第三章一般路基設計

第三章一般路基設計第一節(jié)路基土的分類一、路基土的分類

1、基本類型：按土的粒徑分為巨粒土、粗粒土、細粒土和特殊土。分類總體系如下：

粒組劃分表

（單位：mm）

2006020520.50.250.740.02巨粒組粗顆粒組細粒組漂石塊石卵石小塊石

礫（角礫石）砂粉粒粘粒粗中細粗中細塔里木大學水利與建筑工程學院2、土的工程性質(zhì)

1）砂性土：良好的修筑路基材料，含一定數(shù)量粗顆粒，使路基具有足夠的內(nèi)摩擦力，不過分松散，雨天不混污，晴天不揚塵且易壓實?！骶蘖Ｍ涟ㄆ吐咽泻芨叩膹姸?，是良好的填筑路基材料，亦可用于砌筑邊坡?！鞯[石：級配良好的，密實度好，強度穩(wěn)定性好，可填筑路基基層、底基層（處理后）。

2）粉性土：最差的筑路材料，毛細水上升高度大，冬時凍脹，春時翻漿又稱翻漿土。

3）粘性土：透水性差，粘聚力大，干時堅硬不宜挖掘，有較大的可塑性、粘聚性和膨脹性，毛細現(xiàn)象顯著，比粉性土好，但不如砂性土。塔里木大學水利與建筑工程學院

3、路基干濕類型：

判斷方法⑴分界稠度法實測不利季節(jié)路床表面以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度。塔里木大學水利與建筑工程學院干濕類型土組干燥狀態(tài)中濕狀態(tài)潮濕狀態(tài)過濕狀態(tài)Wc≧WC1WC1＞W(wǎng)c≧WC2WC2＞W(wǎng)c≧WC3Wc＜WC3土質(zhì)砂Wc≧1.201.20＞W(wǎng)c≧1.001.0＞W(wǎng)c≧0.85Wc＜0.85粘性土Wc≧1.101.10＞W(wǎng)c≧0.950.95＞W(wǎng)c≧0.80Wc＜0.80粉質(zhì)土Wc≧1.051.05＞W(wǎng)c≧0.900.90＞W(wǎng)c≧0.75Wc＜0.75方法2：臨界高度法※塔里木大學水利與建筑工程學院土基干濕類型土基干濕類型Ｗc與Ｗci一般特征

干燥Ｗc≥Ｗc1土基干燥、路面強度和穩(wěn)定性不受地下水和地表水影響。路基高度Ｈ0＞Ｈ1

中濕Ｗc1＞Ｗc≥Ｗc2土基下部處于地下水或地表積水影響的過渡帶區(qū)內(nèi)路基高度Ｈ1≥Ｈ0

＞Ｈ2

潮濕Ｗc2＞Ｗc≥Ｗc3

土基上部處于地下水或地表積水毛細影響區(qū)內(nèi)，路基高度Ｈ2≥Ｈ0

＞Ｈ3

過濕Ｗc≤Ｗc3路基極不穩(wěn)定，冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)軟彈土經(jīng)處理后方可鋪筑路面。路基高度Ｈ0≤Ｈ34、路基的主要變形破壞（1）沉陷荷載因素：自重、行車荷載、自然因素變形：彈性的、殘留的（不能恢復的）,垂直方向產(chǎn)生較大的沉落原因：

1）填料不當

2）填筑方法不合理：①不同土混雜；②未分層填筑、壓實；③土中有未經(jīng)打碎的大塊土或凍土塊；④荷載、水和溫度綜合變化；⑤原地面軟弱，如泥沼、流沙、垃圾堆積未做處理等；⑥凍脹、翻漿。

塔里木大學水利與建筑工程學院

2、路基邊坡的滑塌（滑坡）——常見的路基病害，也是水毀的普遍現(xiàn)象⑴溜方：少量土體沿土質(zhì)邊坡向下移動而形成。邊坡上表面薄層土體下溜。原因：流動水沖刷邊坡、施工不當引起。⑵滑坡：一部分土體在重力作用下沿某一滑動層滑動。原因：土體穩(wěn)定性不足引起。塔里木大學水利與建筑工程學院比較：碎落無固定滑動面。崩塌體各部分相對位置在移動過程中完全打亂。碎落崩塌塔里木大學水利與建筑工程學院3

、碎落和崩塌碎落：路塹邊坡風化巖層表面，大氣溫度與濕度交替作用以及雨水沖刷和動力作用之下，表面巖石從坡面上剝落下來，向下滾落。崩塌：大塊巖石脫離坡面沿邊坡滾落稱為崩塌。原因：巖體風化破碎，邊坡較高。影響：危害較大的病害之一。二、路基病害防治提高路基穩(wěn)定性，防止各種病害產(chǎn)生，采取措施：

1、正確設計路基橫斷面。

2、選擇良好的路基用土填筑路基，必要時對填土作穩(wěn)定處理。

3、采取正確的填筑方法，充分壓實路基，保證達到規(guī)定的壓實度。

4、適當提高路基，防止水分從側(cè)面滲入或從地下水位上升進入路基工作區(qū)范圍。

5、正確進行排水設計。

6、必要時設計隔離層隔絕毛細水，設置隔溫層減少路基冰凍深度。

7、采取邊坡加固、修筑擋土結(jié)構(gòu)物、土體加固等防護技術措施，以提高其穩(wěn)定性。塔里木大學水利與建筑工程學院第二節(jié)一般路基設計一、一般路基：指在一般地區(qū)，填方高度和挖方深度小于規(guī)范規(guī)定的高度和深度的路基?？梢越Y(jié)合當?shù)氐匦?，地質(zhì)情況直接套用典型橫斷面或設計規(guī)定。特殊地質(zhì)路段和高度（深度）超過規(guī)范規(guī)定的路基應進行個別設計和驗算。二、一般路基設計的內(nèi)容：1、結(jié)合路線幾何設計要求和當?shù)氐匦芜x擇路基斷面形式。2、選擇路堤填料和壓實標準。3、確定邊坡形狀和坡度。4、路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)物設計。5、坡面防護和加固設計。塔里木大學水利與建筑工程學院

路堤設計路堤是由土石材料在地面上堆填起來的結(jié)構(gòu)物。要求：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和沉降變形量小。設計考慮：地基、填料、邊坡形狀和坡度、堤身壓實度、排水和坡面防護。一、地基1、要求：地基有足夠的承載力和低壓縮性2、經(jīng)驗：1）基巖、礫石土或一般砂土和粘性土地基，基本上符合支撐路堤的要求。2）潮濕的粘性土地基，粘結(jié)力小于20～40kpa。往往承載力不足。處理：對地基進行鉆探取樣確定軟弱地基的層厚及其物理力學性質(zhì)，判斷對路堤的支撐能力和沉降量。塔里木大學水利與建筑工程學院3、地基處理情況：⑴頂面酌情處理除去草根、樹根、各種耕作物（防止腐爛后形成滑動面）冬季施工時，除去頂面的雪、冰或凍土（以免接觸面碾壓不實形成軟弱面）⑵地基頂面有滯水，經(jīng)過水田、池塘、洼地時是根據(jù)積水深和水下淤泥厚度等具體情況，采取排水疏干、挖除淤泥、拋填片石或砂、礫石等處理措施。A圖為經(jīng)過水田地段處理。塔里木大學水利與建筑工程學院B圖為經(jīng)過池塘的地區(qū)處理⑶地基為斜坡：坡度大于1：5時，原地面開挖臺階以防路堤沿坡下滑，臺階的高度為路堤分層填土厚度的2倍（40～60）坡度大于1：2.5時，應進行滑動穩(wěn)定性驗算。塔里木大學水利與建筑工程學院二、填料要求：水穩(wěn)定性好，壓縮性小。1）礫石、不宜風化的石塊——滲水性很強，水穩(wěn)性極好，強度高，為最好的填料。石塊空隙用小石塊塞實時，塑性變形小。2）碎石土、卵石土、礫石土、粗砂、中砂——滲水性很強，水穩(wěn)性好，為施工性能良好的一類優(yōu)質(zhì)填料。3）砂性土——既含一定數(shù)量的粗顆粒，具有足夠的強度和水穩(wěn)定性，又含一定數(shù)量的細顆粒，把粗顆粒粘結(jié)在一起，為修筑路堤的良好填料。4）粘性土——滲水性差，干燥時不易挖掘，浸水后水穩(wěn)定性差，強度低，變形大，在給予充分壓實和良好排水設施的情況下，可做路堤填料。5）不宜作路基填料：極細砂、粉性土——毛細現(xiàn)象嚴重，凍脹翻漿現(xiàn)象嚴重。風化的軟質(zhì)巖石塊——穩(wěn)定性差。塔里木大學水利與建筑工程學院填料的填筑規(guī)則：1）縱向采用不同土質(zhì)填筑時，為防止不均勻變形，相鄰路堤交接面應做成斜面，并將透水性差的土填在下部。2）不同土質(zhì)應分層填筑，透水性差的土填在下部，頂面做成4%雙向橫坡，保證上層排水。3）若透水性大的土填在透水性小的土下部，則透水性大的土頂面做成平坡。4）不同填料的層次安排，應考慮路基工作條件（凍融、浸水、積水）。5）防止雨水侵蝕邊坡，采用透水性小的土包邊，包邊土與中間部分一起分層壓實，并設盲溝排水。6）當路堤填料顆粒尺寸相差較大時，應在其間加設反濾層，防止兩部分混入引起路堤下沉。塔里木大學水利與建筑工程學院三、邊坡：

（三種形式）1、直線：最常見，適用于矮路堤和中等高度路堤。受力情況是上陡下緩，所以上部偏安全下部偏危險。路堤高度大時不經(jīng)濟。2、折線：上陡下緩，符合路堤的受力情況。變坡不宜多，多了施工不宜控制，坡面也易受水沖刷。3、臺階形：每隔一定高度設置寬度不小于1-2米的護坡道，護坡道具有3%的外向橫坡。適用于高路堤。設置護坡道可以減緩較長坡面的地面水流速，防止坡面受沖刷。塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院填料種類

邊坡高度邊坡坡度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度粘質(zhì)土、粉質(zhì)土、砂類土208

12

—1:1.51:1.75砂、礫12——1:1.5

—

—漂石、卵石、礫類土碎石土20128

—1:1.51:1.75不易風化的石塊20812

—1:1.51:1.5塔里木大學水利與建筑工程學院

路堤邊坡坡度四、壓實：

1、分層壓實

2、最佳含水量

3、壓實標準：壓實度

4、壓實的目的：為了消除路堤在荷載和自然因素作用下可能出現(xiàn)的過量變形。

塔里木大學水利與建筑工程學院填挖類別路基壓實度標準（CM）壓實度（%）路堤

0~80﹥93

80以下﹥90零填及路塹

0~30﹥93第二節(jié)路塹設計根據(jù)地層性質(zhì)的不同把邊坡分為巖質(zhì)、土質(zhì)和碎（礫）石土三類路塹邊坡。塔里木大學水利與建筑工程學院路塹:從天然地層中開挖出來的路基結(jié)構(gòu)物。路塹設計的中心問題：結(jié)構(gòu)物的整體穩(wěn)定性。

主要內(nèi)容：1、路塹邊坡

2、路塹排水

3、坡面防護設計

4、邊坡設計開挖形式分為全路塹、半路塹和半山洞三種塔里木大學水利與建筑工程學院巖質(zhì)路線邊坡：（一）影響穩(wěn)定性的因素：

1、結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀。

2、巖體破碎程度。

3、巖石風化程度。

4、巖石性質(zhì)。

5、施工方法。

（二）邊坡坡度參考值使用時：

1、應先對設計路塹的工程地質(zhì)條件進行調(diào)查和分級。

2、設計人員也可根據(jù)當?shù)鼐唧w條件和設計經(jīng)驗。通過調(diào)查分析得出適合該地區(qū)的經(jīng)驗設計坡度表。（三）邊坡形狀選擇：直線，折線，臺階形。塔里木大學水利與建筑工程學院巖石種類風化程度

邊坡高度﹤20

20~30各類巖漿巖、硬質(zhì)灰?guī)r、礫巖、砂巖、片麻巖、石英巖微風化弱風華1:1.0~1:0.31:0.2~1:0.5強風化全風化1:0.5~1:1.01:0.5~1:1.25各類頁巖、泥巖、千枚巖、片巖等軟質(zhì)巖石微風化弱風化1:0.25~1:0.751:0.5~1:1.0強風化全風化1:0.5~1:1.251:0.75~1:1.5巖石挖方邊坡坡度塔里木大學水利與建筑工程學院土質(zhì)路塹邊坡:隨土層的生成原因、土質(zhì)、密實程度和水文條件等因素而異。

1、對比分析綜合考慮：

1）成因、有無構(gòu)造裂隙和水文具體情況。

2）參照當?shù)匾殉蛇吰禄蜃匀簧狡缕露取?/p>

2、路基寬度：行車道寬度、兩側(cè)路肩寬度、等級高的公路當設中間帶、路緣帶、邊速車道、爬坡車道、緊急停車帶、路上設施等。塔里木大學水利與建筑工程學院3、路基高度：路塹的開挖深度，路中心線處的設計標高，與原地面標高之差。4、路基邊坡坡度=邊坡高度H

邊坡寬度ｂ第三節(jié)防護工程設計1、路基防護與加固意義：保證公路使用品質(zhì)，提高投資效益，保證路基強度和穩(wěn)定性的重要措施之一。2、防護重點：

包括：1）坡面防護

2）沿河路堤河岸沖刷防護與加固

3）濕軟地基加固處治塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院一、坡面防護：植物防護、灰漿防護和砌體防護

1.植物防護：利用植被覆蓋坡面，根系固結(jié)表土，防水土流失，調(diào)節(jié)坡溫，確保邊坡穩(wěn)定。適宜在土質(zhì)邊坡上

1）種草：緩坡坡面，不陡于1：1，容許流速

0.4~0.6m/s，邊坡不陡于1：1。

2）鋪草皮：較陡坡坡面，分疊鋪、平鋪、方格式鋪。容許流速1.8m/s，邊坡1：1～1：1.5，沖刷較重，適于長草。

3）種樹：緩坡坡面，不陡于1：1.5及嚴重風化巖石邊坡，較經(jīng)濟。容許流速c1.8m/s，坡岸河灘上降低流速，防水直接沖刷路堤。塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院

2.灰漿防護：用水泥、石灰類礦質(zhì)混合料對邊坡進行封面和填縫。用于不宜植被的坡面。

1）封面:包括抹面（厚3-7cm,使用6-8年）、捶面（厚10-15cm,使用10-15年）

、噴漿（厚5-10cm,砂漿強度大于M10）

、噴射混凝土（厚10-15cm,dmax≦15cm，水泥混凝土強度c15）

。封面每隔2-3m交錯設泄水孔,孔徑為10cm,大范圍封面要設伸縮縫（抹面、捶面為10米，噴漿、噴射混凝土為20米）。注意：不宜在嚴寒季節(jié)、雨天及日照強烈時施工。

2）填縫:巖石挖方邊坡，分勾縫和灌縫。

3、砌體防護

:對易發(fā)生嚴重剝落、沖蝕或溜方等坡面使用。分框格、砌石（混凝土塊）護坡和護墻等砌體形式?？蚋穹雷o：在降雨量大且集中地區(qū)，以砌體做成框式骨架，格內(nèi)采用植物或其他防護。砌石（混凝土塊）護坡：用于易受水流侵蝕的土質(zhì)邊坡，嚴重剝落的軟質(zhì)巖石邊坡。護面墻：坡度陡時，且易風化或軟破碎巖石挖方邊坡及坡面易受侵蝕的土質(zhì)邊坡。塔里木大學水利與建筑工程學院二、堤岸防護：植物防護、砌石防護、拋石、拋籠、浸水擋土墻三、支擋結(jié)構(gòu)：防坡體滑坡或減少占用耕地時用。有砌石路基、護肩、護腳、矮墻等形式。砌石路基1：5護肩護腳矮墻內(nèi)側(cè)1：0.2~1：0.5塔里木大學水利與建筑工程學院二、沖刷防護：（一）直接措施：

1、植物防護：同路面防護基本一致

2、石砌防護：同路面防護基本一致

3、拋石：類似坡腳設置護腳拋石跺不受季節(jié)限制。防急流和大風浪破壞堤岸也可加固河床防止沖刷。

4、石籠：用鐵絲編織成框架，內(nèi)填石料設于坡腳出，放急流和大風浪破壞堤岸，加固河床，防止沖刷。（二）間接防護改變水流方向——設置導流結(jié)構(gòu)物或改變河道徹底接觸水流對局部堤岸的損壞作用。選擇：丁壩、順壩。塔里木大學水利與建筑工程學院塔里木大學水利與建筑工程學院三、濕軟地基加固：

換填土法、碾壓夯實、排水固結(jié)、振動擠密、化學加固1、分布：在我國沿河沿湖沿江海地帶廣泛運用。2、軟土特點：天然含水量大，孔隙比大，壓縮性高，強度低。其上修建公路時，易產(chǎn)生路堤失穩(wěn)或沉降過大等問題。3、軟土概念：以水下沉積的飽和水的軟粘性土或淤泥為主的地層，有時有少量的腐泥或泥炭層。4、常用處理方法：

1）換填土法全部或部分挖出軟土，換填以砂礫片石等滲水或強度較高的土類，并予以壓實。

2）重錘夯實方法一般以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體（底部墊鋼板）重量1.5噸或稍重，錘底直徑1~1.5M，起重設備的能力為8~15噸，落距高2.5~4.5M。夯實遍數(shù)8~12次。效果：承載力可提高2~5倍，壓縮性降低2~10倍，效果好，經(jīng)濟，運用面廣。塔里木大學水利與建筑工程學院3、排水固結(jié)法運用堵截預壓擠出土中的過多含水，達到擠密土粒和提高強度的目的。為縮短預壓時間，加設砂井豎向的排水通道或鋪設砂墊層，效果更好。4、擠密法土基打孔后，在孔中灌以砂、石、土、灰土或石灰等材料，搗實成直徑較大的樁體。土體被橫向擠密，孔隙小，樁體本身有較高的承載力，形成符合地基。石灰樁：效果好，生石灰吸水、發(fā)熱、離子交換作用使樁體硬化。注石灰：石灰和水就地拌和，硬結(jié)快。新鮮石灰，粉碎。塔里木大學水利與建筑工程學院5、化學加固法利用化學溶液或膠凝劑，采用壓力灌注或攪拌混合等措施，使土顆粒膠結(jié)起來，達到對地基的加固作用的目的?；瘜W溶液主要有：1）以水玻璃為主的漿液，昂貴。

2）丙烯酸氨為主的漿液，價高。

3）水泥漿液

4）以低漿溶液為主的漿液，毒性。塔里木大學水利與建筑工程學院

第三節(jié)排水設計

★重要性：立即的各種病害和變形的產(chǎn)生都與地面水和地下水的浸濕和沖刷有關。一、路基排水系統(tǒng)設計：地面排水、地下排水（一）各種排水設備1、各種溝渠

1）截水溝（或稱為天溝）：位置：設置在路基坡頂5m以外或山坡路堤上方。作用：攔截路基上方流向路基的地面水，減輕邊溝水流負擔，保護挖方邊坡和填方坡腳

2）邊溝：位置：挖方路基的路肩外側(cè)，低路堤的坡腳外側(cè)

作用：匯集和排除；路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水

3）排水溝位置：結(jié)合地形、路基坡腳外3～4m

作用：用來把截水溝和邊溝內(nèi)匯集的水排引到附近的橋涵、河谷或遠離路基的低洼地

塔里木大學水利與建筑工程學院第四節(jié)路基排水設計塔里木大學水利與建筑工程學院2、各種蓄水的構(gòu)造物①陽水堤：當不宜采用截水溝來排除上例山坡的地面水時，可設置在路基上側(cè)山坡上，用以把水攔蓄在山坡上，就地滲透和蒸發(fā)。②蓄水池：當截水溝或邊溝內(nèi)匯集的水無法排引出路基時，可在路旁設置蓄水池，用以攔蓄部分水，使之自然滲透和蒸發(fā)。塔里木大學水利與建筑工程學院3、各種底下排水構(gòu)造物

①明溝：設置在路基上方，攔截、引排或降低埋藏不深的淺層地下水，并可兼起排地面水的作用。②滲溝、暗溝，設在邊坡坡體或山坡上，用以疏干及引排坡體內(nèi)的地下水。4、各種泄水構(gòu)造物穿越路基，將路基上方的水流宣泄到下方，如橋梁、涵洞、滲水路堤和過水路面等。5、河道整治工程改善河道水流狀況，防止沖刷路基下方的構(gòu)造物，如導流壩、人工渠道等塔里木大學水利與建筑工程學院（二）地面排水設備設計設計內(nèi)容包括：確定位置、設計橫斷面和縱斷面1、位置：

溝渠應設在地質(zhì)上穩(wěn)定和地形上較平緩的地方。溝渠：平面線形力求平順，轉(zhuǎn)折處盡量用較大半徑。截水溝：應距路塹邊坡坡頂邊緣或路堤邊坡坡腳一定距離2、橫斷面：常用梯形，邊溝也有三角形和矩形（巖石路塹）溝渠斷