【導讀】Ⅰ。Ⅱ。1前言··················································································································1. 設計背景·······················································································1. 設計資料·······················································································1. 地形、地貌···············································································1. 氣象·······················································································1. 河流水系·······················&#

　　

【正文】 、地形及墻身斷面變化情況進行分段，確定伸縮縫和沉降縫的位置。 c） 布置泄水孔和護攔的位置，包括數(shù)量 、尺寸和間距。 d） 標 注 特征斷面的樁號，墻頂、基礎頂面、基底、沖刷線、冰凍線和設計洪水位的標高等。 擋土墻的橫向布置 橫向布置選擇在墻高的最大處，墻身斷面或基礎形式有變異處，以及其他必須 19 樁號處的橫斷面圖上進行。根據墻型、墻高及地基與填料的物理力學指標等設計資料進行擋土墻設計資料進行擋土墻設計成套用標準圖，確定墻身斷面、基礎形式和埋置深度，布置排水設置等，并繪制擋土墻橫斷面圖。 擋土墻的作用及要求 擋土墻的 作用 a） 路肩墻設置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基邊坡或基地滑動，確保路基穩(wěn)定，同時可收縮填土坡腳，減少填土數(shù)量，減少拆遷和占地面積，以及保護臨近線路的既有建筑物。 b） 濱河及水庫路堤，在傍水一側設置擋土墻，可防止水流對路基的沖刷和侵蝕，也是減少壓縮河床或少占庫容的有效措施。 c） 設置在隧道口或明洞口的擋土墻，可縮短隧道或明洞長度，降低工程造價。 d） 設置在橋梁兩端的擋土墻，作為翼墻或僑臺，起著護臺及連接路堤的作用。 e） 抗滑擋土墻則可用于防止滑坡。 擋土墻的 要求 a） 不產生墻身沿基地的滑移破壞。 b） 不產生墻身繞墻趾傾覆。 c） 不出現(xiàn)因基底過渡的不均勻沉陷而引起墻身的 傾斜。 d） 地基不產生過大的下沉。 e） 墻身截面不產生開裂破壞 擋土墻的埋置深度 對土質地基，基礎埋置深度應符合下列要求： 無沖刷時，應在天然地面以下 1m；有沖刷時，應在沖刷線以下 1m。 擋土墻的排水設施 擋土墻應設置排水設施，以疏干墻后土體和防止地面水下滲，防止墻后積水形成靜水壓力，減少寒冷地區(qū)回填土的凍脹壓力。 排水設施主要包括：設置地面排水溝，引排地面水，夯實回填土頂面和地面松土，防止雨水及地面水下滲，必要時可加設鋪砌，對路塹擋土墻趾前的邊溝的因用鋪砌加圍，以防邊溝水滲入基 礎，設置墻身泄水，排除墻后水。 漿砌片石墻身應在墻前地面以上設泄水孔。墻 較 高時，可在墻上部加設一排匯水孔，排水孔的出口應高出墻前地面 。 為防止水分滲入地基，下排泄水孔進水口的底部應鋪設 30cm 厚的粘土隔水層。泄水孔的進水口部分應設置粗粒料反濾層，以免孔道阻塞。 沉降縫與伸縮縫 為避免因地基不均勻沉降而引起墻身開裂，需根據地質條件的變異和墻高，墻身斷面的變化情況設置沉降縫。為防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化而產生裂縫，應設置伸縮縫。設計時，一般將沉降縫與伸縮縫合并設置，沿路線方 向每隔 10～ 15米 設置一道，兼起兩者的作用，縫寬 2～ 3cm，縫內一般可用膠泥填塞。但在滲水量 20 較大、 填料容易流失或凍害嚴重地區(qū)，則宜用瀝青麻筋或涂以瀝青的木板等具有彈性的材料，沿內，外、頂三方填塞，填深不宜小于 。 土質情況描述 道路沿線 土質為 粘性土 ，取最不利情況， 土的飽和容重γ＝ ，計算內摩擦角 ??35? ， Kpac 30? ，地基容許承載力為 300 Kpa。 重力式擋土墻結構情況描述 重力式擋土墻依 靠墻身自重支撐土壓力來維持其穩(wěn)定。一般多用片（塊）砌筑，在缺失石料的地區(qū)有時也用砼修建。重力式擋土墻圬工量大，但其形式簡單，施工方便，可就地取材，適應性較強，故被廣泛采用。 擋土墻 H 通常擋土墻的高度由任務要求確定， 即考慮墻后被支擋的填土呈水平時墻頂?shù)母邔?。有時對長度很大的擋土墻，也可使墻頂?shù)陀谔钔另斆?，而用斜坡連接，以節(jié)省工程量。 擋土墻的頂寬為構造要求確定，以保證擋土墻的整體性，具有足夠的強度 。對于砌體重力式擋土墻，頂寬應大于 ，即 2 塊塊石加砂漿。對素混凝土重力式擋土墻頂寬也不應小于 。至于 鋼筋混凝土懸臂式或扶壁式擋土墻頂寬不小于 。 擋土墻的底寬由整體穩(wěn)定性確定。初定擋土墻墻底寬 B≈ HH ~ ,擋土墻底面為卵石、碎石時取小值，墻土為粘性土時取大值。 重力式擋土墻計算 擋土墻尺寸設計與計算 擬采用干砌片石重力式路肩墻（ 垂直 ） 0?? ，墻高 6m， 墻身分段長度取 10m，墻頂寬 ,墻底寬 ；土壤地質情況：墻背填土 mkN?? ,計算內摩擦角o35?? ， 填土與墻背間的摩擦角 ??10? 。地基容許承載力 kpa300][ ?? ，基底摩擦系數(shù) ? 。 墻身材料：砌體容重 322 mkN?? ，墻身和基礎圬工砌體均采用 M5漿砌， MU50 片石 ，砌體容許壓應力 kpaa 500][ ?? ，容許剪應力 kpa80][ ?? 。 擋土墻自重及重心計算 取單位長（ 1米）將擋土墻截面和基低部分土劃 分為一個矩形和一個三角形。 ? ?mKNG G /1 9 8332226)(1 ???????? ? ? ?mKNG G /1 9 ??????? ? mZ 23321 ??? mZ ??? ? ?mKNGGG /396210 ??? mGGZGZZ )( 022110 ????? 墻后填土以及車輛荷載引起的主動土壓力計算 查規(guī)范，可知墻高 6米時，附加荷載強度 315108/620 mkNq ??? 則換算等代均布厚度為： ??? rq 。 由于基礎埋置較淺，不計墻前被動土壓力。按庫侖土壓力理論計算墻后填土以及車輛荷載引起的主動土壓力。 21 圖 由于是路肩墻 a=1m,b=2m。根據主動土壓力計算公式 （假設破裂面交于荷載內） 破裂棱體的斷面面積 S為 令 ))(2a2100 HahHA ???? （ ?t a n)22(21)(21000 haHHhdbabB ?????? 則 00 tan BAS ?? ? 因為路肩垂直擋土墻，所以 mbma 2,1 ?? , 且 0?? ， mH 6? ， mh ? ，md ? 故 )(21))(2a2100 ??????????? ）（（ HahHA 0 2 1 (2121t a n)22(21)(21 000 ????????????? ）?haHHhdbabB 計算破裂面 ? 角公式： )t a n)(t a n( c o t t a nt a n00 ????? ???? AB o35?? ， ??10? ， ??? ??? ， 000 4501035 ???? )45t a )(45t a n35( c ot54 t a nt a n ?????????? ??? 驗算 mHL . 3 92t a n 3)16(t a n 0 ????? ? 由于 ?? ，故破裂面交于荷載內，符合假定計算圖式。 則 1 3 2 a n1 7 a n 00 ??????? BAS ? 因此破裂棱體重力為 )tan 00 BAG ?? ??（ , mKNG /) a ( ?????? 將 G 代入式得 ? ?)s in ( )co s (t an 00 ?? ???? ???? BAE a 22 ? ? mKNE a /6 1 1 7) i n ( ) s (0 2 an1 7 ???? ???????? mKNEE ax /8 2 1 5)10c o s (6 1 1 7)c o s ( 0 ??????? ? mKNEE oay /4 2 )10s i n (6 1 1 7)s i n ( ????? ?? mhHZ y 6 0 )8 1 (3 )( 0 ?????? mBZ ?? 圖 滑動穩(wěn)定驗算： 滑動穩(wěn)定方程：不計被動土壓力，即 EP=0 ? ?? ? ? ? 21121 ???????? pQxQoyQopQoxyQ EEtgEGtgEtgEEG ????????? 其中 ?Q? ， 00?? ， ?? ? ? 2 1 2 )1 9 81 9 8( ????????? 滿足底面平面滑動的極限狀態(tài)方程要求。 抗滑穩(wěn)定系數(shù)為： )()( 21 ＞????????? x yc E EWWK ? 抗滑穩(wěn)定性滿足要求。 抗傾覆穩(wěn)定性驗算： 傾覆穩(wěn)定方程： ? ? 210 ???? ppQyxxyQ ZEZEZEGZ ?? ? ? 1 76 0 2 1 2 ) 9 821 9 8( ??????????? 滿足傾覆穩(wěn)定方程的要求。 抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)的計算： 39。0 ??? ?????????yxppxyG ZE ZEZEGZK 23 滿足抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)要求。 基礎應力及合力 偏心距驗算 : 作用在基底的總垂直力： 4 2 1 64 2 9 81 9 8y21 ??????? EWWN 合力作用點離 O點的距離： N ZEZEZGZGc yayxax ???? 2211 mc 2 1 6 2 0 2 1 9 821 9 8 ????????? 偏心距 mBmcBe ?????? 故偏心距驗算符合對土質地基是不應大于 B/6的規(guī)范要求，基礎穩(wěn)定性滿足要求。 基底邊緣最大壓應力計算：按偏心情況，基底最大應力在墻踵處。 )( a x K p aBeBN d ??????? ????????? ??? )(0 7 4 2 1 661 K p aBeBN dmi m ??????? ????????? ??? )( a x k p af ?????? 基底最大應力計算滿足要求。 墻身截面強度驗算 : 截面最大壓應力出現(xiàn)在接近基底處，由基底應力驗算，偏心距，基底應力均滿足要求。墻身容許壓應力 kpaa 500][ ?? ，故 ][max a?? ?? 即截面應力也能滿足強身要求，故不做驗算。 通過上述計算及驗算，所擬截面滿足各項要求，決定采用此界面，頂寬 米 ,底寬 米 ,高 6 米。 24 4 排水系統(tǒng)設計 排水的目的與要求 a)目的 將路基范圍內的土基溫度降低到一定的限度范圍內， 保護路基常年處于干燥狀態(tài)，確保路基及其路面具有足夠的強度與穩(wěn)定性。把降落在路界范圍內的表面水有效地匯集并迅速排除出路界，同時把路界處于可能流入的地表水攔截在路基范圍外，以減少地表水對路基和路面的危害以及對行車安全的不利。 b)要求 各項設施應具有足夠的泄水能力，排除滲入路面結構內的自由水自由水在路面結構內的滲流時間不能太長，滲透路徑不能太長，排水設施要有較好的耐久性。 路基路面排水設計的一般原則 a）排水設施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實效、注意經濟，并充分利用有利地形和自然 水系。一般情況下地面和地下設置的排水溝渠宜短不宜長，以使水流不過于集中，作到及時疏散，就近分流。 b）各種路基排水溝渠的設置，應注意與農田水利相配合，必要時可適當?shù)卦鲈O涵管或加大涵管孔徑，以防農業(yè)用水影響路基穩(wěn)定。路基邊溝一般不應用作農田灌溉渠道，兩者必需合并使用時，邊溝的斷面應加大，并予以加固，以防水流危害路基。 c）設計前必須進行調查研究，查明水源與地質條件，重點路段要進行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃，考慮路基排水與橋涵布置相配合，地下排水與地面排水相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，作到路基 路面綜合設計和分期修建。對于排水困難和地質不良的路段，還應于路段防護加固相配合，并進行特殊設計。 d）路基排水要注意防止附近的山坡的水土流失，盡量選擇有利地質條件布設人工溝渠，減少排水溝渠的防護與加固工程，對于重點路段的主要排水設施，以及土質松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠應注意必要的防護和加固。 e）路基排水要結合當?shù)厮臈l件和道路等級等具體情況，注意就地取材，以防為主，既要穩(wěn)固適用，又必須講究經濟效益。 f）為了減少水對路面的破壞作用，應盡量阻止水進入路面結構，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面 結構內的水，亦可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結構。 本路段的排水描述： 路基排水 本路段位于平原區(qū)，整個區(qū)域地勢低平，河道縱橫，圩田連片，具有河網平原和河網圩田平原的特點。因而根據河流位置進行排水設計，利用自然水系排水，邊溝的水盡量要求排到河塘里，其余路段邊溝水匯于附近農渠。 邊溝坡度：邊溝采用梯形形狀邊溝，示意圖如下： 25 178。 圖 （單位： cm） 邊溝溝底縱坡盡量沿原地面線，與路線縱坡一致，最小坡度不宜小于 3?，困難情況下可減至 1? 。 路面排 水 路面排水包括一般路段路面排水和路面面層下封層結合路肩盲溝排水兩部分。一般路段路面水由路拱向兩側自然分散排除，為防止水流對土路肩的沖刷和侵蝕，土路肩采用漿砌片石結合鋪草皮防護。即路面排水采用分散排水方式。路面面層采用下封層結合路肩盲溝排水，大氣降水在路面上形成徑流，絕大部分將分散或集中排走，為防止少量下滲雨水浸濕路面基層和土基而影響其強度，可在基層頂面鋪設一層 1cm 厚的瀝青表處封層并貫通至土路肩，以排除面層滲水。 在土路肩加固層與封層之間，鋪設縱向碎石盲溝，然后按 3～ 5米間距在骨架護坡頂部橫向埋設 248。5cm 硬塑料排水管，以排除路肩部分碎石盲溝的積水。 中央分隔帶排水 中央分隔帶設置縱向碎石盲溝和橫向排水管排出中間帶填土滲水。盲溝采用矩形斷面，縱坡不小于 %， 可與路面縱坡度相同，其溝底、側壁、中間帶土基表面及中央分隔帶路面結構外側采用 2cm 厚水泥砂漿抹面并涂以液體石油瀝青及鋪設防滲土工布。碎石盲溝頂面鋪層透水土工布，以防中間帶填土污染碎石盲溝而降低其透水功能。中央分隔帶縱向碎石盲溝內貫通埋設 248。5次 cm 帶孔塑料管，間隔 50～70 米設置較盲溝底面低 25cm 的集水槽，集水槽內埋設帶孔塑料三通管并與橫向248。15Cm 硬塑料排水管相接，將中央分隔帶中下滲水排出路基以外。 設計徑流量 設計流量的估算 路界內各項排水設施所需排泄的設計徑流量下式確定： qFQ ?? 式中： Q — 設計徑流量， m3/s； q— 設計重現(xiàn)期和降雨歷時內的平均降雨強度， mm/min； ? — 徑流系數(shù)； F — 流域匯水面積， Km2。 26 設計時參數(shù)取值如下： 取樁號 K3+910m 至 K4+250m 全長 340 米為例，溝底縱坡為 %，此路段平均填土高度為 6 米，邊坡坡度為 1： 2；路面全寬為 26 米，路拱橫坡度為 %，護坡道寬為 1 米，坡度為 2%。 a）計算匯水面積 瀝青路面（含路肩）匯水面積為 13179。 340=4420m2,查表得路面徑流系數(shù)為1? =； 路基邊坡匯水面積為 2179。 6179。 340=4080m2,查表得徑流系數(shù)為 2? =； 護坡道匯水面積為 1179。 340=340m2，徑流系數(shù) 3? =。 則總匯水面積為 F=4420+4080+340=8840m2 全路段內排水徑流系數(shù)取三者平均值 ? =（ 4420179。 +4080179。 +340179。 ） /8840= b）假定匯流歷時為 15 分鐘 c）設計降雨重現(xiàn)期的確定 設計降雨重現(xiàn)期應根據道路等級和排水類型按下表確定。 表 51 降雨重現(xiàn)期 公路等級 路肩和路面表面排水 路界內坡面排水 高速、一級公路 5 15 二級和以下公路 3 10 d）降雨強度 降雨強度按下式計算： 105，qccq tp? 式中： 105，q — 5 年重現(xiàn)期和 10min 降雨歷時的標準降雨強度， mm/min； pc — 重現(xiàn)期轉換系數(shù)，為設計重現(xiàn)期降雨強度 pq 同標準重現(xiàn)期降雨強度 5q 的比值， pq / 5q ； tc — 降雨歷時轉換系數(shù)，為降雨歷時 t 的降雨強度 tq 同 10min 降雨歷時的降雨強度 10q 的比值， tq / 10q 。 根據 所在地區(qū)查得 5年重現(xiàn)期 10min 降雨歷時的降雨強度為 105，q =；該地區(qū) 5 年重現(xiàn)期轉換系數(shù) ?pc ；該地區(qū)的 60min 降雨強度轉換系數(shù) ?c ，查得 15min 降雨歷時轉換系數(shù) ?tc 。則： q =179。 179。 =e）設計徑流量計算 Q =179。 179。 8840179。 103179。 = 匯流歷時假設 的檢驗 a)坡面匯流歷時的確定按下式計算： 1 ?????????ssiLmt 式中： t1— 坡面匯流歷時， min； 27 Ls— 坡面流的長度， m； si — 坡面流的坡度； 1m — 地表粗糙系數(shù)，按地表情況確定。 b)水力半徑的計算 : 水力半徑計算按下式確定： ?/AR? 式中： R — 水力半徑， m； A — 過水斷面面積， m2,按下式計算： A = 2mhbh? 式中： ? — 過水斷面濕周， m；按下式計算： 212 mhb ???? 上兩式中： m — 邊坡內側邊坡度； b — 排水溝溝底寬度， m； h — 排水溝溝深， m。 取排水溝底寬、溝深均為 米，邊坡度為 1： 1，則 A =179。 +1179。 = ? =+2179。 179。 211? = R =c)平均流速確定 溝管內的平均流速度按下式計算： 2/13/21 IRnv ? 式中： v — 溝管內的平均流速， m/s； n — 溝壁粗糙系數(shù)； R — 水力半徑， m； I — 水力坡度，可取溝底坡度。 漿砌片石明溝粗糙系數(shù)為 得 ： 2/13/2 0 0 6 2 1 ???v =Vmax= 匯流歷時檢驗 t a） 路面匯流歷時 t1 查表，路表粗糙系數(shù)取 ， si 為 ， Ls為 13米，則 1 130 1 4 ?????? ???t= b） 路堤坡面匯流歷時 t2 邊坡度為 1： 2，最大流長取 12 米，地表粗糙系數(shù)取 ，則 4 2 ?????? ???t= 28 c）護坡道匯流歷時 t3 1 . 0 4 5 m ???????? ???t d）溝管內匯流歷時 t4 t4= vl/ =340/（ 60*） = 綜上得總匯流歷時為： t= t1 +t2 +t3 +t4=+++=15min,符合要求。 流量檢驗 a)溝管內的泄水能力按下式計算： vAQc? 式中 : cQ — 溝渠所通過的流量， m3/s； v — 溝管內平均流速， m/s； A — 溝渠的過水斷面積， m2。 計算得： cQ =179。 =計算所得設計徑流量為： Q = m3/s cQ 所以滿足要求。 29 5 瀝青混凝土路面設計 交通分析 路面設計以雙輪組單軸載 100kN 為標準軸載。 以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次 : a)軸載換算 采用如下公式： N= 1 21?? ??????ki i PPinCC 式中： N—— 標準軸載的當量軸次，次 /日； ni—— 被換算車輛的各級軸載作用次數(shù)，次 /日； P—— 標準軸載， kN； Pi—— 被換算車輛的各級軸載， kN； k—— 被換算車輛的類型數(shù)； C1—— 軸載系數(shù)， C1=1+（ m1）， m是軸數(shù)； C2—— 輪組系數(shù)，單輪組為 ，雙輪組為 1，四輪組為 。 計算結果見表所示： 表 51軸載換算結果表（彎沉） 車型 ）KNpi( 1c 2c in （次 /日） )(21 PiPinccN ?（次 /日） 解放 CA10B 后軸 1 1 520 黃河 JN150 前軸 49 1 320 后軸 1 1 320 交通 SH361 前軸 60 1 210 后軸 110 1 210 太脫拉 138 前軸 1 360 后軸 80 1 360 吉爾 130 后軸 1 1 510 尼桑 CK10G 后軸 76 1 1 440 ??? ki ii PPnccN 1 )( 注：小于 25KN的軸載作用可忽略不計。 b)累計當量軸次 Ne： 根據設計規(guī)范， 高速 公路瀝青路面的設計年限為 15 年，四車道的車道系數(shù)是～ ，取 ，則累計當量軸次： Ne = ? ?? ?? ?? ????? Nst 3 6511 = ? ?? ? 9 5 15 ????? 30 =9422621 次 驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次 a) 軸載換算 采用如下公式： N＇ =?? ??????ki i PPinCC1821 39。39。 式中： 39。1C —— 軸載系數(shù)， 39。1C =1+2（ m－ 1） 。 39。2C —— 輪組系數(shù)，單輪組為 ，雙輪組為 ，四輪組為 。 計算結果見表所示： 表 52軸載換算結果表（半剛性基層層底拉應力） 車型 ）KNpi( ’1c ‘2c in （次 /日） 821 )( PPnccN ii? （次 /日） 解放 CA10B 后軸 1 1 520 黃河 JN150 前軸 49 1 320 后軸 1 1 320 交通 SH361 前軸 60 1 210 后軸