大学校园道路改造的是设计说明书

1 大学校园道路改造的是设计说明书 程概况 本项目为中国地质大学校园道路改造，分为北区， 区。其中北区全长 280米，为新建路段； 596 米， 526米， C 区全长1058米，基本为改建路段。 标及高程系统 道路平面坐标采用 武汉 城建坐标系统，道路高程采用 武汉 城建高程系统。本地区属 区，地表覆盖以粘性土和亚粘土为主。 质条件 象 武汉属北 亚热带 季风性湿润气候，有雨量充沛、日照充足、夏季酷热、冬季寒冷的特点。一般年均气温 ，一年中， 1 月平均气温最低， ； 7、 8 月平均气温最高， 。初夏梅雨季节雨量集中，年降水量为 1100 毫米。武汉 活动积温 为 5150 ，年 无霜期 240 天，年日照总时数 2000 小时。 质条件 地质结构以新华夏构造体系为主，几乎控制全市地质 构造的轮廊。地貌属鄂东南丘陵经 汉江平原 东缘向 大别山 南麓低山丘陵过渡地区，中间低平，南北丘陵、岗垄环抱，北部低山林立。全市低山、丘陵、垄岗平原与平坦平原的面积分别占土地总面积的 2 2 路线 路线设计，应根据道路的使用任务和性质，合理利用地形，正确运用标准，保证线形的均衡性，在条件许可下，应论证的选用较高标准，以提高公路的使用质量。 选线要注意贯彻工程经济与运营经济相结合的原则。选线要充分利用地形、地势及地质特征，正确运用技术标准，搞好平、纵、横三方面的综合设计，做到平面短捷顺适、纵坡平缓均衡、横断面稳定经济。线形应考虑车辆 行驶 的安全舒适及驾驶人员的视觉和心理反应，并注意与当地环境相协调。选线要注意选择地质稳定、水文地质条件较好的地带通过，尽量避开滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、泥沼、排水不良的低洼地等不良地段，保证路基稳定，不出现后遗病害。 新建道路按上述方法执行，改建道路为对原路网进行修复和拓宽， 各条道路中线均由现状道路中线拟合而成。 路等级的确定 中国地质大学的校园道路为等外城市道路，设计车速为 20公里 /小时； 设计标准轴载： 计使用年限为 15年。 面设计 平面设计的一般原则： 1、平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。 2、行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足。 3、保持平面线形的均衡与连贯。 4、应避免连续急弯的线形。 5、平曲线应有足够的长度。 3 平曲线几何元素计算公式如下： 式中： T 切线长 (m)； L 曲线长 (m)； E 外距 (m)； J 超距 (m)； R 圆曲线半径 (m)； 转角 (度 )。 图 1 平曲线示意图 北区路线共有四个交点，取 4 =92 27 30 ,设 R=30m,则 三个要素点里程桩号如下： T Y L +Z L/2 Z J/2 + 余各点要素桩号计算、验算与此步骤相同。列表如下： 表 1 北区平曲线计算及基本桩号表 1 2 3 922730 464438 462033 454308 R(m) 30 80 60 50 T(m) (m) (m) (m) 0+0+0+0+0+0+0+0+0+0+0+0+区路线有一个交点，计算步骤同上。 表 2 C 区平曲线计算及基本桩号表 5 89 51 50 R(m) 5 T(m) (m) (m) (m) ：对改建道路，需对破损水泥砼板进行修复，各条道路中线均由现状道路中线拟合而成。 断面设计 在设计城市道路时，一般均以车行道中心线的立面线形作为基本纵断面。当道路上设有几个不在同一个平面上的车行道时，则应分别定出各个车行道中线的纵断面。 城市道路所处地形一般都较平坦，纵坡问题比起山区公路也容易解决得多。 在平原地区的城市道路道路上，如设计的纵坡很小，不能满足排水要求，则在纵断面图上还应做街沟设计并绘出街沟纵断面图。 纵断面设计的主要内容，是根据道路等级、交通量大小、当地气候、海拔高度、沿线地形、地质、土壤、水文及排水情况，具体确定路线纵坡的大小、纵坡转折点位置的高程和竖曲线的半径等。 影响纵断面设计线高低位置的点就是控制点，控制点如桥梁，跨越铁路的跨线桥标高，相交道路交叉口标高，铁路道口标高，滨河路的最高水位以及沿街永久性建筑物地坪标高等。 城市道路和公路纵断面设计不同之处在于公路两侧有边沟排水，而城市道路 的排水靠道路的纵坡和横坡。 断面设计原则 （ 1）纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。 6 （ 2）为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。 （ 3）山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济等因素，合理确定路面设计标高。 （ 4）机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。 （ 5）山城道路应控制平均纵坡度。越岭路段的相对高差为 200 500m 时，平均纵坡度宜采用 相对高差大于 500m 时，宜采用 4，任意连续3000 （ 6）纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑如下： 1）路线经过水文地质条件不良地段时，应提高路基标高以保证路基稳定。当受规划控制标高限制不能提高时，应采取稳定路基措施。 2）旧路改建在旧路面上加铺结构层时，不得影响沿路范围的排水。 3）沿河道路应根据路线位置确定路基标高。位于河堤顶的路基边缘应高于河道防洪水位 岸边设置挡水设施时，不手此限。位于河岸外侧道路的标高应按一般道路考虑，符合规划控制标高要求，并 应根据情况解决地面及河堤渗水对路基稳定的影响。 4）道路纵断面设计要妥善处理地下管线覆土的要求。 5）道路最小纵坡度应大于或等于 困难时可大于或等于 遇特殊困难纵坡度小于 ，应设置锯齿形偏沟或采取其他排水措施。 度和坡长 机动车车行道最大纵坡度推荐值与限制值见下表： 表 3 最大纵坡度 7 设计车速 (km/h) 80 60 50 40 30 20 最大纵坡度推荐（） 4 5 7 8 最大纵坡度限制值） 6 7 8 9 坡长限制规定如下： （ 1）设计纵坡度大于表 3 所列推荐值时，可按表 3 的规定限制坡长。设计纵坡度超过 5，坡长超过表 4 规定值时，应设纵坡缓和段。缓和段的坡度为 3，长度应符合表 4 的规定。 表 4 纵坡限制坡长 设 计 车 速（ km/h） 80 60 50 40 纵坡度（） 5 6 6 8 纵坡限制坡长(m) 600 500 400 400 350 300 350 300 250 300 250 200 （ 2）各级道路纵坡最小长度应大于或等于表 5 的数值，并大于相邻两个竖曲线切线长度之和。 表 5 纵坡坡段最小长度 设计车速（ km/h） 80 60 50 40 30 20 坡段最小长度（ m） 290 170 140 110 85 60 曲线 在纵断面设计线的变坡点处，为保证行车安全、缓和纵坡折线而设的曲线称为竖曲线。 各级道路纵坡变更处应设置竖曲线。竖曲线采用圆曲线。竖曲线半径及最小长度见表 一般最小半径值；特殊困难时，应大于或等于极限最小半径值。 表 6 竖曲线最小半径和最小长度 设计车速（ km/h） 80 60 50 45 40 35 30 25 20 15 凸形竖曲线 极限最小半径（ m） 3000 1200 900 500 400 300 250 150 100 60 一般最小半 4500 1800 1350 750 600 450 400 250 150 90 8 径（ m） 凹形竖曲线 极限最小半径（ m） 1800 1000 700 550 450 350 250 170 100 60 一般最小半径（ m） 2700 1500 1050 850 700 550 400 250 150 90 竖曲线最小长度（ m） 70 50 40 40 35 30 25 20 20 15 曲线与平曲线的组合原则 道路线形组合应满足行车安全、舒适以及与沿线环境、景观协调的要求，并保持平面、纵断面两种线形的均衡，保证路面排水通畅。线形组合应满足下列要求： 1、在视觉上自然地引导驾驶员的视线，平曲线起点应该在凸形竖曲线顶点之前，急弯、反向曲线或挖方边坡均应该考虑视线的诱导，避免遮断视线。 2、为使平面和纵断面线形均衡，一般取竖曲线半径为平曲线半径的 1020倍。 3、合理选择道路的纵坡度和横坡度，以保持排水通畅，而不形成较大的合成坡度。 4、当平曲线与半径均很大时，平、竖曲线宜重合，大平曲线和竖曲线半径均小时，不得重合。 5、在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部不得插入急转的平曲线或反向曲线 6、不得在一个长平曲线内设里两个和两个以上的竖曲线，或在一个长曲线内设两个或两个以上的平曲线。 7、在长直线段内，不得插入小于一般最小半径的凹形竖曲线。 图 2 竖曲线示意图 9 曲线计算说明 竖曲线计算公式如下： 式中： w 坡差； R 竖曲线半径； L 竖曲线长度； T 竖曲线切线长； h 竖曲线上任一点竖距； E 竖曲线外距。 北区路段设置一个竖曲线。 竖曲线起点桩号 =(0+曲线起点高程 =号 20处： 横距 20)-(距 h1=2R)=2 2300)=线高程 =计高程 =曲线终点桩号 =(0+曲线终点高程 =号 60处： 横距 (60)=0 竖距 h2=2R)=(2 2300)=线高程 =计高程 =号 设计高程 =区路段设置一个竖曲线： 竖曲线起点桩号 =(曲线起点高程 =号 横距 (距 h1=2R)=2 12000)=线高程 =计高程 =曲线终点桩号 =(0+曲线终点高程 =号 横距 (距 h2=2R)=(2 12000)=线高程 =计高程 =号 设计高程 =桩号高程列表如下 表 7 北区 桩号高程计算改正表 桩号 设计高程 (m) 地面高程 (m) 填挖高 (m) 11 00 20 0+040 0+0+060 0+0+100 0+0+0+120 0+0+160 0+0+0+200 0+0+220 0+0+0+0+270 0+ 表 8 C 区新建 桩号高程计算改正表 桩号 设计高程 (m) 地面高程 (m) 填挖高 (m) 00 20 0+040 0+060 0+080 0+100 0+120 0+140 0+0+0+0+180 0+200 2 20 0+ 注：改建道路是在原路网上， 基本原则为，以现状道路高程为基础，保证原道路纵坡走向，对局部相接不平顺的地方进行调整。 断面设计 城市道路横断面由车行道、人行道和绿地等部分组成。近期横断面宽度，通常称为路幅宽度；远期规划道路用地总宽度则称为红线宽度。红线是指城市中的道路用地和其他用地的分界线。 横断面规划与设计的主要任务是在满足交通、环境、公用设施管线敷设以及排水要求的前提下，经济合理地确定各组成部分的宽度及相互之间的位置与高差。道路横断面设计应在城市规划的红线宽度范围内进行。横断面形式、布置、各组成部分尺寸及比例，应按道路类别、级别、设计速度、设计年限的机动车道与非机动车道的交通量和人流量、交通特征、交通组织、交通设施、地上杆线、地 下管线、绿化和地形等因素统一安排，以保障车辆和人行交通的安全土通畅。 城市道路的横断面通常由机动车道、非机动车道、人行道、分隔带及绿化带组成。 北区新建道路路宽 7米，其横断面组成： 2 米，其横断面组成： 2m 人行道 +行道 +2 A、 B、 加铺人行道。 道路路拱为直线路拱， 车行道横坡度为 坡向道路中心线两侧；人行道横坡为 坡向道路排水沟。 高设计 在弯道上 ,当汽车沿着横坡的外侧车道行使时 ,由于车重的水平分力与离心力的方向相同 ,且均指向曲线外侧 ,影响了行车的横向稳定性。故在弯道设计时，当采用的平曲线半径在规定的最小平曲线半径与不设超高的平曲线半径之间时，13 常将外侧车道升高而与内侧车道构成同一坡度的单坡断面。 城市道路设计规范规定：计算行车速度为 20km/设超高最小半径是 70m，设超高推荐半径是 40m，设超高最小半径是 20m。 车视距 城市道路设计规范规定： 设计车速为 20km/0m。 3 路基 路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。 道路路基属于带状结构，随着天然地面的高低起伏，标高不同，路基设计需根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。 路基承受行车荷载作用，主要在应力作用区的范围之内，其深度一般在路基顶面以下 0.8 部分路基按其作用可视为路面结构的路床，其强度与稳定性要求，可根据路基路面综合设计的原则确定。坚固的路基，不仅是路基强度与稳定性的重要保证，而且能为延长路面使用寿命创造有利条件，所以路基路面的综合设计至为重要。 基设计 14 路基设计应根据其使用要求和当地自然条件（包括地质、水文和材料情况等），并结合施工方法进行设计，既要求足够的强度和稳定性，又要求经济合理。 设计时应兼顾当地农田基本建设的需要，尽可能与之相配合，不得任意减少或并改农田的排灌沟渠。当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小、坡度适 宜，可考虑和路基边沟合并，但路基边沟应适当加大，除石质边沟外，其他边沟应采取加固措施。 影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄通畅，并结合附近农田灌溉，综合考虑。 路基穿过耕种地区，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，甚至可修筑直立矮墙。修筑路基取土和弃土时，弃土堆应平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，以免水土流失。 基宽度 路基宽度为行车道路路面及其两侧路肩宽度之和。技术等级高的公路，设有中间带、路缘石、变速车道、爬坡车道、 紧急停车带等，均应包括在路基宽度范围内。 基高度 路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高之差，而对于有中央分隔带的公路，路基设计标高应为中央分隔带外侧边缘的高度。 路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑地下水、毛细水和冰冻的作用，不致影响路基的强度和稳定性。 基横断面 横断面由许多部分组成，如行车道、路肩、中央分隔带、边沟、边坡及截水沟、碎落台等。 基压实 路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。土质路堑开 挖至设计标高15 后，需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密实度通常低于设计要求，必要时应开挖后再分层压实，使之达到一定的密实度。分层压实的路基顶面能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的密实变形，确保路面的使用品质和使用寿命。 新建道路位置，表层耕植土应全部清除，土路基要求人工压实，路槽下0305%（重型击实标准），如原状土含水量较高，可采用呛灰处理（ 8%），厚度按 60厘米控制。 基边坡坡度 路基边坡坡度的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条 件等自然因素和边坡的高度。根据地形的实际情况，采用 1:堑边坡取 1: 它 应根据当地水文、地质及筑路材料等情况，采取有效的防护措施，防止路基病害和保证路基稳定。 基土石方的数量计算与调配 石方计算 本设计对全路段进行土石方计算。采取横断面面积几何图形法计算，即将横断面划分为几个规则的几何形状，将其面积再累加起来。 横断面面积计算时应注意以下几个问题： 填方面积与挖方面积应分别计算； 挖淤泥的面积应算出挖的面积，同时又要计算填方面积； 大、中桥起、终点之间的土石方数量，不计入土石方工程数量内。 当各中桩的横断面面积求出来后可采用平均断面法来进行土石方数量的计算。该方法是假定相邻两断面间为一棱柱体，其高是其间距 L，棱柱体的体积可按下式计算：（ 积大小相近） 21_ 式中： 相邻两桩号的横断面面积。 16 若 积大小相差较大，按下式计算： )11()(31 21 式中： m = 21中 按平均断面法计算土石方数量，通常都利用路基土石方数量计算表进行计算。 石方的调配 配原则 在半填半挖断面中，首先进行横向调配，即本桩利用，然后再进行纵向调配，以减少总的运量； 调配时考虑到桥涵位置对施工时的影响，一般大沟不能跨沟调运。同时应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土； 选用适当的运输方式，在 100 m 以内，用推土机；在 100200 m 内用铲运机；200 土方调配对于借土、弃土，应事先同地方商量。 配方法 就近调配，先在 100 能完全平衡再进行远距离的调配。土石方和调配结果见路基土石方数量计算表。 配复核 横向调运：填方 = 本桩利用填缺 挖方 = 本桩利用挖余 纵向调运：填缺 = 纵向调运方借方 挖余 = 纵向调运方废方 价土石方的计算 计价土石方是指概预算编制中需要单独计算费用的土石方。计价土石方必须通过土石方调配后才能确定其数量。 计价土石方 = 挖方数量借方数量 17 水系统设计 根据构造的特点，城镇道路雨水排除系统可分为下列三类： （ 1）明沟系统 与公路地面排水相同。即用明沟排水，中小城市在街坊出入口，人行过街等地方增设一些盖板、涵管等过水结构物。 （ 2）暗管系统 暗管系统包括街沟、雨水口、连管、干管、检查井和出水口等主要部分。 （ 3）混合系统 混合系统是明沟和暗管结合的一种形式。 本工程路面排水基本维持原有的路面排水系统并给予完善。修复、提升破损的雨水口，并新建一批雨水口，以提升路面排水的能力。现状雨水口如有堵塞应予以疏通，现状道路上的检查井及保留雨水口应按加铺厚度相应提升。 本工程新建雨水支管采用 (管材标准：环刚度 8KN/砂石基础及煨管，橡胶圈接口。 4 路面 面设计的一般原则 路面是在路基表面上用各种不同材料或混合料分层铺筑而成的一种层状结构物，它的功能不仅提供汽车在道路上能全天候地行使，而且要保证汽车以一定的速 度，安全、舒适而经济地运行。因此，路面应具有足够的强度、刚度、稳定性、耐久性、表面平整度、表面抗滑性和少尘性。路面按其刚度大小可分为刚性路面和柔性路面两种。本设计采用了柔性路面。 路面结构层一般由面层、基层和垫层组成 。 面层为直接承受汽车车轮的作用力和自然因素影响的结构层，由一层或数层组成 。 基层为路面的主要承重部分，和面层一起把荷载作用力传至土基。基层由一层或数层组成。 垫层为介于基层与土基之间的结构层，在土基水、温状况不良时，用以改18 善土基的水、温状况，提高路面结构的水稳性和抗冻胀能力，并可扩散 荷载，以减小土基变形。 柔性路面设计包括结构组合、厚度计算与材料组成，其原则如下 ： (1)路面设计应根据道路等级与使用要求，遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则，结合当地条件和实践经验，对路基路面进行综合设计，以达到技术经济合理，安全适用的目的 。柔 性路面结构应按土基和垫层稳定，基层有足够强度，面层有较高抗疲劳、抗变形和抗滑能力等要求进行设计 。 (2)结构设计应 以双圆均布垂直和水平荷载作用下的三层弹性体系理论为基础，采用路表容许回弹弯沉、容许弯拉应力及容许剪应力三项设计指标。路面结构用计算机计算；无计算机时对于三层以上体系用当量层厚度法换算为三层体系后查诺模图计算。 (3)面层材料应具有足够的强度与温度稳定性；上基层应采用强度高稳定性好的材料；底基层可就地取材；垫层材料要求水稳定性好 。 性路面设计 载分析 路面设计以双轮组单轴载 100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。 载换算 轴载换算 采用如下公式： 式中： 标准轴载的当量轴次（次 /日）； 被换算车型的各级轴载作用次数（次 /日）； 标准轴载（ 被换算车型的各级轴载（ 被换算车型的轴数系数； 被换算车型的轮组系数，双轮组为 1，单轮组为 被换算车型的轴载级别； 当轴间距大于 3m 时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为 1，当轴间距小于 3轴或多轴的轴数系数按计算， 轴数。 19 计当量轴次 根据设计规范，沥青混凝土路面的设计年限取 6年，设计年限内一个行车道上的累计标准轴次估算为 50万次左右，实际计算时取 50万次。 构组合与材料选取 由规划得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次为 50万次左右，根据规范推荐结构，路面结构面层采用沥青混凝土（ 12 基层采用水泥稳定碎石（取 15 底基层采用石灰土（厚度待定）。 面层由二层至三层组成，查规范，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 3 中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度 4 下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度 5 层材料的抗压模量与劈裂强度 查规范附录材料设计参数，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 1500粒式密级配沥青混凝土为 1300粒式密级配沥青混凝土为 1200泥稳定碎石为 1500灰土为320层材料的劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为 粒式密级配沥青混凝土为 粒式密级配沥青混凝土为 泥稳定碎石为 灰土为 基回弹模量的确定 查规范得填方路段土基回弹模量为 40方路段土基回弹模量为 70 计指标的确定 规范规定要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力和抗剪强度验算。 计弯沉值 根据规范，路面设计弯沉值公式为： 式 中： 设计弯沉值（ 设计年限内一个车道上累计当量轴次， =500000次； 道路等级系数； 20 面层类型系数； 路面结构类型系数。 表容许回弹弯沉值 路面的容许回弹弯沉值计算公式为： 式中： 容许回弹弯沉值； 道路分类系数，按不同的等级的城市，不同类别的道路采用； 道路类别系数； 设计年限内设计车道上标准轴载累计数。 有上计算可知：路面设计弯沉 40，应破除现状水泥砼路面，采用沥青砼路面结构重新铺筑。 对于脱空板的处治，由于灌浆施工质量不易控制，且工期较长，本工程对脱空板也进行破除换板。 缝处理 在进行沥青混 凝土加铺前，需对接缝采取土工布贴缝处理。 （ 1）土工布的性能及技术要求说明 土工布采取聚酯长丝单面烧毛土工布。要求具有优良的耐腐蚀性，沥青浸透力强。其技术要求如下表： 表 10 土工布技术表 项目 技术