路基工程這知識培訓

第四章

路基工程路基是道路工程的基礎路基的強度和穩(wěn)定性直接影響道路的使用壽命及使用質(zhì)量1.選擇路基斷面形式(填方路基、挖方路基和半填半挖路基等)，確定路基寬度與路基高度；---平、縱、橫設計；2.選擇路堤填料與壓實標準；3.確定邊坡形狀與坡度：---路基穩(wěn)定性；4.路基坡面防護與支擋設計；5.路基排水設計；6.附屬設施設計?！?.1概述

§4.1.1路基工程內(nèi)容§4.1.2對路基的基本要求一、足夠的的穩(wěn)定性：填、挖破壞自然平衡措施：路基設計：2、3、4、5二、足夠的強度、變形小路基、路面自重車輛荷載措施：填料、壓實、邊坡、排水§4.1.3路基的基本斷面形式

路基橫斷面形式分為路堤(a)、路塹(b)和半填半挖(c)等三種類型。

路堤是指路基設計標高高于天然地面標高時，需要借土(或石)進行填筑而成的路基。

路塹是指路基設計標高低于天然地面標高時，需要對天然地面實施開挖而形成的路基。

為保持土石方數(shù)量基本平衡，路基一側(cè)開挖而另一側(cè)填筑時，稱為半填半挖路基?！?.1.4公路自然區(qū)劃自然條件與公路建設密切相關(guān)。為反映不同地區(qū)公路設計與施工的特點，交通部制定了《公路自然區(qū)劃標準》（JTJ003－86），將具有相同自然條件的地區(qū)歸類。一級區(qū)劃全國分為7個一級區(qū)：Ⅰ－北部多年凍土區(qū)；Ⅱ－東部濕潤季凍區(qū)；Ⅲ－黃土高原干濕過渡區(qū)；Ⅳ－東南濕熱區(qū)；Ⅴ－西南潮暖區(qū)；Ⅵ－西北干旱區(qū)；Ⅶ－青藏高寒區(qū)。二級區(qū)劃以潮濕系數(shù)(式4.2)為主要分區(qū)依據(jù)，按公路工程的相似性及地表氣候的差異，在7個一級區(qū)劃內(nèi)進步分為33個二級區(qū)和19個副區(qū)?！?.1.5路基干濕類型

路基的干濕類型劃分為干燥、中濕、潮濕和過濕四類。這四種類型表示路基在最不利季節(jié)所處的干濕狀態(tài)。路基濕度會對路基及路面產(chǎn)生影響§4.1.5路基干濕類型

路基干濕類型的劃分：1.以路基臨界高度判別路基干濕類型路基臨界高度—在不利季節(jié)，當路基分別處于干燥、中濕、潮濕和過濕狀態(tài)時，路面底面距地下水或地表積水水位的最小高度，分別用H1、H2和H3表示。

當H>H1時，路基為干燥狀態(tài)；H2＜H≤H1時，路基為中濕狀態(tài)；H3＜H≤H2時，路基為潮濕狀態(tài)；

H≤H3時，路基為過濕狀態(tài)。臨界高度可根據(jù)土質(zhì)和氣候因素按當?shù)亟?jīng)驗確定。也可參照《公路瀝青路面設計規(guī)范》(JTGD50-2006))(附錄F)選用(見下表)。2.

根據(jù)路基土平均稠度(Wc)劃分在不利季節(jié)，路床范圍內(nèi)每10cm取土樣測定其天然含水量、液限含水量和塑限含水量。按下式求算路床范圍(80cm)內(nèi)的算術(shù)平均稠度wc：wci=(wLi-wi)/(wLi-wpi)；(4.1)

式中：wci—第i層土的稠度；wi—第i層土的天然含水量(％)；wLi—第i層土的液限；wPi—第i層土的塑限。將平均稠度wc與分界稠度建議值wc1、wc2、wc3(表4.1)相比較，判別路基干濕類型。土是非線性彈-塑性變形體。在一定條件下，簡化為線性彈性材料，采用J.Boussinesq公式計算：土基強度指標--土基回彈模量E0§4.1.6應力-應變特性及土基強度指標《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTTGE60-2008)1.剛性承載板法在不利季節(jié)，采用直徑30cm的剛性承載板，在土基表面逐級加載和卸載，測出與每級荷載pi相對應的回彈變形li(見試驗數(shù)據(jù))，繪制pi～li曲線，取其直線段(<=1mm變形)，按下式計算土基回彈模量E0：式中：D—承載板直徑，D=30cm；

—土的泊松比，取0.35；pi、li—各級壓強(MPa)與其相對應的回彈變形值(0.01mm)，(li≤1mm，p≤0.7MPa)。2.彎沉測定法用標準車(雙圓勻布荷載(見下圖))停駐在土基表面，測定輪隙中心下的回彈彎沉值，按下式計算土基回彈模量E0

：式中：p

—輪胎接地壓強(MPa)與當量圓半徑(cm)；

l0—回彈彎沉代表值，0.01mm。

a)單圓圖式雙輪組車軸，每側(cè)雙輪用一個圓表示b)雙圓圖式雙輪組車軸，每側(cè)雙輪用二個圓表示4.2一般路基設計一般路基定義一般路基是指修筑在良好的地質(zhì)、水文、氣候條件下的路基。通常認為一般路基可以結(jié)合當?shù)氐牡匦?、地質(zhì)情況，直接選用典型橫斷面圖或設計規(guī)定。但高填方路堤，深挖方路塹須要進行個別論證和驗算?！?.2.1一般規(guī)定§4.2.2路基構(gòu)造(1)路基寬度高速公路、一級公路路基標準橫斷面(整體式)

二級公路路基標準橫斷面三、四級公路路基標準橫斷面(2)路基高度

路基高度有中心高度與邊坡高度之分：

路基高度是指路基中心線處設計標高與原地面標高之差。而路基兩側(cè)邊坡高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對高差。*路基填挖高度控制《公路路基設計規(guī)范》(TJGD30-2004)對路基填挖高度進行了限制，第1.0.7條規(guī)定：“路基設計宜避免高路堤與深路塹。當路基中心填高超過20m、中心挖方深度超過30m時，宜結(jié)合路線方案與橋梁、隧道等構(gòu)造物或分離式路基作方案比選”。當挖方邊坡高度超過20～30m時，應進行邊坡穩(wěn)定性驗算。(3)路基工作區(qū)在路基某一深度Za處，當車輛荷載引起的垂直應力與路基路面重量引起的垂直應力之比(1/n)很小，僅為1/10～1/5時，該深度Za范圍內(nèi)的路基稱為路基工作區(qū)。路基工作區(qū)深度Za可以用下式近似計算：

Za=式中：P—

一側(cè)輪重荷載，kN；

K—

系數(shù)，取K=0.5；

—土的容重，kN/m3；

n—

系數(shù)，n=5～10。路基工作區(qū)的設計、施工要求對路基工作區(qū)內(nèi)的土質(zhì)選擇、壓實度要求都更嚴格些，保證其強度與穩(wěn)定性均高于其它部分。

路基設計和施工中要求根據(jù)不同的層位選擇填料，把工程力學性質(zhì)好的土填筑在路床上部，而把質(zhì)量較差的土填在下部。壓實度的要求對不同的層位也不一樣，上部要求高，往下逐步遞減。例如，對于高速公路、一級公路填方路基，路面底面以下深度0～80cm，壓實度要求≥95％；80～150cm要求≥93％。這些規(guī)定與路基受力狀態(tài)是一致的。

路床是指路面底面以下80cm范圍內(nèi)的路基部分，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d。路床分上、下兩層：路面底面以下深度0～30cm范圍內(nèi)的路基稱為上路床；路面底面以下深度30～80cm范圍內(nèi)的路基稱為下路床。

(4)路床§4.2.3填方路基設計4.2.3.1橫斷面4.2.3.2路基填料就地取材為原則，可以用土，也可以用石，還可以采用某些工業(yè)廢渣(如粉煤灰)等。

一般來說，各類土都可以用作路基填料。級配較好的粗粒土，如礫(角礫)類土、砂類土，具有良好的工程力學性質(zhì)，應優(yōu)先選作路床填料。土質(zhì)較差的細粒土可填筑在路堤底部。泥炭、凍土、強膨脹土及易溶鹽超過允許限量的土，應盡可能不用，如無法避免，需要事先采取技術(shù)處理，才能使用。

《公路路基設計規(guī)范》(TJGD30-2004)對路基填料最小強度和最大粒徑規(guī)定：路基填料最小強度和最大粒徑要求注：①當路床填料CBR值達不到表列要求時，可采取摻石灰或其它穩(wěn)定材料處理。②其它等級公路鋪筑高級路面時，應采用高速公路、一級公路的規(guī)定值。③粗粒土(填石)填料的最大粒徑，不應超過壓實層厚度的2/3。4.2.3.3路基邊坡

邊坡坡度是指邊坡高度H與邊坡寬度b之比，并取H=1(如下圖)。通常用1：n表示其坡率。(1)邊坡形狀填方邊坡高時，可在邊坡中部每隔8～10m設邊坡平臺一道，平臺寬度1～3m，用漿砌片石或水泥混凝土預制塊防護。(2)邊坡坡度a.填土路堤填方路基邊坡坡度粉質(zhì)邊坡可根據(jù)具體情況適當放緩。受水浸淹的路基邊坡坡度，在設計水位以下視填料情況可采用1：1.75～1：2.0，在常水位以下部分可利用1：2.0～1：3.0。如用滲水性好的土填筑或設邊坡防護時，可采用較陡些的邊坡。a.填石路堤

填石路堤邊坡坡度表

填石邊坡的外層，應選用堅硬而未風化的石料填筑，采用排砌方式可以增強其穩(wěn)定性。對邊坡高度超過表中所列的總高度時，應進行路堤穩(wěn)定性驗算。填料規(guī)格邊坡高度H(m)邊坡坡度施工方法小于25cm的石塊<61.25～1：1.33填筑小于25cm的石塊6～201：1.5填筑大于25cm的石塊<201:1表面用較大石塊砌成規(guī)則整齊的行列，內(nèi)部以一般石料分層填筑§4.2.4挖方路基設計4.2.4.1橫斷面在土質(zhì)比較松散或軟質(zhì)、風化巖層，容易產(chǎn)生碎落或小型坍方的挖方坡腳，需要修筑矮墻或擋土墻(圖b)。直線形邊坡路塹(圖a)，適用于邊坡高度不大，邊坡土質(zhì)或巖石性質(zhì)較均質(zhì)的路段。折線形邊坡路塹(圖c)，通常在挖方邊坡較高時采用。此時，路塹邊坡一般由多層土組成，或者上部為土層，下部為巖石。臺階式邊坡路塹(圖d)，適用于邊坡由多層土組成且高度較大的路段。4.2.4.2挖方路基邊坡挖方路基邊坡可以參照當?shù)丶航üこ痰娜斯み吰录白匀簧狡碌姆€(wěn)定狀況，并結(jié)合采用的施工方法綜合確定。(1)土質(zhì)挖方邊坡邊坡坡度參考值

(2)巖石挖方邊坡

巖石挖方邊坡，一般根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造與巖石特性，對照相似工程的成功經(jīng)驗選定邊坡坡率。

巖石的巖性、地質(zhì)構(gòu)造、風化程度及邊坡的高度等等，是決定坡率的主要因素，設計時可根據(jù)這些因素參照下表?！睹绹缆钒踩謨浴烦珜钔吝吰缕露葹?：3～1：4較平緩的邊坡：穩(wěn)定、耐沖刷、行車安全1、邊坡穩(wěn)定性原理—簡化成平面問題滲水性材料(如砂、礫石、卵石、碎石、片石等)，邊坡滑坍時，破裂面近似平面，故采用直線滑動面法進行驗算；§4.3路基穩(wěn)定性分析

4.3.1概述

粘性土破壞時，破裂面近似圓曲面，故采用圓弧滑動面法。穩(wěn)定系數(shù)K=抗滑力/下滑力=F/T2、滑動面計算參數(shù)：容重γ、單位粘聚力c、內(nèi)摩擦角ф(1)路塹、天然邊坡---原狀土試驗數(shù)據(jù)(，c，)(2)路堤---現(xiàn)場一致的壓實土試驗數(shù)據(jù)(，c，)(3)綜合土體(多層土體)---加權(quán)平均法3、邊坡值折線形—取平均值臺階形—坡腳、坡頂連線4、汽車荷載當量換算汽車荷載當量土柱高當量土柱高式中：N—并列車輛數(shù)；

Q—一輛車重；

B—荷載橫向分布寬度；L—前后輪最大軸距。§4.3.2高路堤邊坡穩(wěn)定性分析（1）直線滑動面法

穩(wěn)定系數(shù)K=抗滑力F/下滑力T(4-16)

(極限破裂面)可能的破裂面要求：Kmin1.35（2）圓弧滑動面法—(條分法，應力圓法…)穩(wěn)定系數(shù)K=抗滑力矩Mr/滑動力矩Ms要求：Kmin

>1.2-1.45路堤堤身的穩(wěn)定性路堤和地基的整體穩(wěn)定性路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動的穩(wěn)定性(不平衡推力法)《公路路基設計規(guī)范》(TJGD30-2004)第3.6.7條路堤穩(wěn)定性分析包括：采用簡化Bishop法(圓弧面)簡化Bishop法計算圖示穩(wěn)定系數(shù)計算公式，參見《公路路基設計規(guī)范》(TJG-D30-2004)不平衡推力法--用于路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動的穩(wěn)定性分析直線滑動面穩(wěn)定性驗算當基底為一單坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可用直線滑動面法進行穩(wěn)定性分析。剩余下滑力E：E=T－τ穩(wěn)定性判別式：E≤0整個路堤(包括車輛荷載)沿滑動面的剩余下滑力E為：E=T－τ

=

(4-18)式中：W—路堤重及車輛荷載重，kN；

T，N—W沿滑動面的切向及法向分力，kN；

c,—路堤基底接觸面間的單位粘聚力，kPa，及內(nèi)摩擦角(°)；

L—滑動面長度，m；

K—穩(wěn)定系數(shù)，一般取1.30；

—地面斜坡的傾角(°)。路堤穩(wěn)定的判別式：E≤0即，如果剩余下滑力為零或負值，此路堤就是穩(wěn)定的。折線滑動面穩(wěn)定性驗算當滑動面為折線時，可將折線劃分為幾個直線段，路堤也按各直線段劃分成若干塊土體(圖4-13)，從上到下逐塊計算每塊土體沿直線滑動面的剩余下滑力。第一塊土體的下滑力可按下式計算：