【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(shí)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(jì)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(jì) 概述 擋土墻的用途擋土墻是用來(lái)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(dòng)，確保路基穩(wěn)定，同時(shí)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(hù)臨近線路已有的重要建筑物。濱河及水庫(kù)路堤，在傍水一側(cè)設(shè)置擋土墻，可防止水流對(duì)路基的沖刷和浸蝕，也是減少壓縮河床或少占庫(kù)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(kāi)挖后不能自行穩(wěn)定的邊坡，同時(shí)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(lái)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(shí)也用混凝土修建。重力式擋土墻圬工量大，但其形式簡(jiǎn)單，施工方便，可就地取材，適應(yīng)性較強(qiáng)，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(diǎn)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化和施工機(jī)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(duì)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(jiǎn)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(jì)效益大。為滿足擋土墻穩(wěn)定性等技術(shù)要求，同時(shí)使施工方便、減少工程造價(jià)，本設(shè)計(jì)采用重力式擋土墻。 其他說(shuō)明（1）擋土墻是用來(lái)承受土體側(cè)壓力的構(gòu)造物，它應(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(jì)應(yīng)保證在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動(dòng)和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強(qiáng)度、基底應(yīng)力小于地基承載能力和偏心距不超過(guò)容許值。這就要求在擬定墻身斷面形式和尺寸之后，對(duì)上述幾方面進(jìn)行驗(yàn)算。擋土墻的驗(yàn)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(xiàng)安全系數(shù)的極限狀態(tài)法。本設(shè)計(jì)中采用極限狀態(tài)法對(duì)擋土墻進(jìn)行驗(yàn)算。（2）極限狀態(tài)法不采用均質(zhì)彈性體的假定，而是承認(rèn)結(jié)構(gòu)在臨界破壞時(shí)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(dá)到其極限狀態(tài)為出發(fā)點(diǎn)，同時(shí)相應(yīng)地給以足夠的安全儲(chǔ)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(duì)結(jié)構(gòu)物提出合理的要求，根據(jù)荷載的性質(zhì)和對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響，采用荷載分項(xiàng)安全系數(shù)來(lái)反映結(jié)構(gòu)物的安全度。（3）本設(shè)計(jì)路段中路基基本特點(diǎn)是：對(duì)于路堤在農(nóng)田中穿過(guò)，那么再通過(guò)放坡下來(lái)占用的農(nóng)田面積較大；并且由于坡腳侵入水田中會(huì)隨著時(shí)間嚴(yán)重影響路基的穩(wěn)定行，以及道路行使性能和壽命長(zhǎng)短。綜上知既不經(jīng)濟(jì)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(duì)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(hù)處理，如種草皮、樹(shù)木、修筑護(hù)面墻等等。對(duì)于路塹地段通過(guò)修筑擋土墻和做邊坡防護(hù)兩者的經(jīng)濟(jì)方案比選，最終對(duì)于路塹邊坡做邊坡防護(hù)處理，故對(duì)于路塹地段不進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)。 路堤擋土墻的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)資料（1）車輛荷載：采用公路Ⅰ級(jí)。（2）土壤地質(zhì)情況：墻背填土容重，計(jì)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(zhǎng)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(jì)算（1）擋土墻自重及重心計(jì)算取單位墻長(zhǎng)即1m，將擋土墻截面和基底部分劃為兩個(gè)四邊形和兩個(gè)三角形計(jì)算墻身重G及其力臂，計(jì)算列于表61。表61 自重及重心計(jì)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(jì)算根據(jù)《路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG 2004)》，車輛荷載為計(jì)算的方便，可簡(jiǎn)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(jì)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(jì)算得：m破裂區(qū)實(shí)際深度：m②求破裂角：先假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)，計(jì)算過(guò)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(dòng)土壓力和作用點(diǎn)計(jì)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(jì)值的確定基礎(chǔ)最小埋深(算至墻踵點(diǎn))：=+=，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(jì)值：。又由于本設(shè)計(jì)是采用荷載組合I，地基承載力設(shè)計(jì)值的提高系數(shù)K=，則地基承載力設(shè)計(jì)值＝。（6）基底合力的偏心距及基底應(yīng)力的驗(yàn)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(yàn)算： ()=＜===故：基底最大壓應(yīng)力符合要求。（7）擋土墻抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算①擋土墻自重：②抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算： ()式中：為主動(dòng)土壓力系數(shù)，；為基底摩擦系數(shù)。計(jì)算為：=因?yàn)?＞=，所以抗滑穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。③抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算： （）計(jì)算為： =因?yàn)?0，所以抗傾穩(wěn)定性滿足設(shè)計(jì)要求。（8）墻身正截面強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算取擋土墻墻身截面為驗(yàn)算截面，驗(yàn)算過(guò)程如下：①截面上土壓力計(jì)算截面寬度BS=,計(jì)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(jì)算至截面上的力臂長(zhǎng)度：m,m②截面偏心距驗(yàn)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(jì)要求。③正截面強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算公式為： ()按每延米墻長(zhǎng)計(jì)算： ()式中：：設(shè)計(jì)軸向力（kN）；：重要性系數(shù)，查表知取=；：荷載組合系數(shù)，當(dāng)荷載組合為I、II時(shí)，；：恒載（自重及襟邊以上土重）引起的軸向力， =+=261kN；：恒載對(duì)應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，；：主動(dòng)土壓力引起的軸向力，；：抗力分項(xiàng)系數(shù)。；：材料極限抗壓強(qiáng)度（kPa），查得極限抗壓強(qiáng)度；A：擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面積，A=1=；：主動(dòng)土壓力分項(xiàng)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(jì)算得：，故擋墻的正截面強(qiáng)度滿足設(shè)要求。④截面穩(wěn)定性計(jì)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(jì)算時(shí)：（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(jì)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(qiáng)度，取；：摩擦系數(shù)，=。故計(jì)算為：綜上所述，該路堤擋土墻都符合設(shè)計(jì)要求。 擋土墻附屬設(shè)施設(shè)計(jì) 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(dāng)，對(duì)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(shí)回填土頂面和地面松土，防止雨水及地面水下滲，必要時(shí)應(yīng)加設(shè)鋪砌；對(duì)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(jì)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?yàn)樵摀跬翂^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。孔眼間距為3m，孔眼上下錯(cuò)開(kāi)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(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。 沉降縫和伸縮縫為避免因地基不均勻沉陷而引起墻身開(kāi)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(jì)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(xiàng)（1）施工前應(yīng)做好地面排水工作，保持基坑干燥；（2）基坑開(kāi)挖后，若發(fā)現(xiàn)地基與設(shè)計(jì)情況有出入，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計(jì)；（3）墻趾部分的基坑，在基礎(chǔ)施工完后應(yīng)及時(shí)回填夯實(shí)，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(cuò)縫砌筑，填縫要緊密，不得做成水平通縫，墻趾臺(tái)階轉(zhuǎn)折處，不得做成豎直通縫；（5）墻體應(yīng)達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)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(jī)具和填料性質(zhì)，分層填筑壓實(shí)，壓實(shí)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)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(jī)械行駛或作業(yè)，防止碰壞墻體，并用小型壓實(shí)機(jī)碾壓。（8）墻后地面坡度陡于1:5時(shí)，應(yīng)先處理填方基底再填土，以免順原地面滑動(dòng)。第七章 公路排水及防護(hù)工程 概述 公路排水的重要性公路排水設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)其功能時(shí)，不應(yīng)造成不適宜的壅水或阻水，不應(yīng)因過(guò)大的流速而引起沖刷，也不應(yīng)影響公路上交通的安全運(yùn)行。路基路面的強(qiáng)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(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)中，必須十分重視路基路面排水工程。水對(duì)路基的危害表現(xiàn)為：地面水對(duì)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(guò)濕而降低路基強(qiáng)度；地下水對(duì)路基的損害，輕者能使路基濕軟，降低路基強(qiáng)度，重者會(huì)引起凍脹、翻漿或邊坡滑坍，甚至整個(gè)路基沿傾斜基底滑動(dòng)。 公路排水設(shè)計(jì)的內(nèi)容公路排水設(shè)計(jì)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(guò)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(qiáng)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(jì)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(qiáng)度和穩(wěn)定性。路基排水設(shè)計(jì)包括地表排水設(shè)計(jì)和地下排水設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)的一般原則是：(1)排水設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、沿線地形、地