E一般路基设计

第五章一般路基设计OrdinarySubgradeDesign5.1路基的病害与设计要求一、路基分类:1、一般路基:一般地质、水文条件下。2、特殊路基:浸水路基、滨海路基、泥石流地区、滑坡地段、岩溶地区、多年冻土地区、软土及泥沼地区、膨胀土地区、黄土地区、风沙、盐渍土、雪害等16种特殊。二、影响路基稳定性因素:1、自然因素:水（直接肇因）、地形、气候、水文与地质、土类、植物覆盖等。2、人为因素:荷载、路基结构设计、施工方法、养护措施等。三、路基病害的类型:1、剥落和溜塌:剥落指岩石严重风化后碎落；措施为设置碎落台；

溜塌指水饱和后或迅速融化后沿坡面下溜。2、崩塌:指陡竣的斜坡上，在自重下岩土体突然而迅猛地从高处崩落和倒塌下来。大多出现在路堑边坡高陡处。3、坍塌:土体发生推移和坍塌的现象，亦称坍塌。无固定滑动面；当排水不良、边坡又陡时，使坡体在自重下失去平衡。5、滑移:堤身在自重下沿原地面向下滑移，原地面未处理而为水所浸湿造成。4、滑坡:土体沿一定的软弱面整体下滑，下部支撑力量受到削落造成。6、沉落:沉降；造成侧向挤出（隆起）。7、沉缩:因压实不足，在水分、自重、行车荷载下基身压密，出现沉缩。8、冻胀与翻浆:路基土质不良，在冰冻地区，当有水分供给时，负气温使路基中的水分不断向上积聚而冻结，导致路基体积膨胀、开裂，叫冻胀；春天时，上层土先化冻，因含水过多变得稀软，在行车时，泥浆沿路面裂缝冒出，叫翻浆。四、病害原因综合分析:1、水：地表水、地下水）；2、内因；3、外因：气温、雨、雪、风、地形、地质、荷载等；4、人为因素：设计、施工、养护。五、路基设计的一般要求:1、坚实稳定、经济合理。2、合理的断面形式、边坡坡度、完善的排水、防护加固3、合理的路线设计（道路勘测设计）。4、保护农田、环境。5.2填料的选择和压实标准一、填料的选择：用高强、水稳性好、压缩性小、施工方便及运距短的岩土材料。既要考虑料源和经济性，又要考虑填料的性质，做到少占农田，利用荒地和附近附属工程的挖土，一般，不含有害物质的矿质材料都可以作为填料，但修筑高等级路面时，路基填料的强度和粒径有一定规定。见P61表5-1。根据填料的性质和适用性可将路基填料分为下述几类：1.砾石、不易风化的石块：渗水性很强，水稳定性较好，强度高，为最好的填料。使用场合和施工季节不受限制，石块空隙间用小石塞密实时，路堤的残余下沉量很小，故在车辆荷载作用下塑性变形小。填石路基强度≧15MPa（护坡≧20MPa）。但dmax不超过层厚的2/3，高级路面的路床中dmax不得大于10（15）cm,厚取路床顶面下30-50cm。2.土石混合料：石块与土混在一起，其力学性质与土、石含量有关。石块和沙砾含量高时，其渗水性、水稳定性和强度好；反之，若土（粉性土、粘土）含量多，则松散，遇水易造成边坡坍塌。当石块含量〉70%时，按填石处理，若石块含量<50％按填土处理。3.砂砾材料（碎石土、卵石土、砾石土、粗砂、中砂）：渗水性强、水稳定性好；为一类优质填料，但如其中粘性土含量过多时，水稳定性将下降很多，但细砂土易松散，对流水冲刷、风蚀的抵抗能力差。如要使用，可适当加一些粘性大的土，以加强稳定性。4.砂性土：既含有一定数量的粗颗粒，使之具有足够的强度和水稳定性。又含有一定数量的细颗粒，将粗颗粒粘在一起，为修路堤的良好填料。5.粉性土：含较多的粉粒，毛细现象严重，干时易被风蚀，浸水后很快湿透，使稳定性最差的填料。在季节性冰冻地区会引起冻胀、翻浆、唧泥。但不得已要用时，应掺配其他填料，并加强排水、隔离措施。6.粘性土：渗水性差，干燥时较硬而不易挖掘；浸水后水稳性差，强度低，变形大。如在适当含水量时充分压实，并有良好排水条件下，筑成的路堤也较稳定。重粘土不宜作路基填料。7.特殊土：如膨胀土、黄土、盐渍土、石膏土、泥炭、腐殖土等应限制使用。8.易风化的软质岩石块：为稳定性较差的填料，浸水后易崩解成土或砂，强度显著下降，变形量大，不宜作路堤填料（尤其是浸水部分）。9.工业废渣：粉煤灰、冶金砂渣等。但有害物质不能超标，由于粉煤灰与砂土的工程性质相似，其粘结力小，易于流失，故用1~2米粘土包边（或护坡），粘性土封顶。见P63图5-10。零填及挖方地段的路床为岩石时，强度符合要求，但要设一定的平整层厚度，若路床土的CBR值<表5-1规定的土或是不宜做路床的土，均应清除换填或用其他措施。二、填筑规则：1.不同性质的土要分层填筑，以免形成水囊或滑移面。每种填料层累计总厚大于0.5米。2.不同填料的层位安排应考虑路基条件。一般优质填料在上层，但有浸水或地下水位影响的路基应选用透水性好的填料。如石料、粗砂砾材料。3.透水性较小的土在下层时，其顶面注意排水，做成4%的双向横坡。见P63图5-11a。4.为防雨水冲刷，可采用土包边，并设盲沟，以利排水。盲沟尺寸为40×50cm，10~15m水平间距，1~1.5m竖向间距。5.当相邻两部分填料粒径尺寸相差很大时，应在其间设隔离层（反滤层）。可用砂粒材料。三、压实标准：路堤土须经分层压实，使之具有一定的密实度，以消除大部分因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实变形，提高强度和稳定性，保证路面使用性能和寿命。为此，人们采用相对指标，以土压实后的干密度与室内标准击实试验得到的最大干密度的比值来表征土的压实程度，叫压实度。标准击实试验分为重型击实（相当于10~15吨压路机的碾压效果）和轻型击实（相当于6~8吨压路机的碾压效果）重型击实试验得到的最大干密度比轻型击实试验得到的最大干密度提高约5~14%,而最佳含水量降低约1~9%。1.对于铺中、低级公路路基时，其压实标准可相应降低，因此可用轻型击实试验得到的最大干密度作为压实度的基数（分母）。2.路基受荷载影响及气候影响大时，压实度高。可适当降低。对土质路基，规范有规定，见P65表5-3；对填石路基，压密程度很难用压实度来判断，常用12吨以上震动压路机进行压实试验。当压实层顶面稳定，不再下沉时，为合格标准。采用重锤夯实时，以夯锤下落时不下沉为准。土的压实效果与压实时的含水量有关。在最佳含水量下压实到最大干密度ρdmax（或记作ρc）。此时，土的强度最高，水稳性也好，但含水量和ρdmax与土的类型、性质有关。见P64图5-12。故不能作为压实指标。这样要为每一种土相应地规定一个要求的压实标准值。5.3路基边坡和地基要求边坡的形状和坡度是路基设计的基本内容，它关系到路基的稳定和工程造价。一、边坡形状：直线形、折线形、台阶形三种1.直线形：边坡采用单一坡度。适用于路基高度较小时，施工简便，但不符合坡体受力。2.折线形：采用上陡下缓的折线形边坡，符合路堤的状况，但变不宜过多，多了施工不易控制，坡面易受水冲刷，变坡点宜设在上部坡度的潜力充分用足的高度处。3.台阶形：每隔一定高度设置不小于1~2米的护坡道。护坡道具有3%的外向横坡，适用于高路堤，护坡道可减缓水流速，防止坡面冲刷，又可增加路堤的稳定性和作维修通道。填方边坡：一般采用直线形，但边坡较高或浸水时，可采用上陡下缓的折线形或台阶形。挖方边坡：对单一岩层和风化程度相差不大坡体用直线形，若岩层多风化、差别大时，可采用相应满足各自稳定性要求的折线形，边坡高时采用台阶形。二.边坡坡度：根据当地自然条件，土质、填挖类型、边坡高度、使用要求、施工方法等综合考虑而定。1.填方边坡：地基良好时，可按P66表5-4定。如高度超出，应进行路基稳定性验算。（后面会讲）浸水路堤部分的边坡要通过计算确定，坡度比正常的要大。地震区边坡也应缓些，见P67表5-5。高速公路和一级公路也应放缓。2.挖方边坡：一般情况下，按P67表5-6定。如高>30m,可根据具体情况而定，并进行边坡路基稳定性分析。大爆破或地震地区边坡放缓。三.地基要求：应具有足够的承载力（强度）和抗变形能力1.路堤的极限高度：根据在天然软土路基上，用快速施工法建造一般断面的路堤所能达到的最大高度。如设计超出此高度，说明此时地基不足，须技术处理。路堤的极限高度取决于地基的特征及填料性质。对均质软基：Ns为稳定因素，与路堤边坡坡角β和深度因素ηd（ηd=（H+d)/H,H为路堤高度，d为软土厚度）见P69图5-14曲线，由β、ηd可查得Ns，c为软土粘聚力，γ为填料的比重。看到P69例5.1：计算Hc。Hc与H有关，而H为要设计的。如软土层上有硬壳层，Hc可加上一半的硬壳层厚。（考虑了硬壳层的应力扩散能力和承载力）

非均质软基：土层较复杂，各层性质各异，其Hc须用圆弧条分法计算。2.地基沉降：软基上路堤在填料作用下会产生较大的沉降，对于达到压实度要求的路堤堤身压缩量常可忽略不计，所以路堤的沉降实际上就是地基沉降。地基沉降是由于地基土的压缩（固结）和剪切变形引起的，从开始加荷到下沉稳定为止的总沉降叫最终沉降S。h为各分层厚度，取0.5~1m;ms为考虑剪切变形及其影响的沉降修正系数。与土的变形特征、荷载条件、加荷速率等有关，其值为1.1~1.7。Sc为按分层总和法算出的主固结沉降。e0为

各分层天然孔隙比，e1为受荷后各分层的孔隙比地基的固结沉降不是短时间内发生的，而是随时间逐步完成的。我们可算出施工阶段的St。并根据工程经验确定最终沉降。St=KB·S;KB为施工期沉降的经验系数，见P70表5-9。现场观测表明，地基表面沉降为曲线，可看成一抛物线。BSt可见每延米上施工期间增加的填方量为ΔV。St为施工期路堤中线处的地基沉降量。B为路堤的底宽。道路竣工后使用中也会发生沉降，此沉降叫工后沉降，要加以控制，尤其是高等级道路。四.基底处理：（指路堤基底）1.基底土密实稳定、坡度缓于1：5时，可直接填筑，只须将地表的树根、草皮及腐植土清除。2.基底为耕地或较松散的土时，应在填筑前进行压实。3.路线经过水田、池塘、洼地时，要进行排水、清淤换填处理。4.在坡面坡度陡于1：5时，基底应挖成台阶，以防堤身沿斜坡下滑。5.4路基排水路基的各种病害和变形的产生，无不与地面水和地下水的浸湿和冲刷等破坏作用有关。为保证路基稳定和提高抗变形能力，须采取相应的排水措施。道路排水分为地表（地面）排水和地下排水。排水工程，尤其是地面排水，是一项经济、简便而又收效很大的技术、预防和必要措施。一、排水设施分类：

1.地表排水沟渠：边沟、截水沟、排水沟（把边沟、截水沟的水引到附近的桥涵、河谷和远离路基的低洼地）

2.地下排水沟管：明沟、暗沟、渗沟及隔离层（路基内部）

3.路面排水设施：路面表面排水有横坡、边沟。中央分隔带排水有向两侧排（凸形），向中间排（凹形）

4.泄水和蓄水结构物二、装排水滔系统姨设计坟：总体酸规划顽，综膏合设甚计，攀以提辽高降偷水效葛果，胁降低般造价降落恒到地吵面的廉大气宫降水垃，一放部分赏形成品迳流瞒，另数一部系分渗偏入地甜层形挎成地冻下水颗，它点们从狡高于系路基灶的一访侧（凳路基签上方拘）流夹经路享基基撤身向怖路基奸下侧窃，归恩入各校种沟宋渠、蝴河道编。在爬此过盗程中坛，地果面水万浸湿蝇和冲差刷路渗基各秃部分为，削书弱其角强度洞、抗遣变形筐能力挂、稳罪定性吼，而吃地下爱水则烈使地岸基和捆坡体沫受到膜软化带、潜爸蚀等冶破坏治作用补。排水算设计魔目的：1笋.拦帝截地械面水轰和地比下水昏。2亿.引码到排瓜水通积道并闪通过唉桥涵彩渲泄臂到下近方。劈燕排水洁有困恰难时孔，可盲将地键面水买拦蓄绘在坡识顶，轨降在彼路基损范围亏内的鲜水要乌迅速尝引泄础掉。设计欺时要泉综合落考虑基沿线袭地形裤、地壁质条刘件，素因势静利导祖，因戒地制帆宜。岸并与盛当地采农田常水利更等建衔设规睛划相冰结合鸦。考像虑农萝田排哄灌要袋求，赛水土铜保持茧，使匠土不夫出山津，水夜不出秤沟。路基暂排水腔系统病布置悉，可紫利用薯路线史平面僵图（污道路治勘测集设计归绘出虫）按叔下列船步骤胞进行应：1.致绘出攀路堑要坡顶骑线和狐路堤谦坡脚是线，梦标明弯路侧菌弃土飘堆和刻取土真坑位熟置。2.咽设截秤水沟醉，拦您地表兆水。拴要沿歼等高罩线布械置，步且与灵地篇表水螺流方绒向垂苹直。3.丸设边浙沟或帜用取易土坑快，必华要时膛用路贝肩排鞠水系招统和断中央消分隔耳带排考水系颗统。4.芽设地热下排病水设藏施。5.革设排苗水沟崇管。6.学选择刘桥涵码位置蚊。对塘穿过钟路基种的河蝇沟，员不要找轻易凡改沟蛇并涵劫。设计为内容瞎：在路霞线平挎、纵辰面图茅上标刻明排砍水设炉施名搜称、猛地点授、中借心里恰程桩嚷号、达厚底前纵坡勤、跨任径、房诚宽、怨长、家流向迟、进精出口编、排俗水结绸构等恢。对丹特殊丝式复杂次地段洞还要立画细汇部设劫计图次。三、台地表裙排水皇沟渠咬设计克：定平则面位杯置，拍沟底暖纵坡闻、断俘面尺网寸及尘结构鞋形式1、舰平面辜位置阁：1）费边沟邮、路旨肩排舞水沟陪与路厚中线仆平行尘，设塘在路奇边缘狱。2）石截水脉沟与军坡顶疮（脚存）之门间有巩一定妻距离嘱，以桥防沟唐内水扇浸湿忍坡体鲜或坡局脚。越但又远不能馒太远垃，否跌则无价法充宽分拦封截山奔坡上扫的水悦。有边纷沟时辛，距闻边沟挽要远留些，≧5室m。无边把沟时倘，距嫌坡脚奸要近币些，产≧2犬m。2、恶排水纽奉沟渠引应具粱有一谁定的奏纵坡东：一般笨>0声.5掉%,句但如傲纵坡挣大于蔑3%唇时，颂土质闭沟渠传应做断防冲伴刷处灰理。3、扮断面旱形状柿：梯形须（主荐要用倾于土驱质沟呜渠）练、矩愁形、吐三角亡形断面锅尺寸共：满足乐泄水艳设计绣流量刃要求蛙。设色计水鹊量可寨按地线理位置置、崭设计去重现择期、浇汇水南范围史等确柔定。辽设计美时，老路面位排水惨设施脖中水尸深不咬宜超归过沟叉渠的蚕2/宪3，苗且沟辱顶高鱼出设影计水腿位0奥.2渔米以昼上。亩高等期级公竞路边姜沟深邮、宽毒≧0爽.6美m，置其他哗等级顾路>镰0.林4m煌，截悔水沟港（一钳般为帜梯形厕）深渡、宽朗>0济.5衔m。4、购排水创长度雕有限俱制：一般画50米0米草以内闪，多崇雨地锐区小舞于3谎00怨米，浮三角谅形沟匀和纵毒坡小个于0劣.5烘%时骨，不迁宜超叶过2币00架米。粉否则亦要勿增字设出愁水口饥或涵挽管，字将水细引走椒（通鼓过集惨水井价、涵隶管、售急流椅槽等副）。5、沟槽犁本身采要平棚整稳记固、开不滞小流、东不渗插水和阅不冲重刷，犹否则挽应进励行技穗术处巨理。四、理地下寒排水专沟渠刃设计足：形式痛有暗佳沟、偷渗井科、渗表沟对地羽下水评的处跪治可披分为房诚拦截翠、疏枪干、庙降低大和引小排等窝。1、紧拦截都：设明磨沟（农纵向傍）或遇渗沟畏（横厚向或愉与水尚流方坊向垂轰直）缩慧，将椒水截逃断、朴引流拔。底奋纵坡每、断旬面尺称寸及额结构谎形式快。2、林疏干掌：定平烟面设崇置Y谷形或海拱形幸渗沟诱（在纷坡体塔内设劲置）卫。3、垃降低猜地下蠢水位心：边沟胡下设泳纵向溉渗沟扒。4、好引排贪：用地馅下排软水沟和管将塌水引清排。钳有明掀沟（茂梯形拜、矩陶形）厘、暗喷沟（传矩形沉）。滤暗沟文造价绳高于捏明酿沟，堆且维房诚修困品难，骨设计由时要胞与修泥建明仿沟方震案进榜行经削济比扩较，廉择优蛋选用浸。渗沟剃深≦挨3m饶，宽制为0扔.6剧~1补.0呜m，沿填石龄渗沟夸纵坡隆>1腹%,子常取肤为5咏%，由管式历渗沟蝴取>腹0.好5%5.详5午路基坊防护书与加共固路基前防护孕是保烛证路滤基稳搅定、驶防治位病害吴、改斗善环黑境景聋观和利保护串生态临平衡峡的重休要技殊术措珠施。路基休防护幅与加借固可钓分为毕坡面墙防护注、堤薯岸防趴护、贼支挡吩结构颜和地肥基加告固。一、僚坡面你防护钥：有植族物防锦护、痰灰浆柔防护粥和砌邀体防功护1.额植物叼防护批：利用管植被竹覆盖葱坡面返，根胀系固渗结表失土，脉防水冈土流世失，啦调节符坡温葡，确按保边伏坡稳窝定。寺适宜证在土买质边鼓坡上邀，有1）听种草塘：缓坡任坡面草，不午陡于踏1：滤12.叨灰浆培防护君：用水故泥、筐石灰英类矿趴质混切合料塑对边甲坡进湾行封摸面和翠填缝营。用杠于不雀宜植各被的编坡面叔。1）桃封面糊:包括粥抹面拖（厚事3-至7吴cm对,泪使用舍6-纪8年参）、串捶面平（厚辱10暴-1喷5懂cm席,匠使用赛10普-1福5年毫）、喷庙浆（寺厚5孕-1选0窃cm畏,仔砂浆渠强度务大于惩M1兔0）、喷蹲射混诱凝土怀（厚肺10汁-1旗5构cm寒,凝dm辰ax≦1状5c敲m，扶水泥恰混凝足土强瘦度c朋15甩）。2）麻铺草张皮：较陡呢坡坡轨面，虚分叠他铺、毒平铺兄、方练格式胃铺。3）仇种树别：缓坡酿坡面短，不蹄陡于猛1：则1.代5及卡严重劫风化换岩石韵边坡缓，较嚼经济刘。封面杂每隔桂2-慰3m完交跳错设线泄水孝孔,触孔径凭为1俱0c灶m想,大阀范围狸封面缘瑞要设势伸缩吩缝（蜜抹面喜、捶络面为樱10爆米，尸喷浆浑、喷奖射混陕凝土锹为2五0米条）。注意梨：不确宜在粗严寒塘季节境、雨洁天及泊日照绩强烈倾时施烤工。2）