JTG D30-2004(条文说明) 公路路基设计规范.pdf
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1、附件公路路基设计规范(汀GD3(-24) 条文说明条文说明1 总则1.0.2本规范适用范围为新建、改建公路的路基设计,其他公路的路基设计亦可参照使用。1.0.3 路基由路基本体和路基设施组成。路基本体是指路基断面中的填挖部分;路基设施是指为确保路基本体的稳定性而采用的必要的附属工程设施,它包括排水设施和防护支挡加国设施。路基是路面的基础,必须确保路基长期稳定,防止产生病害。因此,必须扭转把路基工程当成一般土石方工程的简单化观念,真正把路基工程视为与桥隧工程同等重要的结构工程。1.0.5在过去的路基设计中,由于地质条件未探明,致使施工开挖后实际情况与设计不符;或者在复杂地质情况下施工方法与工艺不
2、当,从而产生了新的病害。针对这些情况,本条强调必须探明山体和地基的水文地质与工程地质条件,使设计符合实际。1.0.7从南方几条山区高速公路共计731处挖方高边坡的调查情况看,在土质或类土质(全强风化层)路笙边坡高度大于20m,岩石路费边坡、土质与岩石组成二元结构的路整边坡高度大于30m的高边坡中,稳定性差与不稳定的高边坡占41.7%,尚不包括施工程序和施工工艺不当所引起的边坡失稳,因此,稳定性差与不稳定的高边坡所占比例很大。为解决高边坡稳定性,确保高速公路安全,高边坡加固中采用了大量预应力锚索(杆)、抗滑桩或抗滑挡墙等,不仅工程造价高,而且对周围环境产生影响。山区地形复杂,受高速公路路线平面和
3、纵面技术标准限制,路堤边坡高度达到20-30m,有的工程设计路堤边坡高达40-50m,并常与陡坡路堤相伴生,存在边坡稳定性不足和路堤不均匀变形问题。同时将占用大量良田,从整个社会经济综合效益考虑,高路堤往往不是最佳工程方案。综上所述,应对路堤边坡高度和挖方边坡高度进行适当限制;在初步设计阶段加大围绕路基高边坡稳定问题所进行的路线方案比选力度,是十分必要的。在进行方案比选时,既要考虑建设期间的工程量、施工方法等因素,又要考虑运营期间因路基病害所增加的养护维修工程量和因此造成的运营效益损失,还要考虑整个社会效益。在工程投资相差不多的情况下,应优先选用桥隧工程以及采用新技术、新工艺、新材料的工程方案
4、。公路路基设计规范(肌030-2刷)1.0.10 动态设计是路基设计的基本原则。动态设计是根据施工中反馈的信息和监测资料完善设计,是一种客观求实、准确安全的设计方法,适用于路基施工阶段,是施工图设计的延伸。因此,动态设计必须以完整的施工设计图为基础,严禁打着动态设计的旗号,进行边施工、边设计。一106一条文说明3 一般路基3.2.1、3.3.2路基压实标准一直是大家关注的问题。为了消减路基差异变形,减少桥头跳车问题,大家都主张提高路基压实度标准,本次修订时,根据高速公路的建设经验,将路基压实度进行了调整,分别提高1% -3%,并将零填及路笙路床压实厚度由0.30m(上路床)改为0.80m(上、
5、下路床)。湿粘土、红粘土、高液限土、膨胀土、盐渍土等特殊土作为填料时,应采取各种有效技术措施,使之达到重型压实试验法的压实度要求。但提高压实度十分困难,也不经济时,可根据试验路研究成果确定压实度要求或者按本规范表3.3.1、表3.3.2的规定适当降低1% -3%。3.3.1 原规范J013-95规定了上、下路床及路堤填料的最小强度(CBR)要求,作为路基填料选择的依据,对保证路基填筑质量起到了重要作用。但在规范执行中也存在争议,认为现行CBR测试采用饱水4天的试验状态,而高速公路路堤多处于中湿和干燥状态,试验状态与路基土实际状态不一致。CBR 30MPa)、软质岩(5-30MPa)、极软岩(
6、60 MPa)、较硬岩( 30MPa)、软质岩(5-30MPa)、极软岩(MPa)、中硬岩石(30-MPa)、软质岩石(-0.6时,不宜大于0.2: 10挡土墙受倾覆稳定、基底偏心或基底承载力控制时,可设置墙趾台阶,台阶的连线与竖直线间的夹角,对于砌体不宜大于350,对于混凝土不宜大于450。随着公路工程结构可靠度设计统一标准的制定,地基基础工程标准化工作面临着如何贯彻概率极限状态设计基本原则的问题。基础的结构构件设计和上部构造的构件设计大致相同,因此可以按照上部构造的概率极限状态设计规定设计,但地基设计却与上部构造有较大差异,故不能将现有比较成熟的上部结构可靠性分析的一些概念、方法、参数等不
7、加区别的简单套用。现时关于地基工程标准化工作的倾向性意见是:在技术储备十分不足的条件下,要将可靠性研究的结果纳入规范,必需谨慎、可行。在基本概念上应与土力学的物理机制相符合;在数据上既应与工程经验相容,又必须为今后规范的修订与发展一128一条文说明留有余地。本条的编写采用上述倾向性意见,在挡土墙稳定计算中,保留了公路路基设计规范(JTJ 031-86)第三章挡土墙稳定验算所采用的总安全系数法,又增列了承载能力极限状态验算稳定方程的条文规定,因此可按照总安全系数法的工程经验来校准稳定验算极限状态设计表达式的计算结果,为今后采用概率极限状态设计方法编写规范积累资料。5.4.4半重力式挡土墙是介于重
8、力式挡土墙与悬臂式挡土墙之间的一种挡土墙形式。半重力式挡土墙的优点是充分利用混凝土的整体性或钢筋的抗拉强度,体积比重力式挡土墙小,可采用较低的强度(混凝土标号大于ClO)的混凝土结构,不用或仅用少量钢筋,所以造价一般比同高度的悬臂式挡土墙低。5.4.5扶壁式挡土墙一般构造的规定系综合我国铁路路基支挡结构设计规范HTBl25)、铁路工程设计手册(路基n、支挡结构设计手册及日本高等级公路设计规范的相关规定编写的。这些结构规定均建议采用整体浇筑的结构形式。扶壁式挡土墙也有采用拼装式的,但其应用的限制较多,如地质不良地段、8度以上烈度的地震区不宜采用,需配置吊装设备及预制场地等,计算方法也与整体式浇筑
9、墙不同,国内较少采用,故未列入规范中。5.4.6肋柱式锚杆挡土墙与板壁式锚杆挡土墙既有相似的支挡原理,又各具特点,简列如下,以便根据工程实际情况合理采用。胁柱式锚杆挡土墙:由肋柱和挡土板组成。锚杆间距一般比板壁式锚杆挡土墙大,锚孔直径1-150川,需采用钻机钻孔,灌注砂浆后,杆体和锚孔孔壁粘结为一体,属于以粘结力为主要锚固作用的锚杆类型。板壁式锚杆挡土墙:由现场浇筑的整体式墙面板或装配式墙面板与多排小锚杆组成。锚孔可采用普通风钻钻成,锚孔直径35-50阳,锚孔深度4-5m,常用模缝式锚杆,杆端直接与锚孔接触,增大了锚杆与锚孔间摩阻力,因此兼具粘结型与机械型锚杆的特点。5.4.7锚定板挡土墙主要
10、有两种类型:胁柱式和板壁式O胁柱式锚定板挡土墙的墙面系由胁柱和挡土板组成,一般为双层拉杆,锚定板面积较大,拉杆较长,挡土墙的变形量较小,可用作路基的路肩式或路堤式挡土墙;板壁式挡土墙的墙面系为钢筋混凝土墙面板,可通过墙面板几何形状及板厚的搭配,获得整齐而富有变化的可观赏性外观,因此,多用于城市交通支挡构造物工程。虽然锚定板挡土墙的挡土板或墙面板所承受的土压力也系由填料及填料表面的车辆附加荷载所引起,但锚定板挡土墙为组合结构,由于拉杆、锚定板及填土的相互作用,土压力的作用机制较为复杂,与填料性质、压实度、拉杆埋深及拉杆长度、锚定板的面积等多种因素有关。铁路部门结合工程项目,进行了大量现场实测与模
11、型试验,得出以下结论:1)实测的主动土压力大于按库伦理论所计算的主动土压力,其比值约为1.21- 1. 550 一129一公路路基设计规范(川GD3命斗刷)一般介于计算的主动土压力与静止土压力之间。2)实测土压力沿墙背不是按三角形分布,而呈单峰形或锯齿形分布。由于锚定板挡土墙中钢筋混凝土构件为主要组成部分,需较为精确地计算构件所承受的作用(或荷载),特别是应防止多层拉杆的肋柱因作用(或荷载)采用值不当影响到内力符号的改变,所以设计土压力不能简化为三角形分布,而按实际分布图形进行简化。5.4.8加筋土挡土墙与其他类型挡土墙较突出的不同点是,填料本身也是墙体的一部分,因此,填料的选择、拉筋材料的质
12、量以及填料、筋带、面板之间紧密、稳定的结合是应予以特别重视的设计、施工要素。考虑到筋带材料的发展趋势、部分地区的应用经验及国内相关行业土工织物应用技术规范的规定,本规范编写时增加了钢塑复合带、土工格栅等筋带材料。加筋土挡土墙相邻墙面的夹角不宜小于700,主要考虑的是施工时该部分筋带的布置均匀、受力合理与经济。为充分发挥筋带与填料间的摩擦力,一般情况下应避免筋带相互重叠,但当采用聚丙烯土工带作筋带时,一个钢拉环(或预留穿筋孔)上筋带数量可能较多,基于抗拔稳定性的要求,为承担土压力强度的需要,部分筋带可以重叠。在相邻加筋体墙面的凸部(即内夹角小于180。处),夹角越小,越易造成应力集中,从而可使凸
13、部外膨,因此在墙面拐角处宜布置加强筋带,当夹角小于90。时,在邻接两墙面布设互拉的筋带。在相邻加筋体墙面的凹部(即内夹角大于1800处),为使筋带的密度与一般部位相同,必要时也应增设筋带。为了尽量减少面板对地基产生的压力,防止地基发生过大的不均匀沉降,确保面板不被损坏,除坚硬地基外,在-般情况下均考虑设置条形混凝土基础。按照本规范第5.4.3条的规定,对于一般土质元冲刷的挡土墙基础,其埋置深度要求在地面以下至少1mo但国内大量的加筋土工程实践表明,上述规定对加筋土来说一般偏大,由于加筋体外设置了散水和1m宽的护脚,从而保护了加筋土结构的基础,因此埋深可以减少,故条文中确定最小限制值为0.6m。
14、当地基为岩石或利用旧有的路面、混凝土作地基时,加筋土面板基础的埋深不受上述限制,可根据具体情况确定。浸水地区加筋土工程目前国内使用较少,尤其对采用粘性土填料尚无经验,因此宜采用渗水性土作填料,以及时排出加筋体中的水分,减小作用于加筋体的动水压力的影响。为了增加墙体稳定和墙后土体的稳定性,在设计水位以下宜做成石砌或混凝土实体墙。对于设置在斜坡上的加筋土结构,应在墙脚设置一定宽度的护脚,以防止前沿土体在加筋土体水平推力作用下产生剪切破坏,导致加筋土结构丧失稳定性。根据实践经验和国外有关资料,护脚宽度一般不宜少于1m,其位置由面板基础底面埋置深度确定O为排除墙址的地表径流,防止雨水、加筋体顶面和内部
15、排出的水流渗入加筋土挡土墙的基础或冲刷基础,护脚表面宜用浆砌片石做成具有3%-5%横坡的散水层。加筋土内部稳定性分析的目的是确定筋带断面长度,局部平衡法是它的基本方法。内部稳定计算的局部平衡法原理是根据作用在填料中最大拉应力点上的应力来计算拉筋的最大拉力T阳础。在最大拉应力点M上不存在剪应力,主要是垂直应力1和水平-130一条文说明应力町,根据对称原理,在两筋层之间的介质平面上同样可以假设无剪应力,可以说,局部应力的由筋带来平衡。为增强高墙的安全,对高度大于12m的挡土墙,除用局部平衡法计算外,还需用总体平衡法验算,可参见相关资料。对考虑浮力的规定解释如下:1)水位愈低,浮力愈小,则筋带所受拉
16、力愈大,故筋带断面设计采用低水位浮力。2)条文中的其他情况指筋带长度设计、整体稳定性验算。最不利水位指产生作用(或荷载)效应最不利组合的设计值(计算值)时的水位。区分加筋体活动区和稳定区的目的是为了确定拉筋锚固段起点。加筋体的潜在破裂面为筋带最大拉力点的连线。国内外众多文献提出:潜在破裂面可简化为上部平行于墙面(相距0.3H)、下部通过墙脚(与水平面夹角为450+,/2)的二段折线,本规范条文采用了这一简化破裂面法。按照规范条文图5.4.8-2的简化破裂面图,则上、下两部分高度矶、H2按下式计算:H2 = bHtan( 450 +引|飞1.I (5-1) H1 = H - H2 J 式中:bH
17、一一简化破裂面的垂直部分与墙面板背面的距离;伊一一加筋体填料的综合内摩擦角(0)。规范条文中的式(5.4.8-9)系按材料力学基本公式及拉力作用的组合设计值应小于或等于筋带材料的抗力设计值的规定导出的,式中1跚是单位换算系数。本规范筋带材料的抗拉性能分项系数Yf、抗拉计算调节系数YR2的取值,主要是根据土工合成材料应用技术规范(GB50290)容许抗拉强度综合安全系数的规定、公路桥涵设计通用规范(G凶0)对钢和钢筋混凝土构件性能设计值的规定推导和确定的。5.4.9 当桩板式挡土墙在土压力与其他可变荷载作用下,墙顶的计算位移量较大时,适当设置锚杆可约束墙顶变形,保证墙体在正常使用状态下有平直的外
18、观。桩板式挡土墙墙长的两端部构造,一般较难满足伸人路基内或嵌入原地层的深度要求,因此需对墙端另作设计,通常采用的办法是在墙两端各砌(浇)筑一段整体式墙面的挡土墙,作为与路基或原地层连接的过渡构造。5.5.1边坡锚固技术是一种发展中的加固措施,工序比较复杂,种类繁多,制约因素多,属于隐蔽工程,在工程设计时必须进行方案可行性论证,以保证锚固工程的安全可靠、技术先进。不同的锚结构类型对边坡变形的限制作用差异较大,因此进行边坡锚固支护设计时,首先应对边坡的允许变形认识清楚,以利铺结构类型的选择。通常主动锚(如预应力锚索)支护后的边坡变形小于被动锚(如全长粘结锚杆)支护后的边坡变形。边坡锚固设计中,排水
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