高速公路路基路面设计

第七章高速公路路基路面设计第一节概述第二节路基设计第三节路面设计第一节概述一、路基工程1、要求：具有足够的整体稳定性；排水、防护、加固具有足够的抗变形能力。加固软弱地基，改善水温状况等2、路基构造的类型：路堤－高于原地面，由填方构成的路基为路堤。填高为1米的，属于矮路堤；1—20米之间为一般路堤；超过20米的为高路堤。路堑－低于原地面，由挖方构成的路基为路堑，设计时对边坡稳定性予以充分注意。半填半挖－这重路基是路堑与路堤的综合形式，主要设置在比较陡的山坡上。将挖出的土石方，作为填筑的土石方，可以节省土石方，比较经济，给施工带来方便。3、路基设计的主要内容设计路基横断面形状和边坡坡度；道路排水系统及构造物的设计；路基稳定性分析，以及防护和加固措施的设计。二、路面工程1、要求良好的平整度；优质的施工机具，精细的施工工艺，严格的施工质量管理和良好的养护来实现和保证足够的抗滑能力；采用坚硬、耐磨和表面粗糙的集料修筑路表面层，也可通过一些工艺措施，如刻槽来实现足够的承载能力；

路面结构必须具有足够强度、抗变形能力和耐久性。2、路面的构造路面结构层路肩

－给面层、基层和垫层一个侧向支承保护和拱车辆临时停靠。路拱内部排水设施3、路面结构层面层

－直接承受行车荷载和大气作用。应具备良好平整度、抗滑性能和足够的承载能力，以及密水性。基层－功能：扩散面层传下的竖向力。应具有足够的强度、刚度和良好稳定性。垫层－作用：改善土基的湿温状况，以保证面层和基层的强度稳定性和抗冻胀能力。4、路面设计的主要内容路面结构层的选择和组合方案的提出；各结构层混合料的组成设计；各结构层的厚度设计；方案的工程经济分析和比选，确定实施方案。第二节路基设计一、路基的受力状况一般情况下，路基承受两种荷载：

一是路面和路基自重引起的静力荷；路基土因自重引起的垂直应力与深度成正比例。另一种是车轮引起的动力荷载。路基在车轮荷重作用下所引起的垂直应力随深度而减弱。路基土因自重所引起的垂直应力，在一定的深度下，路面的质量远小于路基的自重，所以土基自重引起的垂直应力与深度成正比，既σ=γZ圆形均布荷载中心下土基的垂直压应力，可用下面的公式计算：

σ=P/（1+2.5(Z/D)）二、路基的工作区当荷载引起的应力仅为自重应力的20%---10%时，荷载应力影响的深度作为工作区的深度。该深度Za随车辆荷载增大而增大，随路面的强度和厚度的增加而减小。路基工作区深度有两种情况：Za大于路基填土高度；Za小于路基填土高度。三、路基的强度和强度指标路基的强度，用抵抗相对滑动位移变形和竖直位移变形的能力，作为具体指标来表征。1.抗剪强度在路基边坡内，当路基强度不够，不能抵抗剪应力的作用。便会沿某一剪切面产生相对移动于是边坡破坏，稳定丧失。土体必须具有抵抗此变形能力，用抗剪强度表示。见公式9-5土体的抗剪强度取决于土的粘结力C和内摩擦角φ。土的颗粒越细，粘聚力越大。沙土的粘聚力很小或没有，由于粘聚力不如内摩擦力影响大，因此土的颗粒越大，抗剪强度就越高。2.回弹模量通过路面传到土基的垂直压力，使土基产生一定程度的竖向位移变形，假设土基是均质的弹性体，在圆形垂直均布荷载作用下，当应力与应变成直线关系时，可用弹性理论来解荷载与变形之间的关系。

见公式9-1从上述的公式可以看出，土基回弹模量，表示土基在弹性变形阶段内，在垂直荷载作用下，抵抗竖向变形的能力.四、路基防护与加固路基防护与加固工程，按其作用的不同，可以分成：1、冲刷防护它的作用是防护水流对路基的冲刷和淘刷。按方法的不同，又可以分为直接防护和间接防护。2、坡面防护用来防护容易受到自然因素影响而破坏的土质与岩质边坡。3、支档建筑物是防止路基变形或支档路基本身以保证其稳定性。为了使概念明确，一般把防止冲刷和风化，主要起隔离作用的措施称为防护工程，而把防止路基或山体因重力作用而滑塌，主要起支撑作用的支档结构物称加固工程。冲刷防护沿河路基防止水流冲刷的措施，一种是加固岸坡的直接防护；另一种是改变水流性质的间接防护。直接防护，除坡面防护和石砌护坡外，还有抛石、石茏、柔性混凝土块及浸水挡土墙等防护方法。间接防护，包括各种导流与调治构筑物，如丁坝、顺水坝及拦河坝等。坡面防护1、植物防护措施：种草

用于防止表面水土流失，固结表土，增加路基的稳定性。铺草皮适用于当地有足够挖取使用的草皮地段路基防护。植树

2、坡面处治

对岩石边坡无法用植物防护时，可选用坡面处治，如抹面、喷浆、勾缝、灌浆、锚固等方法防护；抹面使用于易风化而表面较完整，还未剥落的岩石边坡；喷浆用于易风化和坡面不平的岩石边坡，厚度一般为2cm；勾缝用于较坚硬且裂缝多而细的岩石边坡以防水侵人岩层内造成破坏；灌浆用于较坚硬但裂缝深和宽的岩石边坡师坡面表层成为防水的整体。3、护面墙为了覆盖各种软质岩层和较破碎岩石的挖方边坡，免受大气因素影响而修建的墙，称为护面墙。挡土墙1、挡土墙的用途和分类它是用来支撑路基边坡或山坡土体，以防填土或土体变形失稳的构筑物。按其所在位置可分为路肩墙、路堤路堑墙、山坡墙等。

2、挡土墙的构造一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝几部分构成。墙身构造

可作成仰斜、附斜、直立、衡重式。仰斜挡墙墙背所受土压力小，墙背比较经济。但基础外移，地面横坡比较陡时，增加墙高，断面增大；俯斜式所受土压力较大，通常在地面坡度较陡时采用，借助于陡直的墙面，减小高度；衡重式在上下墙之间设一衡重台，采用陡直的墙面，适宜于陡峻的地形。墙背的坡度一般在1：0.025~1：0.4，仰斜式坡度在1：0.25左右。基础基础旷的埋进深应梁按地卡基的撇性质桃、承父载力疏要求妈、冻昌胀的蓄影响浮、水车文地驻质条诞件来车定。构一般纹情况骂下，连地表膏下不猪小于1米。排水膝设施在墙阁身适梳当高小度处浊设一堆排泄桨水孔盈，间勇距2-江3米，准出水萌口高倾出地育面0.3米。沉降杰缝为避椒免地摄基不平均匀戚沉陷踩引起吐墙身纲开裂久，按洞高度捎和地杰基的杏性质炕，设抄置沉督降缝同。一记般每叹隔10胸~1耻5米设一帜道。宽2-凯3厘米。五、路霜基排水1、根饼据来那源的贝不同防，水麻流可准分为地面水和地下茂水。地面朗水主手要是型经由我降水督形成路的地断面径掉流。地下水世分为：上层滞涝水从地将面入慕尚未个深达哥下层袭的土管中水运；潜水在地悠面以哗下第罗一个困隔水押层以蒙上的方含水符层中竞的水逝，距怜地面乞较近乏；层间水在地面冒以下任视何两个袭隔水层下之间的帅含水层艳之间的泽地下水括。目的是把将路基凯工作膛区内上的土在基含暂水量丧降低挠到一桨定的的范围坐，土喘基含激水量垒过大娃，会密引起缓土质局松软姓，强肝度降风低，疑边坡眼塌方聚，基果身沉危陷或拾滑动火，影愿响交挂通。2、地仁面排狱水边沟设姿计位置设置馆在路堑的崭路肩外鸦侧或路堤坡哲脚外侧，主鲁要用幻玉于汇却集和订排除阅路基镇范围驴内以饲及流寸向路展基的腔小量命地面谅水，叔当流汽量不嫌大时海，可帖采用毛标准医横断夺面。横断飘面形稳式边沟姐的横皇断面越形式局常为梯形或三角锄形，也有焰流线型涉和矩形裕。底宽露与深度宝一般不码小于0.4社m。边沟艘的边晶坡：一般为1：1--苹-1：1.晃5，岩石撕边坡为1：0--趋--1：0.5。沟底沉纵坡制：一般你与路珍线纵贝坡一里致，测并不漆得小学于0.5玩%，若大荣于3%时，夕需采恋取加逆固措课施。为防振止边把沟水闹流漫炊溢或洪冲刷贴，规杜定单样向排序水长队度每30种0—役50吗0米设出惰水口，并把水引骂到低洼帆处。截水免沟设躲计作用截水蜂沟设阻在离能路堑航边缘粪一定夹距离扫和山泪坡路谨堤上伍方的富适当脖位置权，用愁来拦截棒山坡久流向泊路基饿的水枯流。其纵关坡不盛小于0.5工%，以宪免水粪流停恒滞。断面胜形式一般为梯形，底章宽、玻深度委不小轿于0.5米，边捏坡坡度喘根据土妈质而定搂。位置最好能景与绝大桐部分地沉面水流架的方向淘垂直，黎转折处寇最好用样曲线连弹接，在根路基边挡坡到分箭水岭的觉距离长疑而降雨舟量又大遵的低段雪，可设答置一道乘或几道虏差不多叼平行的晌截水沟跑，分段贞拦截地去面径流妖。排水暴沟设篮计目的就是查为了坏将水括从路双基导波入低番洼地能或其识他排碌水构尘造物振中去转。断面辫形式一般采赌用梯形住，大小杨应通过昨计算确葡定，但摸水量较商小时，归可以不撒用计算醉而直接唤采用底皇宽0.筑5米的寨最小宿断面念，沟员深也出不小伶于0.5米。排水知沟的眠长度餐根据补实际割需要臣来定缩慧，通缠常在50赢0米左右哪。跌水舍与急妙流槽山岭重宗丘区，厉排水沟穿渠枞坡欣较陡，同水流急拖冲刷力渴强。为奔减小流态速，降董低水流限的能量践，防止晓对路基涛的危害设，大多完设跌水容和急流静槽。构造：进水口沾、台阶环、出水科口。台鞋阶部分需的作用竹在于消曾能。3、地下效排水暗沟暗沟评是指萌地面害以下问引导赚水流澡的沟切渠，落本身阿不起旧渗水委和汇阵水作伤用。当路线撤通过地假区路基档范围内演出现了领个别泉局眼，泉君水上冒砍，路线刊不能绕点避时，榨在其与扰边沟之验间开挖搅沟槽，护修建暗昼沟，把铁泉水排框除。暗沟的脖断面尺骂寸不必朱经过水管力计算振来确定赠。沟宽迁一般是20温—3走0c慌m，沟裁底纵效坡不稼小于1%，出督口处英沟底脏应高衰出边采沟最情高水赚位20壮cm以上扇，不乌允许畅出现塑倒灌饲现象渗沟渗沟的约构造一圣般分为席三形式世，即盲饱沟、管该式渗沟央和洞式暖渗沟。利用骗片石俭的空就隙作州为排戴水通爽道的刊称为盲沟；底部工设渗宫水管磁作为秃排水著通道城的，逮称为经有管式渗锦沟；底部用掠渗水石刚板涵作坦排水通艳道的称城为排水蚁通道的渐称为洞式渗添沟。它们的削构造基锹本相同乐，断面丸通常为浅矩形，方顶部为社覆盖层聚或叫做目封闭层靠，侧面俘为反滤草层，底帐部为排忙水通道辣。渗沟布黄置尽可烛能与地秋下水流脑相互垂亦直，使言之能拦泰截更多拿的地下舒水。渗水井作用是将地绝面水通框过渗井版深入地滴下，将智其排除造。修建粗条件路线经肆过的地赢区，地路形平坦巨，地面产水无法过排除，周而离地辣面不深透的地方淋有渗透灭性土层圆，而且新地下水泼背离路酒基，可倾以建竖持井或吸殖水井一败样的竖扁井。用席这个设晌施把边千沟中的御水引导英到原离扑路基以蹦外，并些汇集于兔路基范祖围以外这离地面1.5米以男下的壤土层剑中去初，以头保证股路基迁的稳掏定。第三始节乓路面朴设计一、溪路面义材料树的力理学性重能路面材娘料：粒料、沥青额混合孩料和水硬蚊性混库合料。粒料菊：颗粒骡状材初料，如碎红石、砾咽石、天欣然砂砾堵、炉渣薄等。常用饺于修净筑底半基层铁和垫呜层。粒料的呈回弹模族量随主黄应力增威大、侧墨限应力节减小而架下降。沥青断混合轨料应力禽－应精变关当系与温度和荷载同作用肺时间有关：在低倚温时识，呈节现弹性歇；在高温跳时，变悦为弹－粘踩性或弹－粘届－塑性悲体。水硬性嚷混合料常见有参：石灰心稳定笔类、水泥黎稳定循类、工业陈废渣铲混合圾料和水泥猫混凝蓝土等。应力映－应荒变关路系：在加害载前姨期，裂近似况为线弹律性；在加载须后期，圣呈现为非线性喊。二、脊路面孤设计舍理论层状债弹性堪体系果理论假设澡：各层妨由匀队质、摧各向阵同性屠、无疏质量袋的线否弹性瓶材料以组成杏，其宾力学雁参数周为弹便性模限量和搬泊松沃比；最下时层为始水平告方向矮无限涂的半遣无限性体，缝其上辆各层逼为水德平向尺无限州但竖保向同掘厚；各层寸间应涂力和强位移处完全气连续匪，或支竖向溪应力羡和位炼移连笛续，创但水眼平力扒为零驾；最下层忧无限深肥处的应封力和位桶移均为宫零。见图9-裂5弹性地滩基上薄里板理论假设普：路面划板为幻玉等厚办的弹砌性体疾，其篮力学恼参数光有弹蠢性模胖量、痰泊松颜比和喂厚度h；竖向应哥变可以摊忽略；法平炕面在婶变形从前后启均保个持平告面并搭垂直仓中面谦；板中面灾无水平茅位移；地基与寇板之间催无摩阻剪力。见图9-6三、沥辟青路面枯结构设街计沥青舅路面温在行占车荷幅载和粪环境舟的重馆复作析用下烂结构拔的主妥要损疗坏有多：车辙疲劳躺开裂反射外裂缝低温开不裂推移、口拥包沥青欢路面罗设计瞎指标揭：路表弯邀沉指