路基工程

绪论

第1章 一般路基设计

1.1 一般铁路路基设计

1.2 一般公路路基设计

1.3 路基设计的基本内容和步骤

思考题

第2章 路基填土的压实与填筑质量控制

2.1 路基土的压实原理

2.2 压实机理与压实土的优点

2.3 影响土压实性的因素

2.4 路基填土的压实方法

2.5 路基压实质量控制指标与检测方法

2.6 路基填料的智能压实

思考题

第3章 路基受力与变形

3.1 土动力学基础

3.2 铁路路基受力状况

3.3 公路路基受力状况

3.4 路基变形与临界动应力

3.5 路基与其他建筑物的连接——纵向平顺性

思考题

第4章 路基排水与边坡防护

4.1 路基排水

4.2 路基边坡防护

4.3 路基边坡坡面绿色防护技术

思考题

第5章 路基边坡稳定性分析

5.1 路基边坡的破坏形式

5.2 直线滑面的边坡稳定性分析

5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析

5.4 任意形状滑面的边坡稳定性分析——传递系数法

思考题

第6章 路基支挡结构设计

6.1 概述

6.2 挡土墙土压力计算

6.3 重力式挡土墙设计

6.4 悬臂式和扶壁式挡土墙

6.5 加筋土挡土墙

6.6 锚固式挡土墙

思考题

第7章 复杂地带路基

7.1 浸水路基

7.2 滑坡地段路基

7.3 地震地区路基

7.4 危岩、落石和崩塌与岩堆地段路基

思考题

第8章 特殊土地区路基

8.1 软土地区路基

8.2 膨胀土地区路基

8.3 黄土地区路基

8.4 盐溃土地区路基

8.5 冻土地区路基

思考题

第9章 土工合成材料在路基工程中的应用

9.1 土工合成材料介绍

9.2 土工合成材料在路基工程中的具体应用

思考题

第10章 路基监测、评价与整治

10.1 路基监测

10.2 既有铁路路基状态评价、加固与改建

10.3 公路路基评价与改建

10.4 路基病害整治

思考题

参考文献

绪论

一、路基工程的主要内容及特点

铁路路基是轨道的基础，是经过开挖或填筑而形成的土工建筑物，其主要作用是满足轨道的铺设、承受轨道和列车产生的荷载、提供列车运营的必要条件。公路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。在纵断面上，路基必须保证线路需要的高程;在平面上，路基与桥梁、隧道连接组成完整贯通的线路。2

路基工程的主要内容包括路基本体工程、路基防护工程、路基排水工程、路基支挡和加固工程以及由于修筑路基可能引起的改河、改沟等配套工程，还有针对复杂地带和特殊土地区的路基特殊设计，用于路基加固的土工合成材料的应用更是路基工程的主要发展前景。路基作为一种线性结构物工程承受路面车辆和人行荷载，具有以下一些特点:

(一)材料复杂。路基工程主要以岩土体为材料，受各种自然力作用，在不同的地质环境及地质年代中发生复杂的物理化学变化，其力学性质具有极大的不确定性，土的成因、成分、颗粒大小、级配、结构不同，其力学性质就会明显不同，在计算路基变形和稳定性分析中所用的参数就会不同。因此能否正确确定土的应力应变关系和计算参数，能否正确预报路基的变形是路基设计计算的关键。

(二)路基受环境影响大。路基完全暴露在大自然中，很容易受到气候、水和四季温度变化的影响。如膨胀土路基干缩湿胀会引起边坡破坏;北方地区路基受寒冷气候的影响会引起冻胀;黄泛区粉土路基经常由于雨水的影响而遭受潜蚀破坏;西北一些地区的路基容易受到风蚀、沙埋等。

(三)路基同时承受动、静荷载的作用。路基上的轨道或路面结构以及附属结构物产生静荷载，运行的列车或车辆产生动荷载。动荷载是产生路基病害的重要原因。行驶在轨道或路面上的车辆，通过车轮把荷载传给轨道或路面，由轨道或路面传给路基，在路基内部产生应力、应变及位移。如果路基结构整体或某一组成部分的材料强度或抗变形能力不足以抵抗这些应力、应变及位移，则轨道或路面结构会出现沉陷，表面会出现不平顺，使路况恶化，服务水平下降。因此，要求路基结构具有与行车荷载相适应的承载能力。

结构承载能力包括强度与刚度两方面。路基结构层应具有足够的刚度，使得在车轮荷载作用下不发生过量的变形，保证不发生不平顺病害。

(四)路基的稳定性不易维持。在天然地表面建造的路基结构物改变了自然的平衡，在达到新的平衡状态之前，路基结构物处于一种暂时的不稳定状态。新建的路基结构祖露在大气之中，经常受到大气温度、降水与湿度变化的影响，结构物的物理、力学性质将随之发生变化，处于另外一种不稳定状态。路基结构能否经受这种不稳定状态而保持工程设计所要求的几何形态及物理力学性质，称为路基结构的稳定性。

在地表上开挖或填筑路基，必然会改变原地面地层结构的受力状态。原来处于稳定状态的地层结构，有可能由于填挖筑路而引起不平衡，导致路基失稳。如在软土地层上修筑高路堤，或者在岩质或土质山坡上开挖深路堑时，有可能由于软土层承载能力不足，或者由于坡体失去支承，而出现路堤沉落或坡体坍塌破坏。路线如选在不稳定的地层上，则填筑或开挖路基会引发滑坡或坍塌等病害出现。因此在选线、勘测、设计、施工中应密切注意，并采取必要的工程措施，以确保路基有足够的稳定性。

大气降水使得路基结构内部的湿度状态发生变化，低洼地带路基排水不良，长期积水，会使得矮路堤软化，失去承载能力。山坡路基，有时因排水不良，会引发滑坡或边坡滑塌。因此，防水、排水是确保路基稳定的重要方面。

在严重冰冻地区，低温引起路基的不稳定是多方面的，低温会引起路基收缩裂缝，地下水源丰富的地区，低温会引起冻胀，路基上面的路面结构也随之发生断裂。春天融冻季节，在交通繁重的路段，有时引发翻浆，使路基路面发生严重的破坏。

(五)路基的使用年限长。路基工程投资昂贵，从规划、设计、施工至建成通车需要较长的时间，对于这样的大型工程都应有较长的使用年限，一般的道路、铁道工程使用年限至少数十年，因此路基工程应具有耐久的性能。

路基的稳定性可能在长期经受自然因素的侵袭后逐年削弱，因此，提高路基的耐久性，保持其强度、刚度、几何形态经久不衰，除了精心设计、精心施工、精选材料之外，要把长年的养护、维修工作放在重要的位置。

本书是为土木工程专业本科生编写的路基工程教学用书，内容包括一般铁路路基和一般公路路基设计，土的压实原理，路基的载荷与基床结构，路基支挡结构，路基排水与防护，特殊土地区路基，复杂条件下路基，路基监测与评价等内容。本书2021年入选住房和城乡建设部“十四五”规划教材。本书还是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材，同时也是高校土木土木工程专业指导委员会规划推荐教材，可作为土木工程专业的路基工程课程教学用书，也可供从事路基工程设计、施工的工程技术人员参考。