特殊路基设计方法课件.pptx

1、一、一、 一般路基设计一般路基设计 路线是根据行车特性、计算出一个空间几何路线是根据行车特性、计算出一个空间几何形态。然后，路基路面、桥涵专业，遇山打形态。然后，路基路面、桥涵专业，遇山打隧、遇水架桥，用各种材料和工艺做出这个隧、遇水架桥，用各种材料和工艺做出这个几何形态，供车辆使用。几何形态，供车辆使用。 所以路基路面设计应从地基处理、路基填料所以路基路面设计应从地基处理、路基填料选择、路基强度与稳定性、防护排水、施工选择、路基强度与稳定性、防护排水、施工技术等方面进行综合设计，以提供一个安全、技术等方面进行综合设计，以提供一个安全、环保、舒适、和谐的行车环境。环保、舒适、和谐的行车环境。

2、这就是路基路面所要解决的问题这就是路基路面所要解决的问题1、路基标准横断面设计、路基标准横断面设计 要反映出整体式路基、分离式路基的填方、挖要反映出整体式路基、分离式路基的填方、挖方路基的标准横断面组成。方路基的标准横断面组成。 注意中央分隔带的设计：注意中央分隔带的设计： 凸起式（过去常用的一种形式）凸起式（过去常用的一种形式） 齐平式（现在常用的一种形式）齐平式（现在常用的一种形式） 浅碟式浅碟式( (适用于宽度大于适用于宽度大于3m3m的中央分隔带。因的中央分隔带。因占地大、增加了排水设施、养护维修不方便，占地大、增加了排水设施、养护维修不方便，一般不宜采用一般不宜采用) )。2、一般路

3、基设计、一般路基设计 针对沿线遇到的所有路基形式进行设计。针对沿线遇到的所有路基形式进行设计。 对于长期积水的水田地的地表处理，应与一般地对于长期积水的水田地的地表处理，应与一般地段有所区别，关键是解决地表过湿的问题，应有针段有所区别，关键是解决地表过湿的问题，应有针对性地设计，包括地表的清除厚度、过湿土的处理、对性地设计，包括地表的清除厚度、过湿土的处理、采用的回填料的选择和碾压及压实度要求。采用的回填料的选择和碾压及压实度要求。 注意：清表换填的厚度。注意：清表换填的厚度。 零填、浅挖路段应超挖、换填，确保路基压实度。零填、浅挖路段应超挖、换填，确保路基压实度。 地表耕植土、鱼塘清淤土是宝

4、贵的资源，应予以地表耕植土、鱼塘清淤土是宝贵的资源，应予以保护和利用。保护和利用。3、路基土石方数量表、路基土石方数量表 土石方数量是一个很重要的技术指标，它牵涉到取土土石方数量是一个很重要的技术指标，它牵涉到取土占地数量及造价。要求编制应基本准确，计列项目应齐占地数量及造价。要求编制应基本准确，计列项目应齐全，必要的问题应加以说明。全，必要的问题应加以说明。 如压实方与天然方要分开列出，填方路基两侧加宽、如压实方与天然方要分开列出，填方路基两侧加宽、填前夯实、清淤、清耕种土后增加的数量应计列。挖方填前夯实、清淤、清耕种土后增加的数量应计列。挖方路基应计入路面结构层增加的数量，填方路基应扣除路

5、路基应计入路面结构层增加的数量，填方路基应扣除路面结构层、砂垫层数量。隧道开挖的土石方应考虑部分面结构层、砂垫层数量。隧道开挖的土石方应考虑部分利用。互通立交主线、匝道、隧道因其为独立工程，土利用。互通立交主线、匝道、隧道因其为独立工程，土石方数量不能漏计或重复计列。石方数量不能漏计或重复计列。 即使是初步设计阶段，土石方调运都要考虑标段划分即使是初步设计阶段，土石方调运都要考虑标段划分的影响。的影响。 数量表中桩号连续，但计算路段长度应扣除了桥梁长数量表中桩号连续，但计算路段长度应扣除了桥梁长度、隧道，互通等独立工程。并注明扣除的长度，便于度、隧道，互通等独立工程。并注明扣除的长度，便于核查

6、。核查。4、取土、弃土场、取土、弃土场 缺少取土坑、弃土堆勘察、试验资料。没有勘察试缺少取土坑、弃土堆勘察、试验资料。没有勘察试验资料，就无法说明取弃土场设置的合理性。验资料，就无法说明取弃土场设置的合理性。 取土过深或弃土过高。取土过深或弃土过高。 缺少取、弃土场防护、排水、绿化的工程数量，缺缺少取、弃土场防护、排水、绿化的工程数量，缺少环境保护、防止水土流失的措施和数量。少环境保护、防止水土流失的措施和数量。 山区公路要研究以路代桥、加宽路基、提高填方路山区公路要研究以路代桥、加宽路基、提高填方路基高度、村镇附近重建房建用地等消化废方的措施。基高度、村镇附近重建房建用地等消化废方的措施。

7、将弃土堆改造成农田的说法，实际上难以实施。由将弃土堆改造成农田的说法，实际上难以实施。由于弃方多为石方，废石方堆积体无法保水，上覆耕于弃方多为石方，废石方堆积体无法保水，上覆耕植土根本没有来源。植土根本没有来源。 表层土的保护与利用。表层土的保护与利用。5、路基防护、路基防护 路基防护应以生物防护为主，应与当地路基防护应以生物防护为主，应与当地生物物种相协调。一般稳定的边坡可采生物物种相协调。一般稳定的边坡可采用植草、植草皮、三维网植草、土工格用植草、植草皮、三维网植草、土工格室植草、拱架、框架植草等。室植草、拱架、框架植草等。 对强、弱风化岩质边坡和坡率较陡普通对强、弱风化岩质边坡和坡率较陡

8、普通植草不易成活的情况，可以采用喷混植植草不易成活的情况，可以采用喷混植生、客土植草、刻土植草等。生、客土植草、刻土植草等。 植草宜掺入少量矮灌木籽或花卉种子。植草宜掺入少量矮灌木籽或花卉种子。 生物生长环境恶劣的地区，应调查项目区生生物生长环境恶劣的地区，应调查项目区生物群落和生长环境，并努力营造适合生物生物群落和生长环境，并努力营造适合生物生长的环境。长的环境。 喷浆、挂网喷浆、满铺护坡、护面墙等对环喷浆、挂网喷浆、满铺护坡、护面墙等对环境破坏大，且无法恢复的防护方法尽量不用。境破坏大，且无法恢复的防护方法尽量不用。6、排水设计、排水设计 必须分段进行计算，避免排水设施规模过大。必须分段进

9、行计算，避免排水设施规模过大。 高速公路、一级公路排水设施必须自成体系，严禁高速公路、一级公路排水设施必须自成体系，严禁直接排入农田或水库。直接排入农田或水库。 挖方边沟尽量采用盖板边沟，并加强盖板设计，防挖方边沟尽量采用盖板边沟，并加强盖板设计，防止盖板压碎。止盖板压碎。 平原地区注意排水沟与灌溉渠的调查。当排灌难以平原地区注意排水沟与灌溉渠的调查。当排灌难以分清时，排水沟最好抬高。分清时，排水沟最好抬高。 其次推荐采用碟形边沟，取消护栏，仅沟底铺砌其次推荐采用碟形边沟，取消护栏，仅沟底铺砌(见见下图下图)。二、常见几种特殊路基设计二、常见几种特殊路基设计 (一一)软基处理设计软基处理设计

10、1、勘察、勘察 应通过钻探、静力触探、十字板剪切、室内土工试应通过钻探、静力触探、十字板剪切、室内土工试验查明软土分布范围、顶底板位置、埋深、形态、验查明软土分布范围、顶底板位置、埋深、形态、物理力学性质，为设计提供依据。物理力学性质，为设计提供依据。 软土强度指标尽量利用原位测试得到的指标。软土强度指标尽量利用原位测试得到的指标。 实测指标用于设计时，必须经过筛选、统计、分析实测指标用于设计时，必须经过筛选、统计、分析后才能使用。后才能使用。2、软土的定义、软土的定义 软土的含义软土的含义: 软土的绝对含义是指淤泥质土、淤泥、泥炭土、泥炭等天然软土的绝对含义是指淤泥质土、淤泥、泥炭土、泥炭等

11、天然孔隙比孔隙比1、压缩系数大于、压缩系数大于0.05的一类土。相对含义是对工的一类土。相对含义是对工程而言，它的工程性能不能满足工程需要的土。程而言，它的工程性能不能满足工程需要的土。 软土对工程的影响主要是稳定及沉降问题。而沉降问题表现软土对工程的影响主要是稳定及沉降问题。而沉降问题表现更突出。若地基指标虽属软土，但在荷载作用下，其稳定和更突出。若地基指标虽属软土，但在荷载作用下，其稳定和沉降均能满足公路要求，则不应死搬指标而作为软土地基进沉降均能满足公路要求，则不应死搬指标而作为软土地基进行处理，导致费用增高。反之，若地基指标虽然不属软土，行处理，导致费用增高。反之，若地基指标虽然不属软

12、土，但稳定和沉降不能满足公路要求，则也应进行处理或采取一但稳定和沉降不能满足公路要求，则也应进行处理或采取一些措施。因此，对于软土地基是否进行处理，必须结合工程些措施。因此，对于软土地基是否进行处理，必须结合工程的具体情况而定。的具体情况而定。软土沉降计算的影响因素软土沉降计算的影响因素 压缩系数压缩系数(压缩模量压缩模量)是试验值，而钻探、取是试验值，而钻探、取样、运输、试验等过程中都会影响试验值的样、运输、试验等过程中都会影响试验值的准确性。准确性。 沉降修正系数：最好调查当地实际工程进行沉降修正系数：最好调查当地实际工程进行取值。取值。 控制标准：目前规范是以工后沉降量控制。控制标准：目

13、前规范是以工后沉降量控制。路堤段的工后沉降量不大于路堤段的工后沉降量不大于30cm，与构造，与构造物连接处路堤的工后沉降量不大于物连接处路堤的工后沉降量不大于10cm。实际上，这个标准太宽松，操作性不强。实际上，这个标准太宽松，操作性不强。3、浅层软基处理、浅层软基处理 位于地表且厚度小于位于地表且厚度小于34m的软土。的软土。 经计算沉降及稳定能够满足要求时，仅进行清经计算沉降及稳定能够满足要求时，仅进行清表，按一般路基设计。表，按一般路基设计。 经计算沉降及稳定不能够满足要求时，可以采经计算沉降及稳定不能够满足要求时，可以采用砂沟、砂垫层预压。用砂沟、砂垫层预压。 也可以采用换填。但换填对

14、环境污染较大。也可以采用换填。但换填对环境污染较大。 注意：清淤换填方法。泥浆泵抽泥浆、填土注意：清淤换填方法。泥浆泵抽泥浆、填土挤淤，都是不可取的。设围堰施工的，应注意挤淤，都是不可取的。设围堰施工的，应注意施工安全。施工安全。4、深层软基处理、深层软基处理 要根据区域、软土厚度、层位分布、公路等要根据区域、软土厚度、层位分布、公路等级、路基填土高度、工期、投资、施工条件、级、路基填土高度、工期、投资、施工条件、施工能力等选择处理方法。施工能力等选择处理方法。 特别注意软土底板形态、地表水塘的影响。特别注意软土底板形态、地表水塘的影响。 清淤一定要彻底。清淤一定要彻底。 严格控制工期、确保预

15、压时间。严格控制工期、确保预压时间。 减轻荷载（粉煤灰、轻质填料）。减轻荷载（粉煤灰、轻质填料）。水塘路基滑塌水塘路基滑塌广西南百路填土路基滑坡减轻荷载减轻荷载 降低路基填土高度；采用轻质路堤，如粉煤降低路基填土高度；采用轻质路堤，如粉煤灰、气泡混合轻质土。灰、气泡混合轻质土。 由于粉煤灰自身没有胶结能力，用粉煤灰填由于粉煤灰自身没有胶结能力，用粉煤灰填筑路基，应考虑两侧包边，底部设置排水垫筑路基，应考虑两侧包边，底部设置排水垫层。层。气泡混合轻质土的主要优点气泡混合轻质土的主要优点1.1. 轻质性：轻质性：513kN/m3。2. 2. 高流动性：最大输送距高流动性：最大输送距 离达离达500

16、m以上。可在以上。可在 狭小空间内充填施工。狭小空间内充填施工。3. 3. 不需机械碾压施工，不需不需机械碾压施工，不需 震捣，施工后不需养生。震捣，施工后不需养生。4. 4. 固化后可以自立，可垂固化后可以自立，可垂 直填筑。直填筑。5. 5. 属水泥类材料，与高分属水泥类材料，与高分 子材料相比，其耐久性，子材料相比，其耐久性， 耐热及抗油污能力强。耐热及抗油污能力强。6. 6. 无侧限抗压强度：无侧限抗压强度： 0.36MPa7. 7. 可就地利用工程废弃土。可就地利用工程废弃土。优点优点可进行垂直填土，节省昂贵的用地、减少拆迁，不但可可进行垂直填土，节省昂贵的用地、减少拆迁，不但可节省

17、高额的征地赔偿费，而且为工程的早期利用创造有节省高额的征地赔偿费，而且为工程的早期利用创造有利条件利条件; ; 5m7.5m坡度坡度: 1:1.5以以5米高的填土路堤为例，假设路堤坡度为米高的填土路堤为例，假设路堤坡度为1:1.5，如果，如果从路堤坡角内侧开始垂直填土，单幅路堤可增加从路堤坡角内侧开始垂直填土，单幅路堤可增加7.5米米的宽度，即单幅加宽两个车道而不需重新征地。的宽度，即单幅加宽两个车道而不需重新征地。 可大幅度地降低填土荷重，减少新老路堤的差可大幅度地降低填土荷重，减少新老路堤的差异沉降及路堤附近建筑物的附加沉降，降低公路异沉降及路堤附近建筑物的附加沉降，降低公路运营后的维修养

18、护费用运营后的维修养护费用 ； 施工时不需机械震捣，不需碾压，施工后不需施工时不需机械震捣，不需碾压，施工后不需养生；养生； 施工工期短。施工工期短。 通过配管泵送施工，作业面小，几乎不影响通过配管泵送施工，作业面小，几乎不影响现有交通；现有交通； 道路道路扩宽扩宽在在软软基上的填土基上的填土 垂直排水结合堆载预压法垂直排水结合堆载预压法n这是造价低，经济实惠的深层软基处理这是造价低，经济实惠的深层软基处理方法。方法。 要点：垂直排水通道、时间、荷载。要点：垂直排水通道、时间、荷载。 垂直排水通道：由塑料排水板或袋装砂垂直排水通道：由塑料排水板或袋装砂井提供。排水板质量、是否是可测深的井提供。

19、排水板质量、是否是可测深的排水板；袋装砂井砂带质量、砂的密实排水板；袋装砂井砂带质量、砂的密实性。袋装砂井处理深度性。袋装砂井处理深度20m以内。以内。 时间：应争取足够长的时间。一般不少时间：应争取足够长的时间。一般不少于半年。部分工程因为征地、土方来源于半年。部分工程因为征地、土方来源缺乏，导致预压时间不足。缺乏，导致预压时间不足。 塑料排水板施工 预压荷载预压荷载n预压荷载大小：大了有可能导致路基失预压荷载大小：大了有可能导致路基失稳，小了预压效果不好。稳，小了预压效果不好。n预压荷载是临时性的，预压结束后，预预压荷载是临时性的，预压结束后，预压荷载要卸除，导致投资增加。压荷载要卸除，导

20、致投资增加。n特别是缺土地区。特别是缺土地区。n因此，水荷载预压有一定的优势。主要因此，水荷载预压有一定的优势。主要是要注意施工安全。是要注意施工安全。水荷载预压n加快施工期路基的沉降。加快施工期路基的沉降。n减小工后沉降量。减小工后沉降量。n减小不均匀沉降。减小不均匀沉降。n检验了路基的稳定性。检验了路基的稳定性。n节省了养护费用。节省了养护费用。n减少了不良社会影响。减少了不良社会影响。尽量采用超载预压尽量采用超载预压 采用垂直排水结合堆载预压处理地基的构造采用垂直排水结合堆载预压处理地基的构造物处理：物处理：n涵洞、通道采用反开槽法施工。涵洞、通道采用反开槽法施工。n预留预拱度。预留预拱

21、度。n桥台采用先与地基同步进行地基处理、然后桥台采用先与地基同步进行地基处理、然后反开挖、再修筑桥台；或部分开挖，在路基反开挖、再修筑桥台；或部分开挖，在路基上钻桩，修筑承台分离式桥台。上钻桩，修筑承台分离式桥台。复合地基处理方法：n包括预应力管桩、包括预应力管桩、CFG桩、搅拌桩：桩、搅拌桩：n同时应设置垂直排水通道。同时应设置垂直排水通道。n顶部最好连成网状，提高群桩的整体刚度。顶部最好连成网状，提高群桩的整体刚度。n搅拌桩施工质量很难保证。搅拌桩施工质量很难保证。n碎石桩不需要设置垂直排水通道。因其为散体碎石桩不需要设置垂直排水通道。因其为散体结构，桩周的土体必须具有一定的强度才能成结构

22、，桩周的土体必须具有一定的强度才能成桩；也因其为散体，对提高地基承载力的贡献桩；也因其为散体，对提高地基承载力的贡献很有限，多利用其挤密作用，用来加固液化砂很有限，多利用其挤密作用，用来加固液化砂土地基。土地基。预应力管桩失稳案例预应力管桩失稳案例广东广珠北段广东广珠北段 广西南百高广西南百高速公路粉体速公路粉体搅拌桩施工搅拌桩施工质量很差。质量很差。无法形成桩无法形成桩体体关于加载速率关于加载速率n软基处理设计，必须严格控制加载速率。软基处理设计，必须严格控制加载速率。一般情况下，每月填一般情况下，每月填1m，是比较合适的。，是比较合适的。填土速率过快，导致路基失稳填土速率过快，导致路基失稳

23、 经过核查施工经过核查施工记录，路基滑记录，路基滑塌前一个月，塌前一个月，填筑的压实厚填筑的压实厚度达到度达到194.5cm(二二)滑坡、高边坡处理滑坡、高边坡处理1、勘察、勘察滑坡分布范围、形态、成因、岩性、地表滑坡分布范围、形态、成因、岩性、地表水地下水特性、滑动带物理力学性质等。水地下水特性、滑动带物理力学性质等。2、C、值的获得值的获得:工程类比、反算、实测。工程类比、反算、实测。3、处理、处理:减载、固脚、护腰、排水。减载、固脚、护腰、排水。重庆黔江高速公路抗滑桩倒塌广东惠莞高速公路广东惠莞高速公路边坡失稳处理边坡失稳处理n惠莞高速公路惠莞高速公路K34+590K34+680左侧挖方

24、边坡左侧挖方边坡高度高度45.6m，因施工单位没有及时加固、防护，因施工单位没有及时加固、防护，长期暴露，设计的锚索、锚杆都没有施工，路长期暴露，设计的锚索、锚杆都没有施工，路基于基于2009年年6月开始失稳。月开始失稳。n因地层岩性为风化岩，岩体松散，故采用二因地层岩性为风化岩，岩体松散，故采用二次劈裂注浆。次劈裂注浆。n加大注浆压力。加大注浆压力。n将第将第13孔，作为试拔孔。并根据试拔结果，孔，作为试拔孔。并根据试拔结果，决定是否调整锚索间距。决定是否调整锚索间距。n施工时，密切注意施加的预应力，避免锚索施工时，密切注意施加的预应力，避免锚索被拔出。被拔出。n根据已经失稳的边坡，重新确定

25、加固根据已经失稳的边坡，重新确定加固范围。范围。n第第13级都增设仰斜式排水孔。级都增设仰斜式排水孔。n加强巡视。巡视的道路要砍开。加强巡视。巡视的道路要砍开。n观测标的设置要规范，便于长期保存观测标的设置要规范，便于长期保存、长期监测。、长期监测。n尽快按设计要求施工锚索、锚杆。尽快按设计要求施工锚索、锚杆。 从莞高速东莞段从莞高速东莞段K31+700K31+860左侧高边坡左侧高边坡不合理的设计方案不合理的设计方案最大边坡高度最大边坡高度42.5m，组成边坡的岩性为全、强，组成边坡的岩性为全、强风化花岗岩。初步设计第风化花岗岩。初步设计第1级坡率为级坡率为1：0.75，第，第25级为级为1

26、：1，计算边坡稳定性为，计算边坡稳定性为1.002，为基本，为基本稳定边坡，因此，第稳定边坡，因此，第1级采用级采用12m长锚杆加固，长锚杆加固，第第24级采用级采用24m长预应力锚索加固。没有方案长预应力锚索加固。没有方案比较。比较。由于该处边坡已基本挖到山顶，因此，建议采用由于该处边坡已基本挖到山顶，因此，建议采用放缓边坡、加宽边坡平台、取消锚索、力求边坡放缓边坡、加宽边坡平台、取消锚索、力求边坡自稳的方案进行技术经济的比较，择优推荐。自稳的方案进行技术经济的比较，择优推荐。(三三)泥石流治理泥石流治理1、勘察、勘察:查明形成条件、类型、规模、发查明形成条件、类型、规模、发育阶段、活动规律

27、等。育阶段、活动规律等。2、治理、治理:跨越、疏导、渡槽、沉积等。跨越、疏导、渡槽、沉积等。(四四)地震液化地震液化1、勘察、勘察:查明液化砂土层的分布范围、顶查明液化砂土层的分布范围、顶底板埋深、液化等级划分等。底板埋深、液化等级划分等。2、由于地震是偶发灾害，处理投资较大，、由于地震是偶发灾害，处理投资较大，故应慎重决定是否处理。而唯一依据就故应慎重决定是否处理。而唯一依据就是标准贯入击数。必须保证其准确性。是标准贯入击数。必须保证其准确性。3、处理、处理:强夯、挤密砂桩、碎石桩等。强夯、挤密砂桩、碎石桩等。(五五)岩溶路基处理岩溶路基处理 岩溶的处理，应结合排水进行综合设计，不能只单单岩

28、溶的处理，应结合排水进行综合设计，不能只单单对岩溶处理。对岩溶处理。 在处理岩溶时应通过调查分以下几种情况：在处理岩溶时应通过调查分以下几种情况： 对于路堑边坡上的干溶洞，一般采用干砌片石进行对于路堑边坡上的干溶洞，一般采用干砌片石进行填塞，表面与边坡坡面一同防护。填塞，表面与边坡坡面一同防护。 对于路基底部已揭露的干溶洞，当洞的体积不大，对于路基底部已揭露的干溶洞，当洞的体积不大，且深度较浅时，可采用回填夯实的方式处理。且深度较浅时，可采用回填夯实的方式处理。 当体积较大或深度较深时，宜采用构筑物跨越，建当体积较大或深度较深时，宜采用构筑物跨越，建议当跨径小于议当跨径小于6m时可采用盖板的形

29、式跨越，当大于时可采用盖板的形式跨越，当大于6m时宜采用桥梁的形式跨越。时宜采用桥梁的形式跨越。 对于顶板强度不足的干溶洞，可采用炸除顶板进行对于顶板强度不足的干溶洞，可采用炸除顶板进行回填或跨越的方式处理。回填或跨越的方式处理。1、公路工程地质勘察体制、公路工程地质勘察体制:业主承担勘察费用业主承担勘察费用:数量可以保证数量可以保证,质量没质量没有办法控制。有办法控制。设计单位承担勘察费用设计单位承担勘察费用:数量难以保证数量难以保证,质质量容易控制。量容易控制。 三、公路工程地质勘察公路工程地质勘察 n3 3、存在的问题、存在的问题n打假孔。打假孔。n假标贯假标贯, ,对液化砂土地基对液化

30、砂土地基, ,影响最大。影响最大。n设计参数偏保守设计参数偏保守, ,导致无法设计。导致无法设计。n建议不当建议不当, ,导致设计被动。导致设计被动。n没有查清地质情况。特别是地质条件没有查清地质情况。特别是地质条件复杂的地区。复杂的地区。 4、如何布置钻孔、如何布置钻孔 先确定构造物的钻孔先确定构造物的钻孔:如桥梁、涵洞、通如桥梁、涵洞、通道、隧道进出口。道、隧道进出口。 再确定不良地质路段的钻孔再确定不良地质路段的钻孔:如高边坡、如高边坡、滑坡、泥石流、岩溶、采空区、软土路滑坡、泥石流、岩溶、采空区、软土路基等基等 最后再加密路基钻孔，使钻孔布置均匀。最后再加密路基钻孔，使钻孔布置均匀。既不浪费，又不感觉偏少。既不浪费，又不感觉偏少。 谢谢 谢谢 ! !