道路横断面和路基设计说明

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 ） 3.75 X 2+3.75 X 2 中间带宽度（m ） 0.5+2.00+0.5 硬路肩（m ） 2.5+2.5 土路肩（m ） 0.75+0.75 路基总宽（m ） 24.5 3.2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

（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 ) 压实度标准

0~30 > 96 30~80 > 96 80~150 > 94 >150 > 93 基底压实度》90%

2) 挖方路基设计

(1)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 ） 护面墙咼度H/m 顶宽b 护面墙厚度 底宽d

< 6

6 v H < 10

0.40

0.40+0.10H 0.40+0.05H

0.40

3.2.2稳定性分析

、［/ 4^* —口Q IAA、亠 丄卅- 《公路路基设计规范》规定 20m（ 土石边坡）和

,当填方路基的边坡咼度大于

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， 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

设置支挡结构，全

(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

ho

NQ BL

(3.1)

式中ho ------ 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 ；

-- 路基填料的容重，kN / m3 ；

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。

贝U h0 0.55m。 计算模型如图3.4

o 6 一一E

B=2.4 Zx

图3.4挡土墙验算计算模型

② 土压力计算 填料参数：

20kN/m3,

40o ,

1

20°，填方最大高度h 4.5m。2

采用库伦方法计算 破裂角

tan tan (tan etan )(tan

B0) V

A

1

A H（H 2h2 0） 1

B0 dh。 -H （H 2h。2

）tan

式中 ——破裂角，°;

、A、B0 ――系数；

――墙背与土体见的摩擦角，°;

――墙背的倾角，仰斜时取负值，俯斜时取正值，°;

H ――挡土墙高度，m ;

(3.2)3.3）3.4）3.5）

（

（

（

――岩土的内摩擦角，。 墙背竖直

0, H=6m，假设破裂面交于荷载内，则

60°

A -H (H 2h1

2 0)

21.3 Bo dh2

0 -H (H

2h0) tan 1.46

tan

ta n ctan )(tan 0.758

则

37°9。

核算：H(tan tan ) 4.55，破裂面在荷载内。 计算主动土压力

K (tan

tan

cos( sin( Ecos( a (A°tan B。)

sin( Ex Eacos(

) Ey Ea sin(

)

式中 K——主动土压力系数；

Ea --------- 主动土压力，kN/m ；

Ex、Ey ------------ 主动土压力在x、y方向的分力，kN/m 贝U

K (tan37.12 tan0)cos(37.12 40)0.17

sin(37.12 60)

20 (21.3tan 37.12

1.46)

cos(37.12 40) sin(37.12 60)

92.69 (kN/m)

92.69cos(20 0) 87.1 (kN/m) Ey 92.69si n(20

0) 37.1 (kN/m)

土压力作用点

))))

(3.6

(3.7

(3.8 (3.9

Zy

7(1

?2h0)

(3.10 )

ZX B Zy tan

土压应力

（3.11）

0

h°K HK

H

（3.12

） （3.13）

则

Zy (1 y

3 H 2 0.55

6

0 55

) 2.52 (m) , Zx 2.4 Zytan0 2.4 (m)

3

0 20 0.55 0.17 1.87 (kN/m)

3

H

20 6.0 0.17 20.4 (kN/m )

③ 抗滑动稳定性验算

般情况，挡土墙的滑动稳定方程与抗滑稳定系数应满足:

(11GE)・ Q1 y n

Kc

0.67C

B

1 Q1EX

(3.14)

0

N Ep Ex tan ；

Kc

式中B1 ――挡土墙基底水平投影宽度，m ;

n ----------

地基土的内摩擦系数，

n

――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 ；

Q1--------

主动土压力分布系数；

N ――作用与基底的竖向力的代数和，kN， N G Ey ；

EX——墙背主动土压力的水平分力，kN ； Ep——墙前被动土压力，kN，一般忽略不计；

Kc ――容许的抗滑动稳定系数。

浆砌块石容重

23kN /m3，挡土墙基底摩擦系数

0.50， Kc 1.3，。则

G 23(06

尹

6 207

kN

N G Ey 207 31.7 238.7 kN

0.5 238.7 Kc 1.37 Kc 1.3 87.1

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Ko表示，其倾覆稳定方程与Ko应满足：

0.8GZG

Q1

(EyZy

Ex

Z

x

) Q2

E

p

Zp

0

My/ M。

K。

式中Q1， Q2 ――主动土压力分项系数，被动土压力分项系数；

My——各力系对墙趾的稳定力矩之和， kN m，即

M y GZG

EyZy EpZ

Ep

M0 ――各力系对墙趾的倾覆力矩之和，kN m，即

M° ExZx

ZG、Zx、Zy、ZEP ――相应各力对墙趾的力臂，m ；

K0 ――容许的抗倾覆稳定系数。

抗倾覆稳定系数 K0

1.3，经过计算挡土墙重心ZG 1.56m，则My 207 1.56 31.7 2.4 0 399 kN m M0 87.1 2.52 219.49 kN m

K399 0

219.49

1.82 K0

1.3

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

3.15) 。

(K

Nj

(3.16 )

式中e――基底合力的偏心距，m ;

M j ――作用与基底型芯的弯矩组合值， MPa ; Nj ――垂直力组合值，kN/m

399 219.5 207 31.7

B 0.4

不计基底拉应力，仅按压应力重分布计

设置在岩石土基上的挡土墙明挖基础, 算基底压应力，即

P

2叫 3a1

max

(3.17)

垂直一基底的合力对受压边缘的力臂 a1，按下式计算

a1

基底最大应力值，应满足

(3.18)

P

max

kf

kPa ；

0.50~0.80，取 f

(3.19)

式中f ――经基础埋深修正后的地基承载力设计值，

k――地基承载力设计值提高系数。

查阅规范，对于碎石类地基中等密实容许承载力为 提高系数k 1.0。 则

a1

2 4 2

0.75 0.45， Pmax

2 (207 31.7) 3 0.45

353.63 (kPa)

0.6，

Pmax 600 (kPa)

经验算，基地应力满足要求 ⑥ 墙身截面强度验算

挡土墙为浆砌块石砌筑，截面为矩形，墙身没有应力集中部分，不需进行截面 强度验算。

3.2.4 路基施工要求及注意事项

1）填石路基施工

（1）材料要求

① 严格按照规范要求控制填石路基材料的质量和规格，进场块石材料应与送检 材料一致，填料岩芯抗压强度不小于 15 MPa （用于护坡的不小于 20MPa） ；严 重风化软岩不用于填石路基；易风化的软岩不用于路基上部，也不用于路基浸水 部分。

② 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。

③ 填石的粒径及级配在开采料场控制，施工单位根据现场情况采用洞室松动爆 破、光面爆破或小型爆破，要求填石料符合以下指标：最大粒径不超过层厚的 2/ 3，超大粒径石块应集中起来，进行二次爆破、机械或人工砸碎。

④ 用作路堤填料的填石料，除其最大粒径外，一般对填料级配不作特别限 制，但要求不均匀系数 Cu > 5 ，曲率系数 Cc = 1 〜3 。当发现由于某种粒径的 填料欠缺 （一般为细料 ） 而影响压实结果时，可采用补充该级级配填料的办法进行 改善。石块级配较差，石块间的空隙较大时，可于每层表面的空隙里扫入石碴、 石屑和中、粗砂，再以压力水将砂冲入下部，反复数次，将空隙填满。

⑤ 填石路基的填料如其岩性相差较大，则应将不同岩性的填料分层或分段填

筑，不宜横向分幅填筑。

（2）基底处理 路堤基底视地形、土质、地下水位、填石路基高度等不同进行相应处理。若原 地面横坡缓于1 : 5，可直接填筑在天然地面上，一般耕植土地段原地面清除表土 15

cm 。路堤基底应进行填前夯实，保证压实度 （重型击实标准 ） 不小于 90 % 若填土高度

小于路床厚度，则基底的压实度按路床的压实度标准执行。

当原地面自然横坡较陡 （陡于 1 : 5） 时，路堤基底应挖成台阶，每级台阶宽度 1〜

2m，高度为一层压实厚度。其后进行基底平整碾压作业，使基底土层的强度 和密实度达到

设计标准。

（3 ）施工工艺 ① 运输、堆料及摊铺

运输过程中要注意避免装料、卸料中的离析现象。填石路基应逐层填筑，安排 专人指挥卸料，按水平分层，先低后高，先两侧后卸料。堆料与摊铺同时进 行，摊铺厚度略低于最终摊铺厚度，并应全幅摊铺。

对大粒径石料，应人工手摆，大面向下，小面向上，摆放平稳，再用石屑塞缝， 最后压实。对于有明显空洞、孔隙的地方，应补充细料，用水压法将其冲入下部， 反复多次，待空隙填满后再碾压。对于碾压后仍有松动的块石，应用合适粒径的 小块石嵌实，并用手锤敲紧。

② 碾压

填石路基采用冲击式压路机、重型振动压路机或夯锤进行压实，填石路基应分 层填筑，分层压实。遵循先轻后重、先慢后快、先边后中（先低后高）的原则。

碾压时应注意的问题:

压路机不能停在刚碾压的路段上； 碾压时不能调头、转弯、急刹车； 采用阶梯形碾压；

碾压时驱动轮在前，从动轮在后。 ③ 边坡码砌

填石路基采用超幅50 cm碾压，以便压路机能够压到路基边缘，待成型稳定 后用挖掘机刷坡。码砌石块尽量紧贴、密实，无明显空洞、松动现象，砌块间承 力接触面应微微向内倾斜。码砌表面平整，在曲线上的码砌边坡应平顺，码砌后 的边坡坡率应符合设计要求。

④ 路基整修

在填石料表面填筑其它填料（如土、粉煤灰等）时，填石料表面应先填筑一层30 cm厚的碎石、石屑过渡层，过渡层碎石粒料应小于

10 cm ，其中小于0. 5 cm

的细料含量应大于30%。在路基基本完工后，检查测量中基面的中心线标高以及 路基宽度和边坡坡度，并进行路基整修工作。

（4）公路路基质量控制

表3.4公路路基质量标准

序号 1 2 3 4 5 6

内容 压实度 高程 中心偏位 宽度 平整度 横坡度 弯沉

标准 95%

+10mm ， -20mm

50mm

+0以上 20mm 0.5% ＜设计值

7

2 ）挖方路基施工

路基开挖采用爆破施工， 坡面应采用光面爆破方法。 严禁用大爆破而造成边坡 松动和失稳。由于土石方用于后面填方路基填筑，则爆破应控制石料粒径大小， 合理控制布孔、孔距及药量、爆破方法。 石方开挖自上而下分层进行， 相一致

分层高度控制在 8 米以内，与边坡设计台阶高度