《路基路面工程》教学课件一般路基设计.ppt

项目1 一般路基设计,路基路面工程教学课件,北京大学出版社,教 学 目 标,通过本项目任务的学习：了解一般路基设计的概念与方法；掌握路基标准横断面的组成、路基宽度的确定方法和路基标准横断面的设计方法和内容;了解公路用地范围的基本概念；掌握路基的基本形式和基本组成；重点掌握一般路基的设计方法和内容以及其边坡坡度的确定方法；掌握路基压实的原理和规范对路基压实度、强度要求；了解路基附属设施的设计原则和方法；了解路基衔接部的设计原则。,教学要求,能力目标,了解一般路基设计的概念和方法掌握路基标准横断面的组成、路基宽度的确定方法掌握路基标准横断面设计方法和内容掌握路基基本形式和基本组成掌握一般路基的设计方法和内容掌握路基压实的基本原理和要求了解路基附属设施的设计了解路基衔接部的设计,知识目标,一般路基设计的概念和方法整体式路基、分离式路基、路基宽度路基标准横断面图的绘制路堤、路堑、半填半挖、零填零挖、路基三要素一般路基设计图的绘制压实度、CBR取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪填挖衔接、桥台衔接,一般路基设计是路基设计中的首要任务，了解和掌握一般路基的设计要求和构造特点，对于正确完成整个路基设计任务具有举足轻重的意义。,引例,图1.1浙江上三高速公路,图1.2 浙江金丽温高速公路,任务 1.1 认识一般路基,路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，是路面的基础，它承受着土体本身的自重和路面结构的重力，以及由路面传递下来的车辆荷载，所以路基是道路的承重主体。路基承受行车荷载的作用，主要是在应力作用区，其深度一般在路基顶面以下0.8m范围内。此部分路基可视为路面结构的路床，其强度与稳定性要求，应根据路基路面综合设计的原则确定。坚固的路基，不仅是路面强度与稳定性的重要保证，而且能为延长路面使用寿命创造有利条件，所以路基路面的综合设计至为重要。为了确保路基的强度与稳定性，使路基在外界因素作用下，不致产生过量的变形，在路基的整体结构中还必须包括各种附属设施，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,设施，如弃土堆、取土坑、碎落台、护坡道、堆料坪及错车道等。由于路基高程与原地面高程有差异，且各路段岩土性质的变化，各处附属设施的布置不尽相同，因此各路段的路基横断面形状差别很大。路基横断面形式的选定和各项附属设施的设计，同是路基设计的基本内容。一般路基指在良好水文地质等条件下，填方边坡高度不超过20m、土质路堑边坡高度不超过20m、岩质路堑边坡高度不超过30m，并可结合当地地形、地质情况直接选用长期生产实践和科学研究总结拟定的典型横断面图或设计规范进行设计，不必进行个别论证和验算的路基。对于超过规范规定高度的高填、深挖路基，以及特殊水文地质条件下路基，必须进行个别设计和验算，合理地选择路基断面形式，正确确定边坡坡度，以及相应的防护和加固措施。,任务 1.1 认识一般路基,任务 1.2 路基标准横断面设计,知识讲解,Part 1,对等级高、交通量大的公路（高速公路、一级公路），通常是将上、下行车辆分开。分隔的方式有两种：一种是用等宽等高的分隔带分隔，另一种是将上、下行车道放在不同的平面上分隔。前者叫做整体式路基，后者叫做分离式路基。1.高速公路、一级公路路基标准横断面（整体式路基和分离式路基）整体式路基标准横断面应由车道、中间带（中央分隔带、左侧路缘带）、路肩（右侧硬路肩、土路肩）等部分组成，如图1.3所示。,路基标准横断面组成 任务 1.2 路基标准横断面设计,图1.3 整体式路基示意图,分离式路基的标准横断面应由车道、路肩（右侧硬路肩、左侧硬路肩、土路肩）等部分组成，如图1.4所示。,路基标准横断面组成 任务 1.2 路基标准横断面设计,图1.4 分离式路基示意图,2.二级公路路基的标准横断面应由车道、路肩（右侧硬路肩、土路肩）等部分组成。,图1.5 二级公路路基示意图,路基标准横断面组成 任务 1.2 路基标准横断面设计,3.三、四级公路路基的标准横断面应由车道、路肩等部分组成，如图1.6所示，三、四级公路一般不设硬路肩。,图1.6 三、四级公路路基示意图,文中提到的右侧硬路肩、左侧硬路肩，这个“右”和“左”均是相对于车辆驾驶者而言的。,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，当设有中间带、加（减）速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这些部分的宽度。行车道供机动车行驶，两侧路肩可保护行车道稳定，兼供临时停车及行人和非机动车通行。行车道宽度应满足车辆行驶需要，根据设计车速，一般每个车道宽度3.03.75m。路肩分硬路肩与土路肩，土路肩最小宽度0.5m，硬路肩为0.75m。城镇近郊行人与非机动车较集中，路肩宽度应尽可能增大，一般取13m，土路肩最好硬化，以提高路肩利用率，保证行车少受干扰。中间带宽度应满足设置必要的安全、防炫和导向等设施的需要。各级公路的整体式路基宽度的要求见表1-1，分离式路基宽度的要求见表1-2。,1.2.2 路基宽度 任务 1.2 路基标准横断面设计,1.2.2 路基宽度 任务 1.2 路基标准横断面设计,表1-1 整体式路基宽度,1.2.2 路基宽度 任务 1.2 路基标准横断面设计,表1-2 高速公路、一级公路分离式路基宽度,注：八车道的内侧车道如采用3.5m，相应路基宽度可减0.25m。一般值为正常情况下的采用值；最小值为条件受限制时可采用的值。,注：一般值为正常情况下的采用值；最小值为条件受限制时可采用的值。八车道高速公路路基宽度一般值为设置左侧硬路肩、内侧车道采用3.50m时的宽度。八车道高速公路路基宽度最小值为不设硬路肩、内侧车道宽度采用3.75m时的宽度。,1.2.2 路基宽度 任务 1.2 路基标准横断面设计,路基宽度指的是两侧土路肩外缘之间的距离，当设路肩墙时，路基宽度不应包括路肩墙的宽度。,公路路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，或路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外不小于1m范围内的土地，在有条件的地段，高速公路和一级公路不小于3m、二级公路不小于2m范围内的土地为公路路基用地范围。如图1.7图1.9所示。,1.2.3 公路用地范围 任务 1.2 路基标准横断面设计,任务 1.2 路基标准横断面设计,任务实施,Part 2,路基标准横断面是公路全线绝大部分路段采用的路基横断面布置形式。而一条公路的全路段不一定采用相同的公路等级，也不一定采用相同的设计车速；此外，公路线形为了适应地形、地质情况，可能会变化的采用整体式路基或分离式路基。上述这些情况均会造成路基横断面的宽度和形式变化，因此，对于一条较长的公路来说，路基标准横断面常常不是唯一的，往往需要分段进行路基标准横断面设计，以代表各路段路基横断面的主要布置形式，如图1.7、图1.8与图1.9所示，分别表示某公路三段不同的路基标准横断面布置形式。,任务实施 任务 1.2 路基标准横断面设计,任务实施 任务 1.2 路基标准横断面设计,图1.7整体式填方路基标准横断面图,任务实施 任务 1.2 路基标准横断面设计,图1.8连体隧道洞口路基标准横断面,任务实施 任务 1.2 路基标准横断面设计,图1.9分离式填方路基标准横断,路基标准横断面设计成果是路基标准横断面图。根据要求，路基标准横断面图中，应示出路中心线、行车道、设计标高、拦水缘石(如果有)、路肩、路拱横坡、边坡、护坡道、边沟、碎落台、截水沟、用地界碑等各部分组成及其尺寸，路面宽度及概略结构。高速公路、一级公路按整体式、分离式路基分别绘制，还应示出中央分隔带、缘石(如果有)、左侧路缘带、硬路肩(含右侧路缘带)、护栏、隔离栅、预埋管道(如果有)等设置位置。比例尺用1：1001：200。,任务实施 任务 1.2 路基标准横断面设计,路基宽度主要取决于公路等级、设计车速、车道数及车道宽度，这些内容均在总体设计中进行确定。本段公路在总体设计中明确了设计车速为80km/h，车道数为双向四车道，路基宽度为24.5米。,公路的设计文件一般由十二篇组成：第一篇总体设计；第二篇路线；、第三篇路基、路面；第四篇桥梁、涵洞；第五篇隧道；第六篇路线交叉；第七篇交通工程及沿线设施；第八篇环境保护与景观设计；第九篇其它工程；第十篇筑路材料；第十一篇施工组织计划；第十二篇施工图预算。本课程的内容属于第三篇，而技术标准、建设规模等内容需要在第一篇总体设计中确定。,任务实施 任务 1.2 路基标准横断面设计,在本段中，路基均为整体式路基，无分离式路基。在隧道洞口，为与隧道衔接顺畅，中央分隔带宽度为4.9米。因此，本段路基标准横断面布置如下：中央分隔带1.5m（隧道洞口4.9m）；左侧路缘带宽度20.5m；行车道27.5m；硬路肩22.75m；土路肩20.75m；横坡采用2%，土路肩横坡3%。路基设计标高为中央分隔带边缘。,任务实施 任务 1.2 路基标准横断面设计,一般来说，需要分别绘制填方与挖方路基的标准横断面图。对于挖方路基标准横断面图，挖方边坡的坡度、高度、平台宽度、碎落台宽度等内容在路基标准横断面图中可不明确，待路基设计中进行确定。根据上述要求，本段公路需绘制整体式填方路基标准横断面图、连体隧道洞口路基标准横断面和整体式挖方路基标准横断面。此外，还需对两种宽度的中央分隔带如何衔接进行设计，因此需要增加中央分隔带路基平面渐变设计图。详见S3-1-13和S3-3-12。,任务 1.3 一般路基设计,知识讲解,Part 1,由路线设计确定的路基高程与天然地面高程通常是不同的，路基设计高程低于天然地面高程时，需进行开挖；路基设计高程高于天然地面高程时，需要进行填筑。按照填挖情况的不同，路基可分为路堤、路堑、填挖结合和不填不挖四种形式。1.路堤 路堤是高于原地面的填方路基。路堤在结构上分为上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下0.81.50m范围内的填方部分；下路堤是指上路堤以下的填方部分。按填土高度不同，路堤可划分为矮路堤、一般路堤和高路堤。填方边坡高度小于1.01.5m者为矮路堤；填方边坡高度在1.520m范围的路堤属于一般路堤。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,填方边坡高度大于20m的路堤属于高路堤。根据路堤所处环境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，如图1.10所示。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,图1.10 路堤的几种常用横断面形式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,1）矮路堤 矮路堤通常在地形平坦地区，取土困难时采用。由于平坦地区地势低，水文条件较差，易受地下水和地表水的影响，设计时应满足最小填土高度的要求，力求不低于干燥或中湿状态的路基临界高度，使路基处于干燥或中湿状态，并在路基两侧设置边沟。由于矮路堤高度通常接近或小于路基工作区的深度，施工中，除填土本身要满足规定的压实度要求外，天然地面亦应进行压实，达到规定的压实度。必要时需采取换土、设置隔离层、排除地下水或降低地下水位等措施，以保证路基路面的强度和稳定性。在南方地区，对于矮路堤通常采用清除基底土换填宕渣的处理方法，换填宕渣的厚度视填土高度而定，一般不宜小于0.6m。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,2）一般路堤 填方高度在1.520m范围内的为一般路堤，填方数量较少，全部填方或部分填方，可在两侧设置取土坑，使之与排水沟渠结合。为保护填方坡脚不受流水冲刷，保证边坡稳定，可在坡脚与填方之间预留12m甚至4m以上宽度的护坡道（如图1.10b、c所示）。一般路堤可不设边沟。沿河路堤浸水部分，其边坡应按规定放缓或采取防护与加固措施。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,3）高路堤 高路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和断面经济合理，需进行个别设计。高路堤和浸水路堤的边坡可采用上陡下缓的折线式（如图1.10b所示）或台阶形式，如在边坡中部设置护坡道。为防止水流侵蚀和冲刷坡面，高路堤和浸水路堤的边坡，需采取适当的坡面防护与加固措施。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,4）地基表层的处理填筑路堤时，地基表层的处理须符合下列要求：对于稳定斜坡上的地基表层：地面横坡缓于1：5时，在清除地表草皮、腐殖土后，可直接在天然地面上填筑路堤，具体清表的厚度视地质而定，一般不宜小于0.3m。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，宜先清除覆盖层后再挖台阶；当覆盖层较厚且稳定时，可予保留。地面横坡陡于1：2.5时地段的陡坡路堤，必须验算路堤整体沿基底及基底下软弱层滑动的稳定性，抗滑稳定系数应符合规范要求，否则应采取改善基底条件或设置支挡构造物等防滑措施。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,当地下水影响路堤稳定时，应采取拦截引排地下水或在路堤底部填筑渗水性好的材料等措施。应将地基表层碾压密实。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、四级公路不应小于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挖并分层回填压实，其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,2.路堑 路堑是低于原地面的挖方路基，常见的有全挖式、台口式和半山洞三种，如图1.11所示。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,图1.11 路堑的几种常用横断面形式a）全挖路基；b）台口式路基；c）半山洞路基,路堑开挖破坏了原地面的天然平衡状态，其稳定性主要取决于地质与水文地质条件，以及边坡的高度和坡度，因此路堑的设计需要根据具体的地质与水文地质条件和边坡高度，设置成直线式、折线式或台阶式边坡，并选择合适的边坡坡度和采用合适的防护方式。,水文状况对路堑的影响较大，地质条件越差，水的破坏作用越明显。因此，路堑排水非常重要。挖方边坡的坡脚必须设置路堑边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。为防止大量地表水流向路基，造成坡面冲刷和边沟溢流，路堑的上方应设置一道或多道截水沟。截水沟的弃土可堆放在其下方。若边坡坡面为已风化的岩石，在坡脚处（边沟外侧）应设置碎落台，其宽度不宜小于1.0m，或对坡面采取防护措施。台阶式边坡中部应设置平台，宽度不宜小于2.0m。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,陡峻山坡上的半路堑，路中线宜向内移动，尽量采用台口式路基，避免路基外侧少量填方。遇有整体性的坚硬岩层，为节省石方工程，可采用半山洞路基。如挖方路基所处土层水文状况不良，经常发生水分积聚现象，可能会导致路面的破坏，在这种情况下，路堑以下的天然土基要人工压实至规定的密实度，必要时还应翻挖、重新分层填筑或换土，或采取加铺隔离层，设置必要的地下排水设施等措施。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,3.填挖结合路基 当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，称为填挖结合路基，也叫半填半挖路基，如图1.12所示。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,图1.12 半填半挖路基的几种常用横断面形式a）一般填挖路基；b）矮挡土墙填挖路基；c）护肩填挖路基；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,位于山坡上的路基，通常取路中心的高程接近原地面高程，以减少土石方数量，避免高填深挖和保持土石方数量的横向填挖平衡。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的路基横断面形式。填挖结合路基兼有路堤和路堑两者的特点，因此均应满足前述路堤和路堑设计要求。填方部分原地面横坡为1：51：2.5时，土质地面应挖台阶或石质地面应凿毛（图1.12a）；填方部分局部路段，如遇原地面的短缺口，可采用石砌路肩（图1.12c）。如果填方量较大，可就近利用废弃石方砌筑护坡或护墙（图1.12d、e）。砌石护坡和护墙相当于简易式挡土墙，承受一定的侧向压力，要求坚固稳定。有时为了保证路基的稳定，压缩用地宽度，可在填方部分设置路肩或路堤挡土墙（图1.12f）。如果填方部分悬空，而纵向又有埋深较浅的基岩，则可以沿路基纵向建成半山桥的路基（图1.12g）。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,从路基稳定性需要考虑，陡坡路基一般应“宁挖勿填”或“多挖少填”；在陡峻山坡上，尤其是沿溪路线，为减少石方的开挖数量，避免大量废方阻溪流，有时又需要少挖多填。因此，填挖结合的路基，在选定路线和线形设计时，应予统一安排，进行路线的平、纵、横三者综合设计，权衡利弊，择优而定。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,4.零填零挖路基 当原地面较平坦且与路基设计高程基本相同，基本不填不挖，构成零填零挖路基（或称不填不挖），这是一种特殊的路基形式。,1.3.1 路基的分类 任务 1.3 一般路基设计,路基的主体由宽度、高度和边坡坡度三者构成。路基宽度取决于公路等级、设计车速、车道数及车道宽度，在任务1.2中进行了讨论；路基高度（包括路中心线的填挖高度，路基两侧的边坡高度）取决于路线的纵坡设计及地形；路基边坡坡度取决于地质条件、水文条件及边坡高度，并由边坡稳定性和横断面经济性因素比较确定。1.路基高度 路基高度是指路基设计高程与路中线原地面高程之差，即路堤的填筑厚度或路堑的开挖深度。新建公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高、加宽路段，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。,路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,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，两侧的高差有差别。路基两侧边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差，这一高差通常称为边坡高度。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性等因素确定的。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。高路堤和深路堑的土石方数量大，占地多，施工困难，边坡稳定性差，行车不利，应尽可能避免使用。,路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,沿河及受水浸淹的路基，其高度一般应根据公路工程技术标准（JTG B01-2003）所规定的设计洪水频率（表1-3）求得设计水位，再加上0.5m的安全高度；如果河道因路堤而压缩河床，使上游有壅水，或河面宽阔而有风浪，那么还应增加壅水的高度和波浪冲上路堤的高度。沿河浸水路堤的高度，应高出上述各值之和，以保证路基不致被淹，并据此进行路基的防护与加固。,路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,表1-3 路基设计洪水频率,2.路基边坡坡度 路基的边坡坡度对路基稳定十分重要，确定路基边坡坡度是路基设计的重要内容。公路路基的边坡坡度，通常用边坡高度H与边坡宽度b之比表示，并取H=1，如图1.13所示，H：b=1：0.5（路堑边坡）或1：1.5（路堤边坡），通常用1：n或1：m表示其坡率，称为边坡坡率。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,图1.13 路基边坡坡度示意图a）路堑；b）路堤,路基的边坡坡度关系到路基的稳定和投资，尤其是陡坡地段的路堤及较深路堑的挖方边坡，不仅工程量大，而且隐患多，在不良的地质与水文地质条件下，往往病害严重。因此，正确的确定路基边坡坡度，对路基稳定和工程经济至关重要。路基边坡坡度的大小，主要取决于边坡的土质、岩质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。对于一般路基的边坡坡度可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值采用。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,1）路堤边坡 一般路堤边坡坡度可根据填料种类和边坡高度按表1-4的规定选用。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,表1-4 土质路堤边坡坡率,对边坡高度超过20m的路堤，边坡形式宜采用阶梯形，边坡坡率应经过稳定性分析计算确定，并应进行个别设计。浸水路堤在设计水位以下的边坡坡率不宜陡于1：1.75，通常采用1：1.751：2.0，在常水位以下部分通常采用1：2.01：3.0，并视水流情况采取加固措施。,当公路沿线有大量天然石料或开挖路堑的废石方时，可以用来填筑路堤。填石路堤可采用与土质路堤相同的路堤断面型式，填石路堤的边坡坡率应根据填石种类、边坡高度和基底的地质条件确定。易风化岩石与软质岩石用作填料时，应按土质边坡设计。在路堤基底良好时，填石路堤边坡坡率不宜陡于表1-5的规定。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,表1-5 填石路堤边坡坡率,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,用粒径大于40mm、含量超过70%的石料填筑的路堤称为填石路堤。按照单轴饱和抗压强度分为硬质岩石、中硬岩石和软质岩石，其单轴饱和抗压强度分别为大于60MPa、3060 MPa和530 Mpa。,填石路堤边坡较高时，可在边坡中部设边坡平台，宽度为13m。中硬和硬质岩石及以上填石路堤应进行边坡码砌，边坡码砌应采用强度大于30MPa的不易风化的石料，码砌石块的最小尺寸不应小于30cm，石块应规则。填高小于5m的填石路堤，边坡码砌厚度不小于1m；填高512m的填石路堤，边坡码砌厚度不小于1.5m；12m以上填高的路堤边坡码砌厚度不小于2m。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,图1.14砌石,陡山坡上的半填半挖路基，当填筑困难，而附近又有较多挖方石料时，可采用砌石路基，如图1.14所示。砌石路基应选用当地不易风化的片、块石砌筑，内侧填石；岩石风化严重或软质岩石路段及高等级道路不宜采用砌石路基。砌石顶宽不小于0.8m，基底面向内倾斜，砌石高度不宜超过15m。砌石路基内、外坡率不宜陡于表1-6的规定。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,表1-6砌石边坡坡率,2）路堑边坡 路堑是在天然地面上开挖后形成的路基结构形式。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。在遇到工程地质或水文地质条件不良的地层时，应尽量使路线避绕它；而对于稳定的地层，则应考虑开挖后，是否会由于减少支撑，坡面风化加剧而引起失稳。路堑边坡形状和坡度的确定与边坡高度、坡体土石性质、地质构造特征、岩石风化和破碎程度、地面水和地下水等因素有关。一般来说，路堑的边坡形状有：直线形、折线形和台阶形。当边坡为匀质或薄层土质且高度不大时，可采用一坡到顶的直线形；当边坡较高或由多层土组成，可采用折线形；当在边坡中部或各层土分界处设置不小于1.0m宽平台时，就成为了台阶形。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,土质路堑 土质（包括粗粒土）路堑边坡形式和坡率应根据工程地质与水文地质条件、边坡高度、排水设施、施工方法，并结合自然稳定山坡和人工边坡的调查及力学分析综合确定。边坡高度不大于20m时，边坡坡率不宜陡于表1-7的规定值。路堑边坡高度大于20m时，其边坡形式及坡率应进行个别设计。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,表1-7 土质路堑边坡坡率,土的密实程度划分见表1-8。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,表1-8 土的密实程度划分表,岩质路堑 岩石路堑边坡形式及坡率应根据工程地质与水文地质条件、边坡高度、施工方法，结合自然稳定边坡和人工边坡的调查综合确定，必要时可采用稳定性分析方法予以验算。岩石的种类、风化程度及边坡的高度是决定坡率的主要因素，当岩质路堑边坡高度不大于30m时，无外倾软弱结构面的边坡设计可根据这些因素参照表1-9和表1-10、表1-11选定。,1.3.2 路基的基本组成 任务 1.3 一般路基设计,由于地表岩层和自然条件复杂，以及路基的构造要求与形式变化极大，岩质路堑边坡坡率难以定型，表列数值为一般条件下的经验值，运用时应结合当地的工程地质条件和水文地质条件，参考各地现有的自然稳定山坡和人工成型的稳定山坡，加以对比选用。,路基填土需分层压实，使之具有一定的密实度。土质路堑开挖至设计标高后，需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密实度通常低于设计要求，必要时应挖开后再分层压实，使之达到一定的密实度。分层压实的路基顶面能防治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，确保路面的使用品质和使用寿命。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,1.土基压实1）土基压实机理 土是由固体土颗粒、颗粒之间孔隙和水组成的三相体。路基施工破坏了土体的原始天然结构，使土体呈松散状态。因此，为使路基具有足够的强度和稳定性，必须对土体进行人工压实以提高其密实程度。压实的机理在于使土颗粒重新组合，彼此挤紧，孔隙减少，土的单位重度提高，水渗入土体的渠道也减少而形成密实的整体，内摩阻力和粘聚力大大增加，从而使土基强度增加、稳定性增强。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,2）影响路基压实效果的因素 路基压实的效果受到很多因素的影响，对具有塑性的细粒土，影响压实效果的因素有内因和外因两方面：内因主要是土质和含水率；外因主要是压实功、压实机具和压实方法等。含水率对压实效果的影响。在路基压实过程中，如能控制工地含水率为最佳含水率，就能获得最好的压实效果。试验表明，一般塑性土的最佳含水率(按轻型击实标准)大致相当于该种土液限含水率的0.580.62倍，平均约0.6倍。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,土质对压实效果的影响。不同的土质，其压实效果不同。不同的土质具有不同的最佳含水率及最大干密度。分散性（液限、粘性）较高的土，其最佳含水率较高而最大干密度较低，这是由于土粒越细，比面积越大，土粒表面的水膜越多，加之粘土中还含有亲水性较高的胶体物质。对砂土，由于其颗粒较粗并且呈松散状，水分易于散失，故最佳含水率对其没有更多的实际意义。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,压实功能对压实效果的影响。压实功能系指压实机具重量、碾压次数、作用时间等。压实功能是影响压实效果的又一重要因素。通常对同一种土，随着压实功能的增大，最佳含水率会随之减小，而最大干密度随之增加。因此，增大压实功能是提高土基密实度的又一种方法，然而这种方法有一定的局限性，因为压实功能增加到一定程度后，土的密实度增长就不明显了。因此最经济的办法是严格控制工地现场含水率，使碾压在接近最佳含水率时进行，这样便能容易地达到规定的压实度。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,压实工具和压实方法对压实效果的影响。不同的压实机具，其压力传布作用深度不同，因而压实效果也不同。通常夯击作用深度最大，振动式次之，静力碾压最浅。不同的压实厚度其压实效果也不同。通常情况下，夯击不宜超过20cm，812t光面碾不宜超过2030cm。压实作用时间愈长，土密实度愈高，但随时间进一步加长，其密实度的增长幅度会逐渐减小，故压实时，要求压实机具以较低的速度行驶，以便达到预期的压实效果。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,3）压实度 路基压实度是衡量路基施工质量的一个重要指标。压实度是指筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度的比值，以百分率表示，即：（1-1）式中：压实度（%）；路基土的现场干密度（g/cm3）；由击实试验得到的路基土的最大干密度（g/cm3）。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,注意事项:的测定一般采用灌砂法、核子密实度仪、环刀法等试验方法，详见路基路面检测相关课程。有重型或轻型击实试验得到，一般采用重型击实试验。,一般而言，路基土的压实应在该土的最佳含水率2%以内进行，而土的最佳含水率和最大干密度是在路基修筑半个月前，取其具有代表性的土进行标准击实试验而确定的。路基的压实应分层进行，每一层均要检验其压实度，合格后才可以进行下一层的填筑。否则必须查明原因，采取措施进行补压。检验频率是每2000m2检验4处。待土质路床顶面压实后，除进行压实度试验外，还应进行弯沉检验。必须两项全部满足规范要求，该路基压实方为合格。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,2）路堤 各级公路路堤填料的最小CBR（强度）要求、压实度要求和填料最大粒径应符合表1-13的规定。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,表1-13 路堤土最小强度和压实度要求,注：表列压实度以重型击实试验法为准；当三、四级公路铺筑沥青混凝土路面或水泥混凝土路面时，其压实度应采用二级公路的规定值；路堤采用特殊填料或处于特殊气候地区时，压实标准可根据试验路的论证在保证路基强度要求的前提下适当降低。,2.路基强度要求 1）路床 路床是路面底面以下80cm范围内的路基部分，其中030cm范围为上路床，3080cm范围为下路床。路床填料应均匀、密实，并符合表1-12的规定，路床填料的最大粒径应小于10cm，路床顶面横坡应与路拱横坡一致。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,表1-12 路床土最小强度和压实度要求,3）路基的最低回弹模量要求 为了保证路面的强度和稳定性，除加强路基排水外，可采用低剂量的石灰稳定路基土上层或加设粒料垫层等技术措施进行综合处理，以改善路基水温状况，并保证处理后土基回弹模量应大于30MPa，重交通、特重交通公路土基回弹模量值应大于40MPa。土基回弹模量的测定方法一般采用承载板法或弯沉仪法，详见总论。,1.3.3 路基压实与强度要求 任务 1.3 一般路基设计,除路基基本主体结构及排水、防护与加固等主体工程外，与一般路基工程相关的附属设施有：取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。这些设施是路基设计的组成部分，正确合理地设置具有十分重要的意义。1.取土坑与弃土堆 路基土石方的填挖平衡，是公路路线设计的基本原则，但往往难以做到完全平衡。考虑经济运距等众多因素，虽然土石方工程量经过合理调配，但仍然会有部分借方和弃方（又称废方）。,1.3.4 路基附属设施 任务 1.3 一般路基设计,路基土石方的借弃，首先要合理选择地点，即合理确定取土坑或弃土堆的位置。选点时要兼顾土质、数量、用地及运输条件等因素，还必须结合沿线区域规划，因地制宜，综合考虑，维护自然平衡，防止水土流失，做到借之有利，弃之无害。借弃所形成的坑或堆，要求尽量结合当地地形，充分加以利用，并注意外形规整，弃堆稳固。尤其对于大规模的取弃土场，需要覆土绿化，并设置完善的排水、防护措施，防止暴雨天气下土堆崩塌或造成泥石流等灾害。对高等级公路或位于城郊附近的干线公路尤应注意环境保护与景观绿化。,1.3.4 路基附属设施 任务 1.3 一般路基设计,取土坑,平坦地区，如果用土量较小，可以沿道路两侧设置取土坑，并与路基排水和农田水利灌溉相结合。路旁取土坑，大致如图1.15所示，深度为1m或稍大一些，宽度依用土数量和用地允许而定。为防止坑内积水危害路基，当堤顶与坑底高差小于2m时，在路基坡脚与坑之间须设宽度不小于1.0m的护坡平台，坑底设纵横排水坡及相应设施。桥头引道两侧，一般不设取土坑，如设取土坑要距河流中水位边界10m以外，并与导治结构物位置相适应。此类取土坑要求水流畅通，不得长期积水危及路基或构造物稳定。,1.3.4 路基附属设施 任务 1.3 一般路基设计,图1.15 路旁取土坑示意图1-路堤；2-取土坑,路基开挖的废方，应尽量加以利用，如用以加宽路基或加固路堤，填补坑洞或路旁洼地，亦可兼顾农田水利或基建等所需，做到变废为用，弃而不乱。废方一般选择路旁低洼地，就近弃堆。原地面倾斜度小于1：5时，路旁两侧均可设弃土堆，地面较陡时，宜设在路基下方。沿河路基爆破后的废石方，往往难以远运，条件许可时可以部分占用河道，但要注意河道压缩后，不致壅水危及上游路基及附近农田。,1.3.4 路基附属设施 任务 1.3 一般路基设计,弃土堆,如图1.16所示，为路旁弃土堆一例，要求堆弃整平，顶面具有适当横坡，并设平台、三角土块及排水沟，宽度d与地面土质有关，最小3.0m，最大可按路堑深度加5.0m，即dH+5.0m.。积砂或积雪地段的弃土堆，宜有利于防砂防雪，可设在迎面的一侧，并具有足够距离。,1.3.4 路基附属设施 任务 1.3 一般路基设计,图1.16 路旁弃土堆示意图1-弃土堆；2-平台与三角土块；3-路堑,2.护坡道与碎落台 护坡道是保护路基稳定性的措施之一，设置的目的是加宽边坡横向距离，减少边坡平均坡度，如图1.17所示。护坡道越宽，越有利于边坡稳定。宽度大，则工程数量亦随之增加，因此，护坡道的宽度要兼顾边坡稳定性和经济合理性。一般情况下，护坡道宽度不宜小于2.0m。,1.3.4 路基附属设施 任务 1.3 一般路基设计,图1.17 碎落台与护坡道示意图,碎落台设于土质和石质挖方边坡的坡脚处（边沟外侧），主要供零星土石碎块下落零时堆积，保护边沟不致阻塞，亦有护坡道的作用。碎落台宽度不宜小于1.0m，一般为1.03.0m，如兼有护坡作用，可适当放宽。碎落台上的堆积物应定期清理。,3.堆料坪与错车道 路面养护所用的矿质材料，可就近选择路旁适当地点堆置备用。亦可在路肩外缘设堆料坪，其面积可结合地形与材料数量而定，例如每隔50100m设一个堆料坪，长58m，宽2m。高级路面或采用机械化养路的路段，可以不设，或另设集中备用料场，以维护公路线形的视觉平顺和景观。单车道四级公路，由于双向行车会车和相互避让的需要，通常应在不大于300m的距离内选择有利地点设置错车道，使驾驶人员能看到相邻两错车道驶来的车辆。错车道处路基宽度6.5m，有效长度20m，两端各有长度为10m的过渡段。错车道是单车道路基的一个组成部分，应与路基同时设计与施工。,1.3.4 路基附属设施 任务 1.3 一般路基设计,任务 1.3 一般路基设计,任务实施,Part 2,公路全线的地质、地形情况复杂，会遇到多种路基设计方式，比如对于一般路堤、陡坡路基、挖方路基、沿河路堤、设挡土墙路堤等，它们的路基设计都是不同的。一般路基设计的任务主要是对公路全线遇到的所有一般路基情况进行设计，要全面，不要有遗漏。一般路基设计的成果是一般路基设计图。根据要求，一般路基设计图中，应绘出一般路堤、低填路堤(路基高度较小且需特殊处理)、路堑、半填半挖路基，陡坡路基、填石路基、半路半桥路基、悬出路台或半山洞路基(如果有)、水田内路堤及沿河(江)或水塘(库)等不同形式的代表性路基设计图，并应分别示出路基、边沟、碎落台、截水沟、护坡道、排水沟、边坡坡率、护脚墙、护肩、护坡、挡土墙等结构类型及防护加固结构形式且标注主要尺寸。,任务实施 任务 1.3 一般路基设计,比例尺用1:200。对于超过一般路基设计范围的高填深挖路基，在一般路基设计图中，仅示出其样式，具体的边坡高度、坡度、碎落台宽度、护坡道宽度等内容的确定将有专门论述，这部分内容不在本书的范围之内。本段公路全线遇到的路基形式有：一般路堤（分为路堤高度8m以内和820m两种），低填浅挖路基、一般挖方路基、半填半挖路基、路堤挡墙填方路基等五种路基形式，详见S3-2-13。,任务实施 任务 1.3 一般路基设计,任务 1.3 一般路基设计,知识拓展,Part 3,知识拓展 任务 1.3 一般路基设计,衔接部设计,1.路基填挖交界处理 半填半挖路基在山区公路中分布较广，路基填挖之间常因差异沉降变形而使路基产生开裂，影响路基路面的稳定，因此必须加强填挖之间的处理。半填半挖路基中的填方和挖方区应符合相应的要求，尤其在填方区，必要时可采用冲击碾压或强夯等进行增强补压，以消减路基填挖间的差异变形。半填半挖路基填料应综合设计，当挖方区为土质时，应优先采用渗水性好的材料填筑，同时对挖方区路床0.8m范围内的土体进行超挖回填碾压，并在填挖交界处路床范围内铺设土工格栅，如图1.18所示；当挖方区为坚硬岩石时，宜采用填石路堤。