高速公路路基設(shè)計(jì)講座

1、填挖高度控制指標(biāo)填挖高度控制指標(biāo) 山區(qū)地形復(fù)雜，高路堤常與陡坡路堤相伴生，存在邊坡穩(wěn)定性不足和路堤不山區(qū)地形復(fù)雜，高路堤常與陡坡路堤相伴生，存在邊坡穩(wěn)定性不足和路堤不均勻變形問(wèn)題，并占用大量良田；深路塹或挖方高邊坡不僅存在邊坡長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)均勻變形問(wèn)題，并占用大量良田；深路塹或挖方高邊坡不僅存在邊坡長(zhǎng)期穩(wěn)定性問(wèn)題，而且對(duì)周?chē)h(huán)境景觀產(chǎn)生影響。路基填方高度、挖方深度、邊坡高度，直接關(guān)題，而且對(duì)周?chē)h(huán)境景觀產(chǎn)生影響。路基填方高度、挖方深度、邊坡高度，直接關(guān)系到工程安全、工程投資和環(huán)保景觀，從整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合效益考慮，高路堤和深系到工程安全、工程投資和環(huán)保景觀，從整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合效益考慮，高路堤和深路

2、塹不是最佳工程方案。對(duì)路基填挖高度和邊坡高度進(jìn)行適當(dāng)限制，是十分必要的。路塹不是最佳工程方案。對(duì)路基填挖高度和邊坡高度進(jìn)行適當(dāng)限制，是十分必要的。 路基中心填方高度不應(yīng)大于路基中心填方高度不應(yīng)大于20m20m，若填方高度大于，若填方高度大于20m20m時(shí)，原則上采用橋梁。時(shí)，原則上采用橋梁。在地形復(fù)雜的狹窄溝谷地帶，當(dāng)路基棄方數(shù)量大、且難以選擇較為合適的堆放棄方在地形復(fù)雜的狹窄溝谷地帶，當(dāng)路基棄方數(shù)量大、且難以選擇較為合適的堆放棄方場(chǎng)地時(shí)，經(jīng)采取切實(shí)可行的工程措施，在保證路基穩(wěn)定、消除路基不均勻沉降變形、場(chǎng)地時(shí)，經(jīng)采取切實(shí)可行的工程措施，在保證路基穩(wěn)定、消除路基不均勻沉降變形、并對(duì)周?chē)h(huán)境景觀

3、不產(chǎn)生影響的前提下，可選用高路堤方案。并對(duì)周?chē)h(huán)境景觀不產(chǎn)生影響的前提下，可選用高路堤方案。 路基中心挖方深度不應(yīng)超過(guò)路基中心挖方深度不應(yīng)超過(guò)30m30m，若挖方深度超過(guò)，若挖方深度超過(guò)30m30m時(shí)，原則上采用隧道。時(shí)，原則上采用隧道。 路基挖方邊坡高度不應(yīng)超過(guò)路基挖方邊坡高度不應(yīng)超過(guò)40m(40m(或邊坡高度大于或邊坡高度大于1.61.6倍路基寬度值倍路基寬度值) )。若超過(guò)。若超過(guò)40m40m時(shí)，需要結(jié)合優(yōu)化路線方案，可采用橋梁或隧道或半橋半路或半隧半路或縱向時(shí)，需要結(jié)合優(yōu)化路線方案，可采用橋梁或隧道或半橋半路或半隧半路或縱向分離式路基。分離式路基。sincosWcLtgWK下滑力抗滑力

4、式中：式中： W W作用在滑動(dòng)面上的土體重作用在滑動(dòng)面上的土體重及車(chē)輛荷載，及車(chē)輛荷載，kNkN； 滑動(dòng)面的傾角，滑動(dòng)面的傾角，； c c填料的粘聚力，填料的粘聚力，kPakPa； 填料的內(nèi)摩擦角，填料的內(nèi)摩擦角，； L L滑動(dòng)面的長(zhǎng)度，滑動(dòng)面的長(zhǎng)度，m m。當(dāng)粘聚力當(dāng)粘聚力C=0C=0時(shí)，時(shí)，K=tgK=tg/tg/tg，簡(jiǎn)單、方便，結(jié)果偏于安全。簡(jiǎn)單、方便，結(jié)果偏于安全。i i1/K(N1/K(Ni itgtg+cli) （b） Ni iWi icosi i （c） x xi iRsini i （d）將將（b）（）（c）（）（d）代入）代入（a a）式得）式得式中；式中；填料得濕容重，填料

5、得濕容重，kN/mkN/m3 3； c c填料的粘聚力，填料的粘聚力，kPakPa； 填料的內(nèi)摩擦角，填料的內(nèi)摩擦角，； L L滑動(dòng)圓弧全長(zhǎng)，滑動(dòng)圓弧全長(zhǎng)，m m； b bi i各土條寬度，各土條寬度，m m； h hi i各土條高度，包括堤頂車(chē)輛荷載得換各土條高度，包括堤頂車(chē)輛荷載得換算土柱高度，算土柱高度，m m。iiiiiiiiiisinhbclcoshbtgsinWcltgN）（KRxWiii（a a）圓弧滑動(dòng)面法圓弧滑動(dòng)面法適用條件：適用條件：粘性土填筑的路基；滑動(dòng)面一般通過(guò)坡粘性土填筑的路基；滑動(dòng)面一般通過(guò)坡腳或通過(guò)邊坡中的變坡點(diǎn)，在路堤上邊坡較陡時(shí)，腳或通過(guò)邊坡中的變坡點(diǎn)，在路堤

6、上邊坡較陡時(shí)，驗(yàn)算上邊坡穩(wěn)定性，滑動(dòng)面通過(guò)坡腳，應(yīng)按基底滑驗(yàn)算上邊坡穩(wěn)定性，滑動(dòng)面通過(guò)坡腳，應(yīng)按基底滑動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)算。動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算方法：條分法，力矩平衡法驗(yàn)算方法：條分法，力矩平衡法計(jì)算模式：見(jiàn)下圖計(jì)算模式：見(jiàn)下圖)cos(1sin)(1cLatgWKWcLNtgKTTE 式中：式中： W W路堤重及車(chē)輛荷載，路堤重及車(chē)輛荷載，kNkN； T T、N NW W沿滑動(dòng)面得切向及法向分力，沿滑動(dòng)面得切向及法向分力，kNkN C C、路堤基底接觸面間的單位粘聚路堤基底接觸面間的單位粘聚 力，力，kPakPa，及內(nèi)摩擦角（，及內(nèi)摩擦角（）；）； L L滑動(dòng)面長(zhǎng)度，滑動(dòng)面長(zhǎng)度，m m； K K穩(wěn)定系數(shù)，

7、一般取穩(wěn)定系數(shù)，一般取1.251.25； 地面斜坡的傾角（地面斜坡的傾角（）。）。陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算 地面橫坡陡于地面橫坡陡于1 1：2.52.5時(shí)，除應(yīng)保證路堤邊坡的穩(wěn)定性外，還要預(yù)防路堤沿地面斜時(shí)，除應(yīng)保證路堤邊坡的穩(wěn)定性外，還要預(yù)防路堤沿地面斜坡下滑。坡下滑。1 1、路堤沿基底接觸面滑動(dòng)；、路堤沿基底接觸面滑動(dòng)；2 2、路堤連同基底下山坡覆蓋層沿基巖面的滑動(dòng)。、路堤連同基底下山坡覆蓋層沿基巖面的滑動(dòng)。3 3、E E值為零或負(fù)值時(shí)，認(rèn)為路堤穩(wěn)定。值為零或負(fù)值時(shí)，認(rèn)為路堤穩(wěn)定?；鏋橹本€的陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算滑面為直線的陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算折線滑動(dòng)面的陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算折線滑動(dòng)

8、面的陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算當(dāng)滑動(dòng)面為折線時(shí)，可將滑當(dāng)滑動(dòng)面為折線時(shí)，可將滑面劃分為諾干直線段（左面劃分為諾干直線段（左圖），從山坡的上側(cè)至下側(cè)，圖），從山坡的上側(cè)至下側(cè)，逐塊計(jì)算下滑力，按最后一逐塊計(jì)算下滑力，按最后一塊土體下滑力的正負(fù)值來(lái)判塊土體下滑力的正負(fù)值來(lái)判斷路堤穩(wěn)定性。斷路堤穩(wěn)定性。折線滑動(dòng)面的陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算示例折線滑動(dòng)面的陡坡路堤穩(wěn)定性計(jì)算示例m93. 02 . 45 . 57 .1820020BNGhiiiiiiiiiisinhbclcoshbtgsinWcltgN）（K 某工程路堤橫斷面如圖所示。已知某工程路堤橫斷面如圖所示。已知18.7kN/m318.7kN/m3，20205

9、252（f ftgtg0.3810.381），），K K1.251.25，試驗(yàn)算路堤是否穩(wěn)定。根據(jù)，試驗(yàn)算路堤是否穩(wěn)定。根據(jù)h0h0NG/BlNG/Bl，車(chē)輛荷載車(chē)輛荷載 （汽車(chē)（汽車(chē)1515級(jí)的重車(chē)為汽車(chē)級(jí)的重車(chē)為汽車(chē)2020級(jí)，重力為級(jí)，重力為200KN200KN）換算土柱高為）換算土柱高為式中；式中；N N橫向分布的車(chē)輛數(shù)；橫向分布的車(chē)輛數(shù)； G G一輛汽車(chē)的重力，一輛汽車(chē)的重力，kNkN，可按設(shè)，可按設(shè)計(jì)汽車(chē)的重力計(jì)算；計(jì)汽車(chē)的重力計(jì)算； B B橫向分布車(chē)輛最外輪中心之間橫向分布車(chē)輛最外輪中心之間的寬度加輪胎著地寬度，的寬度加輪胎著地寬度，m m； L L前后軸距加輪胎著地長(zhǎng)度，前后軸

10、距加輪胎著地長(zhǎng)度，m m，汽車(chē)汽車(chē)1010級(jí)、汽車(chē)級(jí)、汽車(chē)1515、汽車(chē)、汽車(chē)2020級(jí)級(jí)主級(jí)級(jí)主車(chē)為車(chē)為4.2m4.2m，對(duì)汽車(chē)，對(duì)汽車(chē)2020級(jí)重車(chē)為級(jí)重車(chē)為5.6m5.6m，對(duì)，對(duì)汽車(chē)超汽車(chē)超2020級(jí)重車(chē)為級(jí)重車(chē)為13.0m13.0m。 驗(yàn)算列于下表驗(yàn)算列于下表 巨大的圬工防護(hù)，生硬、呆巨大的圬工防護(hù)，生硬、呆板，與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)性差。板，與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)性差。3、防護(hù)工程形式的選用、防護(hù)工程形式的選用1 1、路基排水常用形式路基排水常用形式 根據(jù)位置及功能需要，其主要有：邊溝、排水構(gòu)、截水溝、根據(jù)位置及功能需要，其主要有：邊溝、排水構(gòu)、截水溝、急流槽、平臺(tái)排水溝滲溝（井）、盲溝等，而邊溝

11、的形式有梯形、急流槽、平臺(tái)排水溝滲溝（井）、盲溝等，而邊溝的形式有梯形、矩形、三角形、淺碟形等等。矩形、三角形、淺碟形等等。 邊溝設(shè)置于挖方路段，一般梯形邊溝設(shè)置于土質(zhì)挖方路段，邊溝設(shè)置于挖方路段，一般梯形邊溝設(shè)置于土質(zhì)挖方路段，矩形邊溝設(shè)置于石質(zhì)路段；排水構(gòu)設(shè)置于填方高度大于矩形邊溝設(shè)置于石質(zhì)路段；排水構(gòu)設(shè)置于填方高度大于0.8m0.8m路段；路段；當(dāng)山坡傾向于路基時(shí)設(shè)置截水溝。當(dāng)山坡傾向于路基時(shí)設(shè)置截水溝。 填方及挖方路基邊坡平臺(tái)上均需設(shè)平臺(tái)排水溝（下挖式、凸起填方及挖方路基邊坡平臺(tái)上均需設(shè)平臺(tái)排水溝（下挖式、凸起式）。式）。邊溝排水邊溝排水寬淺的邊溝視覺(jué)效果好，但占地較多。寬淺的邊溝視覺(jué)效果好，但占地較多。 邊溝具有碎落臺(tái)作用，無(wú)碎落邊溝具有碎落臺(tái)作用，無(wú)碎落臺(tái)可節(jié)省公路用地，需經(jīng)常維臺(tái)可節(jié)省公路用地，需經(jīng)常維修養(yǎng)護(hù)。修養(yǎng)護(hù)。 截水溝排水截水溝排水設(shè)置原則：不可背坡設(shè)置；設(shè)置原則：不可背坡設(shè)置；2 2、路面排水、路面排水分散排水、集中排水、超高段路面排水。分散排水路面不宜積水，但土路肩需加固（硬化）、邊坡需采用骨架或抗沖刷防護(hù)；集中排水則路面易積水、土路肩及邊坡可采用植物防護(hù)，通過(guò)流量計(jì)算需設(shè)置合理