路基路面课程设计Word文件下载.docx
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常见的路基地面排水设备，包括边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，必要时还有渡槽、倒虹吸及积水池等。
这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求或构造形式，均有所差异。
地表排水设备的断面形状和尺寸，应满足排泄设计流量的要求，不得产生冲刷和淤积。
路基地表排水设施设计降雨的重现期：
高速公路、一级公路应采用15年。
各类地表排水设施的断面尺寸应满足设计排水流量的要求，沟顶应高出沟内设计水面0.2m以上。
1．2．1．1边沟
（1）边沟的一般要求
1）土质沟渠宜采用梯形，其边沟坡度一般为（1:
1.0）～（1：
1.5）；
2）边沟的深度和宽度，与边沟的类型、地区降雨情况有关。
梯形和矩形边沟的深度和宽度，一般为0.4～0.6m，多雨、潮湿或地势低洼的地段，不宜小于0.5m；
3）边沟排水量不大，通常不需进行水力计算，依据公路沿线的具体条件，选用标准的横断面形式。
如果边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，也不能与其他人工沟渠合并使用。
（2）边沟设计
参照要求，边沟设计为：
1）土质沟渠采用梯形，考虑到本次设计路段处于Ⅳ4区（浙闽沿海山地中湿区）雨量较多，为了利于排水，取边沟坡度为（1:
1.5），边沟的深度和宽度都取为0.6m；
2）土质边沟容易生长杂草而淤塞，养护工作量较大，外容也难齐整，因此，一级公路的土质边沟应全部进行防护。
本次设计边沟防护采用浆砌片石，厚度取0.30m。
边沟设计图见图1.2
图1.2边沟设计图（单位:
1.2.1.2截水沟
（1）截水沟设计的一般要求：
1）截水沟应根据地形条件及汇水面积等进行设置。
挖方路基的堑顶截水沟应设置在坡口5m以外，并宜结合地形进行布设。
填方路基上侧的路堤截水沟距填方坡脚的距离，应不小于2m。
在多雨地区，视实际情况可设一道或多道截水沟。
2）截水沟断面形式应结合设置位置、排水量、地形及边坡情况确定，一般情况下，沟底纵坡不宜小于0.3%。
3）截水沟的水流应排至路界之外，不宜引入路堑边沟。
同时需要注意的是截水沟还应进行防渗加固。
（2）截水沟设计
结合当地地形和地质条件顺等高线合理布置，采用梯形断面，沟壁坡度取1：
1.4，沟深及宽度均取0.8m，截水沟与路堑坡顶与路堤坡脚之间应有的距离等详图见1.3和1.4所示。
图1.3有边沟的截水沟设计图（单位：
图1.4无边沟的截水沟设计图（单位：
1.2.1.3排水沟
将边沟、截水沟、取（弃）土场和路基附近低洼处汇集的水引向路基以外时，应设置排水沟。
排水沟断面形式应结合地形、地质条件确定，沟底纵坡不宜小于0.3%，与其它排水设施的连接应顺畅。
易受水流冲刷的排水沟应视实际情况采取防护、加固措施。
排水沟平面线形应力求顺直，需要转弯时亦尽量圆顺，做成弧形，其半径不小于10～20m，沿路线布设，距填方路基坡脚不宜小于3～4m，为防止沟渠内因水流的流程太长和流量过大而造成冲刷或积水，其长度应有所限制，沟渠排水长度一般不宜超过500m。
沟渠过长时，应结合地形条件，增设出水口或涵管，将水引走。
排水沟水流进入其他沟渠或水道时，应使原水道不冲刷或淤积，一般应使排水沟与原水道两者成锐角相交，交角不大于450，有条件时可用半径R=10b（b为沟顶宽）的圆曲线向下游与其它水道相接。
1.2.2地下排水设计
当地下水影响路基路面的强度或边坡稳定时，应进行路基地下排水设备的设计。
公路路基的常用地下排水设施，主要有明沟、暗沟、渗沟、渗井和隔离层等，其特点是排水量不大，主要是以渗流方式汇集水流，并就近排除路基范围以外。
对于流量较大的地下水，应设置专用地下管道予以排除。
1.3路基稳定性验算
1.3.1路基整体稳定性分析
高路堤稳定性分析的强度参数应根据填料场地情况，选择有代表性土样进行室内试验，并结合现场情况确定。
经试验测得土体试验资料如下：
该路堤填土是黏性土，试验测得该工程地区土的重度γ=18KN/m3，土的内摩擦角取φ=16°
，粘聚力c=24kpa，其破坏面为曲面，为简化计算，可假设破坏时为一圆弧滑动面，采用简单条分法（圆弧法）进行计算，路基平均高度为3.5m，验算高度取h1=3.5m，边坡坡率1：
1.3.2车辆荷载的换算
在路基稳定性验算时，需将车辆荷载按最不利情况排列，并换算成相当的土层厚度，再计入条块面积内一起进行重力计算。
本设计公路为有中央分隔带的双向四车道一级公路，取道路的一个方向进行验算。
车辆荷载取汽车-20级重车（300KN）为5.6m。
车辆荷载可按公式1-1换算为土柱高h0（m）:
（1-1）
式中：
n——横向分布的车辆数，一般取车道数；
G——每一辆车（汽车荷载取重车）的重力（KN）；
γ——填料的容重（KN/m3）；
l——车辆荷载的纵向分布长度（m）；
B——车辆荷载的横向分布宽度（m），按公式1.2计算：
（1-2）
b——每一车辆车两侧车轮的中距，各汽车为1.8m
d——并行车辆相邻车轮的中距，一般取1.3m
e——轮胎着地宽度，汽-20取0.6m
代入数据得：
B=4×
1.8+（4-1）×
1.3+0.6=11.7（m）
1.3.3确定圆心辅助线
由前面分析，用圆弧法进行路基边坡稳定性分析，本次设计运用其中精确度较高“4.5H法”进行分析，并结合表解法确定圆心的位置，如图1.5所示。
确定最危险滑动面时，将换算土柱荷载的顶端作为边坡坡顶处理，则加上汽车荷载换算高度后，换算后的H=h1+h0=1.017+3.5=4.518m，则换算后的边坡坡度为3.5:
4.518=1:
1.29，在图上测得坡脚约为410，参照通过坡脚的极限破裂有关角值表如表1.1所示，取β1=27.5°
，β2=36°
图1.5“4.5H法”确定圆心辅助线示意图
表1.1粘土边坡表
土坡斜度i0
边坡倾斜角β
β1
β2
1:
1
45°
00＇
28°
37°
1.25
38°
40＇
27°
35°
30＇
1.5
33°
41＇
26°
1.75
29°
25°
1.3.4简单条分法验算路基稳定性
分别以各圆心确定滑动面，并将滑动土体划分成竖直土条、编号、确定每条土的几何参数，以各圆心确定的滑动面计算安全系数K的过程如下所述（经过多次选择与计算，下面情况为在相对最不利情况下所求得的安全系数）：
以圆心O确定滑动面计算
见图1.6和表1.3。
图1.6圆心O确定的滑动面（单位：
直接CAD中查询出各土条的面积Ai和αi，并测出滑动圆弧的长度li，将上述数据填入填入下表表1.2中，根据Wi=Ai*γ算出Wi、Wisinαi、Wicosαi：
表1.2圆心O确定的滑动面计算表
土条编号
土条的面积Ai（m2）
土条的重力Wi（KN）
条块底倾角
αi（°
）
Wisinαi（KN）
Wicosαi（KN）
条块底长度
li（m）
0.7486
13.4748
-15.79
-3.666658876
12.96633517
1.252
2
1.5877
28.5786
-6.59
-3.279787948
28.38977578
3
2.298
41.364
1.72
1.24154685
41.34536319
4
2.8627
51.5286
10.29
9.204579173
50.69982584
5
3.2747
58.9446
18.35
18.55699004
55.94733229
6
1.9644
35.3592
25.72
15.34495908
31.85600815
0.595
7
2.8302
50.9436
33.32
27.98406001
42.56927021
8
2.0242
36.4356
44.38
25.48356509
26.04113779
9
0.7725
13.905
57.98
11.78953596
7.372643143
合计
18.363
330.534
102.6587894
297.1876916
8.847
根据公式（1-3）计算路堤的安全系数
：
（1-3）
式中，
为条块在低水位以上线浸润线以下部分体积的水重。
本例中因验算部分在地下水以上，故不予考虑。
其中，
=
=24kpa，
=tanφ=tan16°
=0.2867
所以可求得：
=2.324>
1.2~1.3，满足要求。
1.4施工设计
1.4.1路基施工的一般规定
（1）路基施工宜移挖作填，减少土地占用和环境污染。
（2）路基施工中各施工层表面不应有积水，填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况，做成2%～4%的排水横坡。
雨季施工或因故中断施工时，必须将施工层表面及时修理平整并压实。
（3）施工过程中，当路堑或边坡内发生地下水渗流时，应根据渗流水的位置及流量大小采取设置排水沟、集水井、渗沟等设施降低地下水位。
（4）排水沟的出口应通至桥涵进出口处。
（5）取土坑应有规则的形状，坑底应设置纵、横坡度和完整的排水系统。
（6）当设计未规定取土坑位置或规定的取土坑的贮土量不能满足要求须另寻土源时，应按照下列规定办理：
1）当地面横坡定于1：
10时，路侧取土坑应设在路基上侧，在桥头两侧不宜设取土坑，特殊情况下，可在下游一侧设置，但应留有宽度不小于4.0m的护坡道。
2）取土坑的边坡，内侧宜为1：
1.5，外侧宜小于1：
1，沿河地段的坑底纵坡可减少至0.1%，沿线取土坑的坑底纵坡不宜小于0.2%，坑底一般宜高出附近水域的常年水位。
3）取土坑的坑底横坡可做成向路线外侧倾斜的单向坡
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