1、 龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计龙山-永顺高速公路 K85+675K85+800路堤路堑边坡设计摘要斜坡路基是山区公路工程中遇到的普遍问题。本文是龙山-永顺高速公路 K85+675K85+800段的斜坡路基与边坡设计与分析，内容包括斜坡软基设计和防排水设计。运用理正岩土软件对边坡进行稳定性计算和验算分析，采用桩基托梁式挡土墙的边坡加固方式对路堤边坡进行加固。结合边坡防排水原则，对边坡进行了防排水设计。专题论述了高速公路半挖半填边坡边坡普遍存在的问题。 关键词：路基工程；路堤；边坡；桩基托梁；挡土墙；全套图纸加 153893706龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计Design for emb
2、ankment and cut slope on K85+675K85800 Longshan-Yongshun HighwayAbstractSlope roadbed is a common problem encountered in road engineering in mountain areas. The article is the design and analysis for slope and slope roadbed on K85+675K85800 Longshan-Yongshun Highway, including the design for slope s
3、oft foundation and drainage system. Lizheng Geotechnic software was introduced to analyse slope stability. Embankment slope was designed to be reinforced by retaining wall on supported beams of pile foundation. Based on principles of slope waterproofing and drainage, drainage system was designed. A
4、dissertation about universal problems in projects of semi-filled and semi-excavated slope was written.Key words: road engineering; embankment; slope; supported beams of pile foundation; retaining wall龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计目录1 龙山-永顺高速公路勘察纲要 11.1 前言 .11.2 勘察目的 .11.3 勘察编写依据 .21.4 勘察工作方法 .21.4.1 工作方案 .21.4.2
5、 钻探 .31.4.3 说明 .31.5 勘察设计工作内容、勘察工作布置原则及计划工作量 .31.5.1 填方边坡勘察任务 31.5.2 勘探与试验 41.5.3 挖方边坡勘察任务 .51.5.4 勘探与试验 .51.5.5 支挡工程勘察任务 .51.5.6 勘探与试验 .61.5.7 岩溶地段 .61.5.8 滑坡（坍塌）路段（含工程施工可能引发滑移的路段） 71.5.9 软土 .81.6 地下水 .81.7 岩芯保管 .8龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计2 斜坡软基处治设计 93 路堤填方边坡设计 93.1 填挖方边坡设计 .93.1.1 综述 .93.1.2 填挖方边坡 93.1.6
6、边坡防护以及排水 .103.1.7 地下排水工程设计 103.2 支挡工程 113.2.1 路肩挡土墙设计资料 .113.2.2 车辆荷载 113.2.3 土壤地质情况 173.2.4 墙身材料 173.2.5 墙背土压力计算 173.2.6 墙身截面计算 .183.2.7 墙身稳定性验算 .193.2.9 稳定计算 224 挡土墙排水设施 224.1 排水设计 224.2 沉降缝与伸缩缝 235 重力式路肩挡土墙施工 .245.1 施工方法及技术措施 245.1.1 施工的准备 .245.1.2 孔桩开挖法 245.1.3 灌注桩身 245.1.4 灌注托梁 255.1.5 砌筑挡墙 255
7、.2 施工工艺 25龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计5.3 质量控制要点 276 桩基托梁设计 .276.1 设计步骤： 276.2 斜截面受剪荷载 286.3 托梁正截面受弯承载力计算 286.4 桩截面受剪和受弯承载 296.5 桩的配筋计算 316.6 桩基托梁施工技术 326.7 施工注意事项 357.土石混合料特性与填筑压实技术 .357.1 概述 357.2 路基填料要求 357.3 主要岩土的土工性质 367.4 填石路堤规定 377.5 设计方法方面 387.6.1 试验段 .397.6.2 基底处理 397.6.3 确定最大干密度 407.6.4 摊铺碾压 .407.6.5
8、 压实度的检测 .417.6.6 控制边坡稳定 .417.6.7 施工工艺 .418.台（墙）背填筑与压实技术 448.1 台墙背回填 448.2 填料选择 448.3 压实要求 469.施工监测技术 46龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计9.2.1 监测细则 .479.2.2 监测设计原则 .489.3.1 监测点的布置 .489.3.2 监测网形成: 499.3.3 检测周期与频率 .509.4.1 监测的目的： .509.4.2 变形监测 .509.4.3 地面变形位移监测点的布设 .519.4.4 地面变形位移监测数据处理和成果分析 .519.4.5 稳定性分析 .519.4.6 稳定
9、性评估 .5110 专题论文 52高速公路半挖半填路基设计 .52参考文献 .55致谢 .56龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 1 页 共 56 页1 龙山-永顺高速公路勘察纲要1.1 前言湖南省龙山-永顺高速公路全长 91.3 千米，通车的设计速度为 80 千米每小时，路基宽度 24.5 米，于湘西武夷山要地修筑，呈现南北向横穿湘西，位于湘西的自治州龙山县到永顺县之间，是湖南与广西两省的西部地区一条重要的出省通道。1.2 勘察目的1）查明各土层类别、结构、厚度、坡度及工程特性。2）查明地下水的情况以及对建筑材料的腐蚀性。3）查明该地有无不良地质影响，并检
10、测不良地质作用发生的原因，类别以及分布地点，并且提出对其整治所需技术参数。4）查明沿线工程地质条件，确定公路路线公路构造物布设位置。5）查清楚的地基地质结构类型，判别路基底部的稳定性，以确保边坡的坡率和结构类型。而且必须划分土石工程的等级，为测试岩石的毕本性质提供地基承载力等基本参数，为设计以及施工提供必需的参数。6）对沿线筑路材料进行复合补勘，最终确定施工采用的料场。7）对地基进行岩土方面的分析及评估，计算出地基承载力，为地基变形的确定提供计算参数。1.3 勘察编写依据1） 公路工程技术标准（JTG B01-2003）2） 公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）3） 公路路线设计规范（J
11、TG D20-2006）4） 公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）5） 公路土工试验规程（JTG E40-2007）6） 公路勘测规范（JTG C10-2007）7） 公路工程地质勘查规范（JTJ064-98）龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 2 页 共 56 页8） 公路路基设计规范（JTGD30-2004）9） 岩土工程勘查规范（GB50021-2001）10）工程建设标准强制性条文（公路工程部分）1.4 勘察工作方法勘察主要运用岩土工程的地质调查，勘探（主要包括机钻，简易钻，探坑等），原位测试（包括动力触探以及静力触探等），物理勘察和室内试验等方法进行，测量放样严格
12、按照规范和细则要求，全部采用移动 GPS进行测量放孔。1.4.1 工作方案（1）工程地质调查主要采用直接地貌观察法并且结合了访问群众的方法，利用自然露头的方法进行由表及里的分析，最终了解到相关问题后以及历史情况及当地的实际经验。（2）地质观测点的布置和密度以及定位最好要符合以下的要求：地质观测点一定要设置在地质结构线上，地层接触线和岩性分界线以及标准层位和每一个地质的单元体上。 地点观测点布置的密度最好要根据场地的地质条件，成图比例尺地貌以及工程的特点来确定。地质观测点要有代表性和控制性。天然或人工露头可以灵活应用于地质观测点。当露头少，根据勘探点布置的实际情况。地质观察点的分布，一般运用目测
13、法或半仪器法进行定位，而对工程影响重大的地质观测点必须运用仪器法定位。 地质点所处位置和相应编号必须和道路上的里程桩号对应。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 3 页 共 56 页1.4.2 钻探开孔、终孔应满足取样试验要求，斜孔必须满足钻井工程的要求，以最大限度地保证土壤样品不受扰动，地下水位以上采用无水钻进，通过泵少量钻孔地下水，采取率需满足如下规定： 硬质岩层岩芯采取率要高于 85%； 强风化以及破碎岩层岩芯采取率要高于 50%； 粘性土地层中岩芯采取率要高于 85%；砂土地层中要高于 65%； 碎石土地层中岩芯采取率要高于 50%； 着重研究段落应保证高岩芯采取率。1.4.3 说明图
14、例以及符号参照公路工程地质勘查规范（JTJ06498）附录 C确定。机钻孔编号以“XZK”为前缀，简易钻孔编号以“XLZ”为前缀；地调观测点编号以“XD”为前缀，机钻孔编号组成如下：“前缀”+“里程桩号”+“序号”。简易钻孔编号组成如下：“前缀”+“-”+“序号”，地质点的编号组成如下：“前缀”+“-”+“序号”。如 K10的第一机钻孔编号为“XZK10-010”。不同岩性层顺序编号采用数字序号“，”表示；同一岩性不同状态岩层顺序编号采用数字序号+数字“1，2”表示。1.5 勘察设计工作内容、勘察工作布置原则及计划工作量1.5.1 填方边坡勘察任务1.5.2 勘探与试验（1）勘探布孔原则：应运
15、用综合勘察手段（应以挖探、简便钻探-既钎探、螺纹钻为主）和各种原位测试方法相互验证。特别应注意查明软土或高路堤地段易液化土层在路基范围龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 4 页 共 56 页内的分布情况。在孔位和孔数的布置上，应考虑与小桥涵勘察工作的相互协调及合理布置。 勘探孔数量及孔深：一般情况，每公里布置 23 个螺纹钻孔或挖探，勘探深度应至基底面以下 2.04.0m 并满足设计要求，基岩露头处（除全风化岩），可不钻探，第四纪地层较厚或地基岩土变化较大处取高值，特殊路基（如软土较厚或填挖为零的路段），应加密勘探孔。高路堤（H12m）和陡坡路堤（a1:2）段应在路线的纵横方向上布置钻孔或探
16、坑，沿中线的勘探点数为 23 个螺纹钻孔或槽坑探。填土20m，且覆盖层厚度2m 的路段应在填方最高处布置 2个机钻孔（按横剖面布置。当该路段长度200 时，可增加一个横剖面。应利用工点附近桥涵勘探中的机钻孔）。勘探深度结合设计方案的需要确定，一般应钻至可能的滑动或最大压缩沉降影响深度以下 35m。在软土或易液化土层路段应钻入下卧硬质岩（土）层内 13m。 原位测试孔：在软土路段应布置适量的静力触探或轻型动力触探，原则上一处软土路段 25 个孔，为稳定验算提供土的力学强度指标或确定硬底层、横坡情况。当自然横坡陡于 1:2时，应在填挖接合部位附近，填方一侧布置勘探孔（点），其孔数，孔深视具体情况而
17、定。（2）取样及试验要求 取样要求：在填方路段内，主要受力层内竖向取样间距为 1米，其下为 2米，无对路堤产生不良影响的岩（土）体时，岩（土）试验样的采取可与该路段内其它构筑物地基勘探取样综合考虑，否则采取的岩土试验样，应满足岩土试验项目所需的规格和数量。每一地貌单元里的同一层岩土层采取的岩土试验样的数量不应少于 3组。 试验要求：当路基范围内为一般粘性土或全风化岩时，主要做土的常规物理力学试验项目，当为软土等欠固结土（且分布面积较大或较厚）时，应增做固结试验，其它风化程度的基岩可不取样试验（可参照附近桥涵等构筑物地基中岩石试验提供物理力学参数）。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 5 页
18、共 56 页1.5.3 挖方边坡勘察任务1.5.4 勘探与试验（1）查明路堑边坡岩土的性状，查明岩层的产状和厚度，查明风化破碎的程度、层理、节理的产状，裂隙的密度、宽度和填充物质的胶结情况，软弱夹层的层位及其岩性特征，对于粘性土，应了解分层情况，含水程度及物理力学性质，对于砂类土，应了解其成因，颗粒级配、密实程度及稳定角。（2）应查明切方山坡的稳定情况，以及地面有无积水洼地、裂缝、陷穴、暗沟、土洞等可能引起边坡条件恶化的不良地质现象，以及是否有工程施工可能诱发边坡坍塌或滑移的岩土工程地质条件，并判明发生的原因和发展的趋势及高边坡的影响，提出相应的处理措施。（3）对的确存在开挖边坡稳定问题的路段
19、，应进行重点勘察。（4）查明地下水的存在形式，评价对路堑边坡和基底稳定的影响，提出排除、疏干的措施。（5）了解当地地质条件相似的自然极限山坡和人工开挖边坡的坡度、确定路堑边坡的最优开挖坡形和坡比；（6）提供切方路段边坡岩（土）的稳定计算参数，土、石方成份及其材料试验指标。1.5.5 支挡工程勘察任务（1）查清除需要设置支挡工程地质情况以及岩土性质，并充分调查软弱层的分布以及其产状，确保岩土层的风化程度破碎程度以及密实程度。（1）当地形地貌比较复杂以及工程规模大的地段，我们必须查清楚墙纸处各岩土层的倾斜情况和可能导致的滑移面。（2）查清楚所需设置支挡工程处的水文地质情况，以及该水文地质会对支档工
20、程产生何样的影响，并且根据这个调查报告来制定相应的方案。（3）为支挡工程的设计提供必需的数据支持，比如地基承载力，土层重度，粘聚力等。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 6 页 共 56 页1.5.6 勘探与试验（1）布孔原则：应根据支挡工程墙高，支挡工程长度（当支挡工程规模达不到下述规模者，且无软土等不良地质现象时，一般不布置机钻孔），地形及地质（弱风化岩石露头处，且通过其它勘探方法可判明持力层中无软弱夹层等不利结构面或软弱岩层时，可不布置勘探孔）情况，在查明墙址处岩土体的工程地质性状的前提条件下，沿支挡基础合理布置勘探工作量。（2）墙高4m 的各种类型支挡工程，或支挡工程长度40m，墙高
21、 2mH4m时，沿基础处的勘探点间距为 40m（每条勘探线上不少于 2个点）。（3）当地形、地质情况较复杂时，既有可能产生滑动或坍塌时，应布置一定数量的垂直支挡构筑物轴线的勘探剖面，横剖面中的勘探点间距为 2040m，剖面的数量和长度视需要查明的勘探区域的范围而定。（4）孔深：应钻至支挡工程拟奠基面以下 3m，或可能的滑动面以下 35m。（5）试验：应采取基础处持力层范围内各岩（土）层试验样作常规物理力学试验。每个工点，每层岩（土）试验样组（件）数不应少于 2组（件）。1.5.7 岩溶地段查清楚该路线上岩溶发育的基本信息以及跟地下水地表水有何种联系。查清楚路线上与之有关的河流，溶洞，泉水泉眼等
22、影响稳定性的因素。差清楚路线上不同洞窟和土石的发育程度到何种情况以及它们分部的情况。（2）勘探与试验调查与测绘1 航空卫星和工程地质测绘必须同时进行。2 对测绘的目的应该是提供能够查明岩溶的发育程度为总则，线路的两侧各分布两百到三百米。对于特大桥涵以及工程地质情况复杂的桥梁，分部在大于桥轴线上下游两百到五百米。对隧道而言，必须视情况决定。测绘的比例尺是一比五百或者一比五千。路基勘探龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 7 页 共 56 页1. 路线上，调查岩溶区域主要采取物探。在布线允许范围内布二到三条的物探测线，用来查清楚沿途的不同线路上岩溶的分布和发育情况。2. 构造破碎带和塌陷地段可以布
23、置物探测线，用来查清楚这些地方岩溶的分布情况和发育特点。3. 判别岩溶发育带和指标异常的区域时，应布置验证钻孔并且验证物探的成果。同时我们必须查清楚岩溶的大小和形态。4. 当运用螺纹钻的时候，必须辅助一些机钻孔，来查清楚路线的第四系地层岩石的特性，结构特点还有沉积厚度等。5. 孔探一般情况下要钻进溶洞底板基岩面高于 35m。6. 试验：对岩溶区域的重要岩土层进行检测，都应该采用岩土的试样进行常规的力学物理试验，组数最好不低于两组，溶洞定的岩层跟底板要额外多取一组。1.5.8 滑坡（坍塌）路段（含工程施工可能引发滑移的路段）（1）勘探任务查清楚滑坡的地质条件情况以及形态等要素。查清楚地层岩土的性
24、质和构造以及物理性质，包括层间的软弱层。查清楚滑动面所处的位置和特征。查清楚水文地质情况对工程有何种影响。（2）勘探和试验勘探线路必须按照构造物的轴线和滑动的方向进行交叉布置，沿着滑动的方向间距可以设为四十米，如果滑动提的宽度不大于五十米那还应该至少再设置一个勘探线；每个地质勘探面的水平距离为二十到四十米，支档工程的孔间距可以是二十到三十米。孔的深度应该穿过最下面一层的滑动面以下三到五米用以控制。还可以根据滑坡体的情况综合考虑。勘探点的布置应该结合支挡工程的综合情况考虑。滑动带的上下岩土层应该采取有代表性的试样进行物理性质试验，至少二到三组。滑动面的主要部位和设置抗滑类型处，要采取典型的原状土
25、至少三组。实验项目应该满足抗滑稳定性计算和设计。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 8 页 共 56 页当滑坡受地下水情况影响严重时，应着重查明水文地质情况。1.5.9 软土（1）勘探任务查明软土的性状和规模（包括厚度、平面分布情况等）。（2）勘探及试验当路基范围内发现较大规模的（顺路线方向长度）20m，厚度4m）软土时，应参照公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ017-96）中有关规定执行，一个软土工点应布置 1个机钻孔和适量的简便钻探孔和原位测试孔。当软土范围较小时，应采用螺纹钻与原位测试孔。勘探深度应至下伏较硬质土层内 12m。在布置机钻孔中的软土工点中均应采用原状土样进行现场试
26、验（含软土和下伏硬土层的土样，软土层中取样必须采取薄壁取土器）。1.6 地下水这次勘探我们应该特别注意地下水和泉眼的调查。所有的钻孔都要测量水位。水质的分析样本只挑有污染的点，并且每个工点都不许做一到两个水样。并且选择大型构筑物的点比较适合。1.7 岩芯保管所有的岩芯都应该保存在设计院由专业人员保管。路堑和高填方边坡的岩芯应该参照上述的规定进行保管。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 9 页 共 56 页2 斜坡软基处治设计工程地质条件比较简单，该路段位于山坡边，主要特殊性岩土为零星分布的种植土（约 0.5米），建议清除，而以下的硬塑粉质粘土（约 1米）以及下伏基岩志留系下统页岩，砂质页岩，
27、夹细砂岩，灰色，薄层状，为软-较软岩，可作为路基基底，基底最好挖成向斜坡内部倾斜的到台阶状。（设计见附图）3 路堤填方边坡设计3.1 填挖方边坡设计3.1.1 综述路基的设计必须依据当地环境与条件确定。而且必须严格要求规范要求的强制性规定设计，地方的规定必须严于强制性规定。另外，特殊地质段需要专项立案来分析施工设计的可行性。高挖方，填方地带务必严格参照标准化施工设计进行避免无谓的人力物力财力的浪费，另外本段的工程地质条件较好，适宜作为高速公路的路基。3.1.2 填挖方边坡路基各设计要素是根据当地自然条件，地貌情况和工程地质条件确定。.当填方路基边坡大于 8m 时，一般在 8m 处变坡；.当填方
28、路基边坡大于 20m 时，一般在 8m 和 20m 处变坡并于 20m 处设一宽 2m 的护坡道；.当填方高度小于或等于 8m 时，路基填方边坡为 1:1.5；龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 10 页 共 56 页.当填方高度大于 8m 小于或等于 20m 时，路基填方边坡 8m 以下部分为 1:1.75；.当填方高度大于 20m 时，20m 以下部分为 1:2；路堑边坡平台宽 1.5m，部分地段宽 1m，横坡均为 4%。对于局部用地比较宽松且弃方量较大的路段可以采用放缓边坡或设置成流线型路堤边坡的形式。对路堤基底视地形，土质，地下水位，填方高度等进行相应的处理。一般路段清除表层 50c
29、m 厚耕植土并在填前进行夯实；当地面横坡陡于 1:5 时，原地面挖成倒坡 4%，宽 2m 的台阶；地面坡度陡于 1：10耕地填前应挖松后夯实。挖方路堑边坡坡度根据地形，岩土性质，构造发育情况，水文地质条件，边坡高度等因素确定，挖方边沟外设绿化平台；挖方路基一般采用每 10m 分级；.当挖方高度小于等于 12m 时，一坡到顶；.当挖方高度大于 10m 时，每 10m 高度设置 2m 宽平台一处；上部岩土交界处变坡，一般土质边坡坡度 1:11：1.5; 石质边坡坡度 1:0.51:1.0.为汇集并排除路基挖方边坡上侧的地标径流，应设置截水沟；截水沟应设置在坡顶5m 意外。陡坡地段的半填半挖路基，中
30、央分隔带之外挖方的一侧不足一幅行车道宽度时，路床深度范围内的原土挖除换填，以保证行车道内土基的均匀性。3.1.3 工程地质情况及边坡设计方案本段属构造剥蚀地貌，线路段海拔 428.0-468.4m，地形起伏较大，该段主要为冲沟区，冲沟宽 60-80m，山坡坡度 2540，沟谷呈 V 字形。地标植被发育，多为杉木，松木，油茶和灌木。冲沟中常年有水流，流量一般在 100m/d。另本段第四系覆盖层较薄，主要为硬塑状粉质粘土，厚约为 1.5-3.0m。下伏基岩为志留系下统，岩性主要为页岩局部夹砂质页岩，薄-中层状。表层风化强烈，节理裂隙及发育，岩石破碎，页岩常呈碎片脱落，易风化崩解，风化层一般为 5-
31、15m，易产生滑坡。该段志留系下统地层总体倾向南东，倾角 1041，节理裂隙发育。地下水为基岩裂隙水和构造水，埋深较浅，断层破碎带含水较丰富。本区主要为填方区，路基基底稳定，但地形坡度较大，路堤高度较大，应采取合理的龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 11 页 共 56 页回填措施和支档措施，该区不良地质作用不发育，路段主要工程地质问题为表层风化层易产生滑坡和崩塌，工程地质条件较好。3.1.4填挖方边坡设计方案本路线的构造主要是剥蚀地貌。需要填方的路段一共两处，其中一处最高的填土高度为 30.68米，位于 K85+690-K85+795段。本段的地表地质情况情况主要是：硬塑状粉质粘土的厚度是
32、大约为 1.53到 3.01米。下伏基岩是志留系下统，它的岩石性质是强风化页岩夹杂着砂质页岩，薄到中层状。建议去除表层的种植土，把易硬塑质的粉质粘土做为基底，对于斜坡段陡坡路堤，除清除表层松散覆盖层外，基底宜挖成向斜坡内部倾斜的倒台阶状，并设置路肩墙支档。见附图。本段主要挖方路基为 K85+675-700段，排除表层的种植土外其余土可用于填筑填方段。挖方处的最大高度为 8m，采取 1:1.5的坡率一坡到顶，地质情况为高度较低且地质情况为较为稳定的强-中风化基岩，未见滑坡，崩塌，泥石流，采空区等其他不良地质作用，不需要支挡工程固定。3.1.5边坡分析方法 Bishop 法如图 2-2-1 所示，
33、 i E 及 i X 分别表示法向及切向条间力，土条高为 hi，宽为 bi，长为 li，Wi 为条块自重，Qi 为水平力，Ni、Ti 分别为条块底部的总法向力（包括有效法向力及孔隙水压力）和切向力，ei 为土条水平力 Qi 的作用点到圆心的垂直距离，土条底部坡脚为 i，xi 为土条中心线到圆心 O 的水平距离。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 12 页 共 56 页 简布法作用的集中在土坡断面中任取一土条，在坡体的两侧有侧向推力 Ea 和 Eb，剪力 Ta和 Tb，荷载包括P、Q 及均布荷载 q，Wr 为条块自重，在条块两侧作用有条间力 T、E 及 T+T 、E +E ，S 及N 为滑动面
34、上的作用力。通常， T、E、S 及N 为基本未知量。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 13 页 共 56 页.不平衡推力传递系数法龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 14 页 共 56 页图 3-3不平衡推力系数稳定性验算理正边坡稳定分析软件是通过用户对边坡坡面、土层等相关参数进行设定而对边坡进行稳定性分析，具有图文并茂的交互界面、计算书。能提供三种地层分布模式：均匀地层、倾地层、复杂地层，通过多种方式计算边坡的稳定安全系数。对于圆弧稳定计算，可采用瑞典条分法、简化 Bishop 法及 Janbu 法分别进行验证，并且操作简单易懂。从计算结果分析可知计算得最小稳定系数 K= 1.365，
35、满足 K1.3 要求，故该边坡满足稳定性要求。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 15 页 共 56 页3.1.6 边坡防护以及排水为了把滑坡体区域内的雨水快速汇集排到外面，阻止流进进入滑坡体，所以必须增加滑坡的下滑力和较小岩土抗剪的强度。这样必须在滑坡体内修建排水措施，使得流体尽快排除坡体之外。因此我们要尽可能详尽地测量清楚滑坡区域内的地址情况并且绘制成地形地貌图来进行排水设计。排水措施包括集水沟和排水沟。（1）集水沟这类沟渠主要是横贯斜坡，以便尽可能地汇集雨水、地表水，并把横贯斜坡的范围较宽的浅的水沟与纵向的排水沟连接起来。集水沟有沥青铺面的沟渠、半圆形钢筋混凝土槽和半圆形波纹槽等多种，
36、用刚性材料时要缩短各槽的长度，并用桩支承在地基上。（2）排水沟排水沟是用来把汇集的水尽快排出滑坡区，因此应采用较陡的坡度，并通过流量计算来确定断面尺寸。地表凹形部位的排水沟，每隔 20 30m 设置一个连结箍，特别是在地基松软的情况下，有时还要用桩来固定排水管路。排水沟的末端应设置端墙，并将水派到河流等处。排水沟可以采用石砌水沟，混凝土水沟，U 形槽，半圆形波纹槽等。在滑坡体内的水沟应有防止渗水的铺砌：如采用浆砌片石、混凝土板或沥青板铺砌，砂胶沥青堵塞砌缝。在本设计中采用沥青铺砌的截水沟构造，它既能防冲、防渗，而且经久耐用，亦便于施工和养护。通过滑坡裂缝处的沟身可用木质或塑料硬板水槽搭叠做成，
37、以免沟身挤压时断裂渗水。同时，应整平地表，夯填裂缝，使地表水尽快归沟，减少渗漏。3.1.7 地下排水工程设计对于降水沿地表径流可能汇至高速公路的路段设置截水沟，截水沟平面基本沿等高线方向布设，根据水流汇聚情况及滑坡在可以发展的边界以外不小于 5.0m 处，设置环形截水沟。出水口应尽量远离路基，减小对道路景观的影响。环形截水设计数条截水沟龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 16 页 共 56 页时，其间距取 50 60m ，每条截水沟的断面尺寸，按山坡沟间汇水面积和汇流量计算确定。其断面形式采用矩形形式。截水沟铺砌时应先砌沟壁，后砌沟底，以增加其坚固性。迎水面沟壁应设泄水孔（10cm 20cm
38、 ），以渲泄土中渗水。沟壁应嵌入边坡内，采用浆砌片石修筑排水沟，每隔 46m 设一沉降缝，用沥青麻筋仔细塞实，表面沟缝，随时发现断裂，随即修补。当滑坡地段上土中水丰盈时，则浆砌的排水沟上侧应增设泄水孔，泄水孔背后设反滤层，必要时还应在水沟底设石磕或卵石垫层。边坡在每条排水沟上设置一排排水孔，排水孔长度均为 8.0m，排水孔径为 120mm，孔内设 100mm 滤水套管，以防止孔壁坍塌堵死和有利于泄水。排水孔上倾 10 ，插入孔内滤水管可以用硬质韧性的塑料管，除管底部分作流水槽外，上部分约 3/4 范围均钻0.5 1.0m 孔眼以利排水。孔眼间距为 10m，防止孔眼被堵塞，孔周应填以砂砾土，其颗
39、粒直径、级配视含水层土颗粒大小和孔眼大小而定。另外边坡底部可以设置一层砂卵石土来引导地下水排到排水沟，这样做既经济环保又加强了排水效果，一举两得。3.2 支挡工程 3.2.1 路肩挡土墙设计资料由于本段落横坡较陡、采用一般的挡土墙则抗滑力倾覆力等等不足，经过了多种方案的考虑和比较，本设计中采用了桩基托梁挡土墙，能够有效减少土石用方，符合经济预算。其尺寸如图。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 17 页 共 56 页持力层名称 湿密度 容许承载力 内摩擦角 凝聚力 基底摩擦系数 fao C g/cm*2 kPa kPa粉质粘土 1.90 200 20 40 0.3强风化页岩 2.20 300
40、20 30 0.4本支挡工程采用浆砌片石式重力挡土墙：设计墙高 H=17.5m，顶宽 1m，底宽 10m，墙顶的填土高度 a=0m，墙背倾斜，=19基底水平，墙面垂直。3.2.2 车辆荷载根据路基设计规范（JTG D30-2004），车辆荷载为计算方便，可简化换算为路基填土的均布土层，并采用全断面布载。 换算土层厚：h0=q/式中 为墙后填土容重，=20KN/m；q 为车辆荷载附加荷载强度，墙高大于 10m 时，取 10 kN / ；墙高在 210 m 之内时，附加荷载强度用直线内插法计算。q=10kN/5.02/1h0龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 18 页 共 56 页3.2.3 土
41、壤地质情况 填土为土石混合填料，内摩擦角 =20，墙背与填土间的摩擦角 =20/2=10，容重为 20kN/m，=0.7，容许承载力fao=300kPa 3.2.4 墙身材料采用 7.5 号砂浆，25 号片石砌体，砌体容重为 23kN/m，根据规范：砌体容许压应力为 900kPa 容许剪应力 90kPa，容许拉应力为 140kPa。3.2.5 墙背土压力计算对于墙趾前土体的被动土压力 Ep，在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用，以偏于安全，一般均不计被动土压力，只计算主动土压力。破裂面计算假设破裂面交与荷载中部，则： 49102= =0a1）（ hH）（ a2）（）（
42、 5.17025.170=161= +（ b+d） - =0b2a0 tanh0）（ H34.015.7.）（=-55.0= +tant）（）（ tanb49tanco10=-1.15+1.62=0.47故破裂角 25破裂面检验堤顶破裂面至墙踵： 23.847.051tan）（ H荷载内缘至墙踵： -6.0.-dbt 荷载外缘至墙踵： .14234.0517lan0 龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 19 页 共 56 页故-6.0 8.2314.0，假设满足要求。系数 和 的计算K1 81.0tansinco）（）（ ）（ /tabh1）（）（ 0/d2）（ 5.17hh23H05.1a
43、1230K）（主动土压力计算kN/m26.85.17.221a EkN/m0.6cosax ）（ kN/m16392.5iny）（土压力作用点计算土压力的作用点与墙踵之间垂直距离计算公式为：= m）（ ）（ 3012223y haaHZ 37.5105.689）（m.4tn97.56tnyx B3.2.6 墙身截面计算截面面积 ）（ 25.96.170A墙身重心到墙趾的水平距离为：m09.425.964.8i XZG墙身重为： /1.3ik KNA龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 20 页 共 56 页3.2.7 墙身稳定性验算抗滑稳定性验算根据公路设计规范： pQxyQpQxyQ EEG
44、EEG 21010201 tan).(tan)tan(. =1016.4kN016394.07.016394.21. ）（根据公路路基设计规范，抗滑动稳定系数 Kc 按下式计算：0pxctanNEEKp）（ 式中：N作用于基底上合力的竖向分力（kN），浸水挡土墙应计浸水部分的浮力，；Gk38516924y墙前被动土压力水平分量的 0.3 倍，这里为 0pE带入数据：Kc=1.3445 Kc=1.3所以挡土墙抗滑稳定性满足要求。可以得出挡土墙的抗滑稳定性满足规范的基本要求。龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 21 页 共 56 页倾覆稳定性验算由公路路基设计规范可知，倾覆稳定的计算方程为： p
45、2yxy18.0ZEZEGQQ）（=2706kN0）（ 20617.5639.4109.248.0抗倾覆稳定系数按照下列的公式计算：=1.56Ko=1.50yxp0ZEGK所以抗倾覆的稳定性满足规范的基本要求。基础地面的压应力（偏心荷载作用时）作用于基底的合力偏心 e 为：=0.70 =1.1639247.50.8952ey1x1 EGZZBN 6B67 kPaPBABAQQG 409.1ak57107.3225.96410 esincoseminax010y1d2,1 ）（）（ ）（）（）（满足要求3.2.8 墙身截面强度验算强度计算龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 22 页 共 56
46、页kjRAN ）（ iii10j QCQGNN式中 5.0j重 要 性 系 数 ， 本 设 计 取；设 计 轴 向 力 ，0208ke156aNMB；）（ ）（ NNk5.3902654.192.051j ）（ .017.2628k）（ ）（龙山-永顺高速公路路堤路堑边坡设计第 23 页 共 56 页NARk5.39056231.290650k 满足要求。3.2.9 稳定计算挡土墙构建偏心，轴心受压的时候，正截面的稳定按一下规范确定的公式计算： kjRAN式中， 是偏心受压构建的纵向弯曲系数 BHes2,)(163120ssk ）（式中 与材料有关的系数，按规范取 s=0.002。s带入数据： 0.1)2.(6137.2.0.1k ）（ NRAK k3958.905k 故满足要求。经过上述的分析和计算，我们得出挡土墙的稳定性，抗倾覆性，合理偏心距，基底应力以及截面应力等要素都满足要求，所以设置的挡土墙合理，可以使用在实际工程中4 挡土墙排水设施4.1 排水设计
