高速公路毕业设计说明书 - 图文(9)

第7章 路基工程设计

7.1路基强度和稳定性分析

路基的强度与稳定性，取决于土的性质和当地的自然因素，并与填土的高度和施工技术有关。路基是公路工程的重要组成部分，是路面的基础，它和路面共同承担着行车作用传递来的荷载，没有坚固、稳定的路基，就谈不上有稳固的路面。因而保证路基强度和稳定性是保证路面强度和稳定性以及增强公路整体强度的前提，反过来，只有稳固的路基，没有结构合理、密实、稳定的路面也是不行的。理论和试验及工程实践证明：技术方面的主要措施是对路基进行必要的碾压和技术处理，使其达到要求的密实度后，路基的强度和稳定性就有了可靠的保证，在这种路基上修筑路面就不会因路基而破坏，然后，对路面的矿料级配、路面的种类等加以比较选择、精心施工，才能使公路整体强度增加，整体稳定达到设计要求及实现其社会效益的目的[2]。

车辆是通过车轮把荷载传给路面，由路面传给路基的。如果路基的强度不够或抗变形能力不足以抵抗这些应力、应变及位移时，则路面会出现断裂，路基路面结构会出现沉陷。因此要求路基路面结构整体及各组成部分都具有行车荷载相适应的承载能力。

在天然地表面建造的道路结构物改变了自然的平衡，在达到新的平衡之前，道路结构物处于暂时的不稳定状态。新建的路基路面结构在大气中，经常受到气候、降雨与湿度变化的影响，结构物的物理、力学性质将随之改变，处于另外一种不稳定状态。路基路面的稳定性与以下因素有关：公路沿线的地形、地貌和海拔高度等地理地质条件、气温、降水、湿度等气候条件；地表排水、常水位、有无地表积水和积水时期的长短等水文条件以及土的类别等。 7.2填土的选择

（1）填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料，填料最大粒径应小于150㎜。

（2）泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直接用于填筑路基。

（3）冰冻地区的路床及浸水部分的路堤不应直接采用粉质土填筑。 （4）液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土，不得直接作为路堤填料。 （5）浸水路堤应选用渗水性良好的材料填筑。当采用细砂、粉砂作填料时，应考虑振动液化的影响。

（6）桥涵台背和挡土墙墙背应优先选用渗水性良好的填料。在渗水材料缺乏的地区，采用细粒土填筑时，宜用石灰、水泥、粉煤灰等无机结合料进行处治。

本设计填方路基采用土石混合料等填筑，优先采用强度高、粒径小、透水性良好

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的材料进行填筑。填筑时分层填筑。透水性较小的土壤填于下层，透水性较好的土壤填于上层，以利于排水和路基分层压实稳定，这样可以避免出现土壤杂乱填筑所导致的水囊与滑动现象。

路基的强度与稳定性，取决于土的性质和当地的自然因素。并与填土的高度和施工技术有关。在填土时应综合考虑，据《公路路基设计规范》（JTG D30—2004）可知，路基填料最小强度和最大粒径如表7-1。

表7-1 路堤填料最小强度要求

路面底面 项目分类 以下深度 (m) 上路堤 下路堤 0.8～1.5 1.5以下 填料最小强度（CBR）（%） 高速公路、 一级公路 4 3 二 级 公 路 3 2 三、四级 公 路 3 2 7.3路基设计的基本要求

（1）设有中央分隔带的高速公路,路基设计标高应为中央分隔带的外侧边缘标高。在设置超高加宽路段，则为设置超高加宽前的路基边缘高度。

（2）路基应根据其使用要求和当地的自然条件，并结合施工方案进行设计，既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。

（3）影响路基强度和稳定的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，做好综合排水设计，形成完整的排水系统。 7.4路床设计标准

（1）路床填料应均匀、密实，符合下表7-2要求。

表7-2路床土最小强度和压实度要求

项目分类 填方路基 路面底面以下深度(m) 填料最小强度(CBR) (%) 0~0.3 0.3~0.8 零填及挖方路基 0~0.3 0.3~0.8 8 5 8 5 压实度（%） ≥96 ≥96 ≥96 ≥96 （2）路床填料最大粒径应小于100mm，路床顶面横坡与路拱横坡一致。 （3）路床加固应根据土质、降水量、地下水类型及埋藏深度、加固材料来源等采取相应加固措施。 7.5 路基边坡防护

坡面防护，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、剥蚀演变进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可以兼顾路基美化和协调自然环境。边坡防护设施不承受外力

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作用，必须要求坡面岩土整体稳定牢固，但护面墙可用于极限稳定边坡。对于土路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后再施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实。常用的坡面防护设施有植物防护和工程防护两大类。

（1）植物防护

植物防护就是在边坡上种植草丛或树木或两者兼有，以减缓边坡的水流速度，利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷，调节边坡土的湿温，起到固结和稳定边坡的作用。植物防护还可以绿化环境，美化路容，易于和周围景观协调。它可视为有生命防护，这对于坡高不大，边坡比较平缓且适合种植的土质边坡都是应当首先选用的防护设施，其方法有种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可采用拉伸网草皮、固定草种布和网格固定撒种，用土工合成材料进行土质边坡防护的边坡坡度宜1:1.0～1:2.0之间。。边坡防护工程应在稳定的边坡上设置。在适宜于植物生长的土质边坡上，应优先采用种草、铺草皮、植树等植物防护设施。

由于本设计路段以粘性土为主，且路堤边坡为1：1.5，坡度较缓，因此在本设计中，对于一般路堤，植物防护设施主要采用种草和铺草皮。

1）种草

种草适用边坡坡度不陡于1:1，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过0.6m/s，坡面冲刷轻微和任何适宜种草的路堤、路堑边坡，且边坡高度不高的边坡。当坡面冲刷比较严重，边坡较陡，径流速度＞0.6m/s时，采用片石铺砌成方格和拱式边框，方格和框内再种草。

草的品种选择应注意:

①选用草籽应注意当地的土壤和气候条件，通常应以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜。通常有白茅草、毛鸭嘴、鱼肩草、鼠尾草和小冠花猫尾草等。最好采用几种草籽混合种植，使之生成一个良好的覆盖层。

②种草时草籽应掺砂或土粒拌和，使之播种均匀，播种时间以及气候温暖，湿度较大的春季或雨季为宜。

2）铺草皮

铺草皮需预先备料，草皮可就近培育，切成整齐块状，然后移铺在坡面上。铺时应至下而上，并用竹木小桩将草皮定在坡面上，使之稳固。草皮根部土应随草切割，坡面要预先整平，必要时加铺种植土，草皮应随挖随铺，注意相互紧贴。

①适用于边坡较高、较陡或冲刷较严重的地方。

②铺草皮的方式采用方格式草皮，即在边坡上把草皮作成45°斜角的带状铺砌，组成1.0m×1.0m或1.5m×1.5m的方格形。在路肩边缘以下和坡脚部分用几条带状的草皮铺砌，或在方格内铺草连成一片。

③注意事项：

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a 草皮选用根系发达，茎矮叶茂的耐旱草种，如白茅草。干枯、腐朽及喜水草种不宜选用，泥沼地区的草皮禁用；

b 铺草皮前应将边坡表面挖松整平，如有地下水露头，应作好排水措施； c 铺草皮应在春季或初夏；

d 路堑边坡铺草皮时，应铺过路堑顶部1m或铺至截水沟边。 （2）工程防护

对不适宜植物生长的土质的填挖方边坡或风化严重、节理发育的岩石路基边坡，以及碎（砾）石上的挖方边坡等，可采用工程防护措施即设置人工构造物防护。工程防护的形式有砂浆抹面、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护面墙等。它属于无机物防护，以石质路堑边坡为主。本设计工程防护设施主要采用护面墙。

护面墙是采用浆砌片石结构，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡，使之免受大气影响而修建的墙体，以防止坡面继续风化。在本设计中，部分路段因挖方边坡为风化严重、节理发育的岩石边坡，故采用浆砌片石护面墙进行防护。上述路段均采用M7.5浆砌片石护面墙。面墙除自重外，不承受其它荷载，也不承担墙后的土压力，因此护面墙所建地段挖方边坡自身保持稳定。纵向每10m设一条伸缩缝或沉降缝，缝宽3cm，采用沥青麻絮填塞，深入10—20cm，并每隔2～3m设直径为10cm的泄水孔。

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第8章 路面工程设计

8.1 路面结构的组成

（1）面层

面层是直接承受车辆荷载作用及大气降水和温度变化影响的路面结构层次，并为车辆提供行驶表面，直接影响行车的安全性、舒适性和经济性。因此，面层应具有足够的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还有良好的抗滑性和平整度。面层可由一层或多层组成；其上层可为磨耗层，其下层可为承重层、连接层或整平层。修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料等。

（2）基层

基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。它应具有足够的强度和刚度，具有良好的扩散应力的能力及足够的水稳定性。基层厚度大时，可设为两层，分别称为上基层和底基层，并选用不同强度或质量要求的材料。修筑基层所用的材料主要有：各种结合稳定土、天然砂砾，各种碎石和砾石、片石，各种工业废渣等。

（3）垫层

垫层介于土基与基层之间，将基层传下来的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形，阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。修筑垫层的材料强度不一定要高，但水稳定性和隔温性能要好，常用的材料有：砂、砾石、炉渣、水泥或石灰稳定土等。 8.2 路面结构方案选择

沥青路面与混凝土路面各具特色，结合前面两节所求得的各项技术数据，从路面的基本特性、对施工的要求及经济角度三方面，对柔性路面和刚性路面进行比较。

（1）路面结构的基本特性比较

沥青路面使用沥青结合料,因而增强了矿料间的粘结力,提高了混合料的强度和稳定性,是路面的使用质量和耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护维修简单、适宜于分期修建等优点，因而获得越来越广泛的应用。但沥青路面透水性小，其稳定性和强度很大程度取决于土层和基层的特性。

混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、有利于夜间行车等特点，但对水泥和水的需要量大，这对水泥供应不足和缺水地区带来较大困难。并且一般混凝土

路面要建造许多接缝，这些接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响行车的舒适性，接缝又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边

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