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西华大学交通与汽车工程学院路基路面工程课程设计摘 要 本设计是针对成都都江堰新建道路的路基设计,该道路属于一级高速公路,有地下水,地下水位为2米,路基填筑高度为8米。土质为粘性土,本设计主要是路基断面的设计,路基压实,路基排水(包括明渠和暗沟)设计和边坡的防护加固以及附属设施的设计。关键词 路基断面尺寸、压实、排水目 录摘 要1目 录21 路基设计41.1 公路自然区划41.1.1 干湿类型的确定51.2 路基横断面设计101.2.1 路基结构101.2.2 路基断面尺寸101.2.3 路堤边坡121.2.4 边坡稳定性分析152 路基填土与压实152.1.1 填土的选择152.1.2 路基压实162.1.3 路基压实标准173.路基排水系统和排水结构设计193.1.1路基排水的综合设计193.1.2地面排水设备193.2路面内部排水213.2.1内部排水系统结构设计213.3.1明渠的水力水文计算254 地基的防护与加固设计294.1坡面的防护304.2路基的加固315 路基附属设施335.1取土坑和弃土坑335.2护坡道与碎落台335.3堆料坪与错车道33参考文献351 路基设计路基根据其使用要求和当地自然条件,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。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,并结合路面排水,综合排水设计,形成完整的排水系统。修筑路基取土和弃土时,应符合环保要求,以适当处理,减少弃土侵占耕地,防止水土流失和瘀塞河道。本路基设计主要依据公路路基设计规范(JTG D302004)、公路工程技术标准(JTJ B012003)、公路自然区划标准及土的工程分类(GBT_50145-2007)和路基路面工程教材进行设计。1.1 公路自然区划根据公路自然区划标准(JTJ003-86),成都属于2a西南潮暖区,成都属亚热带季风气候,具有春早、夏热、秋凉、冬暖的气候特点,年平均气温16摄氏度,年降雨量1000毫米左右。成都气候的一个显著特点是多云雾,日照时间短。民间谚语中的“蜀犬吠日”正是这一气候特征的形象描述。成都气候的另一个显著特点是空气潮湿,因此,夏天虽然气温不高(最高温度一般不超过35摄氏度),却显得闷热;冬天气温平均在5摄氏度以上,但由于阴天多,空气潮,却显得很阴冷。成都的雨水集中在7、8两个月,冬春两季干旱少雨,极少冰雪。1.1.1 干湿类型的确定 路基的强度与稳定性,同路基的干湿类型有密切的关系,并很大程度上影响路面结构及厚度的确定。路基的干湿类型划分为四类:干燥、中湿、潮湿和过湿。划分标准是上述四种干湿类型的分界相对含水量W1 、W2和W3。 公路自然区划分,不同土组的分界相对含水量(表-a)和路基干湿类型(表-b)见下 (表-a) : 士组的分界相对含水量建议值 : 注:W 1干燥和中湿状态路基的分界相对含水量; W2中湿和潮湿状态路基的分界相对含水量; W3潮湿和过湿状态路基的分界相对含水量。(表-b) : 路 基 干 湿 类 型 路基干湿类型路槽底面以下80cn深度内的平均相对含水量wx与分界相对含水量的关系一 般 特 征 干 燥wxH1 中 湿w1wx1w2路基上部土层处于地下水或地表积水影响的过度带区内路基高度H2HH1潮 湿w2wx1Wc Wc2Wc2Wc Wc3WcWc1.001.00Wc0.85WcWc0.950.95Wc0.80WcWc0.900.90Wc0.75WcH1中湿Wc1Wc Wc2路基土层处于地下水和地表积水影响的过度带区内。路基高度H2Wc Wc3路基上部土层处于地下水或地表积水毛细影响区。路基高度H3H0H2过湿WcWc3路基极不稳定;冰冻区春融翻浆,非冰冻区软弹土基经处理后方可铺筑路面。路基高度H0H3注:1 H0为下利季节路床顶面距地下水或地表积水位的高度。 2地表积水指不利季节积水20d以上 3 H1、H2、H3分别为干燥、中湿和潮湿状态的路基临界高度, 4划分土基干湿类型以平均稠度Wc为主,踺少资料时可参照表中一般特征确定。 根据上述可得: 成都(区)粘性土的W1 、W2和W3分别为0.57、0.7和0.75 所以路基的干湿类型,按不利季节路槽底面以下80cm深度内的平均含水量Wx确定: WX=W/ WX 式中:W-路槽底面以下80cm深度内的平均含水量 WX-76g平衡锥所测土样的液限 上述都是实测值。假设测得WX=0.6 则根据W1 WXW2可知结论:该地区属于中湿类型。路基上部土层处于地下水或地表积水影响的过渡带区内 路基高度H3HH21.2 路基横断面设计1.2.1 路基结构 1.2.2 路基断面尺寸 路基宽度为满足车辆、行人以及其他车辆在公路上正常通行的要求,路基须有一定的宽度。其宽度根据设计要求和当地的地质环境来确定,本设计宽度按公路工程设计标准(JTJ01-88)如图:路肩的作业是保护路面边缘,加强路基的稳定性,加强路基的稳定性,便于行人与非机动车的通行,同时还为汽车偶尔驶出边缘提供一定安全保障。路肩的宽度见上图为0.75m,同时为了避免在路肩堆放养路材料妨碍交通,应在路肩以外选择适宜的地点设置一些堆料坪,如图 堆料坪沿道路每150m设置一个。 路基高度 路基最小高度:规定为了利于排水,干燥路基最小填土高度为:砂性土:0.30.5m粘性土:0.40.7m粉性土:0.50.8m(表-e) 路基临界高度参考值土组路槽底至水位临界高度自然区划粘性土地下水H1H2H32a2.02.20.91.10.40.6由1.1.1 2a该地区属于中湿类型。路基上部土层处于地下水或地表积水影响的过渡带区内路基高度H3HH2这个结论可确定路基高度为由(表-e)0.4H1.1。本设计取1m的路基填筑高度,符合综上所有要求。 1.2.3 路堤边坡路堤的边坡坡度,应根据填料的物理力学性质、气候条件、边坡高度以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选定。根据当地资源条件,可选用石块作为边坡的填筑材料。在岩石地段的半填路基或跨越深沟的路堤,可利用挖方路基的石料进行填筑,如下图所示,侵水路基的受水淹部分,可用开山石料或天然石料进行填筑。当石料不足时,也可在路基外部填石、内部填土,但填石部分的接合与填土部分应设反滤层,以防止填土流失,影响路基稳定。填石边坡的外层,一般选用坚硬而未风化的石料填筑,必要时并应进行排砌,以增强其稳定性。填石路堤对基底的要求与填土路堤相同填石边坡坡度,根据石料的大小、边坡的高度以及施工方法而定,见 (表-f)。但边坡高度超过20m时,应进行稳定性验算,以决定是否采取其他措施。陡山坡的半挖半填路基,对于填方不大,但山坡伸出较远不易填筑时,可以修筑护肩。护肩应用当地不易风化的片石砌筑,其高度一般不超过2.0m。护肩的内外坡面均立直,基底面以1:5向内倾斜。当护肩高度小于1.0m时,顶宽采用0.8m;当高度大于1.0m时,顶宽采用1.0m。护肩尺寸高度应按表H和表I确定。表f:填石路堤边坡表填料规格边坡高度边坡坡度施工方法25mm的石块6m1:1.25-1:1.33填筑25mm的石块6-20m1:1.5填筑25mm的石块20m1:1表面用较大石块砌成规则整齐的行列,内部以一般石料分层填筑表H:护肩尺寸h1h2a1.0h1+0.160.82.0h1+0.201表I:襟边宽度表地基地质情况襟边宽度p(m)轻风化的硬质岩石0.2-0.6风化岩石或软质岩石0.4-1.0坚实的粗粒土1.0-2.0为提高护肩的稳固性,护肩顶部0.5m高度范围内可以用5号砂浆砌筑。护肩的墙后填料应为开山石块,基础应设在岩石上或设在坚实的粗粒土上岩石种类(表-J)基本烈度89风化岩石1:0.6-1:1.51:0.75-1:1.5一般岩石1:0.1-1:0.51:0.2-1:0.6坚石1:0.1-直立1:0.1-直立另外根据成都地区情况,成都是个地震高发区,所以在边坡坡率设计中应考虑地震的因素,所以针对边坡高于10m的岩石挖方边坡的坡度要要以(表-J)为准: 1.2.4 边坡稳定性分析考虑到成都的地震和边坡高度(MAX H边20)和道路的等级(一级高速),所以对质量和使用年限要求较高,选用1:1的边坡坡度。设(=25,c=14.7KPa,=17.64KN/m3)H=1m 由Kmin=(2a+f)*cot2a(f+a)*csc得有cot=1=45。csc=2=1.41f=tan25=0.4663 a=2c/H=1.67代入上式:Kmin=(2a+f)*cot2a(f+a)*csc =(2*1.67+0.4663)*1*2*1.67(0.47+1.67)*1.41 1.5因为Kmin1.25。所以该路基边坡是稳定的,符合稳定性设计要求2 路基填土与压实2.1.1 填土的选择路基土体的强度与稳定性,取决于土的物理性质和当地自然因素的影响程度,并与填土的高度及施工技术条件有关,因此,应综合考虑上述因素选择路基填土。填筑的要求:透水小的土层,位于透水性较大的土层下面,则透水性小的土层表面应自填方轴线向两边做成不小于4%的坡度透水性较大的土层位于透水性较小的的土层表面,应做成水平的为了防止雨水侵蚀冲刷,可覆盖透水性较小的土层允许使用不同类的土(砂、亚粘土、砾石)在混合状态下进行填方,亦即使用取土场内上述各种土的天然混合物透水的与不透水的土,不得非成层的混杂使用,以免在填方内形成水囊考虑到成都的自然环境,夏季多暴雨,湿度大,所以在选择填筑料时,本设计采用砂性土,其工程特点:含有一定数量的粗颗粒,使路基获得足够的内摩擦力,又含一定数量的细颗粒,使之具有一定的敛聚力,不至过分松散。砂性土一般遇水干得快,不膨胀,平时有足够的粘接力,扬尘小,因此,雨天不泥泞,晴天不扬尘(便于施工)。同时砂性土颗粒组成级配较好,在行车作用下易被压实,并形成平整坚实的表面。因而我选择砂性土作为拟建道路的填筑材料。2.1.2 路基压实(一)路基压实程度要求 为了保证路基的强度和稳定性,使道路路面有一个必要的稳固土基,在填筑土质时,应将填土分层压实,在松散的黄土地区或其他的松散土的挖方路段,也应该进行压实,除设计文件另有规定者外,一般路基土的压实程度,应随填土的深度(从路基边缘算起)的变化而变化。路面以下约1.01.2m深度内的路堤上层,由于承受行车荷载的作用较大,要求尽可能接近最大压实度,1.01.2m深度以下的路堤填土,压实度可适当降低。高度不大于1m的路堤,其中层和下层如不为水所侵没,可采用较低于上层的压实度。但对于侵水路堤下层,则同上层一样,要求接近最大压实度。路基压实有重型和轻型两种压实标准。2.1.3 路基压实标准由于沿线路段居民较多,重型压实噪音大。为减轻对居民和家禽的影响,拟建路段采取轻型压实标准(表-k)。填挖类别深度(表-k)路基压实度高级路面次高级路面中级路面低级路面路堤0800.950.980.900.980.850.950.800.90801500.90.950.850.90.80.90.80.85150以下0.800.950.80.90.80.850.80.85零填及路堑0300.900.980.900.980.850.950.800.90注: 表列深度除低填方为由原地面算起外,余均由路槽算起 低填方系值低于80cm的填方 在严重冰冻与潮湿地区以及不利水文情况下,应采用上限;在干旱区可采用下限轻型压实标准的路基压实度:表中所列压实度(K)按 K=/0 式中:K-压实度 -路基填土实际达到的密度,g/cm3 0-按标准压实法得到的土的最大密实度,g/cm3(表-L)几种土的最佳含水量和密实度(0):土基本分类砂土亚砂土粉土亚粉土粘土最佳含水量W0812915162212201925及以上最大密实度1.81.881.852.081.611.81.671.951.581.70根据(表-K)和(表-L)可知:本路段的压实标准为 路堤: 080cm范围内 压实度=0*K=1.85*0.98=1.83g/cm380150范围内 压实度=0*K=1.85*0.95=1.76g/cm3150以下范围内 压实度=0*K=1.85*0.90=1.67g/cm3零填及路堑 : 030cm范围内 压实度=0*K=1.85*0.98=1.83g/cm3含水量: W0=8%-12% 满足上述条件: 即 为 标 准 (合格)3.路基排水系统和排水结构设计3.1.1路基排水的综合设计路基排水的设计,必须分别情况,因地制宜。有些路段(如回头弯、地质不良或高填深挖等处),尚应对路基排水系统进行整体规划、综合设计。在设计中,对于地面水的排除可利用边沟、截水沟等排水设备,将流向路基的山坡水和路基表面水分段截留,引入自然沟谷、荒地、取土坑或低洼处。排出地基范围之外。自然沟谷及沟渠与涵洞等排水设备,即密切配合,又各自分工,充分发挥其效用,使排水顺畅,避免对路基的冲刷,又不至形成淤积而危害路基。在平原地区尤其是水田地区,如果路堤低矮,路基强度受毛细水影响时,边沟排水是影响路基稳定性的一项主要因素,务必开挖边沟,将边沟水引出路基范围,以免渗入路堤降低路基承载能力,而导致道路破坏。3.1.2地面排水设备 地面排水有如下几类:边沟:设置在挖方路基的路肩外缘,或低路堤的坡脚外缘,用以汇集和排除路基范围内和流向路基的小量地面水。截水沟:设置在挖方路基边坡坡顶以外,或山坡路堤上方的适当处,用以截引路基上方向路基的地面径流,防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡脚,并减轻边沟的泄水负担。排水沟:用来引出路堤附近的低洼处积水的人工沟渠,在平丘区,当原有地面沟渠蜿蜒曲折,并且影响路基稳定时,可用以改善沟渠线路,有时,为了减少涵洞数量,也可用于合并沟渠。跌水:设置于需要排水的高差较大而距离较短或坡度陡峻的地段。他的作用是降低流速和消减水的能量。急流槽是具有很陡坡度的水槽,他的作用是在很短的距离内、水面落差很大的情况下进行排水,多用于涵洞的进出口,或在特殊情况下,截水沟流向边沟的场合。 本特殊路段设计(半挖半填)的地面排水:采用截水沟、急流槽、边沟、涵洞(倒虹吸)和引水沟相结合的方式,保护地基、边坡不被水侵蚀,影响其稳固性。其最终流向至都江堰。首先:截水沟将地基上方的流向地基的径流截留,防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡脚,由于成都夏季暴雨严重,但冬季降雨较小,考虑到经济因素,所以设置一道截水沟就可以了然后:由急流槽将截水沟的水排至涵洞,防止截水沟溢出,不能达到排水目的,同时也能将截水沟的水第一时间排出。可以每100m设置一个急流槽。 路面排水由边沟负责,主要通过路肩边缘的的边沟和中央分隔区的水井排除,排水井可以每100m设计一个 边沟的积水和集水井通过涵洞排除,公路内侧(挖方)的边沟由横向涵洞排除,外侧(填方)也同样从涵洞排除,最后:由截水沟、边沟、排水井集聚至涵洞的水由排水沟排至都江堰河渠。做到排水工程稳定,在这个排水系统中,没有任何不良隐患。如图:3.2路面内部排水水可以通过路面接缝、裂缝、路面表面和路肩渗入路面,或是由高水位地下水、截断的含水层和当地泉水进入路面结构,被围封在路面结构内的水会产生严重的影响。如:侵蚀各结构层材料和路基土,易造成无粘结粒状材料和路基土的强度降低。使混泥土路面产生唧泥,随之出现错台、开裂和整个路肩破坏。进入空隙的自由水在行车荷载作用下,会形成高空隙水压力和高流速的水流。引起路面基层的细颗粒产生唧泥,结果路面失去支撑,造成无法恢复的后果。在冰冻深度大于路面厚度的地方,高地水位会造成冻胀,并在冻融期间降低承载能力。水使冻胀土产生不均匀的冻胀与水经常接触将使沥青混合料松散剥落,影响沥青混泥土的耐久性,和稳定性。根据我国公路排水设施规范(JTJ018-96),年降雨量600mm以上的湿润和多余地区,路基由透水性差得细粒土(渗透系数不大于10-5cm/s)组成的高速公路和一级或重要的二级道路,建议设置内部排水系统。本设计的设计思路,在地基底层下每50米放置一个软式透水管,内侧(挖方一边)管端口设置一个积水井,外侧(填方端)直接排至边沟。见下图(路基内部排水详图)3.2.1内部排水系统结构设计(A)路面结构的表面水渗入量 根据公路排水设计手册,沥青路面表面水的渗入量按式(1)计算,由于设计渗入量难以准确估计,透水材料难以准确测定以及透水材料在使用过程中易于堵塞,系统的排水能力要留有足够余地,通常考虑两倍以上的安全系数。 .(1)式中:Qi 纵向每延米路面结构表面的渗入量(m3/m);每平方米沥青路面的表面水设计渗入率(m3/m2),一般取0.15m3/ m2;kp表面水对每平方米未开裂路面表面的渗透率,而对于密级配沥青混凝土面层可不予考虑,即取值为0;单向坡度路面的宽度,成都高速公路主车道和硬路肩宽度之和为24m; 由式(1)可得Qi=20.1524=7.2m3/m(取2倍安全系数)(B)排水基层材料渗透能力设计 自由水在排水基层中的渗流量可近似的按Darcy公式计算: .(2)式中:纵向每延米排水层的排水量(m3/d/m);透水材料的渗透系数(m/d);渗流路径的平均水力坡度,当基层有纵坡和横坡时,水力坡度为合成坡度;A纵向每延米排水层的过水断面面积(m2),无纵坡时,A=h,有纵坡时,;h排水层厚度(m)。设面层施工时,排水基层表面部分孔隙被堵塞的深度为2cm,则排水基层的有效厚度为14cm,透水性材料所要求具有的渗透系数由式(2)得:Kb=Qi/(h*ih)=7.2/(0.14*0.02)=2.976cm/s=2562.86m/d因此集水沟与排水基层材料的渗透系数至少应取为2500m/d。(C)自由水在排水基层的渗流时间 渗入排水层的自由水在排水层内的渗流时间为:.(3)渗流路径长度为:.(4)渗流速度为:. (5)式中:透水材料的有效空隙率。根据试验段纵坡iz=1.10%,横向超高坡度ih=2%,透水性水泥稳定碎石有效空隙率取ne=15%,渗透系数Kb=2500m/d,则由式(5)得Vs=1/0.15*2500*(0.022+0.112)=380.42m/d=4.4*10-3m/s由式(4)得LS=24*(1+0.112/0.022)=27.39m 由式(3)得 T=27.39/(3600*4.4*10-3)=1.73h2h按照排水设计规范,渗入水在路面结构内的最大渗流时间不应超过2h,渗流路径长度不应超过4560m。经检验自由水在排水层内的渗流路径长度和渗流时间均能满足设计要求。(C)边缘排水沟管设计排水管和出水管的排水量,可按满宁公式计算确定:.(6) .(7)式中:Q0排水管或出水管的排水能力(m3/s); v管内水流的平均流速(m/s); A过水断面面积(m2); n管壁的粗糙系数,PVC塑料管取0.010; R水力半径(m);i水力坡度,一般取用管的底坡,可取纵坡1.10%。取管径d=0.08m,则R=d/4=0.02m,A=d2/4=0.00503 m2,v=0.773m/s,则排水管泄水量Q0=0.7730.00503=3.8910-3 m3/s。横向出水管间距取为40m,则排水管需要排泄的表面水渗入量相应为:Q40= 40Qi =404.86110-5 = 1.9410-3 m3/s Q0,排水管泄水能力满足要求。因此,排水管和出水管的管径可选用8cm。3.3路面排水设计3.3.1明渠的水力水文计算流量是路基路面排水设计的基本依据,其大小与汇水面积、洪水频率、汇水区域内的地形、地貌及植被等因素有关。A设计流量的计算 设计流量的计算方法有多种,路基路面各项排水设施所需排泄的设计流量可按下列计算确定: Q=16.67qF 式中: Q-设计流量(m3/s) q-设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min) - 经流系数(查表:沥青混泥土=0.95) F-汇水面积(Km2) (1)对q 设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度(mm/min)的计算:q=CpCtq5,10q5,10-5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度(mm/min),按公路所在地区查询。(成都:q5,10=2.0)Cp-重现期转换系数,为设计重现期降雨强度qp同标准重现期降雨强度q5的比值(qp/q5)。(成都:Cp=1)CT-降雨历时转换系数,为降雨历时t的降雨强度qt同10min降雨强度q10的比值(qt/q10),按公路所在地区的60min转换系数C60,由表查得。(成都:C5=1.25)综上可得:q=1*1.25*2=2.5mm/min(2)对汇水面积的计算:设计参数:成都拟建高速公路,其单侧路面和路肩横向排水的宽度为12+2m,坡度为2%,路线纵坡为1.1%。出水口间距为50m根据设计要求:汇水面积F=l*d=50*(12*1.4)=671*10-6(km2)但设计汇流为5min时: 设计流量Q=16.67*0.95*2.5*671*10-6=0.027m3/s检验汇流历时假设: 查表知:地表粗度系数m1=0.013 路面横坡为is= 0.02坡面流长度为Ls=12+2m所以地面汇流历时: t1=1.445m1*ls/is0.467 =1.445*(0.013*13.4/0.02) 0.467 =1.59min平均流速为: v=20*ig0.6=20*0.010.6=1.26m/s管内汇流历时: t2=ls/(60*v)=0.66min汇流总历时: T= t1+t2=1.59+0.66 =2.25min5min结论: 假设汇流历时验算合格,设计径流量取为0.027m3/sB.确定沟渠断面尺寸:(1) 设计参数:纵坡i=1.1%,坡率m=1.5,粗糙系数n=0.025,设计流量 =0.027m3/s已知值:m=1.5,=3.6 y=0.24 ,n=0.025,i=0.011,B=1.29,A=2.11由w0=(Qs/B)(1/0.5y+1.25)=0.059m2由h=(w/A)=0.17m由水力最佳断面宽深比(表m): b=0.61*h=0.11表-m 水力最佳断面宽深比边坡率m00.250.50.751.001.251.502.003.00b/h21.561.241.000.830.700.610.470.32由 V0=B(w)0.5y+0.25=0.61m/s由Q=W0*V0=0.036(5) 验算 沟底铺砌采用干砌片石。则由表-n可得最大容许设计流速为=2.0m/s;表-n 容许流速表沟渠类型最大容许设计流速(m/s)沟渠类型最大容许设计流速(m/s)粗砂0.8草皮护面1.6黏土质砂1.0干砌片石2.0高限黏土1.2浆砌片石3.0石灰岩4.0混凝土4.0假设水中主要含土类为中细沙,取=0.5;最小容许流速: 由得=0.26 m/s;因为设计结果=0.61 m/s,介于与值之间,所以流速符合要求。又因为计算流量=0.036 m3/s,与 =0.027m3/s相差为超过30%,该设计不符合要求。需进行改建:当b=0.1,h=0.14时,通过excel表格计算Q=0.028与设计流量相差约为3%,满足验算满足要求 所以 沟渠的断面尺寸为b=0.1m,H=h+0.15=0.29m综上可知:因为流量和流速均符合要求,本截水沟可采用底宽0.1m,而沟深H,应为水深h加安全高度h=0.100.20m,本设计取h=0.15m,所以沟深H=h+h=0.14+0.15=0.29m。4 地基的防护与加固设计路基的防护其类型可分为边坡坡面防护和冲刷防护。边坡坡面防护主要是保护路基边坡表面,免受雨水冲刷,降低温差及温度变化的影响,防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程,从而保护路基边坡的整体稳定性,在一定程序上还可以美化路容,协调自然环境。4.1坡面的防护A.边坡种草防护种草防护适用于边坡稳定,坡面冲刷轻微,且宜于草类生长的土质路提与路堑边坡,用以防止表面水土流失,固结表土,增强路基的稳定性。经常浸水或长期浸水的路堤边坡,种草不宜生长,不宜采用种防护。边坡上己扎根的种草防护,可容许缓流水短时冲刷。 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。常用的月白茅草、毛鸭嘴、鱼肩草、果圆、雀稗、鼠尾草和小冠。最好采用几种草籽混合播种,使之生成一个良好的覆盖层。种植时草籽宜掺砂或与土粒拌和,使之播种均匀,播种时间以气候温暖、温度较大的季节为宜。B铺草皮防护路基坡面上铺草防护,其作用与种草防护相同,前者使用时要求当地有足供挖取使用的草皮地段,但在边坡高陡和坡面冲刷较严重的地方,铺草皮较种草防护收效快。铺草皮的方法有平铺草皮、平铺叠置草皮、方格式草皮、卵(片)石方格草皮。C.植树防护在路基边坡上合理地植树,对于加固路基有良好的效果。也可和种草、铺草皮配合采用,使坡面形成良好的防护层。植树适用于土质边坡及严重风化的岩石边坡和裂隙粘土边坡。D.冲刷防护对于冲刷防护,一般在水流流速不大及水流破坏作用较弱地段,可在沿河路基边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等,以抵抗水流的冲刷和淘刷。需要改变水流或提高坡脚处粗糙率,以降低流速、减缓冲刷作用时,可修筑坝类构造物。对于冲刷严重地段(急流区、顶冲地区),可采用加固边坡(砌石护坡)和改变水流情况的综合措施;水下部分可视水流的淘刷情况,采用砌石、石笼或混凝土预制板等护底护脚。砌石基础应置于冲刷线以下0.5-1.0m,水上部分采用轻型防护即可。防护的常见方法:封面包括抹面、捶面、喷浆、喷射混凝土等防护形式。抹面防护适用于易风化的软质岩石挖方边坡。护面墙:分为实体、窗孔式、拱式等类型,用护面墙防护的挖方边坡不宜陡于1:0.5,并应符合极限稳定边坡的要求。干砌片石护坡适用于易受水流侵蚀的土质边坡,严重剥落的软土质岩石边坡、周期性水及受水冲刷较轻的河岸或水库岸坡的坡面防护。浆砌片(卵)石护坡适用于防护流速较大,波浪作用较强,用水流、漂浮等撞击的边坡,对过分潮湿或冻害严重的土质边坡应先采取排水措施再进行铺筑。浆砌预制块防护适用于石料缺乏地区,预制块的混凝土强度不应低于C15,在严寒地区不应低于C20.锚杆铁丝网喷浆或喷射混凝土护坡适用于直面为碎裂结构的硬岩或层状结构的不连续地层以及坡面岩石与基岩有可能下滑的挖方边坡。土工织物是由高分子合成纤维制成的一种新型建筑材料,在公路工程中有排水、反滤、分隔、加固、防护作用等。4.2路基的加固常见的加固方法 1)换填土层法:通过将路基基底下一定深度范围的湿软土层挖除,置换上强度较大的砂、碎(砾)石、矿渣、素土或灰土,以及其他无侵蚀性、性能稳定土类,并予以压实,这有助于加速软弱土层的排水固结,消除膨胀土的胀缩作用、防止冻胀,减少路基沉降量,提高承载力,适于暗沟、暗塘处理。 2)排水固结法:运用堆载预压,挤出路基土中过多的水分,以实现挤紧土粒、提高抗剪强度、达到加固的目的,此方法适于加固包括天然沉积层和人工冲填土层的软弱路基,如水力冲积土、淤泥质土、淤泥及沼泽等,其效果的好坏则取决于土层固结特性、厚度、预压荷载和预压时间。 3)机械碾压法:此方法是路基最常见的一种压实加固方法,即利用压路机或其他碾压机械的机械自重在路基表面来回开动,把松散的路基土压实加固,以增大路基土的不透水性,提高路基的强度与稳定性,减少路基在行车荷载作用下产生沉降,适于低饱和度的黏性土、砂土、碎石土、杂填土等。 4)重锤夯实法:利用钢筋混凝土,制成锤底直径为11.5米,重量1.5吨的截头圆锥体,通过强大的夯击效应,在地基中产生强烈的冲击波和动应力,迫使地基土动力固结密实,进而实现了路基土的加固,此法适于地下水位在0.8米以下的稍湿的一般粘性土、湿陷性黄土、砂土和杂填土等。 5)桩基加固法:桩基加固法是利用制孔机械设备在软土路基中钻孔,填入加固料制成桩,桩和软土构成复合地基,加固料和土体共同作用,增加路基承载力。根据填入孔中加固料不同,桩基可分为碎石桩、生石灰桩、挤密砂桩等。 6)注入浆液法:包括劈裂注浆、渗透注浆、喷射注浆、压密注浆四种类型的注入浆液法,是利用气压、液压或电化学原理,通过注浆管把浆液均匀地注入到路基的地层中,这些浆液以渗透、充填、挤密等方式将岩石裂隙中或土质颗粒间的水分或空气赶走,同时占据其位置,经人工控制一定时间后,浆液将原本松散的土料或裂隙胶结成一个强度大、结构新、防水性能高和化学元素稳定性好的整体。 7)深层搅拌法:此方法与注入浆液法有异曲同工之处,即利用石灰、水泥等材料作为固化剂的主要剂料,通过特质的深层搅拌机械,在原有路基的深处将软土与固化剂强制搅拌,搅拌过程中软土和固化剂之间会产生一系列物理、化学反应,最终使二者结合,形成软土硬结,从而得到具有水稳定性、整体性及一定强度的优质路基土。旋喷法的实现原理基本同上两种方法,浆液则以水泥浆液为主。 以上几种常见的路基加固方法,固然会增强路基的强度与稳定性,但无论哪种理论和技术,其存在与发展或多或少地具有一定的局限性,这就要求设计、施工单位在具体应用时,要避免盲目套用、不切实际,要在对路基具体情况、地质条件、周边环境、处理指标及范围、材料来源、工程费用、工程进度等方面予以综合考虑的基础上,因地制宜、统筹规划、科学合理地选择适宜的加固方法。5 路基附属设施5.1取土坑和弃土坑在挖方和填方地带,可以选择合适的地点做到挖填平衡,选点时要坚固土质、数量、用地及运输条件等因素,还必须结合沿线区域规划、因地制宜,综合考虑,维护自然平衡,防止水土流失,做到借之有利、弃之无害。借弃所形成的坑和堆,要尽量结合当地地形,充分利用,并注意外形整齐,弃堆稳固。对于平坦地区,如果用土量较小,可以沿路两侧设置取土坑,与路基排水和农田灌溉相结合。5.2护坡道与碎落台护坡道设置在路基坡脚处,边坡较高时亦可设在边坡上方及挖方边的变坡处。侵水路基的护坡道,可设在侵水线以上的边坡上。碎落台一般设置于土质或石质土的挖方边坡坡脚处,主要供零星土石碎块下落时临时堆积,以保护边沟不致堵塞,亦有护坡道的作用,碎落台的宽度一般为1.0至1.5m,如兼有护坡作用,可适当放宽。碎落台上的堆积物应当定期清理。5.3堆料坪与错车道路面养护用在矿质材料,可就近选择路旁合适地点堆置备用。亦可在路肩外缘设堆料坪,其面积可结合地形与材料数量而定,如 本工程中:每个80m设有一个堆料坪,长度为5m,宽2m。可以降低道路的养护费用。 由于本道路为双向四车道,所以错车道可以不用设置。参考文献1邓学均,路基路面工程,北京:人民交通出版社,2000。2姚祖康,道路路基路面工程,上海:同济大学出版社,1994。 3方左英,路基工程,北京:人民交通出版社,1987。4陆鼎中,程家驹,路基路面工程,上海:同济大学出版社,1992。5梁富权,刘毓栋,路基路面工程,北京:人民交通出版社,1994。6中华人民共和国行业标准,公路工程技术标准(JTG B012003),北京:人民交通出版社,2003。7中华人民共和国行业标准,公路路基设计规范(JTG D30-2004),北京:人民交通出版社,2004。8中华人民共和国行业标准,公路路基施工技术规范(JTJF102006),北京:人民交通出版社,2006。9中华人民共和国行业标准,公路试验规范,(JTJ07396),北京:人民交通出版社,1996。10中华人民共和国行业标准,公路排水设计规范,(JTJ01896),北京:人民交通出版社,1996。11公路自然区划分(JTJ00386)第 35 页 共 35 页
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