道路設(shè)計(jì)培訓(xùn)講義四

道路工程主講老師zzzz工業(yè)大學(xué)土水學(xué)院2023/5/17道路工程2第五章路基設(shè)計(jì)與施工§5-1概述§5-2土基的受力與強(qiáng)度§5-3路基的破壞形式與原因分析§5-4公路自然區(qū)劃與土基干濕類型§5-5路基土的分類與工程性質(zhì)§5-6一般路基設(shè)計(jì)§5-7路基邊坡穩(wěn)定性分析§5-8擋土墻設(shè)計(jì)§5-9路基施工技術(shù)2023/5/17道路工程3一.路基特點(diǎn)路基：在天然地表面按道路的設(shè)計(jì)線形(位置)和設(shè)計(jì)橫斷面(幾何尺寸)的要求開挖或堆填而成的巖土結(jié)構(gòu)物。

特點(diǎn)：工程數(shù)量大、耗費(fèi)勞力多、涉及面廣、投資高§5-1概述路基作用：

為路面結(jié)構(gòu)提供足夠?qū)挾鹊钠巾樆?，它是路面的基礎(chǔ)，是公路的承重主題。2023/5/17道路工程4§5-1概述二.路基設(shè)計(jì)一般要求足夠的整體穩(wěn)定性足夠的強(qiáng)度足夠的水溫穩(wěn)定性三.路基設(shè)計(jì)與施工內(nèi)容1.設(shè)計(jì)2.施工2023/5/17道路工程5

根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，并依據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，確定合理路基形式、斷面尺寸、排水設(shè)計(jì)、坡面防護(hù)以及相應(yīng)的附屬設(shè)施。設(shè)計(jì)水位B1:m＞4米路基設(shè)計(jì)任務(wù)§5-1概述2023/5/17道路工程61.應(yīng)根據(jù)公路功能、等級交通量結(jié)合沿線地形、地質(zhì)及路用材料等自然條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證其具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，路面應(yīng)平整抗滑。2.路基設(shè)計(jì)應(yīng)重視排水設(shè)計(jì)與防護(hù)設(shè)施的設(shè)計(jì)。3.路基斷面形式應(yīng)與農(nóng)田水利相結(jié)合、與沿線自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，避免深挖和高填。4.應(yīng)與線路設(shè)計(jì)相配合，通過特殊地質(zhì)與水文條件的路段，應(yīng)查明情況，綜合治理。路基設(shè)計(jì)一般規(guī)定§5-1概述2023/5/17道路工程7§5-2土基的受力與強(qiáng)度一.路基的受力與路基工作區(qū)

路基中的應(yīng)力有兩類，一是土體自重本身產(chǎn)生的應(yīng)力稱為自重應(yīng)力σcz，其隨深度而線性增加。

σcz=γZ

還有一類就是由車輛等外部荷載產(chǎn)生的應(yīng)力稱為附加應(yīng)力σz，附加應(yīng)力隨深度而迅速減小，可近似表達(dá)為σz=KP/Z2

2023/5/17道路工程8二.土基的強(qiáng)度指標(biāo)1.土基的應(yīng)力應(yīng)變特征§5-2土基的受力與強(qiáng)度2023/5/17道路工程92.表征土的強(qiáng)度指標(biāo)土基回彈模量地基反應(yīng)模量加州承載比§5-2土基的受力與強(qiáng)度2023/5/17道路工程10§5-3路基的破壞形式及原因分析一.路基的主要病害路基常見的路基病害現(xiàn)象如下：

1．路堤沉陷

2.邊坡溜方、滑坡及風(fēng)蝕

3.路堤沿地基滑動(dòng)

4.路基凍脹與翻漿

5.路堤坍散

6.邊坡崩塌和碎落

7.其他類型破壞

塌方路基下沉導(dǎo)致斷面尺寸改變的病害現(xiàn)象稱為路堤沉陷。沉陷是不均勻的，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞局部路段造成交通中斷。它有路堤本身的下陷和地基的沉陷兩種。沉陷2023/5/17道路工程11§5-3路基的破壞形式及原因分析2023/5/17道路工程12

其他類型破壞：

如巨型滑坡、泥石流、地震、特大暴雨等，都可以導(dǎo)致路基的大規(guī)模毀壞。在公路勘測中，要求盡可能避開這些地區(qū)或采取相應(yīng)的技術(shù)措施，保證公路的正常使用?！?-3路基的破壞形式及原因分析2023/5/17道路工程13

主要原因歸納起來有如下幾種：（1）不良地質(zhì)地貌條件：

路基病害多出現(xiàn)在土質(zhì)較差、巖性松軟、風(fēng)化嚴(yán)重以及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜等不利的路段。（2）不良水文及水文地質(zhì)條件：

水分的浸入土體會(huì)增加自重，強(qiáng)度下降；水分滲入巖石節(jié)理會(huì)帶走或軟化其中的填充的次生礦物，削弱巖塊間連接；水流沖刷坡腳，使坡體失去支撐。地下水的活動(dòng)會(huì)降低坡體的穩(wěn)定性，土的濕度增加還會(huì)降低路基土的強(qiáng)度。（3）氣候地震等因素：氣溫、風(fēng)雪、暴雨、地震等都可能引起路基病害的發(fā)生。

低溫會(huì)使路基產(chǎn)生凍害，雨雪易會(huì)引發(fā)滑坡、泥石流，地震會(huì)使巖體結(jié)構(gòu)松散破碎，土層液化等。（4）設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)等原因：

路基橫斷面尺寸不合理，施工方法不當(dāng)、路基壓實(shí)欠佳、排水不暢、防護(hù)及加固措施不妥，養(yǎng)護(hù)不到位不及時(shí)等都會(huì)產(chǎn)生或加劇病害?！?-3路基的破壞形式及原因分析2023/5/17道路工程14§5-4公路自然區(qū)劃與路基干濕類型一。區(qū)劃原則及分區(qū):

1.道路工程特征相似原則

2.地表氣候區(qū)劃差異性原則

3.自然氣候因素既有綜合又有主導(dǎo)作用的原則2023/5/17道路工程15

分三級區(qū)劃

1.一級區(qū)劃

2.二級區(qū)劃

3.三級區(qū)劃§5-4公路自然區(qū)劃與路基干濕類型2023/5/17道路工程16二。路基干濕類型劃分

1.路基濕度來源

大氣降水，地面水，地下水，毛細(xì)水，水蒸氣凝結(jié)水，薄膜水凍脹現(xiàn)象

2.路基干濕類型

干濕狀態(tài)：干燥，中濕，潮濕，過濕

3.

分類標(biāo)準(zhǔn)：(1)土的稠度：wc=(wl-w)/(wl-wp)(2)臨界高度：H§5-4公路自然區(qū)劃與路基干濕類型2023/5/17道路工程17

（1）已建公路：稠度

路基干濕類型與分界相對稠度的關(guān)系一般特性干燥>wc1

路基干燥穩(wěn)定，路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性不受地下水和地表水的影響，路基高度H>H1中濕>wc2

路基上部土層處于地下水或地表水影響的過渡帶區(qū)內(nèi)，路基高度H2<H≤H1潮濕>wc3

路基上部土層處于地下水或地表水毛細(xì)影響區(qū)內(nèi)，路基高度H3<H≤H2過濕≤wc3

路基不穩(wěn)定、冰凍區(qū)春融翻漿，非冰凍區(qū)雨季軟彈，路基經(jīng)處理后方可鋪筑路面，路基高度H<H34.指標(biāo)的選用：路基干濕類型劃分2023/5/17道路工程182.4.2溫度變化對路基路面的影響（2）待建公路：臨界高度(1)H1相對應(yīng)于wc1，為干燥和中濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)；

(2)H2相對應(yīng)于wc2，為中濕與潮濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)；(3)H3相對應(yīng)于wc3，為潮濕和過濕狀態(tài)的分界標(biāo)準(zhǔn)。4.指標(biāo)的選用：路基干濕類型劃分2023/5/17道路工程19三。路基水溫狀況及對路基穩(wěn)定性影響四。保證路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的措施§5-4公路自然區(qū)劃與路基干濕類型20躲23竊/5業(yè)/4道路工腔程20一。路仁基土的爺分類按土茅的顆這粒組股成特洗征分教為四售類:巨粒胞土螺粗魄粒土術(shù)細(xì)粒候土向特瘋殊土d(mm雨)礫石砂粒粉粒粘粒膠粒6020.0匆750.0探050.聯(lián)00扮20.2名50.逮5520粗中細(xì)粗中細(xì)粗粒細(xì)粒巨?！?-瘋5路基土駛的分類溝與工程寫性質(zhì)20沖23對/5代/4道路赴工程21漂石土

卵石土砂類土粘質(zhì)載土黃土膨脹土鹽漬質(zhì)土紅粘櫻土有機(jī)質(zhì)土粉質(zhì)土礫類土巨粒土粗粒土細(xì)粒陳土特殊宜土土§5-畢5路基土員的分類見與工程陡性質(zhì)202誼3/5毅/4道路工混程22一、典燒型橫斷喉面與舉構(gòu)造1.路基典惑型橫斷近面路堤：斜指用巖有土填筑思而成的膀結(jié)構(gòu)物路塹：鑒指全部嘉在原地沖面開挖主而成的異結(jié)構(gòu)物挖填戒結(jié)合錯(cuò)路基愚：指帖原地孝面橫狼坡度考較大專，且揉路基湖較寬漂，往別往需扇要一程側(cè)開芒挖，京一側(cè)敬填筑損而成幣的結(jié)喚構(gòu)物記。較堂多適冊用于奴山區(qū)避、丘鐘陵區(qū)繁。§5-盞6一般路動(dòng)基設(shè)計(jì)202替3/5青/4道路工云程23依據(jù)路堤高度分類矮路交堤：h＜1.0～1.5睛m一般路珍堤：h＝1.饑5～18街m高路繭堤：附土質(zhì)h≥1臂8m巖質(zhì)h≥2乖0m適應(yīng)年于平果坦地緣瑞區(qū)或球者取郵土困菊難地龜區(qū)需要厚設(shè)邊袖溝需對土綿基作特塵殊處理：工作足區(qū)深脫度壓實(shí)皆度水砂墊層可在逆路基謹(jǐn)兩側(cè)標(biāo)設(shè)取榴土坑土方躍量特柏別大龜，占禽地多遮；行焦車條水件差宜采用化折線型客或梯形屬邊坡。典型橫縣斷面浩與構(gòu)造202蘿3/5行/4道路工址程24當(dāng)?shù)剌d面邊喇坡陡首于1：5時(shí)當(dāng)?shù)孛嬉噙吰露改蛴?：2時(shí)注意事項(xiàng)土質(zhì)斗地面嘉：須隱將原前地面射挖成榮臺階,臺階墳寬度項(xiàng)大于1m，臺診階向內(nèi)賓傾斜1～2%坡度石質(zhì)蒼地面貝：鑿毛宜設(shè)昏置石半砌護(hù)吸腳－軋還起群到減邀少填拒方數(shù)巴量和會(huì)壓縮晌路基孩占地趴寬度快地作蚊用。傾斜粗地面疫上方鞠坡腳診，須每采取態(tài)措施厚阻止情地面眼水滲純?nèi)肼芳彽虄?nèi)噸。典型臨橫斷忍面叫與構(gòu)那造20份23哈/5緩/4道路工馬程25一般路謠堤a、護(hù)坡分道寬度汽：當(dāng)路糧基邊緣梳與路側(cè)察取土坑毅高差h大于2m，b＝1m；h大于6m，b＝2m。b、取況土坑左放置仁應(yīng)盡粘量少意占耕多地，撥當(dāng)路左基填罰土高暴度不廣大時(shí)鑰，可去只設(shè)疾邊溝孔，不員設(shè)取騎土坑鴨。C、路絡(luò)堤邊框坡應(yīng)按根據(jù)堅(jiān)填料三種類抄，路堤雜高度疑來綜辮合確束定。d、護(hù)坡項(xiàng)道作用愛：保護(hù)級填方坡拔腳不受哨流水侵碗害，使春填方邊哨坡穩(wěn)定典型鉤橫斷拖面數(shù)與構(gòu)下造202連3/5盤/4道路嶺工程26沿河僚路堤a、路水堤高拋度應(yīng)沖高出爹設(shè)計(jì)旅洪水些位0.發(fā)5m（無波憶），設(shè)計(jì)機(jī)洪水掩位＋脖澭水掏高度鑒＋浪喚高＋0.皂5m。b、常水廣位以下事路堤邊明坡不得腎陡于1：2c、路欄基邊夸坡加灰固類偽型，擠應(yīng)根顯據(jù)河嘩流沖嫂刷情齡況來雅確定景。典型橫韻斷面打與構(gòu)造20盞23美/5堪/4道路工穴程27典型橫稅斷面歪與構(gòu)造2.路基誼的基答本構(gòu)蕩造（1）路尿基寬拜度（2）路簡基高紙度（3）路贏基邊蹤蝶坡坡蒜度3.彎道橫訂斷面的盞超高與豎加寬（1）超高熔及超高鞭緩和段（2）加寬滿及加寬蜻緩和段4.路基廳橫斷城面設(shè)回計(jì)5.土石方劉調(diào)配與桃計(jì)算20稿23緒/5送/4道路娘工程28位置傍：數(shù)以量、炎土質(zhì)擴(kuò)、運(yùn)勉輸條場件、砍自然補(bǔ)環(huán)境匪有關(guān)拒。平坦虛區(qū)：斧設(shè)在帖路堤轟兩側(cè)版（取冰土量騎較小灑時(shí)）河水彈淹沒蜻橋頭閘引道秋近旁急，不拘允許癥設(shè)置登取土點(diǎn)坑。當(dāng)?shù)孛嫘芷露容^告陡時(shí)，繼取土坑往宜設(shè)在鍋路堤上艙側(cè)。6.路基附臂屬設(shè)施(1)取土莖坑當(dāng)H≥2m，b＝1m當(dāng)H≥6m，b＝2m202聯(lián)3/5委/4道路換工程29原則：巾①填補(bǔ)濃地面坑蔽洞、田盒洼地②盡量豆占荒地1、一活般做永成梯沈形斷臟面，駕邊坡快不宜滅陡于1：1.獲5，高額度不薯宜超借過3m。2、當(dāng)純原地委面坦關(guān)于1：50，路旁駁兩側(cè)均繭可設(shè)棄廣土堆3、當(dāng)坡敲度較陡捧時(shí)，宜虛將棄土阻堆設(shè)在翼下側(cè)。4、對險(xiǎn)于沿竹河路牌堤廢句方，互檢查歡是否秋壓縮命河道詞。d≥3.訓(xùn)0mdma藥x＝H＋5.殼0m(2英)棄土坑路基額附屬恐設(shè)施202任3/5敢/4道路工拐程30(3)護(hù)坡道目的洞：加將寬邊藥坡橫疏距，晨減少貝邊坡呈平均掌坡度前。(4椒)碎落臺碎落猾臺設(shè)棗于土寧質(zhì)或戀石質(zhì)赤土的家挖方眼邊坡伴坡腳特處，杰主要做供零右星土翁石碎婆塊下揪落時(shí)貞臨時(shí)躺堆積曾，以奸保護(hù)輕邊溝針不致塑阻塞姐，亦提有護(hù)曉坡道肯的作勵(lì)用。路基附照屬設(shè)施20裝23形/5俗/4道路工是程31(5豬)堆料坪辣和錯(cuò)車?yán)训缆访骛B(yǎng)浮護(hù)用礦搞質(zhì)材料茶，可就繳近選擇賓路旁合端適地點(diǎn)成堆置備拿用。亦鵲可在路風(fēng)肩外緣宣設(shè)堆料研坪，其物面積可岔結(jié)合地遺形與材進(jìn)料數(shù)量為而定，廈高級路陶面或采廣用機(jī)械姨化養(yǎng)路嚼的路段巨，可以托不設(shè)，嚷或另設(shè)餐集中備躬用料場摸，以維懂護(hù)公路范外形的蓮視覺平戶順和景明觀優(yōu)美媽。單車道緣瑞公路，左由于雙糟向行車時(shí)會(huì)車和覺相互避輔讓的需橫要，通浪常應(yīng)每母隔200～50機(jī)0m設(shè)置錯(cuò)親車道一促處路基附俗屬設(shè)施202索3/5手/4道路變工程32二.路基杰邊坡胞防護(hù)矛與加辯固設(shè)榮計(jì)1.防護(hù)辣與加皂固的遇要求品和分荒類2.坡面防呈護(hù)3.沖刷防增護(hù)202工3/5雅/4道路工嶼程33§5顛-7邊坡藍(lán)穩(wěn)定裳性設(shè)久計(jì)一。抬概述1。影府響穩(wěn)慣定性聯(lián)的因負(fù)素2.邊坡潤穩(wěn)定窄性設(shè)居計(jì)方層法3.穩(wěn)定性刊驗(yàn)算參守?cái)?shù)土的期計(jì)算逼參數(shù)邊坡取脅值4.汽車荷但載當(dāng)量砌計(jì)算20鞠23宰/5孝/4道路迎工程34二。園直線客法1.均質(zhì)域沙礫程類路處堤邊帽坡2.均質(zhì)耽沙礫無類路級塹邊由坡K=F款/T=（Gco露sω兇tgφ搶+c尾L）/Gs甩inω由：dK/構(gòu)dω=暫0ctg房誠ω0=窩ct徐gθ盈+［2c羊/γ吵h/（tg舞φ+剝2c癢/γ番h）］1/2cs夢cθGNTpτfθωABD§5-瞧7邊坡扎穩(wěn)定歸性設(shè)兵計(jì)20憐23抽/5哪/4道路工衫程35將破嚇壞角總代入K表達(dá)式?jīng)Q，得到嘆：Kmi玩n=（2c市/γ桿h+tgφ）ctg榮θ+2［2c魄/γ棵h（tgφ躬+2c泄/γh）］1/2csc綁θ當(dāng)墻后叮為砂土辦時(shí)（c=散0）：K=劫tg從φ/鑄tg奴ω直線室滑動(dòng)圈面法202衡3/5擊/4道路芒工程36三。圓邁弧法(1清)通過驅(qū)坡腳含任意互選定逐一個(gè)皇可能止的圓街弧滑(2罩)滑動(dòng)面筆，取路期線縱向羨為單位項(xiàng)長度1m，將蒸滑動(dòng)宗土體室分成弊若干兩寬度許相等捐的土澤條；(3)計(jì)算姓每個(gè)闖土條碎土體拜的重翅量，濁并將帶它引觸到圓乞弧線馬上，并進(jìn)行去分解奏；(4攪)求穩(wěn)該定系擺數(shù)K=Mr/Ms（5）求kmin≧1哭.2承5§5-皇7邊坡穩(wěn)容定性設(shè)閑計(jì)202命3/5狹/4道路工工程37條分刃法的柴基本率