目 录1. 绪论 11.1 总体情况概述 1设计任务 1任务要求 1设计标准 1路线起迄点、地形地貌情况 1沿线气候水文特征 11.2 总体设计 2总体设计原则 2技术标准与技术指标的的总体适用情况 21.3 道路设计软件说明 2本系统概况 2系统的特点 22. 路基路面设计 42.1 设计简介 4设计说明 42.1.2新建路面结构设计步骤 42.1.3路面结构综合设计 43. 路堤边坡稳定性验算 143.1 参数分析 143.2 边坡稳定性验算分析 14路基横断面的标准设计 14将车辆荷载换算成土柱高（当量高度） 154. 挡土墙设计 274.1 绪言 274.2 挡土墙的设计及验算 27基础资料 27设计资料 27墙背土压力计算 29破裂面计算 30破裂面验算 30主动土压力计算 30墙身截面性质计算 31挡土墙的稳定验算及强度验算 324.3 采取措施 35基础加固措施 35排水措施 35沉降缝与伸缩缝的设置 35墙顶与路面的衔接 35车辆安全行驶保障措施 35材料要求 354.4 设计参数 36设计参数的选取 36安全系数的选取 36墙面坡的选取 36墙背坡的选取 36设计控制重点 365. 路基路面排水设计 375.1 排水设计一般原则 375.2 综合排水设计 375.3 路基排水设计 37地表排水设备的类型 37边沟设计 37确定边沟布置断面形式及尺寸 38确定截水沟布置断面形式及尺寸 415.4 其他排水设计 41结 论 42致 谢 43参 考 文 献 44附 录1. 绪论1.1 总体情况概述1.1.1设计任务本设计为平凉至定西高速公路路基路面及综合排水设计。
本标段工程位于兰州市到白银市会宁县，施工里程为K84+600～K86＋100，全长约147km在整个设计任务主要包括：路面工程的设计（沥青混凝土路面结构设计）；挡土墙设计（路堤边坡稳定性的验算）；路基路面排水专题研究等1.1.2任务要求通过本设计要求能够综合运用专业所学的知识并尽量联系实际，根据有关的设计规范掌握各设计阶段的设计内容，掌握设计过程中设计原始资料的采集方法于内容，掌握路面设计参数的确定、选用及计算方法，掌握道路设计软件程序及方法，将计算机这新世纪科技操作技术灵活运用于公路建设中，以达到熟练从事公路专业的工作能力1.1.3设计标准公路等级：双向四车道高速公路；设计车速：80km/h；路基宽度：整体式24.5m，分离式2×12.25m；极限最小平曲线半径：250m；最大纵坡：5%；桥涵设计荷载：公路—I 级；设计洪水频率：特大桥1/1001.1.4路线起迄点、地形地貌情况平定高速公路，全长258.22km，分东西两段(中间为宁夏段)，东段起于庆阳市宁县长庆桥，途经平凉市泾川县、崆峒区，止于宁甘界沿川子；西段起于静宁县司桥，途经平凉市静宁县、白银市会宁县，止于定西市安定区的十八里铺。
河道常年有水，河谷地层由砂砾、砾卵石及亚砂土组成本段通过山区，为中低山地貌，山体岩层风化，山顶部有黄土覆盖，两侧山体坡面较缓，覆盖层较薄山体地质自下而上为强风化砂砾岩，全风化砂砾岩，砂砾卵石，黄土层，均为V级围岩地质1.1.5沿线气候水文特征项目区属暖温带半湿润、半干旱大陆季风性气候区夏短冬长，四季分明多年平均气温13℃，一月平均气温-1℃，七月平均气温26℃，极端最低气温-16.7℃，极端最高气温41.4℃盆地及河谷区无霜期210天，深山区无霜期不足100天区内年平均降雨量701mm，降雨多集中在七月至九月，是关中西部雨水较多地区路线所经区域属于黄河流域，其大部分路段沿渭河干流和支流布设地震基本烈度为Ⅶ度1.2 总体设计1.2.1总体设计原则设计在满足工程经济的前提下既要符合高速公路标准的要求，尽可能采用较高的技术指标，还要综合考虑工程造价，施工技术条件，地质气候，材料来源等其它影响因素1.2.2技术标准与技术指标的的总体适用情况本项设计方案各项技术指标均符合《公路工程技术标准》（JTG B01－2003），《公路路线设计规范》（JTG D20-2006），《公路路基设计规范》（ JTG D30-2004）, 《公路排水设计规范》（JTJ018-97）,《公路水泥混凝土设计规范》（JTG D40-2002），《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006） 的要求。
1.3 道路设计软件说明1.3.1本系统概况本系统是根据现行《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97和《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG D40-2002的有关内容编制的，共包括如下九个程序：（1）沥青路面设计弯沉值和容许拉应力计算程序HLS（2）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC（适用于沥青路面设计）（3）沥青路面设计程序HMPD（4）沥青路面及土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算程序HMPC（5）改建路段原路面当量回弹模量计算程序HOC1（6）新建单层水泥混凝土路面设计程序HCPD1（7）新建复合式水泥混凝土路面设计程序HCPD2（8）旧混凝土路面上加铺层设计程序HCPD3（9）水泥混凝土路面基（垫）层及土基竣工验收弯沉值计算程序HCPC1.3.2系统的特点（1）采用Visual Basic 6.0 for Windows 语言编程，在Windows系统下运行，有良好的用户界面；（2）功能齐全，凡公路路面设计与计算所需的程序应有尽有；（3）计算速度快，精度高；（4）数据输入采用可视化、全屏幕的窗口输入方式，操作简单方便，一目了然所有程序既可人机对话输入，又可用数据文件输入，计算结束立即在输出窗口显示设计计算成果文件内容，并可根据用户要求打印输出，十分方便；（5）具有随机帮助以及自动识别错误并提出警告和提示的功能，让学生无后顾之忧。
2. 路基路面设计2.1 设计简介2.1.1设计说明①设计计算根据《公路沥青路面设计规范》JTGD 50－2004；②本设计采用路面弯沉值作为设计指标，并验算基底拉应力；③部分未知参数可查表及规范得出④采用软件进行设计⑤路基设计按高速公路双向四车道进行设计⑥路基设计及路面设计都要说明设计过程，并绘制设计图表2.1.2新建路面结构设计步骤新建沥青路面通常按一下步骤进行路面结构设计：①根据设计任务书的要求，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值②路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段（在一般情况下路段长度不宜小于500m，若为大规模机械化施工，不宜小于1km），确定各路段土基回弹模量值③根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验及测定各机构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定个结构层材料设计参数④根据设计弯沉值计算路面厚度对高速公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。
上述计算应采用弹性多层体系理论编制的程序进行路面设计流程如图2.1所示对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚度是否满足要求2.1.3路面结构综合设计⑴资料：①公路等级：高速②自然区划：Ⅳ５③土基回弹模量：40MPa④交通增长率：5%⑤车辆组成及交通量见表2.1气象资料材料调查及混合料试验土基类型划分、确定土基回弹模量收集或调整交通量并及时累计标准轴次根据公路等级、面层，基层类型及并计算设计弯沉值拟 定 路 面 结 构 方 案 否确定材料模量按设计弯沉值计算路面厚度拉应力进行劈裂试验确定抗拉强度 验算 确定容许拉应力计算层底拉应力是否验算防冻厚度验算防冻厚度 验算 否 不满足是否增加厚度是否有以下结构方AAANN案案案 是 有 否 是否调整材料配比 提高提高提高 没有 是 进行技术经济比较确定采用的路面结构方案 否 否 变更路面结构 是 图2.1 路面设计流程图表2.1 车辆组成及交通量序号车型名称前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量(次)1黄河JN16358.61141双轮组6002长征CA16045.283.72双轮组<3503解放CA34022.156.61双轮组7004太脱拉138S45.4902双轮组<3505解放CA14124.270.41双轮组7506长征CZ36147.690.72双轮组<3407黄河JN15049.0101.61双轮组6508三菱PV41349.71012双轮组<340⑵轴载分析路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。
⑴以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次①轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：计算结果如表2.2所示表2.2 轴载换算结果表车 型（KN）(次/日)（次/日）黄河JN163前轴58.616.4600—后轴1142.21600—长征CA160前轴45.216.450—后轴83.72.2150—解放CA340后轴56.62.21700—太脱拉138S前轴45.416.450—后轴902.2150—解放CA141后轴70.42.21750—长征CZ361前轴47.616.440—后轴90.72.2140—黄河JN150前轴49.616.4650—后轴101.62.21650—三菱PV413前轴49.716.440—后轴1012.2140—2870（注：轴载小于25KN的轴载作用不计）②累计当量轴次根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取15年，四车道的车道系数是0.4～0.5，取0.4累计当量轴次⑵验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次①轴载验算验算帮刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为，计算结果如表2.3所示表2.3 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车 型（KN）(次/日)（次/日）黄河JN163前轴58.6118.5600—后轴11431600—长征CA160后轴83.73150—解放CA340后轴56.631700—太脱拉138S后轴903150—解放CA141后轴70.431750—长征CZ361后轴90.73140—黄河JN150后轴101.631650—三菱PV413后轴1013140—2990（注：轴载小于50kN的轴载作用不计。
②累计当量轴次参数取值同上，设计年限是15年，车道系数取0.4;累计当量轴次;⑶结构组合与材料选取沥青路面各结构层如何选择和安排，使整个路面结构既能抵抗行车荷载和自然因素的作用，又能发挥各结构层的最大效能，是路面结构组合设计要求解决的问题 沥青路面时由不同材料组成的多层结构，结构设计时应根据使用要求及当地自然环境条件，结合当地实践经验进行路基路面综合设计，按合理选材、方便施工、利于养护的原则，比较并选择路面结构设计方案对于分期修建的路面工程，应通过技术经济论证，合理设计层次与厚度，使前期工程在后期能得到充分利用为确保工程质量，应尽量选用便于机械化、工厂化施工的结构设计方案结构组合设计原则： ①面层、基层的结构类型和厚度应与交通量相适应②适应车辆荷载的作用③保证层间结合紧密稳定④在各种自然因素下稳定性好⑤适当的结构层数和厚度⑥路面结构组合方案由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为900万次左右根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途有大量沙砾且有石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（13cm），基层采用石灰粉煤灰碎石（厚度待定），底基层采用石灰土（取25cm）和天然砂砾（取15cm）。
规范规定高速公路、一级公路的面层由二层及三层组成查规范中的沥青路面的高级路面中的沥青混合料类型的选择（方孔筛），采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度约3cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度4cm），下面层采用组粒式密级配沥青混凝土（厚度6cm）⑷各层材料的抗压模量与劈裂强度 查表得到各层材料的抗压模量和劈裂强度抗压模量取20℃的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20℃的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa,中粒式密级配沥青混凝土为1200MPa,粗粒式密级配沥青混凝土为900MPa，石灰粉煤灰碎石为1500MPa,石灰土为550MPa；各层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa，中粒式密级配沥青混凝土为1.0MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，石灰粉煤灰碎石为0.6MPa,石灰土为0.25MPa. ⑸土基回弹模量的确定路基土的回弹模量值除受加荷方式和应力状态等因素的影响外，还与土的性质、密实度、含水量及土基所处的干湿状态有关路面设计时，应在最不利季节采用现场承载板试验确定土基顶面回弹模量，在路基尚未修建完工的情况下，通过有关参考资料估计土基的回弹模量。
该路段处于Ⅳ５区，查得为40MPa⑹设计指标的确定对于高速公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算①设计弯沉值路面设计弯沉值根据公式计算该公路为高速公路，公路等级系数取1.0面层是沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取1.0设计弯沉值为：②各层材料的容许层底拉应力 细粒式密级配沥青混凝土中粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土石灰粉煤灰碎石：石灰土：公路等级系数1，面层类型系数1，路面设计弯沉值24.4（0.01mm）表2.4 各结构层设计参数层数结构层材料类型劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土1.40.462中粒式沥青混凝土1.00.333粗粒式沥青混凝土0.80.244石灰粉煤灰碎石0.60.295石灰土0.250.096天然砂砾计算设计层厚，输入及计算结果如下：公路等级：高速公路；新建路面的层数：6；标准轴载：BZZ-100；路面设计弯沉值：24.4（0.01mm）;路面设计层层位：6；设计层最小厚度：20cm表2.5 各设计层厚度计算参数层位材料名称厚度(cm)15℃抗压模量（MPa）20℃抗压模量（MPa）容许拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土3200014000.462中粒式沥青混凝土4160012000.333粗粒式沥青混凝土612009000.244石灰粉煤灰碎石？150015000.295石灰土255505500.096天然砂砾151501507土基—40按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 24.4 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm ， LS= 25.5 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm ， LS= 22.7 (0.01mm)H( 4 )= 22 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 22 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 22 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 22 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 22 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 22 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 : H( 4 )= 22 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 22 cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度80cm验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小5cm ,程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足。
通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下层, 最后得到路面结构设计结果如下:---------------------------------------细粒式沥青混凝土 3 cm---------------------------------------中粒式沥青混凝土 4 cm---------------------------------------粗粒式沥青混凝土 6 cm---------------------------------------石灰粉煤灰碎石 22 cm---------------------------------------石灰土 25 cm---------------------------------------天然砂砾 20 cm--------------------------------------- 土基⑺竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公路等级: 高速公路；新建路面的层数: 6；标准轴载: BZZ-100；路面设计弯沉值：24.4（0.01mm）。
计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 23.5 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 25.2 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.6 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 31.2 (0.01mm)表2.6 弯沉值和层底拉应力计算表层位结构层材料名称厚度（cm）20℃抗压模量(MPa)15℃抗压模量(MPa)计算信息1细粒式沥青混凝土314002000计算应力2中粒式沥青混凝土412001600计算应力3粗粒式沥青69001200计算应力4石灰粉煤灰碎石2215001500计算应力5石灰土25550550计算应力6天然砂砾20150150计算应力7土基40第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 73.4 (0.01mm)第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 220.2 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 292.5 (0.01mm)LS= 232.9 (0.01mm) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :第 1 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-0.251 (MPa)第 2 层底面最大拉应力 σ( 2 )=-0.107 (MPa)第 3 层底面最大拉应力 σ( 3 )=-0.055 (MPa)第 4 层底面最大拉应力 σ( 4 )= 0.119 (MPa)第 5 层底面最大拉应力 σ( 5 )=0 .06 (MPa) 3. 路堤边坡稳定性验算3.1 参数分析本设计任务段总长1400m，按设计标准共有71个设计横断面，其中填方路堤的K184+960 横断面中最高填方高度为16.48m。
所以路堤边坡稳定性验算采用此断面为验算对象 图3.1 路堤边坡稳定性验算断面图此断面高度为16.48m，顶宽为26m，边坡坡度一级采用1:1.5 路堤填土为粘性土，土的粘聚力 ，摩擦角 =19（tg=0.344），容重为γ=19.8kN/m，荷载为公路——Ⅰ级3.2 边坡稳定性验算分析3.2.1路基横断面的标准设计路基横断面的标准设计也称为路基标准横断面，是根据有关横断面的设计原则和规定而编制的，它仅适宜于一般水文、地质条件，填挖高度不大的普通土质地基 ①路堤标准横断面 边坡高度不大于八米两侧有取土坑的普通土质路堤当填方高度大于 8 米而不小于 20 米时，采用上陡下缓的变坡形式 地面横坡大于 1 ：5 而小于 1 ：2.5 的斜坡上的路堤横断面②路堑标准横断面 在横断面的标准设计中，路基排水设备也是重要的组成部分路基地面排水设备包括路堤的排水沟、取土坑及路堑的侧沟、天沟、排水槽等对于足以破坏路基稳定性及坚固性的地下水，应修筑地下排水建筑物以降低水位或将水聚集并排至路基范围以外地下排水建筑物有渗沟、隧道等有关路基排水设备的设计、构造可参阅路基设备手册为设有侧沟平台的路堑断面，适用于黄土及黄土类土、细纱土及易风化岩石的路因为这类边坡容易风化剥落，设置侧沟平台以避免侧沟堵塞、方便养护维修3.2.2将车辆荷载换算成土柱高（当量高度）设一辆车停在路肩上，另三辆以最小间距d=0.6m与它并排。
按以下公式换算土柱高度为 公式中：L——纵向分布长度（等于汽车前后轴轮胎的总距），L=13B——横向分布车辆轮胎最外缘间总距B=Nb+（N-1）d 其中：N为车辆数为4；d为车身之间的净距为0.6m；b可以近似取车身宽，为2.5m 则： B=4×2.5＋（4－1）×0.6＝11.8m 故 =(4×550)/(19.8×11.8×13)＝0.724 H = h +=4.69+0.724=17.204m按法确定滑动圆心辅助线查教材《路基路面工程》 表4-1得据此两角分别自坡脚和左顶点作直线相交于点，的延长线即为滑动圆心辅助线，在辅助线延长线上从点向左上方每0.3长取一圆心点按简化Bishop法检算(1)出各滑动曲线每一分段中点与圆心竖线之间的偏角圆心竖线左侧为负，右侧为正2)每一分段的滑动弧曲线可近似取直线，将各分段图形简化为梯形或三角形,计算其面积，其中包括荷载换算成土柱部分的面积在内；(3)以路堤纵向长度3m计算出各分段的重力；(4)求出各土条滑动面的弧长(5) 由简化毕肖普法计算土坡稳定安全系数的公式： ………………. （*）其中式中含有值，用迭代法求解，先假定一个值，求得，代入（*）式求得新的值，若此值与假定不符，则用此值重新计算求得新的值，如此反复迭代，直至假定的值与求得的值相近为止。
以下用表格分别计算各个滑动面的K值：① 第一滑动面第一次试算假定安全系数K=1.369，计算结果列于表3.1中，可按式（*）求得稳定安全系数： 第二次试算假定K=1.368，计算结果列于表3.1中，可得K 计算结果与假定接近，故得第一滑动面的土坡稳定安全系数图3.2 第一滑动面计算图②第二个滑动面第一次试算假定安全系数K=1.489，计算结果列于表3.1中，可按式（*）求得稳定安全系数：表3.1 第一滑动面计算结果表 图3.3 第二滑动面计算图第二次试算假定K=1.821，计算列于表3.2中，可得K计算结果与假定接近，故得第二滑动面的土坡稳定安全系数表3.2 第二滑动面计算结果③第三个滑动面第一次试算假定安全系数K=1.4473，计算结果列于表3.3中，可按式（*）求得稳o定安全系数：图3.4 第三滑动面计算图 第二次试算假定K=1.446，计算结果列于表3.3中，可得 K 计算结果与假定接近，故得第三滑动面的土坡稳定安全系数K3=1.446④第四个滑动面第一次试算假定安全系数K=1.489，计算结果列于表3.4中，可按式（*）求得稳定安全系数：图3.5 第四滑动面计算图表3.3 第四滑动面计算图表3.3 第三滑动面计算结果表第二次试算假定K=1.489，计算结果列于表3.4中，可得K计算结果与假定接近，故得第四滑动面的土坡稳定安全系数K4=1.489表3.4 第四滑动面计算结果表⑤第五个滑动面第一次试算假定安全系数K=1.3956，计算结果列于表3.5中，可按式（*）求得稳定安全系数：图3.6 第五滑动面计算图第二次试算假定K=1.396，计算结果列于表3.5中，可得K计算结果与假定接近，故得第五滑动面的土坡稳定安全系数K5=1.396图3.7 危险滑动面计算图将以上五个滑动面的土坡稳定系数分别按其大小相应画在圆心辅助线的延长线上，再用一圆滑曲线将其连接，用一与辅助线平行的线与圆滑曲线相切，其切点所对应的圆心点即为最危险滑动面的圆心，并将最危险的滑动面画出标于上图中，用与前面相同的方法求出该滑动面的土坡稳定安全系数表3.5 第五滑动面计算结果表第一次试算假定安全系数K=1.3678，计算结果列于表3.6中，可按式（*）求得稳定安全系数：第二次试算假定K=1.368，计算结果列于表3.6中，可得K计算结果与假定接近，故得第三滑动面的土坡稳定安全系数因为，所以设计中路基填方采用的边坡坡率符合要求。
表3.6 危险滑动面计算结果表4. 挡土墙设计4.1 绪言公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害随着我国高等级公路建设的飞速发展，特别是西部山区高速公路的发展，路基挡土墙的应用显得越来越重要山区高速公路由于由于地形条件复杂，地面衡坡陡，不能完全沿山形布线，因此挡土墙在路基设计中具有不可替代的作用路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：①陡坡地段；②岩石风化的路堑边坡地段；③为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；④可能产生塌方、滑坡的不良地质地段；⑤高填方地段；⑥水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；⑦为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段随着应用的越来越广泛 挡土墙的结构形式也日新月异 ，按其结构特点，可分为：石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型；按其中路基横断面上的位置，又可分：路肩墙、路堤墙及路堑墙；按所处的环境条件，又可分为：一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。
在考虑挡土墙设计方案时，应与其他工程方案进行技术比较，分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性，然后才确定设计方案，并根据实际情况进行挡土墙的选型 4.2 挡土墙的设计及验算4.2.1基础资料 挡土墙设计时，必须具备以下资料：路线平面图、横断面图，地质资料（包括工程地质勘察报告、工程物探报告），地震勘探报告，水文资料，总体设计资料及构造物一览表等4.2.2设计资料 ⑴墙身构造本设计任务段中K184+200～K184+440 的横断面左侧地面线较陡，为了收缩边坡，增强路基的稳定性，拟在本段设一段仰斜式路堤挡土墙，其尺寸见横断面见图4.1图4.1 挡土墙横断面图（单位:㎝）⑵挡土墙的选型 ①材料选择 浆砌片石挡土墙取材容易，施工简便，适用范围比较广泛山区公路中，石料资源较为丰富，在挡土墙高≤10m时，因地制宜，采用浆砌片石砌筑，可以较好地满足经济、安全方面的要求 ②截面形式选择 根据挡土墙结构类型及其特点分析，当墙高＜5m时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势同时，由于山区公路地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。
一般在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙当墙高≥5m且地基条件较好时，采用衡重式挡土墙，可以有效地减小截面，节省材料 ③位置选择 在挖方边坡比较陡峭时，采用路堑挡土墙，可以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡；在地质条件不良情况下，还可以支挡可能坍滑的山坡土体 对于采用路肩挡土墙或路堤挡土墙，应结合具体条件考虑，必要时应作技术经济比较因为路堤挡土墙承受荷载较大，受力条件较为不利，截面尺寸也较大，所以录路堤墙与路肩墙的墙高或截面污工数量较为接近，基础情况相仿时，采用路肩墙比较有利综上所述：拟采用浆砌片石仰斜式路堤挡土墙，墙高H=8.0m，墙顶填土高度为2m，顶宽2.0m，底宽2.4m，路堤边坡采用1:1.5，墙背仰斜,坡度为1:0.25,(α=- 14°02′)，基底倾斜,坡度为1:5,(=arctg(1/5)=11°18′)⑶车辆荷载 a 根据<< 路基设计规范>>( JTG D30-2004)，车辆荷载为计算的方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用全断面布载换算土层厚: m其中：为墙后填土容量 ⑷土壤地质情况填土为砂性土，土的粘聚力C=23kpa，内摩擦角φ =35°，墙背与填土间的摩擦角=φ/2=17.5° ,容重为 。
粘性土地基,容许承载力为[]=400KPa, 基底摩擦系数f=0.5⑸墙身材料采用7.5 号砂浆,25 号片石,砌体容重为k=23KN/m3; 按规范:砌体容许压应力为[]=600KPa, 容许剪应力为[]=100KPa, 容许拉应力为[wl]=60Kpa4.2.3墙背土压力计算对于墙趾前土体的被动土压力Ep ，在挡土墙基础一般埋深的情况下，考虑到各种自然力和人畜活动的作用， 以偏于安全， 一般均不计被动土压力,只计算主动土压力本设计任务段的路堤挡土墙，采用一级台阶,分析方法采用“力多边形法”，按粘性土的公式来计算土压力；边坡坡度为1：1.5，（33°42′）4.2.4破裂面计算假设破裂面交于荷载中部,则:Ao=(a + H + 2×ho)×(a + H)/2=(2.0 + 8.0 + 2×0.694)×(2.0 + 8.0)/2=56.940Bo=a×b/2 + (b + d)×ho + H×(H + 2×a + 2×ho)tgα/2=2.0×3.0/2 + (3.0 + 0)×0.694 + 8.0×(8.0 + 2×2.0 + 2×0.694)×0.25/2=18.470 =-tg37°58′+=0.876其中： =38°28′破裂角=41°134.2.5破裂面验算（H+a）tg=(8.0+2.0)×tg41°13=8.76m-Htg a+b+d=8.0×0.25+3.0=5.0m-Htg a+b+d+10=8.0×0.25+3.0+7.5=12.5m 所以5.0＜8.75＜12.5 假设满足要求。
4.2.6主动土压力计算Ea= =18×(107.338×0.876-46.628) ×=149.987KN/mEx=Ea×cos()=149.987×cos(14°02′+17°30′)=149.787KN/mEy=Ea×sin()=149.987×sin(14°02′+17°30′)=7.755KN/m主动土压力系数：Ka===0.471土压力作用点位置确定h1=(b-a×tg)/( tg+×0.876)/（0.876+0.25）=1.108m h2=d/( tg+)=0 h3=H-h1-h2=8.0-1.108-0=6.892m 所以土压力作用点到墙趾的水平距离为Zy===2.233mZx=2.4-Zy×0.25=1.842m4.2.7墙身截面性质计算①截面面积=2.0=13.44㎡==2.02㎡==0.61㎡=16.07㎡②各截面重心到墙趾的水平距离:X1=2.4+8.0×0.26-2.0/2-（8.0-2.4/5-0.8）×0.25/2=2.56mX2=（2.4+2.4/5×0.25）/2+0.8/2×0.25=1.36mX3=[2.4+(2.4+2.4/5×0.25)]/2=1.64m所以墙身重心到墙趾的水平距离为： Zg==2.347m墙身重力：G==23×16.07=369.61KN4.2.8挡土墙的稳定验算及强度验算 挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。
因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算挡墙的验算方法有二种：一种是采用分项安全系数的极限状态法，另一种是总安全系数的容许应力法目前国内多数应用容许应力法设计挡土墙下面是采用容许应力法进行挡土墙验算的简介 ⑴抗滑稳定性验算验算采用“ 极限状态分项系数法”挡土墙沿基底的滑动稳定系数Kc应不小于1.3 Ke===2.738＞[Kc]=1.3所以抗滑稳定性满足要求⑵抗倾覆稳定性验算验算采用“ 极限状态分项系数法”挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数Ko应不小于1.5 K0== =2.581＞[K0]=1.5式中：Zx——Ey对墙趾O点的力臂 (m)，Zy——Ex对墙趾O点的力臂 (m)，Zg——g对墙趾O点的力臂 (m) 所以抗滑稳定性满足要求⑶基底应力及合力偏心距验算 基底的合力偏心距e计算公式为： e=B/2-Zn=B/2-（WZw+EyZx-ExZy）/（W+Ey） 在土质地基上，e≤B/6；在软弱岩石地基上，e≤B/5；在不易风化的岩石地基上，e≤B/4 当e≤B/6时，墙趾和墙踵处的法向压应力为： σ1,2=（W+Ey）（1±6e/B）/B≤[σ] 式中，[σ] ——地基土修正后的容许承载力（KPa） [σ]= [σo]+K1γ1（B-2） 式中，[σo] ——地基土的容许承载力（KPa），K1 ——地基土容许承载力随基础宽度的修正系数，γ1 ——地基土的天然容重（KN/m3）。
当e>B/6时，基底出现拉应力，考虑到一般情况下地基与基础间不能承受拉力，故不计拉力而按应力重分布计算基底最大拉应力： σ1=2（W+Ey）/ 3Zn≤[σ] 若出现负偏心，则上式的Zn改为（B-Zn） 基础地面的压应力（ 偏心荷载作用时）作用于基底的合力偏心距e 为==0.391≤=0.408式中： =1.616倾斜基底的宽度： B==2.45m则： ==Kpa≤=350Kpa其中：N1= =（369.61××7.755）cos11°19′+1.3×149.787×sin11°19′ =356.788 A=B×1.0=2.45所以 基底合力偏心距满足要求；基底应力符合要求⑷截面应力验算墙面与墙背互相平行,截面的最大应力出现在接近基底处由基底应力验算可知,偏心距和基底应力都满足地基的要求墙身截面应力也应该满足墙身材料的要求,所以不做验算所以,通过上述验算各项符合要求,决定采用此截面4.3 采取措施完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须采取必要的措施，以保证挡土墙的安全性 4.3.1基础加固措施 1为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底。
墙趾台阶的宽度不小于20cm，台阶高宽比可采用3:2或2:1 2地基为软弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填，以扩散基底压应力，满足设计要求 4.3.2排水措施 对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔墙较高时，可在墙上部加设泄水孔泄水孔采用10×10cm的方孔或圆孔，孔眼间距2～3m，上下排泄水孔错开设置泄水孔进水口应设置反滤材料 4.3.3沉降缝与伸缩缝的设置 为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂，需按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝，同时，为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝，需设置伸缩缝挡土墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起，每隔10～15m设置一道，缝宽2～3cm，自墙顶做至基底，缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿墙的内、外、顶三侧填塞，填塞深度不小于15cm 4.3.4墙顶与路面的衔接当墙顶宽大于土路肩宽度时，挡土墙侵入土路肩部分应预留出相当于路面结构厚度部分以铺筑路面 4.3.5车辆安全行驶保障措施 对于路肩墙，其墙顶面以下50cm采用C20砼浇筑，并预埋钢筋，在其上设置防撞栏或防撞墙 4.3.6材料要求 ①石料须经过挑选，质地均匀，无裂缝，不易风化。
②石料的抗压强度应不低于30MPa ③尽量采用较大的石料砌筑，块石应大致方正，其厚度不小于15cm，宽度和长度相应为厚度的1.5～2.0倍和1.5～3.0倍 ④采用7.5号砂浆砌筑，10号砂浆勾缝 4.4 设计参数4.4.1设计参数的选取 因用于主动土压力的库伦较适用于砂性土，而对于粘性土的压力计算会存在一定的误差，所以对于以粘性土做填料的挡土墙计算，设计参数如填料的内摩擦角等的取值应相对保守由于库伦理论是一种简化的土压力计算，所以对于以砂性土做填料的挡土墙，设计参数也应根据实际情况取相对保守值 4.4.2安全系数的选取 对墙高≥6m的挡土墙，实际设计时建议将安全系数提高20%，以保证其安全性 4.4.3墙面坡的选取 出于美观和施工方便的考虑，一段挡土墙通常都采用一个墙面坡对于山区公路挡土墙，采用较陡的墙面坡，可有效减小墙高，节省材料一般情况下，重力式挡土墙（俯倾式）、衡重式挡土墙墙面坡取1:0.05，仰斜式挡土墙的墙面坡取1:0.25，均能满足设计要求 4.4.4墙背坡的选取 仰斜式挡土墙的墙背坡一般不超过1:0.3，具体结合开挖的临时边坡选取 俯斜式挡土墙的墙背坡一般取1:0.2，随着墙高增加，墙顶宽度相应增大。
对于衡重式路肩挡土墙，当墙高≤8m时，上墙背坡取1:0.25，墙高＞8m而≤10m时，上墙背坡取1:0.3；下墙背坡取1:0.25若为路堤墙，则上墙背坡应相应加大 4.4.5设计控制重点 对于俯斜式挡土墙，由于所受土压力较大，所以设计时应注意其稳定和抗倾覆的验算对于衡重式挡土墙，一般较容易满足稳定要求，墙身断面的强度成为挡土墙设计中主要的控制指标，所以一定要采用高强度的材料砌筑 5. 路基路面排水设计 5.1 排水设计一般原则 ⒈各种路基排水沟渠的设置和连接应尽量不占或少占良田，并与当地农田水利建设相配合，必要时可适当加大涵管孔径或增设涵管以利于农田排灌⒉必须进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做 到正确合理⒊排水设计要因地制宜、经济适用排水沟渠应选择地形地质较好的地区范围内通过，以节约加固工程对于排水困难和地质不良地段应进行特殊设计 ⒋排水沟渠的出水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵 工程，不应直 接使水流 入农田损害农业生产⒌排水沟造物的设计，应贯彻因地制宜就地取材的原则，要能有效的排除路基范围内“有害水”，以免影响路基的强度和稳定性，保证公路运输畅通。
5.2 综合排水设计路基排水的设计，必须分别情况，因地制宜有些路段（由回头弯、地质不良或高填深挖等处），尚应对路基排水系统进行整体规划、综合设计照顾当地农田水利规划使路基排水综合设计的一个重要原则为此，必须先摸清路基附近的排灌现状及其规划意图，以便在防范路基水害的同时，不致损坏农田水利在综合设计中，对于地面水的排出，可利用边沟、截水沟等排水设备，将流向路基的山坡水和路基表面水分段截留，引入自然沟谷、荒地、取土坑或低洼地，排出路基范围之外自然沟谷及沟渠与涵洞等排水设备，既密切配合又各自分工，充分发挥其效用，达到排水顺畅，避免造成对路基的冲刷，又不致形成淤积而危害路基对地下水的处理，应与地面水的排出统一考虑，因地制宜，设置必要的地下排水设备，充分利用地下排水沟渠，把危及路基的地下渗水与泉水予以排除排水系统综合设计，应合理选用各种排水设备类型和位置，恰当确定排水功 能此外，还应密切注意各种排水设备的衔接，使之构成统一的完整的排水系统例如，设置桥涵时，其位置、孔径、流水标高等，应能满足排水路基的需要在路基排水设计中，农业用水宜自成系统当农用灌溉沟渠传过路基时，可设制渡水槽、倒虹吸或管道等灌溉设备。
5.3 路基排水设计地表排水设备的类型（1）边沟：设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水2）排水沟：用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠5.3.2边沟设计5.3.3确定边沟布置、断面形式及尺寸边沟的排水量不大，一般不需进行水文和水力计算依据沿线情况，选用标准横断面形式边沟的纵坡一般与路线纵坡一致边沟横断面采用梯形，内测边坡坡率为1׃1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同由于该公路位于东南潮热区，降雨量较大，梯形边沟的底宽和深度都采用0.6m由于水量较大，边沟采用浆砌片石铺砌，砌筑用砂浆M7.5号边沟断面如图5.1所示： 图5.1 边沟构造图5.3.4确定截水沟布置、断面形式和尺寸截水沟的位置应尽量与绝大多数的地面水流方向垂直，以提高截水沟的效能和缩短截水沟的长度沟底采用0.5%的纵坡截水沟截面采用对称梯形，沟的边坡坡度采。