公路路基設(shè)計(jì)手冊

1、路基設(shè)計(jì):路基寬度為行車道路面及兩側(cè)路肩寬度之和。路面寬度根據(jù)設(shè)計(jì) 通行能力及交通量大小而定，一般每個(gè)車道寬度為353.75m ,技 術(shù)等級高的公路及城鎮(zhèn)近郊的一般公路，路基寬度盡可能的增大，一 般取l3m。路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開挖深度。路基 高度分為中心高度和邊坡高度。路堤填土要分層壓實(shí)，使之具有一定 的密實(shí)度。土質(zhì)路塹開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需檢驗(yàn)路基頂面工作區(qū)內(nèi)天 然狀態(tài)土的密實(shí)度，必要時(shí)應(yīng)挖開分層夯實(shí)，使之達(dá)到一定的密實(shí)度。簡介：鐵路路基和公路路基的整體作用和設(shè)計(jì)原則基本相同，其目標(biāo)是 在動(dòng)荷載和自然營力作用下應(yīng)保持穩(wěn)定;對于高速鐵路和公路，路基 的長期變形和動(dòng)載下的彈性變形不

2、能過大。路基設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括路 堤、路塹設(shè)計(jì)，路基排水和防護(hù)工程（見路基擋土結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)以及特 殊條件下的路基設(shè)計(jì)。路提設(shè)計(jì):路堤（見路基）頂面的寬度由鐵路軌道的道床底寬或公路路面寬 加上兩側(cè)的路肩寬決定。鐵路路堤的路肩寬，要便于養(yǎng)路機(jī)械的放置 和操作。公路路肩寬，應(yīng)足以保持路面穩(wěn)定和堆放養(yǎng)路材料。路堤填 料的選擇和填筑質(zhì)量的要求，影響到路堤的強(qiáng)度、穩(wěn)定、造價(jià)和工期， 對不同等級鐵路或公路的路基要求應(yīng)不同。在保證填料質(zhì)量的前提 下，要考慮就近取土以降低造價(jià)。第二次世界大戰(zhàn)前，車速不高，運(yùn) 量小，因而選擇填料要求不高；后來要求路堤在填筑后立即能適應(yīng)正 常的行車速度和運(yùn)量，因而各國都制定嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，以防

3、止沉陷變形。 例如，中國鐵路部門將填料按其適用性分為A、B、C和D四級。A 級為優(yōu)質(zhì)填料,如粗粒無粘性土 ; B級為良好填料，如細(xì)粒含量小于 30%的混合土和砂粘土等;C級為限制使用的填料,如細(xì)粒含量超過 30%的混合土及粉砂等;D級為一般禁止使用的土料，如粘粉土、粘 土和有機(jī)土等。鐵路路堤頂面承受動(dòng)荷載的基床部分應(yīng)選用A級或B 級填料，若不得不使用C級填料時(shí)，填料的液限應(yīng)不大于32 ,塑性 指數(shù)應(yīng)不大于12o公路部門規(guī)定粗細(xì)粘砂土和砂土及輕重砂粘土為 適宜填筑路堤的材料。輕重粘土及粉質(zhì)土除采取_定改善措施外，一 般不宜用作填料。施工時(shí)路堤填土應(yīng)分層壓實(shí)達(dá)到規(guī)定的密度,此密 度根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)夯實(shí)試驗(yàn)

4、得到的最佳密度確定（見路基填土壓實(shí)）。路堤邊坡須根據(jù)填料的力學(xué)性質(zhì)設(shè)計(jì)，當(dāng)邊坡較高時(shí)，應(yīng)單獨(dú)進(jìn) 行檢算,如采用圓弧法設(shè)計(jì)（見土坡穩(wěn)定分析）。一般情況下采用 1:1.5 1:1.75的邊坡。平原地區(qū)的路堤填土高度應(yīng)不小于0.5米。 路堤填土的基底應(yīng)清除草皮。當(dāng)?shù)孛鏅M坡陡于1:5時(shí)，應(yīng)將原地面挖成 寬度不小于1米的臺階;當(dāng)?shù)孛鏅M坡陡于1:2.5或地基為軟土?xí)r，對 其穩(wěn)定性需作特殊設(shè)計(jì)。路堤邊坡常種植灌木或草皮以防雨水沖刷。 路堤兩側(cè)地面要修筑排水溝（邊溝）,以防坡腳積水影響其穩(wěn)定性。在 多雨及低洼地的路基兩側(cè)，要修筑護(hù)道以保護(hù)坡腳?？鐪系穆返绦柙?底部修建涵洞，以便排泄溝水或雨季的地表水，并注意保

5、證灌溉。土 質(zhì)路基頂面應(yīng)設(shè)置路拱，其目的是將頂面雨水迅速排走。石質(zhì)路基可 不設(shè)路拱。路塹設(shè)計(jì)：路塹設(shè)計(jì)主要是確定路塹邊坡。邊坡一般分三類:巖石路塹邊 坡（包括巖質(zhì)及半巖質(zhì)）;碎石土類（礫石、卵石、碎石、塊石） 路塹邊坡;粘性土路塹邊坡。巖石路塹邊坡確定巖石路塹邊坡的方法可以按平面破壞、楔體破 壞、圓弧形破壞或傾倒破壞等形態(tài)用力學(xué)方法檢算其穩(wěn)定性，對于較 低的路塹邊坡一般可根據(jù)巖性、風(fēng)化程度、地層產(chǎn)狀、層厚及節(jié)理裂 隙、水文地質(zhì)條件及氣候因素，特別是依據(jù)附近的極限穩(wěn)定邊坡統(tǒng)計(jì) 調(diào)查資料，采用工程類比方法確定。碎石土類路塹邊坡通常考慮在不同密實(shí)程度下此類土的穩(wěn)定邊 坡，并根據(jù)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件

6、、散狀特征、顆粒大小、邊坡高 度，給予不同的安全系數(shù)而確定。在有土工試驗(yàn)資料或有較可靠的經(jīng) 驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，也可用圓弧法或折線法進(jìn)行穩(wěn)定性檢算作為參考。在巖堆 上開挖路塹時(shí)，除檢算路塹邊坡的穩(wěn)定外，還需檢算巖堆與基巖層接 觸面間的滑動(dòng)穩(wěn)定性。粘性土路塹邊坡根據(jù)工程地質(zhì)勘察和土工試驗(yàn)資料，當(dāng)邊坡較高 時(shí)，用圓弧分析法進(jìn)行檢算。對計(jì)算中采用的土的物理力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù), 應(yīng)加分析，須確認(rèn)其具有代表性及真實(shí)性后才能使用，并考慮到施工 后可能產(chǎn)生的變化（例如地下水的影響等）。般在較均質(zhì)的地層中，巖石邊坡為1:0.1 1:1;碎石土類邊坡為 1:0.5 1:1.5 ;米占性土邊坡為 1:1 1:1.5O路基排水水的

7、作用是造成路基病害最主要的因素：舉凡路基沉 陷、翻漿冒泥、凍脹凸起、邊坡溜滑、崩坍滑坡等病害，多與地面水 或地下水的活動(dòng)有關(guān)。因此,為了保證路基穩(wěn)定，必須做好排水附屬 工程，一般分為排除地面水和排除地下水兩大類。地面排水系統(tǒng)使所有的地面水流都能通暢地流出路塹范圍以外， 防止漫流或停積。在地質(zhì)不良地段，更須防止下滲。路塹的地面排水 系統(tǒng)包括以下設(shè)備：路塹側(cè)溝，設(shè)在路塹的路肩外側(cè),用以排除路 塹坡面和路基表面的雨水;天溝，設(shè)于路塹邊坡坡頂以外的適當(dāng)距 離處，用以截引塹頂上方的地面徑流;吊溝,設(shè)于路基需要橫向排 水的陡峻邊坡上，可分為單級或多級吊溝。路堤兩側(cè)地面要修筑排水 溝。地下排水系統(tǒng)其作用為降

8、低地下水位或攔截地下水流。這種排水 設(shè)備一般采用滲水暗溝、滲水隧洞、滲水井和滲水管等。其構(gòu)筑物的 位置、類型和尺寸，由地下水的水量、流向、埋藏深度、土層及土的 種類決定。其設(shè)計(jì)和施工需根據(jù)詳細(xì)的工程地質(zhì)調(diào)查資料進(jìn)行。特殊條件下的路基在不同的地質(zhì)和氣候地區(qū)，有一些特殊問題須 加考慮。軟土地區(qū)路堤軟土的特點(diǎn)是強(qiáng)度低，變形大，且延續(xù)時(shí)間長。路堤 填筑過高時(shí)將引起地基的滑動(dòng)破壞，因而軟土地區(qū)路堤需先計(jì)算能填 筑的”臨界高度”，超過該高度的路堤必須對地基進(jìn)行處理（見軟土 地區(qū)筑路）O最簡單的方法是分層分階段填筑，每層填筑后，等待地 層中的超靜孔隙水壓力消散（見土體固結(jié)理論）,再填筑次一層土。 這種方法的

9、缺點(diǎn)是工期長。為加速填筑過程中地層超靜孔隙水壓力的 消散，最常用的措施是在地層中先打砂井或排水紙板以增加軟土中的 排水通道。近年來，用生石灰樁或礫石樁以改良軟土地基，或鋪設(shè)土 工織物以提高軟土承載能力。黃土地區(qū)路基黃土是一種特殊地層”它的特點(diǎn)是孔隙度很大（一 般為44 53%）,并具有豎直節(jié)理;孔隙內(nèi)壁堅(jiān)硬，有碳酸鈣膠結(jié); 遇水后易于在自重及外力作用下產(chǎn)生沉陷（稱為濕陷性，見濕陷性黃 土地基）。因而黃土地區(qū)多溝谷和陷穴，其邊緣多為近于垂直的黃土 陡壁。黃土地貌有嫄、垛、弗。黃土嫄是溝間的地貌，寬而平坦，大 者達(dá)數(shù)百平方公里，小者亦有幾平方公里，厚約200米左右。黃土垛 成長而狹的條形分布，其間

10、的溝谷切割深度較嫄地區(qū)為淺，但溝谷的 分布密度較大。垛角再被切割，則形成孤立的山頭，形態(tài)如饅頭，稱 為黃土畀。黃土路塹邊坡的設(shè)計(jì)主要應(yīng)根據(jù)黃土地區(qū)的工程地質(zhì)決 定，即根據(jù)黃土的區(qū)域分布規(guī)律、工程地質(zhì)及已有邊坡的穩(wěn)定情況而 定（見黃土地區(qū)筑路）O鹽漬土地區(qū)路基鹽漬土在中國河西走廊、柴達(dá)木盆地和南疆，亞 洲阿拉伯半島等地分布較廣泛。土中含鹽量超過一定數(shù)量會(huì)使土的密 度和強(qiáng)度降低。隨著表面蒸發(fā)作用，土中鹽分將隨著地下水的上升向 路堤頂面集聚而使土松脹，在車輛動(dòng)力作用下形成翻漿冒泥或凍融， 影響運(yùn)輸。中國和蘇聯(lián)都規(guī)定了填料中不同鹽類的最高含量，超過限 量的含鹽土不能用作填料。鹽漬土對一般混凝土有腐蝕性

11、，鹽漬土地 區(qū)的路基土工構(gòu)筑物須采用能抗腐蝕的材料建筑（見鹽漬土地區(qū)筑 路）。沙漠地區(qū)路基在沙漠地區(qū)筑路，首先要掌握當(dāng)?shù)仫L(fēng)向和風(fēng)速的變 化規(guī)律，以及地面沙丘的移動(dòng)規(guī)律。防治流沙侵襲路堤最根本的方法 是植樹造林，但沙漠地區(qū)造林困難，而且樹木生長需要一定時(shí)間。因 此,在沙漠中修筑路基,應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)并須要采取各種固沙措施。 中國包蘭鐵路經(jīng)過中衛(wèi)縣沙漠地區(qū)”采取了固沙造林與機(jī)械防沙的綜 合措施,效果良好（見沙漠地區(qū)筑路）。泥石流地區(qū)的路基泥石流為攜帶大量固體（如粘土漿、砂礫、石 塊等）的山洪。粘土漿是泥石流的基本組成部分。它具有巨大的懸浮 力及搬運(yùn)力，有時(shí)能攜帶直徑1米或更大一些的石塊。泥石流常突然

12、 發(fā)生，短暫而且具有劇烈的破壞作用。泥石流的流域可分為上游、中 游和下游三個(gè)部分。上游部分為供給帶，由無數(shù)的細(xì)流W小溝匯合， 形似漏斗；中游部分為通過帶，經(jīng)常是窄的峽谷；下游部分是沉積帶, 在谷口處形成沖積扇，大的可達(dá)幾十平方公里。鐵路或公路應(yīng)在其中 游部分，以有足夠凈空的單孔橋跨過，或以隧道、明洞自泥石流溝底 的下面通過（見泥石流地區(qū)筑路、自然地質(zhì)作用和工程地質(zhì)作用）。多年凍土地區(qū)路堤在高緯度或高海拔地層中，溫度等于或低于零 度，土中固態(tài)水終年不化且連續(xù)三年以上者，稱為多年凍土。其表面 層則常為季節(jié)融化層。多年凍土層中存在冰錐、冰丘、熱融湖和沼澤, 都會(huì)影響路堤的穩(wěn)定（見凍土地基）O路堤的修

13、筑可能改變或破壞土 層的地溫條件，從而引起凍土冰層的變化和路堤的變形。因此，須進(jìn) 行特殊設(shè)計(jì)（見多年凍土地區(qū)筑路）o河灘及水庫地區(qū)路堤終年浸水及季節(jié)性浸水的路堤，最好用水穩(wěn) 性的滲水材料填筑。中國從集美到廈門的鐵路公路兩用海堤，是在海 中填石筑成。浸水路堤的坡面防護(hù)，通常采用干砌片石護(hù)坡、擋墻、 堆石等措施。海灘路堤的防護(hù)也可采用導(dǎo)流措施,以減海水對路堤 的沖刷。水庫路堤還要考慮水庫水位漲落所引起的庫岸地下水位的變 化，以及波浪所引起的坍岸。這些變化和坍岸有時(shí)會(huì)影響沿岸路堤的 穩(wěn)定。巖溶、坑洞地區(qū)路基在石灰?guī)r地區(qū),由于地面水和地下水的溶蝕 作用,在地層中存在大小不等的溶洞和暗河;在礦區(qū)則在地下

14、有正在 使用的坑道，或已廢棄的礦穴。路基經(jīng)過這種地區(qū)，必須查明這些空 洞的分布位置和對路基的危害程度,并盡量少挖少填。對溶巖地區(qū)主 要是要查明其是否還在繼續(xù)發(fā)展和巖溶頂板的安全厚度，必要時(shí)將巖 溶空洞回填。地下礦體開采會(huì)引起地表大面積下沉，一般重要鐵路干 線下一定寬度內(nèi)不允許開挖;廢棄的礦穴坑道上部覆蓋常為土層，因 而對地面路基穩(wěn)定的影響更為嚴(yán)重。有些老煤礦上的老路基，由于廢 棄坑道大量抽水，地下水位下降會(huì)引起路基沉陷。裂隙粘土地區(qū)路基裂隙粘土是在地質(zhì)年代中曾經(jīng)在地層深處受 過很大壓力和擠壓剪切作用，后來經(jīng)過地殼運(yùn)動(dòng)出露地面的粘土層。 這種粘土的特點(diǎn)是孔隙比很小，密度大而堅(jiān)硬，但其中有大量微小不 規(guī)則的剪裂面。這種地區(qū)的路塹在開挖時(shí)可以維持較陡的邊坡，但這 種邊坡往往在經(jīng)過幾個(gè)雨季后逐漸喪失其原有的強(qiáng)度而發(fā)生坍滑。有 些裂隙硬粘土邊坡的坍滑可以延續(xù)很多年”甚至邊坡放緩至1:2和 1:3仍不能穩(wěn)定。因此，在裂隙硬粘土地層中，路基設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免 深挖和高填，并注意坡面防水。崩坍滑坡地區(qū)路基滑坡是大量土體