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1、路基路面工程路基路面工程点击此处添加副标题 本课程的设置及其重要性 1、本课程在教学体系中的位置、本课程在教学体系中的位置 公共课程公共课程数学、英语、人文数学、英语、人文 等等 基础课程基础课程理论力学、材料力学、结构力学等理论力学、材料力学、结构力学等 专业基础课程专业基础课程土木工程材料、测量学、土力学、水土木工程材料、测量学、土力学、水力学、结构设计原理、基础工程等；力学、结构设计原理、基础工程等； 专业课程专业课程道路勘测设计、路基路面工程、桥梁工程道路勘测设计、路基路面工程、桥梁工程等等 专业提高课程专业提高课程众多选修课程众多选修课程 本课程的设置及其重要性2、本课程在工程实践中
2、的重要性、本课程在工程实践中的重要性实践环节实践环节室内试验室内试验 确定路面结构设计的主要参数确定路面结构设计的主要参数 等；等； 结构综合设计结构综合设计 进行路面结构设计、施工组织设计进行路面结构设计、施工组织设计 本课程的设置及其重要性3、本课程的内容、本课程的内容路基路面工程路基路面工程路基工程路基工程路面工程路面工程机场道基机场道基公路路基公路路基机场道面机场道面公路路面公路路面 课程的具体内容 路基工程概论 一般路基设计 路基排水设计 路基防护与加固工程 挡土墙设计 路基施工 路基工程部分路基工程部分 路面工程概论 路面基层 沥青路面 沥青路面设计 水泥混凝土路面 水泥混凝土路面
3、设计 路面工程部分 课程的具体内容课程的具体内容第一章 总 论 本章介绍路基路面工程的研究内容、道路工程发展概况等了解性内容，重点介绍路基路面工程的特点和基本性能。1.1 道路工程发展概论什么是道路：道路是一种暴露于自然中的线形工程构造物，由路基、路面、排水设施、交通安全设施等部分组成。我国公路建设发展 我国1988年上海至嘉定高速公路建成通车，结束了我国大陆没有高速公路的历史。 到2019年末，全国公路里程达到501.25万公里。其中高速公路达14.96万公里，位居世界第一。1.2 路基路面工程特点 路基和路面是道路的主要工程结构物。 路基是在天然地表面按照道路的设计线形（位置）和设计横断面
4、（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。 路面是在路基顶面用各种混合料铺筑而成的层状结构物。 路基与路面之间的关系：路基是路面结构的基础，路面保护路基路基路面工程应具有下述基本性能：1、承载能力： 结构承载能力包括强度与刚度两个方面。路面结构应具有足够的强度（承载能力）以抵抗车轮荷载引起的各个部位的各种应力（如压应力、拉应力、剪应力等），保证不发生压碎、拉断、剪切等各种破坏。路基路面整体结构或各个结构层应具有足够的刚度（模量），使得在车轮荷载作用下不发生过量的变形，保证不发生车辙、沉陷或波浪等病害。2、稳定性： 在降水、气温、环境变化等条件下仍能保持其原有特性的能力。3、耐久性： 在车辆
5、荷载的反复作用与大气水温周期性的重复作用下的性能变化特性。一般高等级公路沥青混凝土路面的使用年限为15年，水泥混凝土路面的使用年限为30年。4、表面平整性 是影响行车安全、行车舒适性以及运输效益的重要使用性能。5、表面抗滑性 指路面表面抗滑能力的大小。1.3 路基路面工程内容 路基路面工程的主要研究内容为：公路、城市道路和机场跑道路基路面的合理结构、设计原理、设计方法、材料性能要求以及施工、养护、维修和管理技术等。 根据当前路基路面工程科学技术的发展趋势，应重视以下几方面学科的交叉与发展。 1）材料科学 2）岩土工程学 3）结构分析理论 4）机电工程 5）自动控制与检测技术 6）现代管理科学路
6、基路面工程路基路面工程点击此处添加副标题第二章 路基工程概论内容提要：本章内容为后面所需基础知识的综合，均为重点内容，需要重点把握公路自然区划、路基土的分类及工程特性、干湿类型划分、土基受力特点及承载力评价等知识点。2.1 路基土的分类2.1.1路基土的分类公路土工试验规程（JTG E40-2007）依据土的颗粒组成特征，土的塑性指标和土中有机质存在的情况，将公路用土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土四类。（1）巨粒土：巨粒组（大于60mm的颗粒）质量多于总质量的50%的土称为巨粒土。（2）粗粒土：粗粒土分砾类土和砂类土两种。砾类组（260mm的颗粒）质量多于总质量的50%的土称为砾类土，砾类
7、组（260mm的颗粒）质量小于总质量的50%的土称为砂类土。（3）细粒土：细粒土的分类及性质很大程度与土的塑性指标相关联，因此工程上经常以土的塑性图进行分类（4）特殊土：主要包括黄土、膨胀土、红黏土、盐渍土和冻土。 由于自身特殊性，在设计和施工过程中需要特殊处理。2.1.2路基土的工程性质是良好的路基路面材料；是良好的路基材料；是施工效果最优的路基建材；是较常见、效果也较好的路基路面建材；2.2 路基的力学强度特性及评价2.2.1路基受力假定车轮荷载为一圆形均布垂直荷载，路基为一弹性均质半空间体。2zPKZ2.2.2路基工作区在路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力
8、相比很小，仅为1/51/10时，该深度范围内的路基称为路基工作区。常统称将路基顶面以下0.8m范围内视为路基工作区，称为路床。路基工作区内，土基的强度和稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要。2BzZnPKZ3aKnPZ当工作区深度大于路基填土高度时，行车荷载的作用不仅施加于路堤，而且施加于天然地基的上部土层，因此，天然地基上部土层和路堤应同时满足工作区的要求，均应充分压实。工作区深度和路基高度2.2.3路基土的应力应变特性土的应力应变关系曲线评定土基应力应变状态以及设计路面时通常仍然用模量值E来表征。四种模量：初始切线模量切线模量割线模量回弹模量前三种模量中的应变值包含残余应变和回弹应变
9、，而回弹模量则仅包含回弹应变，它部分地反映了土的弹性性质，是研究和工程中常采用的土基参数。2(1)pDEl2.2.4路基土承载能力的评价用于表征土基承载力的参数指标主要有回弹模量、地基反应模量和加州承载比(CBR)等u（1）路基回弹模量 回弹模量表征土基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载作用下的可恢复变形能力。 lpaEr002021lpaEr a41020 lpaE214020 p rpaar1222（2）地基反应模量用温克勒（E.Winkler）地基模型描述土基工作状态时，用地基反应模量表征土基的承载力。压力与弯沉之比称为地基反应模量。地基反应模量值用承载板试验确定。Kp l（3）加州承载
10、比加州承载比是早年由美国加利福尼亚州（California）提出的一种评定土基及路面材料承载能力的指标。承载能力以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并采用高质量标准碎石为标准，以它们的相对比值表示为CBR值。%1000ppCBR 2.3 公路自然区划 我国地域辽阔，地形复杂，从北向南处于寒带、温带和热带，从东到西高程相差4000m以上。 为了区分各地自然区域的筑路特性，并共享道路工程相似地区的筑路经验和原始试验数据，经多年调查研究，根据道路工程特征相似性、地表气候区划差异性和自然气候因素既有综合又有主导作用等三个原则制定了公路自然区划标准（JTJ003-86）。 公路自然区划分共有三级。 1
11、.一级区划。按自然气候，全国轮廓性地理地貌划分。 将全国划分为多年冻土、季节冻土和全年不冻土三大地带，再根据水热平衡和地理位置，划分为冻土、温润、干湿过渡、湿热、潮暖和高寒七个大区：区北部多年冻土区；区东部温润季冻区；区黄土高原干湿过渡区；区东南湿热区；区西南潮暖区；区西北干旱区；区青藏高寒区。二级区划仍以气候和地形为主导因素，并以潮湿系数为主要分区依据，在7个一级区划内进一步分为33个二级区和19个副区，共52个二级自然区。K2.0 1级 过湿2.0K1.5 2级 中湿1.5K1.0 3级 润湿1.0K0.5 4级 润干0.5K0.25 5级 中干 0.25K 6级 过干/KR Z三级区划是
12、二级区划的进一步划分。划分的方法有两种，一种以水热，地理和地貌为依据，另一种是以地表的地貌、水文和土质为依据，由各省、自治区自行划定。2.4 路基冻害及水温状况2.4.1路基水温状况区域特点路基的水温状况存在地区差异性。北方地区，由于负温差的影响,土基下层较暖的水分将向上层较冷的土层移动，产生积聚和冻结，引起冻胀。春融时，冻结的水分融化，土基又因过湿而发生翻浆。因此，土的湿度、密实度和强度在一年内出现极为显著的季节性变化。其最不利季节为春融季节。南方地区，气候因素的变化幅度不如北方大，且自然水系和农田灌溉沟渠密布，土基的湿度在一年内的季节性变化并不突出。一般情况下,其最不利季节为雨季。2.4.
13、2路基水温状况分析（1）路基温度场变化规律 对于季节冻土地区，路基温度场分布特性以年为周期呈余弦规律变化，不同深度路基的温度变化存在滞后性；热量在路基结构内的传递过程中伴随能量的衰减，且热量沿深度方向呈非线性传递。夏季温度梯度较小，冬季较大。 对于多年冻土地区，在年周期内地温年振幅随深度增加按指数规律衰减；温度波的相位随深度的增加而滞后。多年冻土地温变化包络线呈负梯度型；多年冻土呈退化趋势。（2）路基含水率变化规律 路基路面施工完路成并投入运营后，路基含水率不是一成不变的，由于大气降水、地下水、地表水、蒸发力和温度等自然因素的季节性变化，路基内部的水分呈周期性迁移，含水率也发生着周期性的季节性
14、变化。（3）基于水温状况分析的路基设计细则 对于多年冻土地区，路基设计应依据地温特征值、多年冻土类型、冻土总含水率以及路基病害调查资料,结合区内冻土分布、冻土变化情况以及路面类型,考虑工程建设的技术经济可行性与合理性,分段采用不同的设计原则。1）符合下列条件之一时,宜按保护冻土的原则设计：年平均地温低于-1.5 的低温稳定和基本稳定多年冻土区；当地多年冻土天然上限小于2m,厚度大于10m的路段。2）符合下列条件之一时,宜按主动冷却、综合治理的原则设计：年平均地温高于-1.5 ,厚度超过5m的多年冻土高含冰量路段或岛状多年冻土区高含冰量路段；冻土含冰量虽低,但区域路基病害严重路段；存在不良冻土现
15、象的路段。3）符合下列条件之一时,宜按控制融化速率的原则设计：基底地质情况良好,为少冰冻土或多冰冻土,融化下沉后不致造成路基病害；基底多年冻土厚度不超过5m,埋藏浅,范围小,下部为少冰冻土、多冰冻土或基岩的路段；邻近多年冻土分布区域边界的零星岛状多年冻土路段,多年冻土层已处在退化状态中,保护多年冻土难以取得成效时； 道路等级较低,交通量不大时。4）符合下列条件之一时,宜按预融冻土的原则设计：地温较高、冻土厚度不超过2m路段；需挖除和换填路段。5）多年冻土区内的融区宜按季节冻土区设计2.4.3路基冻害分析季节性冻土地区：路基在夏秋地面水下渗或下水位升高的基础上，在冬季负气温的作用下，内部会发生水
16、分迁移，使其上层水分增多，并冻结成冰而形成冻胀和翻浆两种病害。1）冻胀冻胀是当有地下水分供给时, 冬季负气温作用下, 水分连续向上聚流, 在路基上部形成冰夹层。冰透镜体导致路面不均匀隆起, 使柔性路面开裂、刚性路面错缝或折断的现象。2）翻浆翻浆是春融期间土基含水量过多, 强度急剧降低, 在行车作用下路面发生弹簧裂缝、鼓包、冒泥等现象。多年冻土地区1）寒冻裂缝寒冻裂缝主要由土体局部不均匀冻胀形成的路基横向扭曲, 或冬季气温急剧变化引起的土体不均匀收缩引起的。寒冻裂缝一般在冬季逐步出现而到春季会慢慢回落, 但反复冻融会破坏路基稳定性, 在车辆振动作用下可引起路堤边坡的滑坍。2）融沉人为地改变了地基
17、的自然条件, 破坏了多年冻土的热平衡状态, 路基会产生融沉病害。融沉的形式有: 急剧沉落型, 主要发生在有厚层地下冰地段；缓慢沉落型, 主要发生在富冰或饱冰多年冻土区。3）冰害冰害主要是指路堤上方出露地表的泉水在隆冬季节随流成冰, 形成积冰掩埋路基面的现象。冰害会造成机车脱轨, 危及车辆行驶安全。2.5 路基干湿类型2.5.1路基湿度来源路基的强度与稳定性在很大程度上与路基的湿度以及大气温度引起的路基水温状况有密切关系。（1）大气降水大气降水通过路面，路肩边坡和边沟渗入路基。（2）地面水边沟的流水、地表径流水因排水不良，形成积水、渗入路基。（3）地下水路基下面一定范围内的地下水浸入路基。（4）
18、毛细水路基下的地下水，通过毛细管作用，上升到路基。（5）水蒸气凝结水在土的空隙中流动的水蒸气，遇冷凝结成水滴。（6）薄膜移动水在土的结构中水以薄膜的形式从含水量较高处向较低处流动，或由温度较高处向冻结中心周围流动。地下水地面水地下水位大气降水毛细水2.5.2路基干湿类型及平衡湿度状况与预估1路基土的基质吸力与饱和度道路竣工后，路基在整个使用期内处于非饱和状态，其湿度状况主要由基质吸力所决定，非饱和状态土的含水率与基质吸力的关系就是土水特征曲线，只要知道路基土的基质吸力，就可以根据土水特征曲线预估路基湿度状况（饱和度）可采用饱和度来表征路基土的湿度状态。2路基平衡湿度状况与预估在路面完工2-3年
19、内，路基的湿度变化受周围气候因素及地下水或地表长期积水的影响达到一种相对稳定的平衡状态，此时湿度称为平衡湿度（用饱和度来表示）。分为潮湿、中湿、干燥三类。（1）潮湿类路基：地下水或地表水长期积水的水位高，路基工作区均处于地下水毛细湿润影响范围内，路基平衡湿度由地下水或地表水长期积水的水位升降所控制。（2）中湿类路基：兼收地下水和气候因素影响，即地下水位较高，路基工作区被地下水毛细润湿面分为上、下两部分，下部受毛细水湿润的影响，上部则受气候因素影响。（3）干燥类路基：路基工作区处于地下水毛细湿润面之上，路基平衡湿度由气候因素所控制。路基平衡湿度的预估主要基于非饱和土力学的土-水特征曲线（饱和度或
20、含水率-基质吸力关系曲线）。受地下水控制的，采用地下水位模型预估路基基质吸力；受气候因素控制的，采用TMI模型预估路基基质吸力，潮湿类路基平衡湿度的饱和度可根据路基土组类别及地下水位高度注：1）对于沙（含级配好的沙 SW、级配差的沙SP），D60大时，平衡湿度取低值，D60小时，平衡湿度取高值。 2）对于其他含细粒的土组，通过0.075mm筛的颗粒含量大和塑性指数高时，取低值，反之，取高值。表2.7 各路基土距地下水位不同高度处的饱和度（%）土组计算点距地下水或地表水长期积水水位的距离（m）0.31.01.52.02.53.04.0粉土质砾 GM698455695065496245594357
21、黏质土砾 GC799664836079567554735271沙 S80955070粉土质沙 SM799364776072566854665264黏土质沙 SC909977877283688066786476低液限粉土 ML9410080907686738371816980低液限黏土 CL93100809376907388708668856683高液限粉土 MH10090958692839081898087高液限黏土 CH100939790938891869085898387中湿类路基平衡湿度的饱和度可参照右图，先分别确定路基工作区上、下部分的平衡湿度，再以厚度加权平均计算路基的平衡湿度。地下
22、水毛细润湿面以上的路基工作区称为路基工作区上部，按路基土组类别和TMI值确定其平衡湿度；地下水毛细润湿面以下的路基工作区称为路基工作区下部，按路基土组类别和距地下水位的距离确定其平衡湿度。干燥类路基平衡湿度的饱和度可根据路基所在自然区划的湿度指标TMI和路基土组类别确定。不同自然区划的TMI值可根据表2.8查取，再按路基所在地区的TMI值和路基土组类别，根据右表插值得到该地区的路基平衡湿度的饱和度。2.6 路基常见的病害2.6.1路基工程的基本要求（1）整体稳定性：为防止路基结构在行车荷载及自然因素作用下发生整体失稳，发生不允许的变形或破坏，必须因地制宜采取一定的措施来保证路基整体结构的稳定性
23、。（2）强度：路基的强度是指在行车荷载作用下，路基抵抗变形与破坏的能力。（3）水温稳定性：路基的水温稳定性是指路基在水和温度的作用下保持其强度的能力。（4）排水通畅：路基无论施工期还是运营期，应自始至终确保排水通畅。（5）边坡稳定美观：上边坡防护应首先确保安全、耐久。同时应注意施工质量的内实外美。 2.6.2路基的主要病害（1）路基沉陷路基沉陷是指路基表面在垂直方向产生较大的沉落。图 2-1-1 路 堤 沉 陷2.边坡滑塌根据边坡土质类别，坡坏原因和规模的不同，可分为溜方与滑坡两种情况。滑动土堆c)b)a)3.碎落和崩塌剥落和碎落是指路堑边坡风化岩层表面，在大气温度与湿度的交替作用，以及雨水冲
24、刷和动力作用之下，表层岩石从坡面上剥落下来向下滚落。大块岩石脱离坡面沿边坡滚落称为崩塌。a)b)c)1:m4.路基沿山坡滑动在较陡的山坡填筑路基，若路基底部被水浸湿，形成滑动面，坡脚又未进行必要的支撑，在路基自重和行车荷载作用下，整个路基沿倾斜的原地面向下滑动，路基整体失去稳定。5.不良地质、水文条件和自然灾害造成破坏公路通过不良地质条件（如泥石流、溶洞等）和较大自然灾害（如大暴雨）地区，均可能导致路基的大规模毁坏。另外，不可抗拒的自然灾害（如地震、火山等）均可造成无法防治的毁坏。2.6.3路基工程病害防治为提高路基稳定性，防治病害的产生，主要有以下措施：1）正确设计路基横断面。2）选择良好的
25、路基用土填筑路基，必要时对路基上层填土作稳定处理。3）采取正确的填筑方法，充分压实路基，保证达到规定的压实度。4）适当提高路基，防止水分从侧面渗入或从地下水位上升进入路基工作区范围。5）正确进行排水设计（包括地面排水、地下排水、路面结构排水以及地基的特殊排水）。6）必要时设计隔离层隔绝毛细水上升，设置隔温层减少路基冰冻深度和水分累积，设置砂垫层以疏干土基。7）采取边坡加固，修筑挡土结构物，土体加筋等防护技术措施，以提高其整体稳定性。以上各项技术措施的宗旨在于限制水分侵入路基，使已侵入路基的水分迅速排除，保持干燥，提高路基的整体强度与稳定性。2.7 影响路基稳定性的因素2.7.1自然因素（1）地
26、理条件公路沿线的地形、地貌和海拔高度不仅影响路线的选定，也影响到路基与路面的设计。平原、丘陵、山岭各区地势不同，路基的水温情况也不同。（2）地质条件沿线的地质条件，如岩石的种类、成因、节理、风化程度和裂隙情况，岩石走向，倾向、倾角、层理和岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层、以及有无断层或其它不良地质现象（岩溶、冰川、泥石流、地震等）都对路基路面的稳定性有一定的影响。（3）气候条件气候条件如气温、降水、湿度、冰冻深度、日照、蒸发量、风向、风力等都会影响公路沿线地面水和地下水的状况，并且影响到路基路面的水温情况。2.7.1自然因素（4）水文和水文地质条件水文条件如公路沿线地表水的排泄，河流洪水位，
27、常水位，有无地表积水和积水时期的长短，河岸的淤积情况等。水文地质条件如地下水位，地下水移动的规律，有无层间水、裂隙水、泉水等。所有这些地面水及地下水都会影响路基路面的稳定性。（5）土的类别土是建筑路基和路面的基本材料，不同的土类具有不同的工程性质，将直接影响路基和路面的强度与稳定性。2.7.2路基的水温稳定性水对路基的影响表现为水分的浸入降低了路基的承载能力。温度对于路基的影响主要体现在温度的变化调节土内水分的迁移和冻融。2.7.3人为因素影响路基稳定性的人为因素主要有设计、施工和养护等几方面。如设计过程中选择的荷载（静载、活载及其大小和重复作用次数等），确定的路基结构（路基形式、路基填土或填
28、石的类别与性质、排水结构物与支挡结构物的设置等）。在施工过程中的施工工艺是否正确，如填筑方法（是否分层填筑）、压实方法、压实度等是否满足要求以及是否采用大爆破等。养护措施是否及时有效也会影响路基稳定性。路基路面工程路基路面工程点击此处添加副标题第三章 一般路基设计本章重点讲解一般路基设计的横断面设计、填料选择和压实标准。难点为路基稳定性分析。了解附属设施设计和特殊路基设计。3.1 一般要求及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
29、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 路基横断面类型路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合三种类型。3.2.1路堤路堤是指全部用土石填筑而成的构造物。可划分为矮路堤、高路堤和一般路堤根据路基所处的条件和加固类型的不同，还有浸水路堤、护脚路堤及挖沟填筑路堤等形式。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3.2.2路堑路堑是指全部在天然地面开挖而成的构造物。有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。3.2.3半填半挖路基a)一般填挖路基；b)矮挡土墙路基；c)护肩路基；
30、d)砌石护坡路基；e)砌石护墙路基；f) 挡土墙支撑路基；g)半山桥路基3.3 路基构造设计路基横断面由宽度、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路基宽度路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。技术等级高的公路，设有中间带、路缘石、变速车道、爬坡车道、紧急停车带等，均应包括在路基宽度范围内。每个车道宽度为3.503.75m路肩宽度尽可能增大，一般取13m高速、一级公路二、三、四级公路3.3.2路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高之差。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。所
31、以路基高度有中心高度与边坡高度之分。 新建公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高、加宽地段，则为设置超高、加宽前的路基边缘标高；改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。设有中央分隔带的高速公路、一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求、路基稳定性和工程经济等因素确定的。从路基的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，路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。沿河及受水浸淹的路基，其高度应根据所规定的设计洪水频率，求得设计水位，再增加0.5m的
32、余量。3.3.3路基边坡坡度公路路基的边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H=1，如图所示，H:b=1:0.5（路堑边坡）或1:1.5（路堤边坡），通常用l: n（路堑）或1:m（路堤）表示其坡率，称为边坡坡率。路基边坡坡度的大小，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。1.路堤边坡当地质条件良好，边坡高度不大于20m时，其边坡坡率不宜陡于下表规定：堤边坡高度超过表列数值时，属高路堤，应进行单独设计。填方边坡高时，可在边坡中部每隔810m设平台一道，平台宽度为13m，用浆砌片石或水泥混凝土预制块防护。边坡平台设排水沟时，应符合排水沟设计要求；不设排水沟
33、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。2.路堑边坡路堑是从天然地层中开挖出来的路基结构物，设计路堑边坡时，首先应从地貌和地质构造上判断其整体稳定性。3.3.4城市道路路基构造设计1.路基构造设计基本原则1）路基设计应注意与沿线自然环境和城市景观相协调，并充分考虑道路沿线的地质和水文特点，有效利用原有地形，尽量做到填挖平衡，避免高填深挖。 2）路基土石方的借弃应结合当地城市规划，兼顾土质类型、土石方量、用地情况及运输条件等因素，合理选择取、弃地点。 3）路基设计应因地制宜，合理利用当地材料、工业废料与建筑渣土。生活垃圾不得用于路基填筑。 4）路基设计应充分考虑
34、道路运行中的各种不利因素，减小变异性，保证耐久性。2.基于构造功能的路基构造设计（1）路基横断面形式横断面有三种基本形式:路堤式、路堑式、半填半挖式横断面的组成有：车行道(路面)、人行道、路缘石、绿化带、分隔带等在高路堤和深路堑的路段，还包括挡土墙城市道路横断面的选择与组合基本原则：1）符合城市道路系统对道路的性质、等级和红线宽度等方面的要求2）满足交通畅通和安全的要求3）充分考虑道路绿化的布置4）满足各种工程管线布置的要求5）要与沿路建筑和公用设施的布置要求相协调6）要考虑现有道路改建工程措施与交通组织管理措施的结合7）要注意节省建设投资，节约城市用地（2）路基结构与性能要求主要指标：1）整
35、体稳定性2）变形量控制（3）基于构造功能的路基构造细部设计1）路床顶面横坡应与路拱横坡一致，应确保雨水能迅速排除，同时注意与街坊内部的排水系统协调。2）路基设计高度应使路肩边缘的路基相对高度不低于路基土的毛细水上升高度，并应满足冰冻的要求。3）对于挖方路基，边坡坡顶、坡面、坡脚和边坡中部平台应设置地表排水系统。3.4 有关附属设施一般路基工程有关的附属设施有取土坑、弃土堆、护坡道和碎落台等。3.4.1 取土坑与弃土堆3.4.2护坡道与碎落台（1）护坡道护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，设置的目的是加宽边坡横向距离，减小边坡平均坡度；护坡宽度最少为1.0m；通常护坡道宽度视边坡高度h而定：h
36、3.0m时，d=1.0m；h =3.06.0m时，d =2.0m；h =6.012.0m时，d2.04.0m；护坡道一般设在挖方坡脚处，边坡较高时亦可设在边坡上方及挖方边坡的变坡处。浸水路基的护坡道，可设在浸水线以上的边坡上。（2）碎落台碎落台设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，以保护边沟不致阻塞，亦有护坡道的作用。碎落台宽度一般为1.01.5m，如兼有护坡作用，可适当放宽。高速公路、一级公路边坡高度超过12m时，碎落台宽度不宜小于2m。碎落台上的堆积物应定期清理。3.5 路基填土与压实3.5.1路基填土填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料
37、，含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质土严禁作为填料。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，路堤填料最小强度应符合下表的规定3.5.2路基压实及压实标准（1）压实的意义和机理意义：从力学上分析，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。3.5.2路基压实及压实标准压实机理：粘性土：1）在压实过程中，主要是由土粒间的引力与斥力的相对大小决定了压实土的结构。2）含水量较小时，粒间引力较大，外部
38、压实功不能有效地克服引力；3）增大含水量时，粒间引力减小，土粒在相同功能条件下易于移动而挤密，所以压实效果较好；4）达到某一含水量，土中空气最大程度被挤出，土的密度接近理论的最大密实度；5）但当含水量增大到一定程度之后，自由水出现，导致压实效果下降。砂性土：由不同粒径的砂粒所组成的，在压实过程中，细颗粒填入粗粒间的孔隙中，使砂的密实度增加。（2）压实土的特性分析1）提高路基的强度：土的干密度越大，强度越高。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3.路基压实标准（1）压实度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
39、的最大干密度比值，用表示。即：压实度是现行规范规定的路基压实标准，表示路基土的压实程度。0100%K（2）标准干密度的确定标准干密度的试验方法是击实试验。在室内确定土和材料的最大干密度和最佳含水量，并以此最大干密度作为该土或该材料的标准干密度。我国公路工程全部采用重型击实试验法，所用重型击实试验法的单位击实功是2.687J。重型击实试验法一般只适用于最大粒径不超过38mm（方孔筛）的土。土中超尺寸的颗粒含量不大于5%时，对试验结果无明显的影响；超尺寸的颗粒含量不大于30%时，对试验结果可进行修正确定土的最大干密度。（3）土质路基压实标准路基填土的压实度，由下而上逐渐提高标准；路面等级愈高，对路
40、基强度要求相应增大；自然条件越差，对路基的强度与稳定性越不利；3.5.3地基表层处理当地面横坡缓于1:5时，清除地表草皮、腐殖土后，可直接在天然地面上填筑路堤；地面横坡为1:51:2.5时，原地面应挖台阶，台阶宽度不应小于2m；当基岩面上的覆盖层较薄时，宜先清除覆盖层再挖台阶，当覆盖层较厚且稳定时，可予保留；地面横坡陡于1:2.5地段的陡坡路堤，必须检算路堤整体沿基底及基底下软弱层滑动的稳定性，抗滑稳定系数不得小于规定值。基底压实标准在一般土质地段，高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度(重型)不应小于90%；三、四公路不应小于85%。路基填土高度小于路面和路床总厚度时，应将地基表层土进行超
41、挖、分层回填压实，其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度。3.6 路基稳定性分析3.6.1路基边坡稳定性分析原理粘性土边坡失稳时，滑动土体有时类似圆柱形。松散的砂性土及砂土，滑动面类似于平面。直线破坏面折线破坏面曲线破坏面在进行边坡稳定性分析时，大多采用近似的方法，并假设：（1）不考虑滑动土体本身内应力的分布。（2）认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体成整体下滑。（3）极限滑动面位置要通过试算来确定。3.6.2边坡稳定性分析的计算参数（1）土的计算参数（、c、）路堑或天然边坡需试验：原状土的容重（kN/m3）、内摩擦角（）和粘聚力c（kPa）。路堤边坡，应取与现场压实度一致的压实土的
42、试验数据，包括压实后土的容重（kN/m3）、内摩擦角（）和粘聚力c（kPa）。路基填土的强度参数c、值，宜采用直剪快剪三轴不排水剪试验获得。地基的强度参数c、值，宜采用直剪固结快剪或三轴固结不排水剪试验获得。（2）边坡的取值边坡稳定性分析时，对于折线形或阶梯形边坡(如下图)，一般可取平均值。下图左图取AB线，右图则取坡脚点和坡顶点的连线。（3）汽车荷载当量换算在边坡稳定性分析时，需要将车辆按最不利情况排列，并将车辆的设计荷载换算成当量土柱高（即以相等压力的土层厚度来代替荷载）。CDEBA1:n1:n1:nh1h2h3h3.6.3 路基边坡稳定性分析方法路基边坡稳定性分析方法可分为两类，即力学分
43、析法和工程地质法。力学分析法包括数解法和图解或表解法；数解法即假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析（此法较精确，但计算较繁）图解或表解法即在计算机和图解分析的基础上，制定成图或表，用查图或查表法进行边坡稳定性分析。（此法简单，但不如数解法精确）工程地质法：根据不同土类及其所处的状态，经过长期的生产实践和大量的资料调查，拟定边坡稳定值参考数据。（1）直线滑动面法cos +cLGsinFGtgKT砂类土的路堑边坡ctgactgaftgGTFK00 GsincL+ cos令dK/d=0，则Kmin可求tg tgTFKcsctantan000fcccseafcfK)(2t
44、an)2(000min2. 圆弧滑动面法假定滑动面为圆弧面 a）下伏软弱土层的滑动面形式 b）下伏硬层的滑动面形式a） 坡脚圆 b）坡面圆 c）中点圆（1）圆弧法的基本原理和步骤基本原理：将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性。基本步骤：1）通过坡脚任意选定可能发生的圆弧滑动面AB，其半径为R，沿路线纵向取单位长度1m。将滑动土体分成若干个一定宽度的垂直土条，其宽一般为24m2）计算每个土条的土体重；3）计算每一小段滑动面上的反力(抵抗力)，即内摩擦力（其中）和粘聚力；4）以圆心为转动圆心，半径为力臂，计算滑动面上各
45、力对点的滑动力矩和抗滑力矩。5）求稳定系数值试算多个滑动面，取稳定系数最小一般K=1.251.5011 111 11cos =sinsinnniiiirnmsiiiiniiinmiiiiiiRN fcLMKMRTTfGcLGG3h0ORABQNTRxyxc1fN12456783. 毕肖普条分法 （Bishop法）毕肖普在分析土坡稳定时认为土条之间的作用力不可忽略，土条之间的相互作用力包括土条两侧的竖向剪切力和土条之间的推力，并作如下假设：（1）滑动面为圆弧面；（2）滑动面上的剪切力做了具体规定；（3）土条之间的剪切力忽略不计(简化毕肖普法)。特点: （1）满足整体力矩平衡条件；（2）满足各条块
46、力的多边形闭合条件，但不满足条块的力矩平衡条件；（3）假设条块间作用力只有法向力没有切向力；（4）满足极限平衡条件。4.不平衡推力传递法不平衡推力传递法又称传递系数法或剩余推力法。该法将滑动体分成条块进行分析可考虑复杂形状的滑动面，可获得任意形状滑动面在复杂荷载作用下的滑坡推力。求解过程：1）先假设安全系数为1；2）然后从坡顶的一条开始逐条向下推求，直至求出最后一条的推力；3）如最后一条推力不为零则要重新假定安全系数，重新计算。使用不平衡推力法计算时，抗剪强度指标可根据土的性质和当地经验，采用试验和滑坡反算相结合的方法确定。分条之间不能承受拉力，所以任何土条的推力如果为负，则推力不再向下传递，
47、而对下一土条取推力为零。3.6.4 路基稳定性分析的规范采用方法1.路堤稳定性分析内容：路堤堤身的稳定性、路堤和地基的整体稳定性、路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性等。（1）路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性宜采用简化Bishop法进行分析计算当土条滑弧位于地基中时当土条滑弧位于路堤中时aiiditididiidiimQWUWbCKtan)(tanaitiitiitiimQWbCKtan)(siiiiFmtansincos（2）路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性可采用不平衡推力法进行分析计算11tancos1siniiiiiQiisiiQiEWlcFWE)sin(tan)cos(11
48、1iisiiiiFnNnnQn+PTnn-1Enn-1nnLE21L12L1234（3）稳定安全系数路堤稳定性计算分析得到的稳定系数不得小于下表所列稳定安全系数。2.路堑稳定性分析分析基本原则：规模较大的碎裂结构岩质边坡和土质边坡宜采用简化Bishop计算；对可能产生直线形破坏的边坡宜采用平面滑动面解析法进行计算；对可能产生折线形破坏的边坡宜采用不平衡推力法计算；对结构复杂的岩质边坡，可配合采用赤平投影法和实体比例投影法分析及锲形滑动面法进行计算；当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析法进行分析。边坡稳定性计算三种工况：（1）正常工况：边坡处于天然状态下的工况；（2）非正常工况：边坡处于暴雨或连
49、续降雨状态下的工况；（3）非正常工况：边坡处于地震等荷载作用状态下的工况。3.6.5浸水路堤稳定性分析1.渗透动水压力的作用2.渗透动水压力的计算3.浸水路堤边坡稳定性分析浸水路堤的稳定性，应按路堤处于最不利的情况进行边坡稳定性分析。采用圆弧法进行浸水路堤边坡稳定性分析，其稳定系数可按下式计算水位上涨水位下降0BIDRSDTTLcLcNfNfSDRTTRLCLCNfNfMMKnBcBBccBBccnBcBBccBBcc/= 动滑抗抵DTTLcLcNfNfKBcBBccBBcc3.6.6软土路堤稳定性分析软土天然含水量大，压缩性高，承载能力低，填土后受压可能产生侧向滑动，或有较大沉降，从而导致路
50、基的破坏，一般要求采取适当的稳定措施。比较简易的方法有换土、铺筑砂石垫层、修建反压护道等，必要时可考虑设置砂井、石灰桩、水泥搅拌桩等加固措施。1.地基沉降计算分层总和法：沉降系数ms2.地基稳定性与工后沉降控制标准csSmS YVHHms)(123. 02 . 07 . 03.7 特殊路基设计3.7.1季节性冰冻地区路基设计1.季节性冰冻地区道路工程特点冬季冻结，夏季全部融化，容易引发冻胀和翻浆病害2.设计原则和防治措施（1）设计原则：以防为主，防治结合（2）防治的基本途径调节路基水温状况，防止地面水，地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部。案例：黑龙江省某公路路基处治方法工程概况：