2025年路面路基工程例題(帶答案)一、項目背景某省擬新建一條雙向四車道高速公路（設計速度100km/h），路線全長32.6km，途經(jīng)微丘區(qū)與平原過渡段。項目所在區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候，年平均降水量1200mm，最大日降水量180mm，年平均氣溫16.5℃，極端最低氣溫-8℃，極端最高氣溫38℃。路基土以低液限黏土（CL）為主，局部存在厚度2~4m的軟塑狀粉質(zhì)黏土（C-2-3），地下水位埋深1.2~2.5m。交通量調(diào)查顯示，初始年平均日交通量（AADT）為18500輛/日，其中重載貨車（軸載≥130kN）占比12%，交通量年增長率5%，設計年限15年。二、設計參數(shù)與試驗數(shù)據(jù)1.路基設計參數(shù)-路基寬度26m（行車道2×3.75m，硬路肩2×3.0m，土路肩2×0.75m），路拱橫坡2%，邊坡坡度1:1.5（填方）、1:1.25（挖方）。-路基填料CBR值：上路床（0~30cm）≥8%，下路床（30~80cm）≥5%，上路堤（80~150cm）≥4%，下路堤（>150cm）≥3%。-壓實度標準：上路床≥96%，下路床≥96%，上路堤≥94%，下路堤≥93%（重型擊實標準）。2.路面結(jié)構(gòu)設計參數(shù)-路面結(jié)構(gòu)（自上而下）：4cmAC-13C細粒式瀝青混凝土（上面層）、6cmAC-20C中粒式瀝青混凝土（下面層）、20cm水泥穩(wěn)定碎石基層（7d無側(cè)限抗壓強度≥4.5MPa）、20cm級配碎石底基層（CBR≥30%）、土基（回彈模量E?=40MPa）。-材料參數(shù)：瀝青混凝土抗壓回彈模量1400MPa（20℃）、水泥穩(wěn)定碎石抗壓回彈模量1500MPa、級配碎石抗壓回彈模量200MPa。3.試驗數(shù)據(jù)-路基填料重型擊實試驗：最大干密度ρ_dmax=1.92g/cm3，最佳含水量w_opt=12.5%。-某填方段路基壓實后檢測數(shù)據(jù)：環(huán)刀法測濕密度ρ=2.05g/cm3，含水量w=13.2%；灌砂法測濕密度ρ=2.03g/cm3，含水量w=13.0%。-軟土地基分層數(shù)據(jù)（自地表向下）：層1（粉質(zhì)黏土）厚度3.5m，壓縮模量E_s1=4.5MPa；層2（粉砂）厚度5.0m，E_s2=12.0MPa；層3（中砂）厚度＞10m，E_s3=20.0MPa。地表附加應力（路基填土+路面）σ_z=85kPa。三、例題與解答問題1：路基壓實度驗證（15分）某填方段路基施工完成后，采用環(huán)刀法與灌砂法檢測壓實度。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，判斷該段路基壓實度是否滿足上路床要求（要求壓實度≥96%）。解答：（1）計算干密度：環(huán)刀法干密度ρ_d1=ρ/(1+w)=2.05/(1+0.132)=1.811g/cm3灌砂法干密度ρ_d2=ρ/(1+w)=2.03/(1+0.130)=1.796g/cm3（2）計算壓實度：環(huán)刀法壓實度K1=ρ_d1/ρ_dmax×100%=1.811/1.92×100%=94.3%灌砂法壓實度K2=ρ_d2/ρ_dmax×100%=1.796/1.92×100%=93.5%（3）結(jié)論：《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T3610-2024）規(guī)定，路基壓實度檢測應取各檢測點的平均值，且單點壓實度不得低于標準值2%。本題中兩檢測點壓實度平均值為(94.3%+93.5%)/2=93.9%，低于上路床要求的96%，且單點最低值93.5%低于96%-2%=94%，因此不滿足要求，需重新碾壓或換填。問題2：軟土地基沉降計算（20分）該項目某段路基需通過軟土地基（分層數(shù)據(jù)見設計參數(shù)），計算地基的最終沉降量（采用分層總和法，應力分布按均布荷載考慮，附加應力系數(shù)α=1.0）。解答：分層總和法計算公式：S=Σ(Δp_i×h_i)/(E_si)其中，Δp_i為第i層土的平均附加應力（kPa），h_i為第i層土厚度（m），E_si為第i層土的壓縮模量（MPa）。（1）確定各土層附加應力：地表附加應力σ_z=85kPa，假設附加應力隨深度線性分布（均布荷載下，軟土深度≤20m時可簡化），則各層平均附加應力Δp_i=σ_z（因軟土厚度較薄，附加應力衰減可忽略）。（2）計算各層沉降量：-層1（粉質(zhì)黏土）：h?=3.5m，E_s1=4.5MPa=4500kPaS?=(85×3500)/4500=66.11mm-層2（粉砂）：h?=5.0m，E_s2=12.0MPa=12000kPaS?=(85×5000)/12000=35.42mm-層3（中砂）：壓縮模量高，沉降可忽略（規(guī)范規(guī)定E_s≥15MPa時沉降貢獻≤5%）（3）總沉降量：S=S?+S?=66.11+35.42=101.53mm≈102mm（4）結(jié)論：該軟土地基最終沉降量約為102mm，需結(jié)合規(guī)范要求判斷是否需進行地基處理（《公路路基設計規(guī)范》JTGD30-2024規(guī)定，高速公路路基工后沉降≤300mm，本題102mm滿足要求，但需監(jiān)測施工期沉降速率）。問題3：路面結(jié)構(gòu)層厚度驗算（25分）根據(jù)設計參數(shù)，驗算該路面結(jié)構(gòu)是否滿足設計年限內(nèi)的荷載要求（設計彎沉值L_d=20（0.01mm），瀝青混凝土層底拉應力容許值σ_R=0.8MPa，水泥穩(wěn)定碎石層底拉應力容許值σ_R=0.6MPa）。解答：（1）計算累計當量軸次N_e：設計年限t=15年，方向系數(shù)η=0.5（雙向四車道），車道系數(shù)ξ=0.4（重車主要分布在行車道），交通量年增長率r=5%，初始年平均日交通量AADT=18500輛/日，其中重載貨車占比12%（軸載≥130kN）。標準軸載BZZ-100的當量軸次換算公式（《公路瀝青路面設計規(guī)范》JTGD50-2024）：N_e=365×AADT×η×ξ×[(1+r)^t-1]/r×γ其中，γ為重載貨車軸次換算系數(shù)（軸載130kN時，γ=(130/100)^4.35≈3.28）。計算過程：-重載貨車日交通量=18500×12%=2220輛/日（假設每輛重載貨車為單后軸雙輪組，軸數(shù)1）-非重載貨車日交通量=18500-2220=16280輛/日（軸載≤100kN，γ=1）N_e=365×[2220×3.28+16280×1]×0.5×0.4×[(1+0.05)^15-1]/0.05計算得：(1+0.05)^15≈2.0789，[(1+0.05)^15-1]/0.05≈21.5782220×3.28≈7281.6，16280×1=16280，合計23561.6輛/日N_e=365×23561.6×0.5×0.4×21.578≈365×23561.6×4.3156≈365×101,740≈37,135,100次（2）設計彎沉值L_d=20（0.01mm），計算路面頂面彎沉值L_s：L_s=(2pδ/E?)×F×(1/√(1-μ?2))×(1/√(1-μ?2))×…簡化為多層彈性體系彎沉計算公式（規(guī)范推薦）：L_s=(2×0.7×10.65/40)×F×1.63×(1/√(1-0.352))其中，p=0.7MPa（標準軸載輪胎接地壓強），δ=10.65cm（單輪傳壓面當量圓半徑），F(xiàn)為彎沉綜合修正系數(shù)（取1.1），μ?=0.35（土基泊松比），各結(jié)構(gòu)層泊松比μ=0.25（瀝青層）、0.20（半剛性基層）、0.25（底基層）。計算得：L_s=(14.91/40)×1.1×1.63×1.195≈0.3728×1.1×1.63×1.195≈0.3728×2.19≈0.816（mm）=81.6（0.01mm）L_s=81.6＞L_d=20（0.01mm），不滿足彎沉要求。（3）層底拉應力驗算（以水泥穩(wěn)定碎石基層為例）：基層底面拉應力σ=(pδ/√(a2+h2))×K×(1-μ2)其中，a=δ=10.65cm，h為基層頂面至計算層頂面的總厚度（h=4+6+20=30cm=300mm），K為應力系數(shù)（取0.8），μ=0.20（基層泊松比）。σ=(0.7×106.5/√(106.52+3002))×0.8×(1-0.202)≈(74.55/√(11342+90000))×0.8×0.96≈(74.55/318.3)×0.768≈0.234×0.768≈0.179MPaσ=0.179MPa＜σ_R=0.6MPa，滿足拉應力要求。（4）結(jié)論：該路面結(jié)構(gòu)彎沉值不滿足設計要求，需增加結(jié)構(gòu)層厚度（如將水泥穩(wěn)定碎石基層厚度由20cm增至30cm，或調(diào)整瀝青混凝土層模量）。問題4：路基排水設計（20分）該項目某挖方段地下水位埋深1.2m（路床底標高為地面下0.8m），需設計路基地下排水系統(tǒng)。已知設計重現(xiàn)期10年，最大小時降雨量50mm/h，匯水面積0.8km2，綜合徑流系數(shù)0.6，設計邊溝縱坡0.5%，試確定：（1）邊溝斷面尺寸；（2）是否需要設置盲溝。解答：（1）邊溝設計流量計算：設計流量Q=ψ×F×i×3600/1000=0.6×0.8×50×3.6=86.4m3/h=0.024m3/s（ψ為徑流系數(shù)，F(xiàn)為匯水面積km2，i為降雨強度mm/h）。（2）邊溝斷面尺寸（梯形斷面，邊坡1:1，粗糙系數(shù)n=0.025）：曼寧公式Q=A×R^(2/3)×i^(1/2)/n假設邊溝深度h=0.6m，底寬b=0.5m，則過水斷面面積A=(b+mh)h=(0.5+1×0.6)×0.6=0.66m2，濕周χ=b+2h√(1+m2)=0.5+2×0.6×√2≈0.5+1.697=2.197m，水力半徑R=A/χ=0.66/2.197≈0.30m。計算流量Q=0.66×0.30^(2/3)×0.005^(1/2)/0.025≈0.66×0.448×0.0707/0.025≈0.66×0.0317/0.025≈0.083m3/s＞0.024m3/s，滿足要求。（3）盲溝設置判斷：路床底標高為地面下0.8m，地下水位埋深1.2m，路床底與地下水位間距=1.2-0.8=0.4m＜0.5m（《公路路基設計規(guī)范》要求路床底至地下水位最小間距≥0.5m），需設置盲溝降低地下水位。盲溝設計：采用直徑30cm的HDPE雙壁波紋管（開孔率3%），埋深1.5m（低于路床底0.7m），縱向坡度≥0.3%，溝內(nèi)填充級配碎石（粒徑20~50mm），外側(cè)包裹無紡土工布（等效孔徑O95≤0.075mm）。問題5：路基填料CBR值驗證（20分）某取土場路基填料經(jīng)試驗，擊實功為980kJ/m3（輕型擊實）時，最大干密度ρ_dmax=1.85g/cm3，最佳含水量w_opt=13.0%；重型擊實（2677kJ/m3）時ρ_dmax=1.92g/cm3，w_opt=12.5%?，F(xiàn)場壓實后干密度ρ_d=1.88g/cm3，含水量w=13.0%。試計算該填料的CBR值（試驗數(shù)據(jù)：貫入量2.5mm時單位壓力p=2800kPa，5.0mm時p=3200kPa），并判斷是否滿足上路床要求（CBR≥8%）。解答：（1）CBR值計算：CBR=(p/p_s)×100%，其中p_s為標準壓力（2.5mm時p_s=7000kPa，5.0mm時p_s=10500kPa）。-2.5mm時CBR=2800/7000×100%=40%-5.0mm時CBR=3200/10500×100%≈30.5%取2.5mm和5.0mm的CBR值中較小者，即30.5%（若2.5mmCBR＞5.0mmCBR，以2.5mm為準；本題2.5mmCBR=40%＞30.5%，故取30.5%）。（2）修正CBR值：現(xiàn)場壓實度K=ρ_d/ρ_dmax（重型）=1.88/1.92≈97.9%＞95%（規(guī)范要求CBR試驗需在最佳含水量±2%、壓實度≥95%時測試），含水量w=13.0%=w_opt（重型）+0.5%，符合試驗條件，無需修正。（3）結(jié)論：該填料CBR值為30.5%≥8%