二廣高速公路4標段道路設計--武漢理工大學本科生畢業設計
設計(論文)主要內容: 1、路線設計:在已知平面圖的情況下,進行縱斷面的設計,要求線路順暢、填挖平衡、經濟合理。 2、路基設計:路基超高、加寬設計;確定沿線路基取土、棄土位置;計算土石方數量並進行調配;確定防護工程位置、結構型別及尺寸 3、路面設計:路基在不同乾溼狀態下,所設計的瀝青路面和水泥混凝土路面方案的比選,要求經濟合理,便於施工並滿足各設計規範要求。 4、工程預算:橫斷面面積,計算土石方數量,計算路基土石方調配 5、繪製路線圖,按老師指導和要求完成。整個設計計算了路線的平、縱、橫要素,設計了路線、路面等內容,由此完成了二廣高速4標段道路設計 要求完成的主要任務: 1、查閱不少於10篇的相關資料,其中英文文獻不少於2篇,完成開題報告; 2、完成起點座標和終點座標道路平縱橫設計; 3、道路路基設計考慮軟基處理及土石方量的計算及調配; 4、路面結構設計(使用年限初期設計車道標準軸載作用次數500n/d,交通量年增長率為8.5%;採用水泥混凝土路面,其他引數自定); 5、僅包括道路土石方及道路基層的工程造價分析(採用規定定額進行工程預算); 6、完成不少於2萬英文(5000漢字)印刷符,且與選題相關的英文文獻翻譯; 7、完成設計說明書,字數不少於1.0萬字。 必讀參考資料: [1]陳寶春,[橋樑工程].北京.人民交通出版社.2009-02. [2]戰高峰、宋高嵩、戰高峰、宋高嵩,[公路路基路面工程].武漢理工大學出版社.2007-11. [3]廖朝華、吳瑞麟、李亞梅、 張先勇,[公路勘測設計].華中科技大學出版社. 2010-03. [4]黃榮輝,[預拌混凝土實用技術].機械工業出版社.2008-03. [5]徐維鈞,[樁基施工手冊].人民交通出版社.2007-12. [6]中華人民共和國交通部,《公路橋涵設計通用規範》(JTG D60-2004).人民交通出版社.2004. [7]中華人民共和國交通部,《公路橋涵地基與基礎設計規範》(JTJ024-85).人民交通出版社.1985. [8]中華人民共和國交通部,《公路橋涵鋼結構及木結構設計規範》(JTJ025-86).人民交通出版社.1986. [9][Design Of Mobile Bracket for Bridge Inspection].同濟大學橋樑工程系.2006. [10]Ronald G Knapp、Peter Bol、A.Chester Ong.[Chinese Bridges: Living Architecture from China’s Past Tuttle].2008-07. 指導老師簽名: 系主任簽名: 院長簽名(章)
武漢理工大學本科學生畢業設計 (論文)開題報告
(1) 目的及意義(含國內外的研究現狀分析) 畢業設計是高等教育中培養學生綜合運用所學理論知識和技能,解決實際問題能力的重要環節之一,是衡量畢業生是否達到相應學力層次的重要依據.畢業設計將總結專業基礎和專業技術的學習成果,鍛鍊和開發學生的綜合運用能力. 道路是提供各種車輛和行人等通行的工程設施。人類社會生活的基本內容衣食住行都離不開道路,離不開交通運輸。交通運輸是國民經濟的大動脈,是聯絡工業和農業、城市和鄉村、生產和消耗的紐帶,是國民經濟的先行官。與鐵路、水路、航空以及管道運輸等比較而言道路運輸機動靈活,分佈廣,對於客貨運輸,特別是短途運輸有著顯著的效益。 道路建設是物質生產,因而它必然具有物質生產的基本屬性,但作為一種特殊的物質產品它還具有一些本身特有的屬性和特點:公益性、商品性、靈活性、超前性、儲備性、系統性;專業性強、生產週期和使用週期長、不具有商品形式。綜上所述,根據道路的屬性和特徵,道路運輸在交通運輸中主要有如下功能: (1)主要承擔中、短途運輸的任務, (2)補充和銜接其他運輸方式,擔任大運量運輸的集散運輸任務, (3)在特殊條件下也可獨立擔負長途運輸任務。 隨著我過現代化城市的建設和發展,人們的活動半徑越來越大,對公路運輸的要求也越來越高。由於道路運輸有著靈活機動,運送速度快,運輸的技術簡單,投資回收快的特點,公路運輸也最受到歡迎。就公路運輸業而言,歐美、日本等經濟發達國家的公路運輸結構體系,經歷了網路擴張、擴大能力、到快捷、高效的發展過程。國外的道路運輸比我國要發達得多。早在第二次世界大戰以後,道路運輸首先在幾個發達國家迅速地發展起來。我國公路建設方面成就十分顯著。國家在基礎建設資金的大規模連續投入之後,公路基礎設施顯著改善, 公路路網也更加合理。目前我國道路客運設施尚未得到根本改善的條件下,道路年客運運輸量佔了全國總年客運量的70%以上,有的省則高達90%。世界各國經濟發展的歷史證明,道路運輸是商品經濟發展的催化劑。經濟發達國家,其交通運輸特別是道路運輸必定很發達。因此,道路運輸發展水平作為衡量和反映一個國家和一個地區經濟發展水平的主要 指標之一,高速公路是本世紀20年代興起的一種安全、快速、通過能力大的新型交通手段。我國大陸從70年代初就開始了高速公路修建的前期準備工作,其中包括高速公路的技術資料翻譯、科學考察、可行性研究以及測設工作。1981年交通部制訂的《公路工程技術標準》中列入了高速公路的技術標準。 我國高速公路建設起步雖較晚,但發展很迅速。1988年首條滬嘉(上海浦桃工業區——嘉定縣)高速公路建成通車。到1996年底,高速公路通車裡程達3422km,位居美國、加拿大、德國、法國、義大利、日本之後,列世界第七。 1988年到1996年平均每年建設高速公路324km,這個速度僅次於美國,居世界第二。到1997年底高速公路達4735km,建設速度更快,一年建成1313km。到2000年末我國高速公路通車裡程已達16 000多km,躍居世界第三位。高速公路的建設不僅改善了公路交通運輸狀況,而且產生了巨大的經濟和社會效益,帶來了人們觀念上的巨大變革。 (2) 基本內容和技術方案 本設計進行的基本內容為公路線型設計,平面設計(縱斷面設計、橫斷面設計)及土石方量的計算,路面組成設計,路線平面交叉設計,工程概算以及所有圖紙設計。在結構方面,對上述路面、路基、橋涵這些工程設計總的要求是:用最小的投資,儘可能少的外來材料以及合理的養護力量,使它們能在自然破壞力和汽車行駛所產生的各種力的作用下,在設計年限內保持使用質量。對於設計的幾何方面主要研究汽車行駛與道路的各個幾何元素的關係,以保證在設計速度,預計交通量以及地形和其他自然條件下,行駛安全、經濟、旅客舒適以及道路美觀,因此,實際上我們要涉及的是人、車、路、環境的相互關係。駕駛者的心理汽車執行的軌跡、動力效能、以及交通流量和交通特性都和道路的幾何設計有著直接的關係。 此外,道路修建和汽車交通對於環境的影響也必須加以注意,特別是在修建時期,一定要注意對於周邊環境的保護,儘可能的減少對地物、地貌等自然環境的破壞。 具體設計內容包括: 本次設計是二廣高速4標段道路設計,起點樁號K37+936.714,終點樁號K49+680,全長11.843286KM 1、路線設計:在已知平面圖的情況下,進行縱斷面的設計,要求線路順暢、填挖平衡、經濟合理。 2、路基設計:路基超高、加寬設計;確定沿線路基取土、棄土位置;計算土石方數量並進行調配;確定防護工程位置、結構型別及尺寸 3、路面設計:路基在不同乾溼狀態下,所設計的瀝青路面和水泥混凝土路面方案的比選,要求經濟合理,便於施工並滿足各設計規範要求。 4、工程預算:橫斷面面積,計算土石方數量,計算路基土石方調配 5、繪製路線圖,按老師指導和要求完成。整個設計計算了路線的平、縱、橫要素,設計了路線、路面等內容,由此完成了二廣高速4標段道路設計 6、編寫設計說明書:按照設計程式逐項編寫本設計專案的設計說明書。 (3) 進度安排 第4-6周:明確研究內容,瞭解研究所需技術規範。確定方案,完成開題報告。 第7-8周:完成平面設計,計算曲線要素。 第9-10周:完成縱斷面設計,確定變坡點位置高程及縱坡度,計算各中樁設計高程及填挖高度,並完成縱斷面圖的繪製。 第11周:完成路基路面設計 ,編制土石方用量確定路面等級。 第12周:完成路面排水設計。 第13周:初步設計工程概算:編制設計概算,編制工程量清單及概預算總表 第14周: 做好答辯準備。 4、指導教師意見
指導教師簽名:
年 月 日 注:1.開題報告應根據教師下發的畢業設計(論文)任務書,在教師的指導下由學生獨立撰寫,在畢業設計開始後三週內完成。 2.“設計的目的及意義”至少800字,“基本內容和技術方案”至少400字。進度安排應儘可能詳細。 3.指導教師意見:學生的調研是否充分?基本內容和技術方案是否已明確?是否已經具備開始設計(論文)的條件?能否達到預期的目標?是否同意進入設計(論文)階段。 目 錄 摘要………………………………………….. .. …………. 1 Abstract…………………………………………….. …. …. …1 1.緒論…………………………………………… …. …. …. …1 1.1引言……………………………………………. .. .. .. ….1 1.2畢業設計的主要內容…………………………… .. .. .. ………1 2基本資料…………………………………………….. .. .. .. .2 2.1地形簡介…………………………………………….. .. …..2 2.1.1 地形、地貌……………………………………………… …2 2.1.2 沿線築路材料、水、電等建設條件………………………….. …..2 2.1.3 交通量資料…………………………………………….. ….3 2.2 設計依據……………………………………………………..4 3 路線設計……………………………………………………….4 3.1 道路技術等級確定………………………………………………4 3.2 路線方案的擬定與比選…………………………………………..4 3.2.1 選線原則……………………………………………… …..4 3.2.2 山嶺區選線要點……………………………………… ……. 5 3.2.3 平面設計技術指標的確定…………………………….. ……….5 3.2.4 路線方案………………….… ……………….… …….6 3.3 道路技術標準確定………………………………………… …..7 3.4 道路平面設計……………………………………………… …10 3.4.1 道路平面線性相關概念與要求………………………………….10 3.4.2平曲線設計逐樁座標表…………………………………… . …12 3.5 道路縱斷面設計……………………………………………….12 3.5.1 縱斷面設計原則………………………………………… ….12 3.5.2 平縱組合設計 ……………………………………….. ……12 3.5.3 道路破長及坡度確定………………………………….. …….12 4 道路橫斷面設計和路基設計………………………………. ………13 4.1 橫斷面佈置及加寬、超高………………………………………..13 4.1.1 橫斷面佈置……………………………………………. ….14 4.1.2 路拱橫坡…………………………………………. ………14 4.1.3 超高及加寬……………………………………. ……… …14 4.1.4 中央分隔帶形式及開口………………………… ………. …..14 4.2 路基設計…………………………………….. ………… …14 4.2.1 一般路基設計………………………………. ………… ….14 4.2.2 路基壓實標準與壓實度……………………… …………… …17 4.2.3 路基施工要求及注意事項……………………. …………… …17 5 路面結構設計…………………………. ………………………18 5.1 基本設計資料…………………… ……………… … . …..18 5.1.1設計原則…………… …………… ……… … . . …….19 5.2 瀝青路面設計…………… .. ….. …….. … . . ….. . ……..19 5.2.1軸載分析………………………… … . …… … . ….19 5.2.2結構組合與材料選取………………………….… … …….22 5.2.3 各層材料的抗壓模量和劈裂強度……………………………… .. .22 5.2.4 設計指標的確定……………………………… … … … …23 5.2.5面層組合設計…………… …………… …… … . . … .. ..24 5.2.6 路面結構層厚度的計算 ………………….. .. .. .. …………..26 5.2.7 瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層層底拉應力驗算…….. .. ………27 5.2.8 防凍層厚度檢驗……………….. .. .. .. .. .. .. …………….29 5.3路面施工要求……………………… .. .. .. .. .. .. .. ……….29 5.3.1瀝青混領土面層施工要求…………………… .. .. .. ………….29 5.3.2路面施工步驟及施工工藝…………………… .. .. .. ………….29 6 道路工程量計算…………………………….. .. .. ……………..30 6.1 路基土石方量計算………………………… .. …………………31 6.2 路基土石方調配… ……………………………… .. .. .. .. .. .31 7路基防護工程設計…………………… .. .. .. .. .. .. …………..33 7.1一般路堤邊坡防護…………………………… .. .. .. .. .. …..33 7.2特殊路堤邊坡防護………………………….. .. .. .. .. .. .. ….33 7.3擋土牆防護…………………………. .. .. .. .. .. .. .. …. …33 7.4路塹防護工程設計……………………….. .. .. .. .. .. ………33 7.5取土、棄土設計方案,環保及節約用地措施…………… …………….34 7.6耕植土保護、利用方案及節約用地的措施…………………………….35 7.7施工方法……………………………… ………………… …35 8工程預算編制 …………………………………………….. … 38 8.1 工程預算編制的定義及作用 ………………………………… ..38 8.1.1工程預算的定義………………………… .. .. .. .. .. .. …..38 8.1.2工程預算的作用……………………… .. .. .. .. .. .. ……..38 8.2 預算編制的依據及編制專案表…………………….. .. …………..38 8.2.1預算編制的依據…………………………… .. .. .. .. .. …..38 8.2.2預算編制專案表……………………….. .. .. .. .. .. ………38 8.2.3預算編制說明…………………………… .. .. .. .. .. .. ….39 8.2.4預算專案主要包括的內容為………………. .. .. .. ……………40 8.2.4.1直接工程費…………………………. .. .. .. .. .. .. ……40 8.2.4.2其他工程費……………………………. .. .. .. .. .. .. …42 8.2.4.3直接費…………………………… .. .. .. .. .. .. .. …..43 8.2.4.4間接費………………………….. .. .. .. .. .. .. .. ……43 8.2.4.5利潤…………………………….. .. .. .. .. .. .. .. .. ..43 8.2.4.6稅金……………………….. .. .. .. .. .. .. .. .. ……..43 8.2.4.7建築安裝工程費………………………….. .. .. .. .. …….43 8.2.4.8工程建設其他費用………………………… .. .. .. .. …….43 8.2.4.9預備費…………………………….. .. .. .. .. .. .. .. …44 8.2.4.10建設專案總費用……………………. .. .. .. .. ………….44 結論 ……………………………………… .. .. .. .. .. …..45 參考文獻 …………………………………. .. .. .. .. .. ……46 附錄 ……………………………….. .. .. .. .. .. .. .. .. …47 致謝 ………………………………… .. .. .. .. .. ………..65
摘 要 為了鞏固我們所學的知識,並在各方面得到更進一步的提高,我們選擇了二廣高速公路4標段道路設計作為畢業設計,這是在畢業之前對自身學習狀況的最後一次檢查。 我所選擇的設計路段是從K37+936.714~K49+680段,全長11.843286KM,設計車速80km/h,路基寬度為32m。 此次畢業設計主要包括的內容如下: 1、路線設計:在已知平面圖的情況下,進行縱斷面的設計,要求線路順暢、填挖平衡、經濟合理。 2、路基設計:路基超高、加寬設計;確定沿線路基取土、棄土位置;計算土石方數量並進行調配;確定防護工程位置、結構型別及尺寸 3、路面設計:路基在不同乾溼狀態下,所設計的瀝青路面和水泥混凝土路面方案的比選,要求經濟合理,便於施工並滿足各設計規範要求。 4、工程預算:橫斷面面積,計算土石方數量,計算路基土石方調配 5、繪製路線圖,按老師指導和要求完成。整個設計計算了路線的平、縱、橫要素,設計了路線、路面等內容,由此完成了二廣高速4標段道路設計 6、編寫設計說明書:按照設計程式逐項編寫本設計專案的設計說明書。 7、英文翻譯 關鍵詞:路線;路基路面;路基;預算計
Abstract In order to consolidate what we have learned knowledge, and to be improved in all aspects, we chose erguang Highway No. 4 road design as part of the graduation design, which is in a final check before graduation to own study condition. I choose the design road section is from K37+936.714 to K49+680, full-length 11.843286KM, the design speed of 80km\/h, subgrade width of 32m. This graduation design mainly includes the following contents: 1, route design: in a given plane diagram, design of vertical section, request line smooth, cut and fill balance, economic and reasonable. 2, the roadbed design: subgrade superelevation, widening design; determine the soil, along the lines of spoil position; calculation of earthwork quantity and allocation; determine the structure type and size, position of Protective Engineering 3, the pavement design: Subgrade under different dry and wet conditions, comparison and selection of the asphalt pavement and cement concrete pavement scheme, economic reasonable, convenient construction and meet the design requirements. 4, the project budget: cross-sectional area, calculation of earthwork quantity calculation, distribute earthwork Subgrade 5, draw the route diagram, completed by teacher guidance and requirements. The design and calculation of the horizontal, longitudinal, transverse elements of route, route was designed, pavement and so on, thus completed two high-speed wide 4 section of road design 6, write design specifications: according to the design process by writing design specification of the design project. 7, English translation Keywords: line; subgrade; subgrade; budget plan
1.緒論 1.1引言 隨著我過現代化城市的建設和發展,人們的活動半徑越來越大,對公路運輸的要求也越來越高。由於道路運輸有著靈活機動,運送速度快,運輸的技術簡單,投資回收快的特點,公路運輸也最受到歡迎。就公路運輸業而言,歐美、日本等經濟發達國家的公路運輸結構體系,經歷了網路擴張、擴大能力、到快捷、高效的發展過程。國外的道路運輸比我國要發達得多。早在第二次世界大戰以後,道路運輸首先在幾個發達國家迅速地發展起來。我國公路建設方面成就十分顯著。國家在基礎建設資金的大規模連續投入之後,公路基礎設施顯著改善, 公路路網也更加合理。目前我國道路客運設施尚未得到根本改善的條件下,道路年客運運輸量佔了全國總年客運量的70%以上,有的省則高達90%。世界各國經濟發展的歷史證明,道路運輸是商品經濟發展的催化劑。經濟發達國家,其交通運輸特別是道路運輸必定很發達。因此,道路運輸發展水平作為衡量和反映一個國家和一個地區經濟發展水平的主要 指標之一,高速公路是本世紀20年代興起的一種安全、快速、通過能力大的新型交通手段。我國大陸從70年代初就開始了高速公路修建的前期準備工作,其中包括高速公路的技術資料翻譯、科學考察、可行性研究以及測設工作。1981年交通部制訂的《公路工程技術標準》中列入了高速公路的技術標準。 二(連浩特)廣(州)高速公路懷集至三水段是國家高速公路網二(連浩特)廣(州)高速的重要組成部分,東接已建成的廣(州)三(水)高速公路,向西貫穿廣東省西部腹地肇慶市,在肇慶市懷集縣與擬建的二廣高速連州至懷集段相接。二(連浩特)廣(州)高速公路懷集至三水段工程可行性研究報告由中國公路工程諮詢總公司(以下簡稱中諮公司)於2004年4月完成,並通過了廣東省交通廳組織的評審,2005年6月本專案獲交通部核准,2005年10月國家發改委對本專案進行了批覆。 1.2畢業設計的主要內容 道路是一條三維空間的實體。它是由路基、路面、橋樑、涵洞、和沿線設施所組成的線形構造物。一般所說的路線,是指道路中線的空間位置。路線在水平面上的投影稱作路線的平面。沿中線豎直剖切再行展開則是路線的縱斷面。中線上任意一點的法向切面是道路在該點的橫切面。路線設計是指確定路線空間位置和各部分尺寸的工作,即通常所說的路線平面設計、路線縱斷面設計和橫斷面設計。三者是相互關聯,既分別進行,又綜合考慮。 本次設計是二廣高速4標段道路設計,起點樁號K37+936.714,終點樁號K49+680,全長11.843286KM。 2 基本資料 2.1 地形簡介 2.1.1地形地貌 四會至廣寧段地處廣東西部偏北,多屬於丘陵低山區,地勢高差較大,地形地貌複雜;根據地貌的成因、形態及組合特徵,地貌單元可劃分為山前沖積盆地、構造剝蝕丘陵、山間衝洪積小盆地三大單元;地勢北西高南東低,由北西向南東呈傾斜狀;地貌型別以丘陵及丘陵間衝洪積盆地為特徵,沿線農田、村莊分佈較為密集,植被髮育,多以農作物、果樹、經濟林為主,魚塘、灌溉溝渠遍佈勘察區域,沿線河流主要有綏江及其支流。 線路沿線的主要地貌單元大致可分段劃分如下: ⑴YK37+936.714~YK38+500,屬於山前沖積盆地,區內發育低矮殘丘,山丘之間地形較為平坦,地勢起伏小,表層為第四紀沖積層,其厚度較大,層位變化較複雜,地表為魚塘或農作物種植地。 ⑵YK38+500~YK42+200,屬於構造剝蝕丘陵地貌,路線沿丘陵間溝谷展布,兩側為低矮丘陵,山坡自然坡度一般平緩,切割淺,峰頂呈渾圓狀,地形起伏不大,部分邊坡切割較深;山上植被較為發育,多以灌木為主,溝谷呈狹窄的“V”字型,谷底為農田或果園。 ⑶YK42+200~YK46+700,屬於構造剝蝕重丘地貌,山丘疊起,較為連續,路線跨越溝谷或橫切山丘,自然坡度較陡,峰頂多呈錐狀,基岩埋深淺,低凹溝谷基岩裸露,邊坡切割較深,相對高度一般超過100m,山上植被較為發育,多以灌木為主,谷地為農田、果樹。 ⑷YK46+700~K49+680,為微丘、丘陵間衝洪積盆地地貌,路線跨越綏江後沿河床階地、丘陵間溝谷、盆地展布,河谷呈開闊的“U”字型,綏江河床寬約100~300m,水深2~6m,四季通航,屬於國家六級航道;線路沿線地表多為第四紀沖積層所覆蓋,其厚度大小不等,變化較大,層位變化較複雜;區內多為農田、魚塘,山丘多已開發種植有果樹、竹木等經濟林。 2.1.2沿線築路材料、水、電等建設條件 2.1.2.1築路材料 本路段位於平原微丘區,專案沿線周邊地區築路材料供應充分,儲量大,質量好,多為經營性料場,運輸條件較為便利,能滿足工程要求。 石料:專案區位於珠江三角洲邊緣地帶,為平原微丘區至山嶺重丘區過渡地帶,周邊地區石料儲量豐富,產地較多,供應充分。主要有四會市城中區的振興石場、四會市貞山區的白墳前石場、四會市逕口石場等。 砂料:因防洪需要,西江流域目前已經禁止在採砂,專案區沿線砂料主要來源為綏江砂,砂源儲量豐富。但目前產量較低,施工前應提前組織協調,擴大生產,以保證工程需要。 石灰:料場位於三水市逕口鎮與四會市逕口鎮交界處,現有灰窯三處,石灰產量較大,石灰質量高。 水泥:專案區域水泥生產廠家眾多,所生產各種標號水泥可滿足路用要求。 2.1.2.2水、電 專案區沿線溝渠密佈,水網發育,水資源較為豐富,水質純淨,可滿足工程用水需要。 專案區位於珠江三角洲地帶,沿線經濟發達,電網密佈,工程用電較為方便。考慮到今年來國家電力較為緊張,施工前應提前與電力部門進行協調,落實工程用電,保證工程進度。 2.1.2.3鋼材、木材、瀝青 鋼材、木材、瀝青等均可在肇慶、廣州等地市場上購買。瀝青應採用符合重交通道路石油瀝青技術要求的優質瀝青。 2.1.2.4、交通條件 區內各等級道路縱橫交錯,河流水系發達,航運便利,為本專案施工期的交通提供了有利的條件,各種築路材料和施工機械均可順暢的到達工地各工點。 2.1.3交通量資料 表2-1交通組成及交通量表 車型 雙向交通量 躍進NJ230 585 解放CA10B 905 黃河JN150 385 長征XD250 305 依土姿TD50 1485 菲亞特650E 245 太脫拉138 47 該路段設計年限20年,交通量年平均增長8.5%,車道係數η=0.5,在公路自然區劃上屬於Ⅳ6區(武夷南嶺山地過溼區),地貌屬中低山、丘陵地貌,南東部為珠江三角洲平原,採用瀝青混凝土路面。區域內多年平均降雨量1832mm,多年最大降雨量2428.5mm,多年最小降水量1128.7mm;每年4~9月為雨季,平均降水量1377.7mm,6月份降雨量最大,暴雨較多,月平均降雨量314.7mm,由於暴雨集中,對新開挖地表易造成破壞,而且勘察區內區域性地勢較為低窪,雨季時有洪澇現象。 區域內年平均風速1.7m/s,強風向主要為東北到東南風,約佔35%,平均風速2.4m/s,極大風速26m/s;次為西到西北風,佔18%,平均風速2.3m/s,極大風速12m/s,靜風佔28%,其餘風向偏少。颱風是本地區常見的自然災害,每年4月至11月都受到影響。颱風盛行期在7~9月,颱風過境最大風速28m/s,瞬時風速高達35m/s,破壞力很強,伴隨颱風而來的是暴雨,甚至引發山洪暴發、山體滑塌等災害。 本路段位於平原微丘區,專案沿線周邊地區築路材料供應充分,儲量大,質量好,多為經 營性料場,運輸條件較為便利,能滿足工程要求。 2.2 設計依據 根據批准的設計任務書、地質勘測報告、國家關於公路設計施工的《規範》、《規程》、《標準》等。如: 1)《公路路線設計規範》(JTJ 011—2006) 2)《公路瀝青路面設計規範》(JTG D50-2006) 3)《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004) 4)《公路排水設計規範》(JTJ 018-1997) 5)《公路路面基層施工技術規範》(JTJ 034-2000) 6)《公路自然區劃標準》(JTJ 001-1986) 7)《公路路基設計規範》(JTGD30-2004) 8)《公路橋涵設計通用規範》(JTGD60-2004) 9)《公路工程技術標準》(JTGB01-2003) 10)《公路路基施工技術規範》(JTJ 033-1995) 3. 路線設計 3.1 道路技術等級確定 四會至廣寧段技術標準執行廣東省交通廳對四會至廣寧段的審查意見,四會至廣寧段設計速度80km/h;路基寬度整體式路基為32.0m,分離式路基為16.0m,橋涵寬度與路基同寬;橋涵設計汽車荷載等級為公路-Ⅰ級;設計洪水頻率特大橋為1/300,其餘橋涵、路基為1/100。 3.2 路線方案的擬定與比選 3.2.1 選線原則 1)在路線設計和選線中,應該儘量避開農田,做到少佔或不站高產田。 2)路線設計應在保證行車安全、舒適、迅速的前提下,使工程數量小,造價低,運營費用省,效益好,並有利於施工和養護。在工程量增加不大時,應儘量採用較高的技術指標,不應輕易採用最小指標或低限指標,也不應片面追求高指標。 3)選線時應對工程地質和水文地質進行深入勘測,查清其對工程的影響。一般情況下路線應設法繞避特殊地基地區。當必須穿過時,應選擇合適的位置,縮小穿越範圍,並採取必要的工程措施。 4)選線應重視環境保護,注意由於公路修築以及汽車執行所產生的影響與汙染等問題。 3.2.2山嶺區選線要點 山嶺地區,山高谷深,坡陡流急,地形複雜,路線平縱橫三方面都受到約束;同時地質、氣候條件多變,都影響路線的佈設。但山脈水系清晰,給選線指明瞭方向:不是順山沿水,就是橫越山嶺。 縱面線形結合橋涵、通道、隧道等構造物的佈局,合理確定路基設計高度,縱坡不應頻繁起伏,也不宜過於平緩。 3.2.3平面設計技術指標的確定 1)直線 直線的最大長度應有所限制,當採用長的直線線形時,為彌補景觀單調之缺陷,應結合沿線具體情況採取相應的措施。 規範規定,高速公路同向圓曲線的最小直線長度不小於6V、反向圓曲線的最小直線長度不小於2V。本設計速度為80km/h。 2)圓曲線 圓曲線是平面線形中常用的線形要素,圓曲線的設計主要確定起其半徑值以及超高和加寬。 (1)圓曲線的最小半徑 ①極限最小半徑 ②一般最小半徑 ③不設超高最小半徑 表3-1圓曲線半徑 技術指標 高速公路(80km/h) 一般最小半徑 400 極限最小半徑 750 不設超高 最小半徑 路拱 2500 路拱 3350 (2)圓曲線的最大半徑 選用圓曲線半徑時,在地形條件允許的條件下,應儘量採用大半徑曲線,使行車舒適,但半徑過大,對施工和測設不利,所以圓曲線半徑不可大於5400米。 (3)圓曲線半徑的選用 在設計公路平面線形時,根據沿線地形情況,儘量採用不需設超高的大半徑曲線。 (4)平曲線的最小長度 公路的平曲線一般情況下應具有設定緩和曲線(或超高,加寬緩和段)和一段圓曲線的長度;緩和曲線長度:圓曲線長度:緩和曲線長度宜在:1:1:1 到1:2:1之間。 平曲線的最小長度一般值:400m 平曲線最小長度極限值取:140m 3)緩和曲線 緩和曲線的最小長度一般應滿足以下幾方面: (4) 離心加速度變化率不過大; (5) 控制超高附加縱坡不過陡; (6) 控制行駛時間不過短; (7) 符合視覺要求; 因此,《公路路線設計規範》JTG D20-2006規定:高速公路(80)緩和曲線最小長度為70m.。一般情況下,在直線與圓曲線之間,當圓曲線半徑大於或等於不設超高圓曲線最小半徑時,可不設緩和曲線。 4)行車視距 行車視距可分為:停車視距、會車視距、超車視距。 《公路路線設計規範》JTG D20-2006規定:高速公路(80)停車視距St取110m。 3.2.4路線方案 定測、施工圖設計及修編階段路線方案執行廣東省交通廳對本專案初步設計路線方案的審查意見以及肇慶市廣賀公路有限公司關於“二廣高速公路四會至廣寧段定測外業驗收會議紀要”(以下簡稱定測驗收會議紀要)的意見。 (1)起點四會城區路段(YK37+936.714~K41+400段) 初步設計對該段提出了K線、A線方案作比較。該段線位主要受三水至四會段終點線位控制,因三水至四會段終點方案廳審查意見明確採用C線方案,本路段A線方案同三水至四會段C線方案相接,根據審查意見本段採用初步設計A線方案。 (2)羅汶路段(K59+500~K63+500段) 初步設計提出了I線、D線方案作比較。I線方案為不設隧道的明線方案,沿綏江江邊山腳佈線;D線方案為設羅汶隧道的隧道方案。根據審查意見本段採用初步設計推薦的I線方案。 (3)白坎咀路段(K72+350~YK77+000段) 白坎咀路段初步設計提出H線、K線方案作比較,H線沿白坎嘴村北側山坡佈線,K線則在白坎嘴村與先坑村之間穿越。根據審查意見本段採用初步設計推薦的H線方案。定測階段對H線方案作了進一步的優化。 (4)K77+600~本合同段終點段 廳預審查意見“該段路線方案受廣寧至懷集段起點段路線方案比選的影響,應結合廣寧至懷集段起點段路線方案的比選後再綜合確定”。 廣東省院經初步設計階段的綜合方案比選,廣寧至懷集段起點段確定了與本段銜接的路線推薦方案(Z線方案),並經廣東省交通廳審查同意,定測階段本專案終點路段採z與廣東省院推薦的Z線方案銜接初步設計G線方案,即H+G+Z線方案. (5)K44+300~K44+600路段 K44+300~K44+600段初步設計採用隧道方案(初步設計新英隧道),考慮到新英隧道地質條件較差,在擡高該段縱坡後,路塹邊坡高度基本在40m以下,且較短,根據定測外業驗收意見,在業主與地方協調解決棄土場的情況下,新英隧道調整為路塹方案,該段按路塹方案調整擡高路線縱坡約4~5米。 (6)江口圍路段(YK46+200~K47+800段) 江口圍路段路線兩次同省道S263交叉,初步設計就縱面方案進行了兩次跨越省道S263的高架橋方案與省道S263裁彎取直,減少主線跨越的路基方案的比較。根據審查意見採用兩次跨越省道S263的高架橋方案。 (7)對帶洞路段(K58+000~K61+500)路線方案的說明 本路段基本採用工可推薦方案,根據現場地形、地物控制情況對線形進行了必要的優化調整。K58+000~K61+000段初測階段先後進行了三個方案的測設研究。第一次測設方案在調查中發現該線位需要搬遷廣寧縣縣級文物保護單位農會舊址,地方群眾反映比較強烈,且距離村莊較近,佔用農田也較多,為了保護文物,儘量減少拆遷擾民,將該段線位作了修改。為減少佔用農田在本路段又研究了傍山線,傍山線主要存在三個問題: a、需拆遷110KV線路鐵塔一座、且經實測高壓線淨空不能滿足規範要求,需要升高鐵塔,經向電力部門瞭解,該高壓線即將增壓至220KV。 b、臨山腳為帶洞小學,學校需要搬遷。 c、帶洞村位於山邊,線位從帶洞村中穿過,把帶洞村一分為二,需拆遷大量房屋(有較多二層以上樓房)。 d、經線位計算,傍山線較初測線位長65m。仍佔用部分農田。 鑑於以上原因,傍山線在兩次踏勘後,沒有進行初步測量,最終確定的初測線位(施工圖設計方案)位於第一次初測線位和傍山線研究線位之間,為節約用地,該路段適當增大縱面指標,以減少路基填方。 3.3道路技術標準確定 1)高速公路四車道高速公路應能適應將各種汽車摺合成小客車的年平均日交通量25000-55000輛/日,六車道高速公路應能適應將各種汽車摺合成小客車的年平均日交通量45000-80000輛/日。 2)高速公路和具有幹線功能的一級公路的設計交通量應按20年預測。 3)高速公路設計應做好總體設計,使各種技術指標的設定與平縱橫線形組合恰當,平面順適,縱面均衡;各構造物的選型與佈置合理、實用、經濟。 4)車道寬度應符合規定要求,設計速度80km/h的車道寬度為3.75m,設計速度100km/h的車道寬度為3.75m。 5)高速公路、一級公路各路段的車道數應根據設計交通量、採用的服務水平確定。 6)高速公路、一級公路整體式斷面必須設定中間帶。中間帶由兩條左側路緣帶和中央分隔帶組成,其各部分寬度應符合規定的要求。設計時速80km/h中央分隔頻寬度的一般值為2.00m,最小值為1.00m;左側路緣頻寬度一般值0.50m,最小值0.50m;中間頻寬度一般值3.00m,最小值2.00m。 7)路肩寬度應符合規定。高速公路設計時速80km/h右側硬路肩一般值為2.50m,最小值為1.50m,土路肩寬度一般值取0.75m,最小值取0.75m。高速公路、一級公路應在右側硬路肩內設右側路緣帶,其寬度為0.50m。高速公路的右側硬路肩寬度小於2.50m時,應設定緊急停車帶。緊急停車頻寬度應為3.50m,有效長度不應小於30m,間距不宜大於500m。 8)高速公路、一級公路的互通式立體交叉、服務區、停車區、公共汽車停靠站、管理設施等的出入口處,應設定加減速車道。高速公路、一級公路以及二級公路的連續上坡路段,當通行能力、執行安全受到影響時,應設定爬坡車道。爬坡車道寬度應為3.50m。 9)各級公路路基寬度應符合規定。高速公路四車道設計時速80km/h的路基寬度一般值為24.50m,路基寬度最小值21.50m。各級公路路基寬度為車道寬度與路肩寬度之和,當設有中間帶、加減速車道、爬坡車道、緊急停車帶、錯車道等時,應計入這些部分的寬度。確定路基寬度時,中央分隔頻寬度、左側路緣頻寬度、右側硬路肩寬度、土路肩寬度等的“一般值”和“最小值”應同類項相加。 10)高速公路、一級公路的停車視距應符合規範要求,高速公路四車道設計時速80km/h的停車視距為110m。高速公路、一級公路以及大型車比例高的二、三級公路,應採用貨車停車視距對相關路段進行檢驗。 11)直線的最大與最小長度應有所限制。一條公路的直線與曲線的長度設計應合理。圓曲線最小半徑應符合規範規定,高速公路四車道設計時速80km/h的圓曲線最小半徑一般值為400m,圓曲線最小半徑極限值為250m。路拱≤2%時的不設超高最小半徑為2500m,路拱≥2%時的不設超高最小半徑為3350m。直線與小於規範規定的圓曲線最小半徑相銜接時,應設定迴旋線。迴旋線引數及其長度應根據線形設計以及對安全、視覺、景觀等的要求,選用較大的數值。 12)最大縱坡應符合規定要求。高速公路設計時速80km/h的最大縱坡5%。越嶺路線連續上坡或者下坡路段,相對高差為200-500m時,平均縱坡不應大於5.5%;相對高差大於500m時,平均縱坡不應大於5%。任意連續3km路段的平均縱坡不應大於5.5%。縱坡的最小坡長應符合規範規定,高速公路設計時速80km/h的最小坡長取200m。不同縱坡的最大坡長應符合規範要求,高速公路設計時速80km/h,縱坡坡度為3%的最大坡長取1100m,縱坡坡度為4%的最大坡長取900m。公路縱坡變更處應設豎曲線。豎曲線最小半徑和最小長度應符合規範規定。高速公路設計時速80km/h的凸型豎曲線一般值取4500m,凸型豎曲線的極限值取3000m。高速公路設計時速80km/h的凹形豎曲線半徑一般值取3000m,高速公路設計時速80km/h的凹形豎曲線極限值取2000m,豎曲線最小長度取70m。 13)路基路面應根據公路功能、公路等級、交通量,結合沿線地形、地質及路用材料等自然條件進行設計,保證其具有足夠的強度、穩定性和耐久性。同時,路面面層應滿足平整和抗滑的要求。路基設計應重視排水設施與防護設施的設計,取土、棄土應進行專門設計,防止水土流失、堵塞河道和誘發路基病害。路基斷面形式應與沿線自然環境相協調,避免因深挖、高填對其造成不良影響。高速公路、一級公路宜採用淺挖、低填、緩邊坡的路基斷面形式。高速公路路面不宜分期修建,但位於軟土、高填方等沉降較大的區域性路段,可按“一次設計、分期實施”的原則實施。 14)路基設計洪水頻率應符合規範規定,高速公路路基設計洪水頻率取1/100。路基高度設計,應使路肩邊緣高出路基兩側地面積水高度,同時考慮地下水、毛細水和冰凍的作用,不使其影響路基的強度和穩定性。沿河及受水浸淹的路基邊緣標高,應高出規定的設計洪水頻率的計算水為加壅水高、波浪侵襲高和0.5m的安全高度。 15)路堤基底應清理和壓實。基底強度、穩定性不足時,應進行處理,以保證路基穩定,減少工後沉降。路基防護應根據公路功能,結合當地氣候,水文,地質等情況,採取相應防護措施,保證路基穩定。路基防護應採用工程防護與植物防護相結合的防護措施,並與景觀相協調。深挖、高填路基邊坡路段,必須查明工程地質情況,針對其工程特性進行路基防護設計。對存在穩定性隱患的邊坡,應進行穩定性分析,採用加固、防護措施。沿河路段必須查明河流特性及其演變規律,採取防止沖刷路基的防護措施。凡侵佔、改移河道的地段,必須做出專門的防護設計。 16)路面設計標準軸載為雙輪組單軸100KN。路面結構層所選材料應滿足強度、穩定性和耐久性的要求。同時路面墊層材料宜採用水穩性好的粗粒料或各種穩定類粒料。 17)路基路面排水應符合以下規定:路基、路面排水設計應綜合規劃、合理佈局,並與沿線排灌系統想協調,保護生態環境,防止水土流失和汙染水源。根據公路等級,結合沿線氣象、地形、地質、水文等自然條件。設定必要的地表排水、路面內部排水、地下排水等設施,並與沿線排水系統相配合,形成完整的排水體系。特殊地質環境地段的路基、路面排水設計,必須與該特殊工程整治措施相結合,進行綜合設計。 表3-2 道路技術指標 序號 專案 單位 主要技術指標 1 設計車速 km/h 80 2 路基寬度 一般值 m 24.5 最小值 21.5 3 平曲線 半徑 一般值 m 400 極限值 250 不設超高最小半徑 路拱≤2.0% m 2500 4 平曲線最小長度 m 400 緩和曲線最小長度 m 70 5 最小縱坡 % 0.3 6 最大縱坡 % 5 7 最小坡長 m 200 8 相應縱坡的最大坡長 3% m 1100 4% 900 5% 700 <3% 不限制 9 停車視距 m 110 10 豎曲線 半徑 凸形 一般值 m 4500 極限值 m 3000 凹形 一般值 m 3000 極限值 m 2000 11 豎曲線最小長度 m 70 12 平曲線最大超高 % 8 3.4 道路平面設計 3.4.1道路平面線性相關概念與要求 1)道路是一條帶狀的三維空間的實體,是由路基、路面、橋樑、涵洞、隧道和沿線附屬設施所組成。路線在水平面上的投影線性稱為道路的平面線型,而沿中線豎直剖切再沿著道路里程展開的立面投影線型成為道路的縱斷面線型。中線上任意一樁號的法向切面是道路在該樁號的橫斷面。 2)在設計順序上,一般是在儘量顧及縱、橫斷面平衡的前提下定平面,沿這個平面線型進行高程測量和橫斷面測量,取得地面線和地質、水文及其它必要的資料後,再設計縱斷面和橫斷面、路線設計的範圍,只限於路線的幾何性質,不涉及結構。 3)現代道路平面線型是由基本幾何線型即直線、圓曲線和緩和曲線的合理組合而構成,稱之為“平面線型三要素”不受地形、地物限制的平坦地區或者山澗谷底、市鎮及其近郊,或規劃方正的農耕區、長大隧道、橋樑等構造物路段、路線交叉點及其前後路段、雙車道公路提供超車的路段可以採用直線。但直線的最大長度應該有所限制: (1)在長直線上縱坡不宜過大,因為長直線加上陡坡下坡行駛很容易導致超速行車 (2)長直線與大半徑凹形豎曲線組合為宜,這樣可以使生硬呆板的直線得到一些緩和或者改善
圖3-3 平曲線幾何元素圖
(3-2)
(3-3)
(3-4)
(3-5) (3-6)
(3-7)
(3-8)
式中:T—切線長,m;L—曲線長,m;E—外距,m; J—校正數或稱超距,m;R—圓曲線半徑,m; α—轉角 主點樁號計算如下:JD3樁號為K41+704.238 表3-4平曲線幾何要素表 R (m) A1 (m) A2 (m) LH1 (m) LH2 (m) L (m) 770 400 0 207.792 0.000 525.821
3.4.2 平曲線設計逐樁座標表 表3-5見附錄一 3.5道路縱斷面設計 3.5.1 縱斷面設計原則 縱斷面設計的主要內容是根據道路等級、沿線的自然地理條件和構造物控制標高等,確定路線合適的標高、各坡段的縱坡度和坡長,並設計豎曲線。基本要求是縱坡均勻平順、起伏和緩、坡長和豎曲線長短適當、平面與縱斷面組合設計協調、以及填挖經濟、平衡。縱坡設計的一般要求為: 1)縱坡設計必須滿足《公路工程技術標準》(JTG B01-2003)的各項規定。 2)為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛,縱坡應具有一定的平順性。起伏不宜過大和過於頻繁。儘量避免採用極限縱坡值,和理安排緩和坡段,不宜連續採用極限長度的陡坡夾最短長度的緩坡。連續上坡或下坡路段,應避免設定反坡段。 3)縱坡設計應對沿線地形、地質、水文、氣候和排水等綜合考慮,視具體情況加以處理,以保證道路的穩定與通暢。 4)一般情況下縱坡設計應考慮填挖平衡,儘量使挖方運作就近路段填方,以減少借方和廢方,降低造價和節省用地。 5)縱坡除應滿足最小縱坡要求外,還應滿足最小填土高度要求,保證路基穩定。 6)對連線段縱坡,如大、中橋引道等,縱坡應和緩、避免產生突變。 7)在實地調查基礎上,充分考慮通道、水利等方面的要求。 3.5.2 平縱組合設計 1)設計原則 (1)應在視覺上能自然的引導駕駛員的視線,並保持視覺的連續性。 (2)注意保持平、縱線形的技術指標大小應均衡。 (3)選擇組合得當的合成坡度,以利於路面排水和行車安全。 (4)注意與道路周圍環境的配合,它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度,並可起到引導視線的作用。 2)平曲線與豎曲線的組合 (1)平曲線與豎曲線應相互重合,且平曲線應稍長於平曲線。 (2)平曲線與豎曲線大小應保持平衡。 3)暗、明彎與凸、凹豎曲線的組合應合理、悅目。 3.5.3道路坡長及坡度確定 道路最大縱坡和最小縱坡的限制,是為滿足行車和排水要求.為使車輛行駛平順,應儘量減少縱斷面上的轉坡點並設定大半徑的豎曲線,坡長坡緩宜長,坡陡宜短。根據《公路工程技術標準》 JTGB01-2003規定,山嶺重丘區高速公路最大縱坡為5%,最小坡長為200m。 縱斷面設計時所用圖式如下:
圖3-6豎曲線要素示意圖
豎曲線長度L或豎曲線半徑R: 或 豎曲線切線長T:
豎曲線任意一點豎距h:
豎曲線外距E: 或 縱斷面設計結果如表3-7 表3-7 縱斷面設計結果 變坡點 前坡 後坡 半徑 (m) 樁號 設計高程 YK43+290 46.841 2.2001% -0.50845% ∞ 4道路橫斷面設計和路基設計 4.1 橫斷面佈置及加寬、超高 4.1.1 橫斷面佈置 根據設計交通量,擬建高速公路,其橫斷面各組成部分的取值可根據設計交通量、交通組成、設計車速、地形條件和抗震設防等因素確定,並且應該符合公路建設的基本原則和相關規範的具體要求。 本路段路基按六車道高速公路(80 km/h)標準,其標準橫斷面如圖3-8: 四會至廣寧段設計速度80Km/h ,路基寬度32m。路基斷面組成為:中間帶3.00m(含左側路緣帶2×0.50m),行車道2×3×3.75m,硬路肩2×2.50m(含右側路緣帶2×0.5m),土路肩2×0.75m;
圖4-1 標準橫斷面示意圖
4.1.2 路拱橫坡 路拱坡度需要考慮路面型別和當地的自然條件。查《公路工程技術標準》(JTGB01-2003),瀝青路面橫坡宜取1.0~2.0%。考慮到該地區降雨量,路面排水狀況和施工行車安全舒適,擬採用2.0%的路拱橫坡。公路的硬路肩,採用與行車道相同的橫坡。土路肩的橫坡採用4%,路拱形式擬採用直線形式。 4.1.3超高及加寬 該路段內有一曲線段,但其線形指標較大,故可以不設超高和加寬。 4.1.4中央分隔帶形式及開口 中央分隔帶表面採用凸式,全寬2.0m,表面種草綠化、植樹防眩;為搶險、急救和維修方便,中央分隔帶每2km左右設一處開口,開口端部為半圓形,開口長度為30m。 4.2 路基設計 4.2.1一般路基設計 1)一般規定 (1)路基設計之前,應做好全面調查研究,充分收集沿線地質、水文、地形、地貌、氣象、地震等設計資料。 (2)路基設計應根據當地自然條件和工程地質條件,選擇適當的路基橫斷面形式和邊坡坡度。 (3)沿河及受水浸淹的路基邊緣標高應高出按1/100設計洪水頻率的計算水位加壅水高、波浪侵襲高和0.5 m的安全高度。 2)路基斷面形式、坡度 本路段路基採用整體式斷面,其邊坡坡率確定如下: 邊坡高度H 邊坡坡率 H≤8.0m 邊坡坡率採用1:1.5 8.0m<H≤12.0m 上部8.0m邊坡採用1:1.5,下部邊坡採用1:1.75 12.0m<H≤20.0m 上部8.0m邊坡採用1:1.5,下部邊坡採用1:1.75,並在邊坡高度8.0m處設定2.0m的平臺 3)填料選擇及填築方式 (1)填料選擇 一般原則如下: ①路床填料應均勻、密實,填料最大粒徑應小於100 mm,路床頂面橫坡應與路拱橫坡一致。 ②路床加固應根據土質、降水量、地下水型別及埋藏深度、加固材料來源等,經比選採用就地碾壓、換土或土質改良、加強地下排水、設定土工合成材料等加固措施。 ③填方路基應優先選用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料,填料最大粒徑應小於150 mm。 ④泥炭、淤泥、強膨脹土、有機質土及易溶鹽超過允許含量的土等,不得直接用於填築路基。 ⑤液限大於50%、塑性指數大於26的細粒土。不得直接作為路堤填料。 ⑥浸水路堤應選用滲水性良好的材料填築。當採用細砂、粉砂作為填料時,應考慮振動液化的影響。 ⑦橋涵臺背和擋土牆背應優先選用滲水性良好的填料。在滲水材料缺乏的地區,採用細粒土填築時,宜用水泥、石灰、粉煤灰等無機結合料進行處治。 填料要求如下: 本設計路段土質為粘性土,所需填料儘可能在沿線集中設定的線外取土坑取。又因為本線路挖方量較大,山坡削下的岩石和隧道挖出的岩石可以作為路基填築使用。如岩石塊太大粒徑不能要求時,應對岩石塊進行破碎使其滿足粒徑要求,然後用於路基下部填築,上部還是用粘土填築。 對地下水位相對較高且隨汛期變化較大的地區,為保證填筑後路基的強度和穩定,滿足路基填料強度和壓實度標準及路基施工要求,採用細粒土作填料時,土的含水量應接近最佳含水量,當含水量超過最佳含水量過高時,應採取晾晒或摻入石灰、水泥、粉煤灰等材料進行處治,並通過試驗確定其配合比,其CBR值必須滿足表3-1的數值。 通過摻加石灰從而有效的改善土質含水量,便於路基的壓實,保證路基的強度和施工過程中的工期要求。又因沿線填土含水量的大小與地層、施工季節、降水情況及施工方案有較為密切的關係,如果路基填料強度和含水量能滿足要求,或在施工工期允許的情況下,通過翻晒等方法能降低土的含水量,則可以不摻或少摻石灰。 表4-2 路基填料最小強度、粒徑及壓實度要求 專案分類 路面底面以下深度(m) 填料最小強度(CBR)(%) 壓實度(%) 最大粒徑 (cm) 填方路基 上路床 0~0.30 8 96 10 下路床 0.30~0.80 5 96 10 上路堤 0.80~1.50 4 94 15 下路堤 1.50以下 3 93 15 注:當路基填料的CBR值達不到表列要求時,可摻石灰或其他穩定材料處理。 (2)填築方式 一般路基填築: 一般路基均採用分層攤鋪分層碾壓,有利於壓實,保證強度均勻。每填一層,經過壓實符合標準規定後方可再填上一層。鬆鋪厚度與地基條件、土質、鬆鋪土層幹密度有關。用不同材料填築路基時,須遵守下列規則: ①不同性質的填料應分層鋪築,不得混雜亂填(但可摻配後使用),以免形成水囊或滑動面。每種填料層累計總厚不宜小於0.5m。 ②不同填料的層位安排,應考慮路基工作條件。凡不因潮溼或凍融影響而變更其體積的優質土應填在上層;路堤的浸水或受水位漲落影響的部分,宜儘可能選用透水性好而不易被水沖蝕的材料,如漂(卵)石、砂礫、片(碎)石等;當路堤穩定受到地下水或地表長期積水影響時,路堤底部也應填以水穩性好、不易風化的礫石材料或採用無機結合料處治的土。 根據該地區路基填土的實際情況,中間部位考慮到施工工期、季節、填料含水量情況等因素,施工過程中應在保證路基強度、壓實度及水穩定性的前提下依照實際情況決定處理的土層及摻灰量,設計時按中部總體積30%摻5%石灰控制摻灰總量。 橋涵處路基填築: 為了減少路基在構造物兩側產生不均勻沉降,減輕跳車現象,提高高速公路車輛行駛的舒適性,對橋樑和涵洞兩側路基填築需進行特殊處理。 ①橋涵臺後路基處理範圍 對橋樑、涵洞的臺後路基處理範圍見表3-2: 表4-3 橋涵構造物臺後路基處理範圍 構造物型別 底部長度(m) 上部長度(m) 備註 橋樑 ≥3~4 >3+2H 含臺前溜坡及錐坡且需超常0.3m壓實,H為臺後路堤高度 涵洞 ≥2~3 >2+2H ②橋臺後路基填料要求 橋臺後路基範圍內的路基填料要求採用石灰土(石灰含量5%~8%)填築,其材料的CBR除路床頂面以下30 cm大於8%以外,其餘均要求大於5%,該範圍內的壓實度﹥96%。 4)邊坡防護 路基邊坡防護,主要是保證路基邊坡表面免受降水、日照、氣溫、風力等自然力的破壞,從而提高邊坡的穩固性,還可美化路容,增加行車的舒適感。 本路段路基的邊坡採用拱形骨架護坡(填方)和錨杆掛網噴射混凝土防護(挖方)。骨架採用7.5號的漿砌片石填築,採用20號的混凝土預製板嵌邊,骨架間種草。 4.2.2 路基壓實標準與壓實度 提高路基的密實度,可以增加強度和穩定性,降低土體的壓縮性、透水性和膨脹性,控制水分積聚和侵蝕引起的病害。 壓實度是指土壓實後達到的幹密度與室內標準擊實試驗所得的最大幹密度的比值。路基壓實度標準是通過對原有道路的大量調查研究,並考慮路基的實際工作情況和使用要求以及施工條件等因素而制訂的。路基上層受行車荷載和氣候因素的影響大,壓實要求應高一些;路基下層影響較小,要求可適當降低。路面等級高時,對行車平穩性的要求也高,路面容許產生的變形量要小,壓實要求應提高;路面等級低時,可相應下降。現行規範規定,土質路基的壓實度應不低於表3-1所列的數值 4.2.3 路基施工要求及注意事項 1)路基施工要求 路基的填挖,首先必須搞好施工排水,包括開挖地面臨時排水溝槽及設法降低地下水位,以便始終保持施工場地的乾燥。 路基填挖範圍內的地表障礙物,事先應予以拆除,其中包括原有房屋的拆遷,樹木和從另莖根的清除,以及表層種植土,過溼土與設計檔案或規程所規定之雜物等的清除。 路基取土與填築,必須有條不紊,有計劃有步驟地進行操作,這不僅是文明施工的需要,而且是選土和合理利用填土的保證。 路塹開挖應在全橫斷面進行,自上而下一次成型,注意按設計要求準確放樣,不斷檢查校正,邊坡表面削齊拍平。 路堤應視路基高度及設計要求,先著手清理和加固地基。潮溼地基儘量疏干預壓,如果地下水位較高、因工期緊或其他原因無法疏幹,第一層填土適當加厚或填以砂性土後再予以壓實。一般情況下,路堤填土應在全寬範圍內分層填平、充分壓實,每日施工結束時表層填土應壓實完畢,防止間隔期中雨淋或曝晒。 2)施工注意事項 ①路堤填築應注意的問題 路堤一般都是利用當地土石作填料,按一定方案在原地面上填築起來的。為了保證路堤的填築質量,必須注意以下問題。 路堤基底的處理。路堤基底指路堤填料與原地面的接觸部分,為使兩者結合緊密,避免路堤岩基底滑動,需視基底土質、水文、坡度和植被情況及填土高度採取相應的處理措施。 填料選擇。由於沿線土石的性質和狀態不同,用其填築的路基穩定性亦有很大差異,為保證路堤的強度與穩定性,應儘可能選擇當地穩定性良好的土石做填料。 填土壓實。填土壓實是保證路堤填築質量的關鍵。為此,必須控制土的含水量和壓實度,選擇合適的壓實機械與壓實厚度,以及合理的施工填築方案等。 ②路塹開挖應注意的問題 路塹地段的病害主要是排水不暢,邊坡過陡或缺乏適當支擋結構物。為此,無論在整個施工過程中或竣工後都必須充分重視路塹地段的排水,設定必要而有效的排水設施。路塹邊坡應按設計度,由上而下逐層開挖,並適時進行邊坡修整和砌築必要的防護設施。 5 路面結構設計 5.1基本設計資料 該路段設計年限20年,交通量年平均增長8.5%,車道係數η=0.5,在公路自然區劃上屬於Ⅳ6區(武夷南嶺山地過溼區),地貌屬中低山、丘陵地貌,南東部為珠江三角洲平原,採用瀝青混凝土路面。區域內多年平均降雨量1832mm,多年最大降雨量2428.5mm,多年最小降水量1128.7mm;每年4~9月為雨季,平均降水量1377.7mm,6月份降雨量最大,暴雨較多,月平均降雨量314.7mm,由於暴雨集中,對新開挖地表易造成破壞,而且勘察區內區域性地勢較為低窪,雨季時有洪澇現象。 區域內年平均風速1.7m/s,強風向主要為東北到東南風,約佔35%,平均風速2.4m/s,極大風速26m/s;次為西到西北風,佔18%,平均風速2.3m/s,極大風速12m/s,靜風佔28%,其餘風向偏少。颱風是本地區常見的自然災害,每年4月至11月都受到影響。颱風盛行期在7~9月,颱風過境最大風速28m/s,瞬時風速高達35m/s,破壞力很強,伴隨颱風而來的是暴雨,甚至引發山洪暴發、山體滑塌等災害。 本路段位於平原微丘區,專案沿線周邊地區築路材料供應充分,儲量大,質量好 多為經營性料場,運輸條件較為便利,能滿足工程要求。 交通組成及交通量表 車型 雙向交通量 躍進NJ230 585 解放CA10B 905 黃河JN150 385 長征XD250 305 依土姿TD50 1485 菲亞特650E 245 太脫拉138 47 5.1.1.設計原則 公路建設不可避免地對沿線生態環境造成一定影響,環境保護設計貫穿於專案各階段和主體工程設計的各個組成部分,使公路建設與生態環境保護協調發展。本工程環保對策是“以防為主,防治結合”,因地制宜合理使用土地,增加植被,保護自然環境,加強管理與監測,防止汙染。 因此本專案設計中,我們提出如下公路建設中生態環境保護的設計原則: ①選線時注意順應地形、地貌,減少高填深挖,儘量減少對自然環境的破壞,以“不破壞就是最大的保護”為設計宗旨; ②公路建設儘可能保證原有生態系統的連續性,儘量繞避自然保護區、文化名勝區和水資源保護區;施工期間注意保護自然水流形態,施工結束後必須清理河道中的工程廢棄物; ③儘量維持路域生態系統的穩定,系統內的綠化因地制宜,儘可能選用鄉土物種,並儘量淡化界域概念,減少施工對周邊環境的破壞; ④保護公路沿線的動植物,以求生態系統穩態發展,加強施工管理減少植被破壞; ⑤儘量進行生態環境恢復,包括公路用地範圍內的綠化、水土流失防治,和沿線環境整治。 5.2 瀝青路面設計 5.2.1軸載分析 我國瀝青路面設計以雙輪組單軸載100kN為標準軸載,表示為BZZ-100。標準軸載的計算引數按表5-1確定。 表5-1 標準軸載計算引數 標準軸載名稱 BZZ-100 標準軸載名稱 BZZ-100 標準軸載P(KN) 100 單輪當量圓直徑d(mm) 21.30 輪胎接地壓強P(Mpa) 0.70 兩輪中心距(cm) 1.5d ﹙1﹚當以設計彎沉值設計指標及瀝青基層層底拉應力驗算時,凡前、後軸軸載大於25kN的各級軸載 的作用次數 均換算成標準軸載 的當量作用次數 。
式中: — 以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時的標準軸載的當量次數; — 被換算車型的各級軸載換算次數(次/日); — 標準軸載( ); — 各種被換算車型的軸載( ); C1— 輪組係數,單輪組為6.4,雙輪組為1.0,四軸組為0.38; C2— 軸數係數。 — 被換算車型的軸載級別。 當軸間距離大於3m時,按單獨的一個軸載計算;當軸間距離小於3m時,雙軸或多軸的軸數係數按下面公式計算:
式中:m—軸數。 表5-2 軸載換算結果 車型 ( )
(次/日)
躍進NJ230 前軸 23.70 1 1 585 — 後軸 69.20 1 1 585 117.93 解放CA10B 前軸 19.40 1 1 905 — 後軸 60.85 1 1 905 104.28 黃河JN150 前軸 49.00 1 1 385 17.29 後軸 101.60 1 1 385 412.52 長征XD250 前軸 37.80 1 1 295 4.29 後軸 2×72.60 1 1 295 1494.09 依土姿TD50 前軸 42.20 1 1 1485 34.82 後軸 90.00 1 1 1485 939.03 菲壓特650E 前軸 33.00 1 1 245 1.97 後軸 72.00 1 1 245 58.69 太脫拉138 前軸 51.40 1 1 47 2.60 後軸 2×80.00 1 2.2 47 798.81 ∑N 3986.32 則其設計年限內一個車道上的累計量軸次 :
式中 — 設計年限內一個車道的累計當量次數; t — 設計年限,由材料知,t=20年; — 設計端竣工後一年雙向日平均當量軸次; — 設計年限