道路横断面和路基设计说明

3 道路横断面和路基设计3.1横断面布置本段路为双向四车道一级公路，根据公路《规范》和《标准》进行设计。

路基总宽度为24.5m，桥梁和隧道路基断面设置见后面桥梁和隧道设计。

表3.1 路基宽度组成车道宽度（m）中间带宽度（m）硬路肩（m）土路肩（m）路基总宽（m）3.75×2+3.75×0.5+2.00+0.5 2.5+2.5 0.75+0.75 24.523.2路基设计3.2.1一般路基设计1）填方路基设计（1）填方路基断面形式图3.1填方路基断面形式（2）填料选择此段路位于山区，可以利用挖方的土石进行填筑，碎石土强度高、水稳定性好、易于碾压，而且透水性好有利于路基的排水。

填料岩芯抗压强度不小于15 MPa (用于护坡的不小于20MPa)，在石方爆破时采取相应的爆破工艺，按比例分出三类石料：①路基的主填料,要求石块粒径不超过25 cm，供粗粒层用；②石屑等细料，供细粒层用；③码砌边坡用的块石,主要是粒径为0. 3～0. 5m 的块石，选用表面比较平整的石块。

路基底层首先进行地表处理，清除表土15cm。

采用分层摊铺，分层碾压。

每层厚度为40cm左右，采用大型压路机进行碾压。

在与路床接触的那层填筑一层40 cm 厚的碎石、石屑过渡层。

相邻段采用不同材料土填筑时采用斜坡连接。

（3）压实标准路基土石经充分压实后，变得相当紧密，可减少压缩性，透水性及体积变化，提高强度，抗变形能力和水稳定性，消除自重，行车荷载干湿作用引起的沉降和压实变形。

路基压实标准见表表3.2 路基压实度标准（%）路床顶面以下深度（cm）0~30 30~80 80~150 >150 压实度标准≥96 ≥96 ≥94 ≥93基底压实度≥90% 。

2）挖方路基设计（1）挖方路基断面形式图3.2 挖方路基断面形式（2）挖方路床处理在半填半挖路段，将挖方区域，进行多挖40cm，进行碎石处理，由此底部回弹模量相同。

在全挖方路段，只多挖富裕空间，利用底基层水泥粉煤灰碎石进行找平处理。

3）边坡防护路基边坡表面的防护，主要是防止地面水流的冲刷，而且将坡面封闭隔离、可避免与大气直接接触，阻止岩土进一步风化破坏。

（1）填方填方最大高度为6m，坡度为1：1.5。

全部采用护拱护坡，在拱内种植草被，与当地的自然环境相互配合。

（2）挖方一般挖方岩石边坡稳定性较好。

在K0+150.00~K0+270.00、K0+730.00~K0+810.00、K0+940.00~K0+990.00段路肩处挖方高度大于10m，局部段超过20m，上部岩层破碎，每高8m设置1.5m碎落台的台阶式边坡。

最上部坡面采用1：0.75坡度，并采用浆砌片石护面墙防护。

下部全部采用1：0.5坡度，在岩石破碎段采用浆砌片石护面墙防护，其余岩石没风化段不进行坡面防护。

护面墙每隔10m设置一条伸缩缝，墙身应预留泄水孔，基础要稳固，顶部应封闭。

护面墙厚度见表3.3表3.3 护面墙厚度（m）护面墙高度H/m护面墙厚度顶宽b 底宽d≤6 0.40 0.40+0.10H3.2.2稳定性分析《公路路基设计规范》规定,当填方路基的边坡高度大于20m(土石边坡) 和12m(砂、砾石边坡) 时, 宜进行稳定性验算。

通常我们将边坡高度大于20m(土石边坡) 以及12m(砂、砾石边坡)的填方路基视为高填方路基。

此段路最大填方高度6m，没有高填方路基，路基主要为碎石土，稳定性很好，则不需进行稳定性验算。

挖方路段，岩石稳定性很好，挖方高度最大在25m，则不需进行稳定性验算。

3.2.3支挡设计设计支挡结构主要是防止水流冲刷更加有利于山沟的排水，设置支挡结构，全部为路肩墙，地段为K1+050.00至K1+280.00。

（1）支挡类型石材比较充足，而且岩石性质很好，地基为岩石，承载力较高。

则采用浆砌块石重力式路肩墙结构，结构简单、施工方便。

（2）支挡结构构造设计墙背竖直，墙面斜度为1：0.30，墙顶宽度为0.6m，基础埋深为1.50m。

支挡结构为浆砌块石挡土墙，砂浆选用混合砂浆强度为M7.5。

墙顶采用C15混凝土浇筑，厚10cm。

挡土墙基础底采用10cm厚碎石垫层。

沉降伸缩缝为每15m 设置一处，缝宽为2cm。

结构构造见图图3.3 挡土墙构造（3）支挡结构验算①挡土墙验算计算模型行车荷载换算为相当与路基岩土层厚度，计入滑块体的重力中。

单位长度路段计算公式为0NQhBLγ=（3.1）式中h——行车荷载换算高度，m；L——前后轮最大轴距，取L=4.0m；Q——辆重车的重力，汽车-10为150Kn；N——并列车辆数，双车道取N=2；γ——路基填料的容重，3/kN m；B——荷载横向分布宽度，B=Nb+（N-1）m+d，其中b：后轮轴距，取1.8m；m：相邻两辆撤后轮的中心间距，取1.3m；d：轮胎着地宽度，取0.5m。

则00.55h=m。

计算模型如图3.4图3.4 挡土墙验算计算模型② 土压力计算填料参数：320/kN m γ=，40ϕ=，1202δϕ==，填方最大高度 4.5h m =。

采用库伦方法计算 破裂角tan tan θψ=-+ （3.2） ψϕδα=++ （3.3）01(2)2A H H h =+ （3.4） 0001(2)tan 2B dh H H h α=-+⋅ （3.5）式中 θ——破裂角，°；ψ、0A 、0B ——系数；δ——墙背与土体见的摩擦角，°；α——墙背的倾角，仰斜时取负值，俯斜时取正值，°；H ——挡土墙高度，m ；ϕ——岩土的内摩擦角，°墙背竖直0α=，H=6m ，假设破裂面交于荷载内，则60ψϕδα=++=01(2)21.32A H H h =+= 0001(2)tan 1.462B dh H H h α=-+⋅=tan tan 0.758θψ=-= 则'379θ=。

核算：(tan tan ) 4.55H θα+=，破裂面在荷载内。

计算主动土压力cos()(tan tan )sin()K θϕθαθψ+=++ （3.6）00cos()(tan )sin()a E A B θϕγθθψ+=-⋅+ （3.7）cos()x a E E δα=+ （3.8） sin()y a E E δα=+ （3.9）式中 K ——主动土压力系数；a E ——主动土压力，kN/m ；x E 、y E ——主动土压力在x 、y 方向的分力，kN/m 。

则cos(37.1240)(tan 37.12tan 0)0.17sin(37.1260)K +=+=+cos(37.1240)20(21.3tan 37.12 1.46)92.69sin(37.1260)a E +=⨯-⋅=+ (/)kN m92.69cos(200)87.1x E =+= (/)kN m 92.69sin(200)37.1y E =+= (/)kN m土压力作用点00(1)32y h H Z H h =++ （3.10） tan x y Z B Z α=- （3.11）土压应力00h K σγ= （3.12）H HK σγ= （3.13）则60.55(1) 2.52320.55y Z H =+=+⨯ ()m ， 2.4tan 0 2.4x y Z Z =-= ()m0200.550.17 1.87σ=⨯⨯= 3(/)kN m 20 6.00.1720.4H σ=⨯⨯= 3(/)kN m ③ 抗滑动稳定性验算一般情况，挡土墙的滑动稳定方程与抗滑稳定系数应满足：[]111(1.1)0.670Q y n Q x p c c X G E CB E N E K K E γμγμ++->⎫⎪+⎬=≥⎪⎭∑ （3.14） 式中 1B ——挡土墙基底水平投影宽度，m ；n μ——地基土的内摩擦系数，tan n μϕ=；ϕ——地基土的内摩擦角；G ——作用与基底水平滑动面上的墙身重力、基础重力、基础上填土的重力、作用与墙顶的其他荷载的竖向力以及倾斜基底与滑动面间的土锲的重力，kN ；1Q γ——主动土压力分布系数； N ∑——作用与基底的竖向力的代数和，kN ，y N G E =+∑； x E ——墙背主动土压力的水平分力，kN ；p E ——墙前被动土压力，kN ，一般忽略不计； []c K ——容许的抗滑动稳定系数。

浆砌块石容重323/kN m γ=，挡土墙基底摩擦系数0.50μ=，[] 1.3c K =，。

则(0.6 2.4)2362072G +⎡⎤=⨯⨯=⎢⎥⎣⎦kN20731.7238.7yN G E=+=+=∑ kN[]0.5238.71.37 1.387.1c c K K ⨯==>=经验算，抗滑稳定性符合要求。

④ 抗倾覆稳定性验算挡土墙的抗倾覆稳定性是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动的能力，用抗倾覆稳定系数0K 表示，其倾覆稳定方程与0K 应满足：[]120000.8()0/G Q y y x x Q p p y GZ E Z E Z E Z K M M K γγ+-+>⎫⎪⎬=≥⎪⎭∑∑ （3.15）式中 1Q γ，2Q γ——主动土压力分项系数，被动土压力分项系数；y M ∑——各力系对墙趾的稳定力矩之和，kN m ⋅，即yG y y p Ep MGZ E Z E Z =++∑M∑——各力系对墙趾的倾覆力矩之和，kN m ⋅，即x x ME Z =∑G Z 、x Z 、y Z 、Ep Z ——相应各力对墙趾的力臂，m ；[]0K ——容许的抗倾覆稳定系数。

抗倾覆稳定系数[]0 1.3K =，经过计算挡土墙重心 1.56G Z m =，则207 1.5631.7 2.40399yM =⨯+⨯+=∑ kN m ⋅ 087.1 2.52219.49M=⨯=∑ kN m ⋅[]003991.82 1.3219.49K K ==>=经验算，抗倾覆稳定性符合要求。

⑤ 基底应力及偏心距验算 基底合力的偏心距，按下式计算j jM e N =（3.16）式中 e ——基底合力的偏心距，m ；j M ——作用与基底型芯的弯矩组合值，MPa ；j N ——垂直力组合值，/kN m 。

则399219.50.750.420731.76Be -==>=+设置在岩石土基上的挡土墙明挖基础，不计基底拉应力，仅按压应力重分布计算基底压应力，即max 1min 230j N P a P ⎫=⎪⎬⎪=⎭（3.17） 垂直一基底的合力对受压边缘的力臂1a ，按下式计算12Ba e =- （3.18） 基底最大应力值，应满足max P kf ≤ （3.19）式中 f ——经基础埋深修正后的地基承载力设计值，kPa ； k ——地基承载力设计值提高系数。