一般路基設計

1、第三章,一般路基設計,主要內(nèi)容,第一節(jié) 路基設計的一般要求第二節(jié) 路基的類型與構造第三節(jié) 路基設計第四節(jié) 路基附屬設施,第一節(jié) 路基設計的一般要求,路基：路面的基礎 自重作用+路面結構重力+交通荷載1、路基設計的基本要求：具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性；符合環(huán)保、地質、水文等要求；地質條件、地址參數(shù)明確；避免高路堤與深路塹;高速公路、一級公路應采用動態(tài)設計；提倡采用成熟的新技術、新材料和

2、新結構；符合經(jīng)濟性的要求。,第一節(jié) 路基設計的一般要求,路基：路面的基礎 自重作用+路面結構重力+交通荷載2、路基設計內(nèi)容：路基設計包括：地基處理設計；路基填料選擇；防護工程設計；排水工程設計；關鍵部位（臺背、擋土墻背、涵洞背等）路基設計與施工設計。,第一節(jié) 路基設計的一般要求,3、一般路基的概念通常是指在良好的地質與水文條件下，填方高度（1.5m<h <18m）或挖方深度不大的路

3、基，它可結合當?shù)氐匦?、地質直接選用典型斷面或設計規(guī)定而不需進行個別論證與驗算。,根據(jù)路線平、縱、橫設計進行路基布置；在荷載應力作用區(qū)（路基工作區(qū)）內(nèi)部分應進行嚴格碾壓施工（特別是路床部分），與路面設計一起進行綜合考慮；必須有確保路基強度與穩(wěn)定性的附屬設施，包括路基排水、路基防護與加固、取土坑、棄土堆、護坡道等；對于一般路基，可結合當?shù)厍闆r選用典型斷面圖或設計規(guī)定，不必進行論證和演算，對于高填、深挖路基及地質和水文條件特殊的路

4、基，須進行個別設計和驗算。,◆4、路基設計的一般要求,第一節(jié) 路基設計的一般要求,第一節(jié) 路基設計的一般要求,5、路基設計標高 （1）新建公路的路基設計標高：高速公路和一級公路采用中央分隔帶的外側邊緣標高；二、三、四級公路宜采用路基邊緣標高，在設置超高、加寬地段為設超高、加寬前該處邊緣標高。 （2）改建公路的路基設計標高：一般按新建公路的規(guī)定執(zhí)行，也可視具體情況而采用中央分隔帶中線或行車道中線標高。（3）問：應該稱為路面

5、標高，為什么稱為路基設計標高？,◆1、路基橫斷面的典型型式,第二節(jié) 路基的類型與構造,,,路基斷面形式,（a）路堤,（b）路塹,（f）不填不挖路堤,（e）半填半挖路基,（d）半路塹,（c）半路堤,◆2、 路堤的類型與構造要求,路堤的常見橫斷面型式（見下圖） 1）路堤按填高分，有： 矮路堤（H18~20m） 一般路堤（H=1.5~18m） 2）路堤按所處條件和加固類型分，有： 浸水路堤

6、 護腳路堤 挖溝填筑路堤 等,第二節(jié) 路基的類型與構造,第二節(jié) 路基的類型與構造,（a）矮路堤,（b）一般路堤,（c）浸水路堤,（d）護腳路堤,（e）挖溝填筑路堤,,路堤斷面形式,路堤（embankment） 在天然地面上用土或石填筑的具有一定密實度的線路建筑物。路堤結構：路基填料的選擇與密實度控制在路基設計、施工中最為重要。,第二節(jié) 路基的類型與構造,路塹 cutting：是指全部在原地面開挖而成的路基或低于原

7、地面的挖方路基。作用：緩和道路縱坡或越嶺線穿越嶺口控制標高；危害：破壞了厚地層的天然平衡狀態(tài)，不利于排水，通風；,◆3、 路塹的類型與構造要求,第二節(jié) 路基的類型與構造,◆4、半填半挖式路基【part-cut & part-fill 】指的是在一個橫斷面內(nèi)，部分為路堤、部分為路塹的路基。,第二節(jié) 路基的類型與構造,5、一般路堤和矮路堤的構造要求：1）滿足最小填土高度要求；2）因工作區(qū)可能涉及到天然地面，除填方路堤須

8、滿足施工要求外，天然地基必須壓實，必要時須換土或進行加固；3）可結合兩側排水溝進行挖土填筑路基，可在路基側設置護坡道；4）對地面縱、橫坡較陡處必須挖臺階再填筑，從而保證路基不沿坡向有滑動可能性；5）必要時可設置石砌護腳進行路基防護。,第二節(jié) 路基的類型與構造,6、高路堤及浸水路堤的構造要求：1）必須進行個別設計；2）邊坡可采用上陡下緩的折線形式或臺階形式；3）邊坡表面須采取適當?shù)姆雷o或加固措施。,7、路塹的構造要求：

9、1）邊坡可設置為直線或折線； 2）挖方邊坡坡腳處須設置邊溝； 3）路塹上方應設置截水溝； 4）坡面易風化時須采取防護措施，并設碎落臺； 5）挖方路基下天然地基必須人工壓實，必要時應翻挖重填、換土或進行加固處理。8、半填半挖路基的構造要求：1）對路堤和路塹的要求都應滿足；2）壓縮用地寬度及減小填方量時，可在填方側設護坡或護墻，也可設置護肩墻或路堤墻，特殊時可設半山橋路基。,第二節(jié) 路基的類型與構造,第二節(jié) 路基的

10、類型與構造,討論：矮路堤有什么特點？如何合理使用矮路堤？美國公路一般采用什么路基？,第三節(jié) 核心內(nèi)容,一般路基設計的內(nèi)容路基寬度的概念路基高度的概念路基的邊坡波度路基壓實,選擇路基斷面型式，確定路基寬度與路基高度；確定邊坡形狀與坡度；選擇路基填料與壓實標準；路基排水系統(tǒng)布置與排水結構設計；坡面防護與加固設計；附屬設施設計。,◆1、一般路基設計的內(nèi)容,第三節(jié) 路基設計,（1）路基寬度的概念： 路基

11、寬度為行車道、路肩、中間帶、變速車道、爬坡車道等寬度之和，一般可理解為土路肩外邊緣之間的距離。（2）路基寬度的確定原則 須考慮占用土地及生態(tài)問題，應盡可能少占農(nóng)田、考慮填挖平衡以減少取土開挖、防止水土流失以維護生態(tài)平衡。,◆2、路基寬度設計,第三節(jié) 路基設計,公路路基寬度圖a)高速公路和一級公路 b）二、三、四級公路,第三節(jié) 路基設計,第三節(jié) 路基設計,2、路基寬度設計（3）路基寬度的確定行車道：3.5

12、-3.75m，與車輛寬度、設計交通量、交通組成和汽車行駛速度等有關； 路肩：高速公路、一級公路的平原微丘區(qū)，有條件時路肩寬度宜采用≥2.50m的硬路肩。 中間帶：最小中間帶寬度隨公路等級、地形條件變化在2.50m~4.50m之間，特殊情況下可減至2.00m。中間帶的寬度根據(jù)行車帶以外的側向余寬，防止駛入對向行車帶護欄、防眩網(wǎng)、交叉公路的橋墩等所需的設置帶寬度而定。變速車道：高速公路和一級公路，當縱坡大于４％時，可沿上坡方向設爬坡

13、車道，爬坡車道的寬度一般為３米。 爬坡車道：高速公路互通式立體交叉、服務區(qū)、車站等處，應設置變速車道。變速車道的寬度一般為３米。,第三節(jié) 路基設計,（4）技術標準－,,,,,第三節(jié) 路基設計,（4）技術標準－,,,,第三節(jié) 路基設計,,討論：路基寬度？ a？ b？ 哪一個是路基寬度？,路基高度：是指路堤的填筑高度或路塹的開挖深度，一般為路基設計標高與原地面(中心線)標高之差；由于原地面不平整，因此還

14、有邊坡高度。路基高度的確定：路基高度結合公路路線縱斷面、排水及防護措施確定，同時與路基臨界高度結合；應使路肩邊緣高出地面積水，并考慮地面水、地下水、毛細水和冰凍作用對路基強度和穩(wěn)定性的影響。 高路堤及深路塹的判別標準以邊坡高度為依據(jù)；沿河及受水浸淹路基的高度應大于：設計洪水位+壅水高度+波浪侵襲高度+0.5m。當路基高度不符合規(guī)定時，可采取降低水位、設置毛細水隔斷層等措施。,◆3、路基高度設計,第三節(jié) 路基設計,第三節(jié)

15、 路基設計,討論：路基高度？a? b? c?, 有路拱又怎么辦？,,,,路基邊坡概念：用邊坡高度與邊坡寬度之比H:b的形式表示，并取H=1計算為1:m（路堤）或1:n（路塹）的形式表示邊坡坡率。邊坡坡度的大小，取決于邊坡的土質、巖石的性質及水文地質條件等自然因素和邊坡的高度。 路基邊坡坡度的大小直接影響路基的整體穩(wěn)定性及土石方量和施工難易程度；一般路基的邊坡坡度應通過設計驗算確定，也可根據(jù)多年工程實踐經(jīng)驗和設計規(guī)范推薦的數(shù)值進

16、行采用；,◆4、路基的邊坡坡度,第三節(jié) 路基設計,（1）常用的路堤邊坡坡度： 1）一般路堤邊坡坡度：,路堤邊坡坡度表,路基邊坡坡度示意圖,第三節(jié) 路基設計,2）高路堤及沿河浸水路堤：單獨設計,3）填石路堤：用大于25cm不易風化的石塊砌筑， 坡度可用1:1；,4）陡坡填方可采用砌石護墻：頂寬0.8m，基底以1:5向內(nèi)斜，H=2~15m；,5）地震地區(qū)邊坡高度極限值,第三節(jié) 路基設計,（2）常用的路塹邊坡坡度： 1）

17、路塹邊坡設計時應考慮地貌、地質構造上的整體穩(wěn)定性，不良情況時應使路線避繞，穩(wěn)定的地質也應考慮開挖后能否造成坡面減少支承而引起失穩(wěn)；,2）土質路塹邊坡坡度：,第三節(jié) 路基設計,3）巖石路塹邊坡坡度,巖石挖方邊坡坡度表,第三節(jié) 路基設計,巖質邊坡的巖體分類,第三節(jié) 路基設計,4）H≥10m時地震地區(qū)巖石路塹邊坡坡率,第三節(jié) 路基設計,（1）壓實的意義:分層壓實致密的路基能防止水分干濕作用引起的自然沉陷和行車荷載反復作用產(chǎn)生的壓密變

18、形，從而確保路面的使用品質和使用壽命。（2）路基填料的選擇-CBR符合要求（3）路堤的壓實-滿足要求（4）路塹的壓實:一般天然土體的密實程度都不能滿足路基設計要求，有必要挖開后再分層填筑壓實，使其達到一定的均勻密實要求。,◆ 5、路基的壓實,第三節(jié) 路基設計,試驗設備 擊實筒V=2177cm3；擊實錘w=4.5kg 試驗條件 土樣分層n=3層；落高d=45cm；擊數(shù)N=98/層 擊實能量,試驗方法 對ω為定值

19、的土；分三層壓實； 測定擊實后的ω、ρ，算定ρd,注意：僅適用于細粒土；對粗粒土，可用較大尺寸的擊實儀,第三節(jié) 路基設計,◆ 5、路基的壓實--（3）公路室內(nèi)擊實試驗,第三節(jié) 路基設計,◆ 5、路基的壓實,（4）室內(nèi)擊實國家標準 《土工試驗方法標準》（國家標準） 輕型:d<5mm; V=947cm3, m=2.5kg， 落高30.5cm，分3層,每層 25擊 重型:d<40mm

20、; V=2177cm3, m=4.5kg, 落高45.7cm ，分3層 ,每層98擊。（5）路基土的壓實度概念： 路基土達到的干密度值與標準擊實法得到的最大干密度的比值的百分數(shù)表示。 （6）要求壓實的土層：路堤填土部分、零填及挖方路基。,特點：①具有峰值②位于飽和曲線之下,粘性土K很小，壓實過程中含水量幾乎不變，不可能擊實到飽和狀態(tài)。,,,,,,,,,0 4 8 12

21、16 20 24 28含水量w(%),,,飽和曲線,?dmax=1.86,wop=12.1,,,,最大干密度最佳含水量,第三節(jié) 路基設計,◆ 5、路基的壓實--（7）室內(nèi)擊實曲線,a. 擊實功能,b. 土的級配、 含水量,c. 擊實方式：夯實、輾壓、振動；輾壓對粘土比較合適,第三節(jié) 路基設計,◆ 5、路基的壓實--（8）影響因素,1）低于最佳含水量時容易提高密實度，從而增強抗變形能力和強度，高于最

22、佳含水量時則難以獲得高的密實度；2）壓實土遇水浸濕含水量增長的程度與壓實時的含水量及土質有關，在接近或略大于最佳含水量時壓實的土，其吸水量與膨脹量最小，最穩(wěn)定；3）壓實土浸濕后的抗變形能力：在ω0時壓實的土可望得到最高的浸濕后的抗變形能力，同時，增加壓實功、提高密度可以得到較高的浸濕后的抗變形能力。,第三節(jié) 路基設計,（5）壓實土的特性,路基土最小強度和壓實度要求,路堤壓實度及路堤填土最小強度要求,第三節(jié) 路基設計,（6）壓實度

23、標準:,第三節(jié) 路基設計,（7）土的壓實技術:,借方與棄方不可避免，若能結合不同標段進行協(xié)調處理，則不僅可以降低工程造價，還可以維護自然平衡，但須進行調配安排及合理計算運費。平坦地區(qū)用土量少時可沿路兩側抽溝取土，結合路基排水及農(nóng)田灌溉安排，但對于堤頂至坑底高差大及軟弱地基區(qū)域，取土坑易遠離路基坡腳，并進行坑設計。廢方能利用應盡量加以利用，實在需堆棄也應盡量不影響路基，做好相關設計，尤其應控制廢方的數(shù)量。,,◆1、取土坑與棄土堆

24、,第四節(jié) 路基附屬設施,路旁取土坑示意圖： 1-路堤；2-取土坑,第四節(jié) 路基附屬設施,護坡道有利于降低邊坡平均坡度、保護邊坡穩(wěn)定，軟土地段還有助于路基沉降均勻及路基整體穩(wěn)定。但護坡道設置涉及到土地占用及工程經(jīng)濟，應兼顧好穩(wěn)定與經(jīng)濟合理性。 碎落臺設于挖方邊坡坡腳處，保護邊溝不被碎落的土石塊堵塞，也可同時兼起護坡道作用。,◆2、護坡道與碎落臺,第四節(jié) 路基附屬設施,錯車道一般用于單車道公路會車或緊急避讓之用，可每隔200~500m設

25、置一處，長度不小于30m，前后各有10m的出入過渡段。單車道的路基寬度一般為4.5m，而錯車道地段的路基寬度一般為6.5m，必須在路基設計時加以考慮。,◆3、錯車道,第四節(jié) 路基附屬設施,急流槽是路面排水采取集中排泄方式時的必須設施，一般與消力池進行綜合設計考慮。急流槽的過水斷面必須加以計算，應進行其穩(wěn)定性設置。,◆4、急流槽與消力池,第四節(jié) 路基附屬設施,第四節(jié) 路基附屬設施,◆4、急流槽與消力池,1、名詞解釋：路堤；路塹；一般

26、路基；路基高度；路基寬度；路基邊坡坡度；路基土的壓實度2、保證路基穩(wěn)定性的一般技術措施包括哪些方面？3、何謂矮路堤？在什么情況下使用矮路堤？為什么？選用該種形式路堤有何利弊？設計上要注意什么問題？4、一般路基的設計包含哪些主要內(nèi)容？5、一般路堤的橫截面尺寸如何設計？6、選定路基填筑高度主要考慮什么因素？7、路基土有何壓實特性？8、一般路基工程的附屬設施包括哪些內(nèi)容？,復習思考題,課外任務二： 根據(jù)你對所學的道路勘測