冻土地区路基设计指南.docx
《冻土地区路基设计指南.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冻土地区路基设计指南.docx(28页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、震后交通基础设施重建技术系列指南之七多年冻土地区路基设计指南交通部西部交通建设科技项目管理中心二一年四月前 言2010年4月14日,青海省玉树地区发生了7.1级地震,这是继两年前“5.12汶川大地震”后,在我国境内发生的又一次破坏性大地震,给玉树人民的生命财产造成了巨大的损失,也给玉树地区的公路、桥梁等交通基础设施带来了巨大的破坏。为响应党中央国务院关于抗震救灾和灾后重建的指示精神,贯彻落实交通运输部的抗震救灾部署,支援玉树灾区抗震救灾和灾后重建工作,我们遴选了部分与抗震救灾有关的西部交通建设科技项目成果,并编印了震后交通基础设施重建技术系列指南,希望能为灾区交通基础设施重建提供参考,并藉以为
2、灾区重建做出我们应有的贡献。交通部西部交通建设科技项目管理中心二一年四月目 录1 总则12 路基设计22.1 一般规定22.2 路堤设计高度32.3 低填浅挖路基82.4 路基边坡及护道102.5 路基排水102.6 其它不良地质地段的路基设计122.7 路基借土133多年冻土道路环境检测与管理14多年冻土地区路基设计指南附录15附录一 沥青路面路基设计高度公式中S的确定15附录二 XPS板隔热层路基设计主要参数17附录三 通风管路基设计参数18附录四 热棒路基的设计参数18附录五 碎石路基设计参数与要求19附录六 冻土融土的热物理参数201 总则第1.0.1条 本设计指南依据部颁公路工程技术
3、标准和多年冻土地区公路工程设计任务,并参考公路路基设计规范和其他多年冻土地区研究成果中所确定的原则编制,其目的是指导多年冻土区公路路基设计。第1.0.2条 多年冻土地区路基工程设计中,为确保路基稳定,使路基设计经济合理,降低全寿命成本。应根据“有的放矢、合理经济”的设计原则,对不同的冻土类型,分别采用不同的设计方法。第1.0.3条 公路路基宽度设计原则上按公路工程技术标准级公路标准进行,特殊地段可适当降低技术标准。第1.0.4条 采用本设计指南时,尚应符合国家现行有关规范或规定的要求。第1.0.5条 路基工程设计应在综合分析勘察资料基础上,吸收消化国内外成功的研究成果,充分考虑建设环境的影响,
4、论证地确定路基工程设计方案,以保证路基设计的合理性和可靠性。第1.0.6条 对于旧路建设整治工程,路基设计时,低温多年冻土地区(放热型、吸热型)路基设计以“保护冻土”为原则;高温多年冻土地区(过渡型和残留型)路基设计以“控制融化速率”为原则,采用“主动降温与被动保护相结合、治理路基病害与治理环境相结合”的工程措施,路基临界高度不再是高温多年冻土区路基设计的主要控制指标。第1.0.7条 对于新建公路路基,路基设计时,低温多年冻土地区路基设计以“保护冻土”为原则;高温多年冻土地区路基设计以“控制融化速率”为原则,采用“主动降温与被动保护相结合、保护冻土路基与保护冻土环境相结合”的工程措施,路基临界
5、高度不再是高温多年冻土区路基设计的主要控制指标。2 路基设计2.1 一般规定第2.1.1条 多年冻土区公路路基设计应以完善、准确、可靠的工程地质勘测资料为依据,充分考虑冻土条件,并尽量减少对多年冻土的热干扰,采取有效的工程措施,确保路基的稳定性。第2.1.2条 多年冻土地区路基设计原则,要依据区内冻土分布的多样性和变化的复杂性以及路面类型而定,同时要考虑到全球气候周期性波动对冻土路基的影响,故在设计冻土路基时不宜采用单一的原则,而是要根据冻土区内气候、冻土条件与道路工程建设的技术经济可行性与合理性,采用不同的设计原则。第2.1.3条 设计原则的应用既要正确确定应用对象与应用范围,又要认真确定合
6、理路基高度及对应的路面类型。第2.1.4条 由于多年冻土融化引起的道路路基不均匀下沉是影响路基设计的主要因素,因此,路基设计首先考虑如何控制多年冻土层的融化,正确评估冻土发生融化后的变形值。在这一指导思想下对应的设计原则有:保护冻土设计原则,即:保持多年冻土上限不下降或略有上升;控制冻土融化速率的设计原则,即:保持多年冻土融化引起的路基下沉变形不影响路面的正常使用或在一定时期内多年冻土融化引起的路基下沉变形不降低公路的服务水平;预融的设计原则,即:让多年冻土预先融化,直至稳定到一定深度为止,再按一般地区路基设计。各类设计原则的适用范围见下表:设计原则与适用范围设计原则适用范围保护冻土年平均地温
7、低于-1.5;经过热学计算研究确信在施工和运营过程中可以保持土的冻结状态和稳定性,冻土人为上限较浅的多年冻土路段;高含冰冻土,且冻土的厚度较大,采用其他方法不经济路段。控制融化速率年平均地温高于-1.5,冻土含冰量低的路段或冻土的厚度较大,采用其他方法不经济的路段。预融地温较高、冻土厚度较薄地段,或路基挖方路段。 第2.1.5条 用粗粒土填料填筑路基,对路基水稳定好,用细粒土填料对保护路基基底冻土好。填料类别应综合考虑,既要宜采取因地制宜,就地取土的原则,降低造价,又要保持路基的水稳定性、热稳定性和强度。第2.1.6条 在特殊路段,路基填料的选择一定要慎重,要考虑各种控制因素,合理和有效的选择
8、填料,对不适宜的填料要严格禁用,有时远距离取土也是必须的。下列土类要严格禁止在任何地段作为路基填料:草皮、富含腐植土、草炭和泥炭土等。第2.1.7条 路基设计方案、施工组织设计与施工方法等应保证路基稳定,充分利用有利于工程质量的施工季节并满足施工期间车辆通行的需要。第2.1.8条 对于填筑在地面横坡大于1:2.5的新线路堤,应验算路堤沿基底中冻融界面滑动的稳定性。冻融界面的抗剪强度由现场试验或室内试验确定,当无条件试验资料时可查阅有关文献。2.2 路堤设计高度第2.2.1条 根据地温测试结果,多年冻土地区路基设计时,一般均按保护冻土原则设计。一般路段均采用填方路基,尽量避免挖方路基形式,但由于
9、路线标高控制而不能采用填方路基时,则采用预融冻土的设计原则。填方路基一般不低于1.5米,但也不宜超过3.8米。一般路基横断面如图1-1。图2-1一般路基横断面图第2.2.2条 路基设计按保护冻土的设计原则进行设计,应通过计算确定路基临界高度确定路基设计高度。沥青路面下路基临界高度:H沥=2.87-0.44h天 (2-1)沥青路面下路基设计高度H设= H沥 +S+H (2-2)式中:H沥沥青路面下路基临界高度(米); h天多年冻土天然上限(米); H设沥青路面下路基设计高度(米);S多年冻土天然上限以上土层和路基填土压密沉降量(米);H由于修筑公路和大气转暖对路基下多年冻土的热干扰造成在路基使用
10、年限内多年冻土融化产生的沉降量(米)。第2.2.3条 当路基设计高度不满足冻土临界路基高度时,则应设置XPS板隔热层,隔热厚度以热阻等效关系计算。即可以多层介质斯蒂芬方程(2-3),与不同厚度的EPS板计算的沥青路面下融化深度与隔热层厚度的关系。=(2-3)式中:IS沥青路面的融化指数(天);Ln第n层的体积融化潜热(kcal/m3);tn第n层的融化深度(m);Rn第n层中融化层的热阻(hm2/kcal);Rn-1第1层至第n1层的热阻之和(hm2/kcal);K地区修正系数,K1.201.95第2.2.4条 在全球气温变迁的条件下,低温多年冻土的路基临界高度应考虑多年冻土地温变化与路基设计
11、使用年限的影响,路基临界高度可采用下式计算: (2-4) (2-5) (2-6)式中:路基合理高度(m); 道路设计年限(a);路基设计所在年份(如1999年)的天然上限(m); 设计路基时的年份。如假设道路的设计年限为20年,于2004年设计施工的新建路基合理高度的确定过程如下: (2-7) (2-8)第2.2.5条 对于不融沉或弱融沉多年冻土区路段(多冰冻土、少冰冻土),当其计算以融化压缩沉降量未超过路基允许沉降量时,则路基高度可按季节重冰冻区路基设计;当其计算以融化压缩沉降量超过路基允许沉降量时,或当路基设计高度由于路线纵坡控制不能足路基临界高度时,在路基中路面宽度范围内设置XPS板隔热
12、层,XPS板隔热层的厚度以式(2-3)确定(见图2-2)。图2-2 XPS板隔热层路基设计图第2.2.6条 富冰、饱冰多年冻土区路段路基以填土路基为主,当路基设计高度不能足路基临界高度或不经济时,在路基中路面宽度范围内设置XPS板隔热层, (见图2-3),并在路肩外侧设置热棒,热棒设计间距4.0米(见图2-3),如路基设计高度大于2.5米,且路基走向与当地冬季风向基本垂直时,也可设计为通风管路基(见图2-4)。第2.2.7条 含土冰层与厚层地下冰路段路基以填土路基为主,并拟在路基中路面宽度范围内设置XPS板隔热层,XPS板隔热层厚度以式(2-3)确定,并在路肩外侧设置热棒,热棒设计间距3.0米
13、(见图2-5);如路基设计高度大于2.5米,且路基走向与当地冬季风向基本垂直时,也可设计为通风管路基(见图2-4)。第2.2.8条当公路通过地表横坡较大、地表水发育,且公路沿线石料丰富时,路基可设计为碎(片)石路基(图2-6),碎(片)石层厚1.2-1.5米,并根据公路通过地带的冻土类型增设XPS板隔热层(图2-7)或热棒路基(图2-8)等。图2-3 XPS板隔热层与热棒路基设计图(1)图2-4通风管路基设计图第2.2.9条 当路线通过地段地表水、地下水(泉水或冻土沼泽)发育,又是高含冰量路段时,为确保路基稳定性,拟采用以桥代路。第2.2.10条 对按保护冻土设计原则设计的路基,其设计高度也可
14、采用路基临界填土高度加安全高度计算(式2-9)。 (2-9)式中:M-综合修正系数,依据冻土类型及上限深浅确定; -路基设计高度(m); -路基填土临界高度(m);图2-5 XPS板隔热层与热棒路基设计图(2) 图2-6 碎(片)石路基设计图图2-7 碎(片)石与XPS板隔热层路基设计图-多年冻土天然上限(m);A,B-在不同地温带是不同的,随气温,地温升高而增加。其具体值应由观测值回归得到;S-为季节融化层压缩沉降量(m); -第层冻土的融化下沉系数,%;-第层冻土的融化压缩系数,;第层冻土厚度,(m);-第层土中平均附加应力,(-第层土中点处土的自重应力,(; 图2-8 碎(片)石与热棒路
15、基设计图第2.2.11条 按控制融化速率设计原则,道路路基设计高度为;()式中:-路基的设计高度,(m); 路基土标准融化深度,(m); -路基土含冰量的修正系数(0.71.1); -路基施工影响系数(1.161.22); -历年平均融化速度; -融化速度衰减系数; -道路使用年限,以年计;第2.2.12条 在计算沥青面下人为上限时,首先应分析历年勘探资料,进行冻土地质分段,分段时要注意照顾最不利冻土路段。第2.2.13条 当沥青路面下人为上限资料缺乏时,可采用沥青面铺筑前砂砾路面的人为上限或天然上限进行计算。第2.2.14条 当多年冻土厚度与上限之和小于3.5米时,则采用预融的设计原则,将多
16、年冻土层全部清除,清除宽度为路基底宽加2米(每侧加宽1米),用水稳定性好的砂砾回填。第2.2.15条 当采用保护冻土或控制融化速率设计原则时,多年冻土层上的植被与草炭(泥炭)层不宜清除,而应采取有效措施,首先将地表软基处理,使其在路基施工阶段完成沉降变形。第2.2.16条 除基岩路段外,路基最小高度一般不宜低于1.5米,非纵坡或构造物控制段路基高度不宜超过3.5米。经计算,当路基高度超过3.5米时,应根据填土路基或其它冷却(调制)工程措施路基进行技术经济性和可靠性比较。第2.2.17条 对于多年冻土区中的河谷融区,以季节重冰冻区路基设计,按现行公路路基设计规范确定路基高度;对于较小的冻土岛,根
17、据其多年冻土特性,对照第2.2.214条规定,确定路基设计高度。当填高路基受到纵坡限制时,通过经济比较,可采用在路基内设置XPS板隔热层或增设热棒等。2.3 低填浅挖路基第2.3.1条 低填浅挖路基系指填土高度小于0.5m的路堤和开挖深度小于0.5m的路堑。第2.3.2条 多年冻土地区低填浅挖路基,应根据其通过地段的冻土条件,工程地质和水文地质条件,采取有效措施,确保路基基底和挖方边坡的稳定。第2.3.3条 低填浅挖段的路基工程可以按预融换填进行设计。预融及换填的深度和厚度应根据计算的人为上限(也可根据工程类比法确定)、施工工期和冻土条件确定。在人为上限范围内宜将高含冰量冻土(含土冰层、饱冰冻
18、土和富冰冻土)全部换填;对多冰和少冰冻土可参考下述关系式确定换填厚度: 式中:-换填厚度,当用粗粒料换填时应乘1.21.3系数; -低填浅挖段计算人为上限; -路基开挖后在停置时间内要求达到的融化深度(预融深度)。第2.3.4条 低填浅挖段沥青路面路基人为上限可采用下式计算: 式中:-计算人为上限深度,以米计; -计算断面多年冻土天然上限深度,以米计。第2.3.5条 预融深度是指路基按照设计换填土层厚度开挖后,停置一段时间,使换填基底以下冻土层自然融化,达到设计所要求的深度。预融深度可以通过热工计算确定。预融期按一个气象年计算。据青藏公路实测,融期为一年时对高含冰量冻土可融化4060cm,对含
19、冰量小的冻土为60120cm。由于多年冻土地温与青藏公路多年冻土地温可能不同,多年冻土在一个气象年内预融深度与青藏公路在同等条件下也不相同,其预融量可根据热工计算与试验工程观测确定。第2.3.6条 为减少换填厚度,可采用工业材料隔热层,如XPS板等。第2.3.7条 为减少冻胀量,换填料宜采用粗砾料(且粉粘粒含量不大于5%),并需进行冻胀稳定性验算。为防止粗粒料污染,在开挖基底及边坡必要时也可铺设一层土工布隔离层,为防止热融滑塌必要时也可做一些支挡。第2.3.8条 挖方换填路段,路基边沟应进行铺砌,以确保排水,减小地表水下渗。第2.3.8条 挖方换填路段,开挖宽度应大于路基基底宽度2米(每侧超宽
20、1米),开挖过程中应保持路基边坡的稳定性。2.4 路基边坡及护道第2.4.1条 多年冻土地区路基应加强侧向防护,以减轻地基多年冻土的衰退,提高冻土地基的稳定性。第2.4.2条 多年冻土地区的路堤边坡可适当放缓。当路堤高度小于或等于3米时,填方边坡可采用1:1.51:1.75;当路堤高度大于3米、小于6米时,自路肩在2.53.0米以下,可采用1:1.751:2.0;当放缓边坡受到限制时,可采用支挡或其它形式的加固工程。第2.4.3条 路堑边坡在少、多冰冻土路段应根据土质条件、含冰量情况和边坡高度采用1:0.751:1.5,当边坡高度超过1.5米时。在坡脚应设置大于或等于1米宽的平台。高含冰量冻土
21、路段的路堑边坡,在放缓边坡的同时,可采取边坡换填、设保温层,有条件时用草皮铺砌和边坡堆砌草带(或编织带)支挡等措施。第2.4.4条 高含冰量冻土分布路段,路堤两侧应设置宽度不小于2米,高度不小于0.8米的护道。对于严重积水或常年积水路段,护道宽度不宜小于5米,高度应高出最高积水位0.5米(见图2-1)。第2.4.5条 保温护道的高度,主要与路基两侧的水文地质条件有关,与公路沿线的冻土类型也有一定的关系。在确定其高度不同时,采用平顺过度方式连接。第2.4.5条 当路基两侧严重积水或常年积水时,宜采用不透水填料填筑护道,对于不积水或临时性积水路段,宜采用透水填料填筑护道,对主要用于保护多年冻土的护
22、道,宜采用碎石或片、块石料填料填筑护道。第2.4.6条 当采用碎石或片、块石料填料填筑护道时,碎石粒径应在0.15-0.20或0.20-0.25米范围内,其空隙率不宜小于25%;片、块石最小边长应大于15cm,其空隙内不得充填碎石或其它杂物,其最小厚度不宜120 cm,宽度应大于250 cm。2.5 路基排水第2.5.1条 多年冻土地区的路基排水设计主,要因地制宜、全面规划、因势利导、综合治理、讲究实效、注意经济并充分利用地形和自然水系。第2.5.2条 多年冻土地区的排水设施尽量远离路基坡脚,并力求排水畅通。不得在路基附近(10米内)形成积水洼地,更不得在路基坡脚积水,以免引起路基基底多年冻土
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 冻土 地区 路基 设计 指南
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。