京珠高速公路湖南省某段(K0+400-K1+500)路基路面综合设计

1、 第 12页 共12页京珠高速公路湖南省某段(K0+400-K1+500)路基路面综合设计一、设计概况（一）设计依据本次设计依据06级交通工程专业毕业设计任务书完成。全套图 纸加扣 3346389411或3012250582（二）设计规模及范围1、设计范围本设计为京珠高速公路湖南省某段的一部份，桩号为K0+400-K1+500（本段工程已经在任务书的基础上省去了大桩号）一段设计长度为11公里。技术等级为重丘区高速公路，设计车速100公里/小时，分离式路基的单宽为13米，设计标准轴载为BZZ-100，设计洪水频率为1100，设计地震基本裂度为级。路线所经地域自然区划为江南丘陵区，雨水丰富，气温变

2、化大，年极端最高气温41.2，年级端最低气温.2。沿线岩层以砂岩、粉砂岩、石灰岩为主，地质情况较复杂，地下水丰富，土质主要为粘性土，厚薄不等，变化较大，低洼处为稻田土及淤泥土，含水量较大。2、设计内容道路工程施工图设计内容包括：道路平、纵、横断面设计、路面结构设计、路基处理设计、道路边坡防护设计、路基路面排水设计及涵洞、桥梁设计等。（三）设计采用规范及主要技术标准1、设计采用规范（1）公路路基设计规范（JTG D30-2004）（2）公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）（3）公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ 017-96）（4）公路路基施工技术规范（JTG F10-200

3、6）（5）公路土工合成材料应用技术规范（JTJ/T 019-98）（6）公路路面基层施工技术规范（JTJ 034-2000）（7）公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）2、主要技术标准（1）道路等级：高速公路，双向4车道，计算行车速度V100km/h，单向标准路面宽13.5m；双向标准路面宽27m（2）平曲线最小半径： R=850m；（3）最大纵坡： 1.8%；（4）荷载标准：路面结构计算轴载BZZ-100kN；二、工程设计（一）平面设计路线转点及曲线要素详见平面图，本工程设计路中线依据任务书进行设计，坐标详见直线、曲线及转角表。（二）纵断面设计本工程设计路面高为中央分隔带侧石下

4、路面高，详见纵断面图。（三）横断面设计1、半幅标准横断面：0.75m（土路肩）+1.0m（硬路肩）+7.5m（行车道）+3.5m（硬路肩）+0.75m（土路肩），总宽13.5m。2、横坡和超高车行道横坡：2%，采用直线路拱。人行道横坡：3%，向边坡倾斜。（四）路面结构设计路面结构设计方案比选1、路面结构方案一：水泥混凝土路面设计 设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 高速公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.3 面 层 类 型 : 普通混凝土面层序 路 面 行 驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量号 车

5、 辆 名 称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN)1 单后轴货车 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 东风EQ140 1 23.7 1 69.2 0 0 0 0 8000 4 依士兹TD50 1 42.2 1 80 0 0 0 0 1200 5 黄河JN162A 1 62.28 1 116.22 0 0 0 0 200 6 齐齐哈尔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 太脱拉111S 1 38.5 0 0 2 78.2 0 0 5200 行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1 轮迹横向分布系数 .2 交通量年平均增长率 8 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 面层最大温度梯度 88 /m 接缝应力折减系数 .87 基(垫)层类型-新建公路路基上修筑的基(垫)层层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 水泥稳定粒料 180 1600 2 水泥稳定粒料 180 1500 3 石

7、灰粉煤灰土 180 700 4 新建路基 35 基层顶面当量回弹模量 ET= 302.1 MPa中间计算结果 : ( 下列符号的意义请参看“程序使用说明” )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 %设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 3598 路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 5.802086E+07 路面承受的交通等级 :特重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 302.1 MPa混凝土面层设计厚度

8、: 300 mm通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:普通混凝土面层 30cm+水泥稳定碎石（上基层）18cm+水泥稳定碎石（下基层）18cm+石灰粉煤灰土（底基层）18cm2、路面结构方案二：沥青混凝土路面一、轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号 车 型 名 称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组 7200 2 解放CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 6400 3 东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 8000 4 依士兹TD50

9、 42.2 80 1 双轮组 1200 5 黄河JN162A 62.28 116.22 1 双轮组 200 6 齐齐哈尔560 56 121 1 双轮组 60 7 解放CA30A 29.5 36.75 2 双轮组 3 480 8 交通SH361 60 110 2 双轮组 3 140 9 太脱拉111S 38.5 78.2 2 双轮组 3 5200 设计年限 30 车道系数 .45 交通量平均年增长率 8 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 9756 ,属特重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 8905 设计年限内一个车道

10、上的累计当量轴次 : 3.971394E+07 属特重交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 4975 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 2.218718E+07 属重交通等级路面设计交通等级为特重交通等级公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 18.1 (0.01mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 .33 2 中粒式沥青混凝土 1 .24 3 粗粒式沥青混凝土 .8 .19 4 水泥稳定碎石 .6 .27

11、 5 水泥稳定碎石 .5 .22 6 石灰粉煤灰土 .2 .07 二、新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 18.1 (0.01mm) 路面设计层层位 : 6 设计层最小厚度 : 150 (mm)层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 容许应力 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 .33 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1800 0 .24 3 粗粒式沥青混凝土 80 1000 0

12、 1200 0 .19 4 水泥稳定碎石 200 1500 0 1500 0 .27 5 水泥稳定碎石 200 1450 0 1450 0 .22 6 石灰粉煤灰土 ? 700 0 700 0 .07 7 新建路基 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : 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(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 6 )= 192 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 192 mm(第 2

13、 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 192 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 192 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 192 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) H( 6 )= 192 mm(第 6 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 6 )= 192 mm(仅考虑弯沉) H( 6 )= 192 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 800 mm 验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 28 mm , 程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 . 通过对设计层厚度

14、取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下层以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下: 细粒式沥青混凝土4cm+中粒式沥青混凝土6cm+粗粒式沥青混凝土8cm+水泥稳定碎石（上基层）20cm+水泥稳定碎石（下基层）20cm+石灰粉煤灰土（底基层）22cm三、交工验收弯沉值和层底拉应力计算层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度 20平均抗压 标准差 15平均抗压 标准差 综合影响系数 (mm) 模量(MPa) (MPa) 模量(MPa) (MPa) 1 细粒式沥青混凝土 40 1400 0 2000 0 1 2 中粒式沥青混凝土 60 1200 0 1800 0 1 3

15、 粗粒式沥青混凝土 80 1000 0 1200 0 1 4 水泥稳定碎石 200 1500 0 1500 0 1 5 水泥稳定碎石 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 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 17.5 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 18.8 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 20.7 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 23.7 (0.01mm) 第 5 层路面顶面

16、交工验收弯沉值 LS= 42.6 (0.01mm) 第 6 层路面顶面交工验收弯沉值 LS= 116.3 (0.01mm) 路基顶面交工验收弯沉值 LS= 258.8 (0.01mm) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数) 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-.175 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-.012 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-.032 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= .022 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )= .07 (MPa) 第 6 层底面最大拉应力 ( 6 )= .0

17、56 (MPa)3、路面结构类型的确定路面类型、结构层次和组成材料的选择，应依据道路等级、道路交通繁重程度、路基承载能力、材料供应情况、气候条件、施工考虑、寿命周期、资金筹措等因素，综合考虑和分析后确定。目前，高等级公路路面结构主要两种类型：沥青混凝土、水泥混凝土，两种路面结构各有优缺点，但沥青混凝土路面在能耗、使用性能、环保效应等方面占有一定的优势，因此大量应用于现代高等级公路。特别是近20年以来，随着石油工业的发展，沥青路面新技术不断出现，使用范围愈加广泛。根据目前国内已建高等级公路的经验，除收费广场、收费车道及下穿地道采用水泥砼路面外，高速公路、一级公路的主线多采用沥青混凝土路面，因此，

18、本次设计推荐采用沥青混凝土路面结构。对面层材料，要求满足高强抗滑，少裂、平整耐磨及抗车辙的路面使用功能；上基层采用强度高，稳定性好的材料，底基层可就地取材。设计考虑工程范围内两种路面使用功能各有不同，经多方面综合比较，推荐采用沥青混凝土路面，主要理由如下：（1）本工程段是高速公路，目前路面内沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两大结构形式，造价上相差无几，各有优缺点。水泥混凝土路面的使用年限较长，且其修建后养护较简单，维修费用低，但路面一旦破损，错台较难处治；建成后开槽埋管，沟槽修复困难，且施工工期长。（2）沥青混凝土路面具有色泽柔和、噪音小、连续性好、行车舒适、施工方便灵活、便于维修、施工期短等优

19、点。通过以上计算，本次工程采用沥青混凝土路面结构：具体结构如下：4cm细粒式沥青混凝土（AC-13C，SBS改性沥青）+6cm中粒式沥青混凝土（AC-20C）+8cm粗粒式沥青混凝土（AC-25C）20cm沥青稳定碎石+20cm水泥稳定碎石+22cm石灰粉煤灰碎石（10：30：60），总厚80cm，水泥稳定碎石层上施做透层以及0.6cm下封层。土基回弹模量不小于36MPa。4、路面各结构层主要技术指标见下表： 路面结构层主要技术指标表 表4.21指 标 结 构 层压实度（%）平整度（mm)7天抗压强度（MPa)备注石灰粉煤灰土底基层9680.6三米直尺最大间隙石灰粉煤灰碎石基层 9880.8水

20、泥稳定碎石基层98833.5沥青稳定碎石基层961.0mm平整度仪中粒式沥青砼面层96细粒式沥青砼面层96 表中基层和底基层的压实度为重型击实标准；面层压实度以马歇尔试验密度为标准度；平整度为3m直尺的最大间隙；强度为7天的抗压强度。5、路面施工要求路面结构施工, 路面结构需满足下列条件方可施工：（1）预压期必须大于等于三个月（2）最后两个月连续四次沉降观测、每次沉降值小于2.5mm（每两周观测一次）。（3）施工前将固化土上的多余的土方卸载，修整路槽，多余的固化土应洗刨掉，路槽底面压实后的平整度应小于15mm。预压期内沉降值大于5cm的局部路段，可在石灰粉煤灰土底基层施工时将底基层略加厚，石灰

21、粉煤灰土底基层顶面标高按设计标高控制，不再预留沉降差。（4）路基经弯沉值、压实度检验合格,施工应满足公路路基施工技术规范（JTG F102006）的有关规定。（五）路基设计1、一般路基设计本工程路基处理方法如下：先将场地整平，进行填前夯压现状地基，然后铺一层荆笆后铺一层高强涤纶经编复合土工布作为承托层，承托层上填筑50cm左右厚度的山皮土后再铺一层30cm厚的混碴，将土工布在混碴顶面反包2m，从而形成80cm厚的加筋垫层，碾压密实后分层填土至路槽下65cm（以预留5cm预压期路基沉降），接着施做30cm厚的碎石垫层和40cm厚石灰土,上层灰土土顶面高程为：路面设计高程-0.71m，路基预压3个

22、月后，修整路槽至设计标高，最后施做路面结构。路基必须分层填筑碾压。每层最大压实厚度不超过20cm，路床顶面层最小厚度不小于10cm，含水量应控制在压实最佳含水量2%之内。路基压实度及其它有关要求见下表：路基压实度、填料最小强度及最大粒径 表4.1项目分类 压实度（%）（重型击实标准）填料最大粒径（cm）填料最小强度（CBR）%路堤上路床（030cm）96108下路床（3080cm）96105上路堤（80150cm）94154下路堤（150cm）93153零填及路堑路床（030cm）96108零填及路堑路床（3080cm）96105注：表中深度范围均由路槽底算起。路堤填筑宽度每侧应宽出填筑层设计

23、宽度30cm，压实宽度不小于设计宽度，最后削坡。严禁路基填土宽度不足时路基和边坡用浮土帮宽，或自上而下倒土，形成松坡排平。路基设计要求施工至路床下的加固土层，并在加固土上填筑30cm厚素土（素土的压实度不小于90%），之后进入预压期，预压期不小于3个月。预压期结束后，修整路槽至路床顶面的设计标高，检验道胎顶回弹模量达到设计要求值后，方可施做路面结构。填土路段应动态观测其沉降及侧向位移，填筑速率不宜过快，应控制地基每昼夜沉降量不大于10mm，侧向位移不大于5mm。2、填筑山皮土、混碴a.施工采用与地基条件相适应的机械压实，接地压力不允许过大。b.自卸车沿土工布边缘卸山皮土，形成交通道，以便首先使土工布被拉紧。以后卸料要在前面已经铺好的山皮土面上，不要直接卸在土工布上。卸料高度不得大于1m，以免造成局部承载力不足；卸料后立即散铺，避免局部下陷。c.用轻型推土机或前端装载机散料。d.在路基两侧建成交通道后，再填铺交通道间的山皮土，应该平行于路堤轴线，由两侧向中心对称进行，并且始终保持填料成U型。e