附件公路路基设计规范条文说明

附件公路路基设计规范条文说明内容摘要：

铁路 部门 路堤边坡 路堑边坡 一级边坡 不平衡推力法 二级边坡 三级边坡 水利 部门 水工坝体边坡 严格条分法与 Bishop 法 库区自然边坡 严格条分法与 Bishop 法 初步设想 综合 上述情况，结合 我国公路部门已有边坡工程实例的调查总结， 以及公路工程的特点，本规范给出了 表 路堑边坡安全系数。 边坡安全系数因所采用的计算方法不同，计算结果存在一定差 别。 大量算例试算结果表明，一般情况下，简化 Bishop 法计算结果比不平衡推力法计算结果大 5%~10%； 数值分析法计算结果与简化 Bishop法计算结果较接近，相互间的差值通常在 5%以内；平面滑动面解析法计算结果比不平衡推力法计算结果大 8%~16%。 本 规范规定 依据计算边坡稳定安全系数评价边坡稳定性状态时，应与计算方法相对应。 挖方高边坡设计应在采用合理的稳定性评价方法对边坡进行稳定性评价后进行。 边坡分台阶设计有利于边坡稳定性， 但 坚硬岩石边坡台阶修筑比较困难，在 雨水丰富地区的顺层岩石边坡的台阶 10 有时对边 坡稳定不利，故岩石边坡 在某些时候可不设 台阶。 水是影响 挖方高边坡 稳定性的重要 因素 之一 ， 应加强地表和地下综合排水系统的设计，尤其应重视地下排水设计。 动态设计是挖方高边坡设计基本原则。 设计者应掌握施工开挖中反映的真实地质特征、边坡变形量、应力测定值等，对原设计作校核和补充、完善设计，确保工程安全和设计合理。 地质资料是设计的基础，但在 山区地质情况复杂、多变，受多种因素制约，地质勘察资料准确性的保证率较低，勘察主要结论失误造成边坡工程失败的现象不乏其例。 因此规定地质情况复杂的高边坡在施工开挖 中补充“施工勘察”，收集地质资料，查对核实地质勘察结论。 这样可有效避免勘察结论失误而造成工程事故。 现场监测是一项技术含量高的现场工作，它对工程设计的正确实施有着重要作用，也是保证施工进度或排危应急抢险，确保工程安全施工的重要依据。 因此，应该作出详细的设计，在设计文件中应对整个监测程序、内容、技术要求等作明确规定。 填石路堤由于其填料性质的特殊性，给设计、施工、检测等方面都带来一系列困难，严重影响了石质填料在填筑路基中的应用。 填石路堤有大量成功的经验，也有很多失败的工程实例。 公路部门从90 年代 开始进行填石路堤的试验和研究，并在设计、施工、质量控制方面取得很多宝贵的经验。 对于膨胀性岩石、易溶性岩石、崩解性岩石和盐化岩石，其后期稳定性较差，其工程性质很容易因为水气环境以及时间推移发生变化。 不宜用于路堤填筑。 在压实机具功率较小时，填石料无填石料进行进一步破碎 ， 压实效果不好。 在推土机功率较小时，很难使大粒径填石料移位和摊铺表 法进一步破碎和压实，试验表明，静重 12T 以下的振动压路机，在碾压中硬强度以上石料时，较难对 面平整，对压实效果影响很大。 因此， 本规范规定填石路堤应采用大功率推土机与重型压实机具施工。 我国正在制定关于冲击式压路机碾压的技术指南，对于强夯施工填石路堤，也有许多成熟的工程经验，在设计考虑采用强夯或冲击式压路机进行压实施工时，可参照相应的标准和施工经验确定其压实层厚与质量控制标准。 在公路部门的相应规范中，没有关于用作填料的岩石强度的分类。 《公路桥涵地基与基础设计规范》（ JTJ02485） 根据不同岩石性质所反映的地基承载力，按岩石抗压强度 分 为： 硬质岩 （ 30MPa)、软质岩 （ 5～ 30MPa) 、极软岩（ 5MPa)。 《公路隧道设计规范》（ JTJ02690） 根据不同岩石性质所反 映的围岩稳定性 ，将岩浆岩、沉积岩和变质岩 按 岩性、物理力学指标以及耐风化能力划分为硬质岩石、软质岩石两级，又 按 饱和抗压强度 Rb。 分为四种 ： 极硬岩（ 60 MPa）、（ 30MPa)、软质岩（ 5～ 30MPa) 、极软岩（ 5MPa)。 这些分类尚不能反映填石料工程性质。 《水利水电工程地质勘察规范》中， 按单轴饱和抗压强度 提出了岩石的分类标准， 即：硬质岩石（ 60 MPa）、中硬岩石（ 30～ 60 MPa）、软质岩石（ 30 MPa）。 实践经验表明，填石料在抗压强度 50～ 60Mpa 时，和坚硬岩石相比，填石料的岩石 破碎率有较大幅度的提高，其施工可塑性大大增加。 有文献指出：只要湿抗压强度在 25～ 30 Mpa 以上的岩石可视为硬岩正常使用，低于此值的软岩，只要放置在适当部位和专门设计，也可用于筑坝。 而填石料在抗压强度小 11 于 30Mpa 时，现有的摊铺和压实机械很容易就对其进行破碎。 对于软质岩石，其压实后的工程性质更呈现土的特性，对于强度小于 5Mpa 的极软岩石，在施工和压实特性完全可以按土质填料考虑。 填石路堤使用不同的岩石类型，其施工工艺、质量控制方法有所差异，对压实层厚、粒径的要求也有所不同。 因此，从填 石 料的 工程性质和施工工艺 要求的 角度出发， 本规范给出了表 岩石分类表。 目前， 我国 尚未制订 公路填石路堤 压实质量标准。 在水利部门，对于类似于公路填石路堤的堆石坝工程的修筑，取得了较多的经验，表 1 中列出了国内外一些堆石坝工程的碾压参数。 从表 中可看出，对于主堆石区，坚硬岩石碾压厚度一般 ～ ，最大的达到。 对于软质岩石，其碾压厚度一般在 ～ 左右。 国内一些科研单位对不同强度填石料进行了试验，试验表明，在压实机具和摊铺机具满足要求的情况下，填石路堤可以根据石料强度，填筑部位，采用较厚 的层厚进行施工。 表 1 若干土石坝碾压堆石的填筑压实实例 工程名称 坝高 (m) 堆石性质 碾压参数 填筑平均干容重 (KN/m3) 填筑平均孔隙率（ %） 备注 层厚 (m) 碾重 （ T） 碾压 遍数 佛土度爱利 160 坚硬玄武岩 10 4 主堆石区 西 北 口 95 白云质灰岩 10～ 8 23 主堆石区 碧 口 110 含少量千枚岩的凝灰岩 6 22～ 26 主堆石区 拉 格 都 40 花岗岩 ,最大粒径 100cm 8～ 10 25 主堆石区 关 门 山 花岗岩 ,最大粒径 60cm 6～ 8 25 主堆石区 腊 马 灰 岩 8～ 10 主堆石区 科特梅利 97 紫苏花岗石 4 24 主堆石区 白 云 120 白云质石灰岩 4 主堆石 区 莲 花 混合花岗岩 6 25 主堆石区 阿尔多安其卡亚 140 角 页 岩 4 主堆石区 萨尔瓦兴娜 148 软弱砂岩，粉砂岩 4 下游堆石区 温 尼 克 85 粉土岩，最大粒径 400mm ～ 6 里 恩 拜 恩 90 泥岩 ,最大粒径 200～ 600mm 4 株 树 桥 78 风化板岩 6 下游坝体，加水碾压 天生桥一级 178 含泥岩料 8 下游干燥区 从 表 1 中堆石坝的压实控制标准 看， 尽管平均压实干密度波动较大（主要因为岩石种类和级配不同等原因），但其孔隙率指标却相对有规律。 主堆石区平均填筑干密度大致为 20～ 23KN/m3，相应的孔隙率大致在 24％左右（ 18％～ 28％） ， 主堆石区控制标准 ： 坚硬石料 的 压实孔隙率 23～ 28 ％ ， 易风化石料 的 压实孔隙率 19～ 24%。 对于填石料，采用孔隙率控制质量质量较为合适。 采用孔隙率指标，可以 不进行填料的最大干密度试验，对填石料的压实质量同样可以进行较好的控制。 填料孔隙率计算公式如下： Gee d  11 式中：  孔隙率 ； d 土样干密度 ； G 土样视比重。 在碾压堆石坝中，往往规定一个压实孔隙率（一般 20％～ 28％），同时规定相应的碾压参数（如碾重、遍数、铺料厚度）。 采用以上的压实孔隙率和相应的施工参数，并在施工中严加管理 ,可以满足高 12 土石坝的变形和稳定要求。 填石路堤填方高度远远低于堆石坝，但填石路堤和堆石坝具有大量的相似性，对于填石路堤，采用孔隙率作为质量控制指标是可行的。 近年来， 福建福泉高速公路、广东京珠高速公路、广西柳桂高速公路修筑 填石路堤试验路 ，研究了花岗岩、石灰岩、红砂岩等填石料 用孔隙率作为质量控制指标 的压实质量标准及相应施工工艺、质量控制方法，通车运行几年来，路基路面稳定。 根据上述研究成果和工程经验，本规范提出了 用孔隙率作为质量控制指标 的压实质量标准。 试验表明，目前检测压实质量常用的方法（干密度、承载 板、沉降差、面波）单一进行填石路堤的质量控制均不能很好的控制质量，填石路堤的施工参数（压实功率、碾压速度、压实遍数、铺筑层厚等）对压实质量的影响大，必须对其进行质量监控。 填石路堤较为合适的质量控制方法是施工参数与压实质量检测同时控制的双控方法 ， 填 石路堤压实质量检测可以采用压实沉降差或孔隙率标准。 要检测填料压实干密度或孔隙率，就必须采用大坑（最大粒径的 ～ 2 倍）和水袋法进行。 目前采用压实沉降差进行检测的较多。 压实沉降差与碾压遍数以及填石料的压实干密度有很好的相关关系（据 福建和广东试验工程统计，相关系数在 95%以上），在压实机具不变的情况下，可以较好的控制实际的压实遍数。 但压实沉降差还应 与 施工工艺参数进行联合控制才能有效的控制填石路堤的压实质量。 经过国内一些试验工程的总结，建议对压实沉降差检测采用了如下标准： 压实沉降差为采用施工碾压时的重型振动压路机 (建议 14T 以上 )按规定碾压参数（强振， 4km/h 以下速度）碾压两遍后各测点的高程差。 压实沉降差平均值应不大于 5mm,标准差不大于 3mm。 填石路堤的边坡部位常常是摊铺、压实的薄弱环节，且用常规方法，很难使边坡密实和平整。 因此，对于中等强度以上石料 应进行边坡码砌。 边坡码砌石料应整齐、不易风化 ， 边坡码砌一般采用干砌的型式。 对于风化岩石和软质岩石，由于施工机具的作用，填料在摊铺、碾压过程中破碎现象较为严重，在强度指标也有较大的变化，而且，风化岩石和软质岩石填筑路堤在浸水后，其强度指标降低较多，在沉降、稳定性计算时，应该考虑到路堤后期可能遇到的不利情况。 目前公路粉煤灰路堤所用的粉煤灰主要是湿排灰（池灰），调湿灰次之，均属硅铝型的低钙粉煤灰，干灰、炉底灰渣和硫钙型的高钙均缺乏工程实际经验和应用实例。 所以，本规范只针对硅铝型的低钙粉 煤灰。 粉煤灰路堤应注意基底和边坡的稳定性，应采取相应的技术防护措施。 其中以加强排水为主，严禁长期积水浸泡路堤基底。 对软土地基上的粉煤灰路堤，其设计结构形式，主要应考虑软基的固结沉降量，从而设计土质路拱或隔离层的厚度。 为了防止因沉降量过大而产生倒拱，应与软基处治设计同步进行。 本规范所述的粉煤灰属硅铝型低钙粉煤灰，相当于美国标准（ ASTM C61887）中的 F 级粉煤灰。 该标准是针对用作普通水泥混凝土添加料的粉煤灰技术要求而制定的。 规定最大烧失量为 6%，若有试验资料作依据，可允 许使用最大烧失量 12%的 F 级粉煤灰，但对路堤填料未作明确规定。 《公路路面基层施工技术规范》 JTJ0342020 规定粉煤灰烧失量不应超过 20%， 作为路堤填料，采用与基层材料相同的规定是可行的。 13 粉煤灰的粒度成分是直接影响粉煤灰最大干密度和最佳含水量的主要因素之一。 它与燃煤性质、煤粉细度、燃烧条件、收尘和输送方式等因素有关。 同一灰池不同部位的试样，差异较大，所以选择有代表性的试样进行测定甚为重要。 标准密度值是衡量现场压实度的尺度，要求具有足够精度。 由于平行试验误差，一组试验求得的标准 值难以如实反映试样的实际情况。 为此，规定标准密度试验一般应进行三组，以平均最大干密度作为标准密度值。 粉煤灰的粘结强度 C 和内摩擦角  是路堤稳定验算的重要指标， C、  值随粉煤灰种类，粒组成分、密实程度的不同而有较大变化。 饱水后的 C、  值均有降低趋势 ，应 重视饱水后粉煤灰 C、  值的测定和稳定性验算。 隔离层起隔断毛细水的作用，应根据当地的 地质、水文条件，地表积水情况，决定是否需要设置隔离层。 据室内粘质土毛细水上升高度试验结果，一般在 ～ 范围，故规定粉煤灰路堤底部距地下水位或地表长期积水水位 以上，否则应设置隔离层。 为防止排水盲沟的淤塞，宜采用 200～400g/m2的无纺土工织物作滤层，也可采用排水板作为横向排水通道。 对于一般地基上的粉煤灰路堤，经几个试点工程的设计与施工实践经验表明，其抗滑稳定性验算均能满足规范要求，施工中也未出现过任何不良征兆。 因此，条文规定 5m 以下的粉煤灰路堤可以不作稳定性验算和沉 降计算。 粉煤灰的各项物理力学指标采用重型压实标准比轻型压实标准均有明显的提高，有利于提高路基强度。 一般情况下，粉煤灰路堤压实度应执行第 条和第 条规定，但鉴于其材料的特殊性，从一些已修筑的粉煤灰路堤实体工程看，粉煤灰路堤采用 90%～ 93%压实标准时，路堤没有出现由于压实不足产生的工程病害。 因此，粉煤灰路堤 压实度可根据试验路研究成果，适当降低 1～ 3%。