路基

路基

路基指的是按照路線位置和一定技術要求修築的作為路面基礎的帶狀構造物,是鐵路和公路的基礎,路基是用土或石料修築而成的線形結構物。修築在良好的地質、水文、氣候條件下的路基。從材料上分,路基可分為土路基,石路基,土石路基三種。

  • 中文名稱
    路基
  • 外文名稱
    ㄌㄨˋ ㄐㄧ
  • 註音
    lù jī
  • 基本釋義1
    鐵路和公路的基礎
  • 基本釋義2
    支承鐵路道碴及鋼軌土方工程
  • 基本釋義3
    支承鐵道線路和道碴的土質基礎
  • 基本釋義4
    roadbed;subgrade of highway

名詞解釋

基本解釋

1. [bed;roadbed;subgrade of highway] 

2. 鐵路和公路的基礎 

3. 支承鐵路道碴及鋼軌的表面土方工程 

4. [substructure]∶支承鐵道線路和道碴的土質基礎

詳細解釋

鐵路和公路的基礎,從材料上,路基可分為土方路基、石方路基和特殊路基。一般根據斷面形式分為路堤、路塹和半填半挖。

路基(subgrade,substructure) 由填築或開挖而形成的直接支承軌道的結構。也叫做線路下部結構。路基與橋梁、隧道相連,共同構成一條線路。路基依其所處的地形條件不同,有兩種基本形式:路堤和路塹,俗稱填方和挖方。鐵路路基的作用是在路基面上直接鋪設軌道結構。因此,路基是軌道的基礎,它既承受軌道結構的重量,即靜荷載,又同時承受列車行駛時通過軌道傳播而來的動荷載(參見路基荷載)。路基同軌道一起共同構成的這種線路結構是一種相對松散連結的結構形式,抵抗動荷載的能力弱。建造路基的材料,不論填或挖,主要是土石類散體材料,所以路基是一種土工結構。因而路基經常受到地質、水、降雨、氣候、地震等自然條件變化的侵襲和破壞,抵抗能力差。因此,路基應具有足夠的堅固性、穩定性和耐久性。對于高速鐵路,路基還應有合理的剛度,以保障列車高速行駛中的平穩性和舒適性。

構造

路基主要包括下面幾個部分。

圖1:路基本體輪廓幾個部分名稱

本體

路基本體包括用天然土、石所填築的路堤和在天然地層中挖出的路塹,其輪廓及各部分名稱如圖1所示。它直接支撐軌道,承受通過軌道的列車荷載,是路基的主體。路基本體根據地質條件和填築材料的不同,又可分為路堤、路塹、半路堤、半路塹、半堤半塹、不填不挖路基六種基本形式。

排水

地面排水設備:用來將有可能停滯在路基範圍以內的地面水迅速排除到路基以外,並防止路基以外的地面水流入路基範圍,以免下滲浸濕路基土體或形成漫流沖刷路基邊坡,如側溝排水溝天溝等。

地下排水設備:根據水文和地質條件修築于地面以下一定深度,用來截斷、疏幹、引出地下水或降低地下水位,以使路基及邊坡保持幹燥狀態,提高土的穩固能力,如排水槽、滲水暗溝、滲井等。

防護

坡面防護設備:用來防護易受自然作用破壞而出現坡面變形的土質邊坡,如鋪草皮、噴漿、抹面、護牆護坡以及為防護崩塌落實而修建的攔截和遮擋建築物,如明洞棚洞

沖刷防護設備:用來防護水流或波浪對路基的沖刷和淘刷,如鋪草皮、拋石石籠、圬工護坡、擋土牆、順壩、挑水壩等。

支撐加固設備:用來支撐加固路基本體,以保證其穩固性,如擋土牆、支擋牆、支柱等。

防沙、防雪設施:用來防止風沙、風雪流掩埋路基,如各種柵欄、防護林等。

形式

路基的構造通常用橫斷面圖來表示。按路基填挖的情況,其斷面型式可分為路堤、路塹和半填半挖三種類型。

路堤

路堤是指全部用岩土填築而成的路基;

路堤的幾種常用橫斷面形式:

1、矮路堤(填土高度低于1.0m者)

2、高路堤(填土高度大于18m(土質)或20m (石質))

3、一般路堤(填土高度介于兩者之間)

4、浸水路堤

5、護腳路堤

6、挖溝填築路堤

路塹

路塹是指全部在原地面開挖而成的路基。

路塹橫斷面的幾種基本型式:

全挖式路基、台口式路基、半山洞式路基。

半填半挖路基

當原地面橫坡大,且路基較寬,需一側開挖另一側填築時,為挖填結合路基,也稱半填半挖路基。在丘陵或山區公路上,挖填結合是路基橫斷面的主要形式。

路基作用

它承受著本身的岩土自重和路面重力,以及由路面傳遞而來的行車荷載,是整個公路構造的重要組成部分。

鐵路軌道或道路路面的基礎。為使路線平順,在自然地面低于路基設計標高處要填築成路堤,在自然地面高于路基設計標高處要開挖成路塹。路基必須具有足夠的強度和穩定性,即在其本身靜力作用下地基不應發生過大沉陷;在車輛動力作用下不應發生過大的彈性和塑性變形;路基邊坡應能長期穩定而不坍滑。為此,須在必要處修築一些排水溝、護坡、擋土結構等路基附屬構築物。路基是一種線形結構物,具有路線長、與大自然接觸面廣的特點,其穩定性,在很大程度上由當地自然條件所決定。合理選擇線位,可以避開地質不良地段和工程艱巨路段,保證路基穩定,減少工程數量,節約工程投資。路基工程的特點是:工藝較簡單,工程數量大,耗費勞力多,涉及面較廣,耗資亦較多。路基施工改變了沿線原有自然狀態,挖填借棄土石方涉及當地生態平衡、水土保持和農田水利。土石方相對集中或條件比較復雜的路段,路基工程往往是施工期限的關鍵之一。

為了保證線路質量並防止災害,必須研究路基強度和穩定性的基本規律,針對路基設計、施工和養護等各個環節製定科學的技術標準、技術規範和工藝要求。此外,為此目的既需要土力學、岩體力學和工程地質學等有關的學科理論,又必須有從事鐵路工程與道路工程的實踐工作中所總結得到的專業技術和專業理論,包括路基設計、路基擋土結構、路基土石方施工、路基養護等。

過渡段

大型建設項目中,路基一般不會單獨存在,由于線路地形的復雜程度決定了路、橋、隧比例,故路基往往是和橋梁、隧道等結構物相間分布的。路基與橋梁的連線部位,設定過渡段----路橋過渡段,其設計結構與路基基床底層是不同的;路基與隧道的間接部位,設定過渡段----路隧過渡段,設計結構也是和路基基床底層不同的;路堤和路塹(qian)也設過渡段;有可能路堤路塹是在路基橫斷面過渡,也有可能是在總斷面過渡,一般情況下,橫斷面過渡較常見,斜向過渡的一般都調整成橫向過渡;路基與涵洞及橫(斜)向交叉時,也設定過渡段,過渡段的長度一般為20m。鐵路過渡段施工一般要經過選取有代表性的段落作為試驗段,待工藝總結後,使用相同方法施工其他過渡段。

路基構造

路基主要包括下面幾個部分。

路基本體

路基本體包括用天然土、石所填築的路堤和在天然地層中挖出的路塹,其輪廓及各部分名稱如圖1所示。它直接支撐軌道,承受通過軌道的列車荷載,是路基的主題。路基本體根據地質條件和填築材料的不同,又可分為路堤、路塹、半路堤、半路塹、半堤半塹、不填不挖路基六種基本形式。

路基

路基排水設備

排水設備可以分為兩大類:

1、 地面排水設備:用來將有可能停滯在路基範圍以內的地面水迅速排除到路基以外,並防止路基以外的地面水流入路基範圍,以免下滲浸濕路基土體或形成漫流沖刷路基邊坡,如側溝、排水溝、天溝等。

2、 地下排水設備:根據水文和地質條件修築于地面以下一定深度,用來截斷、疏幹、引出地下水或降低地下水位,以使路基及邊坡保持幹燥狀態,提高土的穩固能力,如排水槽、滲水暗溝、滲井等。

路基防護與加固設備

路基防護與加固設備根據用途不同可以分為以下4類:

1、 坡面防護設備:用來防護易受自然作用破壞而出現坡面變形的土質邊坡,如鋪草皮、噴漿、抹面、護牆、護坡以及為防護崩塌落實而修建的攔截和遮擋建築物,如明洞、棚洞。

2、 沖刷防護設備:用來防護水流或波浪對路基的沖刷和淘刷,如鋪草皮、拋石、石籠、圬工護坡、擋土牆、順壩、挑水壩等。

3、 支撐加固設備:用來支撐加固路基本體,以保證其穩固性,如擋土牆、支擋牆、支柱等。

4、 防沙、防雪設施:用來防止風沙、風血流掩埋路基,如各種柵欄、防護林等。

防護方案

一般填、挖方路基防護

本段路基以填方為主,挖方路段較少,填、挖方高度均不超過8m,當填方高度H≤3m時,採用噴播植草防護;當填方高度3m≤H≤5m時,採用三維網植草防護;當填方高度H>5m時,經核實,均為水塘路段,採用水塘路基防護,當路基處于水塘地段時,常水位+0.5m以下邊坡採用漿砌片石防護,常水位+0.5m以上邊坡採用空心磚植草防護,路基施工前先設定編織袋臨時圍堰。

挖方邊坡採用噴播植草防護,路肩邊緣設邊溝及護坡道。

水塘路段路基邊坡防護

該路段的雨水排放採用通路與明溝排水相結合的方式,水塘路段為蓄水景觀區,邊坡防護採用三維排水生態邊坡防護,道路中心線設計高程Hs-2.1m以上的邊坡採用空心磚植草防護,Hs-2.1m以下的邊坡採用三維排水柔性生態護坡。

擋土牆防護

下穿漢鄂高速公路孫家咀大橋路段,由于機動車道與非機動車道的縱斷面分別單獨設計,輔路機動車道與非機動車道間的高差最大達1.5m,為了非機動車及行人的通行安全,該路段設定懸臂式擋土牆防護,並在擋土牆頂設定防護拉桿。懸臂式路肩擋土牆設定在高差≥0.8m處,小于0.8m時,採用特製測石支護。懸臂式擋土牆採用C30鋼筋水泥混凝土,特製測石採用C30水泥混凝土。懸臂式擋土牆底地基承載力應大于擋土牆最小基底應力,否則須採用級配碎石墊層進行換填夯實處理。擋土牆埋置深度一般為1.0m,沿擋土牆縱向約10m設伸縮縫一道,縫寬0.02m,用油浸甘蔗板全斷面填塞。擋土牆在距地面高0.3m處沿道路縱向每隔1.0m設定泄水孔,孔徑5cm,牆背設土工布反濾層,以防泄水孔淤塞及路基填料外漏、流失。泄水孔設定不應使旁邊的鋼筋外露。主線及匝道段懸臂式擋土牆外表面採用石材鑲面裝飾,擋土牆牆頂設定防護拉桿,施工擋土牆時註意預埋防撞護欄鋼筋,擋牆護欄形式與中小橋梁的人行道欄桿一致。擋土牆立面採用花崗岩裝飾。

橋頭高填方路基欄桿防護

五四湖大橋東岸處于水塘區域,填方較高,為了行人通行安全,在填方高度大于5m的路段設定人行欄桿,欄桿設定于人行道外側土路肩內,欄桿與五四湖大橋的人行道外側欄桿一致,基礎採用45×37×100cm的C30砼.    

路基類型

一般路基

一般路基是指修築在良好的地質、水文、氣候條件下的路基。通常認為一般路基可以結合當地的地形、地質情況,直接選用典型橫斷面圖或設計規定。但高填方路堤,深挖方路塹須進行個別論證和驗算。

特殊路基

特殊路基是指位于特殊土(岩)地段、不良地質地段,或受水、氣候等自然因素影響 強烈的路基。

特殊路基主要有:

(1)濕黏土路基、軟土地區路基、紅黏土地區路基、膨脹土地區路基、黃土地區路 基、鹽漬土地區路基、風積沙及沙漠地區路基;

(2)季節性凍土地區路基、多年凍土地區路基、涎流冰地區、雪害地區路基;

(3)滑坡地段路基、崩塌與岩堆地段路基、土石流地區路基;

(4)岩溶地區路基、採空區路基;

(5)沿河、沿溪地區路基、水庫地區路基、濱海地區路基。

軟土地區路基:以飽水的軟弱黏性土沉積為主的地區稱為軟土地區。軟土包括飽水的軟弱黏性土和淤泥。在軟土地基上修建公路時,容易產生路堤失穩或沉降過大等問題。我 國沿海、沿湖、沿河地帶都有廣泛的軟土分布。

滑坡地段路基:滑坡是指在一定的地形地質條件下,由于各種自然的和人為的因素影響,山坡的不穩定土(岩)體在重力作用下,沿著一定的軟弱面(帶)作整體的、緩慢的、間歇性的滑動變形現象。滑坡有時也具有急劇下滑現象。

膨脹土地區路基:膨脹土系指土中含有較多的黏粒及其他親水性較強的蒙脫石或伊利石等黏土礦物成分,且有遇水膨脹,失水收縮的特點,是一種特殊膨脹結構的教質土。多分布于全國各地二級及二級以上的階地與山前丘陵地區。

處理方案

一般路基設計

本工程道路是新增道路,需對沿線旱地、果園、水塘以及房雜地進行清表、清淤換填處理。一般填方路段填表土0.5~1.0m,其中耕植土路段暫定為0.8m,房雜地路段清建築垃圾暫定1m(具體清表及清建築垃圾厚度以施工時實際計量為準,原則為清除表情植物根系及房屋基礎、建築垃圾,以便土基壓實,達到規範及設計圖紙要求的壓實度標準);水田路段清除表土(或淤泥)後換填毛渣石;其他路段回填素土壓實。清表土應結合附近地形進行集中放置,用作道路綠化帶及邊坡綠化填土使用。

為了滿足主路重載車標準,提高路基的壓實度及回彈模量,將一段填方路段路的主路上路床0.3米範圍換填4%生石灰土,一般填方路段主路上路床換填15cm未篩分碎石。

一般填方路基,邊坡坡率採用1:1.5,當地地面橫坡大于1:5時,填方路基應挖成寬度不小于2m的台階,並設4%內向橫坡。因下穿漢鄂高速路孫家咀大橋凈空的需要,該路段路基設計高程較低,需設定防護提以提高防洪標準,同時,設定懸臂擋土牆調動機動車道與非機動車道的高程差。防護提的提頂高程為18.51m,提外側的坡率為1:2,內側的坡率隨非機動車道設計高程變化而變化。TK6+480~TK9+112路段,因該段雨水排放採用通路與明溝排水相結合的方式,所以當該路段填方高度大于2..1m時,採用二級邊坡,上級邊坡坡率為1:1.5(或1:1.75,適應于水塘段;或1:2.0,適用于改渠路段)。

挖方路段邊坡坡率採用1:1.5。挖方合理土方利用到填缺方,以減少本段填挖方差距和本樁利用。

低填淺挖路基

道路沿線地勢高低起伏,對于填方高度小于1.5m的低填路段及挖方高度小于0.8m的淺挖路段,設計時考慮從原地面挖至路床底(即路槽一下0.8m範圍內換填4%生石灰土後再施工路面結構部分。

素填土路基

根據本段地基勘察報告,沿線局部路段有0.4~3.5m深的素填土,由于素填土結構疏散,堆積年限短,設計考慮當素填土厚度≤0.8m時,清除素填土,回填合格的路基填料;當0.8m<h<3.5m,清除耕植土後,翻挖原裝素填土,摻6%生石灰回填壓實。

水塘路基

路基處于水塘路段時,當路基佔用水塘面積較大,路基範圍內水塘面積較小時,水塘宜廢棄,按幹塘處理,先將整個水塘抽水放幹,請處理及範圍內淤泥,然後換填0.6~1.0m的厚毛渣石,再換填素土至路床頂;路基範圍外側用素土整平至塘埂。當路基佔用水塘面積較小,水塘仍有保留價值時,在坡腳外側抽水,路基內側清淤並分層回填毛渣石至塘埂;常水位+0.5米以下邊坡採用漿砌片石防護,工後拆除編織袋圍堰。因水塘塘埂處高差較大、坡度較陡,為避免不均勻沉降,將塘埂挖台階處理,台階寬度不宜小于2m,設4%向內橫坡,分層鋪設TGSG雙向土工格柵,最後在塘埂頂鋪設一層TGSG40雙向土埂格柵。

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