路基设计理论与方法

1、一、 什么是路基？路基设计的基本要求。1、 交通部颁发的行业标准公路路基设计规范（JTG D30-2004）中，路基的定义是：按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载。2、 路基设计的基本要求：路基设计应符合安全适用、技术经济合理的要求，使路基具有足够的强度、稳定性和耐久性；同时要求设计符合环保的要求。3、 沥青路面规范：路基必须密实、均匀、稳定。必须采取措施，防止地面水、地下水侵入路基路面措施，以保证路基的强度、稳定性。设计宜使路基处于干、中湿状态，E0>30MPa，重交通E0>40MPa。二、 苏州地区（太湖流域）水文地质的特点：苏州地

2、处江南，降水丰富，地形平坦，地表均为粘性土，且地下水位高。三、 路基填土高度：为了保证路基处于较为干燥的工作状态，就要求路基填土高度在一个合理的范围。1、 根据交通部颁发的公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）对路基干湿类型的规定：干燥 H0>H1 潮湿 H3<H0<H2中湿 H2<H0<H1 过湿 H0H3式中： H0不利季节路床顶面距地下水位的高度；H1、H2、H3分别为干燥、中湿、潮湿状态路基的临界高度。苏州-1 H1=1.71.9，H2=1.21.3，H3=0.80.9H0路床顶面距地下水位的高度；h1原地面距地下水位的高度；h2路基设计高度；h

3、3路面结构厚度。2、 我院设计的普遍情况： 一般在城市道路设计中，填土高度均较小，除桥头较高外，一般h2=0.5cm左右。地下水位：苏州普遍情况，一般为黄海标高1.21.5m，即距原地面1.01.5m左右h2。 正常情况，一般路基设计标高控制在3.0m左右，距地下水位1.51.8m，基本处于中湿状态（H0=h1+h2-h3=0.91.4m）当道路处于地下水丰富的地区（如苏北大丰），地下水位距地表仅0.5m，这时处于潮湿状态。所以我院在市政工程设计的道路工程，其路基的工作状态，基本都处于中湿潮湿状态，为此路床要求掺灰土处理，分层压实，来保证其强度。四、 关于低填方路基处理根据公路路基设计规范3.

4、3.5条“地基表层处理”中第4点规定：应将地基表层碾压密实。在一般土质地段、高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度（重型）不应小于90%，三、四级公路不应小于85%。路基填土高度小于路面和路床总厚度时，应将地基表层土进行超挖并分层回填压实，其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度（Za）。本条规范需解决如下三个问题： 路基在汽车荷载作用下的工作区深度； 什么是重型汽车荷载； 路基的处理深度。1、 工作区深度：根据交通部第二公路勘察设计院主编的公路设计手册“路基”（第二版），车辆荷载所引起的应力分布深度，即工作区深度Za的近似值为：式中： Za路基工作区深度，m； K系数，0.5； P车

5、辆荷载，kN（单轴单轮荷载）； r土的容重，kN/m3； 1/n系数，1/n=1/51/10，即n=510。本图为车辆荷载P及土体自重在路基土体中按深度分布的应力。当路基土体达到一定深度时，车辆荷载P引起的应力2与路基土体自重所引起的应力B的比值，即时，可以得出工作区深度计算的简化公式： 亦即1/n=1/51/10，即n=510。2、 重型汽车荷载： 沥青路面设计规范的车辆荷载BZZ-100，单轴双轮轴载为100kN；单轴单轮轴载为50kN，即P=50kN 。计算工作区深度：n=5 Za=1.9m；n=10 Za=2.4m。 公路桥涵设计车辆荷载（公路-、相同）单轴单轮140/2 kN: n=

6、5 Za=2.13m；n=10 Za=2.69m。 取超重车辆300kN： 后轴单轮荷载100 kN: n=5 Za=2.40m；n=10 Za=3.03m。3、 路面结构厚度的换算： 路基、路面由不同强度的材料组成，在计算工作区深度时，应将路面折算为路基同一性质的厚度再进行计算，即当量厚度； 柔性路面的当量厚度换算公式：式中：Ze路面换算为路基土层的当量厚度，m； h1路面结构厚度，m； E1路面材料的回弹模量，MPa；E0路基土的回弹模量，MPa；m指数，2.5，多层弹性体m=2，多层刚性体m=3. 我院设计中，路面结构厚度大体为：主干路：h1=0.65m；次干路：h1=0.55m；支路：

7、h1=0.45m.基层材料：一般为水泥稳定碎石、二灰碎石，底基层为石灰土。 E1：水泥稳定碎石 13001700 MPa； 二灰碎石 13001700 MPa； 石灰土 400 700 MPa； 沥青混凝土 10001400 MPa； E0：土基E0取3.5 MPa。为说明问题，简化计算： 组合一：水泥稳定碎石（二灰碎石）+石灰土基层，取E1=1050 MPa；组合二：水泥稳定碎石（二灰碎石）+石灰土基层，取E1=700 MPa。 组合二为保守值。E0=35 MPa 组合一的路面结构厚度，换算成工作区的当量厚度为：主干路：h1=0.65m，Ze=3.9×0.652.5m；次干路：h1

8、=0.55m，Ze=3.9×0.552.1m；支路： h1=0.45m，Ze=3.9×0.451.8m 组合二的路面结构厚度，换算成工作区的当量厚度为：主干路：h1=0.65m，Ze=3.3×0.652.1m；次干路：h1=0.55m，Ze=3.3×0.551.8m；支路： h1=0.45m，Ze=3.3×0.451.5m换算公式采用： 4、 路基处理深度 上述计算中，路基在汽车荷载作用下的工作区深度时，汽车总重分别为150kN（BZZ-100）、200 kN（公路桥梁荷载）、300 kN（超重汽车）。汽车总重单轴单轮工作区深度n=5工作区深度

9、n=1015吨50kN1.9m2.4m20吨70kN2.1m2.7m30吨100kN2.4m3.0m 以下取城市主干道为例，路面结构厚度0.65m，换算成工作区深度时的当量厚度为2.1m并按设计保守值的组合二计算，即E1=700MPa。 路基处理深度：从以上理论计算中可以看出，由于路面材料的强度高，当量回弹模量高，理论计算的当量厚度较大，路基处理的深度比目前设计人员常用的设计方法，应该小得多。我们可以作如下处理：a、以城市主干道路面结构厚度取0.65m E1=700MPa；其折算厚度 0.65×3.32.1mb、工作区深度：P=50kN， n=10 Za=2.4m；P=70kN， n

10、=10 Za=2.7m；P=100kN，n=10 Za=3.0m；c、处理深度：从理论计算：一般重车（15吨） Za-Ze=2.4-2.1=0.3m；桥梁重车（20吨） Za-Ze=2.7-2.1=0.6m；超重车（30吨） Za-Ze=3.0-2.1=0.9m.从以上理论分析可以看出，在路基设计中，路面下的路床采用掺消石灰的处理方法，分层回填压实，厚度为6080厘米，完全可以满足规范公路路基设计规范（JTG D30-2004）第3.3.5条规定的要求。快速路，路面下1.21.4；主干路，路面下1.01.2；次干路，路面下0.60.8；支路，路面下0.40.6五、 几点意见1、 掌握、理解规范

11、的要求 路基设计中，对填料的强度、压实度、填料的性质都做了明确的要求，设计中应认真执行。 关于压实度城市道路工程设计规范（CJJ 37-2012）类型路床以下深度（m）路基最小压实度（%）快速路主干路次干路支路填方00.80969594920.801.5094939291>1.5093929190挖方00.30969594920.300.809493城市道路工程设计规范与公路路基设计规范比较，挖方路基，在0.300.80m部分的路床，压实度降低了2%，适当降低标准，是比较符合城市道路的地形条件。 注意道路地质：我市地表基层，一般由上而下为杂填土、粘土，当路床完全在杂填土中，应满足路床的处理深度；当杂填土层较薄，开挖后的粘土层，这时应区分粘土层的性质，当粘土层160200kPa时，可以不开挖；当粘土层=100120kPa时，应满足路床处理深度。 压实过渡层与原地面处理：城市道路设计中，绝大多数路床位于原地面以下，可执行挖方路基，处理