路基路面工程第三章 一般路基设计

1.一般路基通常是指:在良好的地质与水文等条件下,路基填土(路堤)高度及开挖(路堑)深度不超过设计或技术手册规定的高度及深度的路基,可直接选用典型断面图或设计规定进行的设计。不必进行个别验算或论证。 2.路基设计的一般要求:1)路基的设计须根据路线平、纵、横设计的原则及原地面的情况进行布置,确定标高;2)为了确保路基的强度和稳定性,在路基的整体结构中还必须包括各项附属设施,其中有路基排水、路基防护与加固,以及与路基工程直接相关的其它设施,如弃土堆、取土坑、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。 3.路基设计的基本要求:具有足够的强度、稳定性和耐久性;符合环保、地质、水文等要求;地质条件、地址参数明确;避免高路堤与深路堑;高速公路、一级公路应采用动态设计;提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构;符合经济性的要求。 4.路基设计包括:地基处理设计、路基填料选择、防护工程设计、排水工程设计、关键部位(台背、挡土墙背、涵洞背等)路基设计与设计 5.路基设计的一般要求1)根据路线平、纵、横设计进行路基布置;2)在荷载应力作用区(路基工作区)内部分应进行严格碾压施工(特别是路床部分),与路面设计一起进行综合考虑;3)必须有确保路基强度与稳定性的附属设施,包括路基排水、路基防护与加固、取土坑、弃土堆、护坡道等;4)对于一般路基,可结合当地情况选用典型断面图或设计规定,不必进行论证和演算,对于高填、深挖路基及地质和水文条件特殊的路基,须进行个别设计和验算。 6.路基设计标高1)新建公路的路基设计标高: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)改建公路的路基设计标高:一般按新建公路的规定执行,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。 7.路基典型横断面的形式有:路堤(填方)、路堑(挖方)和挖填结合路基。 8.路堤:是指全部用岩土填筑而成的路基。路堤按填土高度不同分为:矮路堤(填土高度 低于1.0m者);高路堤(填土高度大于18m(土质)或20m (石质));一般路堤(介于两者之间);路堤按所处条件和加固类型分,有:浸水路堤、护脚路堤、挖沟填筑路堤等 9.路堑:路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基。路堑横断面的几种基本型式:全挖式路基、台口式路基、半山洞路基。作用:缓和道路纵坡或越岭线穿越岭口控制标高。危害:破坏了厚地层的天然平衡状态,不利于排水,通风。 10.半填半挖路基:当原地面横坡大,且路基较宽,需一侧开挖另一侧填筑时,为挖填结合路基,也称半填半挖路基。在丘陵或山区公路上,挖填结合是路基横断面的主要形式。11.对路堤、路堑有哪些基本要求与设计内容?答:对路堤的基本要求是:结构稳定、沉 降量小;路堤设计包括六方面,地基、填料、 边坡形状、坡度、堤身压实度、排水和坡面防 护。路堑设计的中心问是结构的整体稳定 性;路堑设计的主要内容为:路堑边坡、路堑 排水和坡面防护。 12.矮路堤、高路堤,路堑,半填半挖路基有 哪些设计要点?答:(1)矮路堤的设计要点: 满足最小填土高度的要求;注意排水;路基工 作区深度范围内注意压实.(天然地面也应按规 定进行压实,达到与路堤填土相同的压实度。 必要时应进行换土或加固处理,以保证路基路 面的强度和稳定性)。2)高路堤的设计要点: 合理选择边坡形状及坡度。3)路堑的设计要 点:应根据地质及水文条件,选用合适的边坡坡 度;路堑的排水极为重要;对路堑以下的天然 土基压实至规定的压实度;设计时尽量少用很 深的长路堑。4)半填半挖路基的设计要点: 半填半挖路基兼有路堤和路堑两者的特点,应 参照上述对路堤、路堑的设计要点进行设计。 路基横断面类型的选择,必须因地制宜,综合 设计。 13.一般路堤和矮路堤的构造要求1)满足最 小填土高度要求;2)因工作区可能涉及到天 然地面,除填方路堤须满足施工要求外,天然 地基也必须进行压实,必要时须换土或进行加 固;3)可结合两侧排水沟进行挖土填筑路基, 可在路基侧设置护坡道;4)对地面纵、横坡 较陡处必须挖台阶再填筑,从而保证路基不沿 坡向有滑动可能性;5)必要时可设置石砌护 脚进行路基防护。 14.高路堤及浸水路堤的构造要求1)必须进 行个别设计;2)边坡可采用上陡下缓的折线 形式或台阶形式;3)边坡面须采取适当的 防护或加固措施。 15.路堑的构造要求1)边坡可设置为直线或 折线;2)挖方边坡坡脚处须设置边沟;3)路 堑上方应设置截水沟;4)坡面易风化时须采 取防护措施,并设碎落台;5)挖方路基下天 然地基必须人工压实,必要时应翻挖重填、换 土或进行加固处理。 16.半填半挖路基的构造要求1)对路堤和路 堑的要求都应满足;2)压缩用地宽度及减小 填方量时,可在填方侧设护坡或护墙,也可设 置护肩墙或路堤墙,特殊时可设半山桥路基 17.一般路基设计的内容1)选择路基断面型 式,确定路基宽度与路基高度;2)选择路基 填料与压实标准;3)确定边坡形状与坡度;4) 路基排水系统布置与排水结构设计;5)坡面 防护与加固设计;6)附属设施设计。 18.路基宽度的概念: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。取决 于公路技术等级;技术等级高的公路,设有中 间带、路缘带、变速车道、爬坡车道、紧急停 车带等设施。 19.路基宽度的确定原则:须考虑占用土地及 生态平衡问题,应尽可能少占农田、考虑填挖 平衡以减少取土开挖、防止水土流失以维护生 态平衡。 20.路基宽度的确定1)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;2)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3)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4)变速车道: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5)爬 坡车道: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。 21.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。 22.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。 23.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。 24.高路堤及沿河浸水路堤:单独设计;填石 路堤:用大于25cm不易风化的石块砌筑,坡 度可用1:1;陡坡填方可采用砌石护墙:顶宽 0.8m,基底以1:5向内斜,H=2~15m; 路堑边 坡设计时应考虑地貌、地质构造上的整体稳定 性,不良情况时应使路线避绕,稳定的地质也 应考虑开挖后能否造成坡面减少支承而引起 失稳; 25.路基的基本构造有哪些?答:路基由宽 度、高度和边坡坡度三者所构成。1)路基宽 度:取决于公路技术等级;技术等级高的公路, 设有中间带、路缘带、变速车道、爬坡车道、 紧急停车带等设施。路基宽度=行车道路面宽+ 两侧路肩宽度;2)路基高度:路基高度是指 路基中心线处设计标高与原地面标高之差,而 路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡 顶与路基边缘的相对高差。因此,路基高度有 中心高度与边坡高度之分。取决于纵坡设计及 地形。填方路段,是指路堤的填筑高度;挖方 路段,是指路堑的开挖深度。从路基强度和稳 定性要求出发,路基上部土层应处于干燥或中 湿状态。路基高度的设计,应使路基边缘高出 路基两侧地面积水高度,同时要考虑地下水、 毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和 稳定性。路基高度应尽量满足路基临界高度的 要求。尽量避免设计矮路堤。3)路基边坡坡度:取决于地质、水文条件,边坡稳定性和横断面经济性等因素 26.影响路堑边坡的因素:除了路堑深度和坡体土石的性质外,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,因此,在路堑边坡设计时必须综合考虑上述因素。 27.路基压实不够引起的早期损坏现象1)路基不均匀固结沉陷导致路面局部沉陷;2)路基不均匀固结沉陷导致路面产生纵向开裂;3)地基处理不好和压实不够导致路面产生纵向 裂缝;4)构造物两头路基沉陷,导致“桥头跳车”5)路面出现结构性破坏。 28.压实的意义: 分层压实致密的路基能防 止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载 反复作用产生的压密变形,从而确保路面的使用品质和使用寿命。路堑虽然其路基顶面工作区内土体存在超固结情况,但一般天然土体的密实程度都不能满足路基设计要求,特别是在纵横向存在不均匀,因此,有必要挖开后再分层填筑压实,使其达到一定的均匀密实要求。 29.压实机理:在压实机具的短时间载或振动荷载作用下,土体颗粒安生重新排列组合,使单位体积内固体颗粒增加,孔隙率减少的过程叫做压实。 30.压实土的特性1)低于最佳含水量时容易提高密实度,从而增强抗变形能力和强度,高于最佳含水量时则难以获得高的密实度;2)压实土遇水浸湿含水量增长的程度与压实时 的含水量及土质有关,压实时低于最佳含水量ω0时压实土的膨胀量比略高者为大,因此在接近或略大于最佳含水量时压实的土,其吸水量与膨胀量最小,最稳定;3)压实土浸湿后的抗变形能力:在ω0时压实的土可望得到最高的浸湿后的抗变形能力,同时,增加压实功、提高密度可以得到较高的浸湿后的抗变形能力。 31.公路室内击实试验 1)试验设备:击实筒V=2177cm3;击实锤w=4.5kg 2)试验条件:土样分层n=3层;落高d=45cm;击数N=98/层3)试验:对ω为定值的土;分三层压实;测定击实后的ω、ρ,算定ρd。 32.室内击实国家标准轻型:d<5mm; V=947cm3, m=2.5kg落高30.5cm,分3层,每层 25击重型:d<40mm; V=2177cm3, m=4.5kg, 落高45.7cm ,分3层 ,每层98击。 33.路基土的压实度概念:路基土达到的干密度值与标准击实法得到的最大干密度的比 值的百分数表示。 34.压实度影响因素1)击实功能 2)土的级配、含水量 3)击实方式:夯实、辗压、振动;辗压对粘土比较合适 35.取土坑与弃土堆1)借方与弃方不可避免,若能结合不同标段进行协调处理,则不仅可以降低工程造价,还可以维护自然平衡,但须进行调配安排及合理计算运费。2)平坦地区用土量少时可沿路两侧抽沟取土,结合路基排水及农田灌溉安排,但对于堤顶至坑底高差大及软弱地基区域,取土坑易远离路基坡脚,并进行坑设计。3)废方能利用应尽量加以利用,实在需堆弃也应尽量不影响路基,做好相关设计,尤其应控制废方的数量。 36.护坡道有利于降低边坡平均坡度、保护边坡稳定,软土地段还有助于路基沉降均匀及路基整体稳定。但护坡道设置涉及到土地占用及工程经济,应兼顾好稳定与经济合理性; 碎落台设于挖方边坡坡脚处,保护边沟不被碎落的土石块堵塞,也可同时兼起护坡道作用 37.错车道一般用于单车道公路会车或紧急避让之用,可每隔200~500m设置一处,长度不小于30m,前后各有10m的出入过渡段。单车道的路基宽度一般为4.5m,而错车道地段的路基宽度一般为6.5m,必须在路基设计时加以考虑。 38.