第四章

路基工程路基是道路工程的基礎路基的強度和穩定性直接影響道路的使用壽命及使用質量1.選擇路基斷面形式(填方路基、挖方路基和半填半挖路基等)，確定路基寬度與路基高度；---平、縱、橫設計；2.選擇路堤填料與壓實標準；3.確定邊坡形狀與坡度：---路基穩定性；4.路基坡面防護與支擋設計；5.路基排水設計；6.附屬設施設計。§4.1概述

§4.1.1路基工程內容§4.1.2對路基的基本要求一、足夠的的穩定性：填、挖破壞自然平衡措施：路基設計：2、3、4、5二、足夠的強度、變形小路基、路面自重車輛荷載措施：填料、壓實、邊坡、排水§4.1.3路基的基本斷面形式

路基橫斷面形式分為路堤(a)、路塹(b)和半填半挖(c)等三種類型。

路堤是指路基設計標高高于天然地面標高時，需要借土(或石)進行填筑而成的路基。

路塹是指路基設計標高低于天然地面標高時，需要對天然地面實施開挖而形成的路基。

為保持土石方數量基本平衡，路基一側開挖而另一側填筑時，稱為半填半挖路基。§4.1.4公路自然區劃自然條件與公路建設密切相關。為反映不同地區公路設計與施工的特點，交通部制定了《公路自然區劃標準》（JTJ003－86），將具有相同自然條件的地區歸類。一級區劃全國分為7個一級區：Ⅰ－北部多年凍土區；Ⅱ－東部濕潤季凍區；Ⅲ－黃土高原干濕過渡區；Ⅳ－東南濕熱區；Ⅴ－西南潮暖區；Ⅵ－西北干旱區；Ⅶ－青藏高寒區。二級區劃以潮濕系數(式4.2)為主要分區依據，按公路工程的相似性及地表氣候的差異，在7個一級區劃內進步分為33個二級區和19個副區。§4.1.5路基干濕類型

路基的干濕類型劃分為干燥、中濕、潮濕和過濕四類。這四種類型表示路基在最不利季節所處的干濕狀態。路基濕度會對路基及路面產生影響§4.1.5路基干濕類型

路基干濕類型的劃分：1.以路基臨界高度判別路基干濕類型路基臨界高度—在不利季節，當路基分別處于干燥、中濕、潮濕和過濕狀態時，路面底面距地下水或地表積水水位的最小高度，分別用H1、H2和H3表示。

當H>H1時，路基為干燥狀態；H2＜H≤H1時，路基為中濕狀態；H3＜H≤H2時，路基為潮濕狀態；

H≤H3時，路基為過濕狀態。臨界高度可根據土質和氣候因素按當地經驗確定。也可參照《公路瀝青路面設計規范》(JTGD50-2006))(附錄F)選用(見下表)。2.

根據路基土平均稠度(Wc)劃分在不利季節，路床范圍內每10cm取土樣測定其天然含水量、液限含水量和塑限含水量。按下式求算路床范圍(80cm)內的算術平均稠度wc：wci=(wLi-wi)/(wLi-wpi)；(4.1)

式中：wci—第i層土的稠度；wi—第i層土的天然含水量(％)；wLi—第i層土的液限；wPi—第i層土的塑限。將平均稠度wc與分界稠度建議值wc1、wc2、wc3(表4.1)相比較，判別路基干濕類型。土是非線性彈-塑性變形體。在一定條件下，簡化為線性彈性材料，采用J.Boussinesq公式計算：土基強度指標--土基回彈模量E0§4.1.6應力-應變特性及土基強度指標《公路路基路面現場測試規程》(JTTGE60-2008)1.剛性承載板法在不利季節，采用直徑30cm的剛性承載板，在土基表面逐級加載和卸載，測出與每級荷載pi相對應的回彈變形li(見試驗數據)，繪制pi～li曲線，取其直線段(<=1mm變形)，按下式計算土基回彈模量E0：式中：D—承載板直徑，D=30cm；

—土的泊松比，取0.35；pi、li—各級壓強(MPa)與其相對應的回彈變形值(0.01mm)，(li≤1mm，p≤0.7MPa)。2.彎沉測定法用標準車(雙圓勻布荷載(見下圖))停駐在土基表面，測定輪隙中心下的回彈彎沉值，按下式計算土基回彈模量E0

：式中：p

—輪胎接地壓強(MPa)與當量圓半徑(cm)；

l0—回彈彎沉代表值，0.01mm。

a)單圓圖式雙輪組車軸，每側雙輪用一個圓表示b)雙圓圖式雙輪組車軸，每側雙輪用二個圓表示4.2一般路基設計一般路基定義一般路基是指修筑在良好的地質、水文、氣候條件下的路基。通常認為一般路基可以結合當地的地形、地質情況，直接選用典型橫斷面圖或設計規定。但高填方路堤，深挖方路塹須要進行個別論證和驗算。§4.2.1一般規定§4.2.2路基構造(1)路基寬度高速公路、一級公路路基標準橫斷面(整體式)

二級公路路基標準橫斷面三、四級公路路基標準橫斷面(2)路基高度

路基高度有中心高度與邊坡高度之分：

路基高度是指路基中心線處設計標高與原地面標高之差。而路基兩側邊坡高度是指填方坡腳或挖方坡頂與路基邊緣的相對高差。*路基填挖高度控制《公路路基設計規范》(TJGD30-2004)對路基填挖高度進行了限制，第1.0.7條規定：“路基設計宜避免高路堤與深路塹。當路基中心填高超過20m、中心挖方深度超過30m時，宜結合路線方案與橋梁、隧道等構造物或分離式路基作方案比選”。當挖方邊坡高度超過20～30m時，應進行邊坡穩定性驗算。(3)路基工作區在路基某一深度Za處，當車輛荷載引起的垂直應力與路基路面重量引起的垂直應力之比(1/n)很小，僅為1/10～1/5時，該深度Za范圍內的路基稱為路基工作區。路基工作區深度Za可以用下式近似計算：

Za=式中：P—

一側輪重荷載，kN；

K—

系數，取K=0.5；

—土的容重，kN/m3；

n—

系數，n=5～10。路基工作區的設計、施工要求對路基工作區內的土質選擇、壓實度要求都更嚴格些，保證其強度與穩定性均高于其它部分。

路基設計和施工中要求根據不同的層位選擇填料，把工程力學性質好的土填筑在路床上部，而把質量較差的土填在下部。壓實度的要求對不同的層位也不一樣，上部要求高，往下逐步遞減。例如，對于高速公路、一級公路填方路基，路面底面以下深度0～80cm，壓實度要求≥95％；80～150cm要求≥93％。這些規定與路基受力狀態是一致的。

路床是指路面底面以下80cm范圍內的路基部分，承受由路面傳來的荷載。路床分上、下兩層：路面底面以下深度0～30cm范圍內的路基稱為上路床；路面底面以下深度30～80cm范圍內的路基稱為下路床。

(4)路床§4.2.3填方路基設計4.2.3.1橫斷面4.2.3.2路基填料就地取材為原則，可以用土，也可以用石，還可以采用某些工業廢渣(如粉煤灰)等。

一般來說，各類土都可以用作路基填料。級配較好的粗粒土，如礫(角礫)類土、砂類土，具有良好的工程力學性質，應優先選作路床填料。土質較差的細粒土可填筑在路堤底部。泥炭、凍土、強膨脹土及易溶鹽超過允許限量的土，應盡可能不用，如無法避免，需要事先采取技術處理，才能使用。

《公路路基設計規范》(TJGD30-2004)對路基填料最小強度和最大粒徑規定：路基填料最小強度和最大粒徑要求注：①當路床填料CBR值達不到表列要求時，可采取摻石灰或其它穩定材料處理。②其它等級公路鋪筑高級路面時，應采用高速公路、一級公路的規定值。③粗粒土(填石)填料的最大粒徑，不應超過壓實層厚度的2/3。4.2.3.3路基邊坡

邊坡坡度是指邊坡高度H與邊坡寬度b之比，并取H=1(如下圖)。通常用1：n表示其坡率。(1)邊坡形狀填方邊坡高時，可在邊坡中部每隔8～10m設邊坡平臺一道，平臺寬度1～3m，用漿砌片石或水泥混凝土預制塊防護。(2)邊坡坡度a.填土路堤填方路基邊坡坡度粉質邊坡可根據具體情況適當放緩。受水浸淹的路基邊坡坡度，在設計水位以下視填料情況可采用1：1.75～1：2.0，在常水位以下部分可利用1：2.0～1：3.0。如用滲水性好的土填筑或設邊坡防護時，可采用較陡些的邊坡。a.填石路堤

填石路堤邊坡坡度表

填石邊坡的外層，應選用堅硬而未風化的石料填筑，采用排砌方式可以增強其穩定性。對邊坡高度超過表中所列的總高度時，應進行路堤穩定性驗算。填料規格邊坡高度H(m)邊坡坡度施工方法小于25cm的石塊<61.25～1：1.33填筑小于25cm的石塊6～201：1.5填筑大于25cm的石塊<201:1表面用較大石塊砌成規則整齊的行列，內部以一般石料分層填筑§4.2.4挖方路基設計4.2.4.1橫斷面在土質比較松散或軟質、風化巖層，容易產生碎落或小型坍方的挖方坡腳，需要修筑矮墻或擋土墻(圖b)。直線形邊坡路塹(圖a)，適用于邊坡高度不大，邊坡土質或巖石性質較均質的路段。折線形邊坡路塹(圖c)，通常在挖方邊坡較高時采用。此時，路塹邊坡一般由多層土組成，或者上部為土層，下部為巖石。臺階式邊坡路塹(圖d)，適用于邊坡由多層土組成且高度較大的路段。4.2.4.2挖方路基邊坡挖方路基邊坡可以參照當地己建工程的人工邊坡及自然山坡的穩定狀況，并結合采用的施工方法綜合確定。(1)土質挖方邊坡邊坡坡度參考值

(2)巖石挖方邊坡

巖石挖方邊坡，一般根據地質構造與巖石特性，對照相似工程的成功經驗選定邊坡坡率。

巖石的巖性、地質構造、風化程度及邊坡的高度等等，是決定坡率的主要因素，設計時可根據這些因素參照下表。《美國道路安全手冊》倡導填土邊坡坡度為1：3～1：4較平緩的邊坡：穩定、耐沖刷、行車安全1、邊坡穩定性原理—簡化成平面問題滲水性材料(如砂、礫石、卵石、碎石、片石等)，邊坡滑坍時，破裂面近似平面，故采用直線滑動面法進行驗算；§4.3路基穩定性分析

4.3.1概述

粘性土破壞時，破裂面近似圓曲面，故采用圓弧滑動面法。穩定系數K=抗滑力/下滑力=F/T2、滑動面計算參數：容重γ、單位粘聚力c、內摩擦角ф(1)路塹、天然邊坡---原狀土試驗數據(，c，)(2)路堤---現場一致的壓實土試驗數據(，c，)(3)綜合土體(多層土體)---加權平均法3、邊坡值折線形—取平均值臺階形—坡腳、坡頂連線4、汽車荷載當量換算汽車荷載當量土柱高當量土柱高式中：N—并列車輛數；

Q—一輛車重；

B—荷載橫向分布寬度；L—前后輪最大軸距。§4.3.2高路堤邊坡穩定性分析（1）直線滑動面法

穩定系數K=抗滑力F/下滑力T(4-16)

(極限破裂面)可能的破裂面要求：Kmin1.35（2）圓弧滑動面法—(條分法，應力圓法…)穩定系數K=抗滑力矩Mr/滑動力矩Ms要求：Kmin

>1.2-1.45路堤堤身的穩定性路堤和地基的整體穩定性路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動的穩定性(不平衡推力法)《公路路基設計規范》(TJGD30-2004)第3.6.7條路堤穩定性分析包括：采用簡化Bishop法(圓弧面)簡化Bishop法計算圖示穩定系數計算公式，參見《公路路基設計規范》(TJG-D30-2004)不平衡推力法--用于路堤沿斜坡地基或軟弱層帶滑動的穩定性分析直線滑動面穩定性驗算當基底為一單坡面，土體沿直線滑動面整體下滑時，可用直線滑動面法進行穩定性分析。剩余下滑力E：E=T－τ穩定性判別式：E≤0整個路堤(包括車輛荷載)沿滑動面的剩余下滑力E為：E=T－τ

=

(4-18)式中：W—路堤重及車輛荷載重，kN；

T，N—W沿滑動面的切向及法向分力，kN；

c,—路堤基底接觸面間的單位粘聚力，kPa，及內摩擦角(°)；

L—滑動面長度，m；

K—穩定系數，一般取1.30；

—地面斜坡的傾角(°)。路堤穩定的判別式：E≤0即，如果剩余下滑力為零或負值，此路堤就是穩定的。折線滑動面穩定性驗算當滑動面為折線時，可將折線劃分為幾個直線段，路堤也按各直線段劃分成若干塊土體(圖4-13)，從上到下逐塊計算每塊土體沿直線滑動面的剩余下滑力。第一塊土體的下滑力可按下式計算：