公路路基设计标准规范.doc

　　重要内容
　　一、《规范》修订背景
　　二、《规范》亮点与特点
　　三、《规范》作用影响
　　四、《规范》重要修订内容
　　五、执行《规范》注意事项

　　一、《规范》修订背景
　　交通量越来越大，轴载越来越重，路基路面承载能力面临巨大挑战。
　　原规范原则与路面设计指标不够协调
　　交通运送部三轮次、长达技术攻关，建立新一代路基构造设计办法与指标原则
　　近十年来，全国资源节约与环境和谐型公路建设技术方面，发展新技术，积累工程经验。
　　交通运送部于启动《规范》修订

　　二、《规范》亮点、特点
　　亮点1：初次实现路基路面一体化设计
　　国内外构造与设计指标

　　原规范存在问题
　　路基设计、施工检查与路面设计指标不一致
　　路基设计指标：CBR；施工检查指标：压实度
　　路面设计指标：回弹模量；施工检查：弯沉值
　　CBR值-表征路基填料水稳定性能，密实度-反映路基密实状态。
　　路基设计状态与施工检查验收状态、道路服役状态不一致
　　设计状态：最不利季节，设计难以拟定路基湿度和强度。
　　施工验收状态：最佳含水率
　　服役状态：平衡湿度状态
　　尚未充分考虑与交通荷载级别、道路服环境条件；
　　尚未充分考虑路基土长期性能演化。
　　问题：设计针对性不强，强度设计难以指引填料设计，路基路面设计不协调，难以回答服役时间。
　　新规范
　　统一路基设计状态、施工状态和道路服役使用状态，理顺了互相之间关系
　　设计状态：服役期路基处在平衡湿度状态，即设计状态与使用状态一致
　　施工状态：原则湿度状态（最佳含水率、最大干密度）
　　路基设计控制：动态回弹模量为设计指标，压应变为验收指标
　　施工过程控制：填料类型符合设计规定，以含水率、压实度作为施工质量检查指标；
　　路基交工控制：检测路床顶面动态弯沉或回弹模量值，检测办法可采用落锤式弯沉仪或贝克曼梁弯沉检测
　　建立了基于路基长期性能演化规律、路基路面协调设计设计指标体系，实现了路基路面一体化设计。
　　亮点2：更新理念，以功能级别拟定指标原则
　　一方面依照公路功能、级别、交通量等，拟定交通级别；
　　依照交通级别，拟定路基性能技术指标或参数；
　　以指标为目的，拟定路基构造与材料设计方案。
　　强化排水、防护功能设计，兼顾绿色环境规定； 
　　明显提高了公路路基长期性能，保证路基在各种环境因素和汽车荷载作用影响下长期性能满足规定！
　　亮点3：基于原规范补充新内容，建立了内容完整公路路基设计体系
　　1977年《公路工程设计准则》；第1次制定（JTJ013-86），1985年《公路工程技术原则》为基本编制；第2次（JTJ013-95）；第3次（JTG D30-）；
　　本次是第4次修订。三十年发展，建立了内容完整路基设计规范体系
　　修订了路床厚度范畴；
　　补充完善路基设计指标、控制原则与指标预估办法；
　　补充了低路堤设计规定；
　　新增了轻质材料路堤、工业矿渣路堤；
　　新增石笼式挡土墙、无面板土工格栅加筋土挡土墙等新型柔性防护构造
　　补充完善了高路堤、陡坡路堤与深路堑稳定性分析办法与控制原则；
　　新增季节冻土路基，补充完善十八类特殊路基性能评价与控制原则、病害防治技术办法等。

　　亮点4：充分运用废旧材料，推广绿色轻型支护构造，节约资源，保护环境
　　新增轻质材料路堤，工业矿渣路堤；
　　新增低路堤，修订运用软质岩石及特殊土填筑路基技术控制办法；
　　无面板土工格栅加筋土挡土墙和石笼式挡土墙等新型柔性防护构造；
　　为推动绿色循环低碳公路建设提供技术支撑
　　亮点5：借鉴国外先进技术，与国际接轨
　　以《公路工程技术原则》（JTG B01-）为根据，并与有关现行行业原则协调一致；
　　依照公路特点，充分吸取了国内有关行业技术原则，推广应用“四新”技术；
　　借鉴国外发达国家（如美国、英法德等欧盟国家等）先进技术办法及有关原则规范；
　　设计理念、设计办法、实验办法等获得了跨越式进步；
　　实现了与国际主流先进设计办法和原则接轨，搭建了国际技术交流新平台。
　　亮点6：实用性强，注重原则可操作性
　　新规范着重于设计原则、设计办法与指标参数、构造构造与材料规定、重要工程技术办法等；
　　规定设计计算办法合用条件、参数测试条件、指标原则取值原则；
　　严格界定各种技术办法和工程办法合用条件与使用范畴等。

　　三、《规范》作用影响
　　新规范遵循“安全耐久、节约资源、环境和谐”设计理念，明显提高了公路路基长期性能，提高了公路路基防灾减灾能力，保障公路路基运营安全。
　　推动绿色循环低碳公路建设，增进行业科技进步和学科发展，具备重要指引作用。

　　四、《规范》修订重要内容
　　1.进一步强调路基方案综合比选
　　路基设计总规定：1.0.5 依照公路功能和级别，按照因地制宜、就地取材、节约土地、保护环境原则，通过技术经济比较，合理拟定路基方案，做好综合设计。
　　路基方案类型：路基线位，高度；路基构造断面形式、填料选取与处治、地基解决、排水工程和防护支挡工程等。
　　两个层次方案比选：
　　第一层次是结合路线方案工程建设方案比选，涉及线位、路基高度、高填深挖路基与桥隧方案比选；
　　第二层次是路基解决方案比选，涉及路基构造断面形式、填料选取与处治、地基解决、排水工程和防护支挡工程等方案。
　　路基高度是公路设计中一项综合技术经济指标
　　较高路堤方案
　　长处：路床处在中湿或干燥状态，路基长期性能较稳定； 
　　缺陷：占地较多、工程造价较高，易产生沉降变形和边坡稳定问题。
　　低路堤方案——填土高度不大于路基工作区深度
　　长处：节约土地，对环境影响小，
　　缺陷：气候环境、地下水将对路床性能影响大，易导致路床承载能力局限性，引起路基路面病害。
　　注意高速公路低路堤方案合用条件、配套工程建设。
　　进行不同路基高度及填筑方案综合比选论证，合理拟定路基高度及其填筑方案。
　　2.路基构造设计指标与原则
　　（1）路基构造性能影响因素

　　汽车荷载作用：荷载越大，路基工作区深度大，对路基构造损伤；
　　气候环境：降雨（雪），蒸发，冻结、融化；
　　水作用：地表水、地下水、毛细水、气态水；
　　路面构造性状：路面构造类型、厚度、构造完好状态，平整度；
　　（2）典型气候条件下路基湿度状态

　　潮湿多雨地区：
　　（1）EMC 高出 OMC 2～8%，高水位、路肩和中央分隔带入渗是主因；
　　（2）边坡和土路肩入渗横向迁移在路床可达3m以上。
　　有无覆盖（路面类型）对湿度影响

　　干旱少雨地区：
　　（1）有铺面覆盖路基存在着明显湿度积聚现象 ；
　　（2）平衡湿度重要受气候条件影响， 多不大于最佳含水率。
　　（3）干湿循环对路基性能影响
　　工况实验条件为K=96%，EMC=18%，TMC=±2%，即含水率变化幅度为4%

　　最佳含水率OMC增大至平衡含水率EMC期间，回弹模量减少约21～32%；
　　以TMC为幅度，干湿循环次数达到4次时，则模量减少约为28～41%.
　　（4）冻融循环作用对路基性能影响

　　随着冻融循环次数增长，土基回弹模量逐渐减小。
　　季冻区路基土经历五次冻融后，回弹模量E基本上趋于稳定。
　　无地下水补给路基回弹模量不不大于有地下水补给路基回弹模量，防排水设计十分重要。
　　（5）路基工作区深度与路床厚度
轴载与轴型
拟定原则
“σz/σc≤0.1”
“σz/σc≤0.2”
单轴双轮100kN
1.3
0.9
三轴双轮130kN
2.4
1.6
　　沥青混凝土路面工作区深度（m） 

　　水泥混凝土路面工作区深度（m）
　　不考虑路面长期性能衰变状况下，路基工作区深度均已不不大于80cm。
　　AASHTO（1993）明确车辆荷载对路基影响深度为1.5m。
　　原规范规定路床厚度为0.8m已不能满足交通荷载规定。
　　（6）新《规范》路基构造设计指标与控制原则
　　调节路床范畴
　　路床厚度应依照交通量及其轴载构成拟定，轻、中档及重交通公路路床厚度为0.8m，特重、极重交通公路路床厚度为1.20m。
　　对于特种轴载公路，应单独计算路基工作区深度，拟定路床厚度。
　　新规范（JTGD30-）
路基部位
路面底面
如下深度（m）
填料最小承载比（CBR）（%）
高速公路、一级公路
二级公路
三、四级公路
上路床
0～0.3
8
6
5
下路床
轻、中档及重交通
0.3～0.8
5
4
3
特重、极重交通
0.3～1.2
5
4
—
　　路基构造设计指标控制原则
　　以路床顶面回弹模量为设计指标，路基顶面竖向压应变 为验算指标。
　　1 路基在平衡湿度状态下，路床顶面回弹模量不应低于现行《公路沥青路面设计规范》（JTG D50）和《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40）关于规定。
　　路基平衡湿度：公路建成后，路基在气候环境因素作用下，湿度达到相对稳定平衡状态，此时湿度为平衡湿度。
　　《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-）
交通级别
极重、特重
中档、重
轻交通
回弹模量（MPa）
80
60
40
　　《公路沥青路面设计规范》（JTG D50）（送审稿）
交通级别
极重
特重
中档、重
轻交通
回弹模量（MPa）
120
90
60
40

　　2 沥青路面路床顶面竖向压应变计算值应满足沥青路面永久变形控制规定。
　　《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-）：

　　εZ——路基顶面容许压应变（10-6） 
　　β——可靠度指标，高速公路取1.65，一级公路1.25，二级公路1.04.
　　3 水泥混凝土路面路床顶面竖向压应变可不作控制。
　　新建公路路基回弹模量设计值
　　E0=KS·Kη·KR E0≥[E0]
　　E0——平衡湿度状态下路基回弹模量设计值 
　　[E0]——路基回弹模量原则值 
　　MR——原则状态（最佳含水率、最大干密度）下路基回弹模量值（MPa）， 
　　KS——路基回弹模量湿度调节系数，为平衡湿度（含水率）状态下回弹模量与原则状态下回弹模量之比。 
　　Kη——干湿循环或冻融循环条件下路基土强度衰减系数,实验拟定。干湿循环强度衰减系数可取0.7～0.95。冻融循环折减系数可取0.7～0.9 。
　　路床解决办法
　　提高路床填料强度：
　　换填粗粒土、石灰土、水泥土等
　　控制路床湿度：
　　设立排水垫层、毛细水隔离层、排水渗沟等
　　改进路床温度场：
　　季节性冻土区：设立防冻垫层、保温层；
　　减少路基顶面应力水平：
　　优化路基路面构造

　　3.高路堤、陡坡路堤与深路堑设计控制
　　1）路基高边坡高度控制必要性
　　高路堤指边坡填土高度不不大于20m路堤；陡坡路堤指地面斜坡陡于1：2.5
　　路堤；深路堑指挖方边坡高度不不大于30m路堑。

　　通车后路基破坏直接威胁到高速公路营运安全

　　节约耕地

　　沿沟谷地带纵向分布高路堤，虽然设立了路堤挡墙，但还是占用了大量农田，将影响本地人民生活与农业生产。

　　深谷地带修建高架桥，节约了耕地，又避免对周边环境破坏，使得公路与周边环境融为一体。 
　　环保

　　3.1.2 路基设计宜避免高填深挖。不能避免时，当路基中心填方高度超过20m或中心挖方深度超过30m时，宜结合路线方案与桥梁、隧道等构造物或分离式路基作方案比选。
　　高路堤、陡坡路堤、深路堑及不良地质、特殊岩土路段路堤，应作为独立工点进行勘察设计。
　　强调路基高填深挖设计控制
　　方案比选
　　加大环绕路基高边坡稳定问题进行路线方案比选力度，十分必要。
　　进行两个层次工程方案比选：
　　高路堤与桥梁、深路堑与隧道方案比选；
　　高路堤、深路堑，环绕路基沉降与稳定控制进行工程解决方案比较。
　　按照全寿命周期成本设计理念进行技术经济比选。
　　工程解决技术成熟限度和长期性能稳定性
　　施工方案可行性
　　工程建设成本
　　养护维修技术成熟限度
　　节约耕地与环保景观协调社会效益
　　高路堤、陡坡路堤、深路堑稳定性控制
　　高路堤、陡坡路堤、深路堑设计时，应进行路基稳定性计算分析。分析时，应考虑如下三种工况：
　　1 正常工况：路基投入运营后经常发生或持续时间长工况。
　　2 非正常工况Ⅰ：路基处在暴雨或持续降雨状态下工况。
　　3 非正常工况Ⅱ：路基遭遇地震等荷载作用工况。
　　高路堤、陡坡路堤稳定性控制原则
　　3.6.11 各级别公路高路堤与陡坡路堤稳定系数不得不大于表3.6.11所列稳定安全系数值。对非正常工况Ⅱ，路基稳定性分析办法及稳定安全系数应符合现行《公路工程抗震规范》（JTG B02）规定。
　　表3.6.11 高路堤与陡坡路堤稳定安全系数
分析内容
地基强度指标
分析工况
稳定安全系数
二级及以上公路
三、四级公路
路堤堤身稳定性、路堤和地基整体稳定性
采用直剪固结快剪或三轴固结不排水剪指标
正常工况
1.45
1.35
非正常工况Ⅰ
1.35
1.25
采用快剪指标
正常工况
1.35
1.30
非正常工况Ⅰ
1.25
1.15
路堤沿斜坡地基或软弱层滑动稳定性
—
正常工况
1.30
1.25
非正常工况Ⅰ
1.20
1.15
　　注：区域内唯一通道三、四级公路重要路段，高路堤与陡坡路堤稳定安全系数可采用二级公路原则。
　　深路堑稳定性控制原则
　　3.7.7 各级别公路路堑边坡稳定系数不得不大于表3.7.7所列稳定安全系数值。对非正常工况Ⅱ，路堑边坡稳定性分析办法及稳定安全系数应符合现行《公路工程抗震规范》（JTG B02）规定。
分析工况
路堑边坡稳定安全系数
高速公路、一级公路
一级公路
二级及二级如下公路
正常工况
1.20～1.30
1.15～1.25
非正常工况Ⅰ
1.10～1.20
1.05～1.15
　　注：1.路堑边坡地质条件复杂或破坏后危害严重时，稳定安全系数取大值；地质条件简朴或破坏后危害较轻时，稳定安全系数可取小值。
　　2.路堑边坡破坏后影响区域内有重要建筑物（桥梁、隧道、高压输电塔、油气管道等）、村庄和学校时，稳定安全系数可取大值。
　　3.施工边坡暂时稳定安全系数不应不大于1.05。
　　动态设计
　　高速公路和一级公路高路堤、陡坡路堤和深路堑等均应采用动态设计。
　　动态设计必要以完整施工设计图为基本，合用于路基施工阶段。
　　对原设计完善和优化，而不是进行工程方案重大变更设计。
　　不能打着“动态设计”旗号，进行“边施工、边设计”。
　　4.轻质材料路堤
　　轻质材料路堤是指采用重度不大于细粒土材料填筑路堤
　　土工泡沫塑料（简称EPS）、泡沫轻质土、粉煤灰
　　作用与目
　　用作需减少路堤重度或土压力
　　应用范畴
　　软土地基上路堤、桥涵与挡土墙台（墙）背路堤、拓宽路堤、修复沉陷或失稳路堤
　　不适当用于洪水沉没地段
　　轻质材料路堤设计
　　轻质材料路堤设计，应依照使用目、荷载级别、地形地质条件、环境条件及路基几何参数特点，通过技术经济综合论证，合理选取轻质材料类型、路基构造与断面形式，拟定材料设计参数。
　　轻质材料路堤设计应进行材料抗压强度、抗浮稳定性、路堤整体稳定性、抗倾覆稳定性、以及地基沉降计算。
　　5.工业废渣路堤
　　合用条件与使用范畴
　　必要符合国家现行环保关于规定，禁止采用具有有害物质工业废渣用于路堤填料。
　　不应用于浸水地段、以及洪水浸淹部位。
　　使用除高炉矿渣、钢渣、煤矸石等之外其她工业废渣填筑路堤时，应通过实验论证并经有关主管部门批准后，方可使用。
　　材料规定
　　高炉矿渣、钢渣：堆存一年以上陈渣。（稳定性及安定性）
　　未经充分氧化与陈化煤矸石、塑性指数不不大于10煤矸石不适当直接用于填筑高速公路和一级公路路堤。（吸水软化、崩解、膨胀、自燃）
　　工业废渣路堤设计
　　工业废渣路堤设计应依照路基所处环境条件、工业废渣性质及填筑部位等，做好工业废渣路堤横断面形式、路堤构造、防排水系统和防护工程综合设计，保证工业废渣路堤具备足够强度和稳定性，防止工业废渣对地表水、地下水、土壤等导致污染。
　　工业废渣路堤高度超过5m时应进行路基稳定性检算，路基稳定性计算办法及其抗滑稳定系数应符合第3.6节关于规定。
　　6.路基排水设计
　　（1）进一步强化了排水系统总体规划和排水综合设计，以及排水设施协调与衔接配合，统一各类排水设施材料最低强度规定。
　　（2）补充完善路基地表排水设施设计规定，如新增规定各类明沟最大容许流速、下挖式通道排水、立交区路基排水、中央分隔带排水等；
　　（3）补充完善路基地下排水设施设计规定，强化各类地下排水设施合用条件，新增排水垫层、隔离层、渗井、排水隧洞等。强化反滤防淤堵设计。
　　7.路基防护与支挡设计
　　（1）修订路基防护分类及各类防护形式合用条件；
　　（2）新增“石笼式挡土墙”、“无面板土工格栅加筋土挡土墙”等新型柔性支挡构造设计办法、构造材料及设计规定；
　　（3）修订了预应力锚杆合用条件、锚作用力简化办法、张拉应力控制、锚杆防腐规定等；
　　（4）修订了土钉合用条件，新增土钉现场实验和监测设计规定等；
　　（5）新增预应力锚索抗滑桩构造、材料、受力计算，抗滑桩监测设计等规定。
　　8.路基拓宽改建
　　既有路基运用方案和路基拓宽拼接方案是路基拓宽改建设计重要内容。
　　既有路基运用方案——取决于路基强度与病害状况
　　直接运用，合用于既有路基强度满足改建需要且无病害路段；
　　经解决后运用，合用于路基强度局限性、无病害或病害轻微，经处治后路基能满足改建需要路段；
　　挖除重建，合用于病害严重、补强解决方案不可行路段。
　　路基拓宽拼接方案——取决于地形地貌、用地规划、交通预测与交通组织等
　　依照拓宽路基与既有路基空间相对位置不同，分三大类：
　　拼接式、分离式和混合式
　　拼接拓宽路基与既有路基之间互相位置关系，分三大类：
　　单侧拓宽、双侧拓宽、中央分隔带拓宽
　　分离式拓宽路基分为
　　单侧拓宽、双侧拓宽

　　公路路基拓宽改建，应依照公路沿线地形地质条件、既有路基现状和拓宽后交通构成，综合比较拟定既有路基运用与拓宽拼接方案，采用合理工程办法，保证拓宽改建路基强度和稳定性。
　　路基拓宽方案要与既有路基运用方案相结合
　　国内高速公路拓宽形式以双侧拼宽为主，少数路段采用单侧拼宽或双侧分离式拓宽。
　　9.特殊路基
　　特殊路基指位于不良地质地段、特殊岩土地段，以及受水、气候等自然因素影响激烈，需要作特殊设计路基。

　　重要修订内容
　　完善特殊路基设计体系，新增7.19 季节冻土路基；
　　强调“防止为主，防治结合”，加强地质选线工作，注重环保；
　　完善特殊岩土工程性质评价与分类；
　　膨胀土鉴别与分类，湿陷性黄土地基分类，盐渍土盐胀性与溶陷性评价原则，冻土分类等，
　　完善特殊路基安全稳定与变形控制原则；
　　滑坡稳定分析工况与安全系数，水库路基安全系数，采空区场地稳定性控制原则，季节冻土路基容许冻胀量等
　　完善特殊路基病害防治工程技术办法。
　　特殊路基设计原则
　　应做好工程地质选线工作，路线应绕避规模大、性质复杂、解决困难不良地质和特殊土（岩）地段，并避免高填深挖路基。
　　应考虑气候环境、水和地质等因素对路基长期性能影响，对也许导致路基病害，应遵循防止为主、防治结合原则，通过综合技术经济比较，因地制宜，采用有效工程解决办法，保证路基稳定。分期整治时，应保证在各种因素变化过程中不减少路基安全度。

　　五、执行《规范》注意事项
　　树立“安全耐久、节约资源、环境和谐”设计理念，合理拟定原则指标，精心设计，节约资源，保护环境，公路与自然环境相和谐。
　　应结合工程详细状况详细分析，灵活运用，创造性地去解决实际问题，而不是盲目跟从。
　　运用废弃材料时，既要保证路基长期性能满足功能规定，也要注重环保，防止废弃材料运用中产生二次污染。
　　排水与防护支挡设计应满足功能和耐久性规定，兼顾环境协调性设计。不能片面地追求“生态边沟”、“生态防护”等，倡导采用绿色、轻型边坡支挡构造。
　　推广使用“四新”技术时，应提前做好论证工作，先做实验路，确承认靠后方可采用，保证路基工程质量和公路运营安全。
　　要对的对待动态设计。动态设计不是进行工程方案重大变更设计，要以完整施工设计图为基本，不能进行“边施工、边设计”。
　　报告结束