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文檔簡介
第一章 緒 論1.1 該公路建設(shè)意義南寧市地處我國廣西壯族自治區(qū)南部,座落在四周環(huán)山的小盆地中心,地形南北高、中間低,東部略高于西部。全市面積一萬零二十九平方公里,是自治區(qū)的政治經(jīng)濟(jì)、文化、教育、科技中心,是祖國南疆的一顆燦爛的明珠。南寧是一座“草經(jīng)冬而不枯,花非春仍奔放”的具有濃郁亞熱帶風(fēng)光的城市。處處濃蔭覆蓋,鮮花盛開,呈現(xiàn)了半城綠樹、半城樓的瑰麗景色。南寧地區(qū)名勝迭出、清秀河山、美洞奇石、幽谷飛瀑,令人目不暇接。加上南寧具有兩千年的悠久歷史,獨特的民族文化、風(fēng)土人情,都給這個地區(qū)籠上了美麗的光環(huán),吸引了國內(nèi)外大量的旅游觀光者。南寧秀美,但最美是北郊。南寧-柳州公路的修建,將能促進(jìn)南寧旅游資源開發(fā)和壯鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。該公路位于壯族人民分布最為稠密的地方,粗獷而不失細(xì)膩的舞蹈,情意綿綿的情歌,風(fēng)格獨特的竹樓吸引著旅游者前去探秘。因此,該公路的修建,將為人們的觀光旅游帶來了便利,而且也使具有悠久歷史以及獨特的民族文化、風(fēng)土人情的壯族自治區(qū)加快了與外界的交流.在促進(jìn)旅游的同時,新建公路也將給當(dāng)?shù)貛硇碌陌l(fā)展機(jī)遇,帶動沿線加工工業(yè)的發(fā)展及豐富的礦產(chǎn)資源的開發(fā),對當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。1.2 沿線地形地質(zhì)及自然環(huán)境1.氣候特點南寧地區(qū)的氣候特點是氣溫高,熱量資源豐富;夏長冬暖,夏濕冬干,雨量充沛。夏季多臺風(fēng),但破壞性很小。最高月平均氣溫300C32.50C,一月份平均氣溫大于60C。該地區(qū)具有亞熱帶季風(fēng)性氣候特性,屬東南濕熱區(qū),無冰凍現(xiàn)象。2.降水量及地下水路線所經(jīng)地區(qū)面向熱帶海洋,降水量豐富。雨日、雨量、雷雨次數(shù)較多,屬中國暴雨分區(qū)第9區(qū)。年降水量在16002000mm之間,其降雨特點為平原少于山區(qū),迎風(fēng)坡多于背風(fēng)坡,雨型為夏雨和臺風(fēng)暴雨,最大雨期長2.54.5天。暴雨強(qiáng)度大,徑流速度較快,一般匯水在10km2以下。匯流時間一般約為30分鐘左右。潮濕系數(shù)為0.75-2.0之間。地下水埋深一般丘陵地區(qū)為2.3米左右,平原及溝谷處約為1.3米左右。平微區(qū)低洼地方地表有長期積水。3.地形與地貌路線所經(jīng)地區(qū)地形為濕潤丘陵重丘、低山及平原、屬云貴高原與東南沿海三角洲平原的過渡地區(qū)。丘陵、低山坡面陡峻,陡達(dá)40%以上。溝谷兩側(cè)坡面曲折,局部地段呈雞爪地形。該地區(qū)河流及溝谷水量豐富,地面徑流資源豐富,水土流失不太嚴(yán)重。廣闊平坦,村鎮(zhèn)、田地、水利建筑設(shè)施等較多。4.地質(zhì)與土質(zhì)本地區(qū)位于南嶺中等山地工程地質(zhì)區(qū)的西南部。第四紀(jì)多殘積層土質(zhì)為磚紅色粘性土、屬高液限的粘土,多為碳酸巖風(fēng)化的殘積土。該地區(qū)巖石風(fēng)化破碎較重,丘陵地區(qū)屬于自然營力的長期作用,局部地方有巖石出露。巖石以碳酸巖為主,花崗巖次之。據(jù)實地調(diào)查,路線所經(jīng)平原微丘區(qū)均按土質(zhì)考慮,其中松土占30%,普通土占70%;路線所經(jīng)山嶺重丘區(qū):1凡巖石懸崖地區(qū),土層厚1米,為普通土,以下為巖石中,軟石占40%,次堅石60%;2凡有土質(zhì)陡坎地區(qū),均為土質(zhì),其中松土占30%,普通土占30%,硬土占40%;3凡無陡坎懸崖地區(qū),土層覆蓋厚度約為1.5米左右,其中松土占10%,普 通土占60%,硬土占30%,以下為巖石中,軟石占30%,次堅石占40%,堅石占30%,土質(zhì)密實,巖石風(fēng)化程度中等。5.植被及作物等概況根據(jù)中國自然地理區(qū)劃,路線所經(jīng)地區(qū)地處熱帶北部季雨林型長綠闊葉林-磚紅壤性土小區(qū),自然地理特征為熱帶濕潤長綠林,林種主要有杉木,毛竹等用材林和油茶、油桐、劍麻等多種經(jīng)濟(jì)林。主要生長于山區(qū)和半山區(qū)的丘林地帶。平原微丘及寬闊河谷地帶多田地,糧食生產(chǎn)以水稻為主。旱地作物主要是甘薯、玉米和豆類等,主要在丘陵地區(qū)。飼養(yǎng)業(yè)和池塘養(yǎng)魚業(yè)也較多。路線所經(jīng)地區(qū),由于降水量較大,山坡坡面較陡,地表水對路基有一定的沖刷影響,平原地帶則公路用地與農(nóng)業(yè)有一定矛盾。第二章 路線設(shè)計2.1 公路等級及主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的論證與確定2.1.1 交通量分析以及等級確定1.設(shè)計原始資料及交通量分析據(jù)調(diào)查,交通組成及交通量如下:汽車型號交通量(輛/日)總重(KN)載重(KN)前軸重(KN)后軸重(KN)軸數(shù)后軸輪組數(shù)解放CA-10B64091.3550.020.9770.381雙輪組東風(fēng)EQ-14048092.9050.023.7069.201雙輪組黃河JN-150480174.50100.059.50115.01雙輪組小汽車500前后軸載均小于25KN,忽略不計。年平均增長率:10.5%,交通量換算采用小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型,其系數(shù)規(guī)定為:小客車=1.0 (19座的客車和載質(zhì)量2t的貨車)中型車=1.5 (19座的客車和載質(zhì)量2t7t的貨車)大型車=2.0 (載質(zhì)量7t14t的貨車)拖掛車=3.0 (載質(zhì)量14t的貨車)2.交通量確定ADT = 6401.5+4801.5+4802+480 =3120 (輛/日)AADT = ADT(1+r)n-1 = 3120(1+0.105)15-1 = 12625 (輛/日)設(shè)計年限n=15年。3.確定道路等級根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),二級公路所適應(yīng)的年平均晝夜交通量為500015000輛,故該設(shè)計公路的等級定為平原微丘區(qū)二級公路。2.1.2主要技術(shù)指標(biāo)的論證和確定根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),平原微丘區(qū)二級公路各項指標(biāo)為:指標(biāo)名稱單位指標(biāo)名稱單位計算行車速度60km/h車道數(shù)2行車道寬7m路基寬度8.5m土路肩寬0.75m停車視距 75m超車視距一般值350m超車視距最小值 250m圓曲線一般最小半徑值200m圓曲線極限半徑值125m不設(shè)超高最小半徑1500m緩和曲線最小值60m最大縱坡6%最小縱坡0.5%視距要求的豎曲線最小半徑9000m(凸)豎曲線一般最小半徑2000m(凸)6000m(凹)1500m(凹)2.2 路線方案設(shè)計2.2.1 選線原則平原地區(qū)一般多為耕地,且分布有各種建筑設(shè)施,居民點較密;在天然河網(wǎng)湖區(qū),還具有湖泊水塘河叉多等特點。雖然地勢平坦,路線縱坡及曲線半徑等幾何要素比較容易達(dá)到較高的技術(shù)指標(biāo),但往往由于受當(dāng)?shù)刈匀粭l件和地物的限制,選線時應(yīng)綜合考慮多方面的因素。平原區(qū)地形對路線的限制不大,路線的基本線形應(yīng)是短捷順直,應(yīng)采用較高的技術(shù)指標(biāo),盡量避免長直線或小偏角,但不應(yīng)為避免長直線而隨意轉(zhuǎn)彎。綜合考慮平原區(qū)的特點,布線時應(yīng)注意以下幾點:1.以平面線形為主,合理解決避讓、穿越、趨就等問題,穿線過程不考慮縱坡的限制。2.以設(shè)計數(shù)據(jù)為主導(dǎo),遠(yuǎn)景設(shè)計為目標(biāo),大致控制細(xì)部。3.線形要求短捷、平順、有美感。4.正確處理線形與環(huán)境的關(guān)系“少占田,避拆房,盡量不穿塘”. 5.正確處理路線與城鎮(zhèn)的關(guān)系:應(yīng)盡量避免穿越城鎮(zhèn)、工礦區(qū)及較密集的居民點,“靠村不進(jìn)村,利民不擾民”;盡量避開重要的電力、電訊設(shè)施。6.處理好路線與橋位的關(guān)系,說明如下:一般情況下,橋位中線應(yīng)盡可能與洪水的主流流向正交,橋梁和引道最好在直線上,條件受限時也可設(shè)置斜橋或曲線橋。小橋涵位置應(yīng)服從路線走向,但遇到斜交過大或河溝過于彎曲,可采取改河措施或改移路線。7.注意不良地質(zhì)的處理。平原區(qū)的水文土壤條件較差,特別是河網(wǎng)湖區(qū),地勢低平,地下水位高,使路基穩(wěn)定性差,因此應(yīng)盡可能沿接近分水嶺的地勢較高處布線。當(dāng)路線遇到面積較大的湖塘泥沼和洼地時,一般應(yīng)繞避;如要穿越時,應(yīng)選著最窄最淺和基底坡面平緩的地方通過,并采取措施保證路基的穩(wěn)定。8.正確處理新舊路的關(guān)系:平原地區(qū)通常有較寬的人行大路或等級不高的公路,正確布置平面交叉和立體交叉。9.平原地區(qū)一般缺乏砂石建筑材料,路線應(yīng)盡可能靠近建筑材料產(chǎn)地,以減少施工,養(yǎng)護(hù)材料運輸費。2.2.2路線的基本走向和主要控制點平原區(qū)地形平緩,路線一般不受高程限制。路線上每一線段的具體方向,應(yīng)以布局定下的控制點為依據(jù),正確繞避平面上的障礙,力爭控制點間路線短捷順直。平原區(qū)選線,先把路線總方向上所規(guī)定經(jīng)過的地點如城鎮(zhèn)工廠以及風(fēng)景文物地點作為大控制點.路線應(yīng)從一個控制點直達(dá)另一個控制點,不作任意扭曲。本設(shè)計中主要控制點主要有一座小橋的橋位城鎮(zhèn)大水塘公路交叉等。2.2.3技術(shù)指標(biāo)1.全程設(shè)計均采用圓曲線及緩和曲線的曲線形式,盡量做成: 1:1:1 - 1:2:12.偏角避免小偏角(小于 7 度的角),采用的角度均大于15度。3.最大縱坡不大于 6%,最小縱坡不小于0.5%。2.2.4綜合分析本設(shè)計圖紙共三張(1/43/4),比例為 1:2000,每兩條等高線的高差為 1 米。地形總體上是平坦的,障礙物較少,屬于平原微丘區(qū)。整個地段,主要是稻田,同時布滿大小不等的水塘,還有高程不是很高的山包。第一、二張圖紙的上部都主要是小型山包,第三張整個高程較低,地勢非常平坦,是一片低洼的高產(chǎn)水稻田。設(shè)計時,選取控制點重點應(yīng)注意以:1.避讓大塘、水庫,盡量避開中小塘。2.避開居民區(qū)、城鎮(zhèn),但應(yīng)保持一定的距離。3.起終點高差不大,屬于典型的平原微丘區(qū),基本上沿起終點的大致方向不變。4.從填挖工程上看,起點為挖方區(qū),中間段與終點為填方區(qū),而且多為水稻田帶。5.道路平面主線確定后,要注意細(xì)部的控制和處理。2.2.5方案擬定在本設(shè)計中, 路線的起終點已確定,在本設(shè)計的地形圖上, 結(jié)合設(shè)計資料, 初步擬定兩種可能的路線走向方案(如平面設(shè)計面所示)。已采用的推薦方案為方案(粗線條繪制);未采用的方案為方案。2.2.6方案比選1.對各路線方案進(jìn)行分析:方案:有8條平曲線。優(yōu)點:占水塘少,跨河橋梁少,指標(biāo)均衡,同時工程量適中,填挖結(jié)合亦較合理。缺點:除了要經(jīng)過3個中等水塘外,施工工藝要求較高外,基本上沒有明顯的缺陷。方案:有6條平曲線。優(yōu)點:從整體上看,路線走向與起終點走向大體一致,線形好,視野范圍好。缺點:穿過較多大中小池塘,跨河橋梁多,占用較多的稻田,地基條件差,難以處理。2.方案比選結(jié)果:顯然,方案 1 要比方案 2 好,穿過水塘較少,占用良田較少,與地形地貌相協(xié)調(diào),指標(biāo)均衡等,在一定程度上改善了線形質(zhì)量和行車舒適性。所以,經(jīng)過上面的綜合分析,最后選定的路線為方案(粗線條繪制)。2.3 路線平面設(shè)計2.3.1 設(shè)計原則與相關(guān)指標(biāo)2.3.1.1平面設(shè)計原則1.平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適,并與地形、地物相適應(yīng),與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。2.保持平面線形的均衡和連貫。3.應(yīng)避免連續(xù)急彎的線形。4.平曲線應(yīng)有足夠的長度。5.注意與縱斷面線形的組合。6.平面交叉前后應(yīng)盡量緩和。7.考慮與沿途土地利用的關(guān)系8.考慮施工上的因素。2.3.1.2相關(guān)指標(biāo)1.用基本曲線組合(直線回旋線圓曲線回旋線直線)時,最佳配比為:Ls:Ly:Ls=1:1:12.平原微丘區(qū)二級公路(設(shè)計速度為 60km/h)平曲線主要技術(shù)指標(biāo)一般最小半徑 200m極限最小半徑 125m緩和曲線一般最小長度 80m緩和曲線極限最小長度 60m路拱2%不設(shè)超高最小半徑1500m路拱2%不設(shè)超高最小半徑1900m同向曲線間直線最小距離360m反向曲線間直線最小長度120m直線最大長度 1200m2.3.2 確定曲線要素1.直線一般在定線時應(yīng)首先考慮使用直線。汽車受力簡單,駕駛員操作簡易。但同時應(yīng)避免長直線,過長的直線易使駕駛員單調(diào)疲倦。運用直線應(yīng)根據(jù)路線所在地段的地形、地物、地貌,并考慮駕駛者的視覺,心理狀態(tài)等因素合理布設(shè)。同向曲線間若插以短直線,容易把直線和兩端的曲線看成為反向曲線的錯覺,甚至把兩個曲線看成是一個曲線。這種線形破壞了線形的連續(xù)性,造成駕駛員操作的失誤。規(guī)范規(guī)定,當(dāng)計算行車速度60km 時,同向曲線間的直線最短長度宜不小于 6V(按米計)。反向曲線之間,考慮到為設(shè)置超高和駕駛?cè)藛T的轉(zhuǎn)向操作需要,最小長度宜不小于 2V(按米計)。本設(shè)計直線長度都滿足以上要求。2.圓曲線在選用圓曲線半徑時應(yīng)與計算行車速度相適應(yīng),并盡可能選用較大的圓曲線半徑,以提高公路的使用質(zhì)量。一般情況下宜采用極限最小曲線半徑的 48 倍或超高為 2%4%的圓曲線半徑;地形條件受限制時,應(yīng)采用大于或接近于一般最小半徑的圓曲線半徑;地形條件特殊困難而不得已時,方可采用極限最小半徑;應(yīng)同前后線性要素相協(xié)調(diào),使之構(gòu)成連續(xù)均衡的曲線線形;應(yīng)同縱面線形相配合,必須避免小半徑曲線與陡坡相重合。3.緩和曲線緩和曲線是道路線形要素之一,它是設(shè)置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。在一般情況下,特別是圓曲線半徑較大時,車速較高時,應(yīng)該使用較長的緩和曲線。緩和曲線采用回旋線,它的基本公式為 RLsA2,反映的是緩和曲線的緩和程度,A 越大,緩和曲線變化越緩。4確定主平面線并進(jìn)行綜合指標(biāo)校驗線形、直線長度要求、平曲線要素等都滿足相關(guān)要求和規(guī)范。本設(shè)計方案,直線長度為2310.924m,曲線長度為 2199.605m,直曲比約為 1:1,符合要求.5.計算書: 以計算交點1處平曲線幾何要素為例:右偏角153820園曲半徑400m 緩和曲線長度 60m緩和曲線切線增值 q=Ls/2-Ls/240R =60/2-60/=29.663圓曲線內(nèi)移植 p= Ls/24R- Ls/2384R = 60/(24400)-60/ = 0.375 切線長T =(R+p)tan(a/2)+q = (200+0.375) tan(153820/2)+29.663=84.977 平曲線長度 L=R/180+Ls =3180+60=169.180 外距 E=(R+p)sec (/2)-R= (200+0.375)sec(153820/2)-400=4.133 校正值 J=2T-L= 2 84.977 -169.180=0.775 平曲線主點樁號計算及效正:JD K0+322.472ZH= JD-T=K0+237.494HY=ZH+Ls= K0+297.494YH=HY+Ly= K0+346.675HZ=YH+Ls= K0+406.675QZ=HZ-L/2= K0+322.084JD=QZ+J/2=K0+322.472 設(shè)計成果總結(jié):直曲轉(zhuǎn)角表;逐樁坐標(biāo)表;主平面線。2.4路線縱斷面設(shè)計2.4.1縱斷面設(shè)計依據(jù)縱斷面的設(shè)計主要就是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項l件以及工程經(jīng)濟(jì)性等,在變化起伏的空間線中選取合適的組合、搭配,以便達(dá)到行車安全迅速、運輸經(jīng)濟(jì)合理及乘客感覺舒適的目的。2.4.2最大縱坡二級公路60km/h最大縱坡長度限制縱坡坡度(%)最大坡長(m)3120041000580066002.4.3最小縱坡 在長路塹地段。設(shè)置邊溝的低填方地段以及其他橫向排水不暢地段,為滿足排水要求,防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性,均應(yīng)設(shè)置不小于0.5%的縱坡,并做好縱、橫斷面的排水設(shè)計。2.4.4最小坡長 二級公路平原微丘區(qū)最小坡長為200m.2.4.5合成坡度在有平曲線的坡道上,最大坡度既不是縱坡方向,也不是橫坡方向,而是兩者組合成的流水線方向。將合成坡度控制在一定范圍之內(nèi),目的是盡可能避免急彎和陡坡的不利組合,防止因合成坡度過大而引起的橫向滑移和行車危險,保證車輛在彎道上安全而順適的運行。在設(shè)有超高的平曲線上,超高與縱坡的合成坡度值不得超過9.0%。當(dāng)路線的平面和縱坡設(shè)計基本完成后,應(yīng)檢查合成坡度I。如果超過最大允許合成坡度時,可減小縱坡或加大平曲線半徑以減小橫坡,或者兩方面同時減小。2.4.6 縱斷面設(shè)計步驟變坡點的確定主要依據(jù)公路工程技術(shù)規(guī)范的規(guī)定,比如:最大縱坡、最大及最小坡長的限制、填挖工程量、經(jīng)濟(jì)點、施工要求以及路基穩(wěn)定需要等來確定。最終確定變 坡點高程、樁號、坡長、坡度以及豎曲線半徑、長度等。做法如下:1.準(zhǔn)備工作,從地形圖上依據(jù)平面線形讀取高程數(shù)據(jù),然后在米格圖紙上點繪地面線。2.標(biāo)注控制點,控制點是指影響縱坡設(shè)計的標(biāo)高控制點。本設(shè)計路段的標(biāo)高控制點主要為:涵洞的路基控制標(biāo)高、凈空要求等。3.試坡,在一標(biāo)出控制點的縱斷面圖上,根據(jù)技術(shù)指標(biāo)選線意圖,結(jié)合地面起伏變化,本著以“控制點”為依據(jù)的原則,在這些點間進(jìn)行穿插和取直,試定出若干條直坡線。初步定出變坡點,變坡點應(yīng)選在整10米樁上。4.調(diào)整,將所定坡度對照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查設(shè)計的最大最小縱坡坡長是否滿足平縱配合。5.定坡,經(jīng)調(diào)整后,逐段把直坡線的坡度值、變坡點樁號高程確定下來,坡度值由兩相鄰變坡點的高差和坡長之比求得。6.設(shè)置豎曲線7計算書 計算豎曲線要素 w= 曲線長m 切線長 m 外距 計算設(shè)計高程 豎曲線起點高程=38.4-44.9580.878%=38.03m 豎曲線起點樁號=(K1+200)-44.958=K1+155.04 樁號K1+190處: 橫距 豎距 切線高程=38.03+200.878%=38.21m 設(shè)計高程=38.21-0.06=38.15m 設(shè)計成果總結(jié):路線縱斷面圖第三章 路基設(shè)計3.1 設(shè)計原則路基應(yīng)根據(jù)其使用要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件,并結(jié)合施工方案進(jìn)行設(shè)計,既有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,又要經(jīng)濟(jì)合理。 影響路基強(qiáng)度和穩(wěn)定的地面水和地下水,必須采取攔截或排出路基以外的措施,并結(jié)合路面排水,綜合排水設(shè)計,形成完整的排水系統(tǒng)。修筑路基取土和棄土?xí)r,應(yīng)符合環(huán)保要求,以適當(dāng)處理,減少棄土侵占耕地,防止水土流失和阻塞河道。3.2 路基設(shè)計3.2.1路基橫斷面設(shè)計主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)本公路采用單幅雙車道,混合交通。由于本公路上圓曲線半徑均大于250m,可以不加寬。土路肩主要保護(hù)路面和路基,提供側(cè)向余寬。為迅速排出路面和路肩上的降水,將路面和路肩做成有一定橫坡的斜面(如下圖所示)。為消除曲線上的離心力,曲線采取繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)超高方式。公路用地取路堤兩側(cè)排水溝外緣以外,或路塹坡頂截水溝外沿以外不少于2m的土地范圍。3.2.2填方路基礫類土、砂類土應(yīng)優(yōu)先選作填料,細(xì)粒土可填于路堤底部?;赝撩軐崱⒌孛鏅M坡緩于1:5,路堤可直接填筑,地表樹根草皮和腐土應(yīng)清除,若坡度陡于1:0.5,則應(yīng)做成臺階狀,臺階寬不得小于m,階底有2%-4%內(nèi)向傾斜坡度。 對于跨溝的高路堤應(yīng)避開滑坡、沖溝等不良地質(zhì)段,對地表水采取攔截、排除措施,防止?jié)裣莺蜎_溝,減少地基土下沉。3.2.3挖方路基挖方邊坡應(yīng)根據(jù)邊坡高度、土的狀況、地下水的狀況等因素確定,由于南寧地區(qū)土質(zhì)為粘性土,且本設(shè)計中挖方均小于10米,故選用了 1:0.5的邊坡。同時挖方坡沒有設(shè)碎落臺。為減少地面水沖刷挖方邊坡,應(yīng)在挖方邊坡坡頂外設(shè)置截水溝或擋水堰。3.2.4計算書 1.加寬值計算本設(shè)計屬于3類加寬,雙車道公路圓曲線加寬值為0.8m 2.加寬過度(K0+260處)bx=Lx/Lb=(260-237.494)/601.5=0.56m3.超高值計算(JD處) 橫向力值=2395.1049/R-7.803/R+0.03914=2395.1049/400-7.803/400+0.03914=0.03圓曲線半徑圓曲線超高值 超高過渡方式:繞內(nèi)側(cè)路基邊緣旋轉(zhuǎn) 超高過渡段長度 繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)超高值計算圓曲線上 外緣 中線 內(nèi)緣 過渡段上 外緣 中線 內(nèi)緣 設(shè)計成果總結(jié):路基設(shè)計表 公路路基橫斷面圖 路基土石方工程數(shù)量表3.3路面設(shè)計路面直接承受行駛車輛的作用,是道路工程的重要組成部分,通常都根據(jù)車輛行駛的需要,選用優(yōu)質(zhì)材料建成。路基作為路面結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。以回彈模量作為評價路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性的力學(xué)指標(biāo)。堅固的路基,不僅是路面強(qiáng)度與穩(wěn)定性的重要保證,而且能為延長路面使用壽命創(chuàng)造有利條件,所以路基路面的綜合設(shè)計至為重要。3.3.1路面設(shè)計原則1.路面應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和足夠的強(qiáng)度,表面應(yīng)滿足平整、抗滑和排水要求;2.面層、基層的結(jié)構(gòu)類型及厚度應(yīng)與公路等級、交通等級組成相適應(yīng);3.要顧及各結(jié)構(gòu)層本身的結(jié)構(gòu)特性;4.要考慮水文狀況的不利影響;5.適當(dāng)?shù)膶雍窈蛯訑?shù),各結(jié)構(gòu)層既要滿足最小厚度要求,又應(yīng)考慮施工可行性;6.應(yīng)與當(dāng)?shù)氐臍夂?、水文、地質(zhì)狀況相適應(yīng),并充分利用當(dāng)?shù)刂凡牧稀?.3.2路面結(jié)構(gòu)類型選擇水泥混凝土路面雖然有強(qiáng)度高穩(wěn)定性好耐久性好,養(yǎng)護(hù)費用少經(jīng)濟(jì)效益高,有利于夜間行車等優(yōu)點,但是由于無錫地區(qū)該公路為平原微丘區(qū)二級公路,等級較低,若采用水泥混凝土路面,水泥和水的需要量大,工程造價高;路面接縫不但增加施工和養(yǎng)護(hù)的復(fù)雜性,而且容易引起行車跳動,影響乘客的舒適性;另外,開放交通遲,修復(fù)困難等諸多缺點。瀝青路面結(jié)構(gòu)由于使用了瀝青結(jié)合料,因而增加了礦料間的粘結(jié)力,提高了混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,使路面的使用質(zhì)量和耐久性都得到提高,而且與水泥混凝土路面相比,瀝青路面具有表面平整無接縫行車舒適耐磨震動小噪音低施工期短養(yǎng)護(hù)維修簡單適宜于分期維修等優(yōu)點。由于瀝青路面結(jié)構(gòu)與水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)相比具有上述優(yōu)點,并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況, 采用瀝青路面結(jié)構(gòu),更適應(yīng)于當(dāng)?shù)氐男枰?,并將更有利于?dāng)?shù)芈糜螛I(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,因此,最終推薦采用瀝青路面結(jié)構(gòu)。3.3.2新建瀝青混凝土路面設(shè)計1.設(shè)計理論和方法瀝青混凝土路面設(shè)計采用雙圓垂直均布荷載作用下的多層彈性連續(xù)體系理論,以設(shè)計彎沉值為路面整體剛度的設(shè)計指標(biāo),計算路面結(jié)構(gòu)厚度。對二級公路的瀝青面層和半剛性材料的基層、底基層應(yīng)進(jìn)行層底拉應(yīng)力的驗算。2.面層面層直接同行車和大氣接觸,承受較大的行車荷載的垂直力、水平力和沖擊抗變形能力,較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性,而且應(yīng)當(dāng)耐磨,不透水,表面還應(yīng)具有良好的抗滑性和平整度。 規(guī)范規(guī)定,瀝青面層可為單層或二層或三層,通過計算設(shè)計年限當(dāng)量軸次要400萬次,設(shè)計年限為什12年。鑒于江蘇無錫地區(qū)交通荷載較重,根據(jù)規(guī)范推薦,面層厚度設(shè)計為15cm,采用中粒式密集配瀝青混合料。面曾分為三層,上面層1cm中粒式密集配瀝青混凝土(AC16),中面層為2cm中粒式密集配瀝青混凝土(AC20)下面層3cm粗粒式密集配瀝青混凝土(AC25)。瀝青AH90,中集料碎石,細(xì)集料礦粉。3.基層基層主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力,并擴(kuò)散到下面的墊層和土基中去,應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度,并具有良好的擴(kuò)散應(yīng)力的能力。為增加基層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,減少低溫收縮裂縫,采用半剛性基層。半剛性基層整體性強(qiáng),承載力高,剛度大,水穩(wěn)定性好,且較為經(jīng)濟(jì)。基層的選用原則如下:石灰穩(wěn)定類石灰與土結(jié)合,使土的塑性降低,最佳含水量增大和最大密實度減少,提高土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。石灰穩(wěn)定土具有較高的抗壓強(qiáng)度,也具有一定的抗彎強(qiáng)度,且強(qiáng)度隨齡期增長,但因其抗干縮、溫縮能力較差,一般不選用作高級路面的基層。水泥穩(wěn)定類水泥礦物與土中的水分發(fā)生強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng),改善土性,提高強(qiáng)度。水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度隨水泥劑量增加而增加,但應(yīng)有一個合理的范圍。含水量對其強(qiáng)度有重大影響,混合料中含水量不足時,水泥與土爭水;若土對水有較大親和力,就不能保證水泥充分作用。水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度的形成與含水量有著極大的關(guān)系,適用于溫差不大的地區(qū)。二灰穩(wěn)定類在石灰土中加入粉煤灰,石灰土最佳含水量增大,最大干密度減少,但其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均有不同程度的提高,尤其是抗凍性有顯著改善,而濕度收縮系數(shù)比石灰土有所減少,對抗裂有重要意義。條件可能時,優(yōu)先選用二灰穩(wěn)定類,具有較強(qiáng)的膠結(jié)能力和穩(wěn)定性,成板體,抗水、抗裂、抗凍性好,抗干縮與溫縮能力都較強(qiáng),適宜各種氣候環(huán)境和水文地質(zhì),可適用于不同地區(qū)。主要解決早強(qiáng)不足的問題。綜合考慮以上問題,本設(shè)計中基層采用水泥穩(wěn)定碎石16cm,底基層采用石灰土,根據(jù)程序計算為30cm,符合施工厚度的要求。4.墊層墊層主要用于改善土基的濕度和溫度狀況,以保證面層和基層的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性,不受土基水文狀況變化所造成的不良影響。常用松散材料或穩(wěn)定類材料,選用粗、中砂。在地下水位高,排水不良,路基經(jīng)常處于潮濕、過濕的路段,以及排水不良的土質(zhì)路塹,有裂隙水、泉眼等水文不良的巖石挖方路段應(yīng)該設(shè)置墊層。季節(jié)性冰凍地區(qū)中濕、潮濕路段、可能產(chǎn)生凍脹時需要設(shè)置防凍墊層,基層或底基層可能受污染以及路基軟弱的路段也要設(shè)置墊層。3.3.3路面設(shè)計計算過程3.3.3.1交通分析1.設(shè)計原始資料如表車型解放CA-15東風(fēng) EQ-140黃河JN-162小汽車增長率輛/日6404804805000.1052.標(biāo)準(zhǔn)軸載及軸載換算瀝青路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN(BZZ100)為標(biāo)準(zhǔn)軸載。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書所給的資料,先將各種軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載當(dāng)以設(shè)計彎沉值為指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時,將各級軸載(大于25KN)pi的作用次數(shù)ni換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N1,如表:車 型PiC1C2ni(次/日)Ni解放CA10B后軸60.851164073.74東風(fēng)EQ140后軸69.201148096.76黃河JN162前軸59.5016.4480321.05后軸115.0011480881.61N=Ni = C1 C2 ni (Pi/P)4.351373.16注:軸載小于25kN的軸載作用不計。3.準(zhǔn)軸載的累計當(dāng)量軸次根據(jù)該公路等級為平原微丘區(qū)二級公路,車道數(shù)為雙車道,按公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ01497規(guī)定,雙車道的車道系數(shù)是0.60.7,取=0.65,設(shè)計年限t=12年。則累計當(dāng)量軸次為:=次根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTG D502006推薦結(jié)構(gòu),并考慮當(dāng)?shù)夭牧蟻碓?,路面結(jié)構(gòu)層采用瀝青混凝土,基層采用水泥碎石,底基層采用石灰土。4確定路基土回彈模量該路段處于區(qū),為粉質(zhì)土,查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTG D502006土基回彈模量參考值表擬Wc=1 Eo=483.3.3.2結(jié)構(gòu)組合與材料選取由上述計算得到設(shè)計年限內(nèi)一個行車道上的累計標(biāo)準(zhǔn)軸次大于700萬次。根據(jù)規(guī)范推薦結(jié)構(gòu),并考慮到該地區(qū)含有豐富的石灰石,為了便于就地取材,節(jié)省造價,擬路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混凝土,基層采用水泥碎石,底基層采用石灰土。規(guī)范規(guī)定瀝青面層可由單層或雙層或三層瀝青混合料組成。查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTG D502006中表 C.4瀝青混合料類型的選擇(方孔篩),擬采用三層式瀝青面層,上面層采用中粒式密級配瀝青混凝土(厚度1cm),中面層采用中粒式密集配瀝青混凝土(厚度2cm),下面層采用粗粒式密級配瀝青混凝土(厚度3cm).3.3.3.3各層材料的抗壓模量于劈裂強(qiáng)度查公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范JTJ01497附錄D“材料設(shè)計參數(shù)”的表D1“瀝青混合料設(shè)計參數(shù)”和表D2“基層材料設(shè)計參數(shù)”,選取各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度??箟耗A咳?0的模量,各值均取規(guī)范給定范圍的中值,則20的各層材料的抗壓模量為: 中粒式密集配瀝青混凝土1200MPa 水泥碎石1500MPa 石灰土550MPa .各層材料的劈裂強(qiáng)度為:中粒式密集配瀝青混凝土1.0MPa水泥碎石0.5MPa石灰土0.225MPa3.3.3.4設(shè)計指標(biāo)的確定對于二級公路,規(guī)范要求以設(shè)計彎沉值作為設(shè)計指標(biāo),并進(jìn)行結(jié)構(gòu)層底拉應(yīng)力驗算。1.設(shè)計彎沉值 ld=650Ne-0.2AcAsAb 公路等級系數(shù)Ac=1.1,面層系數(shù)A=1.0路面結(jié)構(gòu)系數(shù) A=1.0ld=640()-0.21.11.01.0=29.95(0.01mm)2.各層材料的容許層底拉應(yīng)力:R=sp/Ks R-路面結(jié)構(gòu)層材料的容許拉應(yīng)力(MPa)sp-瀝青混凝土或半剛性材料的劈裂強(qiáng)度(MPa)Ks-抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)。對瀝青混凝土面層的抗拉結(jié)構(gòu)系數(shù),按: Ks=0.09AaNe0.22/Ac對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料的抗拉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù),按: Ks=0.35Ne0.11/Ac對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定細(xì)粒土類的抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù),按: Ks=0.45Ne0.11/Ac由上述公式可得:中粒式密級配瀝青混凝土:Ks=0.09AaNe0.22/Ac=0.09 1.0 ()0.22/1.1=2.64R=sp/Ks=1.0/2.84=0.43MPa水泥碎石:Ks=0.35Ne0.11/Ac=0.35 ()0.11/1.1=1.81R=sp/Ks=0.5/1.7=0.29MPa石灰土:Ks=0.45Ne0.11/Ac=0.45 ()0.11/1.1=2.55R=sp/Ks=0.25/2.18=0.10MPa3.3.3.5擬定路面結(jié)構(gòu)擬定本設(shè)計路面面層為三層結(jié)構(gòu),表面層應(yīng)具有平整密實、抗滑耐磨、穩(wěn)定耐久的服務(wù)功能,同時應(yīng)具有高溫抗車轍、抗低溫開裂、抗老化等品質(zhì)。中、下面層應(yīng)密實、基本不透水,并具有高溫抗車轍、抗剪切、抗疲勞的力學(xué)性能。三層面層的厚度分別為1、2、3厘米。對半剛性基層要注意減少低溫縮裂、防止反射裂縫。上基層采用骨架密實型的水泥穩(wěn)定碎石,可以發(fā)揮其較好的抗反射能力,使面層不宜出現(xiàn)反射裂縫。由于沿線有豐富的石灰可以利用,底基層采用水穩(wěn)性良好的石灰土,同時可以降低造價。現(xiàn)擬定路面結(jié)構(gòu)如下:Wc=1.10層厚E20E15spi 中面層中粒式密集配瀝青混凝土7cm120018001.0基 層水泥碎石14cm150015000.5底基層石灰土21cm5505500.225土 基E0=48.0Mpa 設(shè)計成果總結(jié):路面結(jié)構(gòu)設(shè)計圖3.4 路基路面排水系統(tǒng)設(shè)計路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切,水的作用是導(dǎo)致路基病害的主要因素之一,因此,路基設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)中,必須重視路基排水工程。3.4.1路基排水設(shè)計的一般原則為1.排水設(shè)計要因地制宜,全面規(guī)劃,綜合治理,講究實效,注意經(jīng)濟(jì),并充分利用地形和自然水系。2.路基排水溝渠的設(shè)置,應(yīng)注意與農(nóng)田水利相結(jié)合;3.路基排水要注意防止附近山坡的水土流失;4.路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件,就地取材,以防為主。3.4.2常用的路基地面排水設(shè)備包括邊溝、截水溝、排水溝等,必要時亦有渡槽、倒虹吸及蓄水池等。3.4.3邊溝邊溝設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路堤的坡腳外側(cè),多與路中線平行,用以匯集和排除路基范圍內(nèi)或流向路基的少量地面水。邊溝不宜過長,盡量使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝和低洼地帶。土質(zhì)或軟弱石質(zhì)邊溝,一般都用梯形,其底寬為0.6m,內(nèi)側(cè)邊坡一般為1:1。3.4.4截水溝截水溝一般設(shè)置在挖方路基邊坡坡頂以外,或山坡路堤上方的適當(dāng)?shù)攸c,用以攔截路基上方流向路基的地面徑流,減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān),保護(hù)挖方邊坡和填方坡腳不受流水沖刷。截水溝一般為梯形,溝的邊坡坡度因巖土條件而定,溝底寬度和溝深不應(yīng)小于0.5m。截水溝的位置,應(yīng)盡量與絕大多數(shù)地面水流方向垂直,以提高截水效能和縮短溝的長度。3.4.5排水溝其主要用途在于引水,將路基范圍內(nèi)各種水源的水流,引至路基范圍以外的指定地點。排水溝的橫斷面形式,一般采用梯形,用于邊溝、截水溝及取土坑出水口的排水溝,不需特殊計算,底寬與深度均不應(yīng)小于0.5m,土溝的邊坡坡度約為1:11:1.5。排水的位置據(jù)路基坡腳不宜小于2m,連續(xù)長度不超過500m。在本設(shè)計中,為方便施工,在滿足排水的前提下,將邊溝,排水溝,截水溝設(shè)計成了尺寸大體一致的形式。其中挖方路段的邊溝,外側(cè)坡度設(shè)成了1:1。如下圖所示:3.4.6路基排水路基排水一般是疏散為主,個別復(fù)雜地段需作特殊處理,排水考慮先重點后一般, 先地下后地面。 3.4.7地面排水處理 地面水對路基產(chǎn)生沖刷和滲透,沖刷可能導(dǎo)致路基整體穩(wěn)定性受損害,形成水毀現(xiàn)象。路基設(shè)計時,必須考慮將影響路基穩(wěn)定性的地面水,排除和攔截于路基用地范圍以外,并防止地面水浸流、滯積或下滲。對于影響路基穩(wěn)定性的地下水,則應(yīng)予以隔斷、疏干、降低,并引至路基范圍以外的適當(dāng)?shù)攸c。為保持路基填方邊坡坡腳的穩(wěn)定,排水溝的位置應(yīng)離路基盡可能遠(yuǎn)一些,據(jù)路基坡腳不宜小于2m,連續(xù)長度不超過500m。3.5路基防護(hù)設(shè)計3.5.1路基防護(hù)與加固設(shè)施分類為確保路基的穩(wěn)定,防護(hù)與加固必不可少。路基防護(hù)與加固設(shè)施,主要有邊坡坡面防護(hù)、路基的支擋工程等。3.5.2 坡面防護(hù)坡面防護(hù)主要是保護(hù)路基邊坡表面,免受雨水沖刷,減緩溫差及濕度變化的影響,保護(hù)邊坡的整體穩(wěn)定性。對于填方路段,采用植物防護(hù),美化路容,協(xié)調(diào)環(huán)境,調(diào)節(jié)邊坡土的濕溫,防雨水沖刷和產(chǎn)生裂縫,起到固定和穩(wěn)定邊坡的作用,可以種草、鋪草皮和植樹。對于挖方路段,邊坡防護(hù)設(shè)計詳見支擋工程設(shè)計圖。 3.5.3 路基支擋工程路基支擋工程主要采用擋土墻,擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。為防止路堤邊坡或基底滑動,確保路基穩(wěn)定,同時可收縮坡腳,減少填方數(shù)量,減少拆遷和占地面積。擋土墻有自己的排水設(shè)施,以疏干墻后土體,避免墻背積水形成靜水壓力。墻背回填土上部以相對不透水的粘性土夯實封閉,泄水孔進(jìn)水端設(shè)反濾層(砂礫石)。示例:漿砌片重力式擋土墻,墻高H=4 填高a=2 填土邊坡1:1.5填料容重r=18KN/ , =35, 墻背選用仰斜1:0.25(= - ),?;啄Σ料禂?shù)f=0.3,地基允許承載力R=250KN。墻身容重r=22 KN/ ,截面允許應(yīng)力=600kPa,=50kPa。墻身分段長10m。車輛荷載的等代土層厚度為0.64m,布置在路基全寬上。1. 主動土壓力計算 破裂角:(假設(shè)破裂面交于荷載內(nèi)) +=tan驗核破裂面位置:堤頂破裂面距離墻踵:荷載內(nèi)邊緣距離墻踵:荷載內(nèi)邊緣距離墻踵:= +7.5=11.54.005.7311.5,顧破裂面交于荷載內(nèi),與假設(shè)相符,可用所選公式。主動土壓力系數(shù)k和k 求主動土壓力E及作用點位置Zy2. 設(shè)計擋土墻截面選墻面平行墻背,基底傾斜0.2:1()。通過試算。選墻頂墻寬 計算墻身重w及其力臂Zw 墻身重w及其力臂Zw計算結(jié)果過列于表:墻身重w及其力臂Zw計算結(jié)果表體積V(m)自重(KN)力臂(m)滑動穩(wěn)定驗算Kc= 傾覆穩(wěn)定性驗算Ex=Ecos應(yīng)基底傾斜,土壓力對墻趾O的的力臂改為: 基底應(yīng)力驗算截面應(yīng)力驗算墻背為平行直線,截面的最大應(yīng)力出現(xiàn)于接近基底處。由基底應(yīng)力驗算可知,偏心距及基底應(yīng)力均滿足地基要求則截面應(yīng)力肯定也滿足墻身材料的要求,顧可不作驗算???結(jié)通過上述驗算所擬截面符合各項要求,決定采用此截面,頂寬為1.54m 設(shè)計成果總結(jié):擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 第四章 沿線橋涵設(shè)施的設(shè)計與布置4.1 涵洞設(shè)計4.1.1 涵洞設(shè)計原則1.橋涵設(shè)計應(yīng)遵循適用、經(jīng)濟(jì)、安全和適當(dāng)美觀的原則,并使小橋涵與公路等級、任務(wù)、使用性質(zhì)和規(guī)范的需要相適應(yīng)。2.因地制宜,就地取材和便于施工養(yǎng)護(hù)。3.與農(nóng)田水利密切配合。4.1.2橋涵位置的選擇1.天然河流與路線相交處(上游匯水面積大于0.1km2時應(yīng)設(shè)置)。2.農(nóng)田灌溉區(qū)與路線相交處(包括通過大片梯田影響灌溉時應(yīng)設(shè)置)。4.1.3涵洞型式的選擇1.新建涵洞以采用無壓力式涵洞為主。為了提高宣泄設(shè)計流量,在不造成淹沒上游農(nóng)田、村莊的前提下,允許涵前較大壅水高度時,可采用壓力式或半壓力式涵洞。2.設(shè)計流量在10m3/s左右時,一般宜采用圓管涵。但當(dāng)路堤高度過低,圓管涵頂填土高度不足時,宜采用蓋板涵(先考慮采用暗涵,當(dāng)蓋板涵頂填土高度不足時,再考慮采用明涵)。設(shè)計流量在20m3/s以上時,宜采用蓋板涵。擔(dān)當(dāng)設(shè)計流量更大時,特別是當(dāng)路堤較高時,宜采用拱涵。涵洞基礎(chǔ)對涵洞質(zhì)量影響很大。磚管、拱涵都要求有較堅實的地基基礎(chǔ),其他類型的涵洞也要求基礎(chǔ)不能有過大沉陷,而且沉陷必須均勻。涵洞位置應(yīng)盡量避免在地基松軟、堅硬不均勻或地質(zhì)條件不良地段設(shè)置。當(dāng)?shù)鼗^分松軟無法避讓時,應(yīng)采取對地基的加固或?qū)A(chǔ)的加強(qiáng)處理措施,也可以采用鋼筋混凝土箱涵,選擇時應(yīng)對各種可行的處理方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)和技術(shù)比較后確定。4.1.4涵洞跨徑的確定現(xiàn)擬訂涵洞中心樁號為K1+200 小橋涵設(shè)計內(nèi)容分為流量計算,孔徑計算,材料設(shè)計,布置設(shè)計,結(jié)構(gòu)設(shè)計,工程量計算等內(nèi)容。 1.流量計算 小橋涵孔徑一般由設(shè)計流量大小決定。因此要計算設(shè)計流量。計算方法一般采用暴雨推理法,形態(tài)調(diào)查法,直接類比法,推理公式法。 本次采用暴雨推理法 計算公式: 無錫地區(qū)降水量豐富,年降水量在1000mm1400mm之間暴雨強(qiáng)度大,徑流
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