gAAA一般路基设计.ppt

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1、gAAA一般路基设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望3.1 3.1 一般要求一般要求路基：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基本要求：基本要求：1 1）具有足够的强度、稳定性和耐久性；）具有足够的强度、稳定性和耐久性；2 2）符合环保、地质、水文等要求；）符合环保、地质、水文等要求；3 3）地质条件、地质参数明确；）地质条件、地质参数明确；4 4）避免高路堤与深路堑）避免高路堤与深路堑;5 5）高速公

2、路、一级公路应采用动态设计；）高速公路、一级公路应采用动态设计；6 6）提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构；）提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构；7 7）符合经济性的要求。）符合经济性的要求。路基材料类型路基材料类型 强度强度 稳定性稳定性 应从地基处理、路基填料选择、路基强度与稳定性、防应从地基处理、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。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，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减少对生态环境的影响 土质

3、路基石质路基土石混填路基特殊材料路基（轻质材料）一般路基概念一般路基概念 通常是指在良好的地质与水文条件下，填方高度（1.5mh 1.5）322150零填及零填及挖方路挖方路基基（00.3）865100（0.30.8）543100表表3.12 路堤填料最小强度和最大粒径要求路堤填料最小强度和最大粒径要求 3.4.2 3.4.2 路基压实及压实标准路基压实及压实标准1.1.压实的意义和机理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

4、性相对地得到提高。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。2.2.压实土的特性分析压实土的特性分析（1）提高路基的强度）提高路基的强度（2）提高路基的水稳定性）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）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）减少路基的塑性变形（5）减小冻胀量，提高冻融稳定性）减小冻胀量，提高冻融稳定性（1）压实度）压实度3.3.路基压实标准路基压实标准压实度是指路基土压实达到的干密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的最大干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度比值，用比值，用表示。表示。（2）

5、标准干密度的确定）标准干密度的确定重型击实试验法重型击实试验法 室内室内 试验设备试验设备 击实筒击实筒V=V=cm3；击实锤；击实锤w=4.5kg 试验条件试验条件 土样分层土样分层击实击实；落高；落高h=45cm；击数击数N=98/层层*3 3层；层；V=2177cm3 或或27/27/层层*5 5层；层；V=997cm3 环刀法环刀法 灌砂法灌砂法 核子湿度密度仪法核子湿度密度仪法 贯入法等贯入法等室外室外 铺筑试验法铺筑试验法 检测方法：检测方法：环刀法适用范围：适用于测定不含骨料的细粒土。预先在环刀内壁涂一层凡士林，在设定检测位置将环刀的刀口向下放在土体上。通过修土刀或钢丝锯将土样削

6、成略大于环刀直径的土样，然后将环刀垂直加压，至土样伸出环刀上部为止；削去两端余土，使之与环刀口面齐平，并用剩余土样测定含水量。擦净环刀外壁，称量其质量，准确至0.1g。结果整理：计算出土样的干密度，进而获得压实系数K。灌砂法1）适用范围：本法适用于现场测定细粒土、砂类土和砾类土的密度；试样的最大粒径不超过15mm，测定密度层的厚度为150200mm。2）试验方法对某一标段进行试验检验时，应对所使用的量砂密度进行标定。在压实系数检测点，选40cm40cm的平坦地面，并将基板水平的置于检测点上。沿基板的中孔凿直径100mm的试洞，试洞深度等于碾压层厚度，并将凿出的土料全部放入已知质量的塑料袋中，并

7、获得试样的质量。在取出的试样中取有代表性的土样进行含水量试验。将罐砂筒安装在基板上，使罐砂筒的下口对准基板的中孔及试洞，打开罐砂筒开关，让量砂注入试洞，通过称量罐砂筒中砂的重量变化来获得注入试洞的量砂重量，进而获得试洞的体积。试验完毕取出试洞中的量砂，以备下次使用；若量砂的湿度发生明显变化或混有杂质，则需重新烘干、过筛。结果整理：计算出土样的干密度，进而获得压实系数K。核子湿度密度仪法工作原理一个密封的10毫居里铯-137伽玛源向土壤等被测材料放射伽玛射线，穿透被检测材料的射线会被密度仪器中的密度检测管检测到。如果材料的密度较低，材料吸收的伽玛射线较少，那么在一定时间内较多的伽玛射线就会穿过材

8、料，检测管的计数将较高：反之，如果材料的密度较高，高密度的材料吸收了更多的伽玛射线，那么在同样时间内就会有较少的伽玛射线穿过材料，检测管的计数将较低。表表3.13 土质路堤压实度标准土质路堤压实度标准 填料应用部位填料应用部位（路面底面以下深度（路面底面以下深度m）压实度（压实度（%）高速公路、一高速公路、一级公路级公路二级公路二级公路三、四级公路三、四级公路路堤路堤上路床（上路床（00.3）969594下路床（下路床（0.30.8）969594上路堤（上路堤（0.81.5）949493下路堤（下路堤（1.5）939290零填及零填及挖方路挖方路基基（00.3）969594（0.30.8）96

9、95（3）土质路基压实标准）土质路基压实标准3.4.3 3.4.3 地基表层处理地基表层处理u当地面横坡缓于当地面横坡缓于1 5时，清除地表草皮、腐殖土；时，清除地表草皮、腐殖土；u地面横坡为地面横坡为1 51 2.5时，原地面应挖台阶，台阶宽度不应小于时，原地面应挖台阶，台阶宽度不应小于2m，台，台阶上表面做成向内侧阶上表面做成向内侧24%的坡度的坡度;u地面横坡陡于地面横坡陡于1 2.5地段的陡坡路堤，必须验算路堤稳定性。地段的陡坡路堤，必须验算路堤稳定性。地基表层的压实度地基表层的压实度u高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度高速公路、一级公路和二级公路基底的压实度(重型重型)不应小于

10、不应小于90%；u三、四公路不应小于三、四公路不应小于85%3.5 3.5 有关附属设施有关附属设施3.6.1 3.6.1 取土坑与弃土堆取土坑与弃土堆1.1.取土坑取土坑2）兼作排水沟时的要求）兼作排水沟时的要求 1）位置）位置 3）采取必要的排水、防护和绿化措施）采取必要的排水、防护和绿化措施 2.2.弃土堆弃土堆1）弃土废弃原则与位置）弃土废弃原则与位置 2）几何尺寸、压实程度）几何尺寸、压实程度 3）排水）排水 3.6.2 3.6.2 护坡道与碎落台护坡道与碎落台1.1.护坡道护坡道加宽边坡横向距离，减小边坡平均坡度加宽边坡横向距离，减小边坡平均坡度 宽度宽度d，视边坡高度，视边坡高度

11、h而定：而定：h3.0m时，时，d=1.0m；h=3.06.0m时，时，d=2.0m；h=6.012.0m时，时，d2.04.0m。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。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。浸水路基的护坡道，可设在浸水线以上的边坡上。2.2.碎落台碎落台设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处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 宽度一般为宽度一般为1.01.

12、5m,高速公路、一级公路边坡高度超过高速公路、一级公路边坡高度超过12m时，时，碎落台宽度不宜小于碎落台宽度不宜小于2m。碎落台上的堆积物应定期清理碎落台上的堆积物应定期清理 3.6.33.6.3错车道与护栏错车道与护栏1.1.错车道错车道单车道公路，会车、相互避让需要单车道公路，会车、相互避让需要 长度长度 30m（m），中间），中间10m，两边各，两边各10m错车道处路基宽度为错车道处路基宽度为6.5m间隔间隔200500m设一处，。设一处，。2.2.护栏护栏不封闭的公路，安全设施不封闭的公路，安全设施边坡高度边坡高度6m，急弯、陡峻山坡、桥头引道处设置，急弯、陡峻山坡、桥头引道处设置墙式

13、和柱式两种，现在多为墙式和柱式两种，现在多为W板板3.6 3.6 路基稳定性分析路基稳定性分析高路堤、深路堑、陡坡路堤、浸水路堤以及不良地质地段的路基 路基稳定性分析的原因路基稳定性分析的原因-外部原因外部原因（1）降水或地下水的作用：）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原有动、静水压力，促

14、使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原因，采用相应的排水措施。因，采用相应的排水措施。（2）振动的作用：）振动的作用：如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；粘性土，振动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；粘性土，振动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；车辆运动、施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡变形车辆运动、施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡变形或失稳等。或失稳等。（3）人为影响：）人为影响：由于人类不合理地开挖和填筑，特别是开挖由于人类不合理地开挖和填筑，特别是开挖坡脚；或开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；坡脚；或开挖基坑、沟

15、渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏。路基稳定性分析的原因路基稳定性分析的原因根本原因根本原因:边坡中土体内部某个面上的剪应力超过了边坡中土体内部某个面上的剪应力超过了 它的抗剪强度。它的抗剪强度。具体原因具体原因：（：（1）滑面上的剪应力增加，大）滑面上的剪应力增加，大 （2）滑面上的抗剪强度降低，小。）滑面上的抗剪强度降低，小。非均质的多层土或含软弱夹层的土坡:复合滑动面3.6.1 3.6.1 路基边坡稳定性分析原理路基边坡稳定性分析原理假设：假设：（1）不考虑滑动土体本身内应力的分布。）不考虑滑动

16、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）认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动土体成整体下滑。动土体成整体下滑。（3）极限滑动面位置要通过试算来确定。）极限滑动面位置要通过试算来确定。滑动面的形状滑动面的形状均质粘性土：均质粘性土：光滑曲光滑曲面面（圆柱面（圆柱面/圆弧）圆弧）无粘性土无粘性土无粘性土无粘性土:平面平面平面平面3.6.2 3.6.2 边坡稳定性分析的计算参数边坡稳定性分析的计算参数1 1土的计算参数（土的计算参数（、c c、）路堑或天然边坡路堑或天然边坡(原状土原状土)宜采用原位剪切试验、原状土样室内剪切试验及反算分析等方法综合确定。宜采用原位剪切试验、原状土

17、样室内剪切试验及反算分析等方法综合确定。岩体抗剪强度宜根据现场原位试验确定，当无条件进行试验时，可参考规范岩体抗剪强度宜根据现场原位试验确定，当无条件进行试验时，可参考规范推荐值，根据岩体裂隙发育程度进行折减。推荐值，根据岩体裂隙发育程度进行折减。路堤边坡路堤边坡(与现场压实度一致的压实土与现场压实度一致的压实土)宜采用直剪快剪三轴不排水剪试验获得。地基的强度参数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，值，宜采用直剪固结快剪或三轴固结不排水剪试验获得。宜采用直剪固结快剪或三轴固结不排水剪试验获得。2.2.边坡的取值边坡的取值可取综合坡度值，也可用可取综合坡度值，也可用坡顶与坡

18、脚连线近似表达坡顶与坡脚连线近似表达3.3.汽车荷载当量换算汽车荷载当量换算当量土柱高度当量土柱高度3.6.3 3.6.3 路基边坡稳定性分析方法路基边坡稳定性分析方法力学分析法、工程地质法 直线法直线法、圆弧法圆弧法 1.1.直线滑动面法直线滑动面法 适用于砂性土砂性土2.2.圆弧滑动面法圆弧滑动面法 适用于粘性土 瑞典人彼德森（瑞典人彼德森（K.E.Petterson,1916）提出）提出 用用条分法条分法分析土坡稳定。对于非均质土坡、土坡外形复杂、土坡部分在水下时均适用分析土坡稳定。对于非均质土坡、土坡外形复杂、土坡部分在水下时均适用 基本原理基本原理:依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和

19、抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体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的稳定性 1)4.5H法法2)36线法线法3.6.4 3.6.4 路基稳定性分析的路基稳定性分析的规范规范方法方法1.1.路堤稳定性分析路堤稳定性分析路堤稳定性分析包括路堤堤身的稳定性、路堤和地基的整体稳定性、路堤稳定性分析包括路堤堤身的稳定性、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内容。路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性等内容。（1）路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性）路堤的堤身稳定性、路堤和地基的整体稳定性 宜采用宜采用简化简化Bishop法法进行分

20、析计算进行分析计算（2）路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性）路堤沿斜坡地基或软弱层带滑动的稳定性可采用可采用不平衡推力法不平衡推力法进行分析计算进行分析计算 逐条计算，直到第逐条计算，直到第n条的剩余推力为零条的剩余推力为零.（3）稳定安全系数）稳定安全系数表表3.15 推荐的稳定安全系数推荐的稳定安全系数分析内容分析内容计算方法计算方法地基情况地基情况安全系数安全系数路堤的堤身稳定性路堤的堤身稳定性简化简化BishopBishop法法1.351.35路堤和地基的整体稳路堤和地基的整体稳定性定性简化简化BishopBishop法法地基土渗透性较差、地基土渗透性较差、排水条件不好排水条件不好1

21、.201.201.401.40地基土渗透性较好、地基土渗透性较好、排水条件良好排水条件良好1.451.451.351.35路堤沿斜坡地基或软路堤沿斜坡地基或软弱层滑动的稳定性弱层滑动的稳定性不平衡推力法不平衡推力法1.301.302.2.路堑稳定性分析路堑稳定性分析宜综合采用工程地质类比法、图解分析法、极限平衡法和数值分析法进行。宜综合采用工程地质类比法、图解分析法、极限平衡法和数值分析法进行。规模较大的碎裂结构岩质边坡和土质边坡宜采用简化规模较大的碎裂结构岩质边坡和土质边坡宜采用简化BishopBishop计算；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；对可能产生直线形

22、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；及锲形滑动面法进行计算；当边坡破坏复杂时，宜结合数值分析法进行分析。当边坡破坏复杂时，宜结合数值分析法进行分析。边坡稳定性计算应分成以下边坡稳定性计算应分成以下三三种工况：种工况：（1 1）正常工况：边坡处于天然状态下的工况；）正常工况：边坡处于天然状态下的工况；（2 2）非正常工况）非正常工况：边坡处于暴雨

23、或连续降雨状态下的工况；：边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况；（3)3)非正常工况非正常工况：边坡处于地震等荷载作用状态下的工况。：边坡处于地震等荷载作用状态下的工况。表表3.16 路堑边坡安全系数路堑边坡安全系数公路等级公路等级路堑边坡安全系数路堑边坡安全系数高速公路、一级公路高速公路、一级公路正常工况正常工况1.201.201.301.30非正常工况非正常工况1.101.101.201.20非正常工况非正常工况1.051.051.101.10二级及二级以下公路二级及二级以下公路正常工况正常工况1.151.151.251.25非正常工况非正常工况1.051.051.151.15非正常工况非正

24、常工况1.021.021.051.053.7 3.7 特殊路基设计特殊路基设计3.7.1 3.7.1 季节性冰冻地区路基季节性冰冻地区路基冬季冻结，夏季全部融化冬季冻结，夏季全部融化 华北、东北、西北华北、东北、西北 冻胀与翻浆冻胀与翻浆 设计原则和防治措施设计原则和防治措施做好地面水和地下水做好地面水和地下水的排水设计的排水设计 注意路基填土高度注意路基填土高度 路基路面材料路基路面材料 施工和养护施工和养护 3.7.2 3.7.2 多年冻土地区地基多年冻土地区地基青藏高原及大、小兴安岭，天山，阿尔泰山及祁连山等地也有零星分布青藏高原及大、小兴安岭，天山，阿尔泰山及祁连山等地也有零星分布 冰

25、丘、冰椎、地下冰、热融沉陷、热融滑坍、热融湖（塘）等。冰丘、冰椎、地下冰、热融沉陷、热融滑坍、热融湖（塘）等。地表以下一定深度多年不化的含冰冻土层地表以下一定深度多年不化的含冰冻土层 保护多年冻土或破坏多年冻土保护多年冻土或破坏多年冻土 设计原则和防治措施设计原则和防治措施填土高度，应满足防治翻浆和冻胀填土高度，应满足防治翻浆和冻胀的最小填土高度要求的最小填土高度要求 尽量避免挖方、零断面和高度不够的低填方尽量避免挖方、零断面和高度不够的低填方 做好路基排水工程，并保护好路基附近的植被做好路基排水工程，并保护好路基附近的植被 3.7.3 3.7.3 黄土地区路基黄土地区路基颗粒组成以粉粒为主颗

26、粒组成以粉粒为主 存在大量孔隙存在大量孔隙 老黄土中普遍发育有斜节理，属构造节理。对路基边坡稳定带起控制作用，老黄土中普遍发育有斜节理，属构造节理。对路基边坡稳定带起控制作用，对黄土冲沟的发育和黄土暗穴的形成也常起控制作用对黄土冲沟的发育和黄土暗穴的形成也常起控制作用 遇水膨胀，干燥后又收缩，多次反复容易形成裂缝及剥落遇水膨胀，干燥后又收缩，多次反复容易形成裂缝及剥落 黄土浸水后在外荷载或土自重的作用下发生的下沉现象，称为湿陷黄土浸水后在外荷载或土自重的作用下发生的下沉现象，称为湿陷 查明具体情况，尽量避开查明具体情况，尽量避开或选择工程地质较好地段或选择工程地质较好地段设计原则和防治措施设计

27、原则和防治措施特别注意加强排水特别注意加强排水 应首先考虑选用应首先考虑选用非湿陷性黄土地基非湿陷性黄土地基 3.7.4 3.7.4 盐渍土地区路基盐渍土地区路基地表地表1米内易溶盐含量超过米内易溶盐含量超过0.3%时即属盐渍土时即属盐渍土 氯化钠（氯化钠（NaCL）、氯化镁（）、氯化镁（MgCL2）、氯化钙）、氯化钙(Ca CL2)。硫酸钠（。硫酸钠（NaSO4）、）、硫酸镁（硫酸镁（MgSO4）、碳酸钠（）、碳酸钠（NaCO3）、重碳酸钠（）、重碳酸钠（NaHCO3）分布较广，新疆，青海，甘肃，内蒙，宁夏等省（区）分布较多，陕西，辽宁，吉林，分布较广，新疆，青海，甘肃，内蒙，宁夏等省（区）

28、分布较多，陕西，辽宁，吉林，黑龙江，河北，河南，山东，江苏等省也有分布黑龙江，河北，河南，山东，江苏等省也有分布 溶蚀、盐胀、冻胀、翻浆溶蚀、盐胀、冻胀、翻浆 设计原则和防治措施设计原则和防治措施应以填方路堤通过，其高度应结应以填方路堤通过，其高度应结合当地气候特征、水文地质、土合当地气候特征、水文地质、土质盐渍化程度、地下水毛细作用质盐渍化程度、地下水毛细作用高度、盐胀深度、冻胀深度以及高度、盐胀深度、冻胀深度以及公路等级等因素综合确定。公路等级等因素综合确定。提高路基、路基换填、设置隔断层、改善排水条件等提高路基、路基换填、设置隔断层、改善排水条件等 3.7.5 3.7.5 膨胀土地区路基

29、膨胀土地区路基具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩，浸水承载力衰减、干缩裂隙发育具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩，浸水承载力衰减、干缩裂隙发育 广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏广西、云南、河南、湖北、四川、陕西、河北、安徽、江苏 设计原则和防治措施设计原则和防治措施不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏 应避免大填、大挖，以浅路堑、低路堤应避免大填、大挖，以浅路堑、低路堤通过为宜通过为宜 查明具体情况，具体对待查明具体情况，具体对待以防水、保湿、防风化为主，结合坡面以防水、保湿、防风化

30、为主，结合坡面防护，降低边坡高度，连续施工、及时防护，降低边坡高度，连续施工、及时封闭路床和坡面。封闭路床和坡面。复习题和思考题：复习题和思考题：1.一般路基设计的主要内容有哪些？一般路基设计的主要内容有哪些？2.路基横断面形式有哪几种，各有什么要求？路基横断面形式有哪几种，各有什么要求？3.何为压实度？路基压实的目的和作用是什么？何为压实度？路基压实的目的和作用是什么？4.边坡稳定性分析中土的计算参数有哪三个？对于路堑和路堤分别如何确定？边坡稳定性分析中土的计算参数有哪三个？对于路堑和路堤分别如何确定？5.路基稳定性分析的规范方法是什么？如何计算？路基稳定性分析的规范方法是什么？如何计算？爬坡车道的示例爬坡车道的示例