【正文】 得內(nèi)摩擦系數(shù)，f=tgφ；：邊坡土體的單位粘聚力，； ：參數(shù)，；：邊坡斜度系數(shù)（橫：縱）。按微分方法，以求K為最小時的破裂面傾斜角，得： （515）路線中的路塹最大邊坡在k1+500處，其高度為H=，內(nèi)摩擦角φ=25176。，粘聚力c=20Kpa，土容重=19kN/m3，邊坡坡度角β＝53176。，路塹邊坡設(shè)為m=。 (a)= (b)ctgα0=；arctgα0=176。=將（b）式代入下式得最小穩(wěn)定系數(shù)公式： （516）根據(jù)《公路路基設(shè)設(shè)計規(guī)范》（JTG D30－2004）的要求，路塹邊坡抗滑應(yīng)滿足穩(wěn)定系數(shù)要求即K=~。而該邊坡穩(wěn)定系數(shù)，故滿足抗滑要求。第六章 擋土墻設(shè)計 概述 擋土墻的用途擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的構(gòu)筑物。在公路工程中廣泛應(yīng)用于支撐路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。路肩墻或路堤墻設(shè)置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基邊坡或基底滑動，確保路基穩(wěn)定，同時可以收縮填土坡腳，減少填方數(shù)量，減少拆遷和占地面積，以及保護臨近線路已有的重要建筑物。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浸蝕，也是減少壓縮河床或少占庫容的有效措施。路塹擋土墻設(shè)置在塹坡底部，主要用于支撐開挖后不能自行穩(wěn)定的邊坡，同時可減少挖方數(shù)量，降低邊坡高度。山坡?lián)跬翂υO(shè)在塹坡上部，用于支撐山坡上可能坍滑的覆蓋層，有的也兼有攔石作用。 擋土墻的類型（1）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。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，但其形式簡單，施工方便，可就地取材，適應(yīng)性較強，故被廣泛采用。（2）錨定式擋土墻錨定式擋土墻通常包括錨桿式和錨定板式兩種。它的特點在于構(gòu)件斷面小，工程量省，不受地基承載力的限制，構(gòu)件可預(yù)制，有利于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化和施工機械化。（3）薄壁式擋土墻薄壁式擋土墻是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，包括懸臂式和扶壁式兩種主要型式。它們自重輕，圬工省，適用于墻高較大的情況。（4）加筋土擋土墻加筋土擋土墻是由填土、填土中布置的拉筋條以及墻面扳三部分組成。它屬于柔性結(jié)構(gòu)，對地基變形適應(yīng)性大，建筑高度大，適用于填土路基；它結(jié)構(gòu)簡單圬工量少，與其他類型的擋土墻相比，可節(jié)省投資30%～70%，經(jīng)濟效益大。為滿足擋土墻穩(wěn)定性等技術(shù)要求，同時使施工方便、減少工程造價，本設(shè)計采用重力式擋土墻。 其他說明（1）擋土墻是用來承受土體側(cè)壓力的構(gòu)造物，它應(yīng)具有足夠的強度和穩(wěn)定性擋土墻可能的破壞形式有：滑移、傾覆、不均勻沉陷和墻身斷裂等。因此擋土墻的設(shè)計應(yīng)保證在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強度、基底應(yīng)力小于地基承載能力和偏心距不超過容許值。這就要求在擬定墻身斷面形式和尺寸之后，對上述幾方面進行驗算。擋土墻的驗算方法有兩種：一是采用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法；二是采用分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法。本設(shè)計中采用極限狀態(tài)法對擋土墻進行驗算。（2）極限狀態(tài)法不采用均質(zhì)彈性體的假定，而是承認結(jié)構(gòu)在臨界破壞時處于彈塑性工作階段，以結(jié)構(gòu)物在各種荷載組合情況下均不得達到其極限狀態(tài)為出發(fā)點，同時相應(yīng)地給以足夠的安全儲備。它比較科學(xué)、全面地分析影響結(jié)構(gòu)安全與使用的因素，從而對結(jié)構(gòu)物提出合理的要求，根據(jù)荷載的性質(zhì)和對結(jié)構(gòu)物的影響，采用荷載分項安全系數(shù)來反映結(jié)構(gòu)物的安全度。（3）本設(shè)計路段中路基基本特點是：對于路堤在農(nóng)田中穿過，那么再通過放坡下來占用的農(nóng)田面積較大；并且由于坡腳侵入水田中會隨著時間嚴重影響路基的穩(wěn)定行，以及道路行使性能和壽命長短。綜上知既不經(jīng)濟也不適合修筑公路的原則，故在填土高度大于7m的水田填土路段都修筑重力式路堤擋土墻。而對于路塹地段，最高挖土高度約14m，且此類地段邊坡穩(wěn)定性很好，不容易滑坡，故可以考慮做邊坡防護處理，如種草皮、樹木、修筑護面墻等等。對于路塹地段通過修筑擋土墻和做邊坡防護兩者的經(jīng)濟方案比選，最終對于路塹邊坡做邊坡防護處理，故對于路塹地段不進行擋土墻設(shè)計。 路堤擋土墻的設(shè)計 設(shè)計資料（1）車輛荷載：采用公路Ⅰ級。（2）土壤地質(zhì)情況：墻背填土容重，計算內(nèi)摩擦角，填土與墻背間的摩擦角；粘性土地基，填料的粘聚力c=，查表知容許承載力＝440Pa，基底摩擦系數(shù)，地基土內(nèi)摩擦系數(shù)。（3）墻身構(gòu)造擬采用漿砌片石重力式路堤墻，墻頂寬度：=，墻，墻高為7m；墻身背垂直，墻胸坡度1：(=176。)，墻底傾斜坡度1：5(=176。)；，；填土高a＝，填土邊坡1：，故墻后填土表面的傾角=176。，墻身分段長度10m；。（4）墻身材料，砌體容重＝26kN/m；砌體容許壓應(yīng)力＝1300kPa,容許剪應(yīng)力＝180kPa。擬定的擋土墻基本尺寸截面圖如下圖61所示：圖61 擋土墻基本尺寸截面圖 擋土墻具體計算（1）擋土墻自重及重心計算取單位墻長即1m，將擋土墻截面和基底部分劃為兩個四邊形和兩個三角形計算墻身重G及其力臂，計算列于表61。表61 自重及重心計算體積V（m3）重量G（kN）力臂ZG（m）V1==G1=Z1==V2==G2=Z2=2/3+=V3==G3=Z3==V4==G4=Z4=2/3=G=（2）車輛荷載計算根據(jù)《路基設(shè)計規(guī)范(JTG 2004)》，車輛荷載為計算的方便，可簡化換算為路基填土的均布土層，并采用全斷面布載。換算土層厚： （61）式中：根據(jù)規(guī)范和查表γ為墻后填土容重（3）確定破裂面計算①破裂面裂縫區(qū)深： （62）式中：：填料的單位粘聚力（kPa或kN/ m3）；：內(nèi)摩擦角。計算得：m破裂區(qū)實際深度：m②求破裂角：先假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，計算過程如下：又,故。那么： ()故可推出=176。校核假定：破裂面至墻踵：m荷載內(nèi)緣至墻踵：荷載外緣至墻踵：所以：，故假定正確，破裂面交于荷載內(nèi)。（4）求主動土壓力和作用點計算： ()土壓力的水平分力：kN/m土壓力的豎直分力：kN/mm，m。（5）修正后的地基承載力設(shè)計值的確定基礎(chǔ)最小埋深(算至墻踵點)：=+=，符合擋土墻基礎(chǔ)最小埋深的規(guī)定。，地基承載力修正后為： ()查表得：K1=，K2=，故地基承載力設(shè)計值：。又由于本設(shè)計是采用荷載組合I，地基承載力設(shè)計值的提高系數(shù)K=，則地基承載力設(shè)計值＝。（6）基底合力的偏心距及基底應(yīng)力的驗算作用于基底的合力偏心距為：= ()基底邊緣的最大壓應(yīng)力驗算： ()=＜===故：基底最大壓應(yīng)力符合要求。（7）擋土墻抗滑穩(wěn)定驗算①擋土墻自重：②抗滑穩(wěn)定性驗算： ()式中：為主動土壓力系數(shù)，；為基底摩擦系數(shù)。計算為：=因為=＞=，所以抗滑穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。③抗傾覆穩(wěn)定性驗算： （）計算為： =因為=0，所以抗傾穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。（8）墻身正截面強度和穩(wěn)定驗算取擋土墻墻身截面為驗算截面，驗算過程如下：①截面上土壓力計算截面寬度BS=,計算截面處墻高H1=。==土壓力的水平分量：kN/m土壓力的豎直分量：kN/m計算至截面上的力臂長度：m,m②截面偏心距驗算墻重心位置的確定：，m；，m；；m那么作用于截面上的合力偏心距：mm由以上可知合力偏心距滿足設(shè)計要求。③正截面強度驗算計算公式為： ()按每延米墻長計算： ()式中：：設(shè)計軸向力（kN）；：重要性系數(shù)，查表知取=；：荷載組合系數(shù)，當荷載組合為I、II時，；：恒載（自重及襟邊以上土重）引起的軸向力， =+=261kN；：恒載對應(yīng)的分項系數(shù)，；：主動土壓力引起的軸向力，；：抗力分項系數(shù)。；：材料極限抗壓強度（kPa），查得極限抗壓強度；A：擋土墻構(gòu)件的計算截面積，A=1=；：主動土壓力分項系數(shù)，；：軸向力偏心影響系數(shù)。故：kN那么軸向力偏心影響系數(shù)：故計算得：，故擋墻的正截面強度滿足設(shè)要求。④截面穩(wěn)定性計算 ()其中：；：偏心受壓縱向彎曲系數(shù)；：與材料有關(guān)的系數(shù)，；：，H為墻有效高度（視下端固定，上端自由，m）；B為墻的寬度；按偏心受壓計算時：（其中H為擋土墻的有效高度）故：即截面尺寸滿足墻身穩(wěn)定性要求。⑤正截面直接受剪計算： ()式中：：正截面剪力；：受剪截面面積，A=1=；：砌體截面的抗剪極限強度，?。?：摩擦系數(shù)，=。故計算為：綜上所述，該路堤擋土墻都符合設(shè)計要求。 擋土墻附屬設(shè)施設(shè)計 排水設(shè)施擋土墻應(yīng)設(shè)置排水措施，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，消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力。擋土墻的排水處理是否得當，對巖石或土坡的穩(wěn)定性影響很大，直接影響到擋土墻的安全與使用效果。排水措施主要包括：設(shè)置地面排水溝，引排地面水，防止地表水滲入墻背填料或地基；夯實回填土頂面和地面松土，防止雨水及地面水下滲，必要時應(yīng)加設(shè)鋪砌；對路塹擋土墻墻趾前的邊溝應(yīng)予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎(chǔ)；設(shè)置墻身泄水孔，排除墻后水。本設(shè)計是漿砌片石墻身，故應(yīng)在墻前地面以上設(shè)一排泄水孔。因為該擋土墻較高，要在墻上部加設(shè)一排匯水孔。匯水孔采用直徑為10cm的圓孔?？籽坶g距為3m，孔眼上下錯開布置。，若為路塹墻，；若為浸水擋土墻。為防止水分滲入地基，下排泄水孔進水口的底部應(yīng)鋪設(shè)30cm厚的粘土隔水層。泄水孔的進水口部分應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層，以免孔道阻塞。 沉降縫和伸縮縫為避免因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂，應(yīng)根據(jù)地基地質(zhì)條件的變異和墻高、墻身斷面的變化情況設(shè)置沉降縫。為了防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化作用而產(chǎn)生裂縫，需設(shè)置伸縮縫。通常把沉降縫和伸縮縫結(jié)合在一起，統(tǒng)稱為變形縫。本設(shè)計中，沿路線方向每隔10m設(shè)置一道變形縫，縫寬25mm，縫內(nèi)沿內(nèi)、外、頂三方填塞瀝青麻筋，塞入深度不應(yīng)小于15cm。 施工注意事項（1）施工前應(yīng)做好地面排水工作，保持基坑干燥；（2）基坑開挖后，若發(fā)現(xiàn)地基與設(shè)計情況有出入，應(yīng)按實際情況調(diào)整設(shè)計；（3）墻趾部分的基坑，在基礎(chǔ)施工完后應(yīng)及時回填夯實，并做成不小于4%外傾斜坡，以免積水下滲，影響墻身的穩(wěn)定；（4）漿砌擋土墻的砂漿水灰比必須符合要求，灰漿應(yīng)填塞飽滿，漿砌擋土墻應(yīng)錯縫砌筑，填縫要緊密，不得做成水平通縫，墻趾臺階轉(zhuǎn)折處，不得做成豎直通縫；（5）墻體應(yīng)達設(shè)計強度的75%以上，方可回填墻后填料；（6）回填前，應(yīng)確定填料的最佳含水量和最大干密度，根據(jù)碾壓機具和填料性質(zhì)，分層填筑壓實，壓實度應(yīng)滿足設(shè)計要求；（7）墻后回填必須均勻攤鋪平整，并設(shè)不小于3%的橫坡，利于排水。，不得有大型機械行駛或作業(yè)，防止碰壞墻體，并用小型壓實機碾壓。（8）墻后地面坡度陡于1:5時，應(yīng)先處理填方基底再填土，以免順原地面滑動。第七章 公路排水及防護工程 概述 公路排水的重要性公路排水設(shè)計的目的是設(shè)置排水設(shè)施以排除降落在路界內(nèi)的地表徑流，并將公路上側(cè)方的地表水和地下水引排到公路的下側(cè)方，以免公路路基和路面結(jié)構(gòu)遭受地表水和地下水的浸濕、沖刷等破壞作用。而這些排水設(shè)施在實現(xiàn)其功能時，不應(yīng)造成不適宜的壅水或阻水，不應(yīng)因過大的流速而引起沖刷，也不應(yīng)影響公路上交通的安全運行。路基路面的強度和穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。路基路面的病害有多種，形成病害的因素很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面設(shè)計、施工和養(yǎng)護中，必須十分重視路基路面排水工程。水對路基的危害表現(xiàn)為：地面水對路基產(chǎn)生沖刷和滲透,沖刷可能導(dǎo)致路基整體穩(wěn)定性受損害，形成水毀,滲入路基土體的水分，使土體過濕而降低路基強度；地下水對路基的損害，輕者能使路基濕軟，降低路基強度，重者會引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍，甚至整個路基沿傾斜基底滑動。 公路排水設(shè)計的內(nèi)容公路排水設(shè)計可劃分為四部分：（1）橫向穿越路界排水：由涵洞、橋梁引排穿越路界的溪流、河道中的水。（2）路界表面排水：指公路用地范圍內(nèi)的表面排水，包括路面排水、中間帶排水、坡面排水和由相鄰地帶流入路界內(nèi)的排水等。（3）路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水：通過裂縫、接縫或面層空隙下滲到路面結(jié)構(gòu)（面層、基層和墊層）內(nèi)部，或者由地下水或道路兩側(cè)滯水浸入路面內(nèi)部的水分的排除或疏干。（4）地下排水：危及路基穩(wěn)定或影響路基強度的含水層地下水的排水或疏干。 路基及路表排水 路基排水設(shè)計的任務(wù)路基排水的任務(wù)，就是將路基范圍內(nèi)的土基濕度降到一定的限度以內(nèi)，保持路基常年處于干燥狀態(tài)，確保路基路面具有足夠的強度和穩(wěn)定性。路基排水設(shè)計包括地表排水設(shè)計和地下排水設(shè)計。其設(shè)計的一般原則是：(1)排水設(shè)計應(yīng)根據(jù)公路等級、沿線地形、地