道路工程第2章

第二章一般路基設(shè)計路基設(shè)計的一般要求路基設(shè)計路基穩(wěn)定性分析路基附屬設(shè)施第一節(jié)路基設(shè)計的一般要求

①充分收集沿線地質(zhì)、水文、地形、地貌、氣象、地震等設(shè)計資料，以及歷年路況資料和病害防治經(jīng)驗；

②選擇適當(dāng)?shù)臋M斷面形式和邊坡坡度；

③陡坡上的半挖半填路基，應(yīng)根據(jù)條件，采用擋土墻對邊坡進行加固，或采用橋梁、半山洞等構(gòu)造物；

④路緣標(biāo)高不低于設(shè)計洪水位+雍水高+波浪侵襲+0.5m。一、一般路基

在正常的地質(zhì)與水文條件下，填方的高度和挖方的深度小于規(guī)范規(guī)定高度和深度（1.5m-18m）的路基。二、路基設(shè)計的一般要求三、路基的橫斷面形式（一）路堤①矮路堤：h＜1.0～1.5m②一般路堤：h＝1.5～18m③高路堤：土質(zhì)h≥18m，巖質(zhì)h≥20m按路堤的填土高度不同，將路堤分為：（二）路塹：①全挖路基；②臺口式路基；③半山洞路基（三）半填半挖路基第二節(jié)路基設(shè)計一、路基設(shè)計的內(nèi)容①選擇路基斷面形式、確定路基寬度和路基高度；②選擇路堤填料與壓實標(biāo)準(zhǔn)；③確定邊坡形狀及坡度；④路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計；⑤坡面防護與加固設(shè)計；⑥附屬設(shè)施設(shè)計。二、本節(jié)內(nèi)容（一）路基寬度行車道寬度和兩側(cè)路肩寬度之和，當(dāng)設(shè)有中間帶、加減速車道、爬坡車道、緊急停車帶、錯車道等時，應(yīng)計入這部分寬度；（二）路基高度指路堤的填筑高度和路塹的開挖深度，即路基的設(shè)計標(biāo)高和底面中心線標(biāo)高之差；路基的設(shè)計標(biāo)高：

①當(dāng)無中央分隔帶時，設(shè)計標(biāo)高為路基邊緣高度；②當(dāng)有中央分隔帶時，設(shè)計標(biāo)高為中央分隔帶外側(cè)邊緣標(biāo)高；③在超高加寬路段，為超高加寬前的路基邊緣高度。（三）路基邊坡坡度路基高度的確定：

①平原地區(qū)：能否滿足路基臨界高度的要求；

②浸水路堤、沿河路堤：設(shè)計水位＋0.5m；

③澭水區(qū)：設(shè)計水位＋0.5m＋澭水高度；

④有浪區(qū)：設(shè)計水位＋0.5m＋浪高。①定義：H：邊坡高度；b：邊坡寬度②路堤邊坡：坡高不大于20m，坡率按下表選用；填料類別邊坡坡率上部高度H≤8m下部高度H≤12m細(xì)粒土1:1.51:1.75粗粒土1:1.51:1.75巨粒土1:1.31:1.5③路塹邊坡：

土質(zhì)路塹：邊坡高度不大于20m，參照p41—表2-6，表2-7選定；高度大于20m時，需單獨設(shè)計。

巖石路塹：邊高度不大于30m時，設(shè)計可參照P42—表2-8、2-9和2-10，必要時可采用穩(wěn)定性分析方法予以驗算。沿河路堤邊坡，設(shè)計水位以下不宜陡于1:1.75，常水位以下可采用1:2.0～1:3.0；

填石路堤邊坡，石塊不宜風(fēng)化時，可采用1:1；

地震區(qū)，高速、一級公路的路堤邊坡，高度不宜大于P41—表2-5規(guī)定的值第三節(jié)路基穩(wěn)定性分析一、研究對象

①對于≤8.0m的土質(zhì)邊坡，或≤12.0m的石質(zhì)邊坡，按規(guī)定坡率取值，可不進行穩(wěn)定性計算；

②地質(zhì)與水文條件復(fù)雜，高填深挖或特殊需要的路基，應(yīng)進行邊坡穩(wěn)定性分析計算，據(jù)此選定合理的邊坡坡度及相應(yīng)的工程技術(shù)措施。二、路基邊坡穩(wěn)定性分析

當(dāng)K=1時，極限平衡狀態(tài)；當(dāng)K＞1時，穩(wěn)定；當(dāng)K＜1時，不穩(wěn)定。規(guī)范要求Kmin≥[K]=1.20～1.30。穩(wěn)定系數(shù)：R—抗滑力，T—下滑力。（一）計算參數(shù)式中：N—橫向分布的車輛數(shù)，單車道N=1，雙車道N=2；Q—一輛重車的重量，標(biāo)準(zhǔn)車為550kN；—路基填料的容重，kN/m3；L—汽車前后軸的總距，標(biāo)準(zhǔn)車輛軸距為12.8m；B—荷載橫向分布寬度，m；（1）行車荷載（2）路基強度參數(shù)：內(nèi)摩擦角和黏聚強度

①當(dāng)路堤填料為細(xì)粒土?xí)r，采用直剪快剪切或三軸不排水剪切試驗；當(dāng)填料為粗粒土或填石料時，應(yīng)采用大型三軸試驗儀進行試驗；

②當(dāng)分析高路堤的穩(wěn)定性時，地基的強度參數(shù)采用直剪固結(jié)快剪或三軸固結(jié)不排水剪切試驗；

③分析路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動的穩(wěn)定性時，應(yīng)選擇控制性的土層進行直剪快剪，或三軸不固結(jié)不排水剪試驗。（二）試算法（1）先假設(shè)幾個破裂面，按上式計算對應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki

式中：R—沿破裂面的抗滑力；T—沿破裂面的下滑力；Q—土楔重量及路基頂面換算土柱的荷載之和；ω—滑動面的傾角；φ—路堤土體的內(nèi)摩擦角；c—路堤土體的單位黏聚力；L—破裂面的長度。穩(wěn)定系數(shù)：（3）在圖中確定最小Kmin以及相應(yīng)的極限破裂角ω0（4）穩(wěn)定性判斷：Kmin≥[K]=1.20～1.30（2）繪制ωi-Ki曲線圖（二）解析法

式中：H—邊坡的豎向高度；φ—路塹土楔的內(nèi)摩擦角；a—參數(shù)；γ—為土的單位體積的重力；α—邊坡傾斜角；其他符號同前。穩(wěn)定系數(shù)K，按下式計算（P74）:基本原理：利用k=f（ω）的函數(shù)關(guān)系，對其求導(dǎo)，可得邊坡穩(wěn)定系數(shù)的最小值Kmin及極限破裂角ω0最小穩(wěn)定系數(shù)：極限破裂角ω0：某挖方邊坡，已知坡φ=250，c=14.7kPa，γ=17.64kN/m3，H=6.0m，擬采用1:0.5的邊坡。問題：①驗算邊坡穩(wěn)定性；②當(dāng)Kmin=1.25時，容許邊坡度；③當(dāng)Kmin=1.25時，容許最大高度。解：①由cotα=0.5，α=63026’，cscα=1.1181；f=tan250=0.4663；a=(2c)/(γH)=0.2778

代入公式：Kmin=1.53>[K]=1.20

③當(dāng)Kmin=1.25時，a=0.2，則Hmax≤(2c)/(γa)=8.33m。

②當(dāng)Kmin=1.25時，sinα=0.955，則α=730，容許坡度為1:0.5；（三）極限平衡法

（1）基本原理：將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計算每一土條沿滑動面的下滑力矩和抗滑力矩，然后疊加計算整個滑動土體的穩(wěn)定性。（2）計算精度：主要與分段數(shù)有關(guān)，分段越多越精確。（3）基本假定：①滑動面為圓弧面，土條為剛體；②不考慮土條之間相互作用力的影響；③土條之間的合力相等。（4）計算步驟：①選一個可能的滑動面，確定圓心O和半徑R；②將滑動土體進行條分，條帶的寬度一般取2～4m；法向分力：切向分力：③計算每一土條的自重Qi

（4）計算滑動力矩：（5）計算抗滑力矩：（6）求穩(wěn)定系數(shù)K值：

當(dāng)Kmin小于容許穩(wěn)定系數(shù)時，則放緩邊坡，再按上述方法再進行穩(wěn)定性驗算。

為了盡快地找到極限滑動面，減少計算量，根據(jù)經(jīng)驗，極限滑動的圓心在圓心輔助線上移動！??！

再假定幾個可能的滑動面，按上述步驟計算相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)K，從中找出最小的穩(wěn)定系數(shù)Kmin，對應(yīng)的滑動面為極限滑動面，相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)為極限穩(wěn)定系數(shù)。（四）圓心輔助線①4.5H法②360法第四節(jié)路基附屬設(shè)施一、取土坑

①平原地區(qū)：可與路基排水、農(nóng)田灌溉相結(jié)合；

②河水淹沒地段的橋頭引道近旁：一般不設(shè)取土坑。當(dāng)H≥2m，b＝1m當(dāng)H≥6m，b＝2m取土點：兼顧土質(zhì)、取土數(shù)量、用地及運輸條件等因素，結(jié)合沿線區(qū)域規(guī)劃，因地制宜，維護自然平衡，防止水土流失。與路基排水、農(nóng)田灌溉相結(jié)合；二、棄土堆棄土原則：①填補地面坑洞、田洼地；②盡量占荒地。d≥3.0mdmax＝H＋5.0m

①一般做成梯形斷面，邊坡不宜陡于1：1.5，高度不宜超過3m；

②當(dāng)原地面坦于1：50，路旁兩側(cè)均可設(shè)棄土堆；

③當(dāng)坡度較陡時，宜將棄土堆設(shè)在下側(cè)；

④對于沿河路堤廢方，檢查是否壓縮河道。三、護坡道作用：加寬邊坡橫距，