CJJ194-2013 城市道路路基设计规范

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标准编号:CJJ194-2013
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标准类别:交通标准
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CJJ194-2013 标准规范下载简介

CJJ194-2013 城市道路路基设计规范

Fs = cos(α α;) F

最为经典的基本方法,不同的分析方法所得到的安全系数有所差 异。但相对于分析方法,对分析结果影响更为显著的是抗剪强 度。因此,以表6.2.3所列的稳定安全系数为标准进行边坡稳定 分析与评价时,应按要求选取相应的验算方法和强度指标确定 方法。

系数的计算结果因所采用的计算方法不同而存在一定差异。一般 情况下,简化毕肖普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毕肖普法计算结果较接近;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%。 因而规定,依据稳定安全系数评价边坡稳定性状时,应与计算方 法对应。 《公路路基设计规范》JTGD3O结合我国三峡工程边坡稳定 性的计算工况划分,给出了挖方边坡稳定性定量计算工况划分的 原则,本规范予以采纳。计算分析中应根据工程所在地区的气候 条件、地震烈度条件以及其他特殊荷载条件,选择合适的计算工 况。边坡岩土体计算参数也应根据计算工况区别对待:按正常工 况计算时DB63/T 1953-2021 河湖生态基流监测规程.pdf,应采用天然状态下的参数;按非正常工况I计算时,

应采用饱水状态下的参数;按非正常工况Ⅱ计算时,应采用饱水 状态下的参数,同时应考虑地震等特殊荷载。 6.2.7、6.2.8随着现代交通对行车舒适与安全要求的提高,路 基的变形控制日益重要:同时,大量工程实践表明,诸多路面结 构的损坏均与过量的路基变形或者不均匀变形有关。因此,条文 中增加了对路基变形计算的要求,并参照《公路路基设计规范 JTGD30O,对工后变形控制标准进行了明确规定。 路基变形主要包括地基沉降变形、路基具身压缩变形和行车 荷载引起的累积塑性变形。对于地基沉降、特别是软士路基的地 基沉降,国内外已开展了大量的理论研究和工程实证,成果集中 体现在原《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》JTJ017 中,后为《公路路基设计规范》JTGD3O所采纳。 对于高填方路基,在自重荷载作用下填土自身的压缩较为显 著,且受路基高度、填料类型、排水条件、压实条件及预压时间 等众多因素的影响。目前,关于高路堤自身压缩变形的相关理论 分析尚不成熟,尤其是非饱和粗粒土和巨粒土的变形计算和预 估。利用工程类比和统计分析方法建立的经验模型主要包括两 类。第一一类是以路基高度为变量进行预估分析,如西班牙在对 20多处铁路路基的工后沉降进行跟踪观测后得出,工后沉降约 为路基高度的0.4%~1.0%;我国机场高填方工后沉降可按填 方高度的0.01%~0.10%估计;我国西部交通建设科技项目 高填路堤沉降变形规律研究及压实技术”根据砂岩、泥岩填料 式验资料,对10m至35m范围内的路堤进行了自身沉降计算 认为典型填料自身沉降与填方高度之间符合直线关系;《公路路 基设计规范》JTGD3O提出高填黄七路基工后沉降约为填高的 0.7%~1.5%;德国和日本提出的工后沉降适算公式见式(13) 及劳斯和列特斯公式,见式(14)等。

式中: S 路基工后沉降量(m);

S = H²/3000 S = 0. 001H3/2

H一路基高度(m)。 第二类是以路基高度和变形模量为变量进行预估分析。如我 国水利部门提出广根据已建坝原型监测成果来估算新坝坝的沉 降值,见式(15);谢春庆等对贵州和云南等高填方地基沉降观 则资料的分析研究后,提出了高填方地基工后沉降预估公式,见 式(16)

s =()·()·S

式中: S1 待建坝的预计沉降值(m); S2 已建坝原型观测的坝顶沉降值(m); E1 已建坝的变形模量(MPa); E2 一一 待建坝的变形模量(MPa),可参考类比工程选用: H2、H1 分别为待建和已建坝的坝高(m)。

比较上述两种方法可以着出,仅以H为自变量的预估方法 适用性较为有限,需要具备相似的路基填料类型、相似的压实程 度等条件,如铁路路基和机场地基的预估系数相差极大,就在于 铁路路基的填料及压实控制远没有机场地基那样严格。而以H 和E为变量的预估方法,则既考虑了填方自身高度的影响,又 能反映不同压缩体刚度差异对变形的影响。另外,从变形产生的 机理分析,变形与压缩体的应力和压缩层厚均成正比,应力主要 取决于自重,它和层厚都是路基高度的函数,可见高填方路基压 缩变形量应接近于H?的函数,故采用后一种经验预估方法从理 论上讲更为合理。但由于现有城市道路高填方路基工后变形观测 数据积累的缺乏,各地需要根据实际情况选用

5.3.1、6.3.2坡面防护和沿河路基防护工程类型众多,设计 型可参考表4、表5进行。

表4坡面防护工程常用类型及适用条件

表5冲刷防护工程常用类型及适用条件

4综合考虑地质条件、边坡重要性及安全等级、施工可行

性和经济性,选择合理的支挡设计方案是关键。表6为边坡支挡 结构的常用类型及其适用条件

表6边坡支挡结构常用类型及适用

6.4.5、6.4.6支挡结构超过某一特定状态,致使不能正常使用 或在正常维护下不能送到正常使用要求,该特定状态称为功能的 极限状态。极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限 状态。 承载能力极限状态是指对应于结构、结构构件达到最大承载 能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。当结构或结构 构件出现下列状态之一时,应认为超过了承载能力极限状态: 1)结构或结构的一部分作为刚体失去平衡;2)结构、结构构件 或其连接因超过材料强度面破坏,或因过度的塑性变形而不能继 续承载;3)结构转变为机动体系;4)结构或结构构件丧失稳定。 正常使用极限状态是指对应于结构或结构构件达到正常使用 或耐久性的某项限值的状态。当结构或结构构件出现下列状态之 时,应认为超过了正常使用极限状态:1)影响正常使用或列

观的变形;2)影响正常使用或耐久性的局部损坏;3)影响正常 使用的振动;4)影响正常使用的其他特定状态。 本规范参考公路行业标准,根据支挡结构的荷载效应组合特 点,列出了按承载能力极限状态设计时的设计表达式,未列人结 构正常使用极限状态的设计表达式,而后者主要用于钢筋混凝土 的构件计算。 6.4.7路基支挡结构地基稳定性计算与设计的条文中,考虑地 基设计可靠性分析的技术储备尚不成熟。事实上仍以容许承载力 法为基础,仅采用极限状态设计表达式的形式与术语,即规定除 被动士压力分项系数Yo2取0.3外,其余作用的分项系数规定均 等于1,据此验算偏心距、基底压力,以及抗滑动和抗倾覆稳定 系数。

E,)tanao Jut +Ep Ex

表7基底与地基间的磨擦系数儿

挡墙的抗倾覆稳定系数K。可按下式计算:

GZc+ E,Z + E,Zp Ko ExZ.

6.5.1高填方路基稳定和沉降观测可参考表8进行设计。

6.5.1高填方路基稳定和沉降观测可参考表8进行

表8高填方路基稳定和沉降观测

.2挖方路基边坡或滑坡监测可参考表9进行设计,预应力 固工程原位监测内容和项目见表10。

表9控方路基边坡或滑坡监测

表10预应力锚固工程原位监测内容和项目

6.5.3近年来,我国城市轨道交通已进入快速发展时期,北京、 上海、南京等城市的地铁线路已投人运营,杭州、成都等地正在 加紧地铁建设的施工,全国还有多个城市申请建设地铁工程。另 外,现有道路下面的管道顶进法施工在各城市也十分普遍。地铁 的浅埋暗挖法、盾构法和管道顶进法施工过程中,上方道路的变 形控制成为工程中的关键环节之一。由于监控一般由地铁施工单

位实施,所以地铁设计过程中,应对下穿现有道路的地段提出变 形预测与评估报告,对暗挖工程影响范围内路基土的稳定、沉降 情况做出评价。本条文实际上是道路专业对暗挖工程提出的 要求。

特殊路基包括特殊土(岩)路基、不良地质地段的路基: 其他特殊条件下的路基。

式中:p一 永久应变(%); N一一荷载作用次数; A、b 回归得到的材料参数,综合反映了土的应力状态 物理状态和土的类型等因素的影响

式中:qd 行车荷载引起的动偏应力 qf 静力破坏偏应力; a、b、m 材料参数。

e=a()"(1+%)"N

式中:qs 一 初始静偏应力; 、b、m、n一一材料参数。 由以上经验公式可以看出,荷载应力水平对永久变形的累积 具有显著影响。一般而言,城市道路交通中货车占的比例小,而 小汽车荷载作用下产生的地基永久变形问题并不严重,因此条文 中规定仅当重载车型较多时,需重视行车荷载产生的路基变形问 题。另外,不管采用何种经验公式,为准确预估行车荷载作用下 的永久变形,都需要进行室内重复动三轴试验以获取公式中的材 料参数。 值得注意的是,行车荷载作用于湿软路基,往往由于交通伺 载在横断面上分布的不均匀性,且路床部分的路基含水率偏高: 极易形成显著的不均匀变形,进而引发严重的车辙、局部沉陷和 路面开裂。因此,对于重载交通的城市快速路,应加强路基排 水、地基处理和路基处治的设计。规范条文也作了明确规定,即 路基填土高度小于路面和路床总厚度时,应将地基表层土进行超 挖并分层回填压实,压实度不得小于零填及挖方路基的规定值。 7.2.5EPS不仅可以用于填筑轻质路基,而且可用于置换浅层 软土地基,以减小地基中的附加应力。但条文对EPS轻质路基 最顶层EPS材料的最小密度作了规定;因为最上一层EPS所受 荷载较大,且与混凝土板存在介质突变,若施工不当,易产生应 力集中,如果EPS密度不高,易产生压密变形甚至碎裂。另外 EPS的弹性模量与密度存在良好的相关性,JohnS.Horvath Megnan、Eriksson、凌建明等人提出的EPS弹性模量与密度的 相关关系分别如式(22)~式(25)所示。因此,为保证路基具 有足够的顶面当量回弹模量,在路基顶面宜填筑高密度的EPS 而底部EPS密度可适当降低。

7.2.5EPS不仅可以用于填筑轻质路基,而且可用于置

式中:E一EPS弹性模量(MPa); pEPS 密度(kg/m)。 EPS轻质材料具有较好的耐压性,压缩强度随密度而变化, 通常情况下,材料弹性范围内的压缩强度可达60kN/m²~ 140kN/m²。日本工业标准JISK7220规定:以应变ε=5%时的 压应力作为EPS的抗压强度;当e=2%~4%时,材料已经进人 塑性变形状态;1%时,材料处于弹性状态,并以ε一1%时的 玉应力作为充许压应力。EPS处于弹性状态时,即使在荷载反 复作用下,也不会出现端变变形。所以EPS路堤堤身的压缩变 形基本可以忽略。 由于EPS填料属超轻质材料,当EPS板材处于地下水位以 下时,必须进行抗浮稳定性验算。抗浮稳定性系数F.宜大于1.1 ~1.5,若不能满足,应变更EPS铺设厚度,增加填土的重量, 或采取降排水措施。 7.2.7考虑到强夯施工会产生强烈的震动和噪声,从而对周边

7.2.7考虑到强夯施工会产生强烈的震动和噪声,从而对 建筑物和沿线居民生活造成严重影响,因此未在条文中推荐 强夯法。

和方案设计时需充分评估道路地基排水固结对附近区域(20m 左右)的影响。当附近区域内存在对沉降要求较为严格的重要建 筑或管线时,不宜采用,

7.2.10在《公路路基设计

表11不同地区水泥加固土强度与龄期的关系式

7.2.11相对于其他地基处理措施,刚性桩法造价较高,但其有 施工速度快、总沉降量和工后沉降小的优势,适用于施工周期有 限、对沉降控制要求高的情形。刚性桩法在路基工程地基处理中 的应用普遍基于“复合地基”原理,因而强调桩与桩间土共同受 力、协调变形。考虑到刚性桩的刚度较大,为增大桩体承担荷载 的比例、充分利用桩体的承载潜能,应在桩顶设置桩托和(加 筋)垫层。另外,如果刚性桩进入持力层较多,桩体沉降很小, 会使桩顶部和间土产生较大的差异沉降,因此刚性桩的设置深 度宜通过沉降计算确定。桩和桩间土的差异沉降一方面可以通过 桩托和垫层缓解,另一方面为避免路面“蘑菇状”突起,还要求 在桩顶以上填筑有足够厚度的填土。

7.2.13高填方路基或桥头引道应进行沉降与稳定监测设计,以 保证路基填筑施工的安全。特别是当填士高度超过软土地基的极 限填土高度时,必须控制填土速率,保证地基固结时间,以提高 地基土的抗剪强度和路基的稳定性。填筑速率常常以边桩位移速 率和地面沉降速率进行控制,边桩位移量每昼夜不得大于5mm, 路基中心沉降量每登夜不得大于10mm~15mm,并应结合位移 和沉降发展趋势进行综合分析。在现场施工过程中,对于一般路 提,在极限填土高度以内,填筑速率一般应小于1.5m/月;大于 极限填土高度时,若采用排水固结法处理地基,则应控制原地面 沉降速率小于10mm/昼夜;若采用水泥搅拌桩等复合地基进行 处理,则应控制地面沉降速率小于15mm/夜;若采用刚性桩 进行处理,应控制原地面沉降速率小于5mm/昼夜

3红黏土与高液限土地区路

7.3.1~7.3.3红黏土和高液限土具有渗透性差、吸水膨胀、失 水收缩、施工压实难度大等特性。这类地区的许多新建道路在施 工过程中就出现各种工程问题,有的路段一边施工开挖,一边滔 塌、塌。 塌是由于边坡浅层高液限土体,在湿胀干缩效应与风化作 用影响下形成裂隙切割,兼之水的人渗,导致土体强度衰减,丧 失稳定。因此条文中规定了较缓的边坡坡率,对于挖方路基,宜 采用更缓的边坡坡率。 另外,边坡浅表强风化层内的土体,吸水过饱和,在重力与 渗透压力作用下,将沿坡面向下产生溜塌。溜塌常发生在雨季 可以在边坡浅表的任何部位发生,与边坡坡率无关,需要进行路 基排水和边坡防护的综合设计,及时引排地表水和地下水

2、7.4.3膨胀土地区路堑边坡的破坏形式多样,但根据破 深度,可划分为浅层破坏和深层破坏两大类。浅层破坏是指

发生在大气影响层内的变形,超冠这一厚度的边坡变形和破坏即 为深层破坏。在进行边坡稳定分析和防护加固设计时,应该针对 这两种破坏类型区分对待。 浅层边坡的膨胀土特性主要是受气候变化、风化程度、裂隙 发育程度等因素影响,其抗剪强度明显低于深层土体。在边坡整 体设计中,如果不需要边坡加固,则需按浅层土质特征进行边坡 防护设计;如果边坡需要加固,则浅层工程地质问题已基本得到 解决,主要按深部地层强度设计边坡坡度。因此,膨胀土边坡设 计应做好防水、排水、保湿、防风化等,并结合浅层和深层土体 特征,采取防护、支挡及减少开挖面等措施

7.5.2黄土地区路基排水与防护工程的设计要以防冲刷、防渗、 有利于水土保持和环境保护为原则,“早接远送”是措施,而处 理好进出水口则是关键。否则会引起土体滑、坡面冲沟、地基 湿陷等病害。

7.6 盐渍士地区路基

7.6.4 一些滨海地区的道路建设常遇到氯盐或业氯盐弱盐渍土, 这类盐渍土的盐胀和溶蚀问题均较轻,因此,在缺乏其他优质填 料的情况下,通过相关实验论证,可以直接或经石灰等处治后用 于路基甚至路床部位的填筑

7.7季节性冰冻地区路基

7.7.1温度在0℃以下,且含有冰的土(岩石)称为冻土。天 然条件下,地面以下这种冻结不融的状态保持三年或三年以上 者,称为多年冻;而每年冬季冻结,春季融化且冻结状态持续 1个月以上的冻土称为季节性冻土。我国的季节性冻土地区分布 广阔,遍布长江以北的十余个省份,约占国土面积的53.5% 季节性冻土地区道路路基的冻胀、翻浆融沉等病害严重影响道路

的使用性能和使用寿命,给交通安全带来隐患,所以应充分 重视。 7.7.2季节性冻土地区路基不同土层土的冻胀率由试验测定, 无冻胀实测数据时,按下式确定:

式中:↑ 一土的平均冻胀率(%): W 调查时土的含水率(%); Rm一 近10年最大年降水量(mm); R 调查年份降水量(mm); W。一 起始冻胀含水率(%),可取(0.80~0.84)W。(土 的塑限含水率)或按表12选用; 系数,细粒土取0.25,粗粒土取0.28。

表12不同土质的起始冻胀含水率(%)

根据土的平均冻胀率,可按表13,将土分为五类:

表 13土的冻胀性分类

7.7.6挖方路段,低准路段常常排水不畅,李节性冻土地区的 路基春融期间含水率增大,强度和模量显著下降,边坡也易产生 局部滑塌,故须足够重视,并应采取换填、加强排水、保护坡面 等措施。

尺度岩溶的危害性和处治对策

表14不同尺度岩溶的危害性和处治对策

注:R为岩溶形态平面影响范围,取病害易于处理的方向上的长度,如溶洞的直 径、溶槽的宽度;深径比h/R为岩溶形态起伏尺寸与其平面尺寸的比值,如 溶沟(或揭穿后溶洞)的深度与其宽度比值,石牙高与基底宽度比,反映了 岩溶不均匀性的大小,深径比越大,不均匀性也就越强,危害性也越高,但 不同规模的岩溶形态划分危害性的深径比范围也不

8.1.1城市道路路基改建或扩建设计前的野外调查、勘探和必 要的测试是道路勘测的重要组成部分,应重点收集既有道路的地 基、路基填料及处治措施,以便在改扩建设计中采取适宜的工程 处治方案,保证道路路基改建或扩建后的整体使用性能。 8.1.2既有道路地基在路堤荷载和车辆荷载作用下,地基沉降 已基本稳定。路堤拓宽后,新老路基之间存在特性差异。为避免 新老路基差异沉降引起路基纵向开裂,应对新拼接道路的地基进 行处治,减小地基沉降,同时应注意路堤本身的压实,以减小路 堤自身压密变形。

8.2.4如何评价老路路基是既有设施利用与处治的前提。原则 上要求既有路基满足改扩建后相应等级路基的技术标准。已建公 路路基土的含水率调查结果表明,经过干湿循环、冻融循环后, 路基土的含水率比竣工时含水率普遍偏高,回弹模量和压实度明 显降低。若沿用新建路基的回弹模量标准,往往需要进行大规模 翻挖和处治。因此,可根据工程实际特点,与路面利用和加铺设 计相结合,并根据路基病害的产生原因和对拓宽结构的影响程 度,采取针对性的处治措施。

8.4.1拓宽改建道路的路基横断面形式应根据道路等级,本看 “技术可行、经济合理”的原则,结合道路沿线的地形、地貌 水文、地质、填筑情况来确定是单侧拓宽还是双侧拓宽。拓宽的

路基和改线新建道路路基的设计标准均按新建道路的标准执行。 8.4.3老路边坡开挖台阶的基本形式包括标准式台阶、内倾式 台阶、竖倾式台阶和内挖式台阶,如图6、表15所示。《公路路 基设计规范》JTGD30第6.3.4条规定台阶宽度不应小于 1.0m。从已有的一些公路拓宽工程来看,台阶开挖的高度、宽 斐、倾角等几何形状存在很大差异,见表16。关于台阶面上的 内倾角GB 51363-2019 干熄焦工程设计标准,国内高速公路扩建工程中大多采用2%~4%的内倾角 出发点是利用内倾角的嵌锁作用增强新老路基的衔接,但是沪宁 高速公路江苏段建议不设置内倾角,理由是内倾角的存在影响台 阶面的压实效果,且不利于排水,故采用竖倾式台阶。鉴于城市 道路施工平台较为有限,条文中规定台阶的宽度不宜小于1.0m。

表15各种台阶形式的优缺点

有公路改扩建工程台阶拼接设计方

新拼接路基宜选用透水性好、强度高、级配良好的粗粒土作 为路基填料,当采用细粒土作为填料时,应满足路基土最小强度 的要求,并加强路基内部,特别是新老路基结合部的排水。必要 时,可设置横向排水沟,排除路基内部积水。 为保证拓宽路基的压实度,当拓宽路基的宽度不足一个压实 宽度时,应采用超宽填筑或翻挖既有路基等措施,当路基填筑、 压实施工完毕后,再进行削坡处理,形成最终的路基断面,严禁 出现贴坡现象

下,原路基的地基将产生新的附加应力,并对原有路基路面产生 一定影响。由于拓宽路基填筑过程中发生的沉降将直接影响原有 路基的沉降变形,因此排水固结法不再适用。强夯法由于在施工 过程中会对既有路基的性状和稳定造成影响,故条文中也不予推 荐。另外,当拓宽路基位于水塘、河流、水库等路段,需要排水 情淤时,必须采取防渗和隔水措施后方可降水,以免使既有地基 产生附加沉降从而导致路面开裂。

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