一般路基设计讲义总结48

第三章一般路基设计东南大学交通学院黄晓明huangxm@Tel要内容第一节路基设计的一般要求第二节路基的类型与构造第三节路基设计第四节路基附属设施SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基设计的一般要求路基：路面的基础

自重作用+路面结构重力+交通荷载1、路基设计的基本要求：具有足够的强度、稳定性和耐久性；符合环保、地质、水文等要求；地质条件、地址参数明确；避免高路堤与深路堑;高速公路、一级公路应采用动态设计；提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构；符合经济性的要求。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基设计的一般要求路基：路面的基础

自重作用+路面结构重力+交通荷载2、路基设计内容：路基设计包括：地基处理设计；路基填料选择；防护工程设计；排水工程设计；关键部位（台背、挡土墙背、涵洞背等）路基设计与施工设计。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基设计的一般要求3、一般路基的概念通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度（1.5m<h<18m）或挖方深度不大的路基，它可结合当地地形、地质直接选用典型断面或设计规定而不需进行个别论证与验算。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科根据路线平、纵、横设计进行路基布置；

在荷载应力作用区（路基工作区）内部分应进行严格碾压施工（特别是路床部分），与路面设计一起进行综合考虑；

必须有确保路基强度与稳定性的附属设施，包括路基排水、路基防护与加固、取土坑、弃土堆、护坡道等；

对于一般路基，可结合当地情况选用典型断面图或设计规定，不必进行论证和演算，对于高填、深挖路基及地质和水文条件特殊的路基，须进行个别设计和验算。◆4、路基设计的一般要求第一节路基设计的一般要求SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第一节路基设计的一般要求5、路基设计标高（1）新建公路的路基设计标高：高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；二、三、四级公路宜采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。（2）改建公路的路基设计标高：一般按新建公路的规定执行，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线标高。（3）问：应该称为路面标高，为什么称为路基设计标高？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆1、路基横断面的典型型式第二节路基的类型与构造路基断面形式（a）路堤（b）路堑（f）不填不挖路堤（e）半填半挖路基（d）半路堑（c）半路堤SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科◆2、

路堤的类型与构造要求路堤的常见横断面型式（见下图）1）路堤按填高分，有：矮路堤（H<1.0~1.5m）高路堤（H>18~20m）一般路堤（H=1.5~18m）2）路堤按所处条件和加固类型分，有：浸水路堤护脚路堤挖沟填筑路堤等第二节路基的类型与构造SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节路基的类型与构造（a）矮路堤（b）一般路堤（c）浸水路堤（d）护脚路堤（e）挖沟填筑路堤路堤断面形式路堤（embankment）在天然地面上用土或石填筑的具有一定密实度的线路建筑物。路堤结构：路基填料的选择与密实度控制在路基设计、施工中最为重要。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路与铁道工程国家重点学科第二节节路路基基的类类型与与构造造（a）全挖路堑（b）台口式路堑（c）半山洞路堑路堑断面形式路堑cutting：是指全全部在在原地地面开开挖而而成的的路基基或低低于原原地面面的挖挖方路路基。。作用：：缓和道道路纵纵坡或或越岭岭线穿穿越岭岭口控控制标标高；；危害：：破坏了了厚地地层的的天然然平衡衡状态态，不不利于于排水水，通通风；；SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科第二节节路路基基的类类型与与构造造半填半挖断面形式（a）一般填挖路基（b）矮挡土墙路基（c）护肩路基（d）（e）砌石路基（f）挡墙路基（g）半山桥路基半填半挖式式路基【part-cut&part-fillsubrade】：指的是在一一个横断面面内，部分分为路堤、、部分为路路堑的路基基。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道道路与铁道道工程国家家重点学科科第二节路路基的类类型与构造造3、一般路堤堤和矮路堤堤的构造要要求：1）满足最小小填土高度度要求；2）因工作区可可能涉及到到天然地面面，除填方路路堤须满足足施工要求求外，天然地基也也必须进行行压实，必要时须须换土或进进行加固；；3）可结合两侧排水沟沟进行挖土填填筑路基，，可在路基基侧设置护护坡道；4）对地面纵、横坡较较陡处必须须挖台阶再再填筑，从从而保证路路基不沿坡坡向有滑动动可能性；；5）必要时可可设置石砌护护脚进行路基防防护。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道道路与铁道道工程国家家重点学科科第二节路路基的类类型与构造造4、高路堤及及浸水路堤堤的构造要要求：1）必须进行行个别设计计；2）边坡可采采用上陡下下缓的折线形式或或台阶形式式；3）边坡表面面须采取适适当的防护或加固固措施。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道道路与铁道道工程国家家重点学科科5、路堑的构构造要求：：1）边坡可设设置为直线线或折线；；2）挖方边坡坡坡脚处须须设置边沟沟；3）路堑上方方应设置截截水沟；4）坡面易风风化时须采采取防护措措施，并设设碎落台5）挖方路基基下天然地地基必须人人工压实，，必要时应应翻挖重填填、换土或或进行加固固处理。6、半填半挖挖路基的构构造要求：：1）对路堤和和路堑的要要求都应满满足；2）压缩用地地宽度及减减小填方量量时，可在在填方侧设设护坡或护护墙，也可可设置护肩肩墙或路堤堤墙，特殊殊时可设半半山桥路基基。第二节路路基的类类型与构造造SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道道路与铁道道工程国家家重点学科科第二节路路基的类类型与构造造讨论：矮路堤有什什么特点？？如何合理理使用矮路路堤？美国公路一般采用什什么路基？？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道道路与铁道道工程国家家重点学科科选择路基断断面型式，，确定路基基宽度与路路基高度；；选择路基填填料与压实实标准；确定边坡形形状与坡度度；路基排水系系统布置与与排水结构构设计；坡面防护与与加固设计计；附属设施设设计。◆1、一般路基基设计的内内容第三节路路基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南南大大学学道道路路与与铁铁道道工工程程国国家家重重点点学学科科（1）路路基基宽宽度度的的概概念念：：路基基宽宽度度为行行车车道道、、路路肩肩、、中中间间带带、、变变速速车车道道、、爬爬坡坡车车道道等等宽宽度度之之和和，，一一般般可可理理解解为为土土路路肩肩外外边边缘缘之之间间的的距距离离。。（2）路路基基宽宽度度的的确确定定原原则则须考考虑虑占占用用土土地地及及生生态态平平衡衡问问题题，，应应尽尽可可能能少少占占农农田田、、考考虑虑填填挖挖平平衡衡以以减减少少取取土土开开挖挖、、防防止止水水土土流流失失以以维维护护生生态态平平衡衡。。◆2、路路基基宽宽度度设设计计第三三节节路路基基设设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南南大大学学道道路路与与铁铁道道工工程程国国家家重重点点学学科科公路路路路基基宽宽度度图图a)高速速公公路路和和一一级级公公路路b）二二、、三三、、四四级级公公路路第三三节节路路基基设设计计书P62？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南南大大学学道道路路与与铁铁道道工工程程国国家家重重点点学学科科第三三节节路路基基设设计计2、路路基基宽宽度度设设计计（3）路路基基宽宽度度的的确确定定行车车道道：3.5-3.75m，与车车辆辆宽宽度度、、设设计计交交通通量量、、交交通通组组成成和和汽汽车车行行驶驶速速度度等等有有关关；；路肩肩：高速速公公路路、、一一级级公公路路的的平平原原微微丘丘区区，，有有条条件件时时路路肩肩宽宽度度宜宜采采用用≥≥2.50m的硬硬路路肩肩。。中间间带带：最小小中中间间带带宽宽度度随随公公路路等等级级、、地地形形条条件件变变化化在在2.50m~4.50m之间间，，特特殊殊情情况况下下可可减减至至2.00m。中中间间带带的的宽宽度度根根据据行行车车带带以以外外的的侧侧向向余余宽宽，，防防止止驶驶入入对对向向行行车车带带护护栏栏、、防防眩眩网网、、交交叉叉公公路路的的桥桥墩墩等等所所需需的的设设置置带带宽宽度度而而定定。。变速速车车道道：高速速公公路路和和一一级级公公路路，，当当纵纵坡坡大大于于４４％％时时，，可可沿沿上上坡坡方方向向设设爬爬坡坡车车道道，，爬爬坡坡车车道道的的宽宽度度一一般般为为３３米米。。爬坡坡车车道道：高速速公公路路互互通通式式立立体体交交叉叉、、服服务务区区、、车车站站等等处处，，应应设设置置变变速速车车道道。。变变速速车车道道的的宽宽度度一一般般为为３３米米。。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南南大大学学道道路路与与铁铁道道工工程程国国家家重重点点学学科科第三三节节路路基基设设计计（4）技技术术标标准准－－SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南南大大学学道道路路与与铁铁道道工工程程国国家家重重点点学学科科第三节节路路基基设计计（4）技术术标准准－SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科第三节节路路基基设计计路面结构面层基层底基层上路床下路床上路堤下路堤ab讨论：：路基基宽度度？a？b？哪哪一一个是是路基基宽度度？SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科路基高高度：是指路路堤的的填筑筑高度度或路路堑的的开挖挖深度度，一一般为为路基设设计标标高与原地面面(中心线线)标高之之差；；由于于原地地面不不平整整，因因此还还有边边坡高高度。。路基高高度的的确定定：路基高高度结合公公路路路线纵纵断面面、排排水及及防护护措施施确定定，同同时与与路基基临界界高度度结合合；应应使路路肩边边缘高高出地地面积积水，，并考考虑地地面水水、地地下水水、毛毛细水水和冰冰冻作作用对对路基强强度和和稳定定性的影响响。高路堤堤及深深路堑堑的判别别标准准以边边坡高高度为为依据据；沿河及及受水水浸淹淹路基基的高度度应大大于：：设计计洪水水位+壅水高高度+波浪侵侵袭高高度+0.5m。当路路基高高度不不符合合规定定时，，可采采取降降低水水位、、设置置毛细细水隔隔断层层等措措施。。◆3、路基基高度度设计计第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科第三节节路路基基设计计讨论：：路基基高度度？a?b?c?,有路拱拱又怎怎么办办？路面结构面层基层底基层上路床下路床上路堤下路堤abc▽▽SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科路基边边坡概概念：用边边坡高高度与与边坡坡宽度度之比比H:b的形式式表示示，并并取H=1计算为为1:m（路堤堤）或或1:n（路堑堑）的的形式式表示示边坡坡坡率率。边坡坡坡度的的大小小，取取决于于边坡坡的土土质、、岩石石的性性质及及水文地地质条条件等自然因因素和边坡坡的高高度。。路基边边坡坡坡度的大小小直接接影响响路基基的整整体稳稳定性性及土土石方方量和和施工工难易易程度度；一般路路基的的边坡坡坡度度应通通过设计验验算确确定，也可可根据据多年年工程程实践践经验验和设设计规规范推推荐的的数值值进行行采用用；◆4、路基基的边边坡坡坡度第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科（1）常用用的路路堤边边坡坡坡度：1）一般般路堤堤边坡坡坡度度：1：1.51：1.3巨粒土1：1.751：1.5粗粒土1：1.751：1.5细粒土下部（H≤12m）上部（H≤8m）边坡坡率填料类别路堤边边坡坡坡度表表路基边边坡坡坡度示示意图图第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科2）高路路堤及及沿河河浸水水路堤堤：单单独设设计3）填石石路堤堤：用用大于于25cm不易风风化的的石块块砌筑筑，坡坡度度可用用1:1；4）陡坡坡填方方可采采用砌砌石护护墙：：顶宽宽0.8m，基底底以1:5向内斜斜，H=2~15m；1：0.751：0.6≤1531：0.671：0.5≤1021：0.51：0.3≤51外坡坡度内坡坡度高度（m）序号砌石边坡坡度表5）地震震地区区边坡坡高度度极限限值3m6m粗粒土（细砂、极细砂除外）10m15m岩块和细粒土（粉性土和有机质土除外）98基本烈度填料路堤高坡高度限制（m)第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科（2）常用的的路堑堑边坡坡坡度度：1）路堑边边坡设设计时应考考虑地地貌、、地质质构造造上的的整体体稳定定性，，不良良情况况时应应使路路线避避绕，，稳定定的地地质也也应考考虑开开挖后后能否否造成成坡面面减少少支承承而引引起失失稳；；2）土质路路堑边边坡坡坡度：1：1中密1：0.75胶结和密实卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土1：1.5中密以上的中砂、粗砂、砾砂1：1粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土边坡坡率土的类别土质挖方边坡坡度表细粒土密实度很高，粗颗粒之间呈弱胶结，试坑用镐开挖很困难，天然坡面可以陡立胶结试坑坑壁稳定，开挖困难，土块用手使力才能破碎，从坑壁取出大颗粒处能保持凹面形状密实天然坡面不易陡立，试坑坑壁有掉块现象，部分需用镐开挖中密铁锨很容易铲入土中，试坑坑壁容易坍塌较松试坑开挖情况分级土的密实程度划分表第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科3）岩石石路堑堑边坡坡坡度度边坡岩体类型风化程度边坡坡率H<15m15m≤H<30mⅠ类未风化、微风化1：0.1～1：0.31：0.1～1：0.3弱风化1：0.1～1：0.31：0.3～1：0.5Ⅱ类未风化、微风化1：0.1～1：0.31：0.3～1：0.5弱风化1：0.3～1：0.51：0.5～1：0.75Ⅲ类未风化、微风化1：0.3～1：0.5弱风化1：0.5～1：0.75Ⅳ类弱风化1：0.5～1：1强风化1：0.75～1：1岩石挖挖方边边坡坡坡度表表第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科岩体完整程度结构面结合程度结构面产状直立边坡自稳能力Ⅰ完整结构面结合良好或一般外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角大于75°或小于35°30m高边坡长期稳定，偶有掉块Ⅱ完整结构面结合良好或一般外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角35°～75°15m高的边坡稳定，15m～30m高的边坡欠稳定完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角大于75°或小于35°较完整结构面结合良好或一般或差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角小于35°,有内侧结构面边坡出现局部塌落Ⅲ完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角35°～75°8m高的边坡稳定，15m高的边坡欠稳定较完整结构面结合良好或一般外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角35°～75°较完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角大于75°或小于35°较完整（破碎镶嵌）结构面结合良好或一般结构面无明显规律Ⅳ较完整结构面结合差或很差外倾结构面以层面为主，倾角多为35°～75°8m高的边坡不稳定不完整（散体、破碎）结构面结合很差岩质边边坡的的岩体体分类类第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科4）H≥10m时地震地地区岩岩石路路堑边边坡坡坡率<0.35碎裂状结构、散体结构结构面大于3组，在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以张凯型为主，多有充填物，厚度较大不完整0.35～0.75块状结构、层状结构、镶嵌碎裂结构结构面2～3组，以构造节理或层面为主，裂隙多呈密闭型，部分为微张型，少有充填物较完整>0.75巨块状整体结构结构面1～2组，以构造节理或层面为主，密闭型完整完整性系数结构类型结构面发育程度岩体完整程度岩石种类基本烈度89风化岩石1:0.6~1:1.51:0.75~1:1.5一般岩石1:0.1~1:0.51:0.2~1:0.6坚石1:0.1~直立1:0.1~直立第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科（1）压实实的意意义:分层压压实致致密的的路基基能防止止水分分干湿湿作用用引起起的自自然沉沉陷和行车荷荷载反反复作作用产产生的的压密密变形形，从而而确保保路面面的使使用品品质和和使用用寿命命。（2）路堑堑的压压实:路堑虽虽然其其路基基顶面面工作作区内内土体体存在在超固固结情情况，，但一一般天天然土土体的的密实实程度度都不不能满满足路路基设设计要要求，，特别别是在在纵横横向存存在不不均匀匀，因因此，，有必必要挖挖开后后再分分层填填筑压压实，，使其其达到到一定定的均均匀密密实要要求。。◆5、路基的的压实实第三节节路路基基设计计SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大大学道道路与与铁道道工程程国家家重点点学科科试验设设备击实筒筒V=2177cm3；击实锤锤w=4.5kg试验条条件土样分分层n=3层；落落高d=45cm；击数N=98/层击实实能能量量试验验方方法法对ω为定定值值的土土；；分分三三层层压压实实；；测定定击击实实后后的的ω、ρ，算定定ρd注意意：仅适适用用于于细细粒粒土土；；对对粗粗粒粒土土，，可可用用较较大大尺尺寸寸的的击击实实仪仪第三三节节路路基基设设计计◆5、路基基的的压压实实--（3）公公路路室室内内击击实实试试验验SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南南大大学学道道路路与与铁铁道道工工程程国国家家重重点点学学科科第三三节节路路基基设设计计◆5、路基基的的压压实实（4）室室内内击击实实国国家家标标准准《土工工试试验验方方法法标标准准》（国国家家标标准准））轻型型:d<5mm;V=947cm3,m=2.5kg，落落高高30.5cm，分分3层,每层层25击重型型:d<40mm;V=2177cm3,m=4.5kg,落高高45.7cm，分分3层,每层层98击。。（5）路路基基土土的的压压实实度度概概念念：：路基基土土达达到到的的干干密密度度值值与与标标准准击击实实法法得得到到的的最最大大干干密密度度的的比比值值的的百百分分数数表表示示。。（6）要要求求压压实实的的土土层层：路路堤堤填填土土部部分分、、零零填填及及挖挖方方路路基基。。SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学学道路与与铁道工工程国家家重点学学科特点：①具有峰值值②位于饱和和曲线之之下粘性土K很小，压压实过程程中含水水量几乎乎不变，，不可能击实到饱饱和状态态。0481216202428含水量w(%)2.0干密度d(g/cm3)饱和曲线线dmax=1.86wop=12.1最大干密密度最佳含水水量第三节路路基基设计◆5、路基的压压实--（7）室内击击实曲线线SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学学道路与与铁道工工程国家家重点学学科a.击实功能能b.土的级配配、含含水量c.击实方式式：夯实、、辗压、、振动；；辗压对对粘土比比较合适适E第三节路路基基设计◆5、路基的压压实--（8）影响因因素SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学学道路与与铁道工工程国家家重点学学科1）低于最佳含水水量时容易提高密密实度，从而而增强抗变形形能力和强度度，高于最佳含水水量时则难以获得得高的密实度度；2）压实土遇水浸湿含水水量增长的程程度与压实时的含含水量及土质质有关，压实实时低于最佳佳含水量ω0时压实土的膨膨胀量比略高高者为大，因因此在接近或或略大于最佳佳含水量时压压实的土，其其吸水量与膨膨胀量最小，，最稳定；3）压实土浸湿后后的抗变形能能力：在ω0时压实的土可可望得到最高高的浸湿后的的抗变形能力力，同时，增增加压实功、、提高密度可可以得到较高高的浸湿后的的抗变形能力力。第三节路路基设计◆5、路基的压实--（9）压实土的特特性SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路路与铁道工程程国家重点学学科项目分类路面以下深度（m）路床土最小强度（CBR)(%）压实度（%）高速一级二级三四级高速一级二级三四级填方路基0～0.3865≥96≥95≥940.3～0.8543≥96≥95≥94零填及挖方路基0～0.3865≥96≥95≥940.3～0.8543≥96≥95／路基土最小强强度和压实度要求类别路床顶以下深度（m）压实度（%）填土最小强度(CBR)(%)高速公路一级公路二级公路三、四级公路高速公路一级公路二级公路三、四级公路上路堤0.80～1.50≥94≥94≥93433下路堤1.50以下≥93≥92≥90322路堤压实度及路堤填土最最小强度要求求第三节路路基设计◆5、路基的压实--（10）压实度标准准:SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路路与铁道工程程国家重点学学科第三节路路基设计◆5、路基的压实--（11）土的压实技技术:SchoolofTransportationSoutheastUniversity，China东南大学道路路与铁道工程程国家重点学学科借方与弃方不可避免，若若能结合不同同标段进行协协调处理，则则不仅可以降降低工程造价价，还可以维维护自然平衡衡，但须进行行调配安排及及合理计算运运费。平坦地区用土量少时可可沿路两侧抽抽沟取土，结结合路基排水水及农田灌溉溉安排，但对对于堤顶至坑坑底高差大及及软弱地基区区域，取土坑坑易远离路基基坡脚，并进进行坑设计。。废方能利用应尽量量加以利用，，实在需堆弃弃也应尽量不不影响路基，，做好相关设设计，尤其应应控制废方的的数量。◆1、取土坑与