一般路基有效设计

路基设计3.1一般要求3.2路基横断面设计3.3路基横断面尺寸3.4路基填土与压实3.5有关附属设施3.6路基稳定性分析3.7特殊路基设计3.1一般要求•路基：路面的基础自重作用+路面结构重力+交通荷载易受水和温度影响，易随着地形产生失稳路基设计的基本要求：1）具有足够的强度、稳定性和耐久性；2）符合环保、地质、水文等要求；3）地质条件、地址参数明确；4）避免高路堤与深路堑;5）高速公路、一级公路应采用动态设计；6）提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构；7）符合经济性的要求。路基材料类型强度稳定性★应从地基处理、路基填料选择、路基强度与稳定性、防护工程、排水系统、以及关键部位施工技术等方面进行综合设计。★路基设计应符合环境保护的要求，避免引发地质灾害，减少对生态环境的影响⊙土质路基——土质路堤或路堑⊙石质路基——填石路堤或岩质路堑⊙土石混填路基——土石路堤⊙特殊材料路基——轻质材料一般路基概念通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度（1.5mh18m）或挖方深度不大的路基，它可结合当地地形、地质直接选用典型断面或设计规定而不需进行个别论证与验算。（区别于现行规范所提出的17种特殊路基）一般路基设计内容在工程地质和水文地质条件良好的地段修筑的一般路基设计包括以下内容：（1）路基横断面设计（选择路基断面形式，确定路基宽度、高度、边坡形状和坡度）；（2）选择路基填料与压实标准；（3）路基排水系统布置和排水结构设计；（4）坡面防护与加固设计；（5）附属设施设计。对于特殊路基除上述内容外需针对特殊性进行专门设计。3.2路基横断面设计路基横断面的典型型式3.2.1路堤（填方）（embankment）a）矮路堤；b）一般路堤；c）浸水路堤；d）护脚路堤；e）挖沟填筑路堤；f）陡坡路堤压实1）矮路堤，填土高度小于1.0～1.5m2）高路堤，填土高度大于18m(土质)或20m(石质)易受地面水和地下水的影响，应注意满足最小填土高度的要求，路基两侧均应设排水边沟。除填方路堤本身要求满足规定的要求外，至路床范围内的天然地面也应按规定进行压实，达到规定的压实度，必要时进行换土或加固处理，以保证路基路面的强度和稳定性。高路堤的填方数量大，占地多，易发生沉陷、滑塌等病害。尽量少用，需要论证和验算后使用。高路堤的边坡可采用上陡下缓的折线形式，或台阶形式。为防止水流侵蚀和冲刷坡面，须采取适当的坡面防护和加固措施，如铺草皮、砌石等。3）一般路堤，填土高度1.5m至18m可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定按填土高度划分3.2.2路堑（挖方）a）全挖路基；b）台口式路基；c）半山洞路基坡脚处必须设置边沟，上方设置截水沟排水边坡坡面易风化时，在坡脚处设置碎落台上路床（0~30cm）或路床（0~80cm）的天然地基，要人工压实至规定的密实程度3.2.3半填半挖路基天然地面横坡大，且路基较宽的情况a)一般填挖路基；b)矮档土墙路基；c)护肩路基；d)砌石护坡路基；e)砌石护墙路基；f)档土墙支撑路基；g)半山桥路基丘陵或山区公路减少土石方数量，保持土石方数量横向平衡。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的断面形式。满足填方和挖方的相关要求3.3路基横断面尺寸路基横断面由宽度、高度和边坡坡度三要素组成。设计时应根据公路等级、路基干湿类型、岩土性质以及规划等综合考虑。3.3.1路基宽度a）高速公路和一级公路；b)二、三、四级公路表3.1各级公路路基宽度公路等级高速公路、一级公路设计速度(km/h)1201008060车道数864864644路基宽度(m)一般值45.0034.5028.0044.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值42.00-26.0041.00-24.50-21.5020.00公路等级二级公路、三级公路、四级公路设计速度(km/h)8060403020车道数22222或l路基宽度(m)一般值12.0010.008.507.506.50(单车道)4.50(单车道)最小值10.008.50---3.3.1路基宽度路基宽度的确定行车道：3.5-3.75m，与车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度等有关；路肩：高速公路、一级公路的平原微丘区，有条件时路肩宽度宜采用≥2.50m的硬路肩。中间带：最小中间带宽度随公路等级、地形条件变化在2.50m~4.50m之间，特殊情况下可减至2.00m。中间带的宽度根据行车带以外的侧向余宽，防止驶入对向行车带护栏、防眩网、交叉公路的桥墩等所需的设置带宽度而定。爬坡车道：高速公路和一级公路，当纵坡大于４％时，可沿上坡方向设爬坡车道，爬坡车道的宽度一般为３米。变速车道：高速公路互通式立体交叉、服务区、车站等处，应设置变速车道。变速车道的宽度一般为３米。路基宽度为行车道、路肩、中间带、变速车道、爬坡车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。3.3.2路基高度路基高度：是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，一般为路基设计标高与原地面(中心线)标高之差；由于原地面不平整，因此还有边坡高度。1）新建公路路基设计标高为路基边缘标高。（左右看具体说明）通常，高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；二、三、四级公路宜采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。2）改建公路路基设计标高可与新建公路相同，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线标高。路基高度的确定：◆路基高度结合公路路线纵断面、排水及防护措施确定，同时与路基临界高度结合；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下水、毛细水和冰冻作用对路基强度和稳定性的影响。◆高路堤及深路堑的判别标准以边坡高度为依据；◆沿河及受水浸淹路基的高度应大于：设计洪水位+壅水高度+波浪侵袭高度+0.5m。当路基高度不符合规定时，可采取降低水位、设置毛细水隔断层等措施。公路等级高速公路一级二级三级四级设计洪水频率1/1001/1001/501/25按具体情况确定3.3.3路基边坡坡度路基边坡概念：用边坡高度与边坡宽度之比H:b的形式表示，并取H=1计算为1:m（路堤）或1:n（路堑）的形式表示边坡坡率。※边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。※路基边坡坡度的大小直接影响路基的整体稳定性及土石方量和施工难易程度；※一般路基的边坡坡度应通过设计验算确定，也可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值进行采用；Hbа1.1）一般路堤边坡地质条件良好，边坡高度不大于20m时表3.3路堤边坡坡率填料类别边坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）细粒土1∶1.5（33.7°）1∶1.75（29.7°）粗粒土1：1.51∶1.75巨粒土1∶1.31∶1.52）高路堤应进行单独设计。可在边坡中部每隔8～10m设边坡平台一道，平台宽度为1～3m，用浆砌片石或水泥混凝土预制块防护。平台设排水沟时，应符合排水沟设计要求；不设排水沟时，平台应设坡度为2%～5%向外倾斜的缓坡。填石路基上的边坡平台不设排水沟。边坡坡度一般可用l:1，填石路堤高度不宜超过20m。易风化岩石及软质岩石用做填料时，应按土质路堤边坡设计。3）填石路堤填方可采用当地不易风化的开山片石砌筑。4）陡坡上的路基台阶形边坡2.影响边坡稳定的因素：除了路堑深度和坡体土石的性质之外，地质构造特征、岩石的风化和破碎程度、土层的成因类型、地面水和地下水的影响、坡面的朝向以及当地的气候条件等都会影响路堑边坡的稳定性，设计时必须综合考虑土质(包括粗粒土)路堑边坡，应根据边坡高度、土的密实程度、地下水和地面水的情况、土的成因及生成时代等因素确定。边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜陡于表3.8规定。路堑边坡高度大于20m时，其边坡形式及坡度应按特殊路基（深路堑）要求确定表3.8土质路堑边坡坡率土的类别边坡坡率粘土、粉质粘土、塑性指数大于3的粉土1∶1中密以上的中砂、粗砂、砾砂1∶1.5卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土胶结和密实1∶0.75中密1∶1岩质路堑边坡形式及坡度应根据工程地质与水文地质条件、边坡高度、施工方法，结合自然稳定边坡和人工边坡的调查综合确定。必要时可采用稳定分析方法予以验算。边坡高度不大于30m时，无外倾软弱结构面的边坡岩体类型，边坡坡率可按表3.9确定。对于有外倾软弱结构面的岩质边坡、坡顶边缘附近有较大荷载的边坡、边坡高度超过表3.9范围的边坡等，边坡坡率应通过稳定性分析计算确定。表3.9岩质路堑边坡坡率边坡岩体类型风化程度边坡坡率H＜15m15m≤H＜30mⅠ类未风化、微风化1∶0.1～1∶0.31∶0.1～1∶0.3弱风化1∶0.1～1∶0.31∶0.3～1∶0.5Ⅱ类未风化、微风化1∶0.1～1∶0.31∶0.3～1∶0.5弱风化1∶0.3～1∶0.51∶0.5～1∶0.75Ⅲ类未风化、微风化1∶0.3～1∶0.5弱风化1∶0.5～1∶0.75Ⅳ类弱风化1∶0.5～1∶1强风化1∶0.75～1∶13.4路基填土与压实3.4.1路基填土1）应优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料。2）含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质土严禁作为填料。3）泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直接用于填筑路基，确需使用时，必须采取技术措施进行处理，经检验满足设计要求后方可使用。4）冰冻地区的路床及浸水部分的路堤不应直接采用粉质土填筑。5）液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土，不得直接作为路堤填料。6）浸水路堤应选用渗水性良好的材料。当采用细砂、粉砂时，应考虑振动液化的影响。7）桥涵台背和挡土墙墙背应优先选用渗水性良好的填料。在渗水材料缺乏的地区，采用细粒土填筑时，宜用石灰、水泥、粉煤灰等无机结合料进行处治。当采用细粒土填筑时，路堤填料最小强度和填料粒径应符合表3.12的规定。填料应用部位（路面底面以下深度m）填料最小强度（CBR）（%）填料最大粒径(mm)高速公路、一级公路二级公路三、四级公路路堤上路床（0～0.3）865100下路床（0.3～0.8）543100上路堤（0.8～1.5）433150下路堤（1.5）322150零填及挖方路基（0～0.3）865100（0.3～0.8）543100表3.12路堤填料最小强度和最大粒径要求3.4.2路基压实及压实标准1.压实的意义和机理压实就是用机械的方法把土压实，人为地使土的密度增大，从而使土的内摩阻力和粘聚力增加，使路基受水的影响减小，路基土的强度与水稳性相对地得到提高。2.压实土的特性分析（1）提高路基的强度（2）提高路基的水稳定性（3）显著地降低土的渗透性和毛细作用（4）减少路基的塑性变形（5）减小冻胀量，提高冻融稳定性（1）压实度3.路基压实标准0压实度是指路基土压实达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度比值，用Ｋ表示。0100%K（2）标准干密度的确定重型击实试验法•试验设备击实筒V=2177cm3；击实锤w=4.5kg•试验条件土样分层n=3/5层；落高d=45cm；•击数N=98/27层环刀法、灌砂法、水袋法及湿度密度仪法等三种本方法适用于通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分数大于30％的细粒土和土石混合物。•几个击实特性–曲线峰值的位置–密度与强度关系–曲线的形状600KN·m1150KN·m2300KN·m3400KN·m饱水前饱水前饱水后饱水后（2）标准干密度的确定表面振动成型试验本试验方法适用于通过0.075mm标准筛的土颗粒质量百分数不大于15％的无黏性自由排水粗粒土和巨粒土。试验设备：功率0.75～2.2kW，振动频率30～50Hz，激振力10～80kN。钢制夯：可牢固于振动电机上，且有一厚15～40mm夯板。夯板直径应略小于试筒内径2—5mm。夯与振动电机总重在试样表面产生18kPa以上的静压力。试筒：Φ152（适宜于最大粒径小于40mm）/Φ280（适宜于最大粒径小于40mm）使用条件：1）振动试验可以用于测定砂土的最大干密度和最佳含水率，用于检验和控制施工适量2）砂砾