公路路线路基地质勘察手册

公路路线路基地质勘察手册以下资料，没有说明资料来源的，都是取自《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）和《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）。1路线1.1公路分级①高速公路：专供汽车分向、分道行驶并全部控制出入的多车道公路。②一级公路：供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。③二级公路：供汽车行驶的双车道公路。年平均日交通量5000～15000辆。④三级公路：供汽车行驶的双车道公路。年平均日交通量2000～6000辆。⑤四级公路：供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路年平均日交通量2000辆以下；单车道四级公路年平均日交通量400辆以下。以上车辆数都是将各种汽车折合成小客车的数量。1.2设计速度如表1-1(km/h)。表1-1公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计车速12010080100806080604030201.3由面到带（走廊带），由带到线（沿路线）查明工程地质、水文情况，重大自然灾害和地质病害的分布、范围、状态、及其对工程的影响程度，论证并确定绕越、避让或整治病害的方案与对策。2路基2.1《公路路基设计规范》“总则”中的有关规定：①路基设计应做好工程地质勘察工作，查明水文地质和工程地质条件，获取设计所需要的岩土物理力学参数。②路基设计宜避免高路堤与深路堑。当路基中心填方高度超过20m、中心挖方深度超过30m时，宜结合路线方案与桥梁、隧道等构造物或分离式路基作方案比选。③高速公路、一级公路高边坡路堤、陡坡路堤、挖方高边坡、滑坡、软土地区路基设计应采用动态设计法。动态设计必须以完整的施工图设计为基础，适用于路基施工阶段。应提出对施工方案的特殊要求和监测要求，应掌握施工现场的地质状况、施工情况和变形、应力监测的反馈信息，必要时对原设计做校核、修改和补充。2.2一般填方路基边坡坡率当地质条件良好，边坡高度不大于20m时，边坡坡率如表2-1。表2-1填料类别边坡坡率上部高度(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1:1.31:1.502.3一般挖方路基边坡坡率2.3.1土质路堑①边坡高度不大于20m时，边坡坡率如表2-2。表2-2土的类别边坡坡率粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土1:1.00中密以上的中砂、粗砂、砾砂1:1.50卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土胶结和密实1:0.75中密1:1.00②《贵州建筑岩土工程技术规范》土质边坡坡率允许值如表2-3。表2-3土的类型状态边坡坡率允许值坡高小于5m坡高5～10m碎石土密实1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75中密1:0.50～1:0.751:0.75～1:1.00稍密1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25红粘土硬塑1:1.00～1:1.251:1.25～1:1.50可塑1:1.25～1:1.501:1.50～1:1.75粉质粘土坚硬1:0.25—硬塑1:1.00～1:1.25—可塑1:1.25～1:1.50—粘性土硬塑1:1.00～1:1.251:1.25～1:1.50可塑1:1.25～1:1.50—注：a.红粘土边坡下部基座为软塑土时不适用；b.坡高大于10米时，可设两种坡率或中间设一平台。③《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）：土质边坡坡率允许值如表2-4。表2-4边坡土体类别状态边坡坡率允许值(高宽比)坡高小于5m坡高5～10m碎石土密实1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75中密1:0.50～1:0.751:0.75～1:1.00稍密1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25粘性土坚硬1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25硬塑1:1.00～1:1.251:1.25～1:1.50注：a.表中碎石土的充填物为坚硬或硬塑状态的粘性土；b.对于砂土或充填物为砂土的碎石土，其边坡坡率允许值应按自然休止角确定。④《铁路工程地质勘察规范》路堑边坡坡率如表2-5。表2-5岩土类别边坡坡率(H≤20m)均质粘性土1:1.00～1:1.50中密以上粉土、中砂、粗砂、砾砂1:1.50～1:1.75碎石土、角砾土、圆砾土、卵石土胶结或密实1:0.50～1:1.00稍密、中密1:1.00～1:1.50岩石1:0.10～1:1.502.3.2岩质路堑①边坡高度不大于30m时，边坡坡率如表2-6。表2-6边坡岩体类型*风化程度边坡坡率H<15mH=15～30mⅠ未风化、微风化1:0.10～1:0.301:0.10～1:0.30弱风化1:0.10～1:0.301:0.30～1:0.50Ⅱ未风化、微风化1:0.10～1:0.301:0.30～1:0.50弱风化1:0.30～1:0.501:0.50～1:0.75Ⅲ未风化、微风化1:0.30～1:0.50弱风化1:0.50～1:0.75Ⅳ弱风化1:0.50～1:1.00强风化1:0.75～1:1.0*岩质边坡的岩体分类如表2-7所列，与《建筑边坡工程技术规范》分类相同。表2-7边坡岩体类型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°30米高边坡长期稳定，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大于75°或小于35°15米高边坡稳定，15～30米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35°～75°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°，有内倾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°8米高的边坡稳定，15米高的边坡欠稳定。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(碎裂镶嵌)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°8米高的边坡不稳定不完整(散体、碎裂)碎块间结合很差注：a.边坡岩体分类中未含由软弱结构面控制的边坡和倾倒崩塌型破坏的边坡；b.类岩体为软岩，较软岩时，应降为Ⅱ类岩体；c.当地下水发育时，Ⅱ、Ⅲ类岩体可视情况降底一档；d.强风化岩和极软岩可划为Ⅳ类岩体；c.表中外倾结构面系指倾向与坡向的夹角小于30°的结构面；f.岩体完整程度按表2-8确定。表2-8破碎程度结构面发育程度结构类型完整性系数Kv完整结构面1～2组，以构造节理和层面为主，密闭型。巨块状整体结构>0.75较完整结构面2～3组，以构造节理或层面为主，裂隙多为密闭型，部分为微张型，少有充填物。块状结构、层状结构、镶嵌碎裂结构0.35～0.75不完整结构面大于3组，在断层附近受构造作用影响较大，裂隙以张开型为主，多有充填物，厚度较大。碎裂状结构、散体结构<0.35注：镶嵌碎裂结构为碎裂结构中碎块较大且相互咬合，稳定性相对较好的一种结构。②《贵州建筑岩土工程技术规范》：岩质边坡坡率允许值如表2-9。表2-9岩石类型风化程度边坡坡率允许值坡高小于8m坡高8～20m硬质岩石frk>30MPa微风化1:0.10～1:0.201:0.20～1:0.35中风化1:0.20～1:0.351:0.35～1:0.50强风化1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75软质岩石微风化1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75中风化1:0.50～1:0.751:0.75～1:1.00强风化1:0.75～1:1.001:1.00～1:1.25注：本表不适用于下列边坡：a.软弱结构面（层面、节理面）外倾且坡角大于25°且小于边坡角；b.软弱结构面外倾，走向与边坡走向斜交夹角小于35°，视倾角大于30°，小于边坡角。③《建筑边坡工程技术规范》岩质边坡坡率允许值如表2-10表2-10边坡岩体类型风化程度坡率允许值H<8m8～15m15～25mⅠ类微风化1:0.00～1:0.101:0.10～1:0.151:0.15～1:0.25中等风化1:0.10～1:0.151:0.15～1:0.251:0.25～1:0.35Ⅱ类微风化1:0.10～1:0.151:0.15～1:0.251:0.25～1:0.35中等风化1:0.15～1:0.251:0.25～1:0.351:0.35～1:0.50Ⅲ类微风化1:0.25～1:0.351:0.35～1:0.50中等风化1:0.35～1:0.501:0.50～1:0.75Ⅳ类中等风化1:0.50～1:0.751:0.75～1:1.00强风化1:0.75～1:1.00(强风化岩包含各类风化程度的极软岩)2.4高边坡路堤与陡坡路堤2.1填方高度大于20米的路堤为高边坡路堤；斜坡坡率大于1:2.5的路堤称为陡坡路堤。2.2高边坡路堤与陡坡路堤应进行个别勘察设计。分析高路堤的稳定性时，地基强度参数c、值宜采用直接固结快剪或三轴固结不排水剪切试验资料；分析路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性时，应结合场地条件，选择控制性层面的土层试验获得强度参数c、值。c、值可采用直接快剪或三轴不固结不排水剪试验。当可能存在地下水时候，应采用饱水试件进行试验。2.3填石路堤边坡坡率如表2-11。表2-12填石料种类边坡高度(米)边坡坡率全部高度上部高度下部高度上部下部硬质岩石(Rc≥60MPa)208121:1.101:1.30中硬岩石(Rc=30～60MPa)208121:1.301:1.50软质岩石(Rc=5～30MPa)208121:1.501:1.752.5挖方高边坡2.5.1土质挖方边坡高度超过20米、岩质挖方边坡高度超过30米以及不良地质、特殊岩土地段的挖方边坡，应进行个别勘察设计。2.5.2工程地质勘察应查明以下内容：①地形地貌特征；②岩土体类型、成因、性状、风化程度、完整程度、分层厚度；③岩土体天然和饱和状态下物理力学性能（如密度、强度参数c、φ等）；④主要结构面（特别是软弱结构面）特征、组合关系、力学属性及其与临空面的关系；⑤气象、水文和水文地质条件；⑥不良地质现象的范围、性质和分布规律；⑦坡体临近建筑物的载荷、结构、基础形式、埋深及稳定状态。2.5.3边坡岩土体力学参数详见《公路路基设计规范》3.7.3条有关规定，这里列出常用数值如表2-12～2-17。表2-12结构面抗剪强度指标标准值（同《建筑边坡工程技术规范》）结构面类型结构面结合程度内摩擦角φ(°)粘聚力c(MPa)硬性结构面1结合好>35°>0.132结合一般35～270.13～0.093结合差27～180.09～0.05软弱结构面4结合很差18～120.05～0.025结合极差(泥化层)根据地区经验确定注：①表中数值已考虑结构面的时间效应；②极软岩、较软岩取表中低值；③岩体结构面连通性差，取表中的高值；④岩体积结构面浸水时取表中的低值。表2-13岩体结构面抗剪断峰值强度（《公路隧道设计规范》）序号两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度内摩擦角φ（°）粘聚力c(MPa)1坚硬岩，结合好>37>0.222坚硬～较坚硬岩，结合一般37～290.22～0.12较软岩，结合好3坚硬～较坚硬岩，结合差29～190.12～0.08较软岩～软岩，结合一般4较坚硬～较软岩，结合差～很差19～130.08～0.05软岩，结合差；软岩的泥化面5较坚硬岩及全部软质岩，结合很差<13<0.05软质岩泥化层本身表2-14结构面的结合程度（同《建筑边坡工程技术规范》）结合程度结构面特征结合好张开度小于1mm，胶结良好，无充填；张开度1～3mm，硅质或铁质胶结。结合一般张开度小于1～3mm，钙质胶结；张开度大于3mm，表面粗糙，钙质胶结。结合差张开度小于1～3mm，表面平直，无胶结；张开度大于3mm，岩屑充填或岩屑夹泥质充填。结合很差表面平直光滑，无胶结；泥质充填或泥夹岩屑充填，充填物厚度大于起伏差结合极差(泥化层)分布连续的泥化夹层；未胶结或强风化的小型断层破碎带表2-15边坡岩体内摩擦角折减系数（同《建筑边坡工程技术规范》）边坡岩体特性内摩擦角的折减系数裂隙不发育0.90～0.95裂隙较发育0.85～0.90裂隙发育0.80～0.85碎裂结构0.75～0.80表2-16边坡岩体等效内摩擦角标准值《建筑边坡工程技术规范》边坡岩体类型ⅠⅡⅢⅣ等效内摩擦角(°)82～7272～6262～5252～42注：①边坡高度较大时宜取低值，反之取高值；坚硬岩、较硬岩、较软岩和完整性好的岩体取高值，软岩、极软岩和完整性差的岩体取低值；②临时性边坡取表中高值；③表中数值不考虑时间效应和工作条件等因素。表2-17边坡岩体等效内摩擦角标准值重庆市《工程地质勘察规范》边坡岩体类型ⅠⅡⅢⅣ等效内摩擦角(°)82～7272～6262～5252～42注：①表中数据适用于高度5～25m的边坡，高度小于5m时，取值可高于上限，高度大于25m时，应专门研究；②边坡高度较大时取较小值，高度较小时取较大值；当边坡岩体变化较大时应显示同等高度分别取值；③表中数值已考虑时间效应。2.5.4通常，岩石的粘聚力c乘以0.2作为岩体的c值，岩石内摩擦角乘以0.8作为岩体的值。2.5.5路堑边坡稳定安全系数，不能满足表2-18规定时，需对边坡进行处理。表2-18公路等级路堑边坡稳定安全系数高速公路、一级公路正常工况1.20～1.30非正常工况Ⅰ※1.10～1.20非正常工况Ⅱ※※1.05～1.10二级及二级以下公路正常工况1.15～1.25非正常工况Ⅰ1.05～1.15非正常工况Ⅱ1.02～1.05※边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况※※边坡处于地震等荷载作用状态下的工况2.5.6《建筑边坡工程技术规范》边坡稳定性系数Ks大于表2-19数值称稳定。表2-19边边坡工程安全等级计算方法一级边坡二级边坡三级边坡平面滑动法/折线滑动法1.351.301.25圆弧滑动法1.301.251.20存在多个滑动面的边坡，应分别对各种可能的滑动面组合进行稳定性计算分析，并取最小稳定性系数作为边坡稳定性系数；具多级滑动面的边坡，应分别对各级滑动面进行稳定性计算分析；对存在地下水渗流作用的边坡，稳定性分析时应考虑地下水的作用。2.5.7重庆市《工程地质勘察规范》边坡稳定性状态划分如表2-20。表2-20边坡稳定性系数Fs<1.001.00～1.051.05～Fst※Fs≥Fst边坡稳定性状态不稳定欠稳定基本稳定稳定※Fst为边坡稳定性安全系数，按表2-19确定。2.6验算挡土墙的抗滑动和抗倾覆稳定性时，稳定性系数不宜小于表2-21规定。表2-21荷载情况验算项目稳定系数荷载组合Ⅰ、Ⅱ抗滑动Kc1.3抗倾覆Ko1.5荷载组合Ⅲ抗滑动Kc1.3抗倾覆Ko1.3施工阶段验算抗滑动Kc1.2抗倾覆Ko1.22.7预应力锚杆锚固体设计安全系数如表2-22。表2-22锚杆破坏后危害程度临时性锚杆※永久性锚杆危害轻微，不会构成公共安全问题1.4～1.61.6～1.8危害较大，但公共安全无问题1.6～1.81.8～2.0危害大，会出现公共安全问题1.8～2.02.0～2.2※锚杆服务年限≤2年。2.8重庆市《建筑地基基础设计规范》土质基坑侧壁直立开挖最大深度h可按下式计算：式中：－系数，取0.67－土的天然重度q－基坑顶部超载ka－主动土压系数＝ck、φk－土的粘聚力、内摩擦角标准值。2.9土钉2.9.1下列土体中，不宜设置永久土钉支护：①N小于9，Dr小于0.3松散砂土；②软塑、流塑粘性土；③含有大量有机物或工业废料的低强度回填土、新填土以及腐蚀性土；④在塑性指数大于20和液限大于50%且无侧限抗压强度小于50KPa的粘性土中，修建土钉支护工程时，应通过现场的土钉抗拔试验，检验土体的蠕变性能。2.9.2土钉支护工程应进行土钉的基本抗拔试验，试验数为工作土钉总数的1%，且不少于3根。蠕变试验数不少于3根。2.9.3土钉支护边坡的水平位移不得超过0.3%H(边坡高度)。2.9.4土钉支护外部整体稳定性验算的安全系数同路堑边坡，即如表2-18。2.10抗滑桩/滑坡地段路基2.10.1在主滑方向不确定的情况下，可采用圆形截面。2.10.2高速公路、一级公路安全系数采用1.2～1.3,二级及二级以下公路安全系数应采用1.15～1.2,考虑地震力、多年暴雨的附加影响时，安全系数可适当折减0.05～0.10。2.10.3以下摘录《公路工程地质勘察规范》等有关规范列出的滑坡计算时稳定安全系数，列如表2-23～2-24：表2-23规范名称代号安全系数《公路工程地质勘察规范》K滑动状态0.95～0.99,初滑状态1.0,蠕动挤压状态1.10～1.05《岩土工程勘察规范》Fs正在滑动0.95～1.00,暂时稳定1.00～1.05《贵州建筑岩土工程技术规范》K主滑段蠕动1.15,抗滑段受挤压1.10，滑动面(带)及滑动段两侧出现环状裂缝已连通1.05，滑动面(带)形成并有一定位移、抗滑段前缘出现剪出1.00，滑坡间断或等速缓慢移动0.95，滑坡快速或大位移滑动后、前缘已停止活动1.05～1.15《建筑地基基础设计规范》Kt滑坡推力安全系数，应根据滑坡现状及其对工程的影响等因素确定，甲级建筑物Kt取1.25，乙级建筑物Kt取1.15，丙级建筑物Kt取1.05表2-24边坡稳定性系数Ks《建筑边坡工程技术规范》方法一级边坡二级边坡三级边坡平面滑动法1.351.301.25折线滑动法圆弧滑动法1.301.251.20①当采用平面滑动法时：式中：—岩土体的重度（KN/m3）V—岩体的体积(m3)—结构面的内摩擦角（°）A—结构面的面积(m2)c—结构面的粘聚力（kPa）—结构面的倾角（°）②当采用折线滑动法时：式中：—第计算条块滑动面上的抗滑力（kN/m）—第计算条块滑体在滑动面切线上的反力（kN/m）—第计算条块剩余下滑推力向第＋1计算条块的传递系数—第计算条块单位宽度岩土体自重（kN/m）—第计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重（kN/m）—第计算条块单位宽度的动水压力（kN/m）、—第计算条块底面倾角和地下水位面倾角（°）③当采用圆弧滑动法时式中：—第计算条块滑体在滑动面法线上的反力(KN/m)—第计算条块滑动面上岩土体内摩擦角的标准值(°)—第计算条块滑动面上岩土体的粘结强度的标准值(kPa)li—第计算条块滑动面长度(m)2.10.4《公路桥位勘察设计规范》（JTJ062-91）（桥头引道）当路堤高度超过12米时，应进行边坡稳定性验算，稳定系数不得小于1.25。2.10.5《滑坡防治工程勘察规范》（DZ/T0218-2006）1）一般情况下，稳定系数F可根据下列情况确定：滑坡处于整体暂时稳定~变形状态：F=1.05~1.00滑坡处于整体变形~滑动状态：F=1.00~0.952）滑坡稳定状态划分如表2-25表2-25滑坡稳定系数F<1.001.00~1.051.05~1.15≥1.15滑坡稳定状态不稳定欠稳定基本稳定稳定3）滑带抗剪强度指标取值建议：整体暂时稳定滑坡：取滑带土峰值强度变形滑动滑坡：取滑带土残余强度未形成滑带的变形体：取滑体土峰值强度4）危岩体稳定程度等级划分如表2-26表2-26崩塌类型不稳定欠稳定基本稳定稳定坠落式F<1.01.0~1.51.5~1.8≥1.8倾倒式F<1.01.0~1.31.3~1.5≥1.5滑塌式F<1.01.0~1.21.2~1.3≥1.35）滑坡稳定性评价和推力计算公式①堆积层（包括土质）滑坡稳定性评价及推力计算滑动面为单一平面或圆弧形（图2-1）图2-1堆积层滑坡计算模型之一：瑞典条分法（圆弧滑动面）a.1滑坡稳定性计算式中：孔隙水压力，即近似等于浸润面以下土体的面积乘以水的容重；渗透压力产生的平行滑面分力：渗透压力产生的垂直滑面分力：式中：Wi—第i条块的重量（kN/m）；Ci—第i条块内聚力（kPa）；Φi—第i条块内摩擦角（°）；Li—第i条块滑面长度（m）；αi—第i条块滑面倾角（°）；βi—第i条块地下水流向（°）；A—地震加速度（单位：重力加速度g）;Kf—稳定系数。若假定有效应力式中：ru—孔隙压力比，可表示为：简化公式：a.2滑坡推力计算公式对剪切而言：对弯矩而言：式中：Hs、Hm—推力（kN）；Ks—设计的安全系数；Ti—条块重量在滑面切线方向的分力，KN。b.滑动面为折形线（图2-2）图2-2堆积层滑坡计算模型之二：传递系数法（折线型滑动面）b.1滑坡稳定性计算：其中：式中：—第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数（j=i），即；其余注释同上。b.2滑坡推力应按传递系数法计算，公式如下：其中：下滑力抗滑力传递系数孔隙水压力，即近似等于浸润面以下土体的面积乘以水的容量；渗透压力产生的平行滑面分力：渗透压力产生的垂直滑面分力：当采用孔隙压力比时，抗滑力可采用如下公式：式中：ru是孔隙压力比。②岩质滑坡稳定性评价及锚固力计算a.稳定性评价（图2-3）图2-3岩质边坡计算模型：极限平衡法其中：后缘裂缝静水压力沿滑面扬压力其余注释同上。b.岩质滑坡锚固力计算（图2-4）根据极限平衡法进行计算，须考虑预应力沿滑动面施加的抗滑力和垂直滑动面施加的法向阻滑力。稳定系数计算公式推荐如下：图2-4预应力锚索对滑坡作用示意图其中：后缘裂缝静水压力沿滑面扬压力式中：θ—锚索（杆）倾角（°）；β—锚索（杆）与滑坡面的夹角（°）；与滑面倾角（θ）之间的关系为：β＝α＋θT—预应力锚索固力（kN）；其余注释同上。相应地，预应力锚固力为其中如果锁定锚固力低于设计锚固力的50%时，可不考虑预应力锚索产生的法向阻滑力，稳定系数计算公路简化如下：相应地，预应力锚固力为式中注释同上。2.11岩溶地区路基2.11.1《公路路基设计规范》①溶洞顶板的安全厚度：弱、微风化岩体，当溶洞顶板的厚度与路基跨越溶洞的长度之比大于0.8时，溶洞的顶板岩层可不作处理。②溶洞距路基的安全距离对开口的溶洞，可参照自然边坡判别其稳定性及其对路基地影响；对地下溶洞可按坍塌时的扩散角计算其影响范围L：式中：H—溶洞顶板厚度（m）β—坍塌扩散角（°）K—安全系数，取1.1～1.25（高速、一级公路公路取大值）φ—岩石的内摩擦角（°）经上式计算，若路基坡脚处于溶洞坍塌扩散的影响范围之外，该溶洞可不作处理。③需处理的溶洞，其处理方法有：路基上方的岩溶泉或暗河出口，应采用排水沟将水截至路基外；干砌片石填塞；回填夯实；墙、柱支撑；盖板跨越；炸除顶板；注浆喷浆加固；设置构造物跨越等。2.11.2《贵州建筑岩土工程技术规范》①当基础底面积大于溶洞平面尺寸并满足支承长度要求时，对于基本质