交通道橋畢業(yè)設計-鄭州至民權開封段路段ZM-KF3標初步設計

PAGE40-摘要本設計研究的是鄭州至民權開封段路段ZM-KF3標初步設計。主要研究方法是在考察現(xiàn)場地質(zhì)水文資料，查閱當?shù)亟煌康刃畔⒌幕A上，為鄭州至民權兩地間設計出一條交通便利，線形合理，經(jīng)濟美觀，使用年限長久的高速公路。河南省地處中國東部，路線所經(jīng)地形為平原微丘區(qū)。本設計標段全線總長3087.094m。有1個平曲線、6個豎曲線、3座高架橋，設計車速120km/h，路基寬度34.5m。路面為瀝青混凝土結構。本設計說明進行路線方案的論證，確定合適的設計方案，并推薦一個最佳方案進行詳細的技術設計，包括路線的平、縱、橫設計，路基路面設計和排水設計，等各方面內(nèi)容。目錄摘要 1Abstract 2目錄第一章工程概述 3第一章工程概述 61.1工程概況 61.2沿線自然地理概況 61.3工程技術標準 61.4交通量資料 71.5設計依據(jù)和標準 7第二章路線平面設計 82.1道路技術等級確定 82.2路線方案的擬定與比選 92.2.1選線原則 92.2.2平原微丘區(qū)選線要點 102.2.3選線的一般步驟 112.2.4平面設計技術指標的確定 122.2.5路線方案擬定與比選 132.3平面設計 152.3.1平面設計的一般原則 152.3.2逐樁樁號計算 152.3.3逐樁坐標計算 182.4設計成果 20第三章縱斷面設計 213.1縱斷面設計原則 213.2平縱組合設計 213.3道路坡長及坡度確定 223.5豎曲線設計 233.5.1曲線最小半徑和最小長度 233.5.2豎曲線各要素計算 253.6設計成果 26第四章橫斷面設計 274.1橫斷面布置 274.2路拱坡度設計 274.3護坡道 284.4邊溝設計 284.5超高設計 284.6加寬設計 294.7中央分隔帶形式設計 294.8設計成果 29第五章路基設計 305.1一般路基設計 305.1.1一般規(guī)定 305.1.2路基斷面形式、坡度 305.1.3填料選擇及填筑方式 305.1.4邊坡防護 335.2路基壓實標準與壓實度 335.3路基施工要求及注意事項 335.3.1路基施工要求 335.3.2施工注意事項 345.4設計成果 34第六章路面結構設計 356.1路面類型及結構層組合 356.1.1設計原則 356.1.2路面類型確定 356.1.3標準軸載及軸載換算 366.1.4路面結構層組合 406.2路面結構層組成設計 416.2.1瀝青混凝土面層組成設計 416.2.2水泥穩(wěn)定碎石基層組成設計 416.2.3二灰土底基層組成設計 426.3路面結構層厚度確定 426.3.1確定土基回彈模量 426.3.2擬定路面結構及參數(shù) 426.3.3計算設計彎沉值 436.3.4計算容許彎拉應力 436.3.5按容許彎沉計算路面厚度 456.3.6驗算彎拉應力 466.3.7電算結果 516.4設計成果 52第七章道路工程量計算 537.1土石方調(diào)配與計算 537.1.1調(diào)配要求 537.1.2調(diào)配方法 537.1.3路基土石方計算 547.2路面工程量計算 557.3設計成果 55第八章道路排水設計及橋涵方案設計 568.1道路排水設計 568.1.1路基排水目的和要求 568.1.2路基排水設計一般原則 568.1.3排水系統(tǒng)設計 568.1.4排水結構物設計 578.2橋涵方案設計 578.2.1橋涵設計的基本要求 578.2.2設計方案 58第一章工程概述1.1工程概況鄭州至民權高速公路開封境段大致呈東西走向，起點位于西姜寨鄉(xiāng)韓寨西側，鄭汴兩市交界處，終點位于開封縣陳留鎮(zhèn)東南，七里灣村東側。工程沿線經(jīng)過開封市的開封縣和杞縣。其中，本標段位于開封境內(nèi)，開封市位于黃河南岸，屬黃河洪積沖積平原區(qū)的黃河南岸沙丘地副區(qū)。工程全線按全封閉雙向六車道高速公路標準設計，設計速度120km/h，路基寬度34.5m。路面為瀝青混凝土路面，設有硬路肩和土路肩分別寬2×3m和2×0.75m。1.2沿線自然地理概況鄭州至民權開封段公路自然區(qū)劃屬于Ⅱ5區(qū)，為東部溫潤季凍區(qū)。開封市位于黃河南岸，屬黃河洪積沖積平原區(qū)的黃河南岸沙丘地副區(qū)。地勢由西北向東南傾斜，地面坡降為1/4000～1/2000，海拔高度介于69～78米之間。由于歷史上黃河多次在開封市境內(nèi)決口，泛濫改道，致使微地形起伏不定，微地形差異顯著，形成類型多樣、差異顯著的微地貌形態(tài)。主要包括沙丘、平地和洼地三種基本類型。本項目沿線位于黃河沖積平原，地勢平坦，地貌單一。土層雖然變化較大，但均為第四系粘性土、粉性土和砂性土。項目所在區(qū)域地處北溫帶，屬半濕潤大陸性季風氣候，四季分明，其主要特點是春季干旱風沙多，夏季炎熱雨豐沛，秋季晴和日照足，冬季寒冷雨雪少。路線沿線有居民區(qū)較少，在路線平面設計中按高速公路平原微丘區(qū)的標準進行設計。對沿線跨越河流路段以及與其他公路相交路段，從工程造價、施工難度等方面的比較，確定橋涵類型。公路線型順暢，與自然景觀協(xié)調(diào)。1.3工程技術標準工程采用雙向六車道高速公路標準設計，其主要技術指標如下：道路等級：高速公路設計行車速度：120km/h路面結構：瀝青混凝土路面路基橫斷面：路基寬度為34.5m,取設計車道寬度為3.75m,總寬為3.75×6=22.5m。硬路肩3×2=6m,土路肩0.75×2=1.5m，中間帶寬度為4.50m（其中中央分隔帶寬度為3m,路緣帶寬度為0.75×2=1.5m）。行車道、硬路肩橫坡2%、土路肩橫坡度3%1.4交通量資料解放CA-10B2350輛/日太脫拉138280輛/日黃河JN-150150輛/日日野KB-211280輛/日躍進NJ-1301050輛/日長征XD980220輛/日交通SH-141380輛/日小轎車850輛/日第二章路線平面設計2.1道路技術等級確定由交通量組成表，折算成以小客車為標準進行計算。表2.1交通量組成表車型總重前軸重后軸重后軸數(shù)前軸數(shù)交通量小汽車11850交通SH-14180.6525.5555.1011380解放CA-10B80.2519.4060.85122350躍進NJ-13044.76.438.3111050黃河JN-150150.6049.00101.6012150太脫拉138211.4051.402*80.0022600日野KB-211147.5547.5510011280長征XD980182.4037.102*72.6522220以上為實測交通量組成，通車后第一年雙向平均日交通量，交通量年平均增長率為6.0%表2.2各汽車代表車型與車輛折算汽車代表車型車輛折算系數(shù)說明小客車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＞2t～≤7t的貨車大型車2.0載質(zhì)量＞7t～≤14t的貨車拖掛車3.0載質(zhì)量＞14t的貨車表2.3各汽車車輛折算系數(shù)表車型汽車代表車型車輛折算系數(shù)躍進NJ-130中型車1.5解放CA-10B大型車2.0交通SH-141大型車2.0日野KB-211拖掛車3.0長征XD980拖掛車3.0黃河JN-150拖掛車3.0太脫拉138拖掛車3.0交通量換算采用小客車為標準車型，按《公路工程技術標準》（JTNB01-2003）中各汽車代表車型與車輛折算系數(shù)換算。根據(jù)公式:式中：—設計初始年平均日交通量；—設計年限內(nèi)交通量年平均增長率；—設計年限（高速公路一般為20年）；—設計年限內(nèi)累計日交通量。(輛/日)(輛/日)由遠景設計年限交通量N=50213輛/日，故擬定該公路為高速公路雙向六車道，設計車速為120km/h。2.2路線方案的擬定與比選2.2.1選線原則1）在路線設計的各個階段，應運用各種先進手段對路線方案做深入、細致的研究，在多方案論證、比選的基礎上，選定最優(yōu)路線方案。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(shù)量小、造價低、營運費用省、效益好，并有利于施工和養(yǎng)護。公路路線設計是一項立體線形設計，應注意立體線形設計中平、縱、橫面的舒順、合理的配合。在工程量增加不大時，平、縱線形應盡量采用較高的技術指標，不應輕易采用最小值或極限值，也不應不顧工程量的大幅增加，而片面追求高指標。3）選線應同農(nóng)田基本建設相配合，做到少占田地，并應盡量不占高產(chǎn)田、經(jīng)濟作物田或經(jīng)濟林園等。4）通過名勝、風景、古跡地區(qū)的公路，應與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，橋梁、隧道、沿線設施應與該地區(qū)自然景觀相適應，與環(huán)境融為一體。5）選線時應對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入勘測，查清其對公路工程的影響。對于滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、巖溶、軟土、泥沼等嚴重不良地質(zhì)地段和沙漠、多年凍土等特殊地區(qū)，應慎重對待。一般情況下路線應設法繞避。當必須穿過時，應選擇合適的位置，縮小穿越范圍，并采取必要的工程措施。對于高填、深挖路基地段，應做好路基邊坡巖土情況的勘測工作，查清邊坡及基底情況，據(jù)以進行填(挖)邊坡的穩(wěn)定計算，必要時采取切實可行及安全可靠的防護措施。6）選線應重視環(huán)境保護，注意由于修建公路及汽車運行所產(chǎn)生的影響與污染等問題。2.2.2平原微丘區(qū)選線要點本設計地段屬于洪積沖積平原，地形開闊，地勢起伏平緩。平原區(qū)由于地勢相對平坦，路線受高差和坡度的限制小，平、縱、橫三方面的幾何線性較易達到較高的技術標準，但往往由于受當?shù)刈匀粭l件和地物的阻礙以及支農(nóng)的需要，選線時應綜合考慮多方面的因素。1）布線時在符合路線走向的前提下正確處理對地物、地質(zhì)的避讓和穿越，以屏幕為主安排路線。選線時首先在起、終點及中間必須經(jīng)過的城鎮(zhèn)或把路線必須經(jīng)過的工廠、農(nóng)場以及文物景點作為主要控制點，然后在主要控制點之間進行實地勘察，了解農(nóng)田優(yōu)劣及建筑群、水電設施、障礙物等地物分布情況，確定哪些可穿、哪些該繞避以及怎樣繞避，從而建立一系列控制點。2）要求路線方向直捷，線性舒順，盡可能采用較高標準。3）處理好與農(nóng)業(yè)的關系。平原區(qū)新建道路占用一些農(nóng)田是難以避免的，但結合我國地少人多的國情，在可能的條件下要做到盡量少占地或不占高產(chǎn)田。路線布設應緊密與農(nóng)田水利建設結合。4）平原區(qū)有較多的城鎮(zhèn)、村莊、工業(yè)區(qū)及其它公用設施，布線時應結合道路性質(zhì)正確處理穿越與繞避、拆遷與保留的關系。5）平原區(qū)湖泊較多，橋涵工程大，路線在穿越水道時，無論在平面還是縱斷面上，都應盡可能保證路線的平順性。6）應注意土壤水文條件。平原區(qū)土壤水文條件較差，特別是河網(wǎng)湖區(qū)，地勢較平，地下水位高，影響路基穩(wěn)定性。在低洼地段，當路線與分水嶺走向基本一致時，應盡可能沿接近分水嶺的地勢較高處布線，以有利路基。7）另外要注意充分利用舊路，注意路基取土和就地取材。2.2.3選線的一般步驟一條道路路線的選定是經(jīng)過由淺入深、由輪廓到局部、由總體到具體、由面到帶進而到線的過程來實現(xiàn)，一般經(jīng)過以下三個步驟：1）全面布局全面布局是解決路線基本走向的全局性工作。就是在起終點及中間必須通過的控制點間尋找可能通過的“路線帶”，并確定一些主要的控制點，連接起來即可形成路線的基本走向。2）路線布局在總體路線方案既定的基礎上，以相鄰主要控制點間劃分段落，根據(jù)道路標準以及道路的技術指標，結合其間具體地形條件逐段加密細部控制點，進一步明確道路路線走法，這就構成了路線的雛形。3）具體定線有了上述路線輪廓即可進行具體定線，根據(jù)技術標準和路線方案，結合有關條件在有利的定線帶內(nèi)進行平、縱、橫的綜合設計，具體定出道路中線，以期使整個線形連貫協(xié)調(diào)。綜上所述，選線是由淺入深，由粗到細，由面到線的工作過程。它是根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃、技術和規(guī)范指標值、自然條件、工程造價等綜合考慮的結果。2.2.4平面設計技術指標的確定1)直線做為平面線形要素之一的直線，在道路設計中使用最為廣泛。在道路平面線形設計時，一般應根據(jù)路線所處地帶的地形、地物條件，駕駛員的視覺、心理感受一級保證行車安全因素，合理地布設直線路段，對直線的最大與最小長度應有所限制。直線的最大長度應有所限制，當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調(diào)之缺陷，應結合沿線具體情況采取相應的措施。在景色單調(diào)的地點最好控制在20V（20×120＝2400米）以內(nèi)。規(guī)范規(guī)定，高速公路同向圓曲線的最小直線長度不小于6V（6×120＝720米）、反向圓曲線的最小直線長度不小于2V﹙2×120＝240米﹚。本設計速度為120km/h。2)圓曲線各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應設置圓曲線，在選用圓曲線半徑時應與計算行車速相適應，并應盡可能選用較大的圓曲線半徑，以提高公路的使用質(zhì)量。圓曲線半徑的確定，必須能夠保證汽車以一定的車速安全行駛。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。我國《公路路線設計規(guī)范》(JTGD20-2006)對于不同等級的公路規(guī)定了極限最小半徑、一般最小半徑和不設超高的最小半徑。鄭州至民權開封段ZM-KF3標設計車速為120km/h，可知(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2.4圓曲線半徑技術指標高速公路（120km/h）一般最小半徑1000極限最小半徑650不設超高最小半徑路拱5500路拱7500(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，應盡量采用大半徑曲線，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于10000米。(3)圓曲線半徑的選用在設計公路平面線形時，根據(jù)沿線地形情況，盡量采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置緩和曲線（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：1000m平曲線最小長度極限值?。?00m3)緩和曲線緩和曲線的最小長度一般應滿足以下幾方面：離心加速度變化率不過大;控制超高附加縱坡不過陡;控制行駛時間不過短;符合視覺要求;因此，《公路路線設計規(guī)范》JTGD20-2006規(guī)定：高速公路（120）緩和曲線最小長度為100m.。一般情況下，在直線與圓曲線之間，當圓曲線半徑大于或等于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(guī)范》JTGD20-2006規(guī)定：高速公路（120）停車視距St取210m。2.2.5路線方案擬定與比選根據(jù)此路所處地區(qū)的自然地理環(huán)境、社會經(jīng)濟和技術條件，確定經(jīng)過路線方案的比選設計出一條符合一定技術標準，滿足行車要求，工程量最少最節(jié)省費用的路線。綜合考慮該地區(qū)自然條件、技術標準、工程投資等因素，初步擬定了兩個方案，路線方案比選圖如下：方案一：從點（4128453.143，499161.282）開始。該線路高差相對較小，所經(jīng)區(qū)域大部分是微丘，土石方工程量相對較小，該線路設置一條圓曲線，圓曲線半徑R=2000m，因半徑小于規(guī)范規(guī)定的當高速公路設計設計車速為120Km/h時的不設緩和曲線的最小半徑，故需設緩和曲線，Ls=300m。方案二：從點（4128453.143，499161.282）開始。該線路前半部分所經(jīng)區(qū)域大多為微丘區(qū)，土石方工程量較大。該線路設置兩條圓曲線，該半徑小于規(guī)范規(guī)定的當高速公路設計設計車速為120Km/h時的不設緩和曲線的最小半徑，故設緩和曲線。表2.5方案比選方案一方案二優(yōu)缺點優(yōu)點：1.土石方工程量小，拆除沿線設施較少，有利于環(huán)境保護2線形簡單，比較緩和3符合地理區(qū)位優(yōu)勢，遠離居住區(qū)相對安全缺點：1.平面線形指標略低，但可滿足要求優(yōu)點：1.平面線性指標高，行車舒適性好。2占用較少的低等級車道。缺點：1.線形復雜，道路設計復雜2土石方工程量大高速公路投資比較大，對所經(jīng)過地區(qū)的經(jīng)濟起重要作用，所以在修建過程中應綜合考慮沿線地帶的自然地理特征，設計要特別注意線形設計，使之在視覺上能誘導視線，保持線形的連續(xù)性，讓司機和乘客在生理和心理上有安全感和舒適感，同時考慮到經(jīng)濟因素，盡量使工程量最小，造價最低。綜合考慮：1)從景觀、行車視覺上看，方案一優(yōu)于方案二;2)從路線平面指標上看，方案一較好;3)從規(guī)模及施工難度上看，方案一較好;綜合考慮以上各種因素,最終選擇方案一作為最終設計方案2.3平面設計2.3.1平面設計的一般原則1)道路是一條帶狀的三維空間的實體，是由路基、路面、橋梁、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，一般是在盡量顧及縱、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(zhì)、水文及其它必要的資料后，再設計縱斷面和橫斷面、路線設計的范圍，只限于路線的幾何性質(zhì)，不涉及結構。3)現(xiàn)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(qū)或者山澗谷底、市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)、長大隧道、橋梁等構造物路段、路線交叉點及其前后路段、雙車道公路提供超車的路段可以采用直線。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2.3.2逐樁樁號計算1、曲線幾何元素的計算公式如下：內(nèi)移值：(2.1)切線增值：(2.2)緩和曲線角：(2.3)切線長：(2.4)曲線長：(2.5)圓曲線長：(2.6)外距：(2.7)切曲差：(2.8)校正值：(2.9)圖2.1平面線要素示意圖式中：——切線轉(zhuǎn)向角(o)；R——曲線半徑(m)；Ls——緩和曲線長(m)；T——切線長(m)；E——外距(m)；L——曲線全長(包括緩和曲線)(m)；J——校正值(m)；q——切線增長值(m)；p——曲線內(nèi)移值(m)；——緩和曲線角(°)。2、計算過程：則由Ls=300m，R=2000m根據(jù)上式(2.1)、(2.2)、(2.3)解得=1.8746(m)，=150(m)，=4.30(°)=1.8750-0.42510-3=1.8746m=150-2.812510-2=150m=4.30°平曲線設計及線形要素和曲線上的五個基本樁號：交點JD1樁號K1+912.852，坐標（4128686.251，501059.878），R=2000m，Ls=300m，轉(zhuǎn)角α=左31°24′22.5″高速公路車速120km/h,那么圓曲線長度=781.908m曲線長度=1381.908m切線長度=705.168m外矩=77.426m緩和參量=774.597m第一緩和曲線起點樁號ZH=K1+912.852-T1=K1+200.061第一緩圓點樁號

HY=K1+200.061+Ls=K1+500.061曲線中點樁號QZ=K1+500.061+Ly/2=K1+898.203第二圓緩點樁號YH=QZ+Ly/2=K2+296.346第二緩和曲線終點HZ=YH+Ls=K2+596.346本設計選用的事方案一，計算結果見表2.4：表2..6平曲線幾何要素表R(m)αL(m)T(m)E(m)J(m)200031°24′22.5″1381.908705.16877.42628.428其余具體計算數(shù)值見直線、曲線及轉(zhuǎn)角表2.3.3逐樁坐標計算1）主線逐樁坐標計算公式（1）HZ點（包括路線起點）至ZH點之間的中樁坐標計算此段為直線，樁點的坐標按照以下公式計算：（2.10）（2.11）式中：為路線導線至的坐標方位角；為樁點至點的距離，即樁點里程與點里程之差；和為點的坐標。（2）ZH點至YH點之間的中樁坐標計算此段包括一緩和曲線和圓曲線，緩和曲線上面的各點坐標按緩和曲線參數(shù)方程計算：（2.12）（2.13）圓曲線上各點的計算公式為：（2.14）（2.15）其中：，為該點至HY或YH的曲線長，僅為圓曲線部分的長度。通過坐標變換將其轉(zhuǎn)換為測量坐標X和Y，坐標轉(zhuǎn)換公式為：=（2.16）當曲線為左轉(zhuǎn)角時，應以代入。（3）YH點至HZ點之間的中樁坐標計算此段為第二段緩和曲線，緩和曲線上面的各點坐標按緩和曲線參數(shù)方程計算：（2.17）（2.18）通過坐標變換將其轉(zhuǎn)換為測量坐標X和Y，坐標轉(zhuǎn)換公式為：=（2.19）當曲線為左轉(zhuǎn)角時，應以代入。2）計算過程 本次路線設計的逐樁坐標計算采用坐標法，且本路線設有一個控制交點。本設計中：A：（4128453.1434,499161.2825）JD1：(4128686.2505,501059.8780)C：（4128097.8478，502356.6083）(1)直線上樁坐標計算例：JD1的HZ1樁號K1+200.061已知其坐標為：X1=4128599.3871,Y1=500352.3992,求樁號K1+300的坐標：所以K1+300的坐標為X2=4128611.2908,Y2=500451.6265依此類推，詳細數(shù)據(jù)見逐樁坐標表。2.4設計成果選線成果見選線成果CAD圖平面設計成果見直曲表逐樁坐標表第三章縱斷面設計3.1縱斷面設計原則縱斷面設計的主要內(nèi)容是根據(jù)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，并設計豎曲線?；疽笫强v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(xié)調(diào)、以及填挖經(jīng)濟、平衡?？v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》（JTGB01－2003）的各項規(guī)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。起伏不宜過大和過于頻繁。盡量避免采用極限縱坡值，和理安排緩和坡段，不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡夾最短長度的緩坡。連續(xù)上坡或下坡路段，應避免設置反坡段。3縱坡設計應對沿線地形、地質(zhì)、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(wěn)定與通暢。4一般情況下縱坡設計應考慮填挖平衡，盡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(jié)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(wěn)定。6對連接段縱坡，如大、中橋引道等，縱坡應和緩、避免產(chǎn)生突變。7在實地調(diào)查基礎上，充分考慮通道、水利等方面的要求。3.2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，并保持視覺的連續(xù)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?shù)暮铣善露?，以利于路面排水和行車安全?4)注意與道路周圍環(huán)境的配合，它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并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，且平曲線應稍長于豎曲線，即所謂的“平包豎”。(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。（4）要選擇適當?shù)暮铣善露?。圖3-1平、豎曲線的組合原則3.3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，應盡量減少縱斷面上的轉(zhuǎn)坡點并設置大半徑的豎曲線，坡長坡緩宜長，坡陡宜短。根據(jù)《公路工程技術標準》JTGB01-2003規(guī)定，平原微丘區(qū)高速公路最大縱坡為3%，最小坡長最小坡長通常規(guī)定汽車以設計速度行駛9-15s的行程為宜。《標準》中規(guī)定了各級道路的最小坡長，當設計速度為120km/h，最小值為300m。最大坡長坡長太短對行車不利，而長距離的陡坡對汽車行駛也不利，汽車上坡時客服坡度阻力，采用低速檔行駛，坡長過長，長時間使用低速檔行駛，使發(fā)動機過熱，水箱沸騰，行駛無力，而下坡時，則因坡度過陡，坡段過長頻繁制動，影響行車安全。在此基礎上，《標準》規(guī)定了最大坡長，當設計速度為120km/h時，最大坡長為900m。3.4縱斷面設計方法和步驟縱斷面設計主要是指縱坡設計和豎曲線設計。其方法和步驟可歸納為以下幾點：（1）拉破錢的準備：首先在縱斷面上點繪出每個中樁的位置、平曲線示意圖（包括起、訖點位和半徑等），寫出每個中樁的地面標高，并繪出地面線。（2）標注控制點位置：即影響路線縱坡設計的高程控制點。如路線起、訖點的接線標高。（3）試坡：試坡主要是在已標出的“控制點”和“經(jīng)濟點”的縱斷面圖上，根據(jù)技術標注、選線意圖，結合地面起伏情況，本著以“控制點”為依據(jù)，照顧多數(shù)“經(jīng)濟點”的原則，在這些點位間進行穿插和裁彎取值，使出若干坡度線。最后選出既符合技術標準，又能滿足控制點要求，且土石方數(shù)量較省的設計線作為初步坡度線，再將前后坡度線延長交會，即可定出各變坡點的初步位置。（4）調(diào)整：試定縱坡后，首先將所定的坡度與選線時考慮的坡度進行比較，兩者應基本符合。調(diào)整坡度線的方法有抬高、降低、延長、縮短縱坡線和加大、減小縱坡度等。調(diào)整時應以少脫離控制點、少變動填挖為原則，以便調(diào)整后的縱坡與試定縱坡基本符合。（5）核對：根據(jù)調(diào)整后的坡度線，選擇有控制意義的重點橫斷面，如高填深挖、陡峭山坡路基、擋土墻、重要橋涵等斷面，在縱斷面圖上直接讀出對于中樁的填（挖）高度。然后按該填（挖）值用“模板”在橫斷面圖上“戴帽子”，檢查是否有填挖過大、坡腳落空或擋土墻工程過大等情況。若發(fā)現(xiàn)有問題，應及時調(diào)整縱坡。（6）定坡：縱坡設計在經(jīng)調(diào)整核對無誤后即可定坡。即逐段把坡度線的坡度值、變坡點位置（樁號）和高程確定下來。變坡點一般要調(diào)整到10m整樁位上，變坡點的高程則是根據(jù)坡度、坡長依次計算確定的。(7）計算設計標高：根據(jù)已定的縱坡和變坡點的設計標高，則可以計算出未設豎曲線以前各樁號的設計標高。3.5豎曲線設計3.5.1曲線最小半徑和最小長度在縱斷面設計中，豎曲線的設計要素受眾多因素的限制，其中緩和沖擊、時間行程及視距要求三個限制因素決定著豎曲線的最小半徑或最小長度。根據(jù)《規(guī)范》中的各行車速度時的凸、凹形豎曲線的最小半徑和最小長度，如下表3.1，表3.2，確定本設計路段的豎曲線半徑和豎曲線長度。表3.1公路豎曲線最小半徑和最小長度計算行車速度km/m1201008060403020凸形豎曲線半徑極限最小值(m)11000650030001400450250100一般最小值(m)170001000045002000700400100凹形豎曲線半徑極限最小值(m)4000300020001000450250100一般最小值(m)6000450030001500700400200豎曲線最小長度(m)100857050352520表3.2視覺要求的最小豎曲線半徑計算行車速度(km/h)豎曲線半徑(m)計算行車速度(km/h)豎曲線半徑(m)凸形凹形凸形凹形10016000100001202000012000圖3-2豎曲線縱坡圖本工程設計速度為120km/h，查《標準》所得出的此速度下豎曲線的合理取值，凸形豎曲線半徑取20000m,凹形豎曲線半徑取12000m。設計方案見上圖3.5.2豎曲線各要素計算圖3-2豎曲線要素示意圖各要素計算公式如下：(3.1)(3.2)(3.3)(3.4)式中:—豎曲線長度(m)；—豎曲線半徑(m)；—坡差(%)，，為“+”時表示凹形豎曲線，為“-”時表示凸形豎曲線；—豎曲線切線長(m)；—計算點至起算點的距離(m)；—豎曲線上任一點豎距(m)；—豎曲線外距(m)。已知在K0+360處，豎曲線半徑R＝20000m，=1.27%,=-0.93%,則：ω＝＝-2.2%,為凸形豎曲線==440.00m豎曲線起點樁號：K0+360－T=K0+140豎曲線起點高程：32.7383-T×1.27%=29.9443（m）豎曲線終點樁號：K0+360+T=K0+580豎曲線終點高程：32.7383+T×（-0.93%）=30.6923(m)其余各處豎曲線要素由上述方法即可求得。變坡點R（m）=-(%)L（m）T（m）E（m）K0+36020000-2.24402201.21K0+800120002.28273.6136.80.78K1+15018222-2.34426.4213.21.25K1+600120000.99118.859.40.15K2+380120001.56187.293.60.37K2+75020000-2.615222611.70各曲線的幾何要素詳見豎曲線縱坡圖、豎曲線表3.6設計成果縱斷面設計成果詳見豎曲表縱斷面成果圖第四章橫斷面設計道路橫斷面是指中線上各點沿法向的垂直剖面，它是由橫斷面設計線和地面線組成的。其中橫斷面設計包括行車道、路肩、分隔帶、邊溝、邊坡、截水溝、護坡道以及取土坑、棄水坑、環(huán)境保護設施等。高速公路、一級公路和二級公路中還有爬坡車道、避險車道；高速公路、一級公路的出入口處還有變速車道等。橫斷面圖中的地面線是表征地面起伏變化的線，它是通過現(xiàn)場實測或由大比例尺地形圖、測航相片、數(shù)字地面模型等途徑獲得。路線設計中所討論的橫斷面設計只限于與行車直接有關的部分，即兩側路肩外緣之間各組成部分的寬度、橫向坡度等問題，所以有時也將路線橫斷面設計稱作“路幅設計”。4.1橫斷面布置根據(jù)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(jù)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，并且應該符合公路建設的基本原則和相關規(guī)范的具體要求。本路段路基按六車道高速公路（120km/h）標準路基全寬34.5m，雙向六車道6×3.75m=22.5，，兩側硬路肩寬度為3.0×2=6.0m，土路肩的寬度為0.75×2=1.5m，中間帶的寬度為4.5m(其中中央分隔帶寬度為3.00m，兩側路緣帶寬度為0.75×2=1.5m。)路基寬度=行車道寬+分隔帶寬+路肩寬＝34.5m本設計橫斷面具體布置見路基標準橫斷面圖4.2路拱坡度設計路拱坡度需要考慮路面類型和當?shù)氐淖匀粭l件。查《公路工程技術標準》(JTGB01-2003)，瀝青路面橫坡宜取1.0～2.0%，高速公路、一級公路位于中等強度降雨地區(qū)時，路拱坡度宜采用2%；位于嚴重強度降雨地區(qū)時，路拱坡度可適當增大；路肩橫向坡度一般應較路面橫向坡度大1%~2%?？紤]到該地區(qū)降雨量，路面排水狀況和施工行車安全舒適，擬采用2.0%的路拱坡度。公路的硬路肩，采用與行車道相同的坡度。土路肩的橫坡采用3%，路拱形式采用雙向坡面，由路中央向兩側傾斜。4.3護坡道當路肩邊緣與路側取土坑底的高差小于或等于2m時，取土坑內(nèi)側坡頂可與路坡腳位相銜接，并采用路堤邊坡坡度，當高差大于2m時，應設置寬1m的護坡道；當高差大于6m時，應設置寬2m的護坡道。4.4邊溝設計邊溝橫斷面一般采用梯形，梯形邊溝內(nèi)側邊坡為1：1.0~1：1.5，外側邊坡與挖方邊坡坡度相同。少雨淺挖地段的土質(zhì)邊溝可采用三角形橫斷面，其內(nèi)側邊坡宜采用1：2~1：3，外側邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同。本設計路段地處平原微丘區(qū)，故宜采用梯形邊溝，且底寬為0.6m，深0.6m，內(nèi)側邊坡坡度為1：1。4.5超高設計為抵消車輛在曲線路線上行駛時所產(chǎn)生的離心力，將路面做成外側高于內(nèi)側的單向橫坡的形式，這就是曲線上的超高。合理的設置超高，可以全部或部分抵消離心力，提高汽車行駛在曲線上的穩(wěn)定性與舒適性。當汽車等速行駛時，圓曲線上所產(chǎn)生的離心力是常數(shù)，而在回旋線上行駛則因回旋線曲率是變化的，其離心力也是變化的。因此，超高橫坡度在圓曲線上應是與圓曲線半徑相適應的全超高，在緩和曲線上應是逐漸變化的超高。在公路工程施工中，路面的超高橫坡及正常路拱橫坡是不便于用坡度值來控制，而是用路中線及路基，路面邊緣相對于路基設計高程的相對高差來控制的。因此，在設計中為便于施工，應計算出路線上任意位置的路基設計高程與路肩及路中線的高差。所謂超高值就是指設置超高后路中線，路面邊緣及路肩邊緣等計算點與路基設計高程的高差。超高過渡段僅在回旋線上的某一區(qū)段上進行。超高方式采用繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)超高。在確定超高值時應注意以下幾點：a.高速公路、一級公路的超高橫坡不應大于10%，其他各級公路不大于8%；b.在積雪、冰凍地區(qū)，最大超高不超過6%；c.各級公路圓曲線最小超高為直線段的路拱坡度值。。圖4.1繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)本設計標段平原微丘一般地區(qū)，當設計車速為120km/h，圓曲線半徑為,因此需設超高值。確定圓曲線的超高值橫向分布力系設該圓曲線的超高值為3%。4.6加寬設計汽車在曲線路段上行駛時，為適應汽車在平曲線上行駛時后輪軌跡偏向曲線內(nèi)側的需要，平曲線內(nèi)側應增加路基路面寬度稱為曲線加寬。當平曲線的半徑大于250m時，其加寬值甚小，可以不設加寬。在本設計中半徑為2000m,所以不予考慮。4.7中央分隔帶形式設計中央分隔帶表面采用凸式，全寬3.0m，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4.8設計成果設計成果見橫斷面圖第五章路基設計路基是路面的基礎，它承受著土體本身的自重和路面結構的重力，同時還承受著由路面?zhèn)鬟f下來的行車荷載，所以路基是公路的承重主體。鄭州至民權高速開封段主要是平原微丘地段，可以設計為一般路基，一般路基通常指在良好的地質(zhì)和水文等條件下，填方高度和挖方深度不大的路基。5.1一般路基設計5.1.1一般規(guī)定1)路基設計之前，應做好全面調(diào)查研究，充分收集沿線地質(zhì)、水文、地形、地貌、氣象、地震等設計資料。2)路基設計應根據(jù)當?shù)刈匀粭l件和工程地質(zhì)條件，選擇適當?shù)穆坊鶛M斷面形式和邊坡坡度。3)沿河路基邊緣標高，應不低于路基設計洪水頻率的水位加雍水高、波浪侵襲高，以及0.5m5.1.2路基斷面形式、坡度本路段路基采用整體式斷面，其邊坡坡率確定如下：1)當填土高度小于8m時，邊坡坡率采用1∶1.5；大于8m時，8m以上部分采用1∶1.5，8m以下部分采用1∶1.75。本設計路段填土高度均小于2)當為土質(zhì)邊坡挖方時，邊坡坡率采用1:1；由于自然條件差異，本區(qū)巖質(zhì)邊坡挖方時，邊坡坡率采用1:0.755.1.3填料選擇及填筑方式1)填料選擇一般原則如下：①路床填料應均勻、密實，填料最大粒徑應小于100mm②路床加固應根據(jù)土質(zhì)、降水量、地下水類型及埋藏深度、加固材料來源等，經(jīng)比選采用就地碾壓、換土或土質(zhì)改良、加強地下排水、設置土工合成材料等加固措施。③填方路基應優(yōu)先選用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料，填料最大粒徑應小于150mm④泥炭、淤泥、強膨脹土、有機質(zhì)土及易溶鹽超過允許含量的土等，不得直接用于填筑路基。⑤液限大于50%、塑性指數(shù)大于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筑。當采用細砂、粉砂作為填料時，應考慮振動液化的影響。⑦橋涵臺背和擋土墻背應優(yōu)先選用滲水性良好的填料。在滲水材料缺乏的地區(qū)，采用細粒土填筑時，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(zhì)為粘性土，所需填料盡可能在沿線集中設置的線外取土坑取。本設路段填方量較大，沿線筑路用土采用備土形式，取土以利用低產(chǎn)田和被公路分割的邊角地以及開挖河道、魚塘等解決，在填土較高、沉降較大的地段可以利用工業(yè)廢渣（粉煤灰等）做路基填料。填方路基宜選用級配較好的粗粒土作為填料。對地下水位相對較高且隨汛期變化較大的地區(qū)，為保證填筑后路基的強度和穩(wěn)定，滿足路基填料強度和壓實度標準及路基施工要求，采用細粒土作填料時，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，應采取晾曬或摻入石灰、水泥、粉煤灰等材料進行處治，并通過試驗確定其配合比，其CBR值必須滿足表3－1的數(shù)值。通過摻加石灰從而有效的改善土質(zhì)含水量，便于路基的壓實，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(jié)、降水情況及施工方案有較為密切的關系，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，通過翻曬等方法能降低土的含水量,則可以不摻或少摻石灰。表5-1路基填料最小強度、粒徑及壓實度要求項目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0～0.3089610下路床0.30～0.8059610上路堤0.80～1.5049415下路堤1.50以下39315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(wěn)定材料處理。2)填筑方式一般路基填筑:一般路基均采用分層攤鋪分層碾壓，有利于壓實，保證強度均勻。每填一層，經(jīng)過壓實符合標準規(guī)定后方可再填上一層。松鋪厚度與地基條件、土質(zhì)、松鋪土層干密度有關。用不同材料填筑路基時，須遵守下列規(guī)則：①不同性質(zhì)的填料應分層鋪筑，不得混雜亂填（但可摻配后使用），以免形成水囊或滑動面。每種填料層累計總厚不宜小于0.5m②不同填料的層位安排，應考慮路基工作條件。凡不因潮濕或凍融影響而變更其體積的優(yōu)質(zhì)土應填在上層；路堤的浸水或受水位漲落影響的部分，宜盡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(wěn)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(wěn)性好、不易風化的礫石材料或采用無機結合料處治的土。根據(jù)該地區(qū)路基填土的實際情況，中間部位考慮到施工工期、季節(jié)、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(wěn)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。橋涵處路基填筑:為了減少路基在構造物兩側產(chǎn)生不均勻沉降，減輕跳車現(xiàn)象，提高高速公路車輛行駛的舒適性，對橋梁和涵洞兩側路基填筑需進行特殊處理。①橋涵臺后路基處理范圍對橋梁、涵洞的臺后路基處理范圍見表5-2：表5-2橋涵構造物臺后路基處理范圍構造物類型底部長度（m）上部長度（m）備注橋梁≥3～4＞3+2H含臺前溜坡及錐坡且需超常0.3m壓實，H涵洞≥2～3＞2+2H②橋臺后路基填料要求橋臺后路基范圍內(nèi)的路基填料要求采用石灰土（石灰含量5%～8%）填筑，其材料的CBR除路床頂面以下30cm大于8%以外,其余均要求大于5%，該范圍內(nèi)的壓實度﹥96%5.1.4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(wěn)固性，還可美化路容，增加行車的舒適感。本路段路基的邊坡采用拱形骨架護坡（填方）和錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土防護（挖方）。骨架采用7.5號的漿砌片石填筑，采用20號的混凝土預制板嵌邊，骨架間種草。5.2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(wěn)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。壓實度是指土壓實后達到的干密度與室內(nèi)標準擊實試驗所得的最大干密度的比值。路基壓實度標準是通過對原有道路的大量調(diào)查研究，并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(wěn)性的要求也高，路面容許產(chǎn)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?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，土質(zhì)路基的壓實度應不低于表3-1所列的數(shù)值5.3路基施工要求及注意事項5.3.1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干燥。路基填挖范圍內(nèi)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，過濕土與設計文件或規(guī)程所規(guī)定之雜物等的清除。路基取土與填筑，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。潮濕地基盡量疏干預壓，如果地下水位較高、因工期緊或其他原因無法疏干，第一層填土適當加厚或填以砂性土后再予以壓實。一般情況下，路堤填土應在全寬范圍內(nèi)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曬。5.3.2施工注意事項①路堤填筑應注意的問題路堤一般都是利用當?shù)赝潦魈盍希匆欢ǚ桨冈谠孛嫔咸钪饋淼?。為了保證路堤的填筑質(zhì)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，避免路堤巖基底滑動，需視基底土質(zhì)、水文、坡度和植被情況及填土高度采取相應的處理措施。填料選擇。由于沿線土石的性質(zhì)和狀態(tài)不同，用其填筑的路基穩(wěn)定性亦有很大差異，為保證路堤的強度與穩(wěn)定性，應盡可能選擇當?shù)胤€(wěn)定性良好的土石做填料。填土壓實。填土壓實是保證路堤填筑質(zhì)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，以及合理的施工填筑方案等。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后都必須充分重視路塹地段的排水，設置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，并適時進行邊坡修整和砌筑必要的防護設施。5.4設計成果路基設計成果詳見路基設計表路基標準橫斷面圖第六章路面結構設計6.1路面類型及結構層組合6.1.1設計原則1)路面設計應根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件，密切結合當?shù)貙嵺`經(jīng)驗，進行路基路面綜合設計。2)在滿足交通量和使用要求的前提下，應遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于養(yǎng)護、節(jié)約投資的原則，進行路面設計方案的技術經(jīng)濟比較，選擇技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠、有利于機械化、工廠化施工的路面結構方案。3)結合當?shù)貤l件，積極推廣成熟的科研成果，對行之有效的新材料、新工藝、新技術應在路面設計方案中積極、慎重的加以運用。4)路面設計方案應注意環(huán)境保護和施工人員的健康和安全。5)為提高路面工程質(zhì)量，應進行機械化施工。6.1.2路面類型確定路面面層類型的選用應符合《公路工程技術標準》的規(guī)定，路面結構層所選材料應滿足強度、穩(wěn)定性和耐久性的要求。同時路面墊層材料已采用水穩(wěn)定性好的粗粒料或各種穩(wěn)定類粒料。表6.1路面面層類型及適用范圍面層類型適用范圍瀝青混凝土高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路水泥混凝土高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路瀝青貫入、瀝青碎石、瀝青表面處治三級公路、四級公路砂石路面四級公路目前，我國等級較高的公路一般采用瀝青混凝土路面或水泥混凝土路面，兩種路面類型各有優(yōu)缺點。表6.2路面類型比較表比較項目瀝青混凝土路面水泥混凝土類型柔性剛性接縫無有噪音小大機械化施工容易較困難施工速度快慢穩(wěn)定性易老化水穩(wěn)、熱穩(wěn)均較好養(yǎng)護維修方便困難開放交通快慢晴天反光情況無稍大強度高很高行車舒適性好較好由交通量的計算知本道路為重交通，則路面要選擇高等級路面。通過對兩種不同類型路面的比較，另外結合當?shù)夭牧蟻碓醇奥访嬖O計原則等各方面綜合考慮，選用瀝青混凝土路面類型。6.1.3標準軸載及軸載換算根據(jù)《瀝青混凝土路面設計技術規(guī)范》（JTJ014-2003），設計采用現(xiàn)行路面設計規(guī)范中規(guī)定的標準軸載BZZ-100KN，p=0.7MPa,δ=10.65cm1)當以設計彎沉值為指標以及驗算瀝青層層底拉應力時凡軸載大于25kN的各級軸載（包括車輛的前、后軸）Pi的作用次數(shù)ni，按式(6.1)換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N：(6.1)式中：N—標準軸載的當量軸次，次/d；ni—被換算車型的各級軸載作用次數(shù)，次/d；P—標準軸載，kN；Pi—被換算車型各級（單根）軸載，kN；C1i—被換算車型各級軸載的軸數(shù)系數(shù)。當軸間距大于3m時，按單獨的一個軸計算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數(shù)系數(shù)為C1i=1+1.2(m-1C2i—被換算軸載的輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為1.0，四輪組為0.38?！粨Q算車輛的類型數(shù)計算示例：交通SH-141前軸：N=C1×C2×ni×(Pi/P)=1×1×380×（25.55/100）=1.004(次/d)后軸：N=C1×C2×ni×(Pi/P)=1×1×380×（55.10/100）=28.431(次/d)各車型當量軸次計算結果如下表6-2所示。軸載小于25KN的特輕軸重對結構的影響可以忽略不計，故不納入當量換算。2)當進行半剛性基層層底拉應力驗算時凡軸載大于50kN的各級軸載（包括車輛的前、后軸）Pi的作用次數(shù)ni，按式6.2換算成標準軸載P的當量作用次數(shù)N：(6.2)式中：—被換算車型各級軸載的軸數(shù)系數(shù)。當軸間距大于3m時，按單獨的一個軸計算，軸數(shù)系數(shù)即為軸數(shù)m；當軸間距小于3m時，雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)為；—被換算軸載的輪組系數(shù)，單輪組為18.5，雙輪組為1.0，四輪組為0.09?！粨Q算車輛的類型數(shù)各車型當量軸次計算結果如下表所示表6.4軸載換算結果表（彎沉和瀝青層底拉應力）車型Pi（KN）C1C2ni(次/d)C1×C2×ni×(Pi/P)(次/d)躍進NJ-130前軸6.41110500.043后軸38.311105016.147黃河JN150前軸49.00111506.737后軸101.6011150160.723太脫拉138前軸51.402.2160072.996后軸2*802.21600500.052解放CA-10B前軸19.4911235065.925后軸60.85112350270.779長征XD980前軸37.102.212206.481后軸2*72.652.21220120.565交通SH141前軸25.55113801.004后軸55.101138028.431日野KB-211前軸47.551128011.035后軸10011280280.00(次/d)1540.918表6.5軸載換算結果表（半剛性基層層底拉應力）車型軸載黃河JN-150前軸49.003.01.01501.495后軸101.601.01.0150170.310日野KB-211前軸47.551.01.02800.732后軸1001.01.0280280交通SH141前軸25.551.01.03800后軸55.101.01.03803.228躍進NJ-130前軸15.301.01.010500后軸38.301.01.010500解放CA-10B前軸19.403.01.023500后軸60.851.01.0235042.629太脫拉138前軸51.402.21.06006.432后軸2*80.002.21.0600184.55長征XD980前軸2200后軸2*72.652.21.022037.56N’=(次/d)726.936根據(jù)《公路瀝青路面設計規(guī)范》，公路瀝青混凝土路面的設計年限取15年，六車道的車道系數(shù)取0.35在設計年限內(nèi)，一個車道上的累計當量軸次參照式(4-3)進行計算：(6.3)式中：Ne—設計年限內(nèi)一個車道上的累計當量軸次，次；t—設計年限，取15年；N1—路面竣工后第一年的平均日當量軸次，次/d；Nt—設計年限最后一年的平均日當量軸次，次/d；γ—設計年限內(nèi)交通量的平均年增長率，為6%；η—車道系數(shù)，取0.45。6.1.4路面結構層組合根據(jù)規(guī)范推薦結構及當?shù)氐膶嶋H情況，擬定兩種結構層組合方案，見表4-3表6.6路面結構層組合方案表方案一方案二材料名稱厚度材料名稱厚度瀝青瑪蹄脂碎石混合料SUM-134cm半開級配瀝青碎石AM-133中粒式瀝青混凝土AC-206cmAC-206cm粗粒式瀝青混凝土AC-258cmAC-258cm水泥穩(wěn)定碎石?水泥穩(wěn)定碎石？二灰土2石灰土20土基—土基—兩個方案除上面層和底基層材料選擇不同之外，其余各層材料和設計厚度都相同，但是SMA-13和AM-13相比，SMA路面雖然單位價格較高，但是由其較高的穩(wěn)定性及較高的疲勞壽命，考慮到有效使用年限、維修費及使用者費用，折算成年平均成本時，SNA比密級配瀝青混凝土更經(jīng)濟；二灰土的強度較石灰土高、抗縮裂性較石灰土強，故擬采用方案一。6.2路面結構層組成設計6.2.1瀝青混凝土面層組成設計①路面上面層瀝青層用粗集料選用碎石，粗集料應該潔凈、干燥、表面粗糙；其纖維穩(wěn)定劑的用量，對木質(zhì)素纖維為混合料總質(zhì)量的0.3%、對礦物質(zhì)纖維為混合料總質(zhì)量的0.4%；配合比設計時5mm以上粗集料用量不低于70%，0.075mm通過量宜為8～12；馬歇爾穩(wěn)定度不低于8KN，空隙率宜控制在3～6%,動穩(wěn)定度不應低于800次/mm。水穩(wěn)定性指標：浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度不小于80%，凍融劈裂試驗殘留強度不小于75%；在溫度－10℃、加載速率50mm/min條件下，低溫彎曲試驗破壞應變不小于2000με；滲水系數(shù)不大于120ml/min。面層施工壓實度不應低于馬歇爾試驗密度的96%。面層抗滑標準：構造深度，橫向力系數(shù),擺值。②路面中、下面層瀝青混合料采用Ⅰ型密實式瀝青混凝土（空隙率3%～6%），其抗裂性能、疲勞強度和耐久性均優(yōu)于Ⅱ型半密實式瀝青混凝土（空隙率4%～10%）。瀝青中面層AC-20Ⅰ改進型及下面層AC-25Ⅰ改進型配合比設計時，馬歇爾穩(wěn)定度不應低于7.5KN，空隙率宜控制在3～6%，其動穩(wěn)定度不應低于800次/mm，其水穩(wěn)性指標：瀝青與石料的粘附性不應低于4級，浸水馬歇爾試驗(48h)殘留穩(wěn)定度不應低于85%，凍融劈裂試驗殘留強度不應低于70%，推薦瀝青用量4～6%。瀝青中、下面層施工壓實度不應低于馬歇爾試驗密度的96%(試驗段鉆孔取芯密度的99%)。6.2.2水泥穩(wěn)定碎石基層組成設計①集料組成路面基層是路面結構的承重部分，主要承受車輪荷載的豎向力，并把面層傳來的應力擴散到路基，因而它應有足夠的強度和穩(wěn)定性，同時應具有良好的擴散應力的性能和足夠的水穩(wěn)定性能，保證路面的質(zhì)量、強度，基層施工是關鍵的環(huán)節(jié)。水泥穩(wěn)定碎石作為高等級公路的基層，其優(yōu)良的性能是國內(nèi)外公認的。水泥采用普通325#或425#水泥即可滿足要求，但終凝時間一般要大于6小時。碎石的壓碎值＜35%，其最大粒徑≤37.5mm。②配合比材料的配合比采用水泥：碎石=6：94③強度指標基層壓實度不小于98%，7天抗壓強度4.5Mpa。6.2.3二灰土底基層組成設計①集料組成石灰：根據(jù)《公路瀝青路面設計規(guī)范》規(guī)定石灰質(zhì)量應符合GB1594規(guī)定的III級以上消石灰或生石灰的技術指標。粉煤灰：根據(jù)《公路瀝青路面設計規(guī)范》規(guī)定粉煤灰中的,、和總量應大于70%，燒失量不宜大于20%，比面積大于2500cm2/g。采用濕粉煤灰的含水量不宜超過35%。②配合比二灰土做底基層時，石灰與粉煤灰的比例（重量比）可用1：2～1：4（對于粉土，以1：2為宜），石灰粉煤灰與細粒土的比例可以是