪强度 沥青路面的面层材料均属于颗粒材料，对它们作抗剪强度验算时，宜采用莫尔—库仑强度理论，即
应用以上两个公式和强度条件可以进行柔性路面任一结构层包括土基的剪切强度计算。且得到：
该式左端称为有效剪应力（或活动剪应力）有的方法应用该式的原理进行路面结构层的抗剪强度计算。 当验算沥青路面面层的抗剪强度时，需要确定易于发生面层表面推移、拥包等现象的夏季高温时沥青混合料的容许剪应力。此容许剪应力为沥青混合料的抗剪强度
除以相应的抗剪切结构强度系数
,即：
沥青混合料的抗剪切结构强度系数同行车荷载作用情况有关。经调查整理，停车站、交叉路口等缓慢制动处：
在紧急制动时：
二、路面结构层材料的抗剪切强度参数 路面结构层材料抗剪切强度参数为粘聚力C和内摩阻力
,沥青混合料的粘聚力和内摩阻力通常用三轴剪切仪试验测定。由于沥青面层抗剪强度的计算条件是夏季高温，所以剪切计算即试验的标准温度为当地高温月份路表实际温度的平均值。 计算面层剪应力时，可组成结构层计算模量采用抗压回弹模量。 沥青面层的粘聚力和内摩阻力值应按规定的方法实测取得数值。
§10-10 沥青路面改建设计
在原有路面上补强时，按改建路面设计。路面补强设计工作包括路面结构状况调查与评定、原路面当量回弹模量的计算、补强厚度的计算。 1.路面结构状况调查与评定 现有路面状况调查工作包括以下内容： (1)交通调查 (2)路基状况调查 (3)路面修建和养护历史调查 路面结构强度的评定，通常采用测量路表轮隙回弹弯沉的方法。 2.原路面当量回弹模量的计算 3.加铺层的设计
§11-1概述
水泥混凝土路面，包括普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、装配式混凝土和刚纤维混凝土等面层板和基(垫）层所组成的路面。
优点：
1.强度高
2.稳定性好
3.耐久性好
4.有利于夜间行车
缺点：
1.对水泥和水的需要量大
2.有接缝
3.开放交通迟
4.修复困难
§11-2 水泥混凝土路面构造
一、土基和基层
（一）土基：密实、稳定和均匀
路基不均匀支承，可能由下列因素造成：不均匀沉陷、不均匀冻胀、膨胀土
（二）基层
目的：防唧泥、防冰冻、减小路基顶面的压应力，并缓和路基不均匀变形对面层的影响、防水、为面层施工提供方便、提高路面结构的支乘能力，延长路面的使用寿命。
二、混凝土面板
混凝土面板应保证表面平整、耐磨、抗滑
三、排水要求
确保排水通畅、路基路面稳定和行车安全。
四、接缝的构造和布置
横缝：垂直于行车方向，共有三种：缩缝 、胀缝和施工缝。
（一）横缝的构造与布置
（1）胀缝的构造
（2）缩缝的构造
（3）施工缝的构造
纵缝：平行于行车方向
五、特殊部位混凝土路面的处理
六、接缝材料及技术要求
接缝材料按使用性能分接缝板和填缝料
接缝板要求能适应混凝土面板的膨胀与收缩，施工时不变形、耐久性良好。
填缝料要求能与混凝土面板壁粘结力强，材料的回弹性好、能适应混凝土面板的膨胀与收缩、不溶于水、不渗水、高温时不溢出、低温时不脆裂和耐久性好。
§11-3 水泥混凝土路面施工工艺
一、对面层混凝土材料的要求：
面层混合料必须具有较高的抗弯拉强度和耐磨性、良好的耐冻性以及尽可能低的膨胀系数和弹性模量。此外，湿混合料还应有适当的施工和易性，一般规定其坍落度0～30mm，工作度约为30s。在施工时，应力求混凝土强度满足设计要求。
二、施工准备工作
1.选择混凝土拌和场，根据施工路线的长短和所采用的运输工具，混凝土可集中在一个场地拌制，也可以在沿线选择几个场地拌制，随工程进展情况迁移。
2.进行材料试验和混凝土配合比设计
3.基层的检查与整修
三、混凝土板的施工程序与施工技术
1.边模的安装 2.传力杆的设置 3.制备与运输混凝土混合料4.摊铺与震捣5筑做接缝6表面整修与防滑措施7.养生与填缝 8.冬季和夏季施工
四、质量控制和检查
§11-4 其它类型混凝土路面简介
一、钢筋混凝土路面
二、连续配筋混凝土路面
三、装配式混凝土路面
四、组合式混凝土路面
五、纤维混凝土路面
六、混凝土小块铺砌路面
七、碾压混凝土路面
§11-5弹性地基板体系理论概述
在力学图式上可把水泥混凝土路面结构看做是弹性地基板，用弹性地基板理论进行分析计算。
一、弹性地基板基本假定
一般采用小挠度弹性薄板理论进行分析。
三项基本假设：
(1)垂直于中面方向的应变极其微小，可以忽略不计，薄板全厚度范围内的所有各点都有相同的位移W。
(2)垂直于中面的法线，在弯曲变形前后均保持为直线并垂直于中面，因而无横向剪切应变。
(3)中面上各点无平行于中面的位移。
二、文克勒地基与弹性半空间地基
文克勒地基假设提出地基反力只有垂直力，它是以反应模量K表征的弹性地基。
并假设地基上任一点的反力q(x,y)仅同该点的挠度W(x,y)成正比，而同其他邻点无关，可用下式表示为：
q(x,y)= KW(x,y)
式中：q(x,y) ——地基顶面某一点的反力(MPa)；
Ｋ——地基反力模量(MPa/m3)；
W(x,y) ——竖向挠度(cm)。
文克勒地基假设认为地基顶面某一点的沉陷仅决定于作用于该点的压力，而与相邻的地基不发生任何关系，地基的受压作用正如许多彼此互不相联系的弹簧受压的情况一样(如图16.1.a)。
弹性半空间地基是以弹性模量和泊松比表征的弹性地基。其它假设地基为一各向同性的弹性半无限体(故又称半无限地基)，如图16.1.b所示。
图16.1 不同假设地基的表面变形图
a)文克勒地基；b)弹性半空间地基
地基在荷载作用范围内及影响所及以外部分均产生变形，其顶面上任一点的挠度不仅同该点的压力有关，也同其他各点的压力有关，可以用如下计算公式表示：
q(x，y) ＝fW(x，y)
我国现在采用弹性半无限地基上的弹性薄板理论和有限元位移法计算荷载应力和温度应力。
三、半无限地基板荷载应力的有限元解
1.有限元法
有限元法是结构和连续介质应力分析中的一种有效的计算方法。采用有限元法分析水泥混凝土路面的荷载应力优点如下：
(1)可以按板块的实际大小求解有限尺寸的板，从而消除无限大板的假设所带来的误差(此误差随荷载接近板边缘和相对刚度半径的增大而增加)；
(2)可以考虑各种荷载情况(包括荷载组合和荷载位置)，而不必像前述方法那样规定若干种典型荷位，并且能解算简单的荷载组合情况。因此，可以求得符合实际荷载情况的应力分析，
(3)可以计及板的实际边界条件，如接缝的传荷能力、板和地基的脱空(不连续接触)等；
(4)所解得的结果是整个板面上的位移场和应力场，从而可以更全面地分析板的受荷情况。
2.临界荷位的确定
为简化计算工作，通常选取使路面板产生最大应力、最大挠度或最大损坏的一个轴载作用位置作为临界荷位。《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40—2002)以荷载应力和温度应力产生的综合疲劳损坏作为设计标准。经过几种典型路面结构的荷载和强度梯度的损耗分析，只有在纵缝为具有较大传荷能力的企口缝，横缝为不考虑其传荷能力的假缝(当作自由边处理)时，临界荷位出现在横缝边缘中部(但前者出现的可能性很小)，其余情况均应选取纵缝边缘中部为临界荷位。因此选取纵缝边缘中部作为临界荷位，用以计算板内最大弯拉应力值。
§11-6 水泥混凝土路面荷载应力分析
标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力按式（11.13）确定。
(11.13)
式中：σpr——标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力(MPa)；
σps——标准轴载PS在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力(MPa)，由公式（11.14）计算确定；
kr——考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时，kr=0.87～0.92(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值)；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，kr=1.0；纵缝为设拉杆的企口缝时， kr =0.76～0.84；
kf——考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，由公式（11.16）计算确定；
kc——考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数，按公路等级查表11.7确定。
表11.7 综合系数kc
公路等级
高速公路
一级公路
二级公路
三、四级公路
kc
1.30
1.25
1.20
1.10
标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力按式（11.14）计算。
(11.14)
(11.15)
式中：r——混凝土板的相对刚度半径(m)；
h——混凝土板的厚度(m)；
Ec——水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)；
Et——基层顶面当量回弹模量(MPa)。
设计基准期内的荷载疲劳应力系数按式公式(11.16)计算确定。
（11.16）
式中：kf——设计基准期内的荷载疲劳应力系数；
Ne——设计基准期内标准轴载累计作用次数；
ν——与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土，ν= 0.057；碾压混凝土和贫混凝土，ν= 0.065；
§11-7 水泥混凝土路面温度应力分析
在临界荷位处的温度疲劳应力按式(11.17)确定。
(11.17)
图16.2 温度应力系数
式中：σtr——临界荷位处的温度疲劳应力(MPa)；
σtm——最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)，按(11.18)条确定
kt——考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数，按(11.19)条确定。
最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力按式(11.18)计算。
(11.18)
式中：σtm——最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)
αc——混凝土的线膨胀系数(1/℃)，通常可取为1×10-5/℃；
Tg——最大温度梯度，查表11.8取用；
Bx——综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可按l／r和h查用图11.2确定；
l——板长，即横缝间距(m)。
温度疲劳应力系数可按式(16.19)计算确定
(11.19)
式中：a、b和c——回归系数，按所在地区的公路自然区划确定
表11.8 最大温度梯度标准值
公路自然区划
Ⅱ、Ⅴ
Ⅲ
Ⅳ、Ⅵ
Ⅶ
最大温度梯度(℃/m)
83～88
90～95
86～92
93～98
注：海拔高时，取高值；湿度大时，取低值。
§11-8 水泥混凝土路面板厚设计方法
考虑荷载应力和温度翘曲应力综合疲劳损伤作用的混凝土面层厚度和板平面尺寸确定方法，可遵循下述设计步骤：
1)收集并分析交通参数——收集日交通量和轴载组成数据，确定轮迹分布系数，计算设计车道标准轴载日作用次数；由此确定道路的交通等级，并进而选定设计年限、选定交通量年平均增长率，计算使用年限内标准轴载的累计作用次数。
2)初拟路面结构——初选路面结构层次、类型和材料组成；拟定各层的厚度、面层板平面尺寸和接缝构造。
3)确定材料参数——试验确定混凝土的设计弯拉强度和弹性模量，基层、垫层和路基的回弹模量，基层顶面的当量回弹模量。
4)计算荷载疲劳应力——计算得到标准轴载作用下板边中部的最大荷载应力；按接缝类型选定接缝传荷系数；按标准轴载累计作用次数计算得到疲劳应力系数；按交通等级选定综合系数；综合上述计算结果可得到荷载疲劳应力。
5)计算温度应力——由所在地公路自然区划选择最大温度梯度；按路面结构和板平面尺寸计算最大温度梯度时的温度翘曲应力；按自然区划及σtm和fr确定温度应力累计疲劳作用系数；由此计算确定温度疲劳应力。
6)检验初拟路面结构——行车荷载和温度梯度综合作用满足公式(11.20)，说明拟定的板厚合理，上述检验条件如不符合，则重新拟定路面结构或板平面尺寸，重新计算，直到满足为止。
(11.20)
§11-9 水泥混凝土路面接缝设计
一、纵向接缝
纵向接缝的布设应根据路面宽度和施工铺筑宽度而定。
纵向接缝的拉杆应采用螺纹钢筋，设在板厚的中央，并应对拉杆中部100mm范围内作防锈处理。
连续配筋混凝土路面的纵缝拉杆可由板内横向钢筋延伸穿过接缝代替拉杆。
二、横向接缝
每日施工结束或临近中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能设在横向缩缝或胀缝处。施工缝应采用加传力杆的平缝形式。
横向伸缝可等间距设置，采用假缝形式。
横向胀缝只在邻近桥梁或其他固定构造物处或与其他道路相交处设计。
§11-10 水泥混凝土路面的加铺层设计
一、旧混凝土路面的技术调查
在进行旧混凝土路面加铺层设计之前，应调查公路修建和养护技术资料：路面结构和材料组成、接缝构造及养护历史等；路面损坏状况；路面结构强度；承受的交通荷载及预计的交通需求；环境条件。
1.路面损坏状况调查评定
混凝土路面的损坏状况采用断板率和平均错台量两项指标评定，分为4个等级。断板率的调查和计算可按《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1)的规定进行；错台调查可采用错台仪或其它方法量测接缝两侧板边的高程差，量测点的位置在错台严重车道右侧边缘内300mm处，以调查路段内各条接缝高程差的平均值表示该路段的平均错台量。
2.接缝传荷能力和板底脱空状况调查评定
旧混凝土面层板的接缝传荷能力和板底脱空状况采用弯沉测试法调查评定。弯沉测试宜采用落锤式弯沉仪，也可采用梁式弯沉仪，其支点不得落在弯沉盆内。旧混凝土面层的接缝传荷能力依据接缝传荷系数分为4个等级，板底脱空可根据面层板角隅处的多级荷载弯沉测试结果，并综合考虑唧泥和错台发展程度以及接缝传荷能力进行判别。
3.旧混凝土路面结构参数调查
旧混凝土面层厚度的标准值可根据钻孔芯样的量测高度按式(16.21)计算确定。
(16.21)
式中：he——旧混凝土面层量测厚度的标准值(mm)；
——旧混凝土面层量测厚度的均值(mm)；
Sh——旧混凝土面层厚度量测值的标准差(mm)。
旧混凝土面层弯拉强度的标准值可采用钻孔芯样的劈裂试验测定结果按式(16.22) 和(16.23)计算确定。
(16.22)
(16.23)
式中：fr——旧混凝土弯拉强度标准值(MPa)；
fsp——旧混凝土劈裂强度标准值(MPa)；
——旧混凝土劈裂强度测定值的均值(MPa)；
ssp——旧混凝土劈裂强度测定值的标准差(MPa)。
旧混凝土的弯拉弹性模量标准值可按式(16.24)计算确定。
(16.24)
式中：Ec——旧混凝土的弯拉弹性模量标准值(MPa)
fr——旧混凝土的弯拉强度标准值(MPa)。
旧混凝土路面基层顶面的当量回弹模量标准值，宜采用落锤式弯沉仪(标准荷载100kN、承载板半径150mm)量测板中荷载作用下的弯沉曲线，按式(16.25)和式(16.26)确定。
(16.25)
(16.26)
式中：Et——基层顶面的当量回弹模量标准值(Mpa)；
SI——路面结构的荷载扩散系数；
WO——荷载中心处的弯沉值(μm)；
W300、W600、W900一—距离荷载中心300mm、600mm 和900mm处的弯沉值(μm)。
二、混凝土加铺层结构设计
加铺层铺筑前应更换破碎板，修补裂缝，磨平错台，压浆填封板底脱空，清除接缝中失效的填缝料和杂物，并重新封缝。
加铺层应根据使用要求及旧混凝土路面的状况，选用分离式或结合式水泥混凝土加铺结构，或沥青混凝土加铺结构，经技术经济比较后选定。
旧混凝板的厚度、混凝土的弯拉强度和弹性模量标准值以及基层顶面当量回弹模量标准值，采用旧混凝土路面的实测值，按旧混凝土路面结构参数调查方法确定。
1.分离式混凝土加铺层结构设计
当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为中或次，或者新旧混凝土板的平面尺寸不同、接缝形式或位置不对应或路拱横坡不一致时，应采用分离式混凝土加铺层。
分离式混凝土加铺层的接缝形式和位置，按新建混凝土面层的要求布置。
加铺层可采用普通混凝土、钢纤维混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土。普通混凝土、钢筋混凝土和连续配筋混凝土加铺层的厚度不宜小于180mm；钢纤维混凝土加铺层的厚度不宜小于140mm。
加铺层和旧混凝土面层应力分析，按分离式双层板进行。
2.结合式混凝土加铺层结构设计
当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为优良，面层板的平面尺寸及接缝布置合理，路拱横坡符合要求时，可采用结合式混凝土加铺层。
采用铣刨、喷射高压水或钢珠、酸蚀等方法，打毛清理旧混凝土面层表面，并在清理后的表面涂敷粘结剂，使加铺层与旧混凝土面层结合成整体。加铺层的最小厚度为25mm。加铺层和旧混凝土板的应力分析，按结合式双层板进行。
3.沥青加铺层结构设计
当旧混凝土路面的损坏状况和接缝传荷能力评定等级为优良或中时，可采用沥青加铺层。
接缝传荷能力评定等级为中时，应根据气温、荷载、旧混凝土路面承载能力、接缝处弯沉差等情况选用减缓反射裂缝的措施。
沥青加铺层的厚度按减缓反射裂缝的要求确定。高速公路和一级公路的最小厚度宜为100mm，其他等级公路的最小厚度宜为70mm。
第十四章 路基路面排水设计
§14-1 路基路面排水设计要求及设计一般原则
一、排水的目的与要求
影响路基路面的水流：地面水和地下水两大类。
路基排水任务：将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。
路基排水目的：将降落在路界范围内的表面水有效地汇集并迅速排除出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外，以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。
地表排水可以划分为路面表面排水、中央分隔带排水和坡面排水三部分。
二、排水设计的一般原则
1.排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济。
2.注意与农田水利相配合。
3.设计前必须进行调查研究，重点路段要进行排水系统的全面规划。
4.要注意防止附近山坡的水土流失。
5.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，就地取材，以防为主。
6.尽量阻止水进入路面结构，提供良好的排水措施，迅速排除路面结构内的水。
§14-2路基排水设备的构造与布置
一、地面排水设备
1．边沟
1)作用：设置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。
2)布设：
边沟的排水量不大，一般不需进行水力和水文计算。
依据沿线具体条件，选用标准横断面。
边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。
横断面形式：有梯形、矩形、三角形及流线形等。
3)构造：
梯形边沟——内侧边坡为1:1.0-1:1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。
矩形——石方路段，其内侧边坡直立，外侧边坡坡度与挖方边坡相同。
三角形——少雨浅挖地段的土质边沟，其内侧边坡宜采用1:2-1:3，外侧坡度与挖方边坡坡度相同。
流线型——适用于沙漠或积雪地区的路基。
2．截水沟
1)作用：
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。
山坡填方路段可能遭到上方水流的破坏作用，此时必需设截水沟，以拦截山坡水流保护路堤。
2)构造：
横断面形式梯形，沟的边坡坡度，一般采用1:1.0-1:1.5,沟底宽度不小于0.5m，沟深按设计流量而定，亦不应小于0.5m。
3)布设：
截水沟与绝大多数地面水流方向垂直。
沟底应具有0.5％以上的纵坡，必要时予以加固和铺砌。
截水沟的长度以200m～500m为宜。
3．排水沟
1)作用:
主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流(如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水)，引至桥涵或路基范围以外指定地点。
2)构造:
横断面一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。底宽与深度不宜小于0.5m，土沟的边坡坡度约为1:1-1:1.5。
3)布设：
连续长度不超过500m。
排水沟应具有合适的纵坡。
4)路基排水沟渠的加固：可结合当地条件，根据沟渠土质、水流速度、沟底纵坡和使用要求等而定。
4.跌水与急流槽
1)布设：用于陡坡地段，沟底纵坡可达45度。
2)跌水适用条件：
单级跌水适用于排水沟渠连接处。
较长陡坡地段的沟渠，为减缓水流速度。并予以消能，可以采用多级跌水。
3)跌水构造：进水口、消力池和出水口三个组成部分。
4)急流槽
适用条件：纵坡比跌水的平均纵坡更陡，结构的坚固稳定性要求更高，是山区公路回头曲线沟通上下线路基排水及沟渠出水口的一种常见排水设施。
急流槽的构造按：水力计算特点，由进口、主槽(槽身)和出口三部分组成。
5.倒虹吸与渡水槽
1)倒虹吸
设置：沟渠水位高于路基设计标高。
虹吸管道：箱形和圆形两种；
材料：水泥混凝土和钢筋混凝土结构、临时性简易管道可用砖石结构、永久性或急需时亦可改用钢铁管。
2)渡水槽
设置：原水道与路基设计标高相差较大，可设简易桥梁，架设水槽或管道，从路基上部跨越，以勾通路基两侧的水流。
渡水槽组成：由进出水口、槽身和下部支承三部分组成。
6.蒸发池
布设：气候干旱、排水困难地段，可利用沿线的集中取土坑或专门设置蒸发池排出地表水。
蒸发池的容量：以一个月内路基汇流入池中的雨水能及时完成渗透于蒸发。
二、地下排水设备
常用的路基地下排水设备有：盲沟、渗沟和渗井等。
特点：排水量不大，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。
1．盲沟
作用：沟内分层填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内，并沿沟排泄至指定地点。
布设：
简易盲沟的排水能力较小，不宜过长，沟底具有1％-2％的纵坡，出水口底面标高应高出沟外最高水位20cm，以防水流倒渗。
寒冷地区的盲沟，应做防冻保温处理或将盲沟设在冻结深度以下。
横断面：矩形、上宽下窄的梯形。
2.渗沟
作用：降低地下水位或拦截地下水，将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点。
构造：
盲沟式渗沟与上述简易盲沟相似，但构造更为完善。当地下水流量较大时，可在沟底设洞或管，前者称为洞式渗沟，后者称为管式渗沟。
沟的尺寸大，埋置深，而且要进行水力计算确定尺寸。
布设：
盲沟式渗沟：路基中，浅埋的渗沟约在2-3m以内，深埋时可达6m以上。
洞式渗沟：洞底设置不小于0.5％的纵坡， 使集水通畅排出。
管式渗沟：当排除地下水的流量更大，或排水距离较长，可采用管式渗沟。
渗沟底部埋设的管道，一般为陶土或混凝土的预制管，管壁上半部留有渗水孔，渗水孔交错排列，设于边沟下的管或渗沟，
3．渗井
作用：当地下存在多层含水层，其中影响路基的上部含水层较薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式(竖向)排水，设置渗井，穿过不透水层，将路基范围内的上层地下水，引入更深的含水层中去，以降低上层的地下水位或全部予以排除。
布设：平面布置以及孔径与渗水量，按水力计算而定，一般为直径1.0-1.5m的圆柱形。亦可是边长为1.0-1.5m的方形。
构造：井内由中心向四周按层次，分别填入由粗而细的砂石材料，粗料渗水，细料反滤。
§14-3 路面排水设计
一、路面表面排水
任务：迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。
原则：
1.通过路面横向坡度向两侧排走；
2.应采用在边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水；
3.边坡坡面在未做防护而易遭受路面表面水流冲刷，或者坡面虽已采取防护措施仍有可能受到冲刷时，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤。
二、中央分隔带排水
1.宽度小于3m且表面采用铺面封闭：表面水排向两侧行车道，其坡度与路面的横坡度相同；
2.宽度大于3m且表面未采用铺面封闭：
汇集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或桥涵水道中。
3.表面无铺面且未采用表面排水措施
分隔带上的表面水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。
三、路面内部排水
影响：
1．浸湿各结构层材料和路基土，易造成无粘结粒状材料和地基土的强度降低；
2．使混凝土路面产生唧泥，随之出现错台、开裂和整个路肩破坏；
3．进入空隙的自由水在行车荷载的作用下，会形成高孔隙水压力和高流速的水流，引起路面基层的细颗粒产生唧泥，结果路面失去支撑；
4．在冰冻深度大于路面厚度的地方，高地下水位会造成冻胀，并在冻融期间降低承载能力。
5．水使冻胀土产生不均匀冻胀；
6．与水经常接触将使沥青混合料剥落，影响沥青混凝土耐久性并产生龟裂。
四、边缘排水系统
概念：是由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过滤织物组成的边缘排承系统。
作用：将渗入路面结构内的自由水，先沿路面结构层间空隙或某一透水层次横向流入纵向集水沟和排水管，再由横向出水管排引出路基。
用途：常用于基层透水性小的水泥混凝土路面，特别是用于改善排水状况不良的旧水泥混凝土路面。
特点：自由水在路面结构层内沿层间渗流的速率要比向下渗流的速率慢许多倍，并且部分自由水仍有可能被阻封在路面结构内，因而，边缘排水系统的渗流时间较长，路面结构处于潮湿状态的时间要比基层排水系统长许多。
五、基层排水系统
概念：直接在面层下设置透水性排水基层，在其边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管等，组成排水基层排水系统，
作用：采用透水性材料做基层，使渗入路面结构内的水分，先通过竖向渗流进入排水层，然后横向渗流进入纵向集水和排水管，再由横向出水管排引出路基。
特点：由于自由水进入排水层的渗流路径短，在透水性材料中渗流速率快，其排水效果要比边缘排水系统好得多。
用途：一般在新建路面时采用此方案。
材料：排水层的透水性材料可以采用经水泥或沥青处治，或者未经处治的开级配碎石集料。
浙公网安备 33021202002483