道路路基设计

项目24一般路基设计一、路基设计的一般要求一般路基是指一般工程地质条件下修筑填挖高度不超过设计规范或技术手册所允许的范围，而不必个别论证和详细验算。二、路基的类型与构造

1、路堤按路堤的填土高度不同，可分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5~18m范围内的路堤为一般路堤。

P60图3-1路堤的几种常用横断面形式矮路堤一般路堤浸水路堤护脚水路堤挖沟填筑路堤2、路堑路堑的几种常见横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。

P60图3-2路堑的几种常用横断面形式全挖路基台口式路基半山口路基3、半填半挖路基

P60图3-3半挖半填路基的几种常用横断面形式三、路基设计一般路基设计内容：路基断面形式、路基宽度与高度、路基填料与压实、边坡形状与坡度、路基排水系统和排水结构设计、坡面防护与加固设计、附属设施设计。路基尺寸由宽度、高度和边坡坡度三者构成。1、路基宽度路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。2、路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计高程和地面高程之差。路基高主是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差，而路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差，所以路基高度有中心高度与边坡高度之分。通常将大于18m的土质路堤和大于20m的石质路堤视为高路堤，将大于20m的路堑视为深路堑。为保证路基稳定，应尽量满足路基临界高度的要求，若路基高度低于按地下水位或地面水位计算的临界高度，可视为矮路堤。沿河及受水浸淹的路基，其高度应根据技术标准所规定的设计洪水频率P64（表3-2），求得设计水位，再增加0.5m的余量。3、路基边坡坡度公路路基的边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H=1，如P64图3-5所示，（路堑边坡）或（路堤边坡），通常用1:n（路堑）或1:m（路堤）表示其坡率，称为边坡坡率。边坡坡率=H/b=1:n或1:m

路基边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。

1．路堤边坡一般路堤边坡坡度可根据填料种类和边坡高度按P65表3-4、表3-5所列的坡度选用。沿河浸水路堤的边坡坡度，在设计水位以下视填料情况可采用，在常水位以下部分可采用。Hb2．路堑边坡度四、路基压实路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。分层压实的路基顶面能防治水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形，确保路面的使用品质和使用寿命。

1、压实土的特性

在最佳含水量ω0条件下，采用一定的压实功能可以达到最大密实度。2、压实标准公路：路基土压实标准按重型标准击实试验方法确定，见P69表3-12。重型击实试验方法的压实功能相当于12-15t压路机的碾压效果。压实度K——实测干密度绝对值与标准击实法得到的最大干密度之比值的百分率。

P69表3-13所列为适用于各级公路的以重型击实方法为标准的路基压实度。项目25软土地基的路基稳定性分析软土——是有由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。主要有：淤泥、淤泥质土、泥炭。处理方法：（1）薄层淤泥（d≤3m）：清除换好土。（2）厚层淤泥（d＞3m）：如果填土高度H超过所容许的填筑高度Hc时，换土量较大，采用加固措施。一、临界高度的计算软土地基的临界高度Hc——是在天然地基状态下，不采用任何加固措施，所容许的路基最大填土高度。均质薄层软土地基此时圆弧滑动面与软土层底面相切，则：薄层软土地基填土临界高度：式中：c——软土的快剪粘结力(kPa)；

γ——填土的容重(kN/m3)；

Nw——稳定因素，查图P86图4-18而定。查图时路堤高度H为待定值，需用试算法假定H，计算λ=(d+H)/H，据此查图。P87例题4-10。2、均质厚层软土地基由于d很大，λ趋近于无穷大，由图4-18可知，取Nw=5.52，因此厚层软土地基填土临界高度：一般填土容重为17.5~19.5kN/m3，因此实际工程中可近似取Hc=0.3c。二、路基稳定性的计算方法软土地基路堤滑动时为圆弧滑动面。采用圆弧条分法进行验算。可分为：总应力法、有效固结应力法、有效应力法。1、总应力法安全系数：式中：PT——各土条在滑弧切线方向的下滑力的总和；

Si——地基土内（AB弧）抗剪力；

Sj——路堤内（BC弧）抗剪力；

Pj——当第j土条的滑裂面在路堤填料内时，若该土条滑裂面与设置的土工织物相交，则P为该层土工织物每延米宽（顺路线方向）的设计拉力。2、有效固结应力法固结：土体排水挤密的过程。安全系数：式中：Si——未加荷前的土层天然强度。Woicosαitanφqi+CqiLi

或

Si=τiLi；△Si——固结过程所增加的强度。

Ui——地基的固结度；

Cqi、φqi——当第i土条的滑裂面处于地基内（AB弧）时，分别为该土条所在土层的快剪（直剪）粘聚力C（kPa）及快剪内摩擦角；

φgiUi——当第i土条的滑裂面处于地基（AB弧）时，分别为该土条所在土层的固结快剪（直剪）的内摩擦角及滑裂面所处位置的固结度；附属浸水路堤稳定性分析双侧路堤内浸润曲线单侧路堤内浸润曲线1）稳定性受水位降落的影响路堤内的浸润曲线P89图4-202）稳定性与路堤填料透水性有关粘性土透水性很小，砂砾石土空隙率大，透水性很强。因此水位的涨落对这两种土的稳定性影响一般不大。对中等透水性的土（如亚砂土、亚粘土）作路堤填料，在水位降落时，对边坡稳定性影响较大，需考虑动水压力的影响。在进行边坡稳定性分析时，对于用黏土填筑的路堤，因其几乎不透水，所以堤外水位涨落对土体内部影响较小，可以认为不产生动水压力，其边坡稳定性分析方法与一般路堤边坡稳定性分析方法相同。采用圆弧法进行浸水路堤边坡稳定性分析。常用的验算方法有：假想摩擦角法、悬浮法、条分法。一、假想摩擦角法（较为粗略）思路：适当改变填料的内摩擦角，利用非浸水时的常用方法，进行浸水时的路堤稳定性计算。有库伦定律，滑动土体的总强度为：路基浸水时，土基的抗剪强度有所下降。浸水后的土基总强度有两种表示方法：以φB代替φ，代入有关圆弧面的稳定性计算式，即可求得稳定系数。二、条分法计算方法与非浸水时的条分法基本相同，但土条分为浸水和干燥两部分。重力：

采用圆弧法进行浸水路堤边坡稳定性分析，浸水路堤边坡稳定可按下式计算式中：K——稳定系数，一般取；

Ni——法向力，Ni=Qicosαi；

Ni×fx——摩擦力；

cx×li——粘结力；

Ti——法向力，Ti=Qisinαi(有正负之分)；

D——渗透动水压力，D=F2×γ0×I；其中：γ0——水的相对密度；

I——浸润线的水利坡降；

d——动水压力的力臂。已知填土的渗透系数Kw(m/s)时：计算水位线以下土的浸水容重

w可按下式(考虑了水的浮力)计算

w=（

－Δ0）（1－η)式中：

——土的比重(即固体土粒容重对水容重之比，Δ＝

s/

0）

Δ0——水的比重，Δ0=1；

η——土的孔隙率。[例题]设横断面及计算数据同图4-24。高水位时水深为7m。干土粘聚力Cc=10kPa，饱和后粘聚力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，试分析其稳定性。图4-24浸水路堤边坡稳定性分析例题图(单位：m)解：分析：1)有渗透动水压力的作用；2)干土与饱和土粘聚力不同；3)土受到浮力的作用。1．经确定滑动圆弧中心所在辅助线后，拟定若干曲线及其中心所在位置，将每一圆弧范围内分段(8～10段)，并求出各分段中点的偏角α0对第2条曲线(通过路基右侧边缘)进行计算。2．确定浸润线位置。假定它与水力坡降线一致，由路基中线最高水位处以坡降I=0.08引出(图4-24)，浸润线以上是干土，容重

C=17kN/m3、浸润线以下是饱和土，并受水的浮力的作用，容重为

w=(

－Δ0)(1－η)＝(26-10)(1-0.31)＝11kN/m33．分段并算出浸润线上、下干土和饱和土的下面积。4．计算结果列表4-55．按比例求出干土和饱和土两部分滑动曲线长度。6．按下式求出作用于饱和土体的渗透动水压力：

D=Ω2×γ0×I

＝202.52×10×0.08=162.0kN7．按式计算稳定系数假定干土和饱和土的内摩擦相同。用同样的方法还可求出另两条滑动曲线的稳定系数

K1=1.13（路基中央）

K3＝1.25（离右侧路基1/4处）由上可知，第2条曲线是临界曲线，其稳定系数比非浸水路堤小得多。因此，浸水部分的边坡应再予放缓，使稳定系数不小于1.25。

表4-5河滩路堤边坡稳定性分析分段sin

cos

分段面积

（m2）土重力Q（kN）分段重量（kN）N=Qcos

（kN）T=Qsin

（kN）滑动曲线长度（m）动水压力D（kN）干的部分

C饱和部分

B干的部分QC=

C

C饱和部分QB=

B

B干的LC饱和的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项目26路基防护与加固一、概述路基防护与加固设施，主要有：（1）边坡坡面防护；（2）沿河路堤河岸冲刷防护加固；（3）湿软地基的加固处治。二、坡面防护1、植物防护

种草、铺草皮、植树等。图5-1草皮防护示意图a)平铺平面；b)平铺剖面；c)水平叠铺；d)垂直叠铺；e)斜交叠铺；f)网格式

2、工程防护

抹面、喷浆、勾缝、石砌护面等。图5-2片石护面示意图a、b)单层；c、d)双层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

护面墙的厚度表5-1护面墙高度H(m)路堑边坡护面墙厚度(m)顶宽b底宽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、冲刷防护堤岸防护与加固设施有直接和间接两类。1、直接防护直接防护与加固设施中包括植物防护和石砌防护与加固两种，常用的有植树、铺石、抛石或石笼等。图5-4抛石防护示意图(单位：m)a)新堤石垛；b)旧堤石垛图5-5石笼防护示意图(单位：m)a)箱形笼；b)圆柱形笼；c)防止淘底；d)防护岸坡

图5-7土工模袋的应用及铺设

2、间接防护间接防护主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，必要时进行疏滩河床、改变河道，目的是改变流水方向，避免或缓和水流对路基的直接破坏作用。图5-8导流结构物综合布置示例项目27地基加固湿软地基的承载较低，要进行地基加固。在湿软地区修筑路基时，地基加固关键在于治水和固结。各种加固方法，可归纳成换填土、碾压夯实、排水固结、振动挤密、土工格栅加筋和化学加固等五类。湿软地基的加固亦可采用强夯法，利用重锤的强大冲击力，以达到地基排水固结提高承载能力的目的。一、换填土层法换填土层法，即将基底下一定深度范围的湿软土层挖去，换以强度较大的砂、碎（砾）石、灰土或素土，以及其他性能稳定、无侵蚀性的土类，并予以压实。二、重锤夯实法

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