学习情境四 路基设计

学习情境四路基设计学习目标1．了解路基横断面的基本型式和基本构造，路基用土和干湿类型。2．掌握路基强度及稳定性的概念，路基稳定性设计、路基排水、路基防护与加固工程设计的原则与方法。学习指南本学习情境重点在于路基强度及稳定性的概念，以及路基稳定性设计、路基排水、路基防护与加固工程设计，尤其是路基稳定性设计的内容。学习情境四路基设计单元2单元1路基设计认知路基的稳定性设计路基的强度与稳定性路基排水设计路基的防护与加固单元3单元4单元5一、路基的作用路基是路面的基础，它与路面共同承受车辆荷载的作用。实践证明，没有坚固、稳定的路基，就没有稳固的路面。路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件。提高路基的强度和稳定性，就可以适当减薄路面的结构层厚度，从而降低工程造价和养护费用。路基在道路建设项目中，不仅工程数量和投资巨大，而且占用土地最多，使用劳动力数量最大，牵涉面最广；特别是工程集中、水文地质条件复杂的地段，遇到的技术问题更多、更难，常成为道路工程建设的关键点。单元1路基设计认知二、一般路基设计一般路基通常是指在正常的地质和水文等条件下，填方高度或挖方深度小于规范规定高度或深度的路基。（一）路基横断面的基本类型路基的基本横断面型式有路堤、路堑、半填半挖和不填不挖四种类型。1.路堤高于原地面的填方路基称为路堤。路堤按填土高度的不同分：矮路堤（填土高度低于1.0m）；路堤（填土高度高于1m，低于12m）；高路堤（填土高度超12m）。按所处的条件及加固类型的不同，有沿河路堤和护脚路堤等。单元1路基设计认知a)矮路堤b)一般路堤c)沿河路堤d)护脚路堤e)挖渠填筑路堤二、一般路基设计单元1路基设计认知二、一般路基设计2.路堑低于原地面的挖方路基称为路堑。单元1路基设计认知a)路堑b)台口式路基c)半山洞路基a)一般半填挖路基b)矮挡墙路基c)护肩路基d)砌石路基e)护墙路基f)挡土墙路基g)半山桥二、一般路基设计单元1路基设计认知3.半填半挖路基在一个断面内，部分为路堤，部分为路堑的路基。二、一般路基设计4.不填不挖路基原地面与路基标高相同构成不填不挖的路基断面型式，如图。这种型式的路基，虽然节省土石方，但对排水非常不利，容易发生水淹、雪埋等病害，只适用于干旱的平原区、地下水位较低的丘陵区、山岭区的山脊线以及过城镇街道和受地形限制处。单元1路基设计认知图4-4不填不挖路基横断面型式（二）路基的基本构造1.路基宽度道路路基宽度为行车道和路肩宽度之和。公路等级高速公路、一级公路设计速度(km/h)1201008060车道数864864644路基宽度(m)一般值45.034.528.044.033.526.032.024.523.0最小值42.00—26.041.0—24.5—21.5020.0公路等级二级公路、三级公路、四级公路设计速度(km/h)8060403020车道数22222或1路基宽度(m)一般值12.0010.008.507.506.50(双车道)4.50(单车道)最小值10.008.50———二、一般路基设计单元1路基设计认知

2.路基高度路基高度是路基设计标高和中桩地面标高的差值。路堤为填筑高度，路堑为开挖深度。路基高度的确定，应在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性和工程经济等因素后确定。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，并满足最小填土高度的要求，还应尽量满足“浅挖、低填、缓边坡”的要求。二、一般路基设计单元1路基设计认知3.路基边坡坡度路基边坡坡度是以边坡高度Ｈ与边坡宽度ｂ之比来表示的。为了方便起见，通常将边坡高度Ｈ定为1，ｂ与Ｈ的比值是几，这个坡度就是1比几，写成1:ｍ或1:ｎ。二、一般路基设计单元1路基设计认知（1）路堤边坡坡度一般路堤边坡坡度应根据填料的物理、力学性质、边坡高度和工程地质条件按下表确定。如边坡高度超过20m时，边坡形式宜采用阶梯形，并应按高路堤另行设计。沿河受水浸淹路基的边坡坡度，在设计水位以下部分依据填料情况可采用1:1.75～1:2.0，在常水位以下部分可采用1:2～1:3。如用渗水性好的土填筑或设边坡防护时，可采用较陡的边坡。填料种类边坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）细粒土1︰1.51︰1.75粗粒土1︰1.51︰1.75巨粒土1︰1.31︰1.5二、一般路基设计单元1路基设计认知（2）路堑边坡坡度

a)直线形b)上陡下缓折线形c)上缓下陡折线形d)台阶形二、一般路基设计单元1路基设计认知二、一般路基设计单元1路基设计认知（三）路基工程的附属设施

1.取土坑

取土坑底纵坡不小于0.5%，横坡度2%～3%，并向外侧倾斜。取土坑边坡一般不宜陡于1:1.0，靠路基一侧不宜陡于1:1.5。填方路基设置路侧取土坑时，路基边缘与取土坑的高差大于2m时，应设置护坡道，对于一般道路，护坡道宽度为1～2m，高速公路和一级公路，护坡道宽度不小于3m。

2.弃土堆

山坡弃土应注意避免破坏或掩埋下侧林木农田，沿河弃土应防止河床堵塞或引起水流冲毁农田房屋等。弃土堆一般就近设在低地，或弃于下坡一侧。弃土堆宜堆成梯形横断面，边坡不大于1:1.5，弃土堆坡脚与路堑堑顶之间的距离—般为3～5m，路堑边坡较高土质较差时应大于5m。二、一般路基设计单元1路基设计认知3.护坡道和碎落台护坡道的作用是保护路基边坡。护坡道一般设在路堤坡脚或挖方坡脚处。边坡较高时亦可设在边坡上方或挖方边坡的变坡处。浸水路基的护坡道，可设在浸水线以上的边坡上。护坡道宽度ｄ至少1.0m。边坡高度ｈ＝3～6m时，d＝2m；ｈ＝6～12m时，d＝2～4m。护坡道应平整密实，并做成1%～2%向外倾斜的横坡。碎落台设置于挖方边坡坡脚处，位于边沟外缘，有时亦可设在挖方边坡的中间。其作用是给零星土石块下落时提供临时堆积，以免堵塞边沟，同时也起护坡道的作用，此外在弯道上也起到增大视距的作用。碎落台的宽度视边坡高度和土的性质而定，一般至少1m，并做成倾向边沟2%的横坡。单元2路基的强度与稳定性（一）路基受力状况路基承受两种荷载，一种是路面和路基的自重力，另一种是车辆荷载。在两种荷载的共同作用下，使路基土处于受力状态当车辆荷载作为圆形均布荷载时，圆形均布荷载中心下土基的垂直压应力：土基自重引起的压应力：

路基内任一点处所受的垂直应力，应是由车辆荷载引起的垂直应力б1和由土基自重引起的垂直应力б2两者的叠加。一、土基强度的评定单元2路基的强度与稳定性（二）路基受力工作区在路基的某一深度Ｚa处，车辆荷载的应力仅为路基自重应力的车辆荷载起作用的这一深度范围，称为路基工作区，或称应力作用区。图4-6土基应力分布示意图图4-7路堤高度与路基工作区深度的关系一、土基强度的评定单元2路基的强度与稳定性（三）路基的强度1.抗剪强度在路基边坡内，其强度不足以抵抗剪应力的作用时，则相邻两部分土体便将沿某一剪切面（滑动面）产生相对位移，使边坡破坏，稳定丧失。这种沿剪切面使土体破坏的现象称为剪切破坏。土的抗剪强度由下式表示：影响黏聚力和内摩擦力的因素有土粒的大小、形状和组成，土的矿物成分、土的密实度和含水率，以及土的天然结构破坏程度。土基抗剪强度取决于土的性质与状态。一、土基强度的评定单元2路基的强度与稳定性2.回弹模量假定土基为均质的弹性体，在圆形垂直均布荷载作用下，应力与应变成直线关系时，荷载与竖向变形间的关系可用下式表示：

图4-11在圆形均布荷载作用下土基表面的垂直位移一、土基强度的评定单元2路基的强度与稳定性二、路基用土按照《公路土工试验规程》（JTG3430-2020）中土的工程分类方法，将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四大类，土的分类总体系如图4-9所示。

图4-9土的分类总体系1.巨粒土巨粒土有很高的强度及稳定性，是填筑路基的很好材料。2.粗粒土（1）砾类土

砾类土由于粒径较大，内摩擦力亦大，因而强度和稳定性均能满足要求。（2）砂类土

砂类土分为砂、含细粒土砂和细粒土质砂三种。砂类土无塑性，透水性强，毛细上升高度很小，具有较大的摩擦系数，强度和水稳定性较好。3.细粒土（1）粉质土

粉质土为最差的筑路材料。（2）黏质土

黏质土透水性很差，粘聚力大，因而干时硬，不易挖掘。（3）有机质土有机质土不宜作为路基填料

4.特殊土特殊土不宜作路基填料。

单元2路基的强度与稳定性二、路基用土（一）路基干湿类型及湿度来源土基干湿类型可分为干燥、中湿、潮湿和过湿四种。这四种类型表示路基工作时，路基上所处的含水状态。路基的干湿类型，影响其强度与稳定性，正确区分路基的干湿类型，是搞好路基路面设计的前提。路基土所处的状态是由土体的含水量或稠度决定的，含水量取决于湿度的来源及作用的延续时间。导致路基湿度变化的水源可分为：（1）大气降水大气降水通过路面、路肩和边坡渗入路基。（2）地面水边沟及排水不良时的地面水，以毛细水的形式渗入。（3）地下水靠近地面的地下水，借助毛细作用或温差作用上升到路基内部。（4）凝结水在土颗粒空隙中流动的水蒸气，遇冷凝结为水。单元2路基的强度与稳定性三、路基干湿类型（二）路基干湿类型划分方法1.根据平均稠度划分路基土的稠度Wc是指土的液限含水量的WL与土的含水量w之差和土的液限含水量WL与塑限含水量Wp之差的比值。表达式：Wc=（WL－W）/（WL－Wp）含义：Wc=1.0，W=Wp,

半固体与硬塑状的分界

Wc=0，W=WL,

流塑与流动状的分界

1.0＞Wc＞0,WL＞W＞Wp,处于可塑状态单元2路基的强度与稳定性三、路基干湿类型应用：老路。路基的干湿类型可以实测不利季节路床表面以下80cm深度内土的平均稠度。单元2路基的强度与稳定性干湿类型干燥状态中湿状态潮湿状态过湿状态平均稠度wcwc>1.0wc=0.75~1.0wc=0.5~0.75wc<0.5一般特征土基干燥、稳定，路基上部土层的强度不受地下水和地面积水的影响。H>H1土基上部土层处于地下水或地表积水影响的过渡区内。H2<H≤H1土基上部土层处于地下水或地表积水的毛细影响区内。H3<H≤H2路基极不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻区雨季软弹。H3≤H三、路基干湿类型2.根据临界高度划分当路基处于某种干湿状态时，路床表面距地下水位或地表积水水位的最小高度称为路基临界高度。

单元2路基的强度与稳定性图4-10路基临界高度与路基干湿类型三、路基干湿类型分界标准：H1相应于wc1，为干燥和中湿状态的分界标准H2相应于wc2，为中湿和潮湿状态的分界标准H3相应于wc3，为潮湿和过湿状态的分界标准应用：新建公路在设计新建公路时，先确定路基临界高度值，则可以以此作为判别标准，与路基设计高度作比较，由此确定路基的干湿类型。为了保证路基的强度和稳定性不受地下水或地表积水的影响，在设计路基时，要求路基持干燥或中湿状态，路床顶面距地下水位或地表积水水位的距离，要大于或等于干燥、中湿状态所对应的临界高度。单元2路基的强度与稳定性三、路基干湿类型制定公路自然区划的原则（1）道路工程特征相似（2）地表气候区划差异性（3）自然气候因素既有综合又有主导作用1.一级区划Ⅰ区——北部多年冻土区Ⅱ区——东部温润季冻区Ⅲ区——黄土高原干湿过渡区Ⅳ区——东南湿热区Ⅴ区——西南潮湿区Ⅵ区——西北干旱区Ⅶ区——青藏高寒区单元2路基的强度与稳定性四、道路自然区划2.二级区划在全国七个二级自然区内又分为33个二级区和9个副区(亚区)，共有52个二级自然区。3.三级区划三级区划是二级区划的进一步划分三级区划的方法有如下两种：一种是按照地貌、水文和土质类型将二级自然区进一步划分为若干类型单元另一种是继续以水热、地理和地貌等标志将二级区划细分为若干区域单元2路基的强度与稳定性四、道路自然区划单元3路基的稳定性设计路基的稳定性取决于边坡和地基的稳定性。填筑在陡坡上的路堤，还取决于路堤在陡坡上的滑动稳定性。路基边坡的稳定性涉及岩土性质及结构、边坡高度与坡度、工程质量及经济等因素。对于边坡不高的路基，如不超过8.0m的土质边坡、不超过12.0m的石质边坡可按常规设计方法和标准，套用典型横断面图进行设计，不需加以论证和验算。而对于高路堤、深路堑、浸水的沿河路堤以及特殊地段的路基，不能套用一般路基的设计方法，应进行边坡稳定性的分析计算，选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。土质边坡稳定性分析的方法，按边坡滑动面形状分为直线、曲线和折线三类。以土的抗剪强度理论，按力的极限平衡原理建立相应的计算式进行判断。地基的稳定性与水文地质、地带类型、填土高度等因素有关，应采取相应措施，以达到提高地基承载力的目的。（一）高路堤边坡稳定性分析的计算参数1.土的计算参数稳定性验算所需土壤的试验资料，应取与现场压实度一致的压实土的试验数据，数据包括压实后土的湿密度（KN／m3）、内摩擦角（º）和黏聚力ｃ（KPa）。当路堤各层填料性质不同，进行边坡稳定性验算时，所采用的验算数据可按加权平均值法求得：单元3路基的稳定性设计一、高路堤边坡稳定性验算2.边坡的取值进行边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡,一般可取平均值。单元3路基的稳定性设计图4-11边坡取值示意图一、高路堤稳定性验算3.汽车荷载当量高度计算路基除承受自重作用外，同时承受行车荷载的作用，在边坡稳定性验算时，需要将与设计标准相应的加重车按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算当量土柱高h0（即以相等压力的土层厚度来代替荷载）。单元3路基的稳定性设计图4-12汽车荷载布置示意图当量高度的计算式为：一、高路堤稳定性验算（二）高路堤边坡稳定性验算方法1.直线滑动面法单元3路基的稳定性设计图4-16直线法计算图由砂土和砂性土（两者合称砂类土）填筑的路堤，边坡坍塌时破裂面近乎平面，可按直线滑动面法验算边坡的稳定性。如图4-13所示,验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路堤斜上方分割出下滑土楔体ABD，沿假设的滑动面AD滑动。

一、高路堤稳定性验算其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计)。单元3路基的稳定性设计F——沿滑动面AB方向的抗滑阻力，（kN）；T——沿滑动面AB方向的下滑力，（kN）；G——滑动土楔体ABD自重及路基顶面换算土柱重力之和，（kN）；α——滑动面AB对于水平面的夹角，（°）；j——路堤填土的内摩擦角，（°）；c——路堤填土的粘聚力，（kPa）；L——滑动面AB的长度，（m）。一、高路堤稳定性验算特殊情况：砂类土，c=0单元3路基的稳定性设计K=1时，tanj

=tanα，处于极限平衡状态，路堤极限坡度=内摩擦角，坡角α为自然休止角。K>1时，路堤边坡处于稳定状态且与边坡高度无关。K<1时，不论边坡高度多少，都不能保持稳定。一、高路堤稳定性验算单元3路基的稳定性设计2.圆弧滑动面法（1）条分法先假定一圆弧滑动面，将圆弧滑动面上的土体分成若干竖向土条，依次计算每个土条滑动面圆心的抗滑力矩和下滑力矩，然后分别叠加求出整个滑动土体的抗滑力矩和滑动力矩，再求它们的比值可得稳定系数，从而判断出路基边坡是否稳定。图4-14条分法验算计算图一、高路堤稳定性验算1）验算步骤与计算公式①通过坡脚任意选定可能的圆弧滑动面，其半径为R。取单位长的路段，将其划分为若干个垂直土条，其宽一般取2～4m；②计算每个土条的自重（包括其上部换算土柱的重力），并引至滑动圆弧上，并分解到滑动面的法向和切线方向上；③计算反力：法向分力：切向分力：单元3路基的稳定性设计一、高路堤稳定性验算④以点O为转动圆心，以半径R为转动力臂，计算滑动面上各土条对点O的滑动力矩和抗滑力矩：滑动力矩：抗滑力矩：⑤求稳定系数单元3路基的稳定性设计一、高路堤稳定性验算⑥按上述步骤再假定几个可能的滑动面，如图所示计算对应的稳定系数Ｋ，在圆心辅助线MI上绘出，稳定系数Ｋ１，Ｋ２，…Ｋn对应于O1，O2，…On的关系曲线，在该曲线最低点作圆心辅助线的平行线，与曲线相切的切点对应的圆心为极限滑动面圆心，对应的滑动面为最危险滑动面，相应的稳定系数为最小稳定系数。其值如在1.25～1.5之间，则路基是稳定的，否则应采取相应的措施如放缓边坡，更换填料等，重新进行稳定性验算，直至满足要求为止，或选择适当的加固措施。单元3路基的稳定性设计一、高路堤稳定性验算2）确定圆心辅助线①4.5H法单元3路基的稳定性设计一、高路堤稳定性验算图4-154.5H法确定圆心辅助线②36°法单元3路基的稳定性设计a)b)图4-1636º法辅助线一、高路堤稳定性验算图4-20表解法边坡稳定性分析原理（2）表解法如图4-20所示，将土体划分成各条块，其宽为b，高为a，滑弧全长L，将此三者均用边坡高度H来表达。

单元3路基的稳定性设计一、高路堤稳定性验算对填筑在原地面横坡陡于1:2.5(土质基底)或陡于1:2(不易风化的岩石基底)或不稳固山坡上的路堤，除保证边坡稳定外，还需验算路堤沿地面陡坡下滑的稳定性。1.前提条件（1）基底为岩层或稳定山坡，因地面横坡大，路堤整体沿与基底的接触面产生滑动。（2）路堤随同基底覆盖层沿倾斜基岩滑动。（3）路堤连同下卧软弱土层沿某一圆弧滑动面滑动。（4）路堤连同其下的岩层沿某一最弱的层面滑动。陡坡路堤产生下滑的主要原因是地面横坡较陡、基底土层软弱或强度不均匀。

单元3路基的稳定性设计二、陡坡路堤稳定性验算单元3路基的稳定性设计图4-19陡坡路堤可能的滑动面二、陡坡路堤稳定性验算2.陡坡下滑验算方法(1)直线滑动面稳定性验算(2)折线滑动面稳定性验算

单元3路基的稳定性设计图4-20直线滑动面图4-21折线滑动面二、陡坡路堤稳定性验算1.选择路堑横断面的边坡形式（1）直线形当工程地质条件和水文地质条件较好，土质均匀，且边坡高度不大时可采用一坡到顶的直线形。（2）折线形当边坡较高或由多层土组成，而上部岩（土）层的稳定性较下部好时，可采用上陡下缓的折线形。若上部为覆盖层，或稳定性较下部岩（土）层差时，则宜采用上缓下陡的折线形边坡。（3）台阶形当边坡由多层土组成且高度较大（超过15～20m）时，可在边坡中部或岩（土）层变化分界处，设置宽度不小于1.0m的平台，使边坡成为台阶形，设置平台可以增加边坡的稳定性，减少坡面冲刷,拦挡上边坡剥落下坠的小石（土）块。单元3路基的稳定性设计三、深路堑边坡稳定性验算2.确定边坡坡度（1）工程地质法采用工程地质法对路堑边坡坡度进行比拟设计，应根据岩石（土）性质、地质构造、岩石的风化破碎程度、边坡高度、地下水及地面水等因素综合分析确定。一般情况下，边坡坡度可参照表4-9确定。（2）力学验算法对均质砂类土路堑边坡，其稳定系数K按下式计算。单元3路基的稳定性设计三、深路堑边坡稳定性验算单元4路基排水设计

根据水源的不同，影响路基的水可分为地面水和地下水两大类。1）地面水包括大气降水（雨或雪）后在地表形成的径流，低洼积水和路基上侧流向路基的地表水。2）地下水是指地表以下岩石或土层的孔隙、裂隙中的水，包括上层滞水、潜水、层间水等。路基排水的目的是减少路基的湿度，保证路基常年处于干燥或中湿状态，确保路基路面的结构稳定。路基设计时应将影响路基稳定的地表水排除和拦截于路基范围以外，并防止漫流、停积和下渗，对于影响路基稳定的地下水，则应予以截断、疏干、降低，并引导至路基范围以外。路基施工中应重视排水工程的质量和使用效果。路基养护中应定期检查与维修，以保持排水设施正常使用，使水流畅通，并根据实际情况不断改善排水条件。路基地面排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽、拦水带、蒸发池等设施。1.边沟（1）边沟的横断面形式单元4路基排水设计一、地面排水设计（2）边沟边坡梯形边沟的内侧边坡，一般为1:1.0～1:1.5；矩形边沟的内侧边坡可以直立或稍有倾斜；三角形边沟的内侧边坡宜采用1:2～1:3，各种沟渠外侧边坡与挖方边坡坡度相同。（3）边沟深度和底宽梯形和矩形边沟的深度及底宽，一般约0.4～0.6m。

（4）边沟的纵坡和长度边沟纵坡一般应与路线纵坡—致，并不宜小于0.5％，在特别情况下可容许采用0.3％。除特殊情况外，边沟长度不宜超过500m，多雨地区不宜超过300m，三角形边沟长度不宜超过200m。单元4路基排水设计一、地面排水设计2.截水沟设置位置：在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤坡脚上方的适当地点。设置作用：拦截并排除路基上方流向路基的地面水流，保护挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。断面形式：梯形单元4路基排水设计一、地面排水设计3.排水沟设置作用：将路基范围内的水流引至桥涵或路基范围外的河流或洼地。断面形式：梯形单元4路基排水设计桥涵45º45º排水沟其他沟渠或河道桥涵R=10b排水沟一、地面排水设计4.跌水与急流槽设置位置：陡坡地段或特殊陡坎地段（1）跌水定义：在陡坡或深沟地段设置的沟底为阶梯形，水流呈瀑布跌落式通过的沟槽。作用：能在较短的距离内降低水流速度，减少水流能量。（2）急流槽定义：在陡坡或深沟地段设置的坡度较陡，水流不离开槽底的沟槽。作用：能连接水位差较大的水流。单元4路基排水设计一、地面排水设计图4-26边沟与涵洞单级跌水连接图1-边沟；2-路基；3-跌水井；4-涵洞图4-27多级跌水纵剖面图（单位：m）1-沟顶线；2-沟底线图4-29急流槽构造示意图（单位：m）1-耳墙；2-消力池；3-混凝土槽底；4-钢筋混凝土槽底；5-横向沟渠；6-砌石护底一、地面排水设计路基地下排水可采用暗沟(管)、渗沟、渗水井等设施1.暗沟设置作用：设在地面以下引导水流的沟渠，无渗水和汇水作用。适用范围：把路基范围内的泉水或渗沟所拦截、汇集的水流引到路基范围之外。断面形式：矩形、圆管单元4路基排水设计二、地下排水设计2.渗沟设置作用：采用渗透方式来汇集、拦截并排出流向路基的地下水。适用范围：用于地下水量大、分布广的路段。设置位置：设在边沟、路肩、路中线以下或路基上侧山坡适当的位置。结构形式：

单元4路基排水设计

a)填石渗沟b)管式渗沟c)洞式渗沟二、地下排水设计3.渗井设置特点：竖直方向的地下排水。适用范围：浅层地下水较难排除，距地面不深处有良好渗水层，且地下水流向背离路基或较深的路段。设置作用：排除地面水或降低上层的地下水位。单元4路基排水设计图4-31排除浅层地下水渗井图4-32排除地下水渗井二、地下排水设计1.排水系统设计的意义

单一互不联系的排水结构物是不能完成全路基排水任务的。为了使各结构物都得以合理使用，需要进行路基排水系统综合设计，使地面排水与地下排水设备相互协调。路基排水设备与桥涵等泄水结构物合理布置。排水工程与防护加固工程、水利及相关建设项目相互结合。路基排水设计包括排水系统的总体规划（排水系统设计）和各单项结构物的设计。排水系统综合设计的好坏对路基的稳定性影响很大，尤其在多雨山区、黄土高原地区、寒冷潮湿平原区、水网密布、地基湿软，与水有关的地质不良路段。单元4路基排水设计三、排水系统设计2.排水系统设计的基本要求1）流向路基的地面水和地下水，需在路基外适当位置没置截水沟或渗沟拦截，并引离路基范围之外指定地点。2）对明显的天然沟槽，一般宜“一沟一涵”，不要勉强改、并；对沟槽不明显的漫流，应尽量汇成沟槽，导流排除。3）地面沟渠应大体沿等高线布置，并尽可能垂直于流水方向直线布置。4）各种排水结构物均应设置于稳固的地基上，不得渗流、溢水或滞留，冲刷严重时应予以加固。5）应循最短通路迅速排出路基范围之外。单元4路基排水设计三、排水系统设计单元4路基排水设计图4-33某路段路基排水系统设计平面图示）三、排水系统设计单元5路基防护与加固

在各种错综复杂的自然因素、行车的长期作用下，路基可能产生各种变形和破坏。为保证路基的稳定和防治路基病害，除做好路基排水外，还必须根据道路等级、当地条件，因地制宜地采取有效的措施，对各类土石边坡及软弱地基予以必要的防护与加固。路基防护的重点是边坡，特别是沿河路堤、不良水文地质地段的路基和容易受水冲刷的路基边坡，更应该重视。把防止风化和冲刷，主要起隔离、封闭作用的措施称防护工程。防护工程不能承受外力作用，所以要求路基本身必须是稳定的。把防止路基或山体因重力作用而坍滑，因地基承载力不足而沉陷，主要起支承、加固作用的结构物称加固工程。不论是防护工程还是加固工程，往往兼有防护与加固作用。（一）植物防护适用范围：比较平缓的稳定土质边坡作用：美化路容、固结和稳定边坡1.种草适用范围：土质适宜种草，种草边坡坡度不宜陡于1:1，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过0.6m/s的路基边坡。2.铺草皮适用范围：需要快速绿化，且坡率缓于1:1的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡。3.植树适用范围：坡率缓于1:1.5的边坡以外的河岸及漫滩处。单元5路基防护与加固一、坡面防护单元5路基防护与加固a)平铺草皮b)水平叠铺草皮c)方格式草皮d)卵石方格草皮e)I-I剖面一、坡面防护（二）工程防护

1.抹面适用于易风化而表面平整、尚未剥落的岩石边坡。2.勾缝和灌浆勾缝防护适用于较坚硬的、不易风化的、节理多而细的岩石挖方边坡。灌浆防护适用于较坚硬、裂缝较大且较深的岩石挖方边坡。3.喷护和挂网喷护适用于边坡坡率缓于1:0.5，易风化但未遭强风化的岩石边坡。4.护坡适用于土质路堤边坡或有少量地下水渗出的局部堑坡或局部土质堑坡嵌补。5.护面墙是浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡。单元5路基防护与加固一、坡面防护单元5路基防护与加固图4-35浸水路堤干砌片石护坡示意图a)、b)单层；c)、d)双层（图中H为干砌石垛高度，约20～30cm，h为护面厚度，大于20cm）一、坡面防护单元5路基防护与加固图4-36护面墙的构造与布置图（单位：m）a）双层式；b）单层式；c）墙面；d）拱式；e）混合式1-平台；2-耳墙；3-泄水孔；4-封顶；5-松散夹层；6-伸缩缝；7-软地基；8-基础；9-支补墙；10-护面墙一、坡面防护单元5路基防护与加固（一）直接防护

1.抛石防护适用范围：盛产石料地区，水流速度达3.0～5.0m/s时，经常浸水且水流方向平顺、河床承载力较好，无严重冲刷的路基。设计水位低水位壅水+浪高+0.5反滤层设计水位低水位壅水+浪高+0.5≥1.0≥0.8二、冲刷防护单元5路基防护与加固2.石笼防护适用范围：缺乏大石块或水流速度达到或超过5.0m/s的路基。二、冲刷防护单元5路基防护与加固1-丁坝2-顺坝3-格坝4-导流坝5-拦水坝6-桥墩7-路中线（二）间接防护1.丁坝适用于宽浅变迁性河段，用以挑流或减低流速，减轻水流对河岸或路基的冲刷。2.顺坝适用于河床断面较窄、基础地质条件较差的河岸或沿河路基防护，可调整流水曲线和改善流态。二、冲刷防护单元5路基防护与加固为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物称为挡土墙。（一）挡土墙的用途和分类按照挡土墙的设置位置，挡土墙可分为路堑墙、路堤墙和路肩墙等类型。图4-40设置位置不同的挡土墙a)路堑墙；b)路堤墙(虚线为路肩墙)；c)路肩墙三、挡土墙设计单元5路基防护与加固挡土墙的分类按照结构型式分：重力式、锚定式、薄壁式、加筋土按照墙体材料分：石砌、混凝土、钢筋混凝土、钢板挡土墙的作用路堤墙：设置在高填土路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路堤边坡或基底滑动，同时可以收缩路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。路堑墙：设置在路堑坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低挖方边坡的高度。路肩墙：设置在路肩部位，用途与路堤相同，还可以保护临近路线的已有的重要建筑物。山坡墙：设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层，破碎岩层或山体滑坡。

三、挡土墙设计单元5路基防护与加固（二）重力式挡土墙的构造受力特点：依靠墙身自重支撑土压力维持其稳定。优点：形式简单，施工方便，就地取材，适应性较强。缺点：圬工数量大，对地基的承载能力要求较高。适用范围：一般地区、浸水地区和地震地区的路肩、路堤和路堑等支挡工程。1.墙身墙身主要由墙背、墙面、墙顶与护柱等部分组成。（1）墙背

a)仰斜式b)垂直式c)俯斜式d)凸斜式e)衡重式三、挡土墙设计单元5路基防护与加固（2）墙面墙面一般为平面，其坡度应与墙背坡度相协调，应结合墙趾处的地面横坡合理选择。地面横坡较陡时，为减小墙高，墙面宜采用直立或仰斜，坡比为1:0.05～1:0.20。地面横坡平缓时，墙面坡度可放得更缓些，但不宜缓于1:0.40，以免过分增加墙高。（3）墙顶墙顶的最小宽度，浆砌挡墙不小于50cm，干砌不小于60cm。浆砌墙顶应用砂浆抹平，或用较大石块砌筑并勾缝。浆砌路肩墙顶宜用粗料石或混凝土做成顶帽，厚度40cm。干砌挡墙的高度一般不宜大于6m，顶部50cm高度内宜用砂浆砌筑，以求墙身稳定。（4）护柱、护栏或护墙为保证交通安全，在地形险峻地段或过高过长的路肩墙，需在墙顶设置护柱、护栏或护墙。为保证路肩宽度，护柱、护栏或护墙内侧边缘距路面边缘的距离应不小于路肩最小宽度。三、挡土墙设计单元5路基防护与加固2.基础（1）基础型式图4-42重力式

挡土墙基础型式a)扩大基础；b)钢筋混凝土底板；c)台阶形基础；d)拱形基础（纵断面）三、挡土墙设计单元5路基防护与加固（2）基础埋置深度无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。3.排水设施设置地面排