第8章 路基设计基本知识 【教学基本要求】 通过本章内容的学.

【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、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 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．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

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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 细粒土 粗粒土 巨粒土 边坡坡率 上部高度(H≤8m) 1：1.5 1：1.5 1：1.3 下部高度(H≤12m) 1：1.75 1：1.75 1：1.5 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 1 2 3 砌石高度m ≤5m ≤10m ≤15m 内坡坡率 1：0.3 1：0.5 1：0.6 外坡坡率 1：0.5 1：0.67 1：0.75 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 含石土 含土石 胶结与密实的 中等密实的 黄土 细粒土、粗粒土 风化岩石 一般岩石 坚石 边坡高度(m) 20 20 20 20 20 - - 边坡坡度 1：0.5～1:1 1：1～1:1.5 1：0.3～1:1.25 1：0.5～1:1.5 1：0.5～1:1.5 1：0.1～1:0.5 直立～1:0.1

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

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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。

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（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。 暗沟应在路基填土前或开挖后，按泉眼范围及流量大小或渗沟汇集的水流情况，确定断面的尺寸。当暗沟沟底标高处于路基工作区内或以下不深时，暗沟沿程必须防渗封闭，否则不能保证路基工作在干燥、中湿状态。暗沟沟底纵坡应不小于1%，出水口沟底标高应高出沟外最高水位20cm，以防水流倒灌。寒冷地区的暗沟，应采取防冻保温处理措施或将暗沟设在冰冻深度以下。

（2）渗沟

渗沟采用渗透方式将路基工作区或以下较浅的大面积地下水汇集于沟内，并沿沟把水排到指定地点，此种地下排水设施统称为渗沟。根据地下水分布及影响路基情况的不同，渗沟设置的位置及作用也有所不同。

按照需要排水流量的不同，渗沟大致有3种形式：填石渗沟(亦称盲沟)、管式渗沟和洞式渗沟。3种形式均由排水层(碎砾石缝或管、洞)和反滤层所组成。

填石渗沟(盲沟)一般用于流量不大、渗沟长度不长的地段，是目前道路上常用的一种渗沟形式。盲沟的排水层，可采用石质坚硬的较大颗粒填充，以保证具有足够的孔隙率排除设计流量。由于排水属渗流紊流状态，碎砾石构成的排水层阻力较大，为防止淤积，其纵坡不宜小于1%，一般可采用5%。

管式渗沟适用于有一定流量、渗沟长度较长的地段。但渗沟纵向长度应不大于100m，若渗沟过长时，应加设横向泄水管，将渗沟内的水流迅速分段排除。其最小纵坡为0.5%， 沟底纵坡取决于设计流速，最大流速应考虑到水管及托底的耐冲能力而确定。泄水管，可用混凝土、石棉或带孔塑料管等材料制成。管壁上半部可交错排列留有渗水孔，外铺土工布过滤。管径视设计流量而定，一般为15～30cm。在冬季管内水流易结冰的地段，为防止堵塞可采用较大直径的泄水管，并加设保温层。

洞式渗沟适用于地下水流量较大或缺少圆管时，可采用石砌涵洞形式。洞身断面大小依设计流量而定。涵洞可用浆砌片石筑成，上加带泄水小孔的混 凝土盖板或条石覆盖。沟底纵坡最小为0.5%，有条件时适当采用较大纵坡，以利排水。

渗沟内用做渗水或排水的砂石填料，应经过筛选和清洗。反滤层是为了汇集水流，并用于防止含水层中土粒堵塞排水层

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图8-2-7 圆形渗井的结构示意图 而设置的。反滤层应尽可能选用颗粒大小均匀的砂石材料，分层填埋，相邻两层颗粒直径之比不小于l:4，每层厚度不小于15cm。有条件时可在反滤层外加铺土工布进行包裹，更能加强过滤作用，同时使得路基土颗粒不因随水流被带走而形成空洞。各种渗沟出水口沟底标高应高于沟外最高水位标高20cm。

（3） 渗 井

在平原地区，当路基设计标高不高，但是地下水位较高而影响路基工作区时，可设置竖直方向排水设施，把附近周围上部的地下水，渗流引排到深部的潜水层或透水层中去。这种起到局部降低路基范围内地下水位的竖向排水设施称为渗井，渗井的下部必须穿过不透水层而深达透水层。渗井的直径一般50～60cm，最小直径不应小于15cm。井(孔)内由中心向四周按层次分别填入由粗至细的砂石材料。中心粗料渗水，四周细料反滤。填充料要求筛分冲洗。

4．城市道路路面排水

路面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。路面排除降水的方法有设置道路的坡度排除、设置分隔带排除、设置排水结构层排除、设置边缘排水系统排除。

通常城市道路的标高低于两侧街坊，其常用的路面排水方法是:两侧街坊的雨水通过横坡排向车行道两侧的街沟，然后顺街沟的纵坡流入沿街沟设置的雨水口，再由地下的连管通到雨水管道排入水体。而我国大多数城市位于平原地区，有些旧城在街坊或沿街建筑已形成的情况下修建道路，以致纵坡很小甚至为零，尽管道路路面设置路拱横坡，以排除雨、雪水，但通常街沟和人行道的纵坡均平行于路中心线纵坡，当纵坡很小时，积留的雨、雪水，就很难沿街沟的纵向排除，尤其在暴雨或多雨季节，路面成片积水，既影响路基路而的稳定，又妨碍交通。所以城市道路纵坡小于0.3%的路段应设锯齿形街沟。

（1）锯齿形街沟设计的方法

所谓街沟即指露出路面部分的侧石与路面边缘或平石，作为城市道路排除水的三角形沟。锯齿形街沟设置的方法是保持侧石顶面线与路中心线平行(即两者纵坡相等)的条件下，

交替地改变侧石顶面线与平石(或路面)之间的高度，即交替地改变侧石外露于路面的高度(左图所示)。在低处设置雨水进水口，使进水口处的路面横坡i4(下图所示)大于正常横坡i横，而在两相邻进水口 之间的分水点处的路面横坡，i3小于正常横坡。这样

8-2-8 锯齿形街沟立面示意图 雨水由分水点流向两旁低处进水口，街沟纵坡(即平

石纵坡或路面边缘纵坡)升降交替，呈锯齿形。

通常侧石全高30cm(见右图)，露出路面部分的高度为10～20cm。如露出值过低，则不能容纳应排泄的最小地面水流量，以致溢过侧石而漫至人行道上影响行人交通；露出值过高，则不便于行人跨越(且不利构造设置)。所以常用的侧石外露高度为15cm，设锯齿

图8-2-9 街沟横断面示意图 形街沟处的最低高度取0.12m(即n值)，最高高度取

0.18m(即m值)，则m-n=0.06m。设两进水口间距为l，一般城市常用雨水口间距为35～40m。个别雨量少、路面狭的道路可取45m，路中线纵

坡为i中，街沟纵坡为il和i2(见右图)，则分水点距两边进水口的间距为x及l-x；此时 左端:m[ i1(l-x)n] -i中(l-x)

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右端:mi中xn i２x

两式相等，当i1 = i2时，经移项整理后得

l(ii) x1中

2i1右端移项可得:

mn x 式1

i2i中左端移项可得:

mnlx

i1i中式2

将式8-2-1代人式8-2-2后可得:

(mn)(i1i2)(mn)2i1当i1 = i2时: l 式3 2(i1i中)(i2i中)i12i中若路中心线纵坡是水平的，则i中=0，x= l/2 ， i1 = i2，

2(mn) l 式4

i1通常设计时，根据地物在沿线建筑物出入口，交叉口行人横道线上游，以及凹形竖曲线最低处已布置好雨水口，然后在每段长度上取进水口间距l。i中在纵断面设计时已确定，m，n值也已定，则可计算分水点距离x及l-x，再计算i1。

实际设计中常先将雨水口间距按设计地形地物安排好，即l为定值，然后再用中心线标高根据标准横断面相对关系，推算分水点标高(比正常断面街沟高0.03m)与进水n处标高(比正常断面街沟低0.03m)，最后再计算，il与i2，做到>0.3%的排水要求即为可行。 8.3 路基防护与支挡

为保证路基的稳定性，除作好路基排水外，还必须对路基进行必要的防护与支挡加固。防护与支挡加固的重点是路基边坡，路基防护与支挡加固工程按其作用不同，可分为边坡坡面防护，沿河路堤河岸冲刷防护与加固、路基与山坡土体支挡加固、软弱地基的加固处治等。

路基坡面的防护工程必须在稳定的边坡上设置，防护类型的选择综合考虑工程地质、水文地质、边坡高度、材料来源、施工条件等因素，并与周围环境景观相协调，利于美化城市市容。

1．坡面防护

坡面防护目的是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、破碎、剥蚀演变过程，从而保护边坡的整体稳定性。坡面防护包括植物防护、骨架植物防护、圬工防护和封面捶面防护等方法。坡面防护设施本身不承受外力作用，要求坡面岩土必须整体牢固。

（1）植物防护

１) 植物防护一般采用种草、铺草皮和植灌木等。种草防护可以防止表面水土流失，固结表面，增强路基的稳定性，并可允许缓慢流水(0.4～0.6m／s)的短时冲刷。经常浸水或长期浸水的路基边坡，草不易生长，不宜采用此种防护；铺草皮防护适用于坡面缓于1:l的各种土质边坡及严重风化的软质岩石边坡。铺草皮一般应在春季或秋季进行，气候干旱地区则应在雨季进行。对经常浸水、盐渍土、粉质土及经常干涸的边坡不宜采用灌木防护。 2) 三维植被网防护

土工织物防护种类很多,三维植被网防护是土工织物复合植被防护坡面的一种典型形式。三维植被网以热塑料树脂为原料，采用科学配方及工艺制成。三维网固定于坡面上，直接对坡面起固筋作用。当植物生长茂盛后，根系与三维网盘错、连接、纠缠在一起，坡面与

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土相接，形成一个坚固的绿色保护整体，起到复合护坡的作用。 3 ) 湿法喷播

湿法喷播适用于坡率缓于1:05的土质边坡、土夹石边坡、严重风化岩石边坡，不适用于硬质岩石边坡。湿法喷播是由欧美引进的一种机械化植被建植技术，即将植物种子、肥料、土壤稳定剂和水按一定比例混合均匀，用专门的设备(喷播机)喷射到边坡上，种子在较稳定的时间内萌芽、生长成株、覆盖坡面，达到迅速绿化、稳固边坡之目的。用这种方法在人力不可及的陡峭高边坡和含石的边坡上种植植被非常优越。

4)客土喷播

客土喷播是以日本为典型代表的一种喷播建植技术。该技术是将客土(提供植物生育的基盘材料)、纤维(基盘辅助材料)、侵蚀防止剂、缓效肥料和种子按一定比例，加入专用设备中充分混合后，用喷射机均匀喷涂到坡面上，使植物获得必要的生长基础，达到快速绿化的目的。客土喷播主要用于岩石边坡、贫瘠土质和硬土边坡。

（2）骨架植物防护

1)浆砌片石或水泥混凝土骨架植草防护适用于土质和强风化岩石边坡，防止边坡受雨水侵蚀，避免土质坡面上产生沟槽。其结构形式主要有方格形、人字形、拱形及多边形混凝土空心块等。常用的骨架防护边坡是在骨架内铺草皮或用三合土、四合土捶面，或栽砌卵石进行防护。浆砌片石(混凝土块)骨架植草防护既能稳定路基边坡，又节省材料，造价较低、施工方便、造型美观，能与周围环境自然融合，是目前道路边坡防护的主要形式之一。 2)锚杆混凝土框架植草防护

锚杆混凝土框架植草防护是近年来在总结锚杆挂网喷浆(混凝土)防护的经验教训后发展起来的，它既保留了锚杆对风化碎岩石边坡的主动加固作用，防止了岩石边坡经开挖卸荷和爆破松动而产生的局部破坏，又吸收了浆砌片石(混凝土)骨架植草防护的造型美观、便于绿化的优点。

（3）圬工防护 圬工防护包括喷护、锚杆挂网喷护、干砌片石、浆砌片(卵)石护坡和护面墙等结构形式。圬工防护用于路堑边坡防护时，应注意与边坡渗沟或排水孔配合使用，防止边坡产生变形破坏。圬工防护施工时应注意与周围环境的协调。

喷浆(喷射混凝土)防护适用于边坡易风化、裂隙和节理发育、坡面不平整的岩石路堑边坡，且边坡较干燥，无流水侵入。对于高而陡的边坡，当需大面积防护时，采取此类型更为经济；当坡面岩体风化破碎严重时，为了加强防护的稳定性，则采用锚杆挂网喷射混凝土(喷浆)防护，锚杆锚固深度及铁丝网孔密度视边坡岩石性质及风化程度而定。铁丝网应与锚杆连接牢固；干砌片石护坡适用于坡度缓于1:1.25的土质路堑边坡或边坡易受地表水冲刷以及有少量地下水渗出的地段；浆砌片(卵)石护坡适用于坡度缓于1:1的易风化的岩石边坡，以及坡面防护采用干砌片石不适宜或效果不好的边坡，对于严重潮湿或严重冻害的土质边坡，在未进行排水措施以前，则不宜采用浆砌片(卵)石护坡。在冻胀变形较大的土质边坡上，浆砌片(卵)石护坡底面应设100～150mm厚的碎石或砂砾垫层；当用于缺乏石料地区或城郊及互通式立交等需要美化的路段采用水泥混凝土预制块防护；护面墙多用于覆盖各种软质岩石层和较破碎岩石的挖方边坡防护，以防止自然因素的影响继续风化破坏，护面墙有实体护面墙、窗孔式护面墙、拱式护面墙及肋式护面墙等形式。

（4）封面、捶面防护

封面适用于未严重风化的各种易风化岩石的路堑边坡，捶面适用于边坡率缓于1:0.5、易受冲刷的土质边坡或易风化剥落的边坡。封面、捶面不能承受荷载，不能承受土压力，要求边坡必须平整、干燥、稳定。坡面不平整的岩石边坡，宜采用喷浆来防护。对岩石较坚硬而不易风化的挖方边坡，为防止水分渗人岩石裂隙造成病害，可视裂隙的深浅与宽窄，分别

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予以灌缝与勾缝。因受自然力影响易发生一般的泥石流、塌方或严重剥落的路基边坡，均宜采用护坡和护墙等砌石防护。 2． 冲刷防护

沿河路基常受洪水冲刷而发生坍塌或遭水毁，影响行车安全甚至中断交通。因此，路基冲刷防护已成为山区公路水毁病害防止的重要措施。冲刷防护有直接和间接两种。

直接防护是为了防止水流直接危害路基或堤岸，防护重点在边坡和坡脚。直接防护工程类型包括护面墙、砌石或混凝土板、护坦、抛石、石笼、浸水挡墙等；其中植物和砌石防护同边坡防护所述基本相同，但冲刷防护的要求更高。抛石适用于经常浸水且水深较大的路基边坡或坡脚以及挡土墙、护坡的基础防护，抛石一般多用于抢修工程，当使用的石块大小适当，级配合适并细心抛置时，可取得较好的效果。石笼可防护沿河路堤及河岸免受水流和风浪的破坏，同时也是加固河床、防止冲刷的常用措施。

间接防护是通过改变水流方向，消除和减缓水流对路基或堤岸直接破坏，同时促使堤岸附近水流减速和泥砂淤积起安全保护作用。间接防护主要包括丁坝和顺坝以及改移河道、营造防护林等。

3．地基加固

路基是修筑在天然地基上的，路基路面的自身荷载较大，尤其城市道路有许多埋置深度较大的地下管线，如遇沿线土质变异或软弱地层需要采取各种加固措施，所以除路面本身的防护与加固外，对软弱地基的加固使地基具有足够的承载能力，是保证路基稳定性的前提，目前常用的方法可大致分为：填换材料、排水固结、挤压密实、胶结硬化等类型。

填换材料指的是将地基软弱层的全部或一部分换填为强度较高和透水性好的材料，可提高地基的承载力，减少地基的沉降量；排水固结主要针对泥沼和软土地基，因其常处于水饱和状态，必须通过挤压将水排去，以促进地基的固结沉降，提高其抗剪强度，一般可利用路堤填料自重进行加压，为了加快固结过程，可设砂垫层和砂井等；对于各种松软地基有时用一般的压实方法是不易达到规定压实要求的，此时可采用强夯法，又称动力固结法；挤压密实法是在地基中用锤击、振动、爆破等方法成孔，然后在孔中分层填人砂、碎石、灰土或石灰等材料，压成直径较大的桩体，并与桩间挤密的土共同组成复合地基。胶结硬化是指松软地层采用搅拌混合或压力灌注结合料及化学浆液，通过填充孔隙、离子交换和结硬反应，使地基获得较大的强度。近年来，各种土壤固化剂用于固化道路路基在国内外也不乏成功实例。此外软土路堤的加固处治，也可采用改变路堤结构，调整地基应力的办法。

很多地基加固的方法，往往具有多种处理的效果，有时为了提高加固效果，降低工程费用，亦可将两种以上的方法并用，以达到更好的效果。

8.4 重力式挡土墙构造与验算 挡土墙是一种能够抵抗侧向土压力，防止墙后土体坍塌和增加其稳定性的建筑物。常用的挡土墙按设置位置不同分为路堑挡墙、路堤挡墙、路肩挡墙和山坡挡墙等；按墙体材料不同分为石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、钢板墙等；按结构形式不同分为重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆式、锚定板式、加筋土式桩板式和垛式等。其中最为常用的是石砌重力式挡墙。

1．重力式挡土墙的构造与布置 （1）挡土墙的构造

常用的重力式挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝等部分构成。 1)墙身

挡土墙靠近回填土的一面称为墙背，暴露在外则的一面称为墙面或墙胸，墙的顶面称为墙顶，墙的底面称基底。挡土墙的底部，称为基础或基脚，基底的外侧前缘部分 称为墙趾，基底的内侧后缘部分称为墙踵。

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a) 墙背

根据墙背倾斜方向的不同，墙身断面形式分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式和衡重式等几种。

分析仰斜、垂直和俯斜三种不同的墙背所受的土压力可见，仰斜墙背所受的压力最小，垂直墙背次之。因此仰斜式的墙身断面较经济，且当用作路堑墙时，墙背与开挖的边坡较贴合，所以开挖与回填量均较小；但当墙趾处地面横坡较陡时，采用仰斜式墙背会使墙高增加，断面增大，因此仰斜式墙背不宜用于地面横坡较陡处。仰斜式挡土墙，墙背越缓，所受土压力越小，但施工越困难，故仰斜式墙背不宜过缓，一般常控制α<14°。(即墙背的斜度为1:0.25),上下墙的墙高比，通常采用2:3。 b) 墙面

通常基础以上的墙面均为平面，墙面坡度除应与墙背的坡度相协调外，还应考虑到墙趾处地面的横坡度。当地面横坡较陡时，墙面可直立或外斜1:0.05～l:0.2，以减小墙高；当地面横坡平缓时，墙面可放缓，一般采用1:0.20～l:0.35较为经济，但不宜缓于1:0.4，以免过多增加墙高。

c) 墙顶

对于石砌挡土墙墙顶的最小宽度，浆砌的不小于50cm，干砌的不小于60cm。当用作路肩墙时，一般用粗料石或低强度等级混凝土做成帽石，帽石厚度约为40cm，对于路堑墙与路堤墙通常可不做帽石，墙顶选用大块石砌筑，并用砂浆抹平。

d) 护栏

当挡土墙高度较大时，为增加驾乘人员心理上的安全感，保证行车安全，墙顶应设置护栏。护栏所采用的材料，护栏高度、宽度，应符合有关规范规定。护栏距路面边缘的距离，应满足路肩最小宽度的要求。

2) 基础

基础设计的主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度的确定。

挡土墙通常采用浅基础，只有在特殊情况下，才使用桩基。绝大多数挡土墙的基础直接设置在天然地基上。当地基软弱，墙身较高时，为减少基底压应力，增加稳定性，墙趾可伸出台阶，以拓宽基底，台阶宽度不小于20cm，高宽比可用3:2或2:1。

地基为较弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或石灰土等质量较好的材料换填，以提高地基承载力。

基础埋置深度取决于地质条件、水文情况、冻结深度、邻近建筑物的基础影响等。为保证挡土墙的稳定，当基础位于横向斜坡地面上时埋置深度应满足相应的要求。

3)排水设施

挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。因此，挡土墙应设置完善的排水设施，以疏干墙后填料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，使墙身承受额外的静水压力；消除粘性土填料因含水量增加而产生的膨胀压力；减小季节性冰冻地区填料的冻胀压力。

挡土墙的排水设施通常由地面排水和墙身排水两部分组成。

地面排水，主要是防止地表水渗入墙背填料或地基。因此，可设置地面排水沟，以截留地表水。夯实回填土顶面和地表松土，以减少雨水和地面水下渗，必要时应加设铺砌，采取封闭处理。为防止地表水渗入地基，可夯实墙前回填土及加固边沟等。墙身排水，主要是为了迅速排除墙后积水。通常在浆砌的挡土墙身的适当高度处设置一排或数排泄水孔。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm 、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔或直径为5～10cm的圆孔，沿墙高和墙长设置泄水孔，泄水孔应具有向墙外倾斜的坡度，其间距一般为2.0～3.0m，上下交错设置。折线墙背可能积水处，也应设置。干砌挡土墙可不设泄水孔。

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最下排泄水孔的底部应高出地面0.3m，若为浸水挡土墙，应设于常水位以上0.3m。泄水孔的进水侧应设反滤层，厚度不应小0.3m。在最下排泄水孔的底部，应设置隔水层。当墙背料为非渗水性土时，应在最底排泄水孔至墙顶以下0.5m高度内，填筑不小0.3m厚的砂、砾石竖向反滤层，反滤层的顶部应以0.3～0.5m厚的不渗水材料封闭。泄水量大时，可在排水层底部加设纵向渗沟，配合排水层把水排至墙外。

4)沉降缝与伸缩缝

为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生的裂缝，须设置伸缩缝。

通常，把沉降缝与伸缩缝结合在一起，统称为沉降伸缩缝或变形缝。一般沿墙长10～15m或与其他建筑物连接处应设置伸缩缝；挡土墙高度突变或基底地质、水文情况变化处，应设沉降缝；平曲线路段挡土墙按折线布置时，转折处宜设沉降缝。

（2） 挡土墙的布置 挡土墙的布置，应先在横断面图上选定挡土墙的类型和位置，以满足路基宽度和用地的要求及技术经济的合理性，然后确定挡土墙的起迄点、长度及与路基或其他结构物的连接方式，再进行挡土墙分段，确定沉降缝及伸缩缝的位置，布置各段挡土墙的基础，最后确定泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。

在挡土墙起迄点、墙高最大处、墙身断面和基础形式变化处以及其他必要桩号处的横断面图上，根据墙型、墙高及地基和填料的物理力学指标等设计资料，确定墙身断面，基础类型和埋置深度，指定填料类别，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。

挡土墙的断面，通常可套用标准图；否则，应进行稳定性验算和断而结构计算，详见有关设计手册。

对于个别复杂的挡土墙，如高而长的沿河曲线挡土墙或需要在地形图上确定平面位置的挡土墙，还需绘制平面图。在图上标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌和地物等情况；沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加同工程等。

2．重力式挡土墙的力学验算

当挡土墙的位置、墙高和断面形式确定后，挡土墙的断面尺寸可通过试算的方法确定，其程序是：

(1)根据经验或标准图，初步拟定断面尺寸；

(2)计算侧向土压力；土压力的计算理论与方法，在土力学中已有专门论述。

(3)进行稳定性验算、基底应力、偏心距及墙身强度验算；一般情况下主要由基底承载力和滑动稳定性来控制设计，墙身应力可不必验算。 (4)当验算结果满足要求时，初拟断面尺寸可作为设计尺寸；当验算结果不能满足要求时，采取适当的措施使其满足要求，或重新拟定断面尺寸，重新计算，直至满足要求为止。

（1）挡土墙稳定性验算 1) 抗滑动稳定性验算

挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力和其他外荷载的作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，用抗滑稳定系数Kc表示，即作用于挡土墙的抗滑力与实际下滑力之比， 如右图所示，在一般情况下：

N(EE)tanExp0pKcKc ExNtan0式中：Ｎ——作用于基底上的合力的竖向分力;

Ex——墙后主动土压力的水平分量;

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Ep——墙前被动土压力的水平分量的0.3倍，实

际工程应用中常忽略不计； α0——基底倾斜角(˚)

μ----基础底面(圬工)与地基土之间的摩擦系数。可通过现场试验确定，当无实测资料时，可参考下表选用；

[Kc]——容许的抗滑动稳定系数，对于荷载组合I～III为1.3，施工阶段验算为1.2。 ２)增加抗滑稳定性的方法

当K<[Kc]时，表明挡土墙的抗滑稳定性不足，可考虑采用下列措施，以增加其抗滑动稳定性。

a)设置倾斜基底

设置向内倾斜的基底，可以增加抗滑力和减少滑动力，从而增加了抗滑稳定性。

b)采用凸榫基础

在挡土墙基础底面设置混凝土凸榫，与基础连成整体，利用榫前土体产生的被动土压力以增加挡土墙的抗滑稳定性。

c)更换基底土层

通过更换基底土层，增大基础底面与地面之间的摩擦系数。

d)改变墙身断面形式和尺寸

通过改变墙身断面形式和尺寸以增大垂直力系，但单纯扩大断面尺寸，收效不大且不经济。

3)抗倾覆稳定性验算

挡土墙的抗倾覆稳定性是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，用抗倾覆稳定系数Ｋ0表示，即对墙趾的稳定力矩之和∑My与倾覆力矩之和∑M0的比值来表示，倾覆稳定系数K0为：

K0GZGEyZxEpZPExZyK0

式中：Ｇ——作用于基底以上的重力；

Ex、Ey——墙后主动土压力的水平、竖向分量;

Zx、Zy——分别为Ex、Ey到墙趾的距离；

ZＧ——墙身重力、基础重力、基础上填土的重力作用于墙顶的其他荷载的竖向

力合力到墙趾的距离；

ZＰ——墙前被动土压力的水平分量到墙趾的距离 ；

K0一容许的抗倾覆稳定性系数，对于荷载组合I～II为1.5；荷载组合III为1.3；施工阶段验算为1.2。

４)增加抗倾覆稳定性的方法

当Ｋ0<K0时，表明挡土墙的抗倾覆稳定性不足，此时，可考虑采用下列措施，以增加抗倾覆稳定性。 a)展宽墙趾

在墙趾处展宽基础以增加稳定力臂，是增加抗倾覆生稳定性的常用方法。但在地面横坡较陡处，会由此引起墙高增加。 b)改变墙面及墙背坡度

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改缓墙面坡度可增加稳定力臂如改陡俯斜墙背或改为仰斜墙背可减少土压力，在地面纵坡较陡处，均须注意对墙高的影响。

c)改变墙身断面类型

当地面横坡较陡时，应使墙胸尽量陡立。这时可改变墙身断面类型，如改用衡重式墙或者墙后加设卸荷平台、卸荷板,以减少土压力并增加稳定力矩。

5)基底应力及合力偏心距验算

为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力：应进行基底应力验算，基底应力分布如右图；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。

基底合力的偏心距e0按下式求得：

Me0d

NdNd——作用于基底上的垂直力组合设计值； Md——作用于基底形心的弯距组合设计值。

基底应力分布 基底压应力σ应下列公式计算：

NB6ee时，1,2d(1)0

6ABσ1——挡土墙趾部的压应力 σ2——挡土墙踵部的压应力

A——基础底面每沿米的面积，距形基础为基础宽度B×1(m2)； B——基底宽度，倾斜基底为其斜宽；

[σ] ——地基容许承载力，kPa，按现行《公路桥涵地基与基础设计规范》的规定采用。其余符号意义同前。

当eB时，σ2为负值，即基底墙踵一侧出现拉应力，这是不容许的，可6仅按受压区计算基底最大压应力，不考虑基底承受拉应力，重新分配压应力

，将应力图变成三角形，如右图所示。其最大应力，按下式计算：

e2NdB时，1,20631Be02偏心距过大时基底应力分布图

1从上述分析可知，合力偏心距e0直接影响到基底应力的大小和性质(拉或压)，如e0过大，即使基底应力小于地基容许承载力，但由于墙趾压应力σ1与墙踵压应力σ2相差过大，可能引起基础产生不均匀沉陷，从而导致墙身过分倾斜,为此应控制偏心距。偏心距e0应符合下列要求：土质地基：e0BB；岩石地基：e0。 基底应力及合力偏心距不满足要求时，采取以下措施可降低基底压应力及减少偏心距：

1)宽墙趾或扩大基础，可加大承压面积、调整偏心距。 2)加固地基或换土，以提高地基承载力。 3)调整墙背坡度或断面形式以减小偏心距。

采用加宽墙趾的方法时，如地面横坡较陡，则会因此增加墙身高度，所以应与采用其他方法比较后再予确定。

6）墙身截面强度验算

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为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择1～2个控制断面进行验算，如墙身底部、1／2墙高处、上下墙(凸形及衡重式墙)交界处，分别进行法向应力验算和剪应力验算。

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