第二章路 基 工 程路基是公路工程的重要组成部分,它是按照路线路位置和一定技术要求修筑的带状构造物,是公路工程的主体、,是路面的基础,承受由路面传传递来的行车荷载的静自重荷载和行车动荷载,并将荷载向地基深处传递扩散在纵断面上,路基必须保证路线需要的高程;在平面上,路基与桥梁、隧道连接组成完整贯通的线路路基工程设计及施工质量的优劣直接关系到公路工程的使用质量使用性能和工程造价随着我国高等级公路的建设与发展,人们对路基的设计与修建筑技术越来越重视,标准要求也越来越高第一节概述一、基本要求路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件,提高路基的强度和稳定性,可以适当减薄路面结构层厚度,从而达到降低工程造价的目的因此,除要求路基断面尺寸符合设计外,路基应满足下列基本要求1. 具有足够的整体稳定性路基是在天然地面上填筑或挖去一部分而建成路基是在天然地表面按照道路公路的设计线形(位置)和设计断面(几何尺寸)的要求开挖或堆填筑而成的岩土结构物路基修建后,改变了原地面应力的天然平衡状态当地质不良时,修建路基可能加剧原地面的不平衡状态,从而发生沉陷、滑坡、滑坍、崩塌等病害,造成路基损害为防止路基在行车荷载及自然环境因素作用下,发生较大的变形或破坏,必须因地制宜采取一定的技术措施来保证路基整体稳定性。
2. 具有足够的强度路基强度是指在行车荷载作用下路基抵抗变形的能力行车荷载及路基路面自重同时对路基下层及地基形成一定压应力,这些压应力都可能使路基产生变形或差异沉降,直接影响路面结构的使用性能为保证路基在外力及自重作用下,不致产生超过容许范围的变形,要求路基应具有足够的强度3. 具有足够的水温稳定性路基在地面水和地下水作用下,其强度将会显著降低特别是在季节性冰冻地区,由于水温的变化,路基会发生周期性冻融作用,形成冻胀与翻浆,使路基强度急剧下降因此,路基不仅要有足够的强度,还应采取措施确保路基在不利的水温状况下强度不致显著降低,这就要求路基应具有一定的水温稳定性二、路基设计内容公路路基主要由路基体、各项附属设施(如路基排水设施、路基防护与设施、加固工程)以及与路基工程直接相关的设施、附属设施((取土场取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道))等构成,如图2-1所示路基设计之前,应做好全面调查研究,充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料改建公路设计时,还应收集历年路况资料及当地路基的翻浆、崩塌、水毁、沉降变形等病害的防治经验路基设计应根据当地自然条件和工地地质条件,选择适当的路基断面形式和边坡坡度。
河谷地段不宜侵占河床,可视具体情况设置其他结构物和防护工程陡坡上的半填半挖路基,可根据地形、地质条件,采用护肩、砌石或挡土墙;当山坡高陡或稳定性差,不宜多挖时,可采用桥梁、悬出路台等构造物;三、四级公路的悬岩陡壁地段,当山体岩石稳定性好时,可采用半山洞沿河路基边缘标高应满足《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)的规定,并根据冲刷情况,设置必要的防护设施沿河路基废方应妥善处理,以免造成河床堵塞、河流改道或冲毁沿线构造物、农田、房屋等不良后果公路路基设计,应认真做好调查研究,贯彻因地制宜、就地取材的原则,执行有关环境保护的政策法规,设计完善的排水设施和防护工程,采取经济有效的病害防治措施,防止各种不利的自然因素对路基造成危害,以保证路基有足够的强度和稳定性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:路基设计的具体内容包括以下几个主要方面:1.选择路基断面形式,确定路基宽度与路基高度;2.选择路堤填料与压实标准;3.确定边坡形状与坡度;4.路基排水系统布置和排水结构设计;5.坡面防护与加固设计;6.附属设施设计1)对公路所经地区的自然状况进行勘测与调查,搜集必要的设计资料,作为路基设计的依据。
2)根据路线纵断面设计确定的填挖高度,结合沿线地质、水文情况,对路基主体工程(路堤、路堑、半填半挖路基及有关工程)进行设计,确定一般路段的边坡坡度及路基断面形状对工程地质或水文地质条件复杂及路基高填、深挖等地段进行个别设计及特殊处理3)根据地面水流及地下水埋藏情况,总体规划排水系统,设计排除地面水及地下水的结构物4)进行路基防护与加固设计,包括坡面防护、冲刷防护及支挡建筑物的布设等5)路基附属设施的设计,包括取土场、弃土堆、护坡道、碎落台等的布设三、路基横断面组成及横断面形式1. 路基横断面组成公路路基横断面一般由行车道、路肩((土路肩、硬路肩)、)、中间带、边坡、护坡道、边沟等组成各级公路路基标准横断面见图2-21图2.1 公路路基标准横断面图a)整体式断面;b)分离式断面;c)双车道断面B-路基宽度;L-行车道宽度;D-硬路肩宽度;E-左侧路缘带宽度;F-分离式路基左侧硬路肩宽度;C-土路肩宽度;A-中央分隔带宽度各级公路车道宽度一般应符合表规定见表2-.1规定表2.1 车道宽度设计速度(km/m)1201008060403020车道宽度(m)3.753.753.753.503.503.253.00(单车道时为3.50)注:高速公路为八车道,当设置左侧硬路肩时,内侧车道宽度可采用3.50m。
高速公路、一级公路整体式断面必须设置中间带中间带由两条左侧路缘带及中央分隔带组成中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成,其各部分宽度见表其各部分宽度应符合表2-.2规定表2.2 中间带宽度设计速度(km/h)1201008060中央分隔带宽度(m)一般值3.002.002.002.00最小值2.002.001.001.00左侧路缘带宽度(m)一般值0.750.750.500.50最小值0.750.500.500.50土路肩宽度(m)一般值4.503.503.003.00最小值3.503.002.002.00注:“一般值”为正常情况下的采用值;“最小值”为条件受限时可采用的值高速公路、一级公路以及二级公路的连续上坡路段,当通行能力、运行安全受到影响时,应设置爬坡车道,其宽度为3.50m高速公路、一级公路的互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、管理设施等的出入口处,应设置加((减))速车道,连续下坡路段应设避险车道各级公路路肩宽度,一般规定见应符合表2-.3规定表2.3 路肩宽度设计速度(km/h)高速公路、一级公路二级公路、三级公路、四级公路12010080608060403020右侧硬路肩宽度(m)一般值3.00或3.503.002.502.501.500.75---最小值3.002.501.501.500.750.25土路肩宽度(m)一般值0.750.750.750.500.750.750.750.50.25(双车道)0.50(单车道)最小值0.750.750.750.500.500.50注:1.“一般值”为正常情况下的采用值;“最小值”为条件受限时可采用的值; 2.设计速度为120km/h的四车道高速公路,采用3.50m的右侧硬路肩;六车道、八车道高速公路,采用3.0m的右侧硬路肩。
高速公路、一级公路右侧硬路肩宽度小于2.50m时,应设置紧急停车带紧急停车带的宽度应为3.50m,有效长度不小于30m,设置间距不宜大于500m2. 路基横断面形式路基横断面形式一般有:路堤、路堑、半填半挖路基三种基本形式,如图2-2所示由于地形的变化,道路设计标高与天然地面标高的相互关系不同,一般常见的路基横断面形式有路堤和路堑两种,高于天然地面的填方路基称为路堤(见图2-2a),低于天然地面的图2-2 路基横断面形式挖方路基称为路堑(见图2-2b)介于两者之间a)路堤;b)路堑;c)半填半挖路基的称为半填半挖路基(见图2-2c)路堤在结构上分上路堤和下路堤,上路堤图2-2 路基横断面形式是指路面底面以下0.80~1.50m范围内的填方a)路堤;b)路堑;c)半填半挖路基部分,下路堤是指上路堤以下的填方部分路堑是低于原地面由开挖所形成的路基挖方边坡坡度,应根据边坡高度、土石种类与性质(密实程度、风化程度等)、地面水情况及施工方法等因素,综合分析确定半填半挖路基是一部分路基由填筑而成,一部分路基由开挖形成的路基结构路床是路面底面以下0.80m范围内的路基部分,在结构上分为上路床(0~0.30m)及下路床(0.30~0.80m)两层,承受由路面结构传来的荷载。
四、路基几何要素1. 路基宽度公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时,尚应包括这些部分的宽度各级公路路基宽度应符合表2-.4规定表2-.4 各级公路路基宽度公路等级高速公路、一级公路设计速度(km/h)1201008060车道数864864644路基宽度(m)一般值45.0034.5028.0044.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值42.00-26.0041.00-24.50-21.5020.00公路等级二级公路、三级公路、四级公路设计速度(km/h)8060403020车道数22222或1路基宽度(m)一般值12.0010.008.507.506.50(双车道)4.50(单车道)最小值10.008.50---注:1.“一般值”为正常情况下的采用值;“最小值”为条件受限时可采用的值; 2.八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”为不设置左侧硬路肩、内侧车道采用3.75m时的宽度二级公路因交通量、交通组成等需要设置慢车道的路段,设计速度为80km/h时,其路基宽度可采用15.0m;设计速度为60km/h时可采用12.0m。
四级公路宜采用双车道路基宽;交通量小的路段,可采用单车道4.50m路基宽2. 路基高度路基高度设计,应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度,同时要考虑地下水、毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性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沿河及受水浸淹的路基边缘标高,应高出表2-.5规定的设计洪水频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度表2-.5 路基设计洪水频率公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计洪水频率1/1001/1001/501/25按具体情况确定在水文及水文地质条件不良地段,路基最小填土高度应考虑路基土的性质、土体干湿状态、冰冻作用、并结合地形及排水条件确定如受设计。