毕业设计
地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象。渗入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度。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，并防止地面水浸流、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、降低，并引至路基范围以外的适当地点。
6.2.1路基排水设计的一般原则为：
1) 排水设计要因地制宜，全面规划，综合治理，讲究实效，注意经济，并充分利用地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，及时疏散，就近分流；
2) 路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相结合；
3) 路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠；
4) 路基排水要结合当地水文条件，就地取材，以防为主。
南西三公路第四十六标段路基宽度为8.5m，路肩0.75m。路面结构属于无中央分隔带的整体式双车道路幅。其排水主要分为地面排水和地下排水两部分，南阳地区地处中原属于Ⅳ2区，雨季较多，所以排水设计是工程中一个不容忽视的问题，须注重考虑。主要设计及结构类型如下:
排水分为两类，第一类排水时在前期的任务，即在施工期间考虑在施工前开挖临时排水边沟，排除施工期地表水并降低地下水，同时在路基底部掺加低剂量石灰处理，设置40cm厚的稳定层等。第二类排水即是通过路面横坡、纵坡、边沟、边沟急流槽等将地表水迅速排除路基之外，并采用沥青下封层、土路肩纵坡、碎石盲沟或排水管等将渗入路面面层的水引出路基之外。
6.2.2排水设计
（1）、路面排水：设计2%的路面行车道路拱横破，路肩横破，路线纵向坡度（纵断面设计中）也符合排水要求。
（2）、边沟排水：由水力计算公式
Q=WC
(3.1)
式中：Q—流量；
51
毕业设计 W—边沟断面面积； C—流速（谢才）系数； R—水力半径； i—边沟沟底纵坡。 设计内边坡和外边坡均为1:1的梯形明沟，沟深为0.5m，沟底宽度为0.5m，沟底纵坡确定为0.15%。对于连续挖方路段边沟沟底纵坡应适当调大为0.3%，即可满足排水要求，必要时可在路线纵向50～100m之间设置一个横向排水口。： （3）、路面渗水设计 沿路面边缘设置由透水性填料集水沟、横向出水管和过滤织物（土工布）组成的路面边缘排水系统。通过设置沥青封层、土路肩纵横向碎石盲沟和排水管，将渗入路面面层的水引出路基之外。由于通过沥青面层下渗的水量有限，考虑到排水路径的限制，因此，设计中采用每30m左右设置一道Ф5cm横向排水管，设置排水管的坡度为0.15%～0.2%之间，以确保路面下渗水的排除，排水设施图如图3.2所示。 路堤边沟 路堑边沟截水沟 图3.2 排水结构图 6.2.3 排水的意义
路基的强度与稳定性同水的关系十分密切，水的作用是导致路基病害的主要因素之一，因此，路基设计、施工和养护中，必须重视路基排水工程。路基排水一般是疏散为主，结合农田水利建设。个别复杂地段需作特殊处理，排水考虑先重点后一般，先地下后地面。
6.3 路基防护设计
路基支挡工程主要采用挡土墙，挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。为防止路堤边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。挡土墙有自己的排水设施，以疏干墙后土体，
52
毕业设计
避免墙背积水形成静水压力。墙背回填土上部以相对不透水的粘性土夯实封闭，泄水孔进水端设反滤层（砂砾石）。
为避免地基不均匀沉陷引起墙身开裂，需在地质条件变化处设置沉降缝；为防止圬工硬化收缩和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝，一般合二为一，缝宽2—3m。
本路线中由于填挖量较大，设计挡土墙。
6.4路基稳定性验算
6.4.1 路堤稳定性验算设计参数
基本资料：
（1）路基宽度B＝8.5m,桩号K2+455.4处最大填方高度为13.4m。
（2）土质：河南南阳段位于Ⅳ2区，查《公路路基设计规范》JTG D30—2004及《道路设计资料集3》知该路段不浸水情况土工参数??17.658KN/m3， 粘聚力C=34.355Kpa， 内摩擦角??35?
（3）路堤边坡坡度为1：1.5
本路线为三级公路，行车荷载为550kN。设计任务书不要求路基设计洪水频率。现用表解法法对路堤进行稳定性验算。
解:(1)将公路-Ⅱ级荷载换算成土柱高ho，h0?nG (6.1) ?Bl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）； ?——填料的容重（kN/m3）；
l——车辆荷载的纵向分布长度（m），除履带车为履带的着地长度外，均取车辆前后轴轮胎外缘的间距（等于前后轴距加一个轮胎着地长度），对汽车-10和15级的重车（车重为150kN和200kN）为4.2m，汽车-20级重车（300kN）为5.6m，汽车-超20级重车（550kN）为13m，履带-50（500kN）为4.5m，挂车-80，100和120均为6.6m；
B——车辆荷载的横向分布宽度（m），取横向并行车辆轮胎（或履带）着地最外缘的间距，即
B?nb?(n?1)d?e (6.2)
b——每一车辆两侧车轮（或履带）的中距（m），各级汽车为1.8m，履带车为2.5m，平板挂车为2.7m；
d——并行车辆相邻车轮（或履带）的中距（m），一般取最小值为1.3m；
53
毕业设计
e——轮胎（或履带）着地宽度（m），对汽车-10级重车和平板挂车的双后轮为0.5m，其他各级重车为0.6m，履带车为0.7m。故:
横向分布宽度:
B?nb?(n?1)d?e?2?1.8?(2?1)?1.3?0.6?5.5m 土柱高ho: h0?nG2?550??0.87m ?Bl17.658?5.5?13(2)由图可知换算后的边坡坡度比为1:1.50,
将土条的高度a，宽度b及弧长L统一换算成关于边坡高度H的函数，即 a=YH，b=XH，L=ZH； 式子K?f?Ni?cl?T改写为K?f?A?icB ?HXY?cos??其中A??XY?sin?i，B?iZ
XYsin??i2. 由计算可知，m=1.50，用查表法计算的五个圆心的A与B的值，
? f?tan35?0.700
c34.355??H17.658?13.4?0.136，得
K?f?A?c?B?0.7A?0.136B （6.3） ?H计算结果如下表所示:
滑动圆弧的圆心 坡度比 A 1:1.5 3.06 O1 O2 O3 O4 O5 B 6.25 A 2.54 B 6.50 A 2.15 B 7.15 A 1.90 B 8.33 A 1.71 B 10.10 K1?0.7A1?0.136B1?0.7?3.06?0.136?6.25?2.99 K2?0.7A2?0.136B2?0.7?2.54?0.136?6.5?2.66 K3?0.7A3?0.136B3?0.7?2.15?0.136?7.15?2.477 K4?0.7A4?0.136B4?0.7?1.9?0.136?8.33?2.46
54
毕业设计
K5?0.7A5?0.136B5?0.7?1.71?0.136?10.10?2.57 项目 圆心 A B K 由以上计算可知：
Kmin=2.46>1.25,故该边坡稳定
6.5 挡土墙设计
6.5.1 挡土墙设计资料
O1 O2 O3 O4 O5 3.06 6.25 2.99 2.54 6.50 2.66 2.15 7.15 2.477 1.90 8.33 2.46 1.71 10.10 2.57 在K2+455.4处，所处桩号填方高度13.40m，设计挡土墙分段长10～15米，墙高12米，仰斜式，墙背与竖直线间的夹角为14.04o，路堤均为砂粘土，内摩角Φ=35o，土的容重??17.658KN/m3，设挡土墙时墙背与填料的摩擦角?=23o，片石圬工容量
rs=21582N/m3，基底底面与地基土间的单位粘聚力C=34355Pa，砌体容许压应力σ
=1275KPA，地基允许承载力为245Kpa。下图为挡土墙设计简图
55