道路路基設(shè)計(jì)

項(xiàng)目24一般路基設(shè)計(jì)一、路基設(shè)計(jì)的一般要求一般路基是指一般工程地質(zhì)條件下修筑填挖高度不超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范或技術(shù)手冊(cè)所允許的范圍，而不必個(gè)別論證和詳細(xì)驗(yàn)算。二、路基的類型與構(gòu)造

1、路堤按路堤的填土高度不同，可分為矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.5m者，屬于矮路堤；填土高度大于18m（土質(zhì)）或20m（石質(zhì)）的路堤屬于高路堤；填土高度在1.5~18m范圍內(nèi)的路堤為一般路堤。

P60圖3-1路堤的幾種常用橫斷面形式矮路堤一般路堤浸水路堤護(hù)腳水路堤挖溝填筑路堤2、路塹路塹的幾種常見(jiàn)橫斷面形式，有全挖路基、臺(tái)口式路基及半山洞路基。

P60圖3-2路塹的幾種常用橫斷面形式全挖路基臺(tái)口式路基半山口路基3、半填半挖路基

P60圖3-3半挖半填路基的幾種常用橫斷面形式三、路基設(shè)計(jì)一般路基設(shè)計(jì)內(nèi)容：路基斷面形式、路基寬度與高度、路基填料與壓實(shí)、邊坡形狀與坡度、路基排水系統(tǒng)和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、坡面防護(hù)與加固設(shè)計(jì)、附屬設(shè)施設(shè)計(jì)。路基尺寸由寬度、高度和邊坡坡度三者構(gòu)成。1、路基寬度路基寬度為行車道路面及其兩側(cè)路肩寬度之和。2、路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開(kāi)挖深度，是路基設(shè)計(jì)高程和地面高程之差。路基高主是指路基中心線處設(shè)計(jì)高程與原地面高程之差，而路基兩側(cè)邊坡的高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對(duì)高差，所以路基高度有中心高度與邊坡高度之分。通常將大于18m的土質(zhì)路堤和大于20m的石質(zhì)路堤視為高路堤，將大于20m的路塹視為深路塹。為保證路基穩(wěn)定，應(yīng)盡量滿足路基臨界高度的要求，若路基高度低于按地下水位或地面水位計(jì)算的臨界高度，可視為矮路堤。沿河及受水浸淹的路基，其高度應(yīng)根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率P64（表3-2），求得設(shè)計(jì)水位，再增加0.5m的余量。3、路基邊坡坡度公路路基的邊坡坡度，可用邊坡高度H與邊坡寬度b之比值表示，并取H=1，如P64圖3-5所示，（路塹邊坡）或（路堤邊坡），通常用1:n（路塹）或1:m（路堤）表示其坡率，稱為邊坡坡率。邊坡坡率=H/b=1:n或1:m

路基邊坡坡度的大小，取決于邊坡的土質(zhì)、巖石的性質(zhì)及水文地質(zhì)條件等自然因素和邊坡的高度。

1．路堤邊坡一般路堤邊坡坡度可根據(jù)填料種類和邊坡高度按P65表3-4、表3-5所列的坡度選用。沿河浸水路堤的邊坡坡度，在設(shè)計(jì)水位以下視填料情況可采用，在常水位以下部分可采用。Hb2．路塹邊坡度四、路基壓實(shí)路堤填土需分層壓實(shí)，使之具有一定的密實(shí)度。分層壓實(shí)的路基頂面能防治水分干濕作用引起的自然沉陷和行車荷載反復(fù)作用產(chǎn)生的壓密變形，確保路面的使用品質(zhì)和使用壽命。

1、壓實(shí)土的特性

在最佳含水量ω0條件下，采用一定的壓實(shí)功能可以達(dá)到最大密實(shí)度。2、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)公路：路基土壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法確定，見(jiàn)P69表3-12。重型擊實(shí)試驗(yàn)方法的壓實(shí)功能相當(dāng)于12-15t壓路機(jī)的碾壓效果。壓實(shí)度K——實(shí)測(cè)干密度絕對(duì)值與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法得到的最大干密度之比值的百分率。

P69表3-13所列為適用于各級(jí)公路的以重型擊實(shí)方法為標(biāo)準(zhǔn)的路基壓實(shí)度。項(xiàng)目25軟土地基的路基穩(wěn)定性分析軟土——是有由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質(zhì)所組成的土。主要有：淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭。處理方法：（1）薄層淤泥（d≤3m）：清除換好土。（2）厚層淤泥（d＞3m）：如果填土高度H超過(guò)所容許的填筑高度Hc時(shí)，換土量較大，采用加固措施。一、臨界高度的計(jì)算軟土地基的臨界高度Hc——是在天然地基狀態(tài)下，不采用任何加固措施，所容許的路基最大填土高度。均質(zhì)薄層軟土地基此時(shí)圓弧滑動(dòng)面與軟土層底面相切，則：薄層軟土地基填土臨界高度：式中：c——軟土的快剪粘結(jié)力(kPa)；

γ——填土的容重(kN/m3)；

Nw——穩(wěn)定因素，查圖P86圖4-18而定。查圖時(shí)路堤高度H為待定值，需用試算法假定H，計(jì)算λ=(d+H)/H，據(jù)此查圖。P87例題4-10。2、均質(zhì)厚層軟土地基由于d很大，λ趨近于無(wú)窮大，由圖4-18可知，取Nw=5.52，因此厚層軟土地基填土臨界高度：一般填土容重為17.5~19.5kN/m3，因此實(shí)際工程中可近似取Hc=0.3c。二、路基穩(wěn)定性的計(jì)算方法軟土地基路堤滑動(dòng)時(shí)為圓弧滑動(dòng)面。采用圓弧條分法進(jìn)行驗(yàn)算?？煞譃椋嚎倯?yīng)力法、有效固結(jié)應(yīng)力法、有效應(yīng)力法。1、總應(yīng)力法安全系數(shù)：式中：PT——各土條在滑弧切線方向的下滑力的總和；

Si——地基土內(nèi)（AB?。┛辜袅?；

Sj——路堤內(nèi)（BC弧）抗剪力；

Pj——當(dāng)?shù)趈土條的滑裂面在路堤填料內(nèi)時(shí)，若該土條滑裂面與設(shè)置的土工織物相交，則P為該層土工織物每延米寬（順路線方向）的設(shè)計(jì)拉力。2、有效固結(jié)應(yīng)力法固結(jié)：土體排水?dāng)D密的過(guò)程。安全系數(shù)：式中：Si——未加荷前的土層天然強(qiáng)度。Woicosαitanφqi+CqiLi

或

Si=τiLi；△Si——固結(jié)過(guò)程所增加的強(qiáng)度。

Ui——地基的固結(jié)度；

Cqi、φqi——當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地基內(nèi)（AB?。r(shí)，分別為該土條所在土層的快剪（直剪）粘聚力C（kPa）及快剪內(nèi)摩擦角；

φgiUi——當(dāng)?shù)趇土條的滑裂面處于地基（AB?。r(shí)，分別為該土條所在土層的固結(jié)快剪（直剪）的內(nèi)摩擦角及滑裂面所處位置的固結(jié)度；附屬浸水路堤穩(wěn)定性分析雙側(cè)路堤內(nèi)浸潤(rùn)曲線單側(cè)路堤內(nèi)浸潤(rùn)曲線1）穩(wěn)定性受水位降落的影響路堤內(nèi)的浸潤(rùn)曲線P89圖4-202）穩(wěn)定性與路堤填料透水性有關(guān)粘性土透水性很小，砂礫石土空隙率大，透水性很強(qiáng)。因此水位的漲落對(duì)這兩種土的穩(wěn)定性影響一般不大。對(duì)中等透水性的土（如亞砂土、亞粘土）作路堤填料，在水位降落時(shí)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較大，需考慮動(dòng)水壓力的影響。在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，對(duì)于用黏土填筑的路堤，因其幾乎不透水，所以堤外水位漲落對(duì)土體內(nèi)部影響較小，可以認(rèn)為不產(chǎn)生動(dòng)水壓力，其邊坡穩(wěn)定性分析方法與一般路堤邊坡穩(wěn)定性分析方法相同。采用圓弧法進(jìn)行浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析。常用的驗(yàn)算方法有：假想摩擦角法、懸浮法、條分法。一、假想摩擦角法（較為粗略）思路：適當(dāng)改變填料的內(nèi)摩擦角，利用非浸水時(shí)的常用方法，進(jìn)行浸水時(shí)的路堤穩(wěn)定性計(jì)算。有庫(kù)倫定律，滑動(dòng)土體的總強(qiáng)度為：路基浸水時(shí)，土基的抗剪強(qiáng)度有所下降。浸水后的土基總強(qiáng)度有兩種表示方法：以φB代替φ，代入有關(guān)圓弧面的穩(wěn)定性計(jì)算式，即可求得穩(wěn)定系數(shù)。二、條分法計(jì)算方法與非浸水時(shí)的條分法基本相同，但土條分為浸水和干燥兩部分。重力：

采用圓弧法進(jìn)行浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析，浸水路堤邊坡穩(wěn)定可按下式計(jì)算式中：K——穩(wěn)定系數(shù)，一般取；

Ni——法向力，Ni=Qicosαi；

Ni×fx——摩擦力；

cx×li——粘結(jié)力；

Ti——法向力，Ti=Qisinαi(有正負(fù)之分)；

D——滲透動(dòng)水壓力，D=F2×γ0×I；其中：γ0——水的相對(duì)密度；

I——浸潤(rùn)線的水利坡降；

d——?jiǎng)铀畨毫Φ牧Ρ?。已知填土的滲透系數(shù)Kw(m/s)時(shí)：計(jì)算水位線以下土的浸水容重

w可按下式(考慮了水的浮力)計(jì)算

w=（

－Δ0）（1－η)式中：

——土的比重(即固體土粒容重對(duì)水容重之比，Δ＝

s/

0）

Δ0——水的比重，Δ0=1；

η——土的孔隙率。[例題]設(shè)橫斷面及計(jì)算數(shù)據(jù)同圖4-24。高水位時(shí)水深為7m。干土粘聚力Cc=10kPa，飽和后粘聚力CB=5kPa，土的重度

=26.0kN/m3，干重度

c=17kN/m3，孔隙率η=31%，水力坡降I=0.08，試分析其穩(wěn)定性。圖4-24浸水路堤邊坡穩(wěn)定性分析例題圖(單位：m)解：分析：1)有滲透動(dòng)水壓力的作用；2)干土與飽和土粘聚力不同；3)土受到浮力的作用。1．經(jīng)確定滑動(dòng)圓弧中心所在輔助線后，擬定若干曲線及其中心所在位置，將每一圓弧范圍內(nèi)分段(8～10段)，并求出各分段中點(diǎn)的偏角α0對(duì)第2條曲線(通過(guò)路基右側(cè)邊緣)進(jìn)行計(jì)算。2．確定浸潤(rùn)線位置。假定它與水力坡降線一致，由路基中線最高水位處以坡降I=0.08引出(圖4-24)，浸潤(rùn)線以上是干土，容重

C=17kN/m3、浸潤(rùn)線以下是飽和土，并受水的浮力的作用，容重為

w=(

－Δ0)(1－η)＝(26-10)(1-0.31)＝11kN/m33．分段并算出浸潤(rùn)線上、下干土和飽和土的下面積。4．計(jì)算結(jié)果列表4-55．按比例求出干土和飽和土兩部分滑動(dòng)曲線長(zhǎng)度。6．按下式求出作用于飽和土體的滲透動(dòng)水壓力：

D=Ω2×γ0×I

＝202.52×10×0.08=162.0kN7．按式計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)假定干土和飽和土的內(nèi)摩擦相同。用同樣的方法還可求出另兩條滑動(dòng)曲線的穩(wěn)定系數(shù)

K1=1.13（路基中央）

K3＝1.25（離右側(cè)路基1/4處）由上可知，第2條曲線是臨界曲線，其穩(wěn)定系數(shù)比非浸水路堤小得多。因此，浸水部分的邊坡應(yīng)再予放緩，使穩(wěn)定系數(shù)不小于1.25。

表4-5河灘路堤邊坡穩(wěn)定性分析分段sin

cos

分段面積

（m2）土重力Q（kN）分段重量（kN）N=Qcos

（kN）T=Qsin

（kN）滑動(dòng)曲線長(zhǎng)度（m）動(dòng)水壓力D（kN）干的部分

C飽和部分

B干的部分QC=

C

C飽和部分QB=

B

B干的LC飽和的LB10.8558

00

0.5328.61.3486.014.3500.3265.2427.07.238.00.08×202.52×10=162.020.6439

40

0.7741.016.5696.0181.5877.5675.0561.030.4728

00

0.8824.533.5416.0368.5784.5690.0368.540.2816

30

0.969.5841.42163.0455.0618.0594.0173.050.116

20

0.998.6044.50146.0489.5635.5629.070.36-0.07-4

00

0.9938.50423.5423.5419.5-29.67-0.27-15

40

0.9722.0242.0242.0234.5-65.48-0.37-21

40

0.934.852.552.849.2-19.6

B=202.52

N=3556.4

T=1485.2項(xiàng)目26路基防護(hù)與加固一、概述路基防護(hù)與加固設(shè)施，主要有：（1）邊坡坡面防護(hù)；（2）沿河路堤河岸沖刷防護(hù)加固；（3）濕軟地基的加固處治。二、坡面防護(hù)1、植物防護(hù)

種草、鋪草皮、植樹(shù)等。圖5-1草皮防護(hù)示意圖a)平鋪平面；b)平鋪剖面；c)水平疊鋪；d)垂直疊鋪；e)斜交疊鋪；f)網(wǎng)格式

2、工程防護(hù)

抹面、噴漿、勾縫、石砌護(hù)面等。圖5-2片石護(hù)面示意圖a、b)單層；c、d)雙層a)雙層式；b)單層式；c)墻面；d)拱式；e)混合式1-平臺(tái)；2-耳墻；3-泄水孔；4-封頂；5-松散夾層；6-伸縮縫；7-軟地基；8-基礎(chǔ)；9-支補(bǔ)墻；10-護(hù)面墻

護(hù)面墻的厚度表5-1護(hù)面墻高度H(m)路塹邊坡護(hù)面墻厚度(m)頂寬b底寬d≤21：0.50.400.40≤6陡于1：0.50.400.40+0.10H6<H≤101：0.5～1：0.750.400.40+0.05H10<H<151：0.75～1：10.600.60+0.05H三、沖刷防護(hù)堤岸防護(hù)與加固設(shè)施有直接和間接兩類。1、直接防護(hù)直接防護(hù)與加固設(shè)施中包括植物防護(hù)和石砌防護(hù)與加固兩種，常用的有植樹(shù)、鋪石、拋石或石籠等。圖5-4拋石防護(hù)示意圖(單位：m)a)新堤石垛；b)舊堤石垛圖5-5石籠防護(hù)示意圖(單位：m)a)箱形籠；b)圓柱形籠；c)防止淘底；d)防護(hù)岸坡

圖5-7土工模袋的應(yīng)用及鋪設(shè)

2、間接防護(hù)間接防護(hù)主要指導(dǎo)治結(jié)構(gòu)物，如丁壩、順壩、防洪堤、攔水壩等，必要時(shí)進(jìn)行疏灘河床、改變河道，目的是改變流水方向，避免或緩和水流對(duì)路基的直接破壞作用。圖5-8導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物綜合布置示例項(xiàng)目27地基加固濕軟地基的承載較低，要進(jìn)行地基加固。在濕軟地區(qū)修筑路基時(shí)，地基加固關(guān)鍵在于治水和固結(jié)。各種加固方法，可歸納成換填土、碾壓夯實(shí)、排水固結(jié)、振動(dòng)擠密、土工格柵加筋和化學(xué)加固等五類。濕軟地基的加固亦可采用強(qiáng)夯法，利用重錘的強(qiáng)大沖擊力，以達(dá)到地基排水固結(jié)提高承載能力的目的。一、換填土層法換填土層法，即將基底下一定深度范圍的濕軟土層挖去，換以強(qiáng)度較大的砂、碎（礫）石、灰土或素土，以及其他性能穩(wěn)定、無(wú)侵蝕性的土類，并予以壓實(shí)。二、重錘夯實(shí)法

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