第三章 路基工程.doc

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1、某一级公路（K15+300K16+700）路基路面综合设计第三章 路基工程3.1 说明3.1.1设计依据1 公路路基设计规范JTG D3020042 公路施工手册3 公路工程技术标准JTG B0120033.1.2设计说明本设计路段地处湖南，属于江南丘陵过湿区（5），路基工程包括路基排水、防护工程、特殊路基处理等工程。本设计将路基排水放入第五章。 路基宽度为26.00m,其路幅划分是：2.00(中央分隔带)+2x0.75(左侧路缘带)+4x3.75(行车道)+2x3.00(硬路肩)+2x0.75(土路肩)路基设计标高为中央分隔带两侧边缘路面标高，路基施工标高为路基设计标高减去路面厚度，本设计中

2、绘制的路线纵断面图和路基横断面图均按路基设计标高控制的，土石方数量计算是按路基施工标高控制的。本设计路段路基土质状况良好，无特殊路基处理。填方路基：本设计路段最大填方高度为11.32m，一般填土高度小于7m，沿线路堤的土质主要为高液限粘土及低液限粘土，粘土质砾，土质稳定性较好，其容许承载力可以满足路堤基底应力的要求，本设计路段边坡采用1：1.5的坡度，边坡坡脚与路基排水沟之间设2米的护坡道，以确保边坡的稳定性。 挖方路基：本设计路段挖方路基全部为土质边坡，最大切深为5.77m，连续切方段最长约为400m。路堑边坡坡脚与边沟之间设1米宽的碎落台，从而保证边沟不至阻塞。在边坡平台上设置平台截水沟，

3、水沟断面采用梯形，沟深与沟宽都为0.4m，内外边坡坡度为1：0.5。地基表层处理：(1)地面横坡缓于1：5时，在清除地表草皮，腐殖土后，直接在天然地面上填筑；(2)地面横坡为1：51：2.5时，原地面挖台阶，台阶宽度不应小于2米；(3)应将地面表层碾压密实，在一般土质地段，一级公路基底密实度不小于90%，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。附路基工作区：路基工作区（右路基某一深度处，当车轮荷载引起的垂直应力与路基土自重引起的垂直应力相比所占比例很小，仅为1/11/5时，该深度范围内的路基）按式（212）计算：

4、 式中：路基工作区深度，m；P侧轮重荷载，KN； 土的容重，KN/；n系数，n=510。据此：2.19m表3.1 路基压实度及填料的粒径要求路面底面以下深度(cm)压实度(重型)CBR填料最大粒径(mm)填方地段上路床03096%810下路床308096%510上路堤 80150 94%415下路堤 150以下 93%310零填零挖及切方地段 030 96%815路基工作区内，土基的强度和稳定性时保证路面结构的强度和稳定性极为重要，对工作区深度范围内的土质选择，路基的压实度应提出较高的要求。路基压实标准与压实度：填方路段应控制松铺厚度30cm，分层压实，保证30cm“精加工层”，添料应采用指定

5、料场且经过实验确定后方可填筑，路基压实度及填料粒径应满足表3.1的要求，当填料不能满足要求时，必须及时采用适当的处理方法如掺加一定剂量的石灰或换填。3.2 防护工程3.2.1设计说明 路基边坡防护，主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化，碎裂演化进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。原则上是不留施工痕迹需要全线防护，坚持以保护生态环境为主，结构防护为辅，以绿色环保为核心，美化环境为重点。3.2.2设计成果（1）土质路堤边坡防护当H3m时，坡面采用植草形式；当H3m时，坡面采用方格网骨架内铺草皮护坡。为

6、防止截水沟的水流冲刷坡脚在护坡道截水沟出口处沿路线方向铺砌150cm宽，25cm厚的浆砌片石。（2）土质路堑的边坡防护当H3m时，坡面采用拱形浆砌片石骨架护坡，骨架采用M7.5浆砌片石，骨架内铺草皮。3.3.3施工注意事项 1施工前应清除坡面的浮土、松石以及填补坑凹处； 2骨架内草皮应与坡面和骨架紧贴，以防止表面水沿裂缝渗入； 3骨架应嵌入坡面的深度为0.4m,其表面与草皮齐平。 3.3 挡土墙设计3.3.1 挡土墙的构造要求（1）墙背石砌挡土墙的墙背，可做成仰斜式、垂直、俯斜式、凸形折线和衡重式五种。仰斜式墙背所受主动土压力小，故墙身断面较经济。仰斜墙背的坡度不宜缓于1：0.3，以免施工困难

7、。（2）墙面基础以上的墙面，其坡度应与墙背的坡度相配合。地面横坡较陡时，墙面可采用1：0.05至1：0.20，也可采用直立（低墙时），地面横坡平缓时，墙面可缓些，但一般不缓于1：0.3，以免过多增加墙高。（3）墙顶 墙顶的最小宽度，浆砌片（块）石时，不应小于0.5m；干砌时不应小于0.6m。（4）护栏 墙顶高出地面6m以上，或连续长度大于20m的路肩挡土墙，墙顶需设置护栏。（5）排水措施及防水层 挡土墙应设置排水设备，以疏干墙后填料中的水分，防止墙后积水致使墙身承受额外的静水压力；减小季节性冰冻地区调料的冻胀压力；清除粘性填料浸水后的膨胀压力。 浆砌片（块）石墙身，应在墙前地面以上设一排泄水孔

8、，墙高时，可在墙上部加设泄水孔，泄水孔尺寸可视泄水量大小而定，一般5cm*10cm;10cm*10cm;15cm*20cm等的方孔或直径为5到10cm的圆孔，孔间距一般为2至3m，干旱地区可予增大；多雨地区则可减小。上下排泄水孔宜错开设置，下排泄水孔的出口应高于地面，下排泄水孔的进水口的底部，应铺设30cm厚的粘土层，并夯实，以防水分渗入基础，进水口周围还应具有反淤塞；有冻胀可能时，最好用炉渣覆盖，干砌块（片）石挡土墙可不设泄水孔。 （6）沉降缝与伸缩缝 为了避免地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，需按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝，同时，为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度变化作用而产生裂缝，需设置

9、伸缩缝。沉降缝和伸缩缝是设在一起的，一般每隔10到15m设置一道，缝宽2至3cm，自墙顶作到基底，缝内可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料易于流失，或冻害严重地区，则宜用沥青麻丝、沥青竹绒或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿墙的内、外、顶三侧填塞，填塞的深度约为15cm即可。当墙背为填石，且冻害不严重的地区，也可不嵌填料，仅留空缝。另外，干砌挡土墙可不设沉降缝和伸缩缝。 （7）材料的要求 I.石料应经过挑选，质地均匀，无裂缝，不易风化。在冰冻及浸水地区，应具有耐冻和抗侵蚀的性能； II.石料的抗压强度不低于25MPa，在地震区及严寒地区不应低于30MPa； III.尽量选用较大的石料砌筑； IV.

10、用大卵石砌筑时，石料应经过选择，并剖开凿毛，使之具有两个较大的平衡面； V.砌筑挡土墙用的砂浆标号按表3-2选用：挡土墙砌筑用砂浆标号 表3-2挡土墙类别、部位及用途砂浆标号挡土墙类别、部位及用途砂浆标号一般挡土墙5号（四级公路可用2.5号）严寒地区及地震区挡土墙较非地震区提高一级浸水挡土墙7.5号勾缝用比砌筑用标号提高 VI.干砌挡土墙，墙高（一级）时最好用块石砌筑； VII.混凝土挡土墙所用混凝土的标号不低于15号，其基础部分可采用相同符号的片石混凝土（其中渗入占总体积25%以下的片石）。3-3-2 挡土墙尺寸拟定及结构验算(一) 基本资料:墙身及基础:浆砌仰斜式路堤墙,墙高H=8m,墙面

11、坡度1:0.25,墙背坡度1:0.25,砌筑材料为M5浆砌MU50片石,砌筑材料的重度,基度坡度, 圬工砌体间的摩擦系数。填料及地基:填料为砂类土,填料与墙背摩擦角,填料与墙背摩擦角,基础顶面埋深为m,地基土为密实砂类土重度, 地基土地承载力特征值,基底与地基土摩擦系数,地基土摩擦系数。公路等级及荷载强度:公路等级为一级,汽车荷载标准为公路I级。片石砂浆砌体强度设计值：抗压，轴心抗拉强度设计值，弯曲抗拉强度设计值，直接抗剪强度设计值。已建挡土墙的截面基本尺寸见图1，试按本细则的规定对其进行验算。（二） 挡土墙自重及重心计算取单位墙长（1m），如图2虚线所示，将挡土墙截面划分为三部分，截面各部分

12、对应的墙体重量为：截面各部分的重心至墙趾（）的距离： 单位墙长的自重重力为：全截面重心至墙趾的距离： （三） 后踵点截面处，墙后填土和车辆荷载所引起的主动土压力计算 按本细则表4.2.5的规定，当墙身高度为8m时，附加荷载标准值： 换算等代均布土层厚度为:因基础埋置较浅，不计墙被动土压力。(1)主动土压力计算图式如图3，假设破裂面交于荷载内。验核破裂面是否交于荷载内:堤顶破裂面距墙踵: 荷载内边缘距墙踵: 荷载外边缘距墙踵: 因为,故破裂面交于荷载内。所假设的计算图式符合实际。(2)主动土压力系数K (3)主动土压力 E(4)土压力作用点位置（四）按基础宽、深作修正的地基承载力特征值,基础最小

13、埋深(算至墙趾点):h埋 =0.8+H2 =0.8+0.8=1.6(m)1.0(m)符合基础最小埋深的规定;但是h埋2.0m,所以修正后的地基承载力特征值 按本细则5.2.8的规定,当采用荷载组合时,地基承载力特征值提高系数,故验算地基承载力时,记入挡土墙顶的土压力：（五）基底合力的偏心距检验按本细则5.2.1条规定：在地基承载力计算中，基础的作用效应取正常使用极限状态下作用效应标准组合。作用于基第形心处的弯矩 作用于倾斜基底的垂直力:倾斜基底的垂直力： 偏心矩验算符合本细则表（5.2.2-4）的规定（六）地基承载力演算： 由本细则公式（5.2.2）可算得 基底最大压应力与地基承载力特征值比较

14、： =0符合沿基底倾斜平面滑动稳定方程的规定。抗滑动稳定系数 本细则表5.3.5规定，荷载组合II时，抗滑动系数1.3,故本例沿倾斜基底的抗滑动稳定系数，符合本细则的规定。(2)沿过墙踵点水平面滑动稳定性验算(见图6)计入倾斜基底与水平滑动面之间的土楔的重力,砂性土黏聚力c=0。(kN) 滑动稳定方程应符合: 即：1.1(517.477+11.521.92)+1.49.020.8-1.4148.943=276.43(kN)0计算结果符合滑动稳定方程的规定。 抗滑动稳定系数 符合本细则抗滑动稳定系数的规定。(八)挡土墙绕墙趾点的倾覆稳定验算不计墙前填土的被动土压力。(1) 倾覆稳定方程应符合：即

15、：0.8(517.4772.734+11.521.924.16)+1.4(9.023.48-148.942.81) =663.46()0计算结果符合倾覆稳定方程的规定。（2）抗倾覆稳定系数 本细则表5.3.5规定，荷载组合II时，抗倾覆稳定系数，故本例的抗倾覆稳定系数符合本细则的规定。(九)挡土墙墙身正截面强度和稳定性验算取基顶截面为验算截面(1) 基顶截面土压力计算（图7） 由墙踵点土压力的计算结果： 基顶截面宽度： 基顶截面处的计算墙高为：H=11.0（m）。按： 基顶处的土压力为：单位墙长（1m）上土压力的水平分量：单位墙长（1m）上土压力的竖直分量：土压力水平分量的作用点至基顶截面前缘

16、的力臂长度： 土压力竖直分量的作用点至基顶截面前缘的力臂长度： (2) 基顶截面偏心距验算截面宽度：取单位墙长（1m），基顶截面以上墙长自重：墙身重心至验算截面前缘的力臂长度： 按本细则公式（6.3.5）计算，查表6.3 .5-1 取综合效应组合系数，并按表4.1.7的规定，取荷载分项系数截面形心上的竖向力组合值为： 基底截面形心处，墙身自重及护栏重量作用的力矩： 基底截面形心处，土压力作用的力矩： （kN.m）按本细则表4.1.7的规定，分别取作用分项系数：根据本细则表6.3.5-1的规定，取综合效应组合系数为1.0.截面形心上的总力矩组合设计值： 查本细则表6.3.6的合力偏心矩容许限值为

17、：截面上的轴向力合力偏心距：合力偏心距验算要求，应按本细则公式（6.3.8-1）验算受压构件墙身承载力。(3) 截面承载力验算由前面计算结果知，作用于截面形心上的竖向力组合设计值为：按本细则表3.1.5的规定，本挡墙之结构重要性系数为：按本细则表6.3.8得长细比修正系数：由本细则公式（6.3.8-3）计算构件的长细比：按本细则6.3.8条的规定：由公式（6.3.8-1）得构件轴向力的偏心距和长细比对受压构件承载力的影响系数： 由基本资料知：墙身受压构件抗力效应设计值： 因为,符合本细则公式（6.3.8-1）的规定，所以截面尺寸满足承载力验算要求。(4) 正截面直接受剪验算按本细则6.3.12条的规定，要求： 计算截面上的剪力组合设计值： 由基础资料得： 又： 可计算得到轴压比为： 查本细则表6.3.12得： 符合正截面直接受剪验算的要求。27