【正文】 7576=＞滿足路堤穩(wěn)定性要求。第7章?lián)跬翂υO(shè)計擋土墻是支擋路基填土或山坡坡體的墻式結(jié)構(gòu)物。它是支擋土體而承受其側(cè)壓力的墻體。它具有阻擋墻后土體下滑，保護(hù)路基和收縮坡腳等功能。在路基工程中，擋土墻用來克服地形或地物的限制和干擾，減少土石方、拆遷和占地數(shù)量，防止填土擠壓河床和水流沖掏岸邊，整治坡體下滑等病害。當(dāng)車輛通過路基將荷載傳給地基，在地基土中將產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，從而引起路基的下沉。因此，為了保證路基的正常使用，必須預(yù)先對路基可能產(chǎn)生的最大沉降量的估算。本章主要進(jìn)行擋土墻的設(shè)計、擋土墻的相關(guān)驗算和路基沉降的驗算。 擋土墻設(shè)計擋土墻是為防止土體坍塌而修筑的，主要承受側(cè)向土壓力的墻式建筑物。在公路工程中廣泛用于支承路堤填土或路塹邊坡，以及橋臺、隧道洞口及河流堤岸等。路基在下列情況下宜修建擋土墻：（1） 陡坡路段或巖石風(fēng)化的路塹邊坡路段；（2） 需要降低路基邊坡高度以減少大量填方、挖方的路段；（3） 增加不良地質(zhì)路段邊坡穩(wěn)定，以防止產(chǎn)生滑坍；（4） 防止沿河路段水流沖刷；（5） 節(jié)約道路用地、減少拆遷或少占農(nóng)田。 擋土墻設(shè)計本設(shè)計采用重力式擋土墻。重力式擋土墻依靠墻身自重支撐土壓力來維持其穩(wěn)定性。一般多用片（塊）石砌筑，在缺乏石料的地區(qū)有時也用混凝土修建。重力式擋土墻圬工量大，但其型式簡單，施工方便，可就地取材，適應(yīng)性強(qiáng)，故被廣泛采用。路塹擋土墻大多數(shù)設(shè)在邊溝旁。山坡?lián)跬翂?yīng)考慮設(shè)在基礎(chǔ)可靠處，墻的高度應(yīng)保證墻后墻頂以上邊坡的穩(wěn)定；當(dāng)路肩墻與路堤墻的墻高或截面圬工數(shù)量相近，基礎(chǔ)情況相似時，應(yīng)優(yōu)先選用路肩墻，若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低，而且基礎(chǔ)可靠時，宜選用路堤墻；堤設(shè)置擋土墻時，應(yīng)結(jié)合河流情況來布置，注意設(shè)墻后仍保持水流流暢，不致擠壓河道而引起局部沖刷。沿河路 擋土墻的縱向布置（1）確定擋土墻的起訖點和墻長，選擇擋土墻與路基或其他結(jié)構(gòu)物的銜接方式。路肩擋土墻端部可嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接；與橋臺連接時，為了防止墻后填土從橋臺尾端與擋土墻之間設(shè)置墻及接頭墻。（2）按地基、地形及墻身斷面變化情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫和沉降縫的位置。（3）布置泄水孔和護(hù)攔的位置，包括數(shù)量、尺寸和間距。（4）標(biāo)注特征斷面的樁號，墻頂、基礎(chǔ)頂面、基底、沖刷線、冰凍線和設(shè)計洪水位的標(biāo)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(chǔ)形式有變異處，以及其它必須在樁號處的橫斷面圖上進(jìn)行。根據(jù)墻型、墻高及地基與填料的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計資料進(jìn)行擋土墻設(shè)計資料進(jìn)行擋土墻設(shè)計成套用標(biāo)準(zhǔn)圖，確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)置等，并繪制擋土墻橫斷面圖。 擋土墻的作用及要求1. 作用（1）路肩墻設(shè)置在高填方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(hù)臨近線路的既有建筑物。（2）濱河及水庫路堤，在傍水一側(cè)設(shè)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。（3）設(shè)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。（4）設(shè)置在橋梁兩端的擋土墻，作為翼墻或橋臺，起著護(hù)臺及連接路堤的作用。（5）抗滑擋土墻則可用于防止滑坡。2. 要求（1）不產(chǎn)生墻身沿基底的滑移破壞。（2）不產(chǎn)生墻身繞墻趾傾覆。（3）不出現(xiàn)因基底過渡的不均勻沉陷而引起墻身的傾斜。（4）地基不產(chǎn)生過大的下沉。（5）墻身截面不產(chǎn)生開裂破壞。 擋土墻的埋置深度對土質(zhì)地基，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)符合下列要求：無沖刷時，應(yīng)在天然地面以下1m；有沖刷時，應(yīng)在沖刷線以下1m。 擋土墻的排水設(shè)施擋土墻應(yīng)設(shè)置排水設(shè)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(shè)施主要包括：設(shè)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(shè)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(chǔ)，設(shè)置墻身泄水，排除墻后水。漿砌片石墻身應(yīng)在墻前地面以上設(shè)泄水孔。墻較高時，可在墻上部加設(shè)一排匯水孔。為防止水分滲入地基，下排泄水孔進(jìn)水口的底部應(yīng)鋪設(shè)30cm厚的粘土隔水層。泄水孔的進(jìn)水口部分應(yīng)設(shè)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(jù)地質(zhì)條件的變異和墻高，墻身斷面的變化情況設(shè)置沉降縫。為防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化而產(chǎn)生裂縫，應(yīng)設(shè)置伸縮縫。設(shè)計時，一般將沉降縫與伸縮縫合并設(shè)置，沿路線方向每隔10～15m設(shè)置一道，兼起兩者的作用，伸縮縫與沉降縫可全高設(shè)置，縫寬宜取2～3cm，縫內(nèi)一般可用膠泥填塞。但在滲水量較大、填料容易流失或凍害嚴(yán)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(nèi)，外、頂三方填塞。根據(jù)設(shè)計要求。 設(shè)計資料1．設(shè)計荷載：按標(biāo)準(zhǔn)車輛荷載550kN計算2．填料：粘性土，容重＝，砌體容重＝23kN/m3，C＝，計算內(nèi)摩擦角系數(shù)為＝3040′；3. 基底摩擦系數(shù) μ＝；4. 填料與墻背間的摩擦角＝1620′；5. 墻身材料：；6. 計算簡圖： 擋土墻計算簡圖7．土壓力計算：（1）假定破裂面交于荷載中部，故a=，b=, =＝驗算假定：=176。+176。=(b+d)=+0=(b+d+)=(+0+26)=則(b+d)(b+d+)表明破裂面交于荷載中部，與假定相符。（2）主動土壓力系數(shù)＝＝0==H －－＝=＝＝== kN/m= kN/m 擬定斷面尺寸B=，B1=+Htanα=，=20176。，墻重（取墻長1m計） 擋土墻穩(wěn)定性示意圖=23==23tan20176。＝＝23tan20176。=G＝＋＝各部分墻重對墻趾M的力臂：=＝＋＝＝＝ 抗滑移穩(wěn)定性驗算(+γQ1Ey)μ+γQ1Ex帶入數(shù)據(jù)有：（+）+==經(jīng)驗算，滿足抗滑動穩(wěn)定性要求。 抗傾覆穩(wěn)定性驗算+ γQ1 (EyZx ExZy)0GZG=G1Z1+G2Z2G3Z3帶入數(shù)據(jù)有：(+)+()= 0經(jīng)驗算，滿足抗傾覆穩(wěn)定性要求。 基底應(yīng)力與偏心距驗算偏心距＝=＝ /6＝基底應(yīng)力：kPa其中： =297kN通過驗算，基底應(yīng)力及偏心距均滿足要求。 墻身應(yīng)力驗算＝0m==H＝σ0=γh0K=23=σa=γaK=23= kPaσH1=γHK=23= kPa所以：E1=1/2 HσH1＋1/2h1σa＋(h1+h2)σa ＋h3σ0 =+0+(0+)+= (kN)E1X= E1cos(α+δ)= (kN) E1y= E1sin(α+δ)=(kN) =砌體重 G= Z1==偏心距：e1=B1/2－=－()/==kPa其中： =297kN墻身截面強(qiáng)度滿足要求。 地基沉降驗算當(dāng)車輛通過路基將荷載傳給地基，在地基土中將產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，而引起路基的下沉。因此，為了保證路基的正常使用，必須預(yù)先對路基可能產(chǎn)生的最大沉降量的估算。就地基土層而言，使土體產(chǎn)生固結(jié)或壓縮的應(yīng)力主要有兩種：其一是土的自重應(yīng)力；其二是外荷載在地基內(nèi)部引起的附加引力。對于新近沉積的土或人工填土，起初土尚處于懸浮狀態(tài)，土的自重應(yīng)力由空隙水承擔(dān)，有效應(yīng)力為零。隨著時間的推移，土在自重應(yīng)力下漸漸沉降固結(jié)，最后自重應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化有效應(yīng)力，故這類土的自重應(yīng)力就是固結(jié)應(yīng)力。但對于大自然天然土，由于經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)年代，在自重應(yīng)力下已固結(jié)，此時的自重應(yīng)力已不再引起土層固結(jié)，于是能夠進(jìn)一步使土層產(chǎn)生固結(jié)的，只有外荷載引起的附加應(yīng)力，故此時的固結(jié)應(yīng)力僅指附加應(yīng)力。如果將時間推移到土層剛沉積時算起，那么固結(jié)應(yīng)力也應(yīng)該包括自重應(yīng)力。地基沉降量指地基最終沉降量，采用計算方法分層總和法。沉降計算的分層總和法的基本原理：分別計算路基中心點下地基各分層土的壓縮變形量，認(rèn)為地基的沉降量S等于的總和。分層總和法的計算步驟：（1）選擇沉降計算剖面，在每個剖面上選擇若干計算點，再計算基低壓力和地基中附加應(yīng)力時，根據(jù)路基的截面和荷載的性質(zhì)，求出基底壓力的大小和分布，再結(jié)合地基土層的形狀，選擇沉降計算點的位置；（2）將地基分層，再分層時天然土層的交界面和地下水位面應(yīng)為分層面，同時在同一類土層中分層的厚度不宜過大。一般取厚≤＝1～2m，b路基寬度；（3）求出計算點垂線上各分層層面處的豎向自重應(yīng)力，并繪出它的分布曲線；（4）求出計算點垂線上各分層層面處的豎向附加應(yīng)力，并繪出它的分布曲線，?。?；（5）求出各分層的平均自重應(yīng)力；（6）計算地基各分層的累計沉降量。已知底面尺寸ab＝37m，地面荷載N＝550kN，H＝3m，＝，＝，地基容許承載力=130kPa，基底附加壓力：＝（H＋）＝（3＋）＝，取水的重度＝10 kN/m3，則有效重度＝－10。到亞粘土層，＝ ＝94=，因此，沉降計算深度取為H＝10m，＝37＝。?。?m。n＝z/b，m=x/b，α的值的值如下 基底附加應(yīng)力計算表點mznασ00012243648510 分層總和法計算沉降量計算表點深度自重應(yīng)力附加應(yīng)力厚度自重應(yīng)力平均值附加應(yīng)力平均值自重應(yīng)力加附加應(yīng)力00001234217244923664248792510942承載力驗算：＝＋＝ kPa =130kPa滿足地基承載力要求。按公式計算：＝Σ/得＝ mm 沉降量計算表深度 z246810 自重應(yīng)力和附加應(yīng)力示意圖第8章排水設(shè)計路基路面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。為防止地面水和地下水對公路造成損害，確保公路排水暢通、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、行車安全所才采用的各種攔截、匯集、攔蓄、排放地表水或地下水的排水設(shè)施和構(gòu)造物組成的總體稱為公路排水系統(tǒng)。公路排水設(shè)計是公路設(shè)計的重要內(nèi)容之一，它分為路面排水和路基排水兩部分，本章將分別對路基排水和路面排水進(jìn)行設(shè)計。 路面排水本公路的路面排水主要是由路肩排水措施(主要由攔水帶、急流槽和邊溝組成)以及中央分隔帶排水設(shè)施組成。路肩排水設(shè)施的縱坡應(yīng)與路面的縱坡一致，%時，可采用橫向分散排水方式將路面水排出路基，但路基填方邊坡應(yīng)進(jìn)行防護(hù)。路堤邊坡較高，采用橫向分散排水不經(jīng)濟(jì)時，應(yīng)采用縱向集中排水方式，在硬路肩邊緣設(shè)置排水帶，并通過急流槽將水排出路基。攔水帶可采用水泥混凝土預(yù)制塊或瀝青混凝土筑成，攔水帶高出路肩12cm，頂寬8~10cm。急流槽的設(shè)置間距按路肩排水的容許流量計算確定，以20m~50m為宜，急流槽可設(shè)置在凹形曲線底部及構(gòu)造物附近，并考慮地形、邊坡狀態(tài)及其它排水設(shè)施的聯(lián)接。 中央分隔帶排水路段中央分隔帶下部設(shè)置橫向碎石滲水盲溝，每個一定距離設(shè)置橫向塑料排水管，把盲溝中的水排出。路基地表排水可采用邊溝、截水溝、排水溝、跌水井和急流槽，各類地段排水溝應(yīng)高出設(shè)計水位0~2m以上。路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性與水的關(guān)系十分密切。路基的病害有多種，形成病害的原因亦很多，但水的作用是主要因素之一，因此，路基設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)中，必須十分重視路基排水工程。路基設(shè)計時，必須將影響路基穩(wěn)定性的地面水排除和攔截在路基用地范圍以外，并防止地面漫流、滯積或下滲。對影響路基穩(wěn)定性的地下水，則應(yīng)予以隔斷、疏干、降低，并引到路基范圍以外適當(dāng)?shù)牡攸c。1. 排水設(shè)計要因地制宜、全面規(guī)劃、因勢利導(dǎo)、綜合整治、講究實效、注意經(jīng)濟(jì)，充分利用有利地形和自然水系。2. 各種路基排水溝渠的設(shè)置，應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合，必要時可適當(dāng)增設(shè)涵管或加大涵管孔徑，以防農(nóng)業(yè)用水影響路基的穩(wěn)定性，并做到路基排水有利于農(nóng)田灌溉。3. 設(shè)計前必須進(jìn)行調(diào)查研究，查明水源與地質(zhì)條件，重點路段要進(jìn)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，地面排水與地下排水相配合，各種排水溝渠的平面布置與豎向布置相配合，做到綜合整治，分期修建。4. 路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，盡量不破壞天然水系，不輕易合并自然溝溪和改變水流性質(zhì)，盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠，減少排水溝渠的防護(hù)和加固工程。5. 路基排水要結(jié)合當(dāng)?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，有必須講究經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計中，在路塹和矮路堤處設(shè)置雙面邊溝，高路堤處設(shè)置單面邊溝（在迎水坡），邊溝形式采用梯形邊溝。邊溝縱坡與路線縱坡一致，以25cm厚的漿砌片石鋪筑。邊溝水均應(yīng)引離路基，排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑內(nèi)。 邊溝示意圖（單位： m）1．邊溝的作用邊溝是沿路基兩側(cè)布置的縱向排水溝。設(shè)置于挖方和低填方路段，路面和邊坡水會集到邊溝內(nèi)后，通過跌水井或急流槽引到橋涵進(jìn)出口處通過排水溝引到路堤坡腳以外，排離路基。2．邊溝的縱坡邊溝的縱坡一般與路線縱坡一致，當(dāng)路線縱坡為零時，%～%的最小縱坡。出口附近的縱坡應(yīng)根據(jù)地形高差和地質(zhì)情況作特殊設(shè)計。3．邊溝的流量邊溝的流量一般不做計算，僅做概略估計，其他排水溝渠的水流一般應(yīng)避免進(jìn)入