路基路面设计说明书

京港澳高速公路武汉段路基挡墙及沥青路面设计

一、路基挡墙部分

京港澳高速公路武汉段K80+100-K80+460段为填方路基，路堤边坡高度6-20m ，最大边坡高度为20m 。由于该路段临近阳逻城区，建设用地紧张，拟在较高填方路段设计路堤挡土墙。结合地形、地质条件，并考虑地材供应情况、施工条件、工期要求和工程费用等多种因素，初步确定采用浆砌片石重力式挡墙。路堤采用卵石土填筑，要求压实度不小于95%。经试验测定，压实后卵石土的物理力学指标如下:重度γ=20.3 kN/m3, 内摩擦角︒=33ϕ , 黏聚力c=27kPa. 墙背与填土间的外摩擦角δ=17º,基底摩擦系数5.0=f , 地基容许承载力为

⎣⎦300=σkPa 。

（一）挡土墙的横向布置

挡土墙按路堤挡土墙设计，墙高为7.69m ，墙顶以上土质边坡坡率为1:1.5.按《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）“5.4”款的要求进行挡土墙设计。初步设计此段路堤挡土墙各尺寸如下：

1.主动土压力的计算

1.1假设破裂面交于内边坡，如图所示：

当参数γ、φ、δ、α、β固定时，E a 随破裂面的位置而变化，即E a 是破裂角θ的函数。为求最大土压力E a ，首先要求对应于最大土压力时的破裂角θ。

其中： =0.23634629；

=-0.85101955； =0.537383361。 则：

=0.816696575或2.784035004（舍去）

所以：θ=39.24°。又因为 ，所以假设正确，即破裂面交于内边坡。

1.2计算主动土压力 主动土压力：

求得E a =597.5016462KN 。

土压力的水平和垂直分力为： 506.7101335KN

316.6276327KN

P =cos αsin βcos(Ψ−φ)−sin φcos Ψcos(α−β) Q =cos(α−β)cos(Ψ+φ)−cos(Ψ−φ)cos(α+δ) R =cos φsin Ψcos(α−β)−sin αcos(Ψ−φ)cos β tan θ=−Q ±√Q 2

−4PR 2P 0<θ<40.4507° E a =12γH 2K a =12γH 22

cos α2cos(α+δ)[1+√cos(α+δ)cos (α−β)]2

E x =E a cos(α+δ)= E y =E a sin (α+δ)=

2.挡土墙抗滑稳定性验算 为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。

由《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）“5.4.2”款中第11条：

11 车辆荷载作用在挡土墙墙背填土上所引起的附加土体侧压力，可按式（5.4.2—3）换算成等代均布土层厚度计算，即γ

q

h =

0，其中q=12.8875KN/㎡，所以ℎ0=0.635m 。

由CAD 中图形查得：挡土墙面积S 0=12.33㎡，所以每延米挡土墙重 283.5716KN 。 最大土压力系数 1.165149545，

其中，设定汽车荷载边缘至路肩边缘d=0，故 0。

所以土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离为：

4.061200076m ；

土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离为：

2.835830543m ；

墙身、基础及骑上的土重合力重心到墙趾的水平距离：z G =0（由CAD 图形质量特性查得）。

在上述设计的挡土墙情况下，被动土压力为零，即E p =0。该挡土墙基底倾斜角α0=15°，基础与地基摩擦因数f=0.5。根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）中“表5.4.2-5”规定，荷载增大对挡土墙结构起不利作用时：γQ1=1.4；被动土压力分项系数γQ2=0.3，所以根据规范滑动稳定方程，即

()[]

()0tan 1.1tan tan 1.121010201

>+-++-++p Q x Q y Q p Q x y

Q E E E G E E E

G γγαγμαγαγ得：上式左边为：96.97059927>0，故满足滑动稳定方程。

3.挡土墙抗滑稳定系数验算

由规范，抗滑稳定系数K c ：

()[]

0tan tan αμαN E E E E N K x p p x

c

-'+'-+=

求得K c =1.575427833>1.3，故抗滑稳定系

数满足要求。

4.抗倾覆稳定系数验算

由规范，抗倾覆稳定系数y

x p

p x y G Z E Z E Z E GZ K '++=

0，带入数据，求得K 0=

1.50406191>1.5，故抗倾覆稳定系数满足要求。

G =γ砌S 0=23∗S 0=

K 1=1+2ℎ0(1−ℎ1H )

H

＝ ℎ1=d

(tan θ+tan α)

= Z X =B +H tan α−Z Y tan α= Z Y =H 3+(ℎ0(H −2ℎ1)2−ℎ0ℎ12)2H 2K 1

=

5.基底应力验算

基底偏心受压，基底合力偏心距d

d

N M e =

0。 其中作用于基底上的垂直组合设计=617.6535012KN ，（挡土墙地基计算时，各类作用（或荷载）组合下，作用效应组合设计值计算式中的作用分项系数，除被动土压力分项系数

3

.02=Q γ外，其余作用（或荷载）的分项系数规定均等于1。）

作用于基底形心的弯矩组合设计值，其中

=-91.50299208KN/m ， =140.435178KN/m ，求得M d =86.80565874KN/m 。

所以：d

d N M

e =

0=0.140541029m

6=0.458333333m 所以基底压力：⎪⎭

⎫

⎝⎛±=

B e A N d 61,21σ，求得σ1=293.4718784KPa ；σ2=155.7306679KPa ，均小于[σ]=300KPa 。故基底压力满足要求。

6.基底合力偏心距验算

查规范“5.4.3”款第三条：基底合力的偏心距

e ，对土质地基不应大于B/6；

岩石地基不应大于B/4。基底压应力不应大于基底的容许承载力

[]0σ；基底容许

承载力值可按现行《公路桥涵地基与基础设计规范》的规定采用，当为作用（或荷载）组合Ⅲ及施工荷载时，且

[]0σ＞150kPa 时，可提高25%。由上述计算对上

述计算结果e=0.140541

挡土墙横断面的外形尺寸、构造（泄水孔，反滤层，基础等）、材料、挡土墙与地面路基的位置关系等详见CAD 横断面图。

（二）挡土墙的纵向布置

挡土墙纵向布置在墙趾的纵断面图上布设，布置后绘成挡土墙正面图。布置内容包含：确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的衔接方式；按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置；布置各段挡土墙的基础；布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；在布置图上注明各特征点的桩号，以及墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线、常水位线或设计洪水位的标高等。具体布置详见CAD 纵断面图形。

N d =(GγG +γQ1E Y −W)cos α0+γQ1E X sin α0 M d =1.4M E +1.2M G

M G =−G(B

2

−Z G )

M E =E X (Z Y −B 2tan α0)−E Y (Z X

−B

2

)