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第8煤矿井下用绞车章 路基设计基本知识
【教学基本要求】
通过本章内容的学习了解一般路基宽度、高度与边坡的设计方法、路基防护与加固支挡的类型和作用，理解道路地上地下各类排水设施的作用与构造、重力式挡土墙的构造、数字模型
布置、稳定性验算的方法、内容、步骤及增强挡土墙稳定性的技术措施，掌握城市道路锯齿形街沟的计算方法 【学习重点】
1．道路各类地上及地下排水设施的设置位置、作用与构造
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2．城市道路锯齿形街沟的设置要求及计算方法
3．重力式挡土墙的构造及纵断面、横断面、平面布置要求
4．冷粘鞋挡土墙稳定性验算的方法、内容及步骤
5．增强挡土墙稳定性的技术措施
【内容提要和学习指导】
8.1 一般路基设计内容与方法
一般路基是指在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。通常一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型横断面作各横断面设计图，不必进行个别验算。对于超过规范规定的高填、深挖路基，以及地质和水文等条件不良的路基称为特殊路基。为了确保路基具有足够的强度与稳定性，特殊路基需要进行个别设计和验算。
一般路基的设计内容包括选择路基横断面形式，确定路基宽度与路基高度；选择路堤填料与压实标准；确定边坡形状与边坡坡率；路基排水设计；防护与加固设计；附属设施设计。本节仅介绍有关一般路基几何尺寸设计的内容。
1．路基宽度
路基宽度为行车道与路肩宽度之和，当设有中间带、路缘带、变速车道、爬坡车道、紧
急停车带时，均应包括这些部分的宽度。各级公路的路基宽度按《标准》的规定进行设计。
2． 路基高度
路基高度表示的是路堤的填筑高度或路堑的开挖深度。路基高度是指路基中心处设计标高与原地面标高之差。由于原地面沿横断面方向往往是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差常有差别。路基两侧的边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路肩边缘的相对高差。所以路基高度(亦称中心高度)与边坡高度是有区别的。
路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求、路基稳定性和工程经济等因素确定的。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度，并结合道路沿线具体条件和排水及防护措施，确定路堤的最小填土高度。
当路基高度低于按地下水位或地表长期积水位计算的临界高度时，可视为矮路堤。矮路堤的行车荷载应力作用区范围内，往往同时经受着地面或地下水的不良影响。为了增强路
基路面的综合强度与稳定性，需要另行采用加强路面结构或增设地下排水设施。究竟如何合理确定路基的高度，需要进行综合比较后方可择优取用。沿河及受水浸淹的路基，其高度应根据技术标准所规定的设计洪水频率，求得设计水位，再加0.5m的余量。如果河道因设置路堤而压缩过水面积，致使上游有壅水，或河面宽阔而有风浪，就应增加壅水高度和波浪侵袭高度。所以沿河浸水路堤的高度，应高出上述各值之和，以保证路基不致被淹没，并据此进行路基的防护与加固。
3．路堤边坡坡度
路基边坡坡度的正确确定对路基稳定是十分重要的。路基边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。在陡坡或填挖较大的路段，边坡稳定不仅影响到土石方工程量和施工的难易，而且是路基整体稳定性的关键。因此，确定边坡坡度对于路基的稳定性和工程的经济合理性至关重要。一般路基的边坡坡度可根据多年实践经验和设计规范推荐的数值采用。
（1） 路基边坡坡度的表示方法
路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度b之比来表示。H:b=5.0：2.5=1:0.5(路堑边坡)或H:b=2.0:3.0=1:1.5(路堤边坡)，通常用1:n(路堑)或1:m（路堤）来表示其边坡率。
1) 路堤边坡坡率
当地质情况良好，边坡高度不大于20m时,其边坡坡率不宜陡于表1所列数值并结合工程实践经验采用。
路堤边坡坡率 表1
填料类别 | 边坡坡率 |
上部高度(H≤8m) | 下部高度(H≤12m) |
细粒土 | 1：1.5 | 1：1.75 |
粗粒土 | 1：1.5 | 1：1.75 |
巨粒土 | 1：1.3 | 1：1.信号发射器5 |
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当道路沿线有大量天然石料或路堑开挖的废石方时，可以填筑路堤，填石路堤应由不宜风化的片、块石砌筑，内、外坡度(率)不易陡于表2所列数值。
砌石边坡坡率 表2
序号 | 砌石高度m | 内坡坡率 | 外坡坡率 |
1 | ≤5m | 1：0.3 | 1：0.5 |
2 | ≤10m | 1：0.5 | 1：0.67 |
3 | ≤15m | 1：0.6 | 1：0.75 |
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2) 路堑边坡坡率
路堑边坡坡率，应根据当地气候条件、土石种类及其结构、边坡高度、施工方法、地面和地下水的影响因素等确定。当路堑边坡不大于20m时，边坡率可根据边坡高度、土的密实程度、土的类别等因素，参照表3规定并结合工程实践经验选用。
路堑边坡坡率 表3
土、石种类 | 边坡高度(m) | 边坡坡度 |
含石土 | 胶结与密实的 | 20 | 1：0.5～1:1 |
含土石 | 中等密实的 | 20 | 1：1～1:1.5 |
黄土 | 20 | 1泰斯花粉阻隔剂：0.3～1:1.25 |
细粒土、粗粒土 | 20 | 1：0.5～1:1.5 |
风化岩石 | 20 | 1：0.5～1:1.5 |
一般岩石 | - | 1：0.1～1:0.5 |
坚石 | - | 直立～1:0.1 |
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8.2 道路排水设施与构造
1．排水的目的与要求
水是危害公路的主要自然因素，路基沉陷、冲刷、坍塌等都不同程度地与地表水和地下水的侵蚀有关。道路排水的目的，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基路面常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度和稳定性。
道路路基排水包括地表排水和地下排水两大部分，地表排水主要是排出路基范围内的地表径流、地表积水、边坡雨水及道路邻近地带影响路基稳定的地表水。地下排水主要是排出流向路基的地下水或降低地下水位。
路基设计时，必须考虑将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干或降低，并引导至路基范围以外的适当地点去。
2．路基常用的地面排水设施
路基地面排水设施有边沟、截水沟、排水沟、跌水和急流槽、蒸发池、油水分离池和排水泵站等。常用的有边沟、截水沟、排水沟。这些地面排水设施的作用和要求均有所不同。 （1）边沟
边沟分为路堑边沟和路堤边沟，设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡角外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路面、路肩及边坡的水。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文、水力计算，依据地形地质条件、边坡高度、汇水面积及排水功能，边沟形式对行车安全和环境景观的影响，因地制宜的选用标准横断面形式。边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。 边沟应具有合适的纵坡，不宜过陡，以免水流冲刷造成损害；亦不宜过缓，造成水流不畅，形成阻滞和淤积。一般情况下，边沟纵坡坡度应与道路路线纵坡一致，不宜小于0.3%。边沟有可能产生冲刷时应进行防护。
边沟的横断面形式有梯形、矩形、u形(或带盖板矩形、u形)、三角形、碟形横断面，暗埋式边沟。边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1:1.0～1:1.5，外侧边坡坡度与挖
方边坡坡度相同。石方路段的边沟宜采用矩形横断面，其内侧边坡直立，坡面应采用浆砌片石防护，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1:2～1:3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。三角形边坡的水流条件较差，流量较大时沟深宜适当加大。梯形边沟的底宽与深度约0.4-0.6m，降水量集中或地势偏低的路段，取高限或更大一些。边沟可采用浆砌片石，栽砌卵石和水泥混凝土预制块防护。边沟出水口附近，水流冲刷比较严重，必须慎重布置和采取相应措施。如边沟水流向桥涵进水口时，为避免边沟水流产生冲刷，应设置跌水和急流槽等构筑物，以降低水流落差。
（2）截水沟
截水沟设置在距路堑坡顶外缘或路堤坡脚外缘的一定距离(规范规定距路堑坡顶外缘不小于5m，距路堤坡脚外缘不小于2m。设置截水沟的作用是：当路基一侧或两侧受较大坡面面积汇水影响时，单边拦截汇集水流并予以排除。因此路基两侧受水影响时，则应两侧分别设置。截水沟通常采用梯形断面，其深度与底宽不小于0.5m，具有1%～3%的纵坡，靠近路基一侧设有挡水的土台，沟内必须防止渗水，出口应引伸到路基范围以外。
（3） 排水沟
排水沟主要用于把来自边沟、截水沟或其他水源的水流引至桥涵或路基范围以外的指定地点。排水沟一般采用梯形断面，其断面尺寸通常需经过水力水文计算选定。
排水沟的布置离路基应尽可能远些，距路基坡脚不宜小于3～4m，并且结合地形因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜；必须转弯时，尽量采用较大半径(10～20m以上)，圆缓顺畅。纵面上控制最大和最小纵坡，以1%～3%为宜。纵坡大于3%时，需要加固；大于7%时，则应改用跌水或急流槽。为避免水流过分集中，排水沟的全长一般不超过300m。排水沟与其他沟渠相接时，应使原水道不产生冲刷或淤积。一般应使排水沟与原水道成锐角相交，交角不大45°。有条件时可采用半径R=10b(b为沟底宽)的圆曲线，朝下游与原水道相接。
（4）跌水与急流槽
跌水与急流槽是路基地面排水沟渠的特殊形式，用于陡坡地段，沟槽的纵坡可达7%以上(跌水)或更陡(急流槽)，是山区道路路基排水常见的结构物。
跌水是一种将沟底做成台阶状的人工沟渠。当高边坡水位落差较大，为了消能减速，便于水流安全进入涵洞而不至于冲刷时，可设置跌水。跌水有单级和多级之分。具体的尺寸可根据水力计算和结构强度计算确定。如在陡坡路段涵洞的进出口附近连结处，或回头曲线上下线涵洞之间的连结处，可设置急流槽。急流槽的纵坡比跌水更陡。
3．路基常用的地下排水设施
路基地下排水设施有：暗沟、渗沟、渗井、渗水隧道、仰斜式排水孔、检查疏通井等。常用的有暗沟、渗沟、渗井，特点是排水量不大，主要是以渗流的方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。对于流量较大的地下水，应设置专用地下管道予以排除。由于地下排水设施埋置在地面以下，不易维修，在路基建成后又难以查明损坏失效情况，因此要求地下排水设施牢固及耐久。
（1）暗沟
暗沟的主要作用是把路基工作区范围内和以下较浅的集中泉眼或渗沟所拦截、汇集的水流，排到路基范围之外去。另外暗沟用于如城市道路的污水管或雨水管；设有中央分隔带有雨水浸入时，通过雨水口将水流引入地下暗沟，然后排到路基范围之外等。
