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第三章一般路基设计§3-1路基设计的一般要求公路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。公路路基属于带状结构，随着天然地面的高低起伏，标高不同，路基设计需根据路线平、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。路基承受行车荷载作用，主要在应力作用区的范围之内，其深度一般在路基顶面以下0.8m范围以内。此部分路基按其作用可视为路面结构的路床，其强度与稳定性要求，可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，不致产生不允许的变形，在路基的整体结构中还必需包括各项附属设施，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、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。由于路基标高与原地面标高有差异，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。一般路基通常指在正常的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度小于规范规定高度和深度的路基。通常认为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，不必进行个别论证和验算。对于超过规范规定的高填、深挖路基，以及地质和水文等条件特殊的路基，为确保路基具有足够的强度与稳定性，需要进行个别设计和验算。§3-2路基的类型与构造通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，路基设计标高低于天然地面标高时，需进行挖掘；路基设计标高高于天然地面标高时，需进行填筑。由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合等三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基，路堑是指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。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，也称为半填半挖路基。在丘陵或山区公路上，填挖结合是路基横断面的主要形式。一、路堤图3-1所示为路堤的几种常见横断面形式。按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0～1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18m(土质)或20m(石质)的路堤属于高路堤；填土高度在1.5m至18m范围内的路堤为一般路堤。随其所处的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型式。矮路堤常在平坦地区取土困难时选用。平坦地区地势低，水文条件较差，易受地面水和地下水的影响，设计时应注意满足最小填土高度的要求。力求不低于规定的临界高度，使路基处于干燥或中湿状态。路基两侧均应设边沟。图3-1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)挖沟填筑路堤矮路堤的高度通常接近或小于路基工作区的深度，除填方路堤本身要求满足规定的施工要求外，天然地面也应按规定进行压实，达到规定的压实度，必要时进行换土或加固处理，以保证路基路面的强度和稳定性。填方高度不大，h=2-3m时，填方数量较少，全部或部分填方可以在路基两侧设置取土坑，使之与排水沟渠结合。为保护填方坡脚不受流水侵害，保证边坡稳定，可在坡脚与沟渠之间预留1～2m甚至大于4m宽度的护坡道。地面横坡较陡时，为防止填方路堤沿山坡向下滑动，应将天然地面挖成台阶，或设置石砌护脚。高路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和横断面经济合理，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形式，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，须采取适当的坡面防护和加固措施，如铺草皮、砌石等。二、路堑图3-2所示是路堑的几种常见横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。挖方边图3-2路堑的几种常用横断面形式a)全挖路基；b)台口式路基；c)半山洞路基坡可视高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚处设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表迳流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表迳流。挖方弃土可堆放在路堑的下方。边坡坡面易风化时，在坡脚处设置0.5～1.0m的碎落台，坡面可采用防护措施。陡峻山坡上的半路堑，路中线宜向内侧移动，尽量采用台口式路基(图3-2b)，避免路基外侧的少量填方。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(图3-2c)。挖方路基处土层地下水文状况不良时，可能导致路面的破坏，所以对路堑以下的天然地基，要人工压实至规定的实程度，必要时还应翻挖，重新分层填筑、换土或进行加固处理，采取加铺隔离层，设置必要的排水设施。三、半填半挖路基图3-3所示是半填半挖路基的几种常见横断面形式。位于山坡上的路基，通常取路中心的标高接近原地面的标高，以便减少土石方数量，保持土石方数量横向平衡，形成半填半挖路基。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的断面形式。图3-3半填半挖路基的几种常用横断面形式a)一般填挖路基；b)矮档土墙路基；c)护肩路基；d)砌石护坡路基；e)砌石护墙路基；f)档土墙支撑路基；g)半山桥路基半填半挖路基兼有路堤和路堑两者的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足。填方部分的局部路段，如遇原地面的短缺口，可采用砌石护肩。如果填方量较大，也可就近利用废石方，砌筑护坡或护墙，石砌护坡和护墙相当于简易式档土墙，承受一定的侧向压力。有时填方部分需要设置路肩(或路堤)式档土墙，确保路基稳定，进一步压缩用地宽度。石砌护肩，护坡与护墙，以及档土墙等路基，参阅图3-3中c)～f)。如果填方部分悬空，而纵向又有适当的基岩时，则可以沿路基纵向建成半山桥路基，如图3-3g)所示。上述三类典型路基横断面形式，各具特点，分别在一定条件下使用。由于地形、地质、水文等自然条件差异性很大，且路基位置，横断面尺寸及要求等，亦应服从于路线，路面及沿线结构物的要求，所以路基横断面类型的选择，必需因地制宜，综合设计。§3-3路基设计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：(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。除了(4)、(5)将在有关章节介绍之外，其余内容在本章作介绍。一、路基宽度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，设有中间带、路缘石、变速车道、爬坡车道、紧急停车带等，均应包括在路基宽度范围内。路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.50～3.75m，技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路，路肩宽度尽可能增大，一般取1～3m，并铺筑硬质路肩，以保证路面行车不受干扰。各级公路路基宽度按《公路工程技术标准》JTJ01-88的规定进行设计，如图3-4和表3-1所示。路基占用土地，是公路通过农田或用地受限制地区时的突出问题。建路占地必需综合规划，统筹兼顾，讲究经济效益，农业与交通相互促进。公路建设应尽可能利用非农业用地，少占农田。高速公路局部路段可选用高架道路，以桥代路。山坡路基应尽量使填挖平衡，扩大和改善林业用地，保护林区牧地，防止水土流失，维护生态平衡。减少高填深挖，利用植物防护，绿化与美化路基。所有这些，在路基设计与施工过程中，亦应予以综合考虑。二、路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高之差。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，两侧的高差常有差别。路基高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。而路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。所以路基高度有中心高度与边坡高度之分。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。路堤填土的高矮和路堑挖方的深浅，可按《公路工程技术标准》(JTJ01-88)的规定，使用常规的边坡高度值，作为划分高矮深浅的依据。通常将大于18m的土质路堤和大于20m的石质路堤视为高路堤，将大于20m的路堑视为深路堑。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，应尽量避免使用，不得已而一定要用时，应进行个别特殊设计。为保证路基稳定，应尽量满足路基临界高度的要求，若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。矮路堤通常处于行车荷载应力作用区范围内，同时经受着地面和地下水不利水温状况的影响。有时为了增强路基路面的综合强度与稳定性，需要另外增加投资加强路面结构或增设地下排水设施。究竟如何合理确定路基的高度，需要进行综合比较后才可择优取用。沿河及受水浸淹的路基，其高度应根据技术标准所规定的设计洪水频率(表3-2)，求得设计水位，再增加0.5m的余量。如果河道因设置路堤而压缩过水面积，致使上游有壅水，或河面宽阔而有风浪，就应增加壅水高度和波浪冲上路堤的高度(即波浪侵袭高度)。所以沿河浸水路堤的高度，应高出上述各值之和，以保证路基不致淹没，并据此进行路基的防护与加固。路基设计洪水频率表3-2三、路基边坡坡度路基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任务。公路路基的边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H=1，如图3-5所，H∶b=1∶0.5(路堑边坡)或1∶1.5(路堤边坡)，通常用1∶n(路堑)或1∶m(路堤)表示其坡率，称为边坡坡率。图3-5路基边坡坡度示意图a)路堑；b)路堤路基边坡坡度的大小，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。在陡坡或填挖较大的路段，边坡稳定不仅影响到土石方工程量和施工的难易，而且是路基整体稳定性的关键。因此，确定边坡坡度对于路基的稳定性和工程的经济合理性至关重要。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、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3-3所列的坡度选用。路堤边坡高度超过表列数值时，属高路堤，应进行单独设计。沿河浸水路堤的边坡坡度，在设计水位以下视填料情况可采用1∶1.75～1∶20，在常水位以下部分可采用1∶2.0～1∶3.0。当公路沿线有大量天然石料或路堑开挖的废石方时，可用以填筑路堤。填石路堤应由不易风化的较大(大于25cm)石块砌筑，边坡坡度一般可用1∶1。陡坡上的路基填方可采用砌石如图3-6所示，砌石应用当地不易风化的开山片石砌筑。砌石顶宽一律采用0.8m基底面以1∶1.5的坡率向路基内侧倾斜，砌石高度H一般为2-15m，墙的内外坡依砌石高度，按表3-4选定。岩块和细粒土(粉性土和有机质土除外)〖〗15〖〗10〖BH〗粗粒土(细砂、极细砂除外)〖〗6〖〗32、路堑边坡路堑是从天然地层中开挖出来的路基结构物，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，是否会由于减少支承，坡面风化加剧而引起失稳。影响路堑边坡稳定的因素较为复杂，除了路堑深度和坡体土石的性质之外，地质构造特征、岩石的风化和破碎程度、土层的成因类型、地面水和地下水的影响、坡面的朝向以及当地的气候条件等都会影响路堑边坡的稳定性，在边坡设计时必须综合考虑之。土质(包括粗粒土)路堑边坡，应根据边坡高度、土的密实程度、地下水和地面水的情况、土的成因及生成时代等因素，参照表6、表7选定。土质挖方边坡坡度表〗表3-6注：边坡较矮或土质比较干燥的路段，可采用较陡的边坡坡度；边坡较高或土质比较潮湿的路段，可采用较缓的边坡坡度。2、开挖后，密实程度很容易变松的砂土及砂砾等路段，应采用较缓的边坡坡度。3、土的