道路工程第2章

1、第二章 一般路基設(shè)計 路基設(shè)計的一般要求 路基設(shè)計 路基穩(wěn)定性分析 路基附屬設(shè)施第一節(jié) 路基設(shè)計的一般要求 充分收集沿線地質(zhì)、水文、地形、地貌、氣象、地震等設(shè)計資料，以及歷年路況資料和病害防治經(jīng)驗； 選擇適當(dāng)?shù)臋M斷面形式和邊坡坡度； 陡坡上的半挖半填路基，應(yīng)根據(jù)條件，采用擋土墻對邊坡進(jìn)行加固，或采用橋梁、半山洞等構(gòu)造物； 路緣標(biāo)高不低于設(shè)計洪水位+雍水高+波浪侵襲+0.5m。一、一般路基 在正常的地質(zhì)與水文條件下，填方的高度和挖方的深度小于規(guī)范規(guī)定高度和深度（1.5m-18m）的路基。二、路基設(shè)計的一般要求三、路基的橫斷面形式（一）路 堤矮路堤：h1.01.5m 一般路堤：h1.518m高路堤

2、：土質(zhì)h18m，巖質(zhì) h20m 按路堤的填土高度不同，將路堤分為：（二）路 塹：全挖路基；臺口式路基；半山洞路基（三）半填半挖路基第二節(jié) 路基設(shè)計一、路基設(shè)計的內(nèi)容選擇路基斷面形式、確定路基寬度和路基高度；選擇路堤填料與壓實標(biāo)準(zhǔn)； 確定邊坡形狀及坡度； 路基排水系統(tǒng)布置和排水結(jié)構(gòu)設(shè)計； 坡面防護(hù)與加固設(shè)計； 附屬設(shè)施設(shè)計。 二、本節(jié)內(nèi)容（一）路基寬度 行車道寬度和兩側(cè)路肩寬度之和，當(dāng)設(shè)有中間帶、加減速車道、爬坡車道、緊急停車帶、錯車道等時，應(yīng)計入這部分寬度；（二）路基高度 指路堤的填筑高度和路塹的開挖深度，即路基的設(shè)計標(biāo)高和底面中心線標(biāo)高之差；路基的設(shè)計標(biāo)高： 當(dāng)無中央分隔帶時，設(shè)計標(biāo)高為路基

3、邊緣高度； 當(dāng)有中央分隔帶時，設(shè)計標(biāo)高為中央分隔帶外側(cè)邊緣標(biāo)高； 在超高加寬路段，為超高加寬前的路基邊緣高度。（三）路基邊坡坡度路基高度的確定： 平原地區(qū)：能否滿足路基臨界高度的要求； 浸水路堤、沿河路堤：設(shè)計水位0.5m； 澭水區(qū)：設(shè)計水位0.5m澭水高度； 有浪區(qū)：設(shè)計水位0.5m浪高。bHi 定 義：H：邊坡高度；b：邊坡寬度路堤邊坡：坡高不大于20m，坡率按下表選用；填料類別填料類別邊坡坡率邊坡坡率上部高度H8m下部高度H12m細(xì)粒土1:1.51:1.75粗粒土1:1.51:1.75巨粒土1:1.31:1.5路塹邊坡： 土質(zhì)路塹：邊坡高度不大于20m，參照p41表2-6，表2-7選定；

4、高度大于20m時，需單獨設(shè)計。 巖石路塹：邊高度不大于30m時，設(shè)計可參照P42表2-8、2-9和2-10，必要時可采用穩(wěn)定性分析方法予以驗算。 沿河路堤邊坡，設(shè)計水位以下不宜陡于1:1.75，常水位以下可采用1:2.0 1:3.0； 填石路堤邊坡，石塊不宜風(fēng)化時，可采用1:1； 地震區(qū)，高速、一級公路的路堤邊坡，高度不宜大于P41表2-5規(guī)定的值第三節(jié) 路基穩(wěn)定性分析一、研究對象 對于8.0m的土質(zhì)邊坡，或12.0m的石質(zhì)邊坡，按規(guī)定坡率取值，可不進(jìn)行穩(wěn)定性計算； 地質(zhì)與水文條件復(fù)雜，高填深挖或特殊需要的路基，應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析計算，據(jù)此選定合理的邊坡坡度及相應(yīng)的工程技術(shù)措施。二、路基邊坡

5、穩(wěn)定性分析 當(dāng)K=1時，極限平衡狀態(tài)；當(dāng)K1時，穩(wěn)定；當(dāng)K1時，不穩(wěn)定。規(guī)范要求KminK=1.201.30。穩(wěn)定系數(shù)：TRK R抗滑力，T下滑力。（一）計算參數(shù) 式中：式中：NN橫向分布的車輛數(shù)，單車道橫向分布的車輛數(shù)，單車道N=1N=1，雙車道，雙車道N=2N=2；QQ一輛重車的重量，標(biāo)準(zhǔn)車為一輛重車的重量，標(biāo)準(zhǔn)車為550kN550kN； 路基填料的容重，路基填料的容重，kN/mkN/m3 3；LL汽車前后軸的總距，標(biāo)準(zhǔn)車輛軸距為汽車前后軸的總距，標(biāo)準(zhǔn)車輛軸距為12.8m12.8m；BB荷載橫向分布寬度，荷載橫向分布寬度，m m；（1）行車荷載BLNQh 0（2）路基強(qiáng)度參數(shù)：內(nèi)摩擦角和黏

6、聚強(qiáng)度 當(dāng)路堤填料為細(xì)粒土?xí)r，采用直剪快剪切或三軸不排當(dāng)路堤填料為細(xì)粒土?xí)r，采用直剪快剪切或三軸不排水剪切試驗；當(dāng)填料為粗粒土或填石料時，應(yīng)采用大型三軸水剪切試驗；當(dāng)填料為粗粒土或填石料時，應(yīng)采用大型三軸試驗儀進(jìn)行試驗；試驗儀進(jìn)行試驗； 當(dāng)分析高路堤的穩(wěn)定性時，地基的強(qiáng)度參數(shù)采用直剪當(dāng)分析高路堤的穩(wěn)定性時，地基的強(qiáng)度參數(shù)采用直剪固結(jié)快剪或三軸固結(jié)不排水剪切試驗；固結(jié)快剪或三軸固結(jié)不排水剪切試驗； 分析路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動的穩(wěn)定性時，應(yīng)分析路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動的穩(wěn)定性時，應(yīng)選擇控制性的土層進(jìn)行直剪快剪，或三軸不固結(jié)不排水剪試選擇控制性的土層進(jìn)行直剪快剪，或三軸不固結(jié)不排水剪試驗。

7、驗。（二）試算法（1）先假設(shè)幾個破裂面，按上式計算對應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)Ki 式中：式中：R沿破裂面的抗滑力；沿破裂面的抗滑力； T 沿破裂面的下滑力；沿破裂面的下滑力；Q土楔土楔重量及路基頂面換算土柱的荷載之和；重量及路基頂面換算土柱的荷載之和； 滑動面的傾角；滑動面的傾角； 路堤土路堤土體的內(nèi)摩擦角；體的內(nèi)摩擦角； c路堤土體的單位黏聚力；路堤土體的單位黏聚力； L破裂面的長度。破裂面的長度。sintancosQcLQTcLNfTRK穩(wěn)定系數(shù)：（3）在圖中確定最小Kmin以及相應(yīng)的極限破裂角0（4）穩(wěn)定性判斷：KminK=1.201.30 （2）繪制i-Ki曲線圖 （二）解析法)cot(cot)(

8、sintancosafQcLQTRK 式中：式中：HH邊坡的豎向高度；邊坡的豎向高度；路塹土楔的內(nèi)摩擦角；路塹土楔的內(nèi)摩擦角；aa參數(shù)；參數(shù)；為土的單位體積的重力；為土的單位體積的重力；邊坡傾斜角；其他符號同前。邊坡傾斜角；其他符號同前。穩(wěn)定系數(shù)K，按下式計算（P74）: 基本原理：利用k=f（）的函數(shù)關(guān)系，對其求導(dǎo)，可得邊坡穩(wěn)定系數(shù)的最小值Kmin及極限破裂角0csccotcot0afacsc)(2cot)2(minafafaK最小穩(wěn)定系數(shù)：極限破裂角0： 某挖方邊坡，已知坡某挖方邊坡，已知坡=25=250 0，c c=14.7kPa=14.7kPa，=17.64kN/m=17.64kN/m

9、3 3，H H=6.0m=6.0m，擬采用擬采用1:0.51:0.5的邊坡。問題：的邊坡。問題：驗算邊坡穩(wěn)定性；當(dāng)驗算邊坡穩(wěn)定性；當(dāng)K Kminmin=1.25=1.25時，容時，容許邊坡度；當(dāng)許邊坡度；當(dāng)K Kminmin=1.25=1.25時，容許最大高度。時，容許最大高度。解解：由由cot=0.5，=63026，csc=1.1181；f=tan250=0.4663；a=(2c)/(H)=0.2778 代入公式：代入公式：Kmin=1.53K =1.20 當(dāng)當(dāng)Kmin=1.25時，時，a =0.2，則，則Hmax (2c)/( a)=8.33m。 當(dāng)當(dāng)Kmin=1.25時，時，sin=0.

10、955，則，則=730，容許坡度為，容許坡度為1:0.5；（三）極限平衡法 （1）基本原理：將圓弧滑動面上的土體劃分為若干豎向土條，依次計算每一土條沿滑動面的下滑力矩和抗滑力矩，然后疊加計算整個滑動土體的穩(wěn)定性。 （2）計算精度：主要與分段數(shù)有關(guān)，分段越多越精確。 （3）基本假定：滑動面為圓弧面，土條為剛體；不考慮土條之間相互作用力的影響；土條之間的合力相等。（4）計算步驟： 選一個可能的滑動面，確定圓心O和半徑R； 將滑動土體進(jìn)行條分，條帶的寬度一般取24m；cosiiiNQ法向分力：法向分力：siniiiTQ切向分力：切向分力：計算每一土條的自重Qi （4）計算滑動力矩：121sinnTi

11、iiMT RT RRQ（5）計算抗滑力矩：12121tantantancosRniiiMR NR Ncl Rcl RRQRcL（6）求穩(wěn)定系數(shù)K值：11tancossinniiiRnTiiiQcLMKMQ 當(dāng)Kmin小于容許穩(wěn)定系數(shù)時，則放緩邊坡，再按上述方法再進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。 為了盡快地找到極限滑動面，減少計算量，根據(jù)經(jīng)驗，極限滑動的圓心在圓心輔助線上移動！ 再假定幾個可能的滑動面，按上述步驟計算相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)K，從中找出最小的穩(wěn)定系數(shù)Kmin，對應(yīng)的滑動面為極限滑動面，相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)為極限穩(wěn)定系數(shù)。（四）圓心輔助線 4.5H法 360法 第四節(jié) 路基附屬設(shè)施一、取土坑 平原地區(qū)：可與路基排水、農(nóng)田灌溉相結(jié)合； 河水淹沒地段的橋頭引道近旁：一般不設(shè)取土坑。 H1：b1：1.523 m當(dāng)當(dāng)H2mH2m，b b1m1m當(dāng)當(dāng)H6mH6m，b b2m 2m 取土點取土點：兼顧土質(zhì)、取土數(shù)量、用地及運輸條件等因素，結(jié)合沿線區(qū)域規(guī)劃，因地制宜，維護(hù)自然平衡，防止水土流失。與路基排水、農(nóng)田灌溉相結(jié)合；二、棄土堆棄土原則棄