3第三章 路基设计

路基的基本构造路基边坡稳定性设计第三章路基设计路基设计内容选择路基断面型式，确定路基宽度与路基高度；选择路基填料与压实标准；确定边坡形状与坡度；路基排水系统布置与排水结构设计；(上一章）坡面防护与加固设计；(上一章）附属设施设计。(上一章）◆1、路基宽度设计（1）路基宽度的概念：路基宽度为行车道、路肩、中间带、变速车道、爬坡车道等宽度之和，一般可理解为土路肩外边缘之间的距离。3.1路基的基本构造（2）路基宽度的确定原则：须考虑占用土地及生态平衡问题，应尽可能少占农田、考虑填挖平衡以减少取土开挖、防止水土流失以维护生态平衡。（3）路基宽度的确定：行车道：3.5~3.75m，与车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度等有关；路肩：高速公路、一级公路的平原微丘区，有条件时路肩宽度宜采用≥2.50m的硬路肩。中间带：最小中间带宽度随公路等级、地形条件变化在2.50~4.50m之间，特殊情况下可减至2.00m。中间带的宽度根据行车带以外的侧向余宽，防止驶入对向行车带护栏、防眩网、交叉公路的桥墩等所需的设置带宽度而定。爬坡车道：高速公路和一级公路，当纵坡大于４％时，可沿上坡方向设爬坡车道，爬坡车道的宽度一般为３米。变速车道：高速公路互通式立体交叉、服务区、车站等处，应设置变速车道。变速车道的宽度一般为３米。（4）技术标准：◆2、路基高度设计路基高度：是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，一般为路基设计标高与原地面(中心线)标高之差；由于原地面不平整，因此还有边坡高度。路基高度的确定：•路基高度结合公路路线纵断面、排水及防护措施确定，同时与路基临界高度结合；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下水、毛细水和冰冻作用对路基强度和稳定性的影响。•高路堤及深路堑的判别标准以边坡高度为依据。◆3、路基的边坡坡度路基边坡概念：用边坡高度与边坡宽度之比H:b的形式表示，并取H=1计算为1:m（路堤）或1:n（路堑）的形式表示边坡坡率；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；路基边坡坡度的大小直接影响路基的整体稳定性及土石方量和施工难易程度；一般路基的边坡坡度应通过设计验算确定，也可根据多年工程实践经验和设计规范推荐的数值进行采用。（1）常用的路堤边坡坡度：1）一般路堤边坡坡度：路堤边坡坡度表2）高路堤及沿河浸水路堤：单独设计。3）填石路堤：用大于25cm不易风化的石块砌筑，坡度可用1:1。4）陡坡填方可采用砌石护墙：顶宽0.8m，基底以1:5向内斜，H=2~15m。5）地震地区边坡高度极限值。（2）常用路堑边坡坡度：1）路堑边坡设计时应考虑地貌、地质构造上的整体稳定性，不良情况时应使路线避绕，稳定的地质也应考虑开挖后能否造成坡面减少支承而引起失稳；2）土质路堑边坡坡度：3）岩石路堑边坡坡度：4）H≥10m时地震地区岩石路堑边坡坡率：3.2路基边坡稳定性设计1、边坡稳定性分析方法按失稳土体的滑动面特征划分：直线曲线假定①不考虑滑动土体本身内应力分布；􀂾②认为平衡状态只在滑动面上达到，滑动时成整体下滑；􀂾③最危险的破裂面位置通过试算确定。滑动面的形状（1）直线滑动面的边坡稳定性分析直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小。边坡破坏时，破裂面近似平面。式中：ω——滑动面的倾角；f——摩擦系数，f=tanφ；L——滑动面的长度；N——滑动面的法向分力；T——滑动面的切向分力；c——滑动面上的单位粘结力；Q——滑动体的重力。•试算法•解析法（1）例题：1.某挖方边坡，已知φ=25°，c=14.7KPa，γ=17.64KN/m3，H=6.0m。现拟采用1:0.5的边坡，试验算其稳定性。解：由cotα=0.5，α=63°26′，cscα=1.1181f=tan25°=0.4663，a=2c/γH=0.2778代入式（1），得Kmin=1.531.25，该边坡稳定。2.上述数据不变，考虑到稳定系数偏高，试求允许的边坡度。解：令Kmin=1.25，并将各已知值代入式（1）得，1.25=1.02cotα+0.9（1/sinα），整理得Sinα=0.955，α≈73°，cotα≈0.3，所以边坡可以改陡，采用1:0.3.3.例1数据不变，求允许的最大高度。解：由式（1）得1.25=1.02cotα+0.9（1/sinα），整理得Sinα=0.955，α≈73°，cotα≈0.3，所以边坡可以改陡，采用1:0.3。得a=0.20Hmax≤2c/γa=8.33m所以允许的路基最大高度为8.33m。（2）曲线滑动面的边坡稳定性分析适用范围土的粘力使边坡滑动面多呈现曲面，通常假定为圆弧滑动面。圆弧法适用于粘土，土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力力较小。边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。2、汽车荷载的当量换算以相等压力的土层厚度来代替车辆荷载即h0称为车辆荷载的当量高度或换算高度。dmNNbB1N—并排车辆数；b—车辆后轮轮距（中心距离），1.8m；m—相邻两车后轮中心间距，1.3m；d—轮胎着地宽度，0.6m；Q—每一辆车的重力，KN，Q＝550KN；L—汽车前后轴的总距，m，L＝12.8m。