道路橫斷面和路基設(shè)計

1、中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 1 頁3 道路橫斷面和路基設(shè)計3.1 橫斷面布置本段路為雙向四車道一級公路，根據(jù)公路規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。路基總寬度為24.5m，橋梁和隧道路基斷面設(shè)置見后面橋梁和隧道設(shè)計。表 3.1 路基寬度組成車道寬度（ m）中間帶寬度（ m）硬路肩（ m）土路肩（ m）路基總寬（ m）3.75 2+3.75 20.5+2.00+0.52.5+2.50.75+0.7524.53.2 路基設(shè)計3.2.1 一般路基設(shè)計1）填方路基設(shè)計（1）填方路基斷面形式3%2%2%3%1: 1. 51: 1. 5圖 3.1 填方路基斷面形式（ 2）填料選擇此段路位于山區(qū)， 可以利用挖方

2、的土石進(jìn)行填筑， 碎石土強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好、易于碾壓，而且透水性好有利于路基的排水。 填料巖芯抗壓強(qiáng)度不小于 15 mpa (用于護(hù)坡的不小于 20mpa)，在石方爆破時采取相應(yīng)的爆破工藝，按比例分出三類石料：路基的主填料 ,要求石塊粒徑不超過 25 cm，供粗粒層用；石屑等細(xì)料，供細(xì)粒層用； 碼砌邊坡用的塊石 ,主要是粒徑為 0. 30. 5m 的塊石，選用表面比較平整的石塊。路基底層首先進(jìn)行地表處理，清除表土 15cm。采用分層攤鋪，分層碾壓。每層厚度為 40cm 左右，采用大型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。在與路床接觸的那層填筑一層 40 cm 厚的碎石、石屑過渡層。相鄰段采用不同材料土填筑時采用斜坡

3、連接。（ 3）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)路基土石經(jīng)充分壓實(shí)后，變得相當(dāng)緊密，可減少壓縮性，透水性及體積變化，提高強(qiáng)度，抗變形能力和水穩(wěn)定性，消除自重，行車荷載干濕作用引起的沉降和壓實(shí)變形。路基壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)見表表 3.2 路基壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)（% ）中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 2 頁路床頂面以下深度（cm）030308080150150壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn) 96 96 94 93基底壓實(shí)度 90% 。2）挖方路基設(shè)計（1）挖方路基斷面形式1:0.54%3%2%2%3%圖 3.2 挖方路基斷面形式（2）挖方路床處理在半填半挖路段，將挖方區(qū)域，進(jìn)行多挖 40cm，進(jìn)行碎石處理，由此底部回彈模量相同。在全挖方路段，只多挖富裕空

4、間，利用底基層水泥粉煤灰碎石進(jìn)行找平處理。3）邊坡防護(hù)路基邊坡表面的防護(hù)，主要是防止地面水流的沖刷，而且將坡面封閉隔離、可避免與大氣直接接觸，阻止巖土進(jìn)一步風(fēng)化破壞。（ 1） 填方填方最大高度為 6m，坡度為 1：1.5。全部采用護(hù)拱護(hù)坡，在拱內(nèi)種植草被，與當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境相互配合。（ 2） 挖方一 般 挖 方 巖 石 邊 坡 穩(wěn) 定 性 較 好 。 在 k0+150.00k0+270.00 、k0+730.00k0+810.00、k0+940.00k0+990.00 段路肩處挖方高度大于 10m，局部段超過 20m，上部巖層破碎，每高 8m 設(shè)置 1.5m 碎落臺的臺階式邊坡。最上部坡面采用

5、1： 0.75 坡度，并采用漿砌片石護(hù)面墻防護(hù)。下部全部采用 1： 0.5 坡度，在巖石破碎段采用漿砌片石護(hù)面墻防護(hù)，其余巖石沒風(fēng)化段不進(jìn)行坡面防護(hù)。護(hù)面墻每隔 10m 設(shè)置一條伸縮縫，墻身應(yīng)預(yù)留泄水孔，基礎(chǔ)要穩(wěn)固，頂部應(yīng)封閉。護(hù)面墻厚度見表 3.3表 3.3護(hù)面墻厚度（ m）護(hù)面墻高度 h/m護(hù)面墻厚度頂寬 b底寬 d 60.400.40+0.10h6 h 100.400.40+0.05h3.2.2 穩(wěn)定性分析中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 3 頁公路路基設(shè)計規(guī)范規(guī)定,當(dāng)填方路基的邊坡高度大于20m(土石邊坡 ) 和12m(砂、礫石邊坡 ) 時, 宜進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。通常我們將邊坡高度

6、大于 20m(土石邊坡 ) 以及 12m(砂、礫石邊坡 )的填方路基視為高填方路基。此段路最大填方高度6m，沒有高填方路基，路基主要為碎石土，穩(wěn)定性很好，則不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。挖方路段，巖石穩(wěn)定性很好，挖方高度最大在 25m，則不需進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。3.2.3 支擋設(shè)計設(shè)計支擋結(jié)構(gòu)主要是防止水流沖刷更加有利于山溝的排水，設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)， 全部為路肩墻，地段為k1+050.00 至 k1+280.00。（ 1） 支擋類型石材比較充足，而且?guī)r石性質(zhì)很好，地基為巖石，承載力較高。則采用漿砌塊石重力式路肩墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便。（ 2） 支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計墻背豎直，墻面斜度為 1：0.30，墻頂寬度為

7、0.6m，基礎(chǔ)埋深為 1.50m。支擋結(jié)構(gòu)為漿砌塊石擋土墻，砂漿選用混合砂漿強(qiáng)度為 m7.5 。墻頂采用 c15 混凝土澆筑，厚 10cm。擋土墻基礎(chǔ)底采用 10cm 厚碎石墊層。沉降伸縮縫為每 15m 設(shè)置一處，縫寬為 2cm。結(jié)構(gòu)構(gòu)造見圖.30:圖 3.3 擋土墻構(gòu)造（ 3） 支擋結(jié)構(gòu)驗(yàn)算 擋土墻驗(yàn)算計算模型行車荷載換算為相當(dāng)與路基巖土層厚度， 計入滑塊體的重力中。 單位長度路段計算公式為中國礦業(yè)大學(xué) 2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 4 頁nq（3.1）h0bl式中 h0 行車荷載換算高度， m；l前后輪最大 軸距，取 l=4.0m；q輛重車的重力，汽車 -10 為 150kn；n并列車輛數(shù)，

8、雙車道取 n=2；路基填料的容重， kn / m3 ；b荷載橫向分布寬度， b=nb+（n-1）m+d，其中 b：后輪軸距，取 1.8m；m：相鄰兩輛撤后輪的中心間距， 取 1.3m；d：輪胎著地寬度， 取 0.5m。則 h0 0.55 m。計算模型如圖 3.45d5.0.60=0h0.3.06:=1heayzgb=2.4zx圖 3.4 擋土墻驗(yàn)算計算模型 土壓力計算填料參數(shù)：20kn / m3 ，40 ，120 ，填方最大高度 h 4.5m 。2采用庫倫方法計算破裂角中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 5 頁tantan(tanc tan )(tanb0)（3.2）a0（3.3）a1 h

9、 ( h2h0 )（3.4）2b0 dh01 h ( h2h0 ) tan（3.5）2式中破裂角，；、 a0 、 b0 系數(shù)；墻背與土體見的摩擦角，；墻背的傾角，仰斜時取負(fù)值，俯斜時取正值，；h 擋土墻高度， m；巖土的內(nèi)摩擦角，墻背豎直0 ，h=6m ，假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，則60a121.3h ( h 2h0 )21 h (hb0dh02h0 )tan1.462tantan(tanc tan)(tanb0) 0.758a0則 37 9 。核算： h (tantan)4.55，破裂面在荷載內(nèi)。計算主動土壓力k(tantan) cos()（3.6）sin()ea( a0 tancos()（3.

10、7）b0 )sin(exea cos()（3.8）eyea sin()（3.9）式中k 主動土壓力系數(shù)；中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 6 頁ea 主動土壓力， kn/m ；ex 、 ey 主動土壓力在x、y 方向的分力， kn/m 。則kcos(37.1240)(tan37.12 tan0)0.17sin(37.1260)ea20 (21.3tan 37.121.46)cos(37.1240)92.69 (kn / m)sin(37.1260)ex92.69cos(200)87.1(kn / m)ey92.69sin(200)37.1(kn / m)土壓力作用點(diǎn)z yh (1h0)（

11、 3.10）3h 2h0z xb z y tan（ 3.11）土壓應(yīng)力0h0 k（ 3.12）hhk（ 3.13）則z y60.552.4 z y tan 0 2.4 ( m)(1) 2.52 (m) ， zx3h 2 0.550h200.550.171.87( kn / m3 )206.00.1720.4(kn / m3 ) 抗滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算一般情況，擋土墻的滑動穩(wěn)定方程與抗滑穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)滿足：(1.1gq1ey ) n0.67cb1q1 ex0n ep（ 3.14）k ck cex式中b1 擋土墻基底水平投影寬度，m；n 地基土的內(nèi)摩擦系數(shù)，ntan；中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第

12、7 頁地基土的內(nèi)摩擦角；g作用與基底水平滑動面上的墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力、作用與墻頂?shù)钠渌奢d的豎向力以及傾斜基底與滑動面間的土鍥的重力， kn；q1 主動土壓力分布系數(shù)；n 作用與基底的豎向力的代數(shù)和，kn，ngey ；ex 墻背主動土壓力的水平分力， kn ；ep 墻前被動土壓力， kn，一般忽略不計；k c 容許的抗滑動穩(wěn)定系數(shù)。漿砌塊石容重23kn / m3 ，擋土墻基底摩擦系數(shù)0.50 ， k c1.3，。則g 23(0.62.4)207 kn26n gey207 31.7238.7 kn0.5238.71.37k c1.3k c87.1經(jīng)驗(yàn)算，抗滑穩(wěn)定性符合要求。 抗

13、傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動的能力，用抗傾覆穩(wěn)定系數(shù) k 0 表示，其傾覆穩(wěn)定方程與k 0 應(yīng)滿足：0.8gz gq1 (eyz yexz x )q 2e pz p0k 0m y / m 0k 0（ 3.15）式中q1 ， q 2 主動土壓力分項(xiàng)系數(shù)， 被動土壓力分項(xiàng)系數(shù)；m y各力系對墻趾的穩(wěn)定力矩之和，knm ，即m ygzgeyz yep zepm 0各力系對墻趾的傾覆力矩之和，knm ，即m 0exz xzg 、 zx 、 zy 、 zep 相應(yīng)各力對墻趾的力臂，m；中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 8 頁k0 容許的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)?？箖A覆穩(wěn)定系

14、數(shù)k 01.3，經(jīng)過計算擋土墻重心zg1.56m ，則m y2071.5631.7 2.4 0399 kn mm 087.12.52219.49knm3991.82k 0 1.3k 0219.49經(jīng)驗(yàn)算，抗傾覆穩(wěn)定性符合要求。 基底應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算基底合力的偏心距，按下式計算em j（ 3.16）n j式中 e基底合力的偏心距， m；m j 作用與基底型芯的彎矩組合值， mpa；n j 垂直力組合值， kn / m。則399219.5b0.4e31.70.752076設(shè)置在巖石土基上的擋土墻明挖基礎(chǔ)， 不計基底拉應(yīng)力， 僅按壓應(yīng)力重分布計算基底壓應(yīng)力，即pmax2n j3a1（ 3.17）pm

15、in0垂直一基底的合力對受壓邊緣的力臂a1 ，按下式計算a1b（3.18）e2基底最大應(yīng)力值，應(yīng)滿足pmaxkf（ 3.19）式中f 經(jīng)基礎(chǔ)埋深修正后的地基承載力設(shè)計值，kpa；k 地基承載力設(shè)計值提高系數(shù)。查閱規(guī)范，對于碎石類地基中等密實(shí)容許承載力為0.500.80，取 f0.6，提中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 9 頁高系數(shù) k1.0 。則a12.4，pmax2(20731.7)0.75 0.453353.63 (kpa)20.45pmax600(kpa)經(jīng)驗(yàn)算，基地應(yīng)力滿足要求。 墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算擋土墻為漿砌塊石砌筑，截面為矩形，墻身沒有應(yīng)力集中部分，不需進(jìn)行截面強(qiáng)度驗(yàn)算。3.2

16、.4 路基施工要求及注意事項(xiàng)1）填石路基施工（1）材料要求嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制填石路基材料的質(zhì)量和規(guī)格，進(jìn)場塊石材料應(yīng)與送檢材料一致，填料巖芯抗壓強(qiáng)度不小于 15 mpa (用于護(hù)坡的不小于 20mpa) ；嚴(yán)重風(fēng)化軟巖不用于填石路基；易風(fēng)化的軟巖不用于路基上部，也不用于路基浸水部分。在石方爆破時采取相應(yīng)的爆破工藝， 按比例分出三類石料： 路基的主填料，要求石塊粒徑不超過 25 cm，供粗粒層用；石屑等細(xì)料，供細(xì)粒層用；碼砌邊坡用的塊石，主要是粒徑為 0. 3 0. 5m 的塊石，選用表面比較平整的石塊。填石的粒徑及級配在開采料場控制，施工單位根據(jù)現(xiàn)場情況采用洞室松動爆破、光面爆破或小型爆破，

17、 要求填石料符合以下指標(biāo)： 最大粒徑不超過層厚的 2/ 3，超大粒徑石塊應(yīng)集中起來，進(jìn)行二次爆破、機(jī)械或人工砸碎。用作路堤填料的填石料，除限制其最大粒徑外，一般對填料級配不作特別限制，但要求不均勻系數(shù) cu 5 ，曲率系數(shù) cc = 1 3 。當(dāng)發(fā)現(xiàn)由于某種粒徑的填料欠缺 ( 一般為細(xì)料 ) 而影響壓實(shí)結(jié)果時，可采用補(bǔ)充該級級配填料的辦法進(jìn)行改善。石塊級配較差，石塊間的空隙較大時，可于每層表面的空隙里掃入石碴、石屑和中、粗砂，再以壓力水將砂沖入下部， 反復(fù)數(shù)次，將空隙填滿。填石路基的填料如其巖性相差較大，則應(yīng)將不同巖性的填料分層或分段填筑，不宜橫向分幅填筑。（2）基底處理路堤基底視地形、土質(zhì)、

18、地下水位、填石路基高度等不同進(jìn)行相應(yīng)處理。若原地面橫坡緩于 15，可直接填筑在天然地面上 ,一般耕植土地段原地面清除表土 15 cm。路堤基底應(yīng)進(jìn)行填前夯實(shí)，保證壓實(shí)度 (重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn) ) 不小于 90 % ，若填中國礦業(yè)大學(xué)2008 屆本科畢業(yè)設(shè)計第 10 頁土高度小于路床厚度， 則基底的壓實(shí)度按路床的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。當(dāng)原地面自然橫坡較陡 (陡于 15) 時，路堤基底應(yīng)挖成臺階，每級臺階寬度 12 m，高度為一層壓實(shí)厚度。其后進(jìn)行基底平整碾壓作業(yè)，使基底土層的強(qiáng)度和密實(shí)度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。（3）施工工藝運(yùn)輸、堆料及攤鋪運(yùn)輸過程中要注意避免裝料、卸料中的離析現(xiàn)象。填石路基應(yīng)逐層填筑，安排專人指揮卸料，按水平分層，先低后高，先兩側(cè)后中央卸料。堆料與攤鋪同時進(jìn)行，攤鋪厚度略低于最終攤鋪厚度，并應(yīng)全幅攤鋪。對大粒徑石料，應(yīng)人工手?jǐn)[，大面向下，小面向上，擺放平穩(wěn)，再用石屑塞縫，最后壓實(shí)。對于有明顯空洞、孔隙的地方，應(yīng)補(bǔ)充細(xì)料，用水壓法將其沖入下部，反復(fù)多次，待空隙填滿后再碾壓。對于碾壓后仍有松動的塊石，應(yīng)用合適粒徑的小塊石嵌實(shí)，并用手錘敲緊。碾壓填石路基采用沖擊式壓路機(jī)、重型振動壓路機(jī)或夯錘進(jìn)行壓實(shí)，填石路基應(yīng)分層填筑