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1、第六章第六章 一般路基设计一般路基设计1 1第六章第六章 一般路基设计一般路基设计n n 第一节 路基的病害和设计要求n n 第二节 路基土的分类与填料选择n n 第三节 一般路堤和路堑设计 n n 第四节 路基防护与加固工程设计2 2第一节第一节 路基的病害和设计要求路基的病害和设计要求n n一、路基常见病害类型1 1剥落和溜方剥落和溜方 2 2崩塌崩塌 3 3坍塌坍塌 3 34 4滑坡滑坡 5 5滑移滑移 6 6沉落沉落 4 47 7沉陷沉陷 8 8冻胀与翻浆冻胀与翻浆 5 5二、路基病害原因的一般分析内部原因内部原因 ：路基的岩土性质和地质构造。岩层倾向临空：路基的岩土性质和地质构造。岩
2、层倾向临空面，则容易产生顺层滑坡或崩塌（当岩体破碎时）；反之，面，则容易产生顺层滑坡或崩塌（当岩体破碎时）；反之，则较稳定则较稳定, ,如下图所示：如下图所示：a) a) 倾向路线倾向路线稳定性较差；稳定性较差；b) b) 背向路线背向路线稳定性较好稳定性较好 外部因素外部因素 ：水的侵蚀作用：水的侵蚀作用 ，气温、地形、地震和荷载等，气温、地形、地震和荷载等 。n n 实际上路基的各种病害与变形，通常都是在上述各种实际上路基的各种病害与变形，通常都是在上述各种因素的综合作用下产生的。因素的综合作用下产生的。 6 6三、路基设计的一般要求n n1 1、根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标、
3、根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。高，为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。 n n2 2、在应力作用区的范围之内，其深度一般在路基、在应力作用区的范围之内，其深度一般在路基顶面以下顶面以下0.8m0.8m范围以内范围以内 。n n3 3、整体结构中必须包括各项附属设施。、整体结构中必须包括各项附属设施。n n4 4、一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直、一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。特殊路基需进行个别设计和验算。证和验算。特殊路基需进行个
4、别设计和验算。 7 7第二节第二节 路基土的分类与填料选择路基土的分类与填料选择n n一、路基土的分类 n n 1 1、土的分类依据、土的分类依据 n n 依据土的颗粒组成特征，土的塑性指标及依据土的颗粒组成特征，土的塑性指标及土中有机质含量的情况，分为土中有机质含量的情况，分为巨粒土、粗粒土、巨粒土、粗粒土、细粒土和特殊土细粒土和特殊土四类，并进一步细分为四类，并进一步细分为1212种土。种土。 8 8n n（1 1）土颗粒组成特征以土的级配指标的不均匀系）土颗粒组成特征以土的级配指标的不均匀系数（数（CuCu）和曲率系数（）和曲率系数（CcCc）表示。不均匀系数）表示。不均匀系数CuCu反
5、映粒径分布曲线上的土粒分布范围，按式（反映粒径分布曲线上的土粒分布范围，按式（661 1）计算；曲率系数）计算；曲率系数CcCc反映粒径分布曲线上的土粒反映粒径分布曲线上的土粒分布形状，按式（分布形状，按式（6262）计算。）计算。 (6-1) (6-1) (6-2) (6-2)9 9n n（2 2）无机土按粒组含量由粗到细划分为巨粒土、）无机土按粒组含量由粗到细划分为巨粒土、粗粒土和细粒土三类，见下表：粗粒土和细粒土三类，见下表： 粒组统称粒组名称粒径d范围(mm)分析方法主 要 特 征巨 粒漂石(块石)粒d200直接测定 透水性很大,压缩性极小,颗粒间无粘结,无毛细性。卵石(碎石)粒60d
6、200筛分法粗粒砾粒粗砾20d60中砾5d20细砾2d5砂粒粗砂0.5d2 透水性大,压缩性小,无粘性，有一定毛细性。中砂0.25d0.5细砂0.075d0.25细粒粉粒0.002d0.075静水沉降原理与塑性图 透水性小,压缩性中等,毛细上升高度大,微粘性。粘粒d0.002 透水性极弱,压缩性变化大,具粘性和可塑性。1010（3 3）路基土分类总体系包括四类并且细分为）路基土分类总体系包括四类并且细分为1212种，种， 路基土的分类总体系如下表路基土的分类总体系如下表 : : 路基路基土土巨粒土巨粒土粗粒土粗粒土细细粒土粒土特殊土特殊土漂石漂石土土卵石卵石土土砾类砾类土土砂砂类类土土粉粉质质
7、土土粘粘质质土土有机有机质质土土黄土黄土膨膨胀胀土土红红粘土粘土盐渍盐渍土土冻冻土土1111n n（4 4）为了统一土名标示及运用计算机检索土质试）为了统一土名标示及运用计算机检索土质试验资料，规定下表所示的土的基本代号。验资料，规定下表所示的土的基本代号。土土类类巨粒土巨粒土粗粒土粗粒土细细粒土粒土有机土有机土成分代号成分代号漂石漂石B B块块石石BaBa卵石卵石C C小小块块石石CbCba a砾砾G G角角砾砾G Ga a砂砂S S粉土粉土M M粘土粘土C C细细粒土粒土(C(C和和M M合称合称)F)F混合土混合土( (粗粗细细粒土合称粒土合称)SI)SI有机有机质质土土O O级级配、液
8、限和高配、液限和高低代号低代号级级配良好配良好W; W; 级级配不良配不良P; P; 低液限低液限L; L; 高液限高液限H H1212n n（5 5）试样中巨粒组（大于）试样中巨粒组（大于60mm60mm的颗粒）质量多于总质量的的颗粒）质量多于总质量的50%50%的土称为巨粒土，分类体系见下表。的土称为巨粒土，分类体系见下表。土土组组土土组组代号代号漂石漂石( (200200颗颗粒粒) )含量含量(%)(%)漂漂( (卵卵) )石石( (60mm60mm颗颗粒粒) )漂石漂石B B5050卵石卵石CbCb5050石石夹夹土土( (60mm60mm颗颗粒粒漂石漂石夹夹土土BSIBSI5050卵
9、石卵石夹夹土土CbSICbSI5050漂漂( (卵卵) )石土石土质质( (60mm60mm颗颗粒粒含量含量5015%)5015%)漂石土漂石土质质SIBSIB卵石粒含量卵石粒含量卵石土卵石土质质SICbSICb卵石粒含量卵石粒含量1313n n（6 6）试样中粗粒组（）试样中粗粒组（60mm60mm 0.075mm0.075mm的颗粒）质量的颗粒）质量多于总质量多于总质量50%50%的土称为粗粒土。粗粒土中砾粒组的土称为粗粒土。粗粒土中砾粒组（60mm2mm60mm2mm的颗粒）质量多于总质量的颗粒）质量多于总质量50%50%的土称的土称为砾粒土，分类体系见下表为砾粒土，分类体系见下表土土组
10、组土土组组代号代号细细粒粒组组( (0.075mm)0.075mm)含量含量(%)(%)砾砾级级配良好配良好砾砾GWGW5 5级级配不良配不良砾砾GPGP含含细细粒土粒土质砾质砾GFGF515515细细粒土粒土质砾质砾粉土粉土质砾质砾GMGM15501550粘土粘土质砾质砾GCGC1414n n粗粒土中砾粒组质量少于或等于总质量粗粒土中砾粒组质量少于或等于总质量50%50%的土称的土称为砂类土，其分类体系见下表：为砂类土，其分类体系见下表：土土组组土土组组代号代号细细粒粒组组( (0.074mm)0.074mm)含量含量(%)(%)砂砂级级配良好配良好砂砂SWSW5 5级级配不良配不良砂砂SP
11、SP含含细细粒土粒土质质砂砂SFSF515515细细粒土粒土质质砂砂粉土粉土质质砂砂SMSM15501550粘土粘土质质砂砂SCSC1515n n（7 7）试样中细粒组（小于）试样中细粒组（小于0.075mm0.075mm的颗粒）质量的颗粒）质量多于总质量多于总质量50%50%的土称为细粒土，细粒土根据塑性的土称为细粒土，细粒土根据塑性图，如下图分类，其分类体系（见教材）表图，如下图分类，其分类体系（见教材）表6767。1616二、路基土的性质与填料的选择二、路基土的性质与填料的选择n n 填料应采用强度高、水稳性好、压缩性小、填料应采用强度高、水稳性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料
12、施工方便以及运距短的岩土材料 。在选择填料时，。在选择填料时，要考虑原料的经济性和填料的性质是否合适。一要考虑原料的经济性和填料的性质是否合适。一般应利用附近路堑或附属工程（如排水沟渠等）般应利用附近路堑或附属工程（如排水沟渠等）的挖方作为填料的挖方作为填料 。1717 路基填料的技术要求如表：项项目分目分类类路面底路面底以以下深度下深度(cm)(cm)填料最小填料最小强强度度CBR(%)CBR(%)填料最大填料最大粒径粒径(cm)(cm)高速、一高速、一级级公路公路二二级级公公路路三、四三、四级级公路公路填方路填方路基基上路床上路床0300308 86 65 51010下路床下路床30803
13、0805 54 43 31010上路堤上路堤80150801504 43 33 31515下路堤下路堤150150以下以下3 32 22 21515零填及零填及挖方路挖方路基基上路床上路床0300308 86 65 51010下路床下路床308030805 54 43 310101818n n 填料选择： 1 1、不易风化的石块、不易风化的石块 2 2、土石混合料、土石混合料 3 3、砂砾材料、砂砾材料 4 4、砂性土、砂性土 5 5、粉性土、粉性土 6 6、粘性土、粘性土 7 7、特殊土、特殊土 8 8、易风化的软质岩石、易风化的软质岩石 9 9、工业废渣、工业废渣1919第三节第三节 一般
14、路堤和路堑设计一般路堤和路堑设计n n路基横断面的典型形式归纳为路基横断面的典型形式归纳为路堤路堤、路堑路堑和和填挖填挖结合结合等三种类型。等三种类型。路堤：全部用岩土填筑而成的路基。路堤：全部用岩土填筑而成的路基。路堑：全部在天然地面开挖而成的路基，此两者路堑：全部在天然地面开挖而成的路基，此两者是路基的基本类型。是路基的基本类型。当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为填挖结合路基，也称为半填而另一侧填筑时，为填挖结合路基，也称为半填半挖路基。在丘陵或山区填挖结合是路基横断面半挖路基。在丘陵或山区填挖结合是路基横断面的主要形式。
15、的主要形式。2020一、路堤 按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。 路堤的常用横断面形式 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2121二、路堑路堑的常见横断面形式有a全挖路基、b台口式路基及c半山洞路基。2222三、半填半挖路基 n n半填半挖路基兼有路堤和路堑两者的特点半填半挖路基兼有路堤和路堑两者的特点 ，对路堤和路，对路堤和路堑的要求均应满足。常见形式：堑的要求均应满足。常见形式：a) a) 一般填挖路基；一般填挖路基；b) b) 矮矮挡土墙；挡土墙；c) c) 护肩路基；护肩路基；d) d) 砌石护坡路基；砌石护坡路基；e)
16、 e) 砌石护墙路砌石护墙路基；基；f) f) 挡土墙支撑路基；挡土墙支撑路基；g) g) 半山桥路基半山桥路基2323四、路基宽度路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。路基宽度如图：a) 高速公路和一级公路;b) 二、三、四级公路2424 公路路基宽度如表：公路等公路等级级高速公路、一高速公路、一级级公路公路二、三、四二、三、四计计算行算行车车速度速度(km/h)(km/h)1201201001008080606080806060404030302020车车道数道数8 86 64 48 86 64 46 64 44 42 22 22 22 22 2或或1 1路基路基宽宽度度(m)(m)一
17、般一般值值45.045.034.534.528.028.044.044.033.533.526.026.032.032.024.524.523.023.012.012.010.010.08.58.57.57.56.56.5( (双双车车道道) )变变化化值值42.042.0- -26.026.041.041.0- -24.524.5- -21.521.520.020.010.010.08.58.5- - -4.54.5( (单车单车道道) )2525五、路基高度 n n1 1、路基高度：路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，、路基高度：路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，即路基即路基设计标高设计标高和和
18、地面标高地面标高之差。之差。n n2 2、路基高度分、路基高度分中心高度中心高度与与边坡高度边坡高度。n n3 3、为保证路基稳定，应尽量满足路基临界高度的、为保证路基稳定，应尽量满足路基临界高度的要求要求 。2626六、路基边坡坡度n n边坡坡度边坡坡度 ：边坡：边坡高度高度与边坡与边坡宽度宽度之比值之比值 。n n边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石的性边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。n n 1 1、路堤边坡、路堤边坡: :表见下图表见下图n n 2 2、路堑边坡：表见下图、路堑边坡：表见下图272
19、7路堤边坡坡度表 填料种填料种类类边边坡坡率坡坡率上部高度上部高度(H8)(H8)下部高度下部高度(H12)(H12) 细细粒土粒土1:1.51:1.51:1.751:1.75 粗粒土粗粒土1:1.51:1.51:1.751:1.75 巨粒土巨粒土1:1.31:1.31:1.51:1.5 2828n n土质挖方边坡坡度表土质挖方边坡坡度表 ：n n土的密实程度划分表土的密实程度划分表: : 密密实实程度程度边边坡高度坡高度202020302030胶胶结结1:0.31:0.31:0.51:0.5 1:0.5 1:0.51:0.751:0.75密密实实1:0.51:0.51:0.751:0.751
20、:0.751:0.751:1.01:1.0中密中密1:0.751:0.751:1.251:1.251:1.01:1.01:1.51:1.5较较松松1:1.01:1.01:1.51:1.5 1:1.5 1:1.51:1.751:1.75分分级级试试坑开挖情况坑开挖情况较较松松铁锨铁锨很容易很容易铲铲入土中，入土中，试试坑坑壁容易坍塌坑坑壁容易坍塌中密中密天然坡面不易陡立，天然坡面不易陡立，试试坑坑壁有掉坑坑壁有掉块现块现象，部分需用象，部分需用镐镐开挖开挖密密实实试试坑坑壁坑坑壁稳稳定，开挖困定，开挖困难难，土，土块块用手使力才能破碎，从坑壁取出大用手使力才能破碎，从坑壁取出大颗颗粒粒处处能保持
21、凹面形状能保持凹面形状胶胶结结细细粒土密粒土密实实度很高，粗度很高，粗颗颗粒之粒之间间呈弱胶呈弱胶结结，试试坑用坑用镐镐开挖很困开挖很困难难，天然坡，天然坡面可以陡立面可以陡立2929岩石种岩石种类类风风化破碎程化破碎程度度边边坡高度（坡高度（m)m)2020203020301.1.各种岩各种岩浆浆岩岩2.2.厚厚层层灰岩或硅、灰岩或硅、钙质钙质砂砂砾砾岩岩3.3.片麻、石英、大理岩片麻、石英、大理岩轻轻度度中等中等严严重重极重极重1:0.11:0.11:0.21:0.21:0.11:0.11:0.31:0.31:0.21:0.21:0.41:0.41:0.31:0.31:0.751:0.75
22、1:0.11:0.11:0.21:0.21:0.21:0.21:0.41:0.41:0.31:0.31:0.51:0.51:0.51:0.51:1.01:1.01.1.中薄中薄层层砂、砂、砾砾岩岩2.2.中薄中薄层层灰岩灰岩3.3.较较硬的板岩、千枚岩硬的板岩、千枚岩轻轻度度中等中等严严重重极重极重1:0.11:0.11:0.31:0.31:0.21:0.21:0.41:0.41:0.31:0.31:0.51:0.51:0.51:0.51:1.01:1.01:0.21:0.21:0.41:0.41:0.31:0.31:0.51:0.5 1:0.5 1:0.51:0.751:0.75 1:0.7
23、5 1:0.751:1.251:1.251.1.薄薄层层砂、砂、页页岩岩2.2.千枚岩、云母、千枚岩、云母、绿页绿页泥、滑石片岩及岩泥、滑石片岩及岩质质页页岩岩轻轻度度中等中等严严重重极重极重1:0.21:0.21:0.41:0.41:0.31:0.31:0.51:0.51:0.51:0.51:1.01:1.01:0.751:0.751:1.251:1.251:0.31:0.31:0.51:0.5 1:0.5 1:0.51:0.751:0.75 1:0.75 1:0.751:1.251:1.25 1:1.0 1:1.01:1. 51:1. 5岩石挖方边坡坡度表岩石挖方边坡坡度表 ：3030岩石
24、风化破碎程度分级表岩石风化破碎程度分级表 分分级级外外观观特征特征颜颜色色矿矿物物成分成分结结构构造构构造破碎程度破碎程度强强度度轻轻度度较较新新鲜鲜无无变变化化无无变变化化节节理不多理不多, ,基本上基本上是整体是整体, ,节节理基本理基本不不张张开开基本上不基本上不降低降低, ,用用锤锤敲很容易敲很容易回回弹弹中中等等造岩造岩矿矿物物失去光失去光泽泽、色色变变暗暗基本基本不不变变无无显显著著变变化化开裂成开裂成20cm50cm20cm50cm大大块块状状, ,大多数大多数节节理理张张开开较较小小有降低有降低, ,用用锤锤敲声音敲声音仍仍较较清脆清脆严严重重显显著改著改变变有效有效生生矿矿物
25、物产产生生不清晰不清晰开裂成开裂成5cm10cm5cm10cm的碎石状的碎石状, ,有有时节时节理理张张开开较较多多有有显显著降著降低低, ,用用锤锤敲敲声音低沉声音低沉极极重重变变化极重化极重大部大部成分成分已改已改变变只具外形只具外形, ,矿矿物物间间已已失去失去结结晶晶联联系系节节理理较较多多, ,爆破以爆破以后多呈碎石土状后多呈碎石土状, ,有有时细时细粒部分已粒部分已具塑性具塑性极低极低, ,用用锤锤敲敲时时, ,不易回不易回弹弹3131第四节第四节 路基防护与加固工程设计路基防护与加固工程设计n n一、坡面防护 1 1、植物防护：见下图、植物防护：见下图 2 2、工程防护：见下图、
26、工程防护：见下图n n二、堤岸防护与加固n n 堤岸防护与加固主要对沿河滨海路堤、河滩堤岸防护与加固主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基边坡的防护堤岸等。边坡的防护堤岸等。n n 堤岸防护与加固设施有直接和间接两类堤岸防护与加固设施有直接和间接两类 。3232草皮防护示意图：草皮防护示意图：n na) a) 平铺平面；平铺平面；b) b) 平铺剖面；平铺剖面；c) c) 水平叠铺；水平叠铺；d) d) 垂直叠铺；垂直叠铺；e) e) 斜斜交叠铺；交叠铺；f) f) 网格式网格式3333 砌石护面示意图砌石护面示意图n n
27、a)a)、b) b) 单层；单层；c)c)、d) d) 双层双层3434 护面墙示意图：护面墙示意图：n n双层式；双层式；b)b)单层式；单层式；c)c)墙面；墙面；d)d)拱式；拱式；e)e)混合式混合式n n1.1.平台；平台；2.2.耳墙；耳墙；3.3.泄水孔；泄水孔；4.4.封顶；封顶；5.5.松散夹层；松散夹层；6.6.伸缩缝；伸缩缝；7.7.软软地基；地基；8.8.基础；基础；9.9.支补墙；支补墙；10.10.护面墙护面墙3535n n墙高与厚度及路堑边坡的关系，参见下表：墙高与厚度及路堑边坡的关系，参见下表：护面墙高度H(m）路堑边坡护面墙厚度（m）顶宽b底宽d21:0.50
28、.400.406陡于1:0.50.400.40+0.10H0.40+0.10H6H101:0.51:0.750.400.40+0.05H0.40+0.05H10H151:0.751:10.600.40+0.05H0.40+0.05H3636n n三、冲刷防护n n1 1直接措施：植物防护、石砌防护或抛石与石笼直接措施：植物防护、石砌防护或抛石与石笼防护，以及必要时设置的支挡，见下图：防护，以及必要时设置的支挡，见下图：抛石防护示意图抛石防护示意图a)a)新堤石垛；新堤石垛；b)b)旧堤石垛旧堤石垛3737石笼防护示意图石笼防护示意图：n na)a)箱形笼；箱形笼；b)b)圆柱形笼；圆柱形笼；c
29、)c)防止淘底；防止淘底；d)d)防护岸坡防护岸坡3838 土工模袋的应用及铺设图：土工模袋的应用及铺设图：n n 3939n n2 2间接措施：设置导治结构物间接措施：设置导治结构物n n设置导治结构物可改变水流方向，消除和减缓水流对堤岸设置导治结构物可改变水流方向，消除和减缓水流对堤岸直接破坏，同时可减轻堤岸近旁淤积，彻底解除水流对局直接破坏，同时可减轻堤岸近旁淤积，彻底解除水流对局部堤岸的损害作用，起安全保护作用。部堤岸的损害作用，起安全保护作用。导流结构物综合布置示例导流结构物综合布置示例n n1 1、2-2-顺坝顺坝;3-;3-丁坝丁坝;4-;4-格坝格坝;5-;5-主河床主河床;6
30、-;6-公路中线公路中线4040n n四、地基加固n n1.一般地基加固：换填土层法 ，重锤夯实法 ，排水固结法 ，挤密法 ，化学加固法 。n n2.软土地基处理方法：砂垫层法 ，换填法，反压护道法 ，分阶段施工 ，超载预压法 ，竖向排水法如下图所示： 4141竖向排水、挤实砂桩竖向排水、挤实砂桩和砂垫层并用如右图：和砂垫层并用如右图：反压护道断面图：反压护道断面图：4242分阶段填筑路堤如下图：分阶段填筑路堤如下图： 超载预压法如下图： 4343砂井布置形式砂井布置形式 ： 砂井的三维固结：砂井的三维固结： 4444n n3沉降监测n n由于软土层的不均质性、设计参数室内试验结果的代表性由于软土层的不均质性、设计参数室内试验结果的代表性以及设计理论和方法的近似性必须在施工时对沉降、稳定以及设计理论和方法的近似性必须在施工时对沉降、稳定性和处理措施的效果进行现场监测。性和处理措施的效果进行现场监测。n n监测所采用的仪器有三类：监测所采用的仪器有三类：（1 1）沉降仪（）沉降仪（2 2）孔隙水压力仪（）孔隙水压力仪（3 3）侧向位移桩和测斜仪）侧向位移桩和测斜仪4545 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！46
