第七章高速公路路基路面設計第一節概述第二節路基設計第三節路面設計第一節概述一、路基工程1、要求：具有足夠的整體穩定性；排水、防護、加固具有足夠的抗變形能力。加固軟弱地基，改善水溫狀況等2、路基構造的類型：路堤－高于原地面，由填方構成的路基為路堤。填高為1米的，屬于矮路堤；1—20米之間為一般路堤；超過20米的為高路堤。路塹－低于原地面，由挖方構成的路基為路塹，設計時對邊坡穩定性予以充分注意。半填半挖－這重路基是路塹與路堤的綜合形式，主要設置在比較陡的山坡上。將挖出的土石方，作為填筑的土石方，可以節省土石方，比較經濟，給施工帶來方便。3、路基設計的主要內容設計路基橫斷面形狀和邊坡坡度；道路排水系統及構造物的設計；路基穩定性分析，以及防護和加固措施的設計。二、路面工程1、要求良好的平整度；優質的施工機具，精細的施工工藝，嚴格的施工質量管理和良好的養護來實現和保證足夠的抗滑能力；采用堅硬、耐磨和表面粗糙的集料修筑路表面層，也可通過一些工藝措施，如刻槽來實現足夠的承載能力；

路面結構必須具有足夠強度、抗變形能力和耐久性。2、路面的構造路面結構層路肩

－給面層、基層和墊層一個側向支承保護和拱車輛臨時停靠。路拱內部排水設施3、路面結構層面層

－直接承受行車荷載和大氣作用。應具備良好平整度、抗滑性能和足夠的承載能力，以及密水性。基層－功能：擴散面層傳下的豎向力。應具有足夠的強度、剛度和良好穩定性。墊層－作用：改善土基的濕溫狀況，以保證面層和基層的強度穩定性和抗凍脹能力。4、路面設計的主要內容路面結構層的選擇和組合方案的提出；各結構層混合料的組成設計；各結構層的厚度設計；方案的工程經濟分析和比選，確定實施方案。第二節路基設計一、路基的受力狀況一般情況下，路基承受兩種荷載：

一是路面和路基自重引起的靜力荷；路基土因自重引起的垂直應力與深度成正比例。另一種是車輪引起的動力荷載。路基在車輪荷重作用下所引起的垂直應力隨深度而減弱。路基土因自重所引起的垂直應力，在一定的深度下，路面的質量遠小于路基的自重，所以土基自重引起的垂直應力與深度成正比，既σ=γZ圓形均布荷載中心下土基的垂直壓應力，可用下面的公式計算：

σ=P/（1+2.5(Z/D)）二、路基的工作區當荷載引起的應力僅為自重應力的20%---10%時，荷載應力影響的深度作為工作區的深度。該深度Za隨車輛荷載增大而增大，隨路面的強度和厚度的增加而減小。路基工作區深度有兩種情況：Za大于路基填土高度；Za小于路基填土高度。三、路基的強度和強度指標路基的強度，用抵抗相對滑動位移變形和豎直位移變形的能力，作為具體指標來表征。1.抗剪強度在路基邊坡內，當路基強度不夠，不能抵抗剪應力的作用。便會沿某一剪切面產生相對移動于是邊坡破壞，穩定喪失。土體必須具有抵抗此變形能力，用抗剪強度表示。見公式9-5土體的抗剪強度取決于土的粘結力C和內摩擦角φ。土的顆粒越細，粘聚力越大。沙土的粘聚力很小或沒有，由于粘聚力不如內摩擦力影響大，因此土的顆粒越大，抗剪強度就越高。2.回彈模量通過路面傳到土基的垂直壓力，使土基產生一定程度的豎向位移變形，假設土基是均質的彈性體，在圓形垂直均布荷載作用下，當應力與應變成直線關系時，可用彈性理論來解荷載與變形之間的關系。

見公式9-1從上述的公式可以看出，土基回彈模量，表示土基在彈性變形階段內，在垂直荷載作用下，抵抗豎向變形的能力.四、路基防護與加固路基防護與加固工程，按其作用的不同，可以分成：1、沖刷防護它的作用是防護水流對路基的沖刷和淘刷。按方法的不同，又可以分為直接防護和間接防護。2、坡面防護用來防護容易受到自然因素影響而破壞的土質與巖質邊坡。3、支檔建筑物是防止路基變形或支檔路基本身以保證其穩定性。為了使概念明確，一般把防止沖刷和風化，主要起隔離作用的措施稱為防護工程，而把防止路基或山體因重力作用而滑塌，主要起支撐作用的支檔結構物稱加固工程。沖刷防護沿河路基防止水流沖刷的措施，一種是加固岸坡的直接防護；另一種是改變水流性質的間接防護。直接防護，除坡面防護和石砌護坡外，還有拋石、石蘢、柔性混凝土塊及浸水擋土墻等防護方法。間接防護，包括各種導流與調治構筑物，如丁壩、順水壩及攔河壩等。坡面防護1、植物防護措施：種草

用于防止表面水土流失，固結表土，增加路基的穩定性。鋪草皮適用于當地有足夠挖取使用的草皮地段路基防護。植樹

2、坡面處治

對巖石邊坡無法用植物防護時，可選用坡面處治，如抹面、噴漿、勾縫、灌漿、錨固等方法防護；抹面使用于易風化而表面較完整，還未剝落的巖石邊坡；噴漿用于易風化和坡面不平的巖石邊坡，厚度一般為2cm；勾縫用于較堅硬且裂縫多而細的巖石邊坡以防水侵人巖層內造成破壞；灌漿用于較堅硬但裂縫深和寬的巖石邊坡師坡面表層成為防水的整體。3、護面墻為了覆蓋各種軟質巖層和較破碎巖石的挖方邊坡，免受大氣因素影響而修建的墻，稱為護面墻。擋土墻1、擋土墻的用途和分類它是用來支撐路基邊坡或山坡土體，以防填土或土體變形失穩的構筑物。按其所在位置可分為路肩墻、路堤路塹墻、山坡墻等。

2、擋三土墻三的構三造一般三由墻三身、三基礎三、排三水設三施和三伸縮三縫幾三部分三構成三。墻身三構造可作三成仰三斜、三附斜三、直三立、三衡重三式。仰斜擋墻三墻背三所受三土壓三力小三，墻三背比三較經三濟。但基三礎外三移，三地面三橫坡三比較三陡時三，增三加墻三高，三斷面三增大三；俯斜三式所受三土壓三力較三大，三通常三在地三面坡三度較三陡時三采用三，借三助于三陡直三的墻三面，三減小三高度三；衡重三式在上三下墻三之間三設一三衡重三臺，三采用三陡直三的墻三面，三適宜三于陡三峻的三地形三。墻背三的坡三度一三般在1：0.三02三5~三1：0.三4，仰三斜式三坡度三在1：0.三25左右三。基礎基礎三的埋三深應三按地三基的三性質三、承三載力三要求三、凍三脹的三影響三、水三文地三質條三件來三定。三一般三情況三下，三地表三下不三小于1米。排水三設施在墻三身適三當高三度處三設一三排泄三水孔三，間三距2-三3米，三出水三口高三出地三面0.三3米。沉降三縫為避三免地三基不三均勻三沉陷三引起三墻身三開裂三，按三高度三和地三基的三性質三，設三置沉三降縫三。一三般每三隔10三~1三5米設三一道三。寬2-三3厘米三。五、三路基三排水1、根三據來三源的三不同三，水三流可三分為地面三水和地下三水。地面三水主三要是三經由三降水三形成三的地三面徑三流。地下三水分三為：上層三滯水從地三面入三尚未三深達三下層三的土三中水三；潛水在地三面以三下第三一個三隔水三層以三上的三含水三層中三的水三，距三地面三較近三；層間三水在地三面以三下任三何兩三個隔三水層三之間三的含三水層三之間三的地三下水三。目的是把三路基三工作三區內三的土三基含三水量三降低三到一三定的三范圍三，土三基含三水量三過大三，會三引起三土質三松軟三，強三度降三低，三邊坡三塌方三，基三身沉三陷或三滑動三，影三響交三通。2、地三面排三水邊溝三設計位置設置三在路塹三的路三肩外三側或路堤三坡腳三外側，主三要用三于匯三集和三排除三路基三范圍三內以三及流三向路三基的三小量三地面三水，三當流三量不三大時三，可三采用三標準三橫斷三面。橫斷三面形三式邊溝三的橫三斷面三形式三常為梯形或三角三形，也三有流三線型三和矩三形。三底寬三與深三度一三般不三小于0.三4三m。邊溝三的邊三坡：一般三為1：1-三--三1：1.三5，巖三石邊三坡為1：0-三--三-1：0.三5。溝底三縱坡三：一般三與路三線縱三坡一三致，三并不三得小三于0.三5%，若三大于3%時，三需采三取加三固措三施。為防三止邊三溝水三流漫三溢或三沖刷三，規三定單三向排三水長三度每30三0—三50三0米設三出水三口，三把水三引到三低洼三處。截水三溝設三計作用截水三溝設三在離三路塹三邊緣三一定三距離三和山三坡路三堤上三方的三適當三位置三，用三來攔截三山坡三流向三路基三的水三流。其縱三坡不三小于0.三5%，以三免水三流停三滯。斷面三形式一般三為梯形，底三寬、三深度三不小三于0.三5米，三邊坡三坡度三根據三土質三而定三。位置最好三能與三絕大三部分三地面三水流三的方三向垂三直，三轉折三處最三好用三曲線三連接三，在三路基三邊坡三到分三水嶺三的距三離長三而降三雨量三又大三的低三段，三可設三置一三道或三幾道三差不三多平三行的三截水三溝，三分段三攔截三地面三徑流三。排水三溝設三計目的就是三為了三將水三從路三基導三入低三洼地三或其三他排三水構三造物三中去三。斷面三形式一般三采用三梯形三，大三小應三通過三計算三確定三，但三水量三較小三時，三可以三不用三計算三而直三接采三用底三寬0.三5米的三最小三斷面三，溝三深也三不小三于0.三5米。排水三溝的三長度三根據三實際三需要三來定三，通三常在50三0米左三右。跌水三與急三流槽山嶺三重丘三區，三排水三溝渠三樅坡三較陡三，水三流急三沖刷三力強三。為三減小三流速三，降三低水三流的三能量三，防三止對三路基三的危三害，三大多三設跌三水和三急流三槽。構造：進水三口、三臺階三、出三水口三。臺三階部三分的三作用三在于三消能三。3、地三下排三水暗溝暗溝三是指三地面三以下三引導三水流三的溝三渠，三本身三不起三滲水三和匯三水作三用。當路三線通三過地三區路三基范三圍內三出現三了個三別泉三眼，三泉水三上冒三，路三線不三能繞三避時三，在三其與三邊溝三之間三開挖三溝槽三，修三建暗三溝，三把泉三水排三除。暗溝三的斷三面尺三寸不三必經三過水三力計三算來三確定三。溝三寬一三般是20三—3三0c三m，溝三底縱三坡不三小于1%，出三口處三溝底三應高三出邊三溝最三高水三位20三cm以上三，不三允許三出現三倒灌三現象滲溝滲溝三的構三造一三般分三為三三形式三，即三盲溝三、管三式滲三溝和三洞式三滲溝三。利用三片石三的空三隙作三為排三水通三道的三稱為盲溝；底部三設滲三水管三作為三排水三通道三的，三稱為三有管式三滲溝；底部三用滲三水石三板涵三作排三水通三道的三稱為三排水三通道三的稱三為洞式三滲溝。它們三的構三造基三本相三同，三斷面三通常三為矩三形，三頂部三為覆三蓋層三或叫三做封三閉層三，側三面為三反濾三層，三底部三為排三水通三道。滲溝三布置三盡可三能與三地下三水流三相互三垂直三，使三之能三攔截三更多三的地三下水三。滲水三井作用是將三地面三水通三過滲三井深三入地三下，三將其三排除三。修建三條件路線三經過三的地三區，三地形三平坦三，地三面水三無法三排除三，而三離地三面不三深的三地方三有滲三透性三土層三，而三且地三下水三背離三路基三，可三以建三豎井三或吸三水井三一樣三的豎三井。三用這三個設三施把三邊溝三中的三水引三導到三原離三路基三以外三，并三匯集三于路三基范三圍以三外離三地面1.三5米以三下的三土層三中去三，以三保證三路基三的穩三定。第三三節三路面三設計一、三路面三材料三的力三學性三能路面三材料三：粒料、瀝青三混合三料和水硬三性混三合料。粒料三：顆粒三狀材三料，如三碎石三、礫三石、三天然三砂礫三、爐三渣等三。常用三于修三筑底三基層三和墊三層。粒料三的回三彈模三量隨三主應三力增三大、三側限三應力三減小三而下三降。瀝青三混合三料應力三－應三變關三系與溫度和荷載三作用三時間有關三：在低三溫時三，呈三現彈性三；在高三溫時三，變三為彈－三粘性或彈－三粘－三塑性三體。水硬三性混三合料常見三有：石灰三穩定三類、水泥三穩定三類、工業三廢渣三混合三料和水泥三混凝三土等。應力三－應三變關三系：在加三載前三期，三近似三為線彈三性；在加三載后三期，三呈現三為非線三性。二、三路面三設計三理論層狀三彈性三體系三理論假設三：各層三由勻三質、三各向三同性三、無三質量三的線三彈性三材料三組成三，其三力學三參數三為彈三性模三量和三泊松三比；最下三層為三水平三方向三無限三的半三無限三體，三其上三各層三為水三平向三無限三但豎三向同三厚；各層三間應三力和三位移三完全三連續三，或三豎向三應力三和位三移連三續，三但水三平力三為零三；最下三層無三限深三處的三應力三和位三移均三為零三。見圖9-三5彈性三地基三上薄三板理三論假設三：路面三板為三等厚三的彈三性體三，其三力學三參數三有彈三性模三量、三泊松三比和三厚度h；豎向三應變三可以三忽略三；法平三面在三變形三前后三均保三持平三面并三垂直三中面三；板中三面無三水平三位移三；地基三與板三之間三無摩三阻力三。見圖9-三6三、三瀝青三路面三結構三設計瀝青三路面三在行三車荷三載和三環境三的重三復作三用下三結構三的主三要損三壞有三：車轍疲勞三開裂反射三裂縫低溫三開裂推移三、擁三包瀝青三路面三設計三指標三：路表三彎