路基路面設(shè)計(jì)及綜合排水設(shè)計(jì)

1、目目 錄錄 1.1. 緒論緒論 .1 1.1 總體情況概述.1 1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) .1 1.1.2 任務(wù)要求 .1 1.1.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) .1 1.1.4 路線起迄點(diǎn)、地形地貌情況 .1 1.1.5 沿線氣候水文特征 .1 1.2 總體設(shè)計(jì).2 1.2.1 總體設(shè)計(jì)原則 .2 1.2.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)指標(biāo)的的總體適用情況 .2 1.3 道路設(shè)計(jì)軟件說(shuō)明.2 1.3.1 本系統(tǒng)概況 .2 1.3.2 系統(tǒng)的特點(diǎn) .2 2.2. 路基路面設(shè)計(jì)路基路面設(shè)計(jì) .4 2.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介.4 2.1.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 .4 2.1.2 新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 .4 2.1.3 路面結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì) .4 3.3

2、. 路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算.14 3.1 參數(shù)分析 .14 3.2 邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算分析 .14 3.2.1 路基橫斷面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) .14 3.2.2 將車(chē)輛荷載換算成土柱高（當(dāng)量高度） .15 4.4. 擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻設(shè)計(jì).27 4.1 緒言.27 4.2 擋土墻的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 .27 4.2.1 基礎(chǔ)資料 .27 4.2.2 設(shè)計(jì)資料 .27 4.2.3 墻背土壓力計(jì)算 .29 4.2.4 破裂面計(jì)算 .30 4.2.5 破裂面驗(yàn)算 .30 4.2.6 主動(dòng)土壓力計(jì)算 .30 4.2.7 墻身截面性質(zhì)計(jì)算 .31 4.2.8 擋土墻的穩(wěn)定驗(yàn)算及強(qiáng)度驗(yàn)算 .32 4.3 采取措施

3、.35 4.3.1 基礎(chǔ)加固措施 .35 4.3.2 排水措施 .35 4.3.3 沉降縫與伸縮縫的設(shè)置 .35 4.3.4 墻頂與路面的銜接 .35 4.3.5 車(chē)輛安全行駛保障措施 .35 4.3.6 材料要求 .35 4.4 設(shè)計(jì)參數(shù).36 4.4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取 .36 4.4.2 安全系數(shù)的選取 .36 4.4.3 墻面坡的選取 .36 4.4.4 墻背坡的選取 .36 4.4.5 設(shè)計(jì)控制重點(diǎn) .36 5.5. 路基路面排水設(shè)計(jì)路基路面排水設(shè)計(jì).37 5.1 排水設(shè)計(jì)一般原則.37 5.2 綜合排水設(shè)計(jì).37 5.3 路基排水設(shè)計(jì).37 5.3.1 地表排水設(shè)備的類(lèi)型 .37

4、5.3.2 邊溝設(shè)計(jì) .37 5.3.3 確定邊溝布置斷面形式及尺寸 .38 5.3.4 確定截水溝布置斷面形式及尺寸 .41 5.4 其他排水設(shè)計(jì).41 結(jié)結(jié) 論論.42 致致 謝謝.43 參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn).44 附附 錄錄 1.1. 緒論緒論 1.11.1 總體情況概述總體情況概述 1.1.11.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)為平?jīng)鲋炼ㄎ鞲咚俟仿坊访婕熬C合排水設(shè)計(jì)。本標(biāo)段工程位于蘭州市 到白銀市會(huì)寧縣，施工里程為K84+600K86100，全長(zhǎng)約147km。在整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)主 要包括：路面工程的設(shè)計(jì)（瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）；擋土墻設(shè)計(jì)（路堤邊坡穩(wěn)定 性的驗(yàn)算）；路基路面排水專(zhuān)題

5、研究等。 1.1.21.1.2 任務(wù)要求任務(wù)要求 通過(guò)本設(shè)計(jì)要求能夠綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)所學(xué)的知識(shí)并盡量聯(lián)系實(shí)際，根據(jù)有關(guān)的設(shè)計(jì) 規(guī)范掌握各設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容，掌握設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)原始資料的采集方法于內(nèi)容， 掌握路面設(shè)計(jì)參數(shù)的確定、選用及計(jì)算方法，掌握道路設(shè)計(jì)軟件程序及方法，將計(jì)算 機(jī)這新世紀(jì)科技操作技術(shù)靈活運(yùn)用于公路建設(shè)中，以達(dá)到熟練從事公路專(zhuān)業(yè)的工作能 力。 1.1.31.1.3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 公路等級(jí)：雙向四車(chē)道高速公路； 設(shè)計(jì)車(chē)速：80km/h； 路基寬度：整體式24.5m，分離式212.25m； 極限最小平曲線半徑：250m； 最大縱坡：5%； 橋涵設(shè)計(jì)荷載：公路I 級(jí)； 設(shè)計(jì)洪水頻率：特

6、大橋1/100。 1.1.41.1.4 路線起迄點(diǎn)、地形地貌情況路線起迄點(diǎn)、地形地貌情況 平定高速公路，全長(zhǎng) 258.22km，分東西兩段(中間為寧夏段)，東段起于慶陽(yáng)市寧 縣長(zhǎng)慶橋，途經(jīng)平?jīng)鍪袥艽h、崆峒區(qū)，止于寧甘界沿川子；西段起于靜寧縣司橋， 途經(jīng)平?jīng)鍪徐o寧縣、白銀市會(huì)寧縣，止于定西市安定區(qū)的十八里鋪。河道常年有水， 河谷地層由砂礫、礫卵石及亞砂土組成。本段通過(guò)山區(qū)，為中低山地貌，山體巖層風(fēng) 化，山頂部有黃土覆蓋，兩側(cè)山體坡面較緩，覆蓋層較薄。山體地質(zhì)自下而上為強(qiáng)風(fēng) 化砂礫巖，全風(fēng)化砂礫巖，砂礫卵石，黃土層，均為 V 級(jí)圍巖地質(zhì)。 1.1.51.1.5 沿線氣候水文特征沿線氣候水文特征

7、項(xiàng)目區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)、半干旱大陸季風(fēng)性氣候區(qū)。夏短冬長(zhǎng)，四季分明。多年 平均氣溫13，一月平均氣溫-1，七月平均氣溫26，極端最低氣溫-16.7，極端 最高氣溫41.4。盆地及河谷區(qū)無(wú)霜期210天，深山區(qū)無(wú)霜期不足100天。區(qū)內(nèi)年平均 降雨量701mm，降雨多集中在七月至九月，是關(guān)中西部雨水較多地區(qū)。路線所經(jīng)區(qū)域?qū)?于黃河流域，其大部分路段沿渭河干流和支流布設(shè)。地震基本烈度為度。 1.21.2 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì) 1.2.11.2.1 總體設(shè)計(jì)原則總體設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)在滿足工程經(jīng)濟(jì)的前提下既要符合高速公路標(biāo)準(zhǔn)的要求，盡可能采用較高的 技術(shù)指標(biāo)，還要綜合考慮工程造價(jià)，施工技術(shù)條件，地質(zhì)氣候，材料來(lái)源

8、等其它影響 因素。 1.2.21.2.2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)指標(biāo)的的總體適用情況技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)指標(biāo)的的總體適用情況 本項(xiàng)設(shè)計(jì)方案各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTG B012003）， 公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D20-2006），公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D30-2004）, 公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ018-97）,公路水泥混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D40- 2002），公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D50-2006） 的要求。 1.31.3 道路設(shè)計(jì)軟件說(shuō)明道路設(shè)計(jì)軟件說(shuō)明 1.3.11.3.1 本系統(tǒng)概況本系統(tǒng)概況 本系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)行公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ014-97 和公路水泥混凝

9、土路面 設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D40-2002 的有關(guān)內(nèi)容編制的，共包括如下九個(gè)程序： （1）瀝青路面設(shè)計(jì)彎沉值和容許拉應(yīng)力計(jì)算程序 HLS （2）改建路段原路面當(dāng)量回彈模量計(jì)算程序 HOC（適用于瀝青路面設(shè)計(jì)） （3）瀝青路面設(shè)計(jì)程序 HMPD （4）瀝青路面及土基竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算程序 HMPC （5）改建路段原路面當(dāng)量回彈模量計(jì)算程序 HOC1 （6）新建單層水泥混凝土路面設(shè)計(jì)程序 HCPD1 （7）新建復(fù)合式水泥混凝土路面設(shè)計(jì)程序 HCPD2 （8）舊混凝土路面上加鋪層設(shè)計(jì)程序 HCPD3 （9）水泥混凝土路面基（墊）層及土基竣工驗(yàn)收彎沉值計(jì)算程序 HCPC 1.3.21.3.2

10、 系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn) （1）采用 Visual Basic 6.0 for Windows 語(yǔ)言編程，在 Windows 系統(tǒng)下運(yùn)行，有良 好的用戶界面； （2）功能齊全，凡公路路面設(shè)計(jì)與計(jì)算所需的程序應(yīng)有盡有； （3）計(jì)算速度快，精度高； （4）數(shù)據(jù)輸入采用可視化、全屏幕的窗口輸入方式，操作簡(jiǎn)單方便，一目了然。所有 程序既可人機(jī)對(duì)話輸入，又可用數(shù)據(jù)文件輸入，計(jì)算結(jié)束立即在輸出窗口顯示設(shè)計(jì)計(jì) 算成果文件內(nèi)容，并可根據(jù)用戶要求打印輸出，十分方便； （5）具有隨機(jī)幫助以及自動(dòng)識(shí)別錯(cuò)誤并提出警告和提示的功能，讓學(xué)生無(wú)后顧之憂。 2.2. 路基路面設(shè)計(jì)路基路面設(shè)計(jì) 2.12.1 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 2

11、.1.12.1.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)說(shuō)明 設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD 502004； 本設(shè)計(jì)采用路面彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并驗(yàn)算基底拉應(yīng)力； 部分未知參數(shù)可查表及規(guī)范得出。 采用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 路基設(shè)計(jì)按高速公路雙向四車(chē)道進(jìn)行設(shè)計(jì)。 路基設(shè)計(jì)及路面設(shè)計(jì)都要說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程，并繪制設(shè)計(jì)圖表。 2.1.22.1.2 新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟新建路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟 新建瀝青路面通常按一下步驟進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，確定路面等級(jí)和面層類(lèi)型，計(jì)算設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車(chē)道的累 計(jì)當(dāng)量軸次和設(shè)計(jì)彎沉值。 路基土類(lèi)與干濕類(lèi)型，將路基劃分為若干路段（在一般情況下路段長(zhǎng)度不宜小于 500m，若為大規(guī)模機(jī)

12、械化施工，不宜小于 1km） ，確定各路段土基回彈模量值。 根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范推薦的路面結(jié)構(gòu)，擬定幾種可能的路面結(jié)構(gòu)組合與厚度方案， 根據(jù)選用的材料進(jìn)行配合比試驗(yàn)及測(cè)定各機(jī)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、抗拉強(qiáng)度，確 定個(gè)結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計(jì)參數(shù)。 根據(jù)設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度。對(duì)高速公路瀝青混凝土面層和半剛性基層材料的基 層、底基層，應(yīng)驗(yàn)算拉應(yīng)力是否滿足容許拉應(yīng)力的要求。如不滿足要求，或調(diào)整路面 結(jié)構(gòu)層厚度，或變更路面結(jié)構(gòu)組合，或調(diào)整材料配合比，提高材料極限抗拉強(qiáng)度，再 重新計(jì)算。上述計(jì)算應(yīng)采用彈性多層體系理論編制的程序進(jìn)行。路面設(shè)計(jì)流程如圖 2.1 所示。 對(duì)于季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級(jí)和次高級(jí)路面，尚應(yīng)驗(yàn)算防

13、凍厚度是否滿足要求。 2.1.32.1.3 路面結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)綜合設(shè)計(jì) 資料：資料： 公路等級(jí)：高速 自然區(qū)劃： 土基回彈模量：40MPa 交通增長(zhǎng)率：5% 車(chē)輛組成及交通量見(jiàn)表 2.1 否 驗(yàn)算 驗(yàn)算 否 不滿足 是 有 否 沒(méi)有 是 否 收集或調(diào)整交通量 并及時(shí)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸 次 氣象資料 材料調(diào)查及 混合料試驗(yàn) 根據(jù)公路等級(jí)、面 層，基層類(lèi)型及 并計(jì)算設(shè)計(jì)彎 e N 沉值 土基類(lèi)型 劃分、確定 土基回彈模量 擬 定 路 面 結(jié) 構(gòu) 方 案 是否驗(yàn)算 防凍 厚度 計(jì)算層底拉應(yīng)力 mR 是 否有以 下結(jié)構(gòu)方 AAANN 案案 案 是否 增 加厚度 是否調(diào)整 材料配比 提高 提高 提高 進(jìn)行

14、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確 定采用的路面結(jié)構(gòu)方案 驗(yàn)算防凍厚度 確定材料模量 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算路面厚度 拉應(yīng)力 進(jìn)行劈裂試驗(yàn)確定抗拉強(qiáng)度 確定容許拉應(yīng)力 否 是 圖 2.1 路面設(shè)計(jì)流程圖 表 2.1 車(chē)輛組成及交通量 序 號(hào) 車(chē)型名稱(chēng) 前軸重 (KN) 后軸重 (KN) 后軸 數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸 距(m) 交通量 (次) 1黃河 JN16358.61141雙輪組600 2長(zhǎng)征 CA16045.283.72雙輪組350 3解放 CA34022.156.61雙輪組700 4太脫拉138S45.4902雙輪組350 5解放 CA14124.270.41雙輪組750 6長(zhǎng)征 CZ36147.690.72雙輪組

15、340 7黃河 JN15049.0101.61雙輪組650 8三菱 PV41349.71012雙輪組340 軸載分析軸載分析 路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載 100KN 為標(biāo)準(zhǔn)軸載。 以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次 軸載換算 軸載換算采用如下的計(jì)算公式： 4.35 12 () k i i n i P NC C n P 計(jì)算結(jié)果如表 2.2 所示。 表 2.2 軸載換算結(jié)果表 車(chē) 型 i p （KN） 1 c 2 c i n (次/日) 4.35 12 () i i p c c n p （次/日） 黃河 JN163前軸58.616.4600 后軸1142.21600 長(zhǎng)征 CA

16、160前軸45.216.450 后軸83.72.2150 解放 CA340后軸56.62.21700 變更路面結(jié)構(gòu) 太脫拉 138S前軸45.416.450 后軸902.2150 解放 CA141后軸70.42.21750 長(zhǎng)征 CZ361前軸47.616.440 后軸90.72.2140 黃河 JN150前軸49.616.4650 后軸101.62.21650 三菱 PV413前軸49.716.440 后軸1012.2140 35 . 4 2 1 1 )( p p nCCN i i k i 2870 （注：軸載小于 25KN 的軸載作用不計(jì)） 累計(jì)當(dāng)量軸次 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，一級(jí)公路瀝青路面的設(shè)

17、計(jì)年限取 15 年，四車(chē)道的車(chē)道系數(shù)是 0.40.5，取 0.4。 累計(jì)當(dāng)量軸次。 驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力中的累計(jì)當(dāng)量軸次 軸載驗(yàn)算 驗(yàn)算幫剛性基層層底拉應(yīng)力的軸載換算公式為，計(jì)算結(jié)果如 8 2 1 1 )( P P CCN i n k i i 表 2.3 所示。 表 2.3 軸載換算結(jié)果表（半剛性基層層底拉應(yīng)力） 車(chē) 型 i p （KN） 1 c 2 c i n (次/日) 8 1 2 () i i p c c n p （次/日） 黃河 JN163前軸58.6118.5600 后軸11431600 長(zhǎng)征 CA160后軸83.73150 解放 CA340后軸56.631700 太脫拉 138

18、S后軸903150 解放 CA141后軸70.431750 長(zhǎng)征 CZ361后軸90.73140 黃河 JN150后軸101.631650 三菱 PV413后軸1013140 8 1 2 1 () K i i i p Nc c n p 2990 （注：軸載小于 50kN 的軸載作用不計(jì)。 ） 累計(jì)當(dāng)量軸次 參數(shù)取值同上，設(shè)計(jì)年限是 15 年，車(chē)道系數(shù)取 0.4; 累計(jì)當(dāng)量軸次; 結(jié)構(gòu)組合與材料選取結(jié)構(gòu)組合與材料選取 瀝青路面各結(jié)構(gòu)層如何選擇和安排，使整個(gè)路面結(jié)構(gòu)既能抵抗行車(chē)荷載和自然因 素的作用，又能發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的最大效能，是路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)要求解決的問(wèn)題。 瀝青路面時(shí)由不同材料組成的多層結(jié)構(gòu)

19、，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)使用要求及當(dāng)?shù)刈匀?環(huán)境條件，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行路基路面綜合設(shè)計(jì)，按合理選材、方便施工、利于 養(yǎng)護(hù)的原則，比較并選擇路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。對(duì)于分期修建的路面工程，應(yīng)通過(guò)技術(shù) 經(jīng)濟(jì)論證，合理設(shè)計(jì)層次與厚度，使前期工程在后期能得到充分利用。為確保工程質(zhì) 量，應(yīng)盡量選用便于機(jī)械化、工廠化施工的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。 結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)原則： 面層、基層的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和厚度應(yīng)與交通量相適應(yīng) 適應(yīng)車(chē)輛荷載的作用 保證層間結(jié)合緊密穩(wěn)定 在各種自然因素下穩(wěn)定性好 適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)層數(shù)和厚度 路面結(jié)構(gòu)組合方案 由上面的計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)行車(chē)道上的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約為 900 萬(wàn)次左右。 根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)，并考慮到公路

20、沿途有大量沙礫且有石灰供應(yīng)，路面結(jié)構(gòu)面層采用 瀝青混凝土（13cm） ，基層采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定） ，底基層采用石灰土（取 25cm）和天然砂礫（取 15cm） 。 規(guī)范規(guī)定高速公路、一級(jí)公路的面層由二層及三層組成。查規(guī)范中的瀝青路面的 高級(jí)路面中的瀝青混合料類(lèi)型的選擇（方孔篩） ，采用三層式瀝青面層，表面層采用細(xì) 粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度約 3cm） ，中面層采用中粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度 4cm） ，下面層采用組粒式密級(jí)配瀝青混凝土（厚度 6cm） 。 各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度 查表得到各層材料的抗壓模量和劈裂強(qiáng)度?？箟耗Ａ咳?20的模量，各值均

21、取規(guī) 范給定范圍的中值，因此得到 20的抗壓模量：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 1400MPa, 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 1200MPa,粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 900MPa，石灰粉煤灰 碎石為 1500MPa,石灰土為 550MPa；各層材料的劈裂強(qiáng)度：細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 1.4MPa，中粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 1.0MPa，粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土為 0.8MPa，石 灰粉煤灰碎石為 0.6MPa,石灰土為 0.25MPa. 土基回彈模量的確定土基回彈模量的確定 路基土的回彈模量值除受加荷方式和應(yīng)力狀態(tài)等因素的影響外，還與土的性質(zhì)、 密實(shí)度、含水量及土基所處的干濕狀態(tài)有關(guān)。路面設(shè)計(jì)時(shí)，

22、應(yīng)在最不利季節(jié)采用現(xiàn)場(chǎng) 承載板試驗(yàn)確定土基頂面回彈模量，在路基尚未修建完工的情況下，通過(guò)有關(guān)參考資 料估計(jì)土基的回彈模量。該路段處于區(qū)，查得為 40MPa。 設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 對(duì)于高速公路，規(guī)范要求以設(shè)計(jì)彎沉值作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗(yàn) 算。 設(shè)計(jì)彎沉值 路面設(shè)計(jì)彎沉值根據(jù)公式計(jì)算。該公路為高速公路，公路等級(jí)系數(shù)取 1.0 面層是 瀝青混凝土，面層類(lèi)型系數(shù)取 1.0，半剛性基層，底基層總厚度大于 20cm，基層類(lèi)型 系數(shù)取 1.0。 設(shè)計(jì)彎沉值為： 4 . 240 . 10 . 10 . 19041850600600 2 . 02 . 0 bsced AAANl 各層材料

23、的容許層底拉應(yīng)力 SspR K/ 細(xì)粒式密級(jí)配瀝青混凝土 05 . 3 0 . 1/90418500 . 109 . 0 /09 . 0 22 . 0 22 . 0 ceaS ANAK MPaKs spR 46 . 0 05. 3/4 . 1/ 中粒式密級(jí)配瀝青混凝土 05 . 3 0 . 1/90418500 . 109 . 0 /09 . 0 22 . 0 22 . 0 ceaS ANAK MPaKs spR 33 . 0 05. 3/0 . 1/ 粗粒式密級(jí)配瀝青混凝土 36 . 3 0 . 1/90418501 . 109 . 0 /09 . 0 22 . 0 22 . 0 ceaS

24、ANAK MPaKs spR 24 . 0 36 . 3 /8 . 0/ 石灰粉煤灰碎石： 05 . 2 0 . 1/941990635 . 0 /35 . 0 11 . 0 11 . 0 ces ANK MPaKS spR 29 . 0 05 . 2 /6 . 0/ 石灰土： 63. 20 . 1/941990645 . 0 /45 . 0 11 . 0 11 . 0 ces ANK a09 . 0 63 . 2 /25 . 0 /spMPKSR 公路等級(jí)系數(shù) 1，面層類(lèi)型系數(shù) 1，路面設(shè)計(jì)彎沉值 24.4（0.01mm） 。 表 2.4 各結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù) 層數(shù)結(jié)構(gòu)層材料類(lèi)型 劈裂強(qiáng)度 （M

25、Pa） 容許拉應(yīng)力 （MPa） 1細(xì)粒式瀝青混凝土1.40.46 2中粒式瀝青混凝土1.00.33 3粗粒式瀝青混凝土0.80.24 4石灰粉煤灰碎石0.60.29 5石灰土0.250.09 6天然砂礫 計(jì)算設(shè)計(jì)層厚，輸入及計(jì)算結(jié)果如下： 公路等級(jí)：高速公路；新建路面的層數(shù)：6；標(biāo)準(zhǔn)軸載：BZZ-100；路面設(shè)計(jì)彎沉 值：24.4（0.01mm）;路面設(shè)計(jì)層層位：6；設(shè)計(jì)層最小厚度：20cm。 表 2.5 各設(shè)計(jì)層厚度計(jì)算參數(shù) 按設(shè)計(jì)彎沉值計(jì)算設(shè)計(jì)層厚度 : LD= 24.4 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm ， LS= 25.5 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm ，

26、LS= 22.7 (0.01mm) H( 4 )= 22 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應(yīng)力驗(yàn)算設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 22 cm(第 1 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= 22 cm(第 2 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) 層 位 材料名稱(chēng)厚度(cm) 15抗壓模 量（MPa） 20抗壓模 量（MPa） 容許拉應(yīng)力 （MPa） 1細(xì)粒式瀝青混凝土3200014000.46 2中粒式瀝青混凝土4160012000.33 3粗粒式瀝青混凝土612009000.24 4石灰粉煤灰碎石？150015000.29 5石灰土255505500.09 6天然砂礫15150150 7土基40 H

27、( 4 )= 22 cm(第 3 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= 22 cm(第 4 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) H( 4 )= 22 cm(第 5 層底面拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求) 路面設(shè)計(jì)層厚度 : H( 4 )= 22 cm(僅考慮彎沉) H( 4 )= 22 cm(同時(shí)考慮彎沉和拉應(yīng)力) 驗(yàn)算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 80cm 驗(yàn)算結(jié)果表明 ,路面總厚度比路面最小防凍厚度小 5cm ,程序?qū)⒆詣?dòng)在上述剛設(shè)計(jì) 的路面最下層厚度中予以補(bǔ)足。 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)層厚度取整和將路面防凍厚度不足部分增補(bǔ)到路面最下層, 最后得到 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果如下: - 細(xì)粒式瀝青混凝土 3 cm -

28、中粒式瀝青混凝土 4 cm - 粗粒式瀝青混凝土 6 cm - 石灰粉煤灰碎石 22 cm - 石灰土 25 cm - 天然砂礫 20 cm - 土基 竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算竣工驗(yàn)收彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算 公路等級(jí): 高速公路；新建路面的層數(shù): 6；標(biāo)準(zhǔn)軸載: BZZ-100；路面設(shè)計(jì)彎沉 值：24.4（0.01mm） 。 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層及土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 : 第 1 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 23.5 (0.01mm) 第 2 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 25.2 (0.01mm) 第 3 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 27.6 (0.01mm) 第 4

29、 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 31.2 (0.01mm) 表 2.6 彎沉值和層底拉應(yīng)力計(jì)算表 第 5 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 73.4 (0.01mm) 第 6 層路面頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 220.2 (0.01mm) 土基頂面竣工驗(yàn)收彎沉值 LS= 292.5 (0.01mm) LS= 232.9 (0.01mm) 計(jì)算新建路面各結(jié)構(gòu)層底面最大拉應(yīng)力 : 第 1 層底面最大拉應(yīng)力 ( 1 )=-0.251 (MPa) 第 2 層底面最大拉應(yīng)力 ( 2 )=-0.107 (MPa) 第 3 層底面最大拉應(yīng)力 ( 3 )=-0.055 (MPa) 第 4 層底面最大拉應(yīng)力

30、 ( 4 )= 0.119 (MPa) 層 位 結(jié)構(gòu)層材料名稱(chēng) 厚度 （cm） 20抗壓模 量(MPa) 15抗壓模 量(MPa) 計(jì)算信息 1細(xì)粒式瀝青混凝土314002000計(jì)算應(yīng)力 2中粒式瀝青混凝土412001600計(jì)算應(yīng)力 3粗粒式瀝青69001200計(jì)算應(yīng)力 4石灰粉煤灰碎石2215001500計(jì)算應(yīng)力 5石灰土25550550計(jì)算應(yīng)力 6天然砂礫20150150計(jì)算應(yīng)力 7土基40 第 5 層底面最大拉應(yīng)力 ( 5 )=0 .06 (MPa) 3.3. 路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算 3.13.1 參數(shù)分析參數(shù)分析 本設(shè)計(jì)任務(wù)段總長(zhǎng)1400m，按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)共有71個(gè)設(shè)計(jì)橫斷面

31、，其中填方路堤的 K184+960 橫斷面中最高填方高度為16.48m。所以路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算采用此斷面為驗(yàn) 算對(duì)象。 圖 3.1 路堤邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算斷面圖 此斷面高度為 16.48m，頂寬為 26m，邊坡坡度一級(jí)采用 1:1.5。 路堤填土為粘性 土，土的粘聚力 ，摩擦角 =19 （tg=0.344） ，容重為 =19.8kN/m ，25cKPa 0 3 荷載為公路級(jí)。 3.23.2 邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算分析邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算分析 3.2.13.2.1 路基橫斷面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)路基橫斷面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì) 路基橫斷面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)也稱(chēng)為路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面，是根據(jù)有關(guān)橫斷面的設(shè)計(jì)原則和 規(guī)定而編制的，它僅適宜于一般水文、地

32、質(zhì)條件，填挖高度不大的普通土質(zhì)地基。 路堤標(biāo)準(zhǔn)橫斷面 邊坡高度不大于八米。兩側(cè)有取土坑的普通土質(zhì)路堤。 當(dāng)填方高度大于 8 米而不小于 20 米時(shí)，采用上陡下緩的變坡形式。 地面橫坡大于 1 ：5 而小于 1 ：2.5 的斜坡上的路堤橫斷面。 路塹標(biāo)準(zhǔn)橫斷面 在橫斷面的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，路基排水設(shè)備也是重要的組成部分。路基地面排水設(shè)備 包括路堤的排水溝、取土坑及路塹的側(cè)溝、天溝、排水槽等。對(duì)于足以破壞路基穩(wěn)定 性及堅(jiān)固性的地下水，應(yīng)修筑地下排水建筑物以降低水位或?qū)⑺奂⑴胖谅坊秶?以外。地下排水建筑物有滲溝、隧道等。有關(guān)路基排水設(shè)備的設(shè)計(jì)、構(gòu)造可參閱路基 設(shè)備手冊(cè)。 為設(shè)有側(cè)溝平臺(tái)的路塹斷面，適

33、用于黃土及黃土類(lèi)土、細(xì)紗土及易風(fēng)化巖石的路 因?yàn)檫@類(lèi)邊坡容易風(fēng)化剝落，設(shè)置側(cè)溝平臺(tái)以避免側(cè)溝堵塞、方便養(yǎng)護(hù)維修 3.2.23.2.2 將車(chē)輛荷載換算成土柱高將車(chē)輛荷載換算成土柱高（當(dāng)量高度） 設(shè)一輛車(chē)停在路肩上，另三輛以最小間距 d=0.6m 與它并排。按以下公式換算土柱 高度為 BL NQ h 0 公式中：L縱向分布長(zhǎng)度（等于汽車(chē)前后軸輪胎的總距） ，L=13 B橫向分布車(chē)輛輪胎最外緣間總距 B=Nb+（N-1）d 其中：N 為車(chē)輛數(shù)為 4；d 為車(chē)身之間的凈距為 0.6m；b 可以近似取車(chē)身寬，為 2.5m。 則： B=42.5（41）0.611.8m 故 =(4550)/(19.811.

34、813)0.724 0 h H = h +=4.69+0.724=17.204m 0 h 按法確定滑動(dòng)圓心輔助線。H5 . 4 查教材路基路面工程 表 4-1 得。據(jù)此兩角分別自坡腳和左35,26 21 頂點(diǎn)作直線相交于點(diǎn)，的延長(zhǎng)線即為滑動(dòng)圓心輔助線，在輔助線延長(zhǎng)線上從點(diǎn)OBOO 向左上方每 0.3長(zhǎng)取一圓心點(diǎn)。H 按簡(jiǎn)化 Bishop 法檢算 (1)出各滑動(dòng)曲線每一分段中點(diǎn)與圓心豎線之間的偏角。圓心豎線左側(cè)為負(fù)，右側(cè)為 i 正。 (2)每一分段的滑動(dòng)弧曲線可近似取直線，將各分段圖形簡(jiǎn)化為梯形或三角形, 計(jì)算其面積，其中包括荷載換算成土柱部分的面積在內(nèi)； i (3)以路堤縱向長(zhǎng)度 3m 計(jì)算出

35、各分段的重力； i W (4)求出各土條滑動(dòng)面的弧長(zhǎng) i l (5) 由簡(jiǎn)化畢肖普法計(jì)算土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的公式： . （*） 1 1 1 cos sin i n iii ii i i i n ii i Wtgcl m K W 其中式中含有值，用迭代法求解，先假定一個(gè)值， iiii tg K m sin 1 cosKK 求得，代入（*）式求得新的值，若此值與假定不符，則用此值重新計(jì)算 i mKK 求得新的值，如此反復(fù)迭代，直至假定的值與求得的值相近為止。 i mKKK 以下用表格分別計(jì)算各個(gè)滑動(dòng)面的 K 值： 第一滑動(dòng)面 第一次試算假定安全系數(shù) K=1.369，計(jì)算結(jié)果列于表 3.1 中，可按式

36、（*）求得穩(wěn) 定安全系數(shù)： 1 1 1 cos 1574.4 1.368 1150.91 sin i n iii ii i i i n ii i Wtgcl m K W 第二次試算假定 K=1.368，計(jì)算結(jié)果列于表 3.1 中，可得 K 1574.4 1.368 1150.91 計(jì)算結(jié)果與假定接近，故得第一滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定安全系數(shù) 1 1.368K 圖 3.2 第一滑動(dòng)面計(jì)算圖 第二個(gè)滑動(dòng)面 第一次試算假定安全系數(shù) K=1.489，計(jì)算結(jié)果列于表 3.1 中，可按式（*）求得穩(wěn) 定安全系數(shù)： 1 1 1 cos 1730.8 1.8 983.5 sin i n iii ii i i i n

37、ii i Wtgcl m K W 表 3.1 第一滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果表 圖 3.3 第二滑動(dòng)面計(jì)算圖 第二次試算假定 K=1.821，計(jì)算列于表 3.2 中，可得 K 1731 1.821 983.5 計(jì)算結(jié)果與假定接近，故得第二滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定安全系數(shù) 2 1.821K 表 3.2 第二滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果 第三個(gè)滑動(dòng)面 第一次試算假定安全系數(shù) K=1.4473，計(jì)算結(jié)果列于表 3.3 中，可按式（*）求得穩(wěn) o定安全系數(shù)： 1 1 1 cos 980.57 1.4465 677.499 sin i n iii ii i i i n ii i Wtgc l m K W 圖 3.4 第三滑動(dòng)面計(jì)算圖 第

38、二次試算假定 K=1.446，計(jì)算結(jié)果列于表 3.3 中，可得 K 980.57 1.4465 677.499 計(jì)算結(jié)果與假定接近，故得第三滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定安全系數(shù) K3=1.446 第四個(gè)滑動(dòng)面 第一次試算假定安全系數(shù) K=1.489，計(jì)算結(jié)果列于表 3.4 中，可按式（*）求得穩(wěn) 定安全系數(shù)： 1 1 1 cos 2256.1 1.489 1515.05 sin i n iii ii i i i n ii i Wtgc l m K W 圖 3.5 第四滑動(dòng)面計(jì)算圖 表 3.3 第四滑動(dòng)面計(jì)算圖 表 3.3 第三滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果表 第二次試算假定 K=1.489，計(jì)算結(jié)果列于表 3.4 中，可

39、得 K 2256.5 1.489 1515.05 計(jì)算結(jié)果與假定接近，故得第四滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定安全系數(shù) K4=1.489 表 3.4 第四滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果表 第五個(gè)滑動(dòng)面 第一次試算假定安全系數(shù) K=1.3956，計(jì)算結(jié)果列于表 3.5 中，可按式（*）求得穩(wěn) 定安全系數(shù)： 1 1 1 cos 1128.1 1.3956 808.314 sin i n iii ii i i i n ii i Wtgcl m K W 圖 3.6 第五滑動(dòng)面計(jì)算圖 第二次試算假定 K=1.396，計(jì)算結(jié)果列于表 3.5 中，可得 K 1128.4 1.396 808.314 計(jì)算結(jié)果與假定接近，故得第五滑動(dòng)面的土坡

40、穩(wěn)定安全系數(shù) K5=1.396 圖 3.7 危險(xiǎn)滑動(dòng)面計(jì)算圖 將以上五個(gè)滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定系數(shù)分別按其大小相應(yīng)畫(huà)在圓心輔助線的延長(zhǎng)線上， 再用一圓滑曲線將其連接，用一與輔助線平行的線與圓滑曲線相切，其切點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 圓心點(diǎn)即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心，并將最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面畫(huà)出標(biāo)于上圖中，用與前面相 同的方法求出該滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定安全系數(shù) 表 3.5 第五滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果表 第一次試算假定安全系數(shù) K=1.3678，計(jì)算結(jié)果列于表 3.6 中，可按式（*）求得穩(wěn) 定安全系數(shù)： 1 1 1 cos 1375 1.368 1005.29 sin i n iii ii i i i n ii i Wtgc l m K

41、 W 第二次試算假定 K=1.368，計(jì)算結(jié)果列于表 3.6 中，可得 K 1375 1.368 1005.29 計(jì)算結(jié)果與假定接近，故得第三滑動(dòng)面的土坡穩(wěn)定安全系數(shù) min 1.368K 因?yàn)?，所以設(shè)計(jì)中路基填方采用的邊坡坡率符合要求。 min 2.471.35K 表 3.6 危險(xiǎn)滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果表 4.4. 擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻設(shè)計(jì) 4.14.1 緒言緒言 公路擋土墻是用來(lái)支承路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu) 造物。在路基工程中，擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡，減少土石方工程量和占地 面積，防止水流沖刷路基，并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害。隨著我國(guó)高等級(jí) 公路建設(shè)的飛速發(fā)展

42、，特別是西部山區(qū)高速公路的發(fā)展，路基擋土墻的應(yīng)用顯得越來(lái) 越重要。山區(qū)高速公路由于由于地形條件復(fù)雜，地面衡坡陡，不能完全沿山形布線， 因此擋土墻在路基設(shè)計(jì)中具有不可替代的作用。路基在遇到下列情況時(shí)可考慮修建擋 土墻： 陡坡地段； 巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段； 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段； 可能產(chǎn)生塌方、滑坡的不良地質(zhì)地段； 高填方地段； 水流沖刷嚴(yán)重或長(zhǎng)期受水浸泡的沿河路基地段； 為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農(nóng)田的地段隨著應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。 擋土墻的結(jié)構(gòu)形式也日新月異 ，按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為：石砌重力式、石砌衡 重式、加筋土輕型式、砼半重力式、鋼筋砼懸臂式和扶壁式、柱板式、錨桿式、錨定

43、板式及垛式等類(lèi)型；按其中路基橫斷面上的位置，又可分：路肩墻、路堤墻及路塹墻； 按所處的環(huán)境條件，又可分為：一般地區(qū)擋墻、浸水地區(qū)擋土墻及地震地區(qū)擋土墻。 在考慮擋土墻設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)與其他工程方案進(jìn)行技術(shù)比較，分析其技術(shù)的可行性、 可靠性及經(jīng)濟(jì)的合理性，然后才確定設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行擋土墻的選型。 4.24.2 擋土墻的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算擋土墻的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 4.2.14.2.1 基礎(chǔ)資料基礎(chǔ)資料 擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，必須具備以下資料：路線平面圖、橫斷面圖，地質(zhì)資料（包括工 程地質(zhì)勘察報(bào)告、工程物探報(bào)告），地震勘探報(bào)告，水文資料，總體設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造 物一覽表等。 4.2.24.2.2 設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)資料

44、墻身構(gòu)造墻身構(gòu)造 本設(shè)計(jì)任務(wù)段中K184+200K184+440 的橫斷面左側(cè)地面線較陡，為了收縮邊坡， 增強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，擬在本段設(shè)一段仰斜式路堤擋土墻，其尺寸見(jiàn)橫斷面見(jiàn)圖4.1 圖 4.1 擋土墻橫斷面圖（單位:） 擋土墻的選型擋土墻的選型 材料選擇 漿砌片石擋土墻取材容易，施工簡(jiǎn)便，適用范圍比較廣泛。山區(qū)公路中，石料資 源較為豐富，在擋土墻高10m時(shí)，因地制宜，采用漿砌片石砌筑，可以較好地滿足經(jīng) 濟(jì)、安全方面的要求。 截面形式選擇 根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其特點(diǎn)分析，當(dāng)墻高5m時(shí)，采用重力式擋土墻，可以發(fā) 揮其形式簡(jiǎn)單，施工方便的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于山區(qū)公路地面橫坡比較陡峭，若采用仰 斜式擋土墻，會(huì)過(guò)多增加墻高，斷面增大，造成浪費(fèi)，采用俯斜式擋土墻會(huì)比較經(jīng)濟(jì) 合理。一般在路塹墻、墻趾處地面平緩的路肩墻或路堤墻等情況下，才考慮采用仰斜 式擋土墻。當(dāng)墻高5m且地基條件較好時(shí)，采用衡重式擋土墻，可以有效地減小截面， 節(jié)省材料。 位置選擇 在挖方邊坡比較陡峭時(shí)，采用路塹擋土墻，可以降低邊坡高度，減少山坡開(kāi)挖， 避免破壞山體平衡；在地質(zhì)條件不良情況下，還可以支擋可能坍滑的山坡土體。 對(duì)于采用路肩擋土墻或路堤擋土墻，應(yīng)結(jié)合具體條件考慮，必要時(shí)應(yīng)作技