【正文】 其設計的一般原則是：(1)排水設計應根據(jù)公路等級、沿線地形、地質(zhì)、。 路基及路表排水 路基排水設計的任務路基排水的任務，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。（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。 公路排水設計的內(nèi)容公路排水設計可劃分為四部分：（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。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，因此路基路面設計、施工和養(yǎng)護中，必須十分重視路基路面排水工程。而這些排水設施在實現(xiàn)其功能時，不應造成不適宜的壅水或阻水，不應因過大的流速而引起沖刷，也不應影響公路上交通的安全運行。（8）墻后地面坡度陡于1:5時，應先處理填方基底再填土，以免順原地面滑動。 施工注意事項（1）施工前應做好地面排水工作，保持基坑干燥；（2）基坑開挖后，若發(fā)現(xiàn)地基與設計情況有出入，應按實際情況調(diào)整設計；（3）墻趾部分的基坑，在基礎施工完后應及時回填夯實，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，灰漿應填塞飽滿，漿砌擋土墻應錯縫砌筑，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）墻體應達設計強度的75%以上，方可回填墻后填料；（6）回填前，應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，壓實度應滿足設計要求；（7）墻后回填必須均勻攤鋪平整，并設不小于3%的橫坡，利于排水。通常把沉降縫和伸縮縫結(jié)合在一起，統(tǒng)稱為變形縫。 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置沉降縫。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?？籽坶g距為3m，孔眼上下錯開布置。因為該擋土墻較高，要在墻上部加設一排匯水孔。排水措施主要包括：設置地面排水溝，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，必要時應加設鋪砌；對路塹擋土墻墻趾前的邊溝應予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎；設置墻身泄水孔，排除墻后水。 擋土墻附屬設施設計 排水設施擋土墻應設置排水措施，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。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：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；：恒載對應的分項系數(shù)，；：主動土壓力引起的軸向力，；：抗力分項系數(shù)。（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=。計算為：=因為=＞=，所以抗滑穩(wěn)定性滿足設計要求。（6）基底合力的偏心距及基底應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力驗算： ()=＜===故：基底最大壓應力符合要求。，地基承載力修正后為： ()查表得：K1=，K2=，故地基承載力設計值：。（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。那么： ()故可推出=176。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。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。墻身分段長度10m；。)，墻底傾斜坡度1：5(=176。（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)。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計。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。它比較科學、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。本設計中采用極限狀態(tài)法對擋土墻進行驗算。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。 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。它屬于柔性結(jié)構(gòu)，對地基變形適應性大，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。它們自重輕，圬工省，適用于墻高較大的情況。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)件可預制，有利于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化和施工機械化。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。路塹擋土墻設置在塹坡底部，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。路肩墻或路堤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。第六章 擋土墻設計 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。=將（b）式代入下式得最小穩(wěn)定系數(shù)公式： （516）根據(jù)《公路路基設設計規(guī)范》（JTG D30－2004）的要求，路塹邊坡抗滑應滿足穩(wěn)定系數(shù)要求即K=~。路塹邊坡設為m=。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。）；：邊坡的坡度角（176。曲線的最小值與K1重合，則最危險滑動面的圓心為O1點（如圖53），最小穩(wěn)定系數(shù)為Kmin=＞，所以邊坡屬于穩(wěn)定。本次設計為在采用簡化Bishop法求穩(wěn)定系數(shù)時，因為相應的計算工作量非常大，且繁瑣，特此用Excel編寫了計算函數(shù)。計算結(jié)果如下表52所示。（3）用簡化Bishop法求穩(wěn)定系數(shù)最危險滑弧圓心位置的輔助線上取圓心O1，半徑R=，過坡腳畫弧，如圖53所示，將滑動體分為10條，用簡化Bishop法進行邊坡穩(wěn)定性分析。＝35176。已知路堤上部8m斜率為1：，：。按以下公式換算土柱高度為： (511)式中：L——前后輪最大軸距，按《公路工程技術(shù)標準》（JTG B012003）規(guī)定對于標準車輛荷載為L=B——荷載橫向分布寬度,表示如下：B=Nb+（N1）m+d (512)式中：N為并列車輛數(shù)，取N=3；d輪胎著地寬度，；b后輪輪距，；m為相鄰兩輛車后輪的中心間距。②將車輛荷載換算成土柱高（當量高度）。頂寬23m，路基填土為粘性土，填土容重=20kN/m3，內(nèi)摩擦角φ為，邊坡上部坡度采用1:，下部坡度采用1:，地基土容重=19kN/m3，土粘聚力c為20kpa，內(nèi)摩擦角φ為。本設計由于土質(zhì)為粘性土故采用簡化的Bishop法。一般性質(zhì)的土，均具有一定的粘結(jié)力，其邊坡滑動面成曲面，慣用的計算方法是假定為圓弧曲線。二是土的抗剪強度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。土坡滑動失穩(wěn)的原因有兩種：一是外界力的作用破化了土體內(nèi)原來的應力平衡狀態(tài)。對河灘路堤、高路堤或軟弱地基上的路堤，也可能因水流沖刷、邊坡過陡或地基承載力過低而出現(xiàn)填方土體（或連同原地面土體）沿某一剪切面產(chǎn)生坍塌?；侵嘎坊吰峦馏w或巖石沿著一定的滑動面成整體狀向下滑動。即先全部或部分挖除軟土或泥炭類土，換填以砂、礫、卵石、片石等滲水性材料或強度較高的粘性土，以中粗砂為宜，要求級配良好，顆粒的不均勻系數(shù)不大于5，含泥量不超過3%5%，并予以分層夯實，墊層上面再鋪路基填料粘性土作為基層。由于不是河流，故可不進行橋梁設計而修筑路基，但施工時，必須采用軟基處理。此外，由于袋裝砂井的直徑小，材料消耗小，工程造價低，施工速度快，設備輕型，更適應在軟弱地基上施工。⑦袋裝砂井排水法袋裝砂井是事先把砂裝入長條形透水性好的編織袋內(nèi)，然后用專門的機具設備，打入軟土地基內(nèi)，代替普通大直徑砂井。⑥砂井排水法在軟土地基中，鉆成一定直徑的孔眼，灌以粗砂或中砂，利用上部荷載作用，加速軟土的排水固結(jié)。⑤砂墊層法在軟土層頂面鋪設排水砂層，以增加排水面，使軟土地基在填土荷載的作用下加速排水固結(jié)，提高其強度滿足穩(wěn)定性的要求。④反壓護道法在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和高度的護道，使路堤下的淤泥向兩側(cè)隆起的趨勢得到平衡，從而保證路堤的穩(wěn)定性。③爆破排淤法將炸藥放在軟土中爆炸，利用爆炸時的張力作用，把淤泥揚棄，然后回填以強度較高的滲水性土。全部挖除換填從根本上改善了地基，不留后患，效果最佳，是最為徹底的措施。①開挖換填法 全部或部分挖除軟土，換填以砂、礫、卵石片石等滲水性材料或強度較高的粘性土。（4）軟基處理的分類軟基處理方法很多，大致可分為：表層處理法、換填法、反壓護道法、固結(jié)排水法、凝固法、構(gòu)造物法等。因此，想要滿足設計要求就必須根據(jù)實際情況，因地制宜地對軟土地基進行加固，以提高其強度，減少其壓縮性，改善其穩(wěn)定條件，以滿足設計的要求。④具有結(jié)構(gòu)性的土類應力——應變關(guān)系將具有一定的膨脹性。③力學特性與應力水平密切關(guān)系，應力水平較低時，土的壓縮性較低。 軟基處理 概述（1）軟土的工程性質(zhì)①具有高含水量、大孔隙、低密度、低強度、高壓縮性、底滲透性的特點。反應距離： （）制動距離： （）故停車視距： （）式中：K：制動系數(shù)，～，取K=；：路面附著系數(shù)，這里取=；Ψ：路段縱坡值，上坡為正，下坡為負，%；V：計算行車速度；T：司機反應時間，取t=；：安全距離，取=10m。由于=%，=%，則%，所以采用的坡度合理。根據(jù)《公路路線設計規(guī)范》（JTG D202006），一級公路的最大容許合成坡度imax=%，%，在超高過渡的變化處，合成坡度不應設計為0%。所以，當平曲線與坡度組合時，為了防止汽車沿合成坡度發(fā)生滑移，應將超高橫坡與縱坡的組合控制在適當?shù)姆秶詢?nèi)。由于合成坡度是路線縱坡與超高橫坡所組合而成的，其坡度值比原路線縱坡大，汽車在設有超高的坡道上行駛時，不僅要受坡度阻力的影響，而且還要受離心力的影響。本設計具體土石方調(diào)配見《路基土石方數(shù)量計算表》。計價土石方數(shù)量＝挖方數(shù)量＋借土數(shù)量 ()一般工程上所說的土石方總量，實際上是指計價土石方數(shù)量。但對于填方則不然，要根據(jù)用土來源決定是否計價。km）；：免費運距（km）。當調(diào)運距離小于經(jīng)濟運距時采取縱向調(diào)運是經(jīng)濟的，反之，則可考慮就近借土。其優(yōu)點是方法簡捷、調(diào)配清晰、精度符合要求。（1）土石方調(diào)配原則：①在半填半挖斷面中，先考慮橫向平衡，再作縱向調(diào)配，以減少總的運輸量；②選擇適當?shù)倪\輸方式，確定合理的經(jīng)濟運距；③考慮橋隧位置對施工運輸?shù)挠绊?，盡可能避免和減少上坡運土；④土方和石方根據(jù)需要分別調(diào)配，借土和棄土妥善處理。 圖51 體積計算圖 路基土石方調(diào)配土石方調(diào)配的目的是為了確定填方用土的來源，挖方棄土的去向，以及計價土石方的數(shù)量和運量等。 土石方數(shù)量計算路基土石方計算工作量較大，加之路基填挖的不規(guī)則性，要精確計算土石方體積是十分困難的，在工程上通常采用近似計算即假定相鄰兩斷面間為以棱柱體，按平均斷面法計算，體積計算圖示如下圖51所示：其體積的計算公式為： （）式中：V：體積即土石方數(shù)量（）；,：分別為相鄰斷面的面積（）；L：相鄰斷面之間的距離（m）。常用的面積計算方法有：積距法、坐標法和數(shù)