京珠高速公路湖南省某段(K0+400-K1+500)路基路面綜合設計

1、 第 12頁 共12頁京珠高速公路湖南省某段(K0+400-K1+500)路基路面綜合設計一、設計概況（一）設計依據(jù)本次設計依據(jù)06級交通工程專業(yè)畢業(yè)設計任務書完成。全套圖 紙加扣 3346389411或3012250582（二）設計規(guī)模及范圍1、設計范圍本設計為京珠高速公路湖南省某段的一部份，樁號為K0+400-K1+500（本段工程已經(jīng)在任務書的基礎上省去了大樁號）一段設計長度為11公里。技術等級為重丘區(qū)高速公路，設計車速100公里/小時，分離式路基的單寬為13米，設計標準軸載為BZZ-100，設計洪水頻率為1100，設計地震基本裂度為級。路線所經(jīng)地域自然區(qū)劃為江南丘陵區(qū)，雨水豐富，氣溫變

2、化大，年極端最高氣溫41.2，年級端最低氣溫.2。沿線巖層以砂巖、粉砂巖、石灰?guī)r為主，地質情況較復雜，地下水豐富，土質主要為粘性土，厚薄不等，變化較大，低洼處為稻田土及淤泥土，含水量較大。2、設計內(nèi)容道路工程施工圖設計內(nèi)容包括：道路平、縱、橫斷面設計、路面結構設計、路基處理設計、道路邊坡防護設計、路基路面排水設計及涵洞、橋梁設計等。（三）設計采用規(guī)范及主要技術標準1、設計采用規(guī)范（1）公路路基設計規(guī)范（JTG D30-2004）（2）公路瀝青路面設計規(guī)范（JTG D50-2006）（3）公路軟土地基路堤設計與施工技術規(guī)范（JTJ 017-96）（4）公路路基施工技術規(guī)范（JTG F10-200

3、6）（5）公路土工合成材料應用技術規(guī)范（JTJ/T 019-98）（6）公路路面基層施工技術規(guī)范（JTJ 034-2000）（7）公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）2、主要技術標準（1）道路等級：高速公路，雙向4車道，計算行車速度V100km/h，單向標準路面寬13.5m；雙向標準路面寬27m（2）平曲線最小半徑： R=850m；（3）最大縱坡： 1.8%；（4）荷載標準：路面結構計算軸載BZZ-100kN；二、工程設計（一）平面設計路線轉點及曲線要素詳見平面圖，本工程設計路中線依據(jù)任務書進行設計，坐標詳見直線、曲線及轉角表。（二）縱斷面設計本工程設計路面高為中央分隔帶側石下

4、路面高，詳見縱斷面圖。（三）橫斷面設計1、半幅標準橫斷面：0.75m（土路肩）+1.0m（硬路肩）+7.5m（行車道）+3.5m（硬路肩）+0.75m（土路肩），總寬13.5m。2、橫坡和超高車行道橫坡：2%，采用直線路拱。人行道橫坡：3%，向邊坡傾斜。（四）路面結構設計路面結構設計方案比選1、路面結構方案一：水泥混凝土路面設計 設 計 內(nèi) 容 : 新建單層水泥混凝土路面設計 公 路 等 級 : 高速公路 變異水平的等級 : 低 級 可 靠 度 系 數(shù) : 1.3 面 層 類 型 : 普通混凝土面層序 路 面 行 駛 單軸單輪 軸載 單軸雙輪 軸載 雙軸雙輪 軸載 三軸雙輪 軸載 交通量號 車

5、 輛 名 稱 組的個數(shù) 總重 組的個數(shù) 總重 組的個數(shù) 總重 組的個數(shù) 總重 (kN) (kN) (kN) (kN)1 單后軸貨車 1 13.55 1 27.2 0 0 0 0 7200 2 解放CA10B 1 19.4 1 60.85 0 0 0 0 6400 3 東風EQ140 1 23.7 1 69.2 0 0 0 0 8000 4 依士茲TD50 1 42.2 1 80 0 0 0 0 1200 5 黃河JN162A 1 62.28 1 116.22 0 0 0 0 200 6 齊齊哈爾560 1 56 1 121 0 0 0 0 60 7 解放CA30A 1 29.5 0 0 2 3

6、6.75 0 0 480 8 交通SH361 1 60 0 0 2 110 0 0 140 9 太脫拉111S 1 38.5 0 0 2 78.2 0 0 5200 行駛方向分配系數(shù) 1 車道分配系數(shù) 1 輪跡橫向分布系數(shù) .2 交通量年平均增長率 8 混凝土彎拉強度 5 MPa 混凝土彎拉模量 31000 MPa混凝土面層板長度 5 m 地區(qū)公路自然區(qū)劃 面層最大溫度梯度 88 /m 接縫應力折減系數(shù) .87 基(墊)層類型-新建公路路基上修筑的基(墊)層層位 基（墊）層材料名稱 厚度(mm) 回彈模量(MPa) 1 水泥穩(wěn)定粒料 180 1600 2 水泥穩(wěn)定粒料 180 1500 3 石

7、灰粉煤灰土 180 700 4 新建路基 35 基層頂面當量回彈模量 ET= 302.1 MPa中間計算結果 : ( 下列符號的意義請參看“程序使用說明” )HB= 300 r= .755 SPS= .72 SPR= 2.26 BX= .49 STM= 1.98 KT= .51 STR= 1.01 SCR= 3.27 GSCR= 4.25 RE=-15 %設計車道使用初期標準軸載日作用次數(shù) : 3598 路面的設計基準期 : 30 年設計基準期內(nèi)標準軸載累計作用次數(shù) : 5.802086E+07 路面承受的交通等級 :特重交通等級基層頂面當量回彈模量 : 302.1 MPa混凝土面層設計厚度

8、: 300 mm通過對設計層厚度取整以及設計人員對路面厚度進一步的修改,最后得到路面結構設計結果如下:普通混凝土面層 30cm+水泥穩(wěn)定碎石（上基層）18cm+水泥穩(wěn)定碎石（下基層）18cm+石灰粉煤灰土（底基層）18cm2、路面結構方案二：瀝青混凝土路面一、軸載換算及設計彎沉值和容許拉應力計算序號 車 型 名 稱 前軸重(kN) 后軸重(kN) 后軸數(shù) 后軸輪組數(shù) 后軸距(m) 交通量 1 北京BJ130 13.55 27.2 1 雙輪組 7200 2 解放CA10B 19.4 60.85 1 雙輪組 6400 3 東風EQ140 23.7 69.2 1 雙輪組 8000 4 依士茲TD50

9、 42.2 80 1 雙輪組 1200 5 黃河JN162A 62.28 116.22 1 雙輪組 200 6 齊齊哈爾560 56 121 1 雙輪組 60 7 解放CA30A 29.5 36.75 2 雙輪組 3 480 8 交通SH361 60 110 2 雙輪組 3 140 9 太脫拉111S 38.5 78.2 2 雙輪組 3 5200 設計年限 30 車道系數(shù) .45 交通量平均年增長率 8 一個車道上大客車及中型以上的各種貨車日平均交通量Nh= 9756 ,屬特重交通等級當以設計彎沉值和瀝青層層底拉應力為指標時 :路面營運第一年雙向日平均當量軸次 : 8905 設計年限內(nèi)一個車道

10、上的累計當量軸次 : 3.971394E+07 屬特重交通等級當以半剛性材料結構層層底拉應力為設計指標時 :路面營運第一年雙向日平均當量軸次 : 4975 設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次 : 2.218718E+07 屬重交通等級路面設計交通等級為特重交通等級公路等級 高速公路公路等級系數(shù) 1 面層類型系數(shù) 1 路面結構類型系數(shù) 1 路面設計彎沉值 : 18.1 (0.01mm)層位 結 構 層 材 料 名 稱 劈裂強度(MPa) 容許拉應力(MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 1.4 .33 2 中粒式瀝青混凝土 1 .24 3 粗粒式瀝青混凝土 .8 .19 4 水泥穩(wěn)定碎石 .6 .27

11、 5 水泥穩(wěn)定碎石 .5 .22 6 石灰粉煤灰土 .2 .07 二、新建路面結構厚度計算 新建路面的層數(shù) : 6 標 準 軸 載 : BZZ-100 路面設計彎沉值 : 18.1 (0.01mm) 路面設計層層位 : 6 設計層最小厚度 : 150 (mm)層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度 20平均抗壓 標準差 15平均抗壓 標準差 容許應力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 40 1400 0 2000 0 .33 2 中粒式瀝青混凝土 60 1200 0 1800 0 .24 3 粗粒式瀝青混凝土 80 1000 0

12、 1200 0 .19 4 水泥穩(wěn)定碎石 200 1500 0 1500 0 .27 5 水泥穩(wěn)定碎石 200 1450 0 1450 0 .22 6 石灰粉煤灰土 ? 700 0 700 0 .07 7 新建路基 36 按設計彎沉值計算設計層厚度 : LD= 18.1 (0.01mm) H( 6 )= 150 mm LS= 19.2 (0.01mm) H( 6 )= 200 mm LS= 17.9 (0.01mm) H( 6 )= 192 mm(僅考慮彎沉) 按容許拉應力計算設計層厚度 : H( 6 )= 192 mm(第 1 層底面拉應力計算滿足要求) H( 6 )= 192 mm(第 2

13、 層底面拉應力計算滿足要求) H( 6 )= 192 mm(第 3 層底面拉應力計算滿足要求) H( 6 )= 192 mm(第 4 層底面拉應力計算滿足要求) H( 6 )= 192 mm(第 5 層底面拉應力計算滿足要求) H( 6 )= 192 mm(第 6 層底面拉應力計算滿足要求) 路面設計層厚度 : H( 6 )= 192 mm(僅考慮彎沉) H( 6 )= 192 mm(同時考慮彎沉和拉應力) 驗算路面防凍厚度 : 路面最小防凍厚度 800 mm 驗算結果表明 ,路面總厚度比路面最小防凍厚度小 28 mm , 程序將自動在上述剛設計的路面最下層厚度中予以補足 . 通過對設計層厚度

14、取整和將路面防凍厚度不足部分增補到路面最下層以及設計人員對路面厚度進一步的修改, 最后得到路面結構設計結果如下: 細粒式瀝青混凝土4cm+中粒式瀝青混凝土6cm+粗粒式瀝青混凝土8cm+水泥穩(wěn)定碎石（上基層）20cm+水泥穩(wěn)定碎石（下基層）20cm+石灰粉煤灰土（底基層）22cm三、交工驗收彎沉值和層底拉應力計算層位 結 構 層 材 料 名 稱 厚度 20平均抗壓 標準差 15平均抗壓 標準差 綜合影響系數(shù) (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 細粒式瀝青混凝土 40 1400 0 2000 0 1 2 中粒式瀝青混凝土 60 1200 0 1800 0 1 3

15、 粗粒式瀝青混凝土 80 1000 0 1200 0 1 4 水泥穩(wěn)定碎石 200 1500 0 1500 0 1 5 水泥穩(wěn)定碎石 200 1450 0 1450 0 1 6 石灰粉煤灰土 220 700 0 700 0 1 7 新建路基 36 1 計算新建路面各結構層及路基頂面交工驗收彎沉值 : 第 1 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 17.5 (0.01mm) 第 2 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 18.8 (0.01mm) 第 3 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 20.7 (0.01mm) 第 4 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 23.7 (0.01mm) 第 5 層路面頂面

16、交工驗收彎沉值 LS= 42.6 (0.01mm) 第 6 層路面頂面交工驗收彎沉值 LS= 116.3 (0.01mm) 路基頂面交工驗收彎沉值 LS= 258.8 (0.01mm) 計算新建路面各結構層底面最大拉應力 :(未考慮綜合影響系數(shù)) 第 1 層底面最大拉應力 ( 1 )=-.175 (MPa) 第 2 層底面最大拉應力 ( 2 )=-.012 (MPa) 第 3 層底面最大拉應力 ( 3 )=-.032 (MPa) 第 4 層底面最大拉應力 ( 4 )= .022 (MPa) 第 5 層底面最大拉應力 ( 5 )= .07 (MPa) 第 6 層底面最大拉應力 ( 6 )= .0

17、56 (MPa)3、路面結構類型的確定路面類型、結構層次和組成材料的選擇，應依據(jù)道路等級、道路交通繁重程度、路基承載能力、材料供應情況、氣候條件、施工考慮、壽命周期、資金籌措等因素，綜合考慮和分析后確定。目前，高等級公路路面結構主要兩種類型：瀝青混凝土、水泥混凝土，兩種路面結構各有優(yōu)缺點，但瀝青混凝土路面在能耗、使用性能、環(huán)保效應等方面占有一定的優(yōu)勢，因此大量應用于現(xiàn)代高等級公路。特別是近20年以來，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，瀝青路面新技術不斷出現(xiàn)，使用范圍愈加廣泛。根據(jù)目前國內(nèi)已建高等級公路的經(jīng)驗，除收費廣場、收費車道及下穿地道采用水泥砼路面外，高速公路、一級公路的主線多采用瀝青混凝土路面，因此，

18、本次設計推薦采用瀝青混凝土路面結構。對面層材料，要求滿足高強抗滑，少裂、平整耐磨及抗車轍的路面使用功能；上基層采用強度高，穩(wěn)定性好的材料，底基層可就地取材。設計考慮工程范圍內(nèi)兩種路面使用功能各有不同，經(jīng)多方面綜合比較，推薦采用瀝青混凝土路面，主要理由如下：（1）本工程段是高速公路，目前路面內(nèi)瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面兩大結構形式，造價上相差無幾，各有優(yōu)缺點。水泥混凝土路面的使用年限較長，且其修建后養(yǎng)護較簡單，維修費用低，但路面一旦破損，錯臺較難處治；建成后開槽埋管，溝槽修復困難，且施工工期長。（2）瀝青混凝土路面具有色澤柔和、噪音小、連續(xù)性好、行車舒適、施工方便靈活、便于維修、施工期短等優(yōu)

19、點。通過以上計算，本次工程采用瀝青混凝土路面結構：具體結構如下：4cm細粒式瀝青混凝土（AC-13C，SBS改性瀝青）+6cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C）+8cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25C）20cm瀝青穩(wěn)定碎石+20cm水泥穩(wěn)定碎石+22cm石灰粉煤灰碎石（10：30：60），總厚80cm，水泥穩(wěn)定碎石層上施做透層以及0.6cm下封層。土基回彈模量不小于36MPa。4、路面各結構層主要技術指標見下表： 路面結構層主要技術指標表 表4.21指 標 結 構 層壓實度（%）平整度（mm)7天抗壓強度（MPa)備注石灰粉煤灰土底基層9680.6三米直尺最大間隙石灰粉煤灰碎石基層 9880.8水

20、泥穩(wěn)定碎石基層98833.5瀝青穩(wěn)定碎石基層961.0mm平整度儀中粒式瀝青砼面層96細粒式瀝青砼面層96 表中基層和底基層的壓實度為重型擊實標準；面層壓實度以馬歇爾試驗密度為標準度；平整度為3m直尺的最大間隙；強度為7天的抗壓強度。5、路面施工要求路面結構施工, 路面結構需滿足下列條件方可施工：（1）預壓期必須大于等于三個月（2）最后兩個月連續(xù)四次沉降觀測、每次沉降值小于2.5mm（每兩周觀測一次）。（3）施工前將固化土上的多余的土方卸載，修整路槽，多余的固化土應洗刨掉，路槽底面壓實后的平整度應小于15mm。預壓期內(nèi)沉降值大于5cm的局部路段，可在石灰粉煤灰土底基層施工時將底基層略加厚，石灰

21、粉煤灰土底基層頂面標高按設計標高控制，不再預留沉降差。（4）路基經(jīng)彎沉值、壓實度檢驗合格,施工應滿足公路路基施工技術規(guī)范（JTG F102006）的有關規(guī)定。（五）路基設計1、一般路基設計本工程路基處理方法如下：先將場地整平，進行填前夯壓現(xiàn)狀地基，然后鋪一層荊笆后鋪一層高強滌綸經(jīng)編復合土工布作為承托層，承托層上填筑50cm左右厚度的山皮土后再鋪一層30cm厚的混碴，將土工布在混碴頂面反包2m，從而形成80cm厚的加筋墊層，碾壓密實后分層填土至路槽下65cm（以預留5cm預壓期路基沉降），接著施做30cm厚的碎石墊層和40cm厚石灰土,上層灰土土頂面高程為：路面設計高程-0.71m，路基預壓3個

22、月后，修整路槽至設計標高，最后施做路面結構。路基必須分層填筑碾壓。每層最大壓實厚度不超過20cm，路床頂面層最小厚度不小于10cm，含水量應控制在壓實最佳含水量2%之內(nèi)。路基壓實度及其它有關要求見下表：路基壓實度、填料最小強度及最大粒徑 表4.1項目分類 壓實度（%）（重型擊實標準）填料最大粒徑（cm）填料最小強度（CBR）%路堤上路床（030cm）96108下路床（3080cm）96105上路堤（80150cm）94154下路堤（150cm）93153零填及路塹路床（030cm）96108零填及路塹路床（3080cm）96105注：表中深度范圍均由路槽底算起。路堤填筑寬度每側應寬出填筑層設計

23、寬度30cm，壓實寬度不小于設計寬度，最后削坡。嚴禁路基填土寬度不足時路基和邊坡用浮土幫寬，或自上而下倒土，形成松坡排平。路基設計要求施工至路床下的加固土層，并在加固土上填筑30cm厚素土（素土的壓實度不小于90%），之后進入預壓期，預壓期不小于3個月。預壓期結束后，修整路槽至路床頂面的設計標高，檢驗道胎頂回彈模量達到設計要求值后，方可施做路面結構。填土路段應動態(tài)觀測其沉降及側向位移，填筑速率不宜過快，應控制地基每晝夜沉降量不大于10mm，側向位移不大于5mm。2、填筑山皮土、混碴a.施工采用與地基條件相適應的機械壓實，接地壓力不允許過大。b.自卸車沿土工布邊緣卸山皮土，形成交通道，以便首先使土工布被拉緊。以后卸料要在前面已經(jīng)鋪好的山皮土面上，不要直接卸在土工布上。卸料高度不得大于1m，以免造成局部承載力不足；卸料后立即散鋪，避免局部下陷。c.用輕型推土機或前端裝載機散料。d.在路基兩側建成交通道后，再填鋪交通道間的山皮土，應該平行于路堤軸線，由兩側向中心對稱進行，并且始終保持填料成U型。e