公路设计 公路路基设计 概述

数。 (2) 路基路面结构——填土类别、性质、路基形式、
路面等级和面层类型、排水结构物设置。 (3) 施工方法——分层填筑、分层压实，压实方法。 (4) 养护措施
三.路基主要病害及其防治
3.1路基病害及其原因
（1）路基沉陷 指路基表面产生较大的垂直沉降。 路基沉陷：路堤填筑均匀，但是压实程度不足，产生均匀沉 降。 路基沉缩：路堤土含水量过高，水分蒸发使堤身收缩产生不 均匀下陷。 地基沉陷：天然地基承载力不足，在路基土和行车荷载作用 下使地基下沉、路基沉落，一般发生在软弱地基上。
情Leabharlann Baidu六 路 基 设 计
—概 述
主要内容：
➢ 概述 ➢ 路基土的工程性质 ➢ 土基的干湿类型 ➢ 一般路基设计
概述
一、基本概念：
➢ 路基是在地表按道路的线型（位置）和断面
（几何尺寸）要求开挖或填筑而成的线形岩土
结构物。
组成：结构本体＋排水 结构物＋防护与加固设 施＋其他特殊构造物
路基的断面形式通常可分为三 种类型： 路堤 路堑 半填半挖式路基
路基沉陷
路基沉缩 图2-5 路基沉陷
地基沉陷
路基沉陷
路基沉陷
路基沉陷
原因： 1）填料不当 2）填筑方法不合理 ： ①不同土混杂； ②未分层填筑、压实； ③土中有未经打碎的大块土或冻土块； ④荷载、水和温度综合变化； ⑤原地面软弱，如泥沼、流沙、 垃圾堆积未做处
理等； ⑥冻胀、翻浆。
3.1路基病害及其原因
基应进行个别设计和验算。
二、 一般路基设计的内容： 1、结合路线几何设计要求和当地地形选择路基断面
形式。 2、选择路堤填料和压实标准。 3、确定边坡形状和坡度。 4、路基排水系统布置和排水结构物设计。 5、坡面防护和加固设计。
三、一般路基几何尺寸设计 1、路基宽度
公路等级 设计速度（km/h)
车道数
(5) 土的类别
土是铺筑路基和路面的基本材料，不同的土类具有不同 的工程性质，因而影响路基的强度和稳定性。粘性土强度 构成以粘聚力为主，砂类土强度构成以摩擦力为主，粉质 土毛细水作用强烈。
(6) 植被
植被发育情况影响地表径流和导热情况
二、影响路基路面稳定性的因素
2.2．影响路基路面稳定性的人为因素 (1) 荷载作用——静载、动载及其大小和重复作用次
基处于干燥、中湿、潮湿状态时的路基临界高度。
路面 路基
地下水位高度
地下水位与土的平均稠度 地下水位与土的相对含水量
路基临界高度与路基干湿类型
土基干湿类型
土基干湿类型 干燥 中湿 潮湿 过湿
Ｗc与Ｗci Ｗc≥Ｗc1 Ｗc1 ＞Ｗc ≥Ｗc2 Ｗc2 ＞Ｗc ≥Ｗc3 Ｗc≤Ｗc3
一般特征
土基干燥、路面强度和稳定性不受地下水 和地表水影响。
1、根据平均稠度划分
➢ 路基土的稠度Wc是指土的液限含水量的wl与土的 含水量w之差和土的液限含水量wl与塑限含水量 wp之差的比值，即： Wc=(wl一W)／( wl一Wp)
① 当Wc=1.0，即W=WP，为半固体与硬塑状的分 界值。
② 当Wc=0，即W=WL，为流塑与流动状的分界值。 ③ 当1.0＞ Wc＞0，即WL＞ W ＞ WP，土体处于可 按照塑经状验态，。给出wc1、wc2、wc3,分别对应做为干燥、 中湿、潮湿、过湿的分界标准，叫做分界稠度。
路基高度Ｈ0＞Ｈ1
土基上部处于地下水或地表积水影响的过 渡带区内
路基高度Ｈ1≥Ｈ0 ＞Ｈ2
土基上部处于地下水或地表积水毛细影响 区内，
路基高度Ｈ2 ≥Ｈ0 ＞Ｈ3
路基极不稳定，冰冻区春融翻浆，非冰冻 区软弹土经处理后方可铺筑路面。
路基高度Ｈ0 ≤Ｈ3
注：Ｈ0 为不利季节路床表面距地下或地表积水位的高度，地表积水指不利季节积水20天 以上；Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3分别为干燥、中湿、潮湿状态的路基临界高度，
一、基本概念：
➢ 路床：路面结构层底面以下0.8m范围内的路基部分， 在结构上分为上路床（0-0.3m）和下路床（0.30.8m）。
➢ 路堤：高于原地面的填方路基。路堤在结构上分为 上路堤和下路堤。上路堤是指路面底面以下0.81.5m范围内的填方部分；下路堤是指上路堤以下的 填方部分。
➢ 路堑：低于原地面的挖方路基。
路基 宽度
（m）
一般值 最小值
公路等级 设计速度（km/h)
车道数
路基 宽度
（m）
一般值 最小值
120
8
6
42. 0
34.5
40. 0
----
80 2 12.0
10.0
高 速 公 路、一 级 公 路
100
80
60
48
6
4
6
4
4
28.0 41.0 33.5 26.0 32.0 24.5 23.0
26.0 39.5
24.5
21.5 20.0
二级公路、三级公路、四级公路
60
40
30
20
2
2
2
2或1
10.0
8.5
7.5
6.5（双车道）
4.5（单
车道）
8.5
－
－
2、路基高度：是路基中心线处设计标高与原地面标高 之差。
➢ 边坡高度：是指填方坡脚或挖方坡顶与路肩边缘的 相对高差。
➢ 高路堤：边坡高度大于18m的土质路堤和大于 20m的 石质路堤。
漂石土 卵石土 砾类土 砂类土 粉质土 粘质土 有机质土
路基土的工程性质
➢ 各土组的主要工程性质如下：
1．巨粒土：巨粒土包括漂石土和卵石土，有很高的 强度及稳定性，是填筑路基的很好材料，也可用 于砌筑边坡。
2．粗粒土：
➢ 级配良好的砾类土混合料，密实程度好，强度和 稳定性均能满足要求；对于级配不良的砾类土混 合料，填筑时应保证密实程度，防止由于空隙大 而造成路基积水、不均匀沉降或表面松散等病害。
种。这四种类型表示路基工作区内，路基土所处 的含水状态。 ➢ 路基的干湿类型，影响其强度与稳定性，正确区 分路基的干湿类型，是搞好路基路面设计的前提。 ➢ 路基土所处的状态是由土体的含水量或稠度决定 的。
➢ 导致路基湿度变化的水源可分为以下几种：
1．大气降水－大气降水通过路面、路肩和边坡渗入 路基；
3．细粒土：
粉质土为最差的筑路材料。毛细水上升高度大， 冬时冻胀，春时翻浆又称翻浆土。
粘质土具有较大的可塑性、粘结性和膨胀性， 毛细现象也很显著，用来填筑路基比粉质土好， 但不如细粒土质砂。浸水后粘质土能较长时间 保持水分，因而承载能力小。
有机质土(如泥炭、腐殖土等)不宜作路基填料， 如遇有机质土均应在设计和施工上采取适当措 施。
三、路基最小填土高度
➢ 在设计路基时，要求路基保持干燥或中湿状态。
➢ 路基最小填土高度是指为保证路基稳定，根据土质、 气候和水文地质条件，所规定的路肩边缘距原地面 的最小高度。
1、干燥路基最小填土高度规定为：细粒土质砂0.30.5m；粘质土0.4-0.7m；粉质土0.5-0.8m。
2、挖方或填筑路堤有困难的地段可加深边沟，使路肩 边缘距边沟底面的高度符合上述规定。当路基填土 高度不能满足上述规定时，则应采取相应的措施， 以保证路基的强度与稳定。
(3) 水文和水文地质条件
如地表水的排泄条件，河流洪水位，常水位，有无地表 积水和积水期长短，河岸冲刷与淤积情况；地下水位，地 下水运动规律，有无层间水、裂缝水、泉水等。均会影响 路基路面的稳定性，处理不当会出现各种病害。
二、影响路基路面稳定性的因素
(4) 地质条件
岩石的种类、成因、产状、厚度、层理、有无软弱层， 节理、裂隙发育程度及风化程度，断层、破碎带及其他不 良地质现象（岩溶、泥石流等），都影响路基的强度和稳 定性。
（2）边坡滑塌
➢ 路基边坡的滑塌（滑坡）——常见的路基病害，也是水毁 的普遍现象
⑴溜方：少量土体沿土质边坡向下移动而形成或边坡上表面 薄层土体下溜。 原因：流动水冲刷边坡、施工不当引起。
⑵滑坡：一部分土体在重力作用下沿某一滑动层滑动。 原因：土体稳定性不足引起。
图2-6 路基边坡的破坏 a)、b)溜方c)滑坡
路基边坡塌方
3.1路基病害及其原因
（3）碎落与崩塌
碎落：石质路堑边坡表层岩石从坡面脱落向下滚落。 崩塌：路堑边坡上较大较多石块脱离坡面沿边坡滚落。 原因：①边坡过陡；
②风化、振动、土石夹层； ③水的浸湿。
图2-8 边坡崩落
3.1路基病害及其原因
（4）路堤沿山坡地基滑移
路堤整体或一部分沿山坡地基向下滑移。 原因：①路堤填筑前未清表或未挖成阶梯状；
二、路基干湿类型划分方法
2、根据临界高度划分
➢ 当路基的地下水位或地表积水水位一定的情况下， 路基湿度由下而上逐渐减少。与分界稠度相对应的 路基顶面离地下水位或地表积水水位的高度称路基 临界高度。
H0—路床顶面距地下水位或地表积水水位的高度；
H1、H2—、H对3 应于
w的c1、最wc小2、wHc3 值，即最不利季节路
2．地面水-边沟及排水不良时的地表积水，以毛细 水的形式渗入；
3．地下水-靠近地面的地下水，借助毛细作用或温 差作用上升到路基内部；
4．凝结水-在土颗粒空隙中流动的水蒸气，遇冷凝 结为水。
渗入路肩
渗入路面
由 下 层 土
水 汽 移 动
由 地 下
水
地
地下水位
下 水
位
变
动
路基湿度水的来源
二、路基干湿类型划分方法
3、沿河受水浸淹的路基高度应高出路基设计洪水频率 计算水位加雍水高、再加波浪侵袭高以上0.5m。
一般路基设计
一、一般路基： ➢ 指在一般地区，填方高度和挖方深度小于《规范》
规定的高度和深度的路基。 ➢ 一般路基可以结合当地地形，地质情况直接套用
典型横断面或设计规定。 ➢ 特殊地质路段和高度（深度）超过规范规定的路
示例
受 灾 地 区
平 武 县 南
山 体 出 现 大
坝面
镇积
滑
坡
泥石流
泥石流地段的路基毁坏
病害原因的综合分析
1.内部因素：不良的岩土体条件
2.外部因素：不利的水、温条件影响 3.人为的因素：不良的设计、不合理的或不合格的施 工、养护维修不及时。
3.2 路基病害的防治措施
（１）正确设计路基横断面； （２）选择良好的路基土，必要时对路基上层填土作稳 定处理； （３）采用正确的填筑方法；充分压实路基工作范围； （４）适当抬高路基，防止水分进入路基工作区范围； （５）合理进行排水设计（包括地表排水、地下排水、 路面结构排水）； （６）设置隔离层（隔绝毛细水上升）、隔温层（减少 冻深）和砂垫层（疏干路基）； （７）采用边坡防护与加固措施，修筑挡土结构物，提 高路基整体稳定性。
➢ 填石路堤：用粒径大于37.5mm且含量超过总质量 70%的石料填筑的路堤。
➢ 土石路堤：石料含量占总质量30%-70%的土石混 合材料修筑的路堤。
二.影响路基稳定性的因素
2.1 影响路基稳定性的自然因素
(1) 地形条件
不仅影响路线的选定和线型的设计，也影响路基设计。
(2) 气候条件
如降水，气温，日照，蒸发量，冻深等，都影响公路沿 线地表水和地下水状况，并影响路基路面的水文状况，进 而使路基路面的强度和稳定性发生变化。
4. 特殊土：主要包括黄土、膨胀土、红粘土和盐渍土 ➢ 黄土属大孔和多孔结构，且有湿陷性特点； ➢ 膨胀土受水浸湿预发生膨胀，失水则收缩； ➢ 红粘土失水后体积收缩量较大； ➢ 盐渍土潮湿时承载力很低。
➢ 特殊土不宜作路基填料
土基的干湿类型
一、路基干湿类型及湿度来源 ➢ 土基干湿类型可分为干燥、中湿、潮湿和过湿四
➢ 砂类土又可分为砂、含细粒土砂(或称砂土)和细 粒土质砂(或称砂性土)三种。
a) 砂和含细粒土砂无塑性，透水性强，毛细上升高 度很小，具有较大的摩擦系数，强度和水稳定性 较好。但由于粘性小，易于松散，压实困难，需 用振动法或灌水法才能压实。
b) 细粒土质砂既含有一定数量的粗颗粒，使路基 具有足够的强度和水稳性，又含有一定数量的 细颗粒，使其具有一定的粘性，不致过分松散。 遇水不粘着，不膨胀，雨天不泥泞、晴天不扬 尘，容易被压实。因此，细粒土质砂是修筑路 基的良好材料。
②路堤上方边坡排水不畅； ③坡脚未进行必要的支撑。
图2-9 路堤沿山坡地基滑移
路堤沿山坡地基滑移
3.1路基病害及其原因
（５）不良地质条件造成的路基病害
如泥石流，雪崩，岩溶，地震，冻胀与翻浆，特大暴雨水毁等。
翻浆
泥石流 泥石流
受四川省汶川县地震波及 南江县二南路陈家山段5处滑坡12850方
滑坡体实况
路基土的工程性质
➢ 路基土的工程分级：在施工中，路基土石按其开 挖难易程度，分为六级即松土、普通土、硬土、 软石、次坚石、坚石。
➢ 现行的《公路土工试验规程》中按照土颗粒的粒 径组成、土颗粒的矿物成分或其余物质含量、土 的塑性指标将土分为巨粒土、粗粒土、细粒土和 特殊土四大类。
土
巨粒土
粗粒土
细粒土 特殊土