高速公路邊坡支護擋土墻設計計算書secret(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ????? (321)sin2RYY YH ?? ?????? ?????????? R LlARl s??? )(90180s i n90 2 (322) 式中， l 為圓曲線內任意點至 YH點的曲線長。 3）第二緩和曲線（ HZ ～ YH ）內任意點的坐標計算公式如下： cos/xXX HZ ?? ???????? ???????????ss RLlARLl ??? 222 30180c os30 (323) cos/xYY HZ ?? ???????? ???????????ss RLlARLl ??? 222 30180s i n30 (324) 12 式中： l 為第二緩和曲線內任意點至 HZ 點的曲線長。 縱斷面設計 沿著道路中線豎直剖開然后展開即為道路縱斷面，它反映了道路中線地面高低起伏的情況及設計路線的縱向坡度情況，從而可以看出縱向土石方工程的挖填情況。把道路的縱斷面圖與平面圖結合起來，就能完整的表達出道路的空間位置。 本路段地形屬山丘區，公路等級為高速公路，道路設計速度為 100km/h，設計了三段豎曲線，半徑分別為 2021m， 10000m， 4000m，最大坡率為 %，最大坡長為 552m。 縱斷面設計原則 （ 1）設計線形應與地形相適應，設計成視覺連續、平順而圓滑的線形，避免在短距離內出現頻繁的起伏。 （ 2）應避免能看見近處和遠處而看不見中間凹處之線形。 （ 3）較長的連續上坡路段，宜將最陡縱坡放在底部，接近坡頂的縱坡宜放緩。 （ 4）相鄰縱坡之間代數差較小時，應盡量采用較大的豎曲線半徑。 （ 5）應滿足縱坡及豎曲線的各項規定（最大縱坡、最小縱坡、坡長限制、坡段最小長度、豎曲線最小半徑及豎曲線最小長度等）。 （ 6）在積雪或冰凍地區，應避免采用陡坡 。 平曲線與豎曲線組合的一般原則 （ 1）平曲線與豎曲線應相互重合，且平曲線應稍長于豎曲線，豎曲線的起終點應落在平曲線的緩和曲線段內，即所謂的 “ 平包豎 ” 。 （ 2）要避免使凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部與反向平曲線的拐點重合。 （ 3）計算行車速度大于 40km/h 的道路，應避免在凸形豎曲線頂部或凹形豎曲線底部插入小半徑的平曲線。 （ 4）平曲線最好設一個豎曲線，最多不宜超過兩個豎曲線。 （ 5）平、縱面線形組合必須注意與路線所經地區的環境相配合。應滿足行車安全、舒服以及與沿線環境、景觀協調的要求，并 保持平面、縱斷面兩種線形的均衡，保證路面排水通暢。 路基設計及防護工程 公路路基是路面的基礎，它是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物，承 13 受由路面傳來的荷載，必須具有足夠的強度、穩定性和耐久性。 根據規范，二級公路采用整體式橫斷面，為單幅雙車道，整體式路基橫斷面包括行車道、路肩以及錯車道等組成部分。路基寬度是指公路路幅頂面的寬度，即兩路肩外緣之間的寬度，公路路基寬度為行車道與路肩寬度之和。 本設計中，行車道寬度為 4 ，路肩為 2 3m 中央分隔帶 。路基寬度為26m。路基形式有 路堤、路塹和半填半挖。填土土質為粘性土，經對土體進行邊坡穩定性驗算，路堤邊坡值均取 1： 。邊坡穩定性分析中路堤邊坡采用表解法，路塹邊坡采用直線滑動面法。邊坡防護采用植草護坡和設置擋土墻。 路基的類型和構造 由于填挖情況不同，路基橫斷面形式可歸納為路堤、路塹和填挖結合三種類型。本設計路段中，路堤和路塹是路基的主要橫斷面形式。 （ 1）路堤 路基設計標高高于天然地面標高時，需要進行填筑，這種路基形式稱為路堤。按填土高度的不同，劃分為高路堤、矮路堤和一般路堤。路基邊坡坡度一般取 1： ，在路基的兩側設邊溝。高路堤的填方數量大，占地多，為使路基穩定和橫斷面經濟合理，可以在適當的位置設置擋土墻。 （ 2）路塹 路基設計標高低于天然地面標高時，需要進行開挖，這種路基形稱為路塹。挖方邊坡根據高度和巖土情況設置成直線或折線，一般坡度取 1： 。挖方邊坡的坡腳設置邊溝，以匯集和排除路基范圍內的地表徑流，路塹的上方設置截水溝，以攔截和排除流向路基的地表徑流。 （ 3）半挖半填路基 半挖半填路基兼有路堤和路塹的特點，上述對路堤和路塹的要求均應滿足。 本設計中，填土土質為粘性土，經對土體進行邊坡穩定性驗 算，路堤邊坡值均取 1：。在挖方邊坡中，由于本設計中邊坡土質為巖石，所以邊坡值采用 1： 。 路基填料與壓實標準 填料的選擇 本設計填方路基采用土石混合料等填筑，優先采用強度高、無風化、摩擦系數大、 14 透水性良好的材料進行填筑。填筑時分層填筑。透水性較小的土壤填于下層，透水性較好的土壤填于上層，以利于排水和路基分層壓實穩定，這樣可以避免出現土壤雜亂填筑所導致的水囊與滑動現象。 根據《公路路基設計規范》可知，二級公路路基填料最小強度和最大粒徑要求如表。 表 路基填料最小強度和最大粒徑要求 項 目 分 類 路面底面以下深度（ cm） 填料最小強度（ %） 填料最大粒徑（ cm） 填 方 路 基 上路床 0～ 30 6 10 下路床 30～ 80 4 10 上路堤 80～ 150 4 10 下路堤 150以下 3 10 零填 0～ 30 6 10 不同土質填筑路堤 （ 1）如透水性較小的土層，位于透水性較大的土層下面，則透水性較小的土層表面應自填方軸線向兩邊做成不小于 4%的坡度。 （ 2）如透水性較大的土層位于透水性較 小的土層下面，則透水性較大的土層表面應做成平臺。 （ 3）為了防止雨水沖刷，可覆蓋透水性較小的土層。 （ 4）允許使用取土場內上述各種土的天然混合物。 （ 5）水的土與不透水的土，不能非成層使用，以免在填方內形成水囊。 路基壓實與壓實度 （ 1）堤填土需分層壓實，使之具有一定的密實度。土的壓實效果同壓實時的含水15 量有關。對于路基的不同層位應提出不同的壓實要求，上層和下層的壓實度應高些，中間層可低些。 （ 2）為了保證路基的強度和穩定性，使路面有一個必要的穩定基礎，填方路基應分層鋪筑，均勻壓實，壓實標準根據 現行《公路路基設計規范》，具體標準見下表 所示： 表 路基（重型）壓實度 軟基處理 軟土具有高含水量、大孔隙、低密度、低強度、高壓縮性、低滲透性的特 點；具有一定的結構性，這種結構性是不可逆的，一旦被破壞很難恢復，從而加大了土的壓縮量；具有結構性的土類應力應變關系將表現出一定的膨脹性。 由于軟弱土具有強度低壓縮性大和明顯的觸變性等不良特性，對路基危害較大。因此，想要滿足設計要求就必須根據實際情況，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，改善其穩定條件，以滿足設計的要求。 填挖類型 路面底面以下深度（ cm） 壓實度（ %） 填方路基 上路床 0— 30 ≥ 95 下路床 30— 80 ≥ 95 上路堤 80— 150 ≥ 94 下路堤 150 以下 ≥ 92 零填 0— 30 ≥ 95 16 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、固結排水法、凝固法、構造物法等。在選擇處理方法時，應根據地基的性狀、道路的標準、施工條件、對周圍環境的影響 等各種條件，選擇最符合目的要求，而且最經濟的方法。 路基防護 路基防護工程是防護路基病害、保證路基穩定、改善環境景觀、保護生態平衡的重要設施。邊坡防護，主要是保護路基邊坡表面免受雨水沖刷，減緩溫差及濕度變化的影響，防止和延緩軟弱巖土表面的風化、碎裂、剝蝕演變進程，從而保護路基邊坡的整體穩定性，在一定程度上還可以兼顧路基美化和協調自然環境。邊坡防護設施，不承受外力作用，必須要求坡面巖土整體穩定牢固，但護面墻可用于極限穩定邊坡。對于土路堤的坡面鋪砌防護工程，最好待填土沉實或夯實后再施工，并根據填料的性 質及分層情況決定防護方式。鋪砌的坡面應預先整平，坑洼處應填平夯實。常用的坡面防護設施有植物防護和工程防護兩大類。 路堤邊坡防護 由于本設計路段是以粘性土為主，且路堤邊坡為 1： ，坡度較緩，邊坡穩定性比較高。路堤高度小于 3米，邊坡采用方格網植草護坡；部分路堤高度較高，為了減少土石方，達到更好的邊坡穩定，設置擋土墻。 路塹邊坡防護 本設計中，路塹邊坡為 1： ，對不超過 12m 的石質邊坡，可按一般路基設計， 采用規定的坡度值，穩定性滿足要求。但為了更好的邊坡穩定，路塹邊坡防護采用 菱形骨架植草皮防護來保護邊坡同時也考慮了美化環境、改善景觀以及舒緩駕駛人員視覺疲勞等因素。 邊坡穩定性分析 路基邊坡滑坍是公路上常見的破壞現象之一?；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。例如，在巖質或土質山坡上開挖路塹，有可能因自然平衡條件被破壞或者因邊坡過陡，使坡體沿某一滑動面產生滑坡。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填方土體（或連同原地面土體）沿某一剪切面產生坍塌。為此，須對可能失穩或已出現失穩的路基進行穩定性分析，保 證路基設計既滿足穩定性要求，又滿足經濟性要求。 17 路堤邊坡穩定性分析 一般性質的土，均具有一定的粘結力，其邊坡滑動面成曲面，慣用的計算方法是假定為圓弧曲線。圓弧滑動面的邊坡穩定計算方法很多，工程上普遍采用條分法及其簡化的表解法和圖解法，此外還有應力圓法和 ? 圓法等。本設計中采用條分法的表解方法。 如圖 將土體劃分各小塊，其寬度為 b、高為 a、滑弧全長 L，將此三者換算成邊坡高度 H的表達式，即 Hb ?? （ 325） Ha ?? （ 326） HL ?? （ 327） 每 1m 坡長的土塊總量為： 21G ab H? ???? ? ? ? （ 328） ααβ L=λHα=ξHHNGb= β HT 圖 表解法邊坡穩定性分析原理 其法向和切向分力為： ????? c o sc o s 2HGN ?? （ 329） ????? s ins in 2HGT ?? （ 330） 穩定系數為： ???? ?????? ?? ? ? ??? ? ? s i nc os2211 H HcHfTcLNfK ni ini i （ 331） 令： ??? ??? ??? sincosA ， ?? ????sinB 由此可得： BHcfAK ??? （ 332） 式中： H—— 邊坡高度 (m)； c—— 土的粘聚力 ( aKP )； ? —— 土的容重 ( 3/KN m )； f—— 土的內摩擦系數， ?tgf ? ， ? 為土的內摩擦角 (186。)； A， B—— 取決于幾何形狀的參數，查表所得。 本設計中，路堤最大填土高度為 20m， 邊坡坡率為 1： ， 現以該邊坡斷面為例，對其進行穩定性驗算。 已知邊坡參數 ： m＝ ， ? =17kN/ 3m ， ? =22186。， c=20KPa， H=，故 18 2 2 0 .4 0 4f tg tg?? ? ? 20 0 .1 3 21 7 8 .9 1cH? ??? 通過查表及計算得不同圓心對應的 A， B值及 iK 值如表 所示。 表 表解法計算結果表 根據《公路路基設計規范》的要求，路堤邊坡抗滑應滿足穩定系數要（ k=～ ）。該邊坡穩定系數 minK = 大于 ，所以該邊坡穩定性滿足要求。 路塹邊坡穩定性 分析 本設計路塹邊坡穩定性分析采用直線滑動面法驗算邊坡的穩定性。如圖 所示，土楔 ABD 沿假定的破裂面 AD 滑動，其穩定性系數 K 計算如下。 圖 直線破裂法驗算圖 令滑動面 AD=L，可得 ??s inc osW cLfWTFK ???