市政道路工程中的路基设计与施工

 一、路基特点

路基:在天然地表面按道路的设计线形(位置)和设计横断面(几何尺寸)的要求开挖或堆填而成的岩土结构物。

路基作用:

为路面结构提供足够宽度的平顺基面，它是路面的基础，是公路的承重主题。

特点:工程数量大、耗费劳力多、涉及面广、投资高。

二、路基设计一般要求

足够的整体稳定性、足够的强度、足够的水温稳定性

三、 路基设计与施工内容

1、设计2、施工

路基设计任务

根据当地的自然条件，并依据相关规范的规定，确定合理路基形式、断面尺寸、排水设计、坡面防护以及相应的附属设施。

路基设计一般规定

1、 应根据公路功能、等级交通量结合沿线地形、地质及路用材料等自然条件进行设计，保证其具有足够的强度、稳定性和耐久性，路面应平整抗滑。

2、 路基设计应重视排水设计与防护设施的设计。

3、 路基断面形式应与农田水利相结合、与沿线自然环境相协调，避免深挖和高填。

4、应与线路设计相配合，通过特殊地质与水文条件的路段，应查明情况，综合治理。

土基的受力与强度

二、土基的强度指标

1、土基的应力应变特征

2、表征土的强度指标

土基回弹模量

地基反应模量

加州承载比

路基的破坏形式及原因分析

一、路基的主要病害

路基常见的路基病害现象如下:

1.路堤沉陷

2. 边坡溜方、滑坡及风蚀

3. 路堤沿地基滑动

4. 路基冻胀与翻浆

5. 路堤坍散

6. 边坡崩塌和碎落

7.其他类型破坏

沉陷:

塌方路基下沉导致断面尺寸改变的病害现象称为路堤沉陷。沉陷是不均匀的，严重时会破坏局部路段造成交通中断。它有路堤本身的下陷和地基的沉陷两种。

其他类型破坏:

如巨型滑坡、泥石流、地震、特大暴雨等，都可以导致路基的大规模毁坏。在公路勘测中，要求尽可能避开这些地区或采取相应的技术措施，保证公路的正常使用。

主要原因归纳起来有如下几种:

(1)不良地质地貌条件:

路基病害多出现在土质较差、岩性松软、风化严重以及地质构造复杂等不利的路段。

(2)不良水文及水文地质条件:

水分的浸入土体会增加自重，强度下降;水分渗入岩石节理会带走或软化其中的填充的次生矿物，削弱岩块间连接;水流冲刷坡脚，使坡体失去支撑。地下水的活动会降低坡体的稳定性，土的湿度增加还会降低路基土的强度。

(3)气候地震等因素:气温、风雪、暴雨、地震等都可能引起路基病害的发生。低温会使路基产生冻害，雨雪易会引发滑坡、泥石流，地震会使岩体结构松散破碎，土层液化等。

(4)设计、施工及养护等原因:

路基横断面尺寸不合理，施工方法不当、路基压实欠佳、排水不畅、防护及加固措施不妥，养护不到位不及时等都会产生或加剧病害。

公路自然区划与路基干湿类型

一、区划原则及分区:

1.道路工程特征相似原则

2.地表气候区划差异性原则

3.自然气候因素既有综合又有主导作用的原则

分三级区划

1. 一级区划

2. 二级区划

3. 三级区划

二、路基干湿类型划分

(1) H1相对应于wc1，为干燥和中湿状态的分界标准;

(2) H2相对应于wc2，为中湿与潮湿状态的分界标准;

(3) H3相对应于wc3，为潮湿和过湿状态的分界标准。

三、路基水温状况及对路基稳定性影响

四、保证路基强度和稳定性的措施

路基土的分类与工程性质

一、路基土的分类

一般路基设计

一、典型横断面 与构造

1、路基典型横断面

路堤:指用岩土填筑而成的结构物

路堑:指全部在原地面开挖而成的结构物

挖填结合路基:指原地面横坡度较大，且路基较宽，往往需要一侧开挖，一侧填筑而成的结构物。较多适用于山区、丘陵区。

一般路堤

a、护坡道宽度:当路基边缘与路侧取土坑高差h大于2m，b=1m;h大于6m，b=2m。

b、取土坑放置应尽量少占耕地，当路基填土高度不大时，可只设边沟，不设取土坑。

c、路堤边坡应根据填料种类，路堤高度来综合确定。

d、护坡道作用:保护填方坡脚不受流水侵害，使填方边坡稳定

沿河路堤

a、路堤高度应高出设计洪水位0.5m(无波)，设计洪水位+水高度+浪高+0.5m。

b、常水位以下路堤边坡不得陡于1:2

c、路基边坡加固类型，应根据河流冲刷情况来确定。

2、路基的基本构造

(1)路基宽度

(2)路基高度

(3)路基边坡坡度

3、弯道横断面的超高与加宽

(1)超高及超高缓和段

(2)加宽及加宽缓和段

4、路基横断面设计

5、土石方调配与计算

6.、路基附属设施

(1)取土坑

当H≥2m，b=1m;当H≥6m，b=2m

位置:数量、土质、运输条件、自然环境有关。

平坦区:设在路堤两侧(取土量较小时)

河水淹没桥头引道近旁，不允许设置取土坑。

当地面坡度较陡时，取土坑宜设在路堤上侧。

(2)弃土坑

d≥3.0m

dmax=H+5.0m

原则:①填补地面坑洞、田洼地

②尽量占荒地

1、一般做成梯形断面，边坡不宜陡于1:1.5，高度不宜超过3m。

2、当原地面坦于1:50，路旁两侧均可设弃土堆

3、当坡度较陡时，宜将弃土堆设在下侧。

4、对于沿河路堤废方，检查是否压缩河道。

(3)护坡道

目的:加宽边坡横距，减少边坡平均坡度。

(4)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。

(5)堆料坪和错车道

路面养护用矿质材料，可就近选择路旁合适地点堆置备用。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，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，以维护公路外形的视觉平顺和景观优美。

单车道公路，由于双向行车会车和相互避让的需要，通常应每隔200~500m设置错车道一处。

二、路基边坡防护与加固设计

1、防护与加固的要求和分类

2、坡面防护

3、冲刷防护

边坡稳定性设计

一、概述

1、影响稳定性的因素

2、边坡稳定性设计方法

3、稳定性验算参数

土的计算参数、边坡取值

4、汽车荷载当量计算

二、直线法

1、均质沙砾类路堤边坡

2、均质沙砾类路堑边坡

K=F/T=(Gcosωtgφ +cL)/Gsinω

由: dK/dω=0

ctgω0= ctgθ+[2c/γh/(tgφ+2c/γh)]1/2cscθ

三、圆弧法

(1)通过坡脚任意选定一个可能的圆弧滑

(2)滑动面，取路线纵向为单位长度1m，将滑动土体分成若干宽度相等的土条;

(3)计算每个土条土体的重量，并将它引到圆弧线上，进行分解;

(4)求稳定系数 K=Mr/Ms

(5)求kmin1.25

四、折线法

五、浸水路堤稳定性分析

挡墙设计

一、挡土墙的类型及使用条件

1、挡土墙的用途

2、挡土墙类型

3、挡土墙的特点及使用条件

二、挡土墙的构造

墙身、基础、排水设施、沉降缝、伸缩缝

三、挡土墙土压力

1、力系

2、库伦土压力计算

3、折线墙背土压力计算

4、车辆荷载的换算

四、挡土墙稳定性验算

1、破坏形式

2、稳定性验算

3、增加挡土墙稳定性措施

五、浸水挡土墙设计

土压力计算、水压力计算、稳定性验算