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1、 目录绪论2一、公路路基和路面2二、影响公路路基路面稳定性的自然因素2三、城市道路3四、路基破坏形式6第一章 工程概况7一、工程介绍7二、工程区域自然条件8三、工程地质条件8四、软土层分布9五、主要技术标准11第二章 道路横断面设计12一、一般路基横断面形式和组成12二、路基宽度15三、路基高度15四、本工程路基横断面设计16五、路基填料17六、击实要求18第三章 路基边坡稳定性分析19一、概述19二、软土地基上路堤的最小高度和极限高度19二、边坡滑动面的形状21三、边坡稳定性的分析方法22四、边坡稳定性设计的计算参数28五、软土地基上路堤的稳定分析29六、稳定分析中的几个注意问题38第四章
2、挡土墙设计40一、挡土墙的分类及用途40二、悬臂式挡土墙设计44第五章 应力计算和固结沉降52一、软土的成因及特点52二、地基应力计算54三、沉降计算57第六章 软土地区地基处理及施工工艺60一、软土处理措施-粉喷桩60二、桩位布置及计算62三、地基处理及计算63四、粉喷桩施工工艺72绪论一、公路路基和路面路基是在天然地面表面按照路线位置和设计断面的要求填筑或开挖形成的岩土结构物。公路路基是路面的基础，它承受着本身岩土自重和路面重量，以及由路面传递而来的行车荷载，是公路的承重主体。路面是在路基顶面的行车部分用各种筑路材料铺筑而成的层状结构物。路基是路面的基础，坚强且稳定的路基为路面结构长期承受
3、汽车荷载作用提供了重要的保证,路面结构层对路基起保护作用，使路基不会直接承受车轮和大气的破坏作用，长期处于稳定状态。路基和路面实际上是不可分割的整体。公路路基由宽度、高度和边坡坡度三者所构成。路基宽度取决于公路技术等级,路基高度取决于纵坡设计及地形，路基边坡坡度取决于地质、水文条件，并由边坡稳定性和横断面经济性等因素比较选定。二、影响公路路基路面稳定性的自然因素 1地形 平原地区地势平均，一般来说地面水容易积聚，地下水水位较高，因此，路基需要保持一定的最小填土高度，路面结构层应选择水稳性良好的材料；山岭重丘地区地势陡峻，路基的强度与稳定性特别是稳定性不易保证，需要采取某些防护与加固措施，且路基
4、路面的排水至关重要。 2地质 沿线岩土的种类、成因、岩层的走向、倾向和倾角、风化程度等，都影响路基的强度与稳定性。 3气候 公路沿线地区的气温、降雨量、降雪量、冰冻深度、日照、年蒸发量、风力、风向等，影响路基路面的水温状况。 4水文与水文地质 水文是指地面径流、河道的洪水位、河岸的冲刷与淤积情况等。水文地质则是指地下水位、地下水移动的规律，有无泉水及层间水等。所有这些都会影响路基路面的稳定性，如处理不当，往往会导致路基路面产生各种病害。 影响路基路面稳定性的人为因素一般有：行车荷载的作用、路基路面设计、施工及养护是否正确等。路基设计时应根据各路段的具体情况，采用合理的路基断面型式。做好地面和地
5、下排水，对不良地质路段，还应采取必要或特别的措施，防止路基病害的发生。路面设计时，应根据各地的气候特点，采用合理的结构组合，并采用适当的路面结构排水设施。三、城市道路(一)概述现代的城市道路是城市总体规划的主要组成部分，它关系到整个城市的有机活动。为了适应城市的人流、车流顺利运行，城市道路要具有：适当的路幅以容纳繁重的交通;坚固耐久,平整抗滑的路面以利车辆安全、舒适、迅捷的行驶；少扬尘、少噪声以利于环境卫生；便利的排水设施以便将雨雪水及时排除；充分的照明设施以利居民晚间活动和车辆运行；道路两侧要设置足够宽的人行道、绿化带、地上杆线、地下管线。城市各重要活动中心之间要有便捷的道路连接，以缩短车辆
6、的运行距离。城市的各次要部分也须有道路通达，以利居民活动。城市道路繁多又集中在城市的有限面积之内，纵横交错形成网状，出现了许多影响着相交道路的交通流畅的交叉路口,所以需要采取各种措施,如设置色灯信号管制、环形交叉、渠化交通、立体交叉等以利交通流畅。城市交通工具种类繁多，速度快慢悬殊，为了避免互相阻碍干扰,要组织分道行驶,用隔离带、隔离墩、护栏或划线方法加以分隔。城市公共交通乘客上下须设置停车站台，还须设置停车场以备停驻车辆。要为行人横过交通繁忙的街道设置过街天桥或地道，以保障行人安全又避免干扰车辆交通；在交通不繁忙的街道上可划过街横道线，行人伺机沿横道线通过。此外，城市道路还为城市地震、火灾等
7、灾害提供隔离地带、避难处所和抢救通道；为城市绿化、美化提供场地，配合城市重要公共建筑物前庭布置，为城市环境需要的光照通风提供空间；为市民散步、休息和体育锻炼提供方便。(二)城市道路分类城市道路的功能是综合性的，为发挥其不同功能，保证城市中的生产、生活正常进行。交通运输经济合理，应对道路进行科学地分类。分类方法有多种形式，根据道路在城市规划道路系统中所处的地位划分为主干路、次千路及支路；根据道路对交通运输所起的作用分为全市性道路、区域性道路、环路、放射路、过境道路等；根据承担的主要运输性质分为客运道路、货运道路、客货运道路等根据道路所处环境划分为中心区道路、工业区道路、仓库区道路、文教区道路、行
8、政区道路、住宅区道路、风景游览区道路文化娱乐性道路、科技卫生性道路、生活性道路、火车站道路、游览性道路、林荫路等。在以上各种分类方法中，主要是满足道路在交通运输方面的功能。规范以道路在城市道路网中的地位和交通功能为基础。同时也考虑对沿线的服务功能，将城市道路分为四类，即快速路、主干路、次千路与支路。快速路完全为交通功能服务，是解决城市大容量、长距离、快速交通的主要道路。主干路为连接城市各主要分区的干路，是城市道路网的主要骨架，以交通功能为主。次干路是城市区域性的交通千道，为区域交通集散服务，兼有服务功能，配合主千路组成道路网。支路为次干路联系各居住小区的连接线路解决局部地区交通，直接与两侧建筑
9、物出人口相接，以服务功能为主。(三)城市道路分级大、中、小城市现有道路行车速度、路面宽度、路面结构厚度、交叉口形式等都有区别为了使道路既能满足使用要求，又节约投资及土地有关规范规定：除快速路外的各类道路根据城市规模、设计交通量、地形等又分为I、 II 、III级。一般情况下大城市应采用各类指标中的工级标准，中等城市应采用II 级标准，小城市采用皿级标准不同类别的同一级别道路的设计速度是不同的。()城市道路路面分类1.按结构强度分类（参见表1.1 )1 高级路面：路面强度高、刚度大、稳定性好是高级路面的特点。它使用年限长，适应繁重交通量，且路面平整、车速高、运输成本低，建设投资高，养护费用少，适
10、用于城市快速路、主干路。2 次高级路面路面强度、刚度、稳定性、使用寿命、车辆行驶速度、适应交通量等均低于高级路面，但是维修、养护、运输费用较高，城市次千路、支路可采用。2.按力学特性分类 （1）柔性路面荷载作用下产生的弯沉变形较大、抗弯强度小在反复荷载作用下产生累积变形，它的破坏取决于极限垂自变形和弯拉应变柔性路面主要代表是各种沥青类路面 （2）刚性路面行车荷载作用下产生板体作用抗弯拉强度大，弯沉变形很小，呈现出较大的刚性，它的破坏取决于极限弯拉强度。刚性路面主要代表是水泥棍凝土路面。 表1.1城市道路分类路面等级 面层材料 使用年限快速路、主干路高级路面 水泥混凝土 30 沥青混凝土15次干
11、路、支路 次高级路面沥青贯入式碎（砾）石 12沥青表面处理 8四、路基破坏形式（一）路基的沉陷 路基沉陷的特征是路基表面产生较大的竖向位移。图0-l所示。 图0.1 a）路堤下陷 b）路基下陷 路基本身的沉陷主要是由于填料选择不当，填筑方法不合理，压实不足，在荷载和水、温度综合作用下引起的。原地面为软弱土层，例如泥沼、流沙或垃圾堆积等填筑前未经换A土或压实处理，造成承载力不足，发生侧面剪裂凸起，地基发生下沉，亦引起路堤下陷。（二）路基边坡的坍方 按其破坏规模与原因的不同，路基边坡的坍方可分为剥落、碎落、滑坍、崩坍、坍塌等。路基边坡坍方的主要原因有：边坡过陡；填筑路堤方法不当；土体过于潮湿；坡脚
12、被水冲刷；岩石破碎和风化严重等。（三）路基沿山坡滑动在较陡的山坡上填筑路基，如果原有地面较光滑，未作必要的处理，如未进行凿毛或人工开挖台阶，或丛草未清除，坡脚又末进行必要的支撑，特别是在受水的浸润后。填方路基与原地面之间摩擦阻力减小，路基整体或局部沿地面向下移动。上述原因中，地质条件是影响路基工程质量和产生病害的基本前提，水是造成路基病害的主要原因。第一章 工程概况一、工程介绍拟建临江大道东段（华南桥车陂路）是一条广州市天河区最南侧的一条东西向的城市I级主干道，东接临江大道西段，西止于车陂路，全长约3.8公里。与既有临江大道西段衔接后东西向基本贯穿整个天河区。临江大道濒临珠江北岸，工程范围内没
13、有既有的东西向道路，主要既有道路均为南北向道路，与拟建临江大道形成“T”型交叉口，由西向东依次为：员村一横路、员村二横路、员村三横路、员村四横路、科韵路、员村五横路，共六条南北向道路，道路等级除科韵路外，其余五条道路等级较低。另外，还有两座跨江大桥（华南大桥、黄洲大桥），上跨临江大道。本工程范围内分布有五条河涌及多处鱼塘，河涌分别为员村涌（宽约20米）、程界西涌（宽约15米）、程界东涌（宽约40米）、棠下涌（宽约30米）、造纸厂涌（宽约36米）。道路跨越河涌处，设置桥梁。本段工程范围内厂区较为密集，主要分布有主要有南方面粉厂、广州燃料公司、广州化工厂、广州罐头厂、广州氮肥厂、广东省基础公司材料
14、供应站、员村电厂的厂房。还有部分民居。根据现场踏勘，整个工程范围内除南方面粉厂厂区对路线方案控制以外，其余基本没有控制性建筑物。二、工程区域自然条件（一）地形与地貌拟建临江大道东段（华南桥车陂路）工程位于广州市天河区珠江北岸，濒临珠江，属珠江三角洲冲积平原，珠江支流一级阶地。工程范围内总体地势较平坦，除里程K0+050K0+200段地面标高在10m11m之间外，其余地段地面标高一般在6.2m8.2m。（二）气象与地震1.气象条件工程区域属亚热带季风气候区，全年降水充沛，雨季明显。年平均气温为21.9左右；年平均降水量1696.5mm左右；年平均风速1.9m/s。2.地震基本烈度据广东省地震烈度
15、区划图，场地地震基本烈度为度区。三、工程地质条件（一）地层岩性特征第四系全新统地层厚1520m，场地表层多分布有人工填土，以杂填土为主；其下为海陆交互相沉积的淤泥、淤泥质土及淤泥质粉细砂；最下部为第四系全新统冲积亚粘土、亚砂土及粉细砂。基岩为上白垩统紫红色砂岩，泥质胶结。（二）水文地质 地表水：珠江为测区近邻最大水系，具通航条件；路线经过的多条河涌，常年流水，为珠江支流。地下水：地下水位埋深0.53.5m，由大气降水及江河河水补给。表层填土层结构疏松，含上层滞水，受季节性降雨影响大；海陆交互相沉积的淤泥质细砂层，水量较大，为孔隙水，主要由大气降水及地表水的渗入补给；冲积细砂层，透水性强，含水丰
16、富，具承压性，属承压含水层，主要由地下水的侧向补给和地表水的渗入补给为主。（三）不良地质与特殊地质场区饱和松散状的淤泥质粉细砂为液化土层；表层的杂填土由建筑垃圾、粘性土及少量生活垃圾组成，松散为主，分布不均；场区的淤泥及淤泥质土，流塑状，含有机质，强度低，为软弱土层。四、软土层分布临江大道位于珠江三角洲冲积平原珠江北岸,珠江支流一级阶地。总体场地地势平坦,以工厂区、鱼塘及河涌为主,厂区内分布有工业设施、建筑物及空地。第四系全新统地层厚1020m。场区主要分布第四系人工填土层（Q4ml）、第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）、第四系全新统冲积层（Q4al）、残积层（Qel）、以及白垩系上统（
17、K2）岩层。各岩层自上而下依次为：1）第四系人工填土层（Q4ml）1杂填土:普遍分布于场地,呈杂色、灰黑色、杂褐色，主要由建筑垃圾、粘性土及少量生活垃圾组成,松散为主,分布不均,该层直接出露于地表,层厚0.54.5m。2素填土:揭露于K0+980K1+200、K1+590K1+845及K3+724，呈灰黄色、灰黑色、灰色,主要由亚粘土或粗砂组成,可塑或疏松状,层厚0.64.9m。2）第四系全新统海陆交互相沉积层（Q4mc）广泛分布于场地，顶界埋深0.56.5m，按岩性可分以下两个亚层：1淤泥：广泛分布于场地，灰黑色，饱和，流塑，含有机质, 局部变相为淤泥质亚粘土、淤泥质砂土及淤泥质粉砂，该层位
18、于人工填土之下,层厚28m。2淤泥质细砂:揭露于K0+000K0+500、K2+250K2+350、K3+000K3+724,呈不连续状分布，灰黑色，饱和，松散，颗粒均匀，层中夹薄层淤泥，含少量有机质,该层位于淤泥层之下,层厚0.94.9m。3）第四系全新统冲积层（Q4al）场地分布局限，揭露层厚0.53.0m，按岩性可分以下两个亚层：1细砂:局部变相为亚砂土，分布局限,仅揭露于K0+000、K0+504、K2+250K2+350、K3+724，呈灰黄色、灰色，饱和,稍密至中密。砂颗粒均匀,层厚1.303.00m。2亚粘土: 仅揭露于K0+450K0+800、K1+657,层状透镜状断续分布，
19、灰白色，灰色，夹红色，软塑可塑，层厚0.53.0m。4）第四系残积层（Qel）亚粘土:广泛分布于场地，暗紫红色，局部黄色,可塑硬塑，为泥质粉砂岩风化残积土,层位稳定,工程性质较好,厚度大于5m。软土土层具体分布范围详见特殊路基设计纵断面布置图及岩土工程勘察报告。软土层主要物理力学指标如表1.1： 软土层只要物理力学指标表 表1.1项目数值范围均值项目数值范围均值天然含水量(%)48.8-75.762.7固 结快 剪g ( o )10.0空隙比e1.37-1.961.58Cg (kPa)7.0-10.08.5塑性指数Ip（%）8.6-13.810.8快 剪 ( o )3.9饱和度（%）91.3-
20、100.096.4C (kPa)5.0液限L（%）22.6-39.233.1压缩摸量Es (Mpa)1.79-2.992.40天然容重(g/cm3)1.55-1.6733.1压缩系数a0.10.2 ( MPa-1)0.83-1.651.13塑限p（%）14.0-25.622.3固 结系 数Cv (cm2/s10-3)0.393-0.4410.417五、主要技术标准1、 道路等级及道路性质临江大道规划为城市主干道I级兼城市景观道路；2、 计算行车速度：60Km/h；3、 最大纵坡：1.5%；4、 最小坡长：170m；5、 最小平曲线半径：1000m；6、 最小缓和曲线长度：50m；7、 最小竖曲
21、线半径：凸型：6000m凹型5000m；8、 桥梁荷载：城-A级；9、 桥梁净空：5m；10、 路面设计轴载：BZZ-100；11、 抗震设防：抗震物构造按7度设；12、 设计暴雨重现期：采用P2年；a） 平面线型设计路线平面根据规划局批复的红线坐标及曲线半径控制与设计，全线共设曲线4处，最小曲线半径1000m，最大曲线为2000m，均不需设缓和曲线，道路平面标准满足城市主干道I级的平面标准。在道路设计起点处，为了与既有临江大道西段顺接，同时为绕避华南大桥桥墩，设计中采用加宽中央分隔带，设置渐变段的措施，完成与既有路的顺畅衔接。渐变段长度100m，最小渐变率为1/16.7。b） 纵断面线型设计
22、根据初步设计专家审查意见，要求在施工图设计中尽量减少路基填方量。本次施工图设计道路纵断面设计的主要控制因素为：防洪标高7.8m及五条河涌的疏浚要求。道路纵断面设计一般路段路缘带处设计标高不低于8.1m，这样可以保证道路外侧最低点标高大于7.8m。跨越河涌的地段桥梁梁底高程按河涌堤岸高程或最低梁底高程控制，由于设计范围内地面标高起伏很小，使的全线纵坡较为平缓，最大纵坡为1.5%，最小坡长为170m，竖曲线凸形最小半径为6000m，凹形最小半径为5000m。一般路段纵断面设计采用最小0.3的排水坡。全线填方最高的路段位于程界东涌桥头两端，最高填方2.5m3.0m,段落长度130m。该段填方高度，主
23、要由河涌堤岸高程及31m跨度的梁高引起。另外四座桥梁桥头填土高度一般控制在2.0m以内。全线平均填土高度1.1m。第二章 道路横断面设计一、一般路基横断面形式和组成路基由路基本体和路机设备两部分组成。（一）路基本体在各种路基形式中，为了能按线路设计要求铺设路面而构筑的部分，称为路基本体。在横断面中，路基本体由路基顶面、路肩、基床、边坡、基地几部分组成，如图2.1 图2.1（a）矮路堤 图2.1（b）一般路堤 图2.1（c）护脚路堤1、 路基顶面能直接在其上面铺设面层的部分及路肩组成， 称为路基面。在路堤中路基顶面即为路堤堤身的顶面，也称为路堤顶面；在路堑中，路基顶面即为堑体开挖后形式的构造面。
24、2、 路肩公路路基横断面方向，行车道以外的两侧部分称为路肩，由硬路肩和土路肩所组成。其作用是保护路堤受力的堤心部分，保持路基面的横向排水，供养护维修人员作业行走避车。因此，路肩必须在考虑了施工误差、高路堤的沉落与自然剥蚀等因素以后，保持必要的宽度。3、 边坡路基边坡坡度对于路基稳定十分重要。确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。公路路基边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H=1，如图2.2 图2.2一般路堤边坡可以根据填料种类和边坡高度按表2.1所列的选用。 填料类别 边坡坡率上部高度（H8） 下部高度（H12） 细粒土 1:1.5 1:1.75 粗粒土 1:1.5 1:1.7
25、5 巨粒土 1:1.3 1:1.5(二)路基设备路基设备是路基的组成部分，是为确保路基体的稳定性而采用的必要的经济合理的附属工程措施。它包括排水设备和防护、加固设备两大类。路基的排水设备分为地面排水设备和地下排水设备两类。地面排水设备是用来拦截地面径流，汇集路基范围内的雨水并使其畅通的流向天然排水沟道，以防止地面水对路基的侵蚀、冲刷而影响其良好的状态。地下排水设备用以拦截、疏导地下水和降低地下水位，以改善地基土和路基坡的工作条件，以防止或避免地下水对路基和路基体的有害影响。路基防护设备用以防止或消弱风霜风雨、气温变化及流水冲刷等各种自然因素对路基体所造成的直接或间接的有害影响。其种类很多，类型
26、各异。常用的防护设备是坡面防护和冲刷防护。为了防止路基边坡和坡脚受坡面雨水的冲刷，防止日晒雨淋引起的干湿循环，防止气温变化引起土的冻融变化等因素影响边坡的稳定，常采用坡面防护。为了防止河水对边坡、坡脚或坡脚处地基不断的冲刷和淘刷，应采用冲刷防护。二、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。路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.503.75m，技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路路肩宽度尽可能增大。一般取13m，并铺筑影之路肩，以保证路面行车不受干扰。如图2.3
27、图2.3三、路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖高度，是路基设计高程和地面高程之差。由于原地面沿横断面方向往往是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差往往有差别。路基高度是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差。而路基两侧边坡的高度是指填方边坡或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。所以路基高度有中心高度和边缘高度之分。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、路及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。 为保证路基稳定，应尽量满足路基
28、临界高度的要求，若路基高度低于按地下水位或地面面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。矮路堤通常处于行车荷载应力作用区范围内，同时经受着地面和地下水不利水温状况的影响。有事为了增强路基；路面的综合强度与稳定性，需要另外增加投资加强路面结构或增设地下排水设施。研究如何合理确定路基的高度，需要进行综合比较后才可择优取用。四、本工程路基横断面设计一般正常路段横断面布置为：7米（绿化带+人行道自行车道）+12米（机动车道）+8米（中央分隔带）+12米（机动车道）+7米（绿化带+人行道自行车道）+14米（景观绿化带），景观绿化带位于道路南侧，濒临珠江。14米景观绿化带可根据不同地段适当减窄或取消。以减少拆
29、迁。在“T”型交叉路口路口，增加左转弯车道，结合临江大道西段，按照500米至800米的间距，在道路两侧布置港湾式公交停靠站。交叉口处设置残疾人坡道及人行斑马线。横断面图如2.3 图2.3五、路基填料（一）一般规定 填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。 砾（角砾）类土、砂类土应优先选作路基填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部。用不同填料填筑路堤时，应分层填筑，每一水平层均应采用同类填料。高速公路、一级公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合表2-2的规定：项目分类路面地面以下深度（cm）填料最小强度（CBR）（%）粒料最大粒径（cm）高速公路、 一级公路其他等级公路填方路基上路床 0-30
30、8 6 10下路床 30-80 5 4 10上路堤 80-150 4 3 15下路堤 150以下 3 2 15零填及路堑路床0-30 8 6 10（二）填料类别 普通填料按颗粒粒径大小分为：巨粒土、粗粒土和细粒土。 巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，分为A、B、C、D组。本工程选用A、B组料作为填料。（三）公路路堤填料要求1.公路填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土作为填料，填料最大粒径应小于150mm。2泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直接用于填筑路基。3.浸水路堤应选用渗水性良好的材料填筑。当采用细沙、粉
31、砂作为填料时，应考虑振动液化的影响。4.当采用细粒土填筑时，路堤填料最小强度应符合表2-2规定。5.液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土，不得直接作为路基填料。六、击实要求压实标准，也称击实标准，是以压实度表示的。按公路土工试验规程（JTJ051-93）重型击实方法求得的最大干密实度的压实度，简称为重型击实标准。重型击实标准要求较高，必须对填料性质、土的含水量大小、分层摊铺和碾压厚度、碾压机具的质量和碾压遍数等进行认真的调查、试验，才能达到。如表2.3 表2.3 填挖类型 路面底面以下深度（cm）压实度（）填方路基上路床 030 95 下路床 3080 95 上路堤 80150 93 下路
32、堤 150以下 90 零填及路堑路床 080 95实机械主要有碾压方式、夯实式、振动式三种。一般情况下，用812t光轮碾压式压路机的每层松铺厚度为2030cm；用振动式或夯击式压路机可增厚到50cm。但分层厚度宜在施工现场通过试验确定。一般的情况下，压实功能愈高，土基密实度愈高，但当压实功能增加到一定的限度以上时，强度的提高变慢，若压实功过大，破坏了土基结构，效果会适得其反，相比之下，严格按最佳含水量控制比增加压实功要好得多。在含水量小于最佳含水量时可以洒水增湿，在含水量过大时，可用晾晒或掺石灰的方法解决。特殊干旱地区一般是指年降雨量少于150mm，且地下水位又很低、潮湿系数0.25的干旱地区
33、。因土的实际含水量大大低于最佳含水量，如果靠人工洒水来达到最佳含水量再进行碾压，将给施工带来很大困难，而这些地区，将压实度标准降低2%3%，也不至于影响路基的强度和稳定。特殊潮湿地区是指导我国东南湿热区、西南潮暖区的一些平坦低洼地带，雨量充沛、水系发达，地表积水，难以排泄，地下水位较高，地表上的含水量超过最佳含水量很多，常年处于饱和状态，成为“过湿土”。在这种土基上填土做路基，单靠增加压实功能，不仅不能提高压实度达到重型击实标准所要求的密实度，反会使土体破坏，形成所谓的“弹簧土”。这类特殊潮湿地段也允许将压实度降低2%3%。第三章 路基边坡稳定性分析一、概述 路基边坡稳定性分析计算，是路基设计
34、的主要内容之一。路基的稳定性，除了施工质量等因素外，般取决于边坡和地基的稳定性。填筑在陡坡上的路堤，还取决于路堤在陡坡上的滑动稳定性。 路基边坡的稳定性，涉及到岩土性质与结构，边坡高度与坡度，工程质量与经济等因素。一般情况下，对于边坡不高的路基，例如不超过8.0m的土质边坡、不超过12.0m的石质边坡，可按常规设计方法和标准，采用单坡式的规定坡度值。通常一般路基是套用典型横断面图进行设计，不需加以论证和验算。对于高路堤、深路堑、浸水的沿河路堤以及特殊地段的路基，则不能套用一般路基的设计方法，应进行边坡稳定性的分析计算，据此选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。土质边坡稳定性分析的各种方法，按
35、边坡滑动面形状，大体可分为直线、曲线和折线三大类，均以土的抗剪强度为理论基础，按力的极限平衡原理建立相应的计算式进行判断。地基的稳定性，与水文地质、地带类型、填土高度等因素有关，应采取相应措施，以达到提高地基承载力的目的。二、软土地基上路堤的最小高度和极限高度列车动载的影响与细颗粒上中毛细水上升高度较大，排水困难时路基病害发生的主要原因，因此在软土地区路堤高度不能低于基床厚度，也就是软土路堤的最小高度不能低于基床厚度，否则基床将由软土组成，这是十分不利的。在天然软土地基上，用通常速度施工的方法，填筑一般断面的路堤所能填筑的最大高度，称为极限高度，用Hc表示。极限高度的大小取决于软土的性质和成层
36、情况，软土表层硬壳的厚度与性质、填料的情况等等，极限高度仅作设计施工的参考依据，因此可近似的令=0，进行估算。（一）均质厚层软土地基上路堤的极限高度均质厚层软土地基上路堤的极限高度可按下述两种方法计算：1、理论估算公式 Hc=5.52 （3-1）式中 -表示地基土快剪测得的单位粘聚力； -填土容重；2、近似公式 Hc=0.3 （3-2）式中符号意义同前。（二）均质薄层软土地基上路堤的极限高度均质薄层软土地基的路堤极限高度采用下式计算（见图3.1） 图3.1 Hc= （3-3）式中 Ns稳定数，与边坡角、深度因数有关，深度因数 =（D+H）/H （3-4）计算时首先假定一个路堤高H，计算深度因数
37、，根据和边坡角查得稳定数Ns，再根据式（3-3）计算极限高度Hc，如所得的Hc与假设的十分接近，即为所求之值。否则重新设路堤高H计算，直至H与Hc接近。当软土下卧硬层顶面有较大横向坡度时，实际的极限高度将比计算所得值偏小一些。（三）工程路基极限高度计算 =（3+9）/3=4 （3-5） Hc=5.528.5/18=2.61 (3-6)路堤的极限高度为2.610米，小于设计路基高度。二、边坡滑动面的形状 路基边坡滑坍，是公路上常见的破坏现象之一，常发生于长期降雨，土基强度减弱之后。边坡滑坍严重时将中断交通。据观测，边坡滑坍破坏时形成一滑动面，滑动面的形状与土质有关，为简化计算，边坡滑动面形状近似
38、于直线、曲线或折线平面。对于粘性土，因其粘结力较大及摩擦角较小，滑动面类似于圆曲面，在边坡稳定性验算时可采用圆弧滑动面法。对于松散的砂土及砂性土，其内摩擦角较大及粘结力较小，滑动面类似于直线平面，在边坡稳定性验算时可采用直线滑动面法。滑动面形状如图3.2，进行边坡稳定性验算时，可考虑滑动破裂面通过坡脚，也可考虑通过坡脚以外(当地基为软弱土层时，如图3.2(c)或边披上某一点(当边坡为折线时，如图3.2(d)的可能情况。并要根据不同土质，不同情况进行选择。 图3.2（a） 图3.2（b） 图3.2（c）图3.3（d）三、边坡稳定性的分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用
39、的两种方法。（一）力学验算法 1.数解法：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验算，从中找出最危险滑动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此方法计算较精确，但计算繁琐。 2.图解或表解法：在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用。以简化计算工作。 3.工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对比，拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。（二）、直线滑动面法 松散的砂类土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。失稳土体的滑动面近似直线状态，故直
40、线滑动面法适用于砂类土。如图3-3所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD，沿假设的滑动面AD滑动，其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计)： （3-7）式中： F沿滑裂面的抗滑力，kN； T沿滑裂面的下滑力，kN； G土楔体重力和路基顶面车辆换算土层荷载之和，kN 滑裂面对水平面的倾斜角，（）； 路堤填料的内摩擦角，（）； c路堤填料的粘聚力，kPa； L滑动面的长度，m；图3.3 直线滑裂面 通过坡脚A点，假设几个（3-4个）不同的滑裂面，按式（3-7）。求出相应的稳定系数K1、K2、K3等值，并绘出K=f（a）曲线，用以定出最小稳定系数K
41、min及对应的最危险滑裂面的倾角。 验算的边坡是否稳定，取决于最小稳定系数Kmin的值。当Kmin1.0时，边坡处于极限平衡状态。由于计算的假定，计算参数(r、c)的取值都与实际情况存在一定的差异，为了保证边坡有足够的稳定性，通常以最小稳定系数Kmin1.25来判别边坡的稳定性。但Kmin过大，则设计偏于保守，在工程上不经济。 当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时，其粘聚力很小，可忽略不计，则式（3-8）变为： (3-8)式(3-8)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。（三）、圆弧滑动面法 用粘性土填筑的路堤，边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面，为简化计算，通常近似地假设为一圆弧状滑动面
42、。分析边坡稳定性时，按其各种不同的假设，有多种方法，但工程上普遍采用条分法(又称瑞典法)及具简化计算的表解法和图解法。1条分法 条分法是圆弧滑动面稳定性计算方法中一种具有代表性的方法。该法力的概念明确，使用范围较广，基本原理是静力平衡，计算时取边坡的单位长度。分条的目的，在于使计算结果较为精确。稳定系数最小值Kmin，通过多道圆弧试算而得，计算工作量较大，分条不宜过多。条分法要求作图准确，尽量减少量取尺寸的误差。 (1)计算公式及其步骤1)如图3.4所示，通过坡脚任意选定一个可能的圆弧滑动面AB，其半径为R。将滑动土体分成若干个垂直土条，其宽度一般为24m，通常分810个土条，分条时，可结合横
43、断面特征，如分在边坡或地面变化点处，以便简化计算。 图3.4 条分法验算计算图2）计算每个土条的土体重Q，引至滑裂圆弧验算面上并分解为： 切向力T=Qisin 法向力N=Qicos 式（3-9）式中：ai为第i条土体弧段中心点的半径线与通过圆心的垂线之间的夹角。以圆心o点为转动圆心，半径R为力臂，计算滑动面上各力对O点的滑动力矩，但应注意在OY轴右侧的Ti为正，是促使土楔体滑动的力；而在OY轴左侧的Ti方向相反，其值为负，是抵抗土楔体滑动的力，其产生的力矩应在滑动力矩中扣除。因此，滑动力矩为M滑(TiTi)R。计算土条重时，行车荷载换算的土柱应计算在相应的土条重Qi中。 4)以O点为圆心，计算滑动面上各力对O点的抗滑力矩，M抗滑(Nif+cLi)R。5)求稳定系数K： (3-10)式中： L滑动圆弧AB的