高速公路毕业设计 - secret(1) - 图文

1 设计原始资料和依据

1.1 设计原始资料 1.1.1 自然地理情况

本地段属于冲积平原，地形开阔，地势起伏平缓，沿线河流、排灌沟渠交错，农田水利设施完善，乡村道路网密集、区域内均为高产农田区。 1.1.2 土壤、地质、水文资料

1）土壤

设计线路经过地段主要由第四系松散沉积层所组成。第四纪沉积层由全新（Q4a1）的低~高液限粘土夹中粗砂及上更新（Q3a1）的低~高液限粘土所组成。由于古河道多次变迁作用，地层厚度分布不均，堆积层厚度上部全新（Q4a1）一般在3~9m局部达10m，地层岩性主要为低~高液限粘土，其CBR为2%~10%；下部上更新统（Q3a1）沉积层厚度一般为10~40m，地层岩性主要为低~高液限粘土，呈中~高压缩性。

2）地质构造

本路段位于徐州附近，属于新华夏系第二隆起带与秦岭—昆仑纬向构造带交汇部位，属于淮北地台次级构造单元，地质构造简单。

3）水文

（1）地表水

本地区无大的河流，但区段内灌溉渠交错，又有两条大的沟渠。河流一般情况流量受季节影响及人工调度影响较大。检测表明沿线河流水质对混凝土不具有侵蚀性。

（2）地下水

沿线第四系沉积层内含有大量的地下水，地下水埋深1.5~2m并随汛期发生变化。

（3）气象

路线经过地区属于湿暖带半湿润季风气候区，海洋型和大陆型过渡的气候特征比较明显，气候温暖、四季分明、雨量充沛、冬寒夏热。年内夏、秋季降水相对集中，易出现暴雨造成涝灾，其余季节降水偏少。

气候区内年平均气温13.7 oC，以7、8月份最热，年平均最高气温19.4 oC，年平均最低气温9.1 oC，历年极端最高气温39.9 oC，历年极端最低气温-22.4

o

C。历年最大积雪深度20cm，最大冻土深度33 cm，历年平均无霜期163.5天。气候区内年平均降雨量884.0mm，历年最大降雨量1358.0mm，以7~10月降雨相对较为集中。

区域内常年主导风向为东北风，历年平均风速3.3m/s。最大风速16.8m/s。8、9月份受台风影响区内空气湿度较高，年平均相对湿度为70%左右，最小相对湿度65%、最大相对湿度85%。

1.1.3 路线服务范围交通运输要求和经济技术调查资料

由于此路段处于江苏徐州地区，地势平缓，沿线以农业为主，该路段经过两条大渠和一条铁路，故该道路的修通对于完善苏北地区贸易交往，改善该地区的投资环境具有深远的意义。另外修建该路所需的路基填料、石灰、碎石等集料在附近地区都非常丰富，并且都能满足技术指标要求。 1.1.4 交通量资料

表1-1 交通量资料

车型 交通量（辆/日） 小汽车 3500 黄河JN-150 跃进NJ-130 900 1100 解CA-10B 1800 太拖拉138 600 1.2 设计依据 本设计AB段高速公路位于徐州市洞山地区，根据沿线地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件进行设计，依据的有关规范、规程具体如下：

1) 部颁《公路工程技术标准》（JTJ001-97）； 2) 部颁《公路路线设计规范》（JTJ011-94）；

3) 部颁《公路路基施工技术规范》（JTJ033-95）； 4) 部颁《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-94）； 5) 部颁《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）； 6) 部颁《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071-98）； 7) 部颁《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97）； 8) 部颁《公路路基设计规范》（JTJ013-95）； 9) 部颁《公路排水设计规范》（JTJ018-97）； 10)《京福高速公路绕徐州城西段设计说明书》； 11) 拟建公路的设计原始资料； 12) 拟建公路所处地区的地区地形图。

2 路线设计

2.1 道路技术等级确定

交通量是衡量一条道路等级的标准之一，由《公路工程技术标准》（JTJ001-97）可知，高速公路的交通量是以各种汽车折合成小汽车的远景设计年限平均昼夜交通量为标准，所以本设计中采用小汽车为折合标准计算交通量。

各种车辆采用小汽车为标准时的折算系数分别为： 小汽车=1.0（包括吉普车、摩托车）； 载重车=2.0；

带拖挂载重车、铰接式公共汽车=3.0。

因为洞山地区为平原微丘区，地形起伏小，以小汽车为标准的交通量换算如下：

表2-1 换算交通量组成表

车型 小汽车 黄河JN-150 跃进NJ-130 解放CA-10B 太拖拉138 调查交通量（辆/日） 3500 900 1100 1800 600 换算系数 1.0 2.0 2.0 2.0 3.0 换算交通量（辆/日） 3500 1800 2200 3600 1800 本设计路段交通量预计年增长率r=8%，本路段设计使用年限为20年。 所以，本设计路段近期交通量如下：

No=3500+1800+2200+3600+1800=12900(辆/日)

远景设计平均日交通量依道路使用任务、性质，根据历年交通观测资料推算求得，日前一般按年平均增长率累计计算确定。公式如下：

Nd?N0(1??)n?1 （2-1-1）

式中： Nd—远景设计年平均日交通量，辆/日；

N0—起始年平均日交通量，包括现有交通量和道路修建后从其它道路吸引过来的交通量；

?—年平均增长率，%；

n—远景设计年限。

则Nd=No(1+r)n-1=12900(1+8%)20-1=55673(辆/日)

因为本路段地区地形平坦、开阔，由《公路工程技术标准》（JTJ001-97）可知本高速公路设计行车速度可为120km/h。

又由《公路工程技术标准》（JTJ001-97）可知远景年限的设计年平均日交通量范围如下表：

表2-2 远景年限的设计年平均日交通量范围（辆/日） 计算行车速度 120km/h 四车道 40000~55000 六车道 60000~80000 八车道 75000~100000 综上可知，本设计道路选定高速公路四车道，计算行车速度为120km/h。 2.2 路线方案的拟定与比选 2.2.1 路线方案选择考虑的因素：

1）路线在政治、经济、国防的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革、开放、综合利用等重要方针的体现。

2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用，与沿线厂矿、村镇规划的关系，以及沿线农田水利建设的配合及用地情况。

3）沿线地区地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；路线技术等级与实际可能达到的技术标准及对路线使用任务、性质的影响；路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、拆迁量、三材（钢筋、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护、环境等方面的影响。

4）道路与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的影响与联系等。 2.2.2 平曲线要素计算

计算公式如下：

q?Ls/2?L23s/240R42 (2-2-1)

p?Ls/24R?Ls/2384R3 (2-2-2)

β

0?28.6479Ls/R (2-2-3)

T?(R?p)tg(?/2)?q (2-2-4) L?(??2?0)R/180?2Ls (2-2-5)

E?(R?p)sec?(/2)?R (2-2-6)

J?2T?L (2-2-7)

式中 ： Ls——缓和曲线长，m；

p——圆曲线内移值，m；

qTLE——切线增加值，m；

；

——切线长，m； ——曲线全长，m； ——外距，m；

?0——缓和曲线角，

——超距，m。

注：以下各方案的平曲线的几何要素的字母指代如以上所示。 2.2.3 各方案经济技术指标 根据等高线地形图，并结合路线方案选择的综合考虑因素，洞山地区AB段高速公路设计初步拟定三个比选的方案，各方案技术指标如下：

1）方案一

（1）各点坐标及其控制点 起点A（0.000，0.000），终点 B（3042.492，3354.708） 控制点C（1696.979，1229.750）。

（2）取圆曲线的半径R=6000米，缓和曲线长LS=0米，导向角为22o。求得各曲线要素如下：

平曲线： Q= 74.990 T= 1166.28 L=2303.4 E=112.30 J=29.16。

路线全长4578.4米；曲线全长 2303.4米，曲线率为50.3%。

本方案共经过铁路1道，堤坝2个，苗林1个，谷场1个，鱼塘1个，沟渠15条，穿越各种道路共17条，计划改道4处。

2）方案二

（1）各点坐标及其控制点

起点A（0.000，0.000），终点 B（3042.492，3354.708）

控制点P（1248.574，730.953），控制点Q（1795.340，2136.111） （2）取圆曲线1的半径R1=2000米，缓和曲线长LS=190米, 导向角为40o；圆曲线2的半径R2=3500米，缓和曲线长LS=200米, 导向角为25o。求得各曲线要素如下：

平曲线1： P= 0.752 Q= 94.993 T= 823.207 L=1586.390

J

经过地区的水文资料，路基的填筑高度必须保证1.5m。综合考虑，路基的最小填筑高度确定为2.0m。

本路段所跨越的河流都不通航（对于跨度较大的沟渠或河流，按通航要求设计）。其它的天然及渠化河流：净高Hm=3.5m，净宽Bm=18m上底宽b=14m，侧高h=2.8m。参阅该地区的水文资料，根据《公路桥涵设计通用规范》（JTJ 021-89）及参考《桥梁工程》（姚玲森 主编 人民交通出版社出版），桥涵设计洪水频率为100年，桥下净空高度确定为2.5m；经过地段大部分为农用耕地，道路交错，为保证高速公路在建成后不至于影响正常的生产，在原道路与高速路的交叉处设置必要的人行通道、畜力及拖拉机通道和汽车通道。根据《公路工程技术标准》（JTJ 001-97）规定，人行通道的净高不小于2.2m，畜力及拖拉机通道的净高不小于2.7m，与乡间公路相交时设置的汽车通道净高不小于3.5m。

根据以上原则进行路基填筑，设计纵坡。本路线的起点A桩号为K0+000，原地标高为34.30m，设计标高为37.80m；终点B的桩号为K4+554.84，原地标高为34.70m，设计标高为42.73m。全路段设置六处变坡点。详细情况如下：

表2-5-1 坡段明细表 坡段 要素 坡段1 坡段2 坡段3 坡段4 坡段5 坡段6 坡段7 坡段8 起、终点桩号 起点 K0+000.00 K0+460.00 K1+160.00 K2+060.00 K2+940.00 K3+440.00 K3+980.00 K4+554.84 终点 K0+460.00 K1+160.00 K2+060.00 K2+940.00 K3+440.00 K3+980.00 K4+554.84 —— 起点标高（m） 原地面高 34.30 34.30 34.56 34.02 34.32 34.30 34.80 34.70 设计标高 38.800 40.580 39.417 41.688 39.649 43.661 41.279 42.730 坡长 m 460 700 900 880 500 800 314.84 —— 坡度 % 0.53 -0.30 0.31 -0.31 1.53 -0.93 0.31 ——

表2-5-2 竖曲线要素表

曲线 曲中桩号（PVI） 曲线1 曲线2 曲线3 曲线4 曲线5 曲线6 桩号 K0+000 K0+020 K0+040 K0+060 K0+080 K0+100 K0+120 K0+140 K0+160 K0+180 K0+200 K0+220 K0+240 K0+260 K0+280 K0+300 K0+320 K0+340 K0+360 K0+380 K0+400 K0+460.000 K1+160.000 K2+060.000 K2+940.000 K3+440.000 K4+980.000 X坐标值 00.00 15.2396 30.4792 45.7187 60.9583 76.1979 91.4375 106.6771 121.9167 137.1562 152.3958 167.6354 182.8750 198.1146 213.3542 228.5937 243.8333 259.0729 274.3125 289.5521 304.7917 曲线要素 半径R（m） 切线长T（m） 外距E（m） 坡度差ω（%） 30000 60000 50000 20000 20000 30000 Y坐标值 00.00 12.9520 25.9041 38.8561 51.8081 64.7602 77.7122 90.6642 103.6163 116.5683 129.5203 142.4723 155.4244 168.3764 181.3284 194.2805 207.2325 220.1845 233.1366 246.0886 259.0406 124.5 183 155 184 246 186 桩号 K0+420 K0+440 K0+460 K0+480 K0+500 K0+520 K0+540 K0+560 K0+580 K0+600 K0+620 K0+640 K0+660 K0+680 K0+700 K0+720 K0+740 K0+760 K0+780 K0+800 K0+820 0.258 0.279 0.240 0.846 1.513 0.577 X坐标值 320.0312 335.2708 350.5104 365.7500 380.9896 396.2292 411.4687 426.7083 441.9479 457.1875 472.4271 487.6667 502.9062 518.1458 533.3854 548.6250 563.8646 579.1041 594.3437 609.5833 624.8229 -0.83 0.61 -0.62 1.84 -2.46 1.24 Y坐标值 271.9927 284.9447 297.8967 310.8488 323.8008 336.7528 349.7048 362.6648 375.6559 388.5609 401.5130 414.4650 427.4170 440.3691 453.3211 466.2731 479.2252 492.1772 505.1292 518.0813 531.0333 附表1：逐桩坐标表

续上表 K0+840 K0+860 K0+880 K0+900 K0+920 K0+940 K0+960 K0+980 K1+000 K1+020 K1+040 K1+060 K1+080 K1+100 K1+120 K1+140 K1+160 K1+180 K1+200 K1+208.22 K1+220 K1+240 K1+260 K1+280 K1+300 K1+320 K1+340 K1+360 K1+380 K1+400 K1+420 640.0625 655.3021 670.5416 685.7812 701.0208 716.2604 731.5000 746.7396 761.9791 777.2187 792.4583 807.6979 822.9375 838.1771 853.4166 868.6562 883.8958 899.1354 914.3750 920.6417 929.3612 944.5660 959.7382 974.8779 989.9848 1005.0589 1020.1001 1035.1083 1050.0834 1065.0253 1079.9340 543.9853 556.9373 569.8894 582.8414 595.7934 608.7455 621.6975 634.6495 647.6016 660.5536 673.5056 686.4577 699.4097 712.3617 725.3138 738.2658 751.2178 764.1698 777.1219 782.4479 789.8693 802.8621 815.8930 828.9617 842.0682 855.2124 868.3943 881.6137 894.8707 908.1650 921.5966 K1+440 K1+460 K1+480 K1+500 K1+520 K1+540 K1+560 K1+580 K1+600 K1+620 K1+640 K1+660 K1+680 K1+700 K1+720 K1+740 K1+760 K1+780 K1+800 K1+820 K1+840 K1+860 K1+880 K1+900 K1+920 K1+940 K1+960 K1+980 K2+000 K2+020 K2+040 1094.8092 1109.6510 1124.4592 1139.2338 1153.9746 1168.6810 1183.3547 1197.9937 1212.5986 1227.1694 1241.7058 1256.2078 1270.6754 1285.1084 1299.5067 1313.8703 1328.1990 1342.4929 1356.7517 1370.9754 1385.1639 1399.3171 1413.4349 1427.5173 1441.5642 1455.5754 1469.5508 1483.4905 1497.3943 1511.2621 1525.0938 934.8655 948.2715 961.7146 975.1946 988.7116 1002.2653 1015.8558 1029.4829 1043.1466 1056.8467 1070.5833 1084.3561 1098.1651 1112.0103 1125.8915 1139.8086 1153.7617 1167.7505 1181.7750 1195.8350 1209.9307 1224.0617 1238.2281 1252.4297 1266.6665 1280.9383 1295.2452 1309.5869 1323.9635 1338.3747 1352.8206

续上表 K2+060 K2+080 K2+100 K2+120 K2+140 K2+160 K2+180 K2+200 K2+220 K2+221.3 K2+240 K2+260 K2+280 K2+300 K2+320 K2+340 K2+360 K2+380 K2+400 K2+420 K2+440 K2+460 K2+480 K2+500 K2+520 K2+540 K2+560 K2+580 K2+600 K2+620 K2+640 1538.8893 1552.6487 1566.3716 1580.0582 1593.7083 1607.3218 1620.8986 1634.4386 1647.9418 1648.8212 1661.4081 1674.8374 1688.2296 1701.5846 1714.9023 1728.1827 1741.4257 1754.6311 1767.7990 1780.9292 1794.0216 1807.0762 1820.0929 1833.0716 1846.0122 1858.9146 1871.7788 1884.6047 1897.3921 1910.1411 1922.8515 1367.3010 1381.8159 1396.3651 1410.9485 1425.5662 1440.2179 1454.9036 1469.6232 1484.3766 1485.3400 1499.1638 1513.9845 1528.8388 1543.7265 1558.6475 1573.6018 1588.5892 1603.6098 1618.6632 1633.7496 1648.8687 1664.0205 1679.2049 1694.4218 1709.6711 1724.9527 1740.2665 1755.6124 1770.9903 1786.4002 1801.84118 K2+660 K2+680 K2+700 K2+720 K2+740 K2+760 K2+780 K2+800 K2+820 K2+840 K2+860 K2+880 K2+900 K2+920 K2+940 K2+960 K2+980 K3+000 K3+020 K3+040 K3+060 K3+080 K3+100 K3+120 K3+140 K3+160 K3+180 K3+200 K3+220 K3+234.06 K3+240 1922.8515 1948.1563 1960.7505 1973.3059 1985.8223 1998.2196 2010.7379 2023.1369 2035.4967 2047.8172 2060.0982 2072.3397 2084.5416 2096.7039 2108.8264 2120.9092 2132.9520 2144.9549 2156.9178 2168.8405 2180.7231 2192.5654 2204.3674 2216.1290 2227.8501 2239.5307 2251.1706 2262.7699 2274.3284 2282.4289 2285.8472 1801.8418 1832.8203 1848.3569 1863.9249 1879.5242 1895.1548 1910.8165 1926.5093 1942.2330 1957.9876 1973.7729 1989.5889 2005.4355 2021.3124 2037.2198 2053.1574 2069.1252 2085.1230 2101.1508 2117.2084 2133.2958 2149.4128 2165.5594 2181.7355 2197.9409 2214.1756 2230.4394 2246.7322 2263.0540 2274.5447 2279.4025

续上表 K3+260 K3+280 K3+300 K3+320 K3+340 K3+360 K3+380 K3+400 K3+420 K3+440 K3+460 K3+480 K3+500 K3+520 K3+540 K3+560 K3+580 K3+600 K3+620 K3+640 K3+660 K3+680 K3+700 K3+720 K3+740 K3+760 K3+780 K3+800 K3+820 K3+840 K3+860 2297.3565 2308.8659 2320.3752 2331.8845 2343.3939 2354.9032 2366.4126 2377.9219 2389.4312 2400.9406 2412.4499 2423.9593 2435.4686 2446.9780 2458.4873 2469.9966 2481.5060 2493.0153 2504.5247 2516.0340 2527.5433 2539.0527 2550.5620 2562.0714 2573.5807 2585.0900 2596.5944 2608.1087 2619.6181 2631.1274 2642.6367 2295.7590 2312.1155 2328.4720 2344.8285 2361.1850 2377.5415 2393.98980 2410.2545 2426.6110 2442.9675 2459.3240 2475.6805 2492.0370 2508.3935 2524.7500 2541.1065 2557.4630 2573.8195 2590.1760 2606.5325 2622.8890 2639.2455 2655.6020 2671.9585 2688.3150 2704.6715 2721.0280 2737.3845 2753.7410 2770.0975 2786.4540 K3+880 K3+900 K3+920 K3+940 K3+960 K3+980 K4+000 K4+020 K4+040 K4+060 K4+080 K4+100 K4+120 K4+140 K4+160 K4+180 K4+200 K4+220 K4+240 K4+260 K4+280 K4+300 K4+320 K4+340 K4+360 K4+380 K4+400 K4+420 K4+440 K4+440 K4+460 2654.1461 2665.6554 2677.1648 2688.6741 2700.1835 2711.6928 2723.2021 2734.7115 2746.2208 2757.7302 2769.2395 2780.7488 2792.2582 2803.7675 2815.2769 2826.7862 2838.2955 2849.8049 2861.3142 2872.8236 2884.3329 2895.8423 2907.3516 2918.8609 2930.3703 2947.8796 2953.3890 2964.8983 2976.4076 2976.4076 2987.9170 2802.8105 2819.1670 2835.5235 2851.8800 2868.2365 2884.5930 2900.9495 2917.3060 2933.6625 2950.0190 2966.3755 2982.7320 2999.0885 3015.4450 3031.8015 3048.1580 3064.5145 3080.8710 3097.2275 3113.5840 3129.9405 3146.2970 3162.6535 3179.0100 3195.3665 3211.7230 3228.0795 3244.4340 3260.7925 3260.7925 3277.1490

续上表 K4+480 K4+540 2999.4263 3033.9543 3293.5055 3342.5750 K4+554.84 3042.4915 3354.7076

附图2-2-1 ： 方案比选图

3 道路横断面设计和路基设计

3.1 断面布置及加宽、超高

1）横断面布置

本设计路段横断面布置为双幅四车道形式，路基全宽设计为28.0m，其余各部分组成为：中间带为4.5米（左侧路缘带为2*0.75m，中央分隔带为3.0m），行车道为2*2*3.75m，硬路肩（含右侧路缘带0.5m）为2*3.5m，土路肩为2*0.75 m，中央分隔带为凸形，路基的设计标高为中央分隔带边缘的路面标高。

路基横断面布置见详图。 2）横坡

本路面拟采用沥青混凝土高等级路面，本着有利于排水施工和行车的原则，由《公路路线设计规范》（JTJ011-94）中查表知：沥青混凝土路面横坡度宜取1.0~2.0%，所以本设计取路面横坡度为2.0%，硬路肩横坡为2.0%，土路肩横坡比路拱大1.0~2.0%，故可取土路肩横坡为3.0%。 3）中央分隔带形式及开口 中央分隔带全宽3.0m，表面为凸形，双向外做横坡1.5%，为了便于养护作业和某些车辆在必要时驶向反车道，中央分隔带应按一定距离设置开口部。本设计中每2000m设置一个开口，并考虑在大桥一侧桥头处置一处，开口端部的形状采用施工简单的半圆形状。

中央分隔带的布置图如下：

2%沥青面层16cm二灰碎石34cm二灰土20cm路基4横向塑料排水管集水槽(100cm)2cmM5号水泥砂浆抹面填土夯实不透水土工布2%沥青面层1:11:11:1纵向碎石盲沟图3-1 央 分中央分隔带布置图图5-3-2中隔带排水布置图

1:11:11:1二灰碎石二灰土6软式透水管路基 4）平曲线加宽

由于本路线中平曲线半径平均大于250m，根据《公路工程技术标准》（JTJ001-97）3.0.12中规定，平曲线半径大于250m时，不须设加宽值，因

此本路段不设加宽值。

5）平曲线超高

根据《公路工程技术标准》（JTJ001-97）3.0.11中规定，道路一条平曲线半径大于5500m时不设超高，所以本路段不设超高。

6）路基边坡

路基边坡的陡缓程度直接影响到路基的稳定和路基土石方工程数量。路基边坡坡度主要由填料的物理力学性质、气候条件、边坡高度、基底工程地质条件、水文地质等因素决定。因拟建公路全为填方路基，路基的填土为粉质粘土，耐冲刷能力较好，按《公路路基设计规范》（JTJ033-95）规定，以6m为界，当填土高度小于6 m时，边坡坡率采用1：1.5，大于6m时坡率为1：1.75m。故本设计路基边坡上部采用的1：1.5坡率，下部采用1：1.75的坡率。 3.2 路基设计 3.2.1 一般路基设计

1）路基设计的基本要求

（1）设有中央分隔带的高速公路,路基设计标高应为中央分隔带的外侧边缘标高。在设置超高加宽路段，则为设置超高加宽前的路基边缘高度。

（2）路基应根据其使用要求和当地的自然条件，并结合施工方案进行设计，既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。

（3）影响路基强度和稳定的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，做好综合排水设计，形成完整的排水系统。

2）根据各桩号路基高度，确定路基断面形式、坡度

选择Ｋ1+500～K2 +000段的路基设计，具体设计见路基横断面图。进行各桩号处的横断面设计。由于本设计路线段均为填方，其路基断面总体上来说是填方路堤形式。各个横断面除直线段路基断面均为标准横断面（路面横坡为2%，土路肩横坡为4%）之外，曲线段设置超高处按照计算得到的相应数值设计其横断面形式和坡度。本设计路段全线均为填方路基，土路肩外边缘与护坡道内侧高差H均在8m以内，路堤边坡一律采用1:1.5，护坡道宽均为1.0m；护坡道均设置向外倾斜4.0%的横坡。路基设计标高以中央分隔带外侧边缘为准设计详情见各桩号路基横断面图。

3）设计依据

本路段根据沿线的地形、地貌、水文等自然条件依据相关规范、标准等

进行，主要依据如下：

部颁《公路工程技术标准》（JTJ001-97）；

部颁《公路路基施工技术规范》（JTJ033-95）； 部颁《公路路基设计规范》（JTJ013-95）；

部颁《公路排水设计规范》（JTJ018-97）。

4）选择及填筑方式，各层土分配，最佳含水量确定和超限处理方法。 本施工段全线均为填方路基，所需填料来源于沿线集中设计的取土坑。路基填料强度要求如表3－2－1。

表3－2－1 路基填料强度参数 项目分类 上路床 下路床 上路堤 下路堤 路面底面以下深度(cm) 0～30 30～80 80～150 150以下 填料最小强度(CBR)(%) 8 5 4 3 根据地质资料，设计线路经过地段主要由第四系松散沉积层所组成。第四系沉积层由全新统的低～高液限粘土夹中粗沙及上更新统的低～高液限粘土所组成，其CBR值为2.5%～15%。

设计线路经过的地段是平原地区，因此，沿线桥涵及通道等构筑物较多。全线有桥梁（跨河流、沟渠等）6座，跨数跨径依次为2-13m，2-13m，2-16m，2-10m，7-30m，2-25m；有通道（跨线桥）10个，其跨数跨径为1-8m。另外，本设计线路计划改道4处。

为满足路基填料强度和压实标准及施工要求，对路基填土进行适当掺加石灰处理。通过掺加一定量的石灰进行适当掺加石灰处理。通过掺加一定量的石灰，改善含水量大的土，便于路基压实，保证路基的强度。沿线填土含水量的大小于与地层，施工季节，降水情况及施工方案有较为密切的关系，因此，如果路基填料强度和含水量能满足要求，或在施工工期允许的情况下，通过可以降低含水量的土，则可以不掺加或少掺石灰。掺加石灰处理的原则如下：

（1）路床顶面以下0～30cm范围内，掺加7～8%石灰，30cm～80cm掺加5～6%石灰，设计按7%计列石灰量。

（2）对于路基中部填土，由施工单位和监理单位根据具体情况，在保证路基强度、压实度和水稳性的前提下，决定处理的土层及掺灰量，设计按中部总体积的40%掺5%石灰控制掺灰总量。

（3）基底处理、边坡防护

本路段路基所需填料来源于沿线集中设置的取土坑。结合本地区的自然环境及土质特点，在填筑路堤前，全段应由地表向下至少清除15cm的耕植土，清表深度以清除地表植物的根茎为准。清表后经碾压稳定后方可开始填土。特殊地段根据植物根系深度具体确定清表厚度，确保填土中没有植物根茎。经碾压稳定后方可开始填土。其压实度应大于85%。具体方法如下：

①填筑路堤前应清除地表15cm耕植土，在清除后的地面上进行蹍压，其压实度应大于85%。

②路床顶面以下0～30cm范围内，掺加7～8%石灰，30cm～80cm掺加5～6%石灰，设计按7%计列石灰量。

③对于路基中部填土，应视土质、含水量大小、施工季节等情况，在保证路基CBR、压实度等要求的前提下，决定是否掺灰及掺灰量，设计按中部总体积的40%掺5%石灰计列石灰用量。

路基的填筑高度用H表示。 路基的最小填筑高度H＞2m时，采用浆砌片石衬砌拱防护。其中，当2m≤H≤3m时，设置单层衬砌拱，当3m

本路段全线均为填方路基，采用重型击实标准，分层压实。路基压实度要求见表3-2-2。

表3-2-2 路基压实度要求

项 目 分 类 上路床

路面底面以下深度(cm)

0～30

压 实 度 (%)

≥95 续上表

下路床 上路堤 下路堤

30～80

80～150 150 以下

≥95 ≥93 ≥90

注：表列压实度数值系指按《公路土工试验规程》重型击实实验法求得的最大干密度的压实度。

为保证路肩的稳定，对于土路肩培土的压实度要求≥90。 3.2.3 构造物处特殊地段路基设计

对于桥台及通道两侧处的路基，如填筑的土基能满足强度要求，则采用土基，如不能满足强度要求，则采用级配砂砾来填筑，满足强度要求后，进行桥梁的建筑。 3.2.4 取土坑设计

1）路基土方及掺加石灰量的计算

根据全线路基填、挖方量并扣除掺加石灰量得出所需填土量并据此确定取土坑的大小及数量，并考虑施工过程中的经济运距及土的性能参数确定取土坑的具体位置。

2）取土坑设计

与地方政府交换意见后，最终确定取土坑的断面形式（详见附图）。取土坑位置为路线用地界以外20~1000m范围内。两侧集中设置的取土坑面积一般不小于20亩。取土时周边预留1m，防止边坡坍塌影响农田耕种，边坡1∶1.5，取深根据地形、地质条件确定。另计运输损耗0.03。为利于养殖业的发展，取土坑大于30亩的中央留土埂2m，以利通行。 3.2.5 护坡道和用地范围

1）护坡道

根据《公路路基设计规范》（JTJ013-95）并结合本路段的实际特点，本路段护坡道宽度均取1.0m，护坡道表面外横坡度为4%，护坡道上植树种草防护。

2）用地范围

填方路段用地范围为路基排水沟外2.0m，桥梁段以桥梁上部构造水平投影边缘外侧2.0m以内为公路用地范围。 3.2.6 路基施工要求及注意事项

1）一般路基施工要求及注意事项

（1）应做好原地面临时排水设施，并与永久排水设施相结合。排除的雨水，不得流入农田、耕地，亦不得引起水沟淤积和路基冲刷。

（2）路基在填筑前应对场地耕植土进行清除，厚度按15cm计列，压实补偿按10cm计列，按表3-2-2中的要求压实度分层夯实。清除的耕植土应放在取土坑旁，待取土完毕后，再推入坑中或用于农田复耕的肥料资源。

（3）路基填筑应采用水平分层填筑法施工，根据设计断面，分层填筑、分层压实，分层的最大松铺厚度不应超过30cm，填筑至路床顶面最后一层。 （4）路基填筑应采用水平分层填筑法施工，即按照横断面全宽分成水平层次逐层向上填筑。如原地面不平，应由最低处分层填起，每填一层，经过压实符合规定要求之后，再填上一层。

（5）若路基填筑分几个作业段施工，两段交接处，不在同一时间填筑，则先填地段，应按1：1坡度分层留台阶。若两个地段同时填，则应分层相互交叠衔接，其搭接长度，不得小于3m。

（6）压实度按压实标准执行，为保证均匀压实，应注意压实顺序，并经常检查土的含水量。掺灰剂量和均匀性。

（7）为保证路基边部的强度和稳定，施工时超宽30cm填土压实。

（8）为了减少路基在构造物两侧产生不均匀沉降而导致路面不平整，对于构造物两侧路基范围在填筑时需特别注意。

表3-2-3 路基范围内路基填料的CBR值

两侧的路基范围 构造物型式

桥梁 通道 涵洞

底部长度 ＞桥台高度 ＞2?B ＞2??

上部长度 ＞桥台高度 +搭板长 ＞2?B+搭板长(2B?4.00)

2???4.00备 注 含台前溜坡，溜坡需超长0.3m压实

B－通道宽度(m)

括号中为暗通道 ?－管径或涵洞宽

度(m)

上表所列路基范围内的路基填料的CBR值除路床顶面以下30cm大于8以外，其余均要求大于5，该范围的压实度?95%。当路桥的施工方案要求采用先填筑路基施工桥台时，其压实机具要求同一般路基；当构造物施工方案采用先施工构造物后填路基时。对于大型大型压实机具压不到的地方，必须配以小型压实机具薄层蹍压，以确保压实度。

2）构造物处路基施工要求

（1）桥头施工时，对于桩柱式桥台，应先填土至路床施工高程后施工桥台桩；对于肋板式桥台，施工顺序为桥台桩→承台→肋板→填土，填土时采用小型振动压路机薄填对称轻压多遍，以保证压实度，填土至路床施工高程并稳定后施工盖涵。

（2）对于通道、涵洞等小型构造物的施工，基坑开挖后若发现土质差，达不到设计所需的承载力，可视实际情况确定处理方法，使地基承载力，可视实际情况确定处理方法，使地基承载力达到设计所需的承载力。

（3）台背回填方法

①回填材料及试验准备工作

a.台背回填回填材料采用级配碎石与黄砂混合料，最大粒径不大10cm。 b.试验准备工作：对碎石和黄砂取样进行了筛分和击实试验，并确定不同颗粒含量时的最大干容重。

②台背回填范围的确定

台背回填范围：从台背与基顶的交点向台后引长2m的水平线再引1：1斜线上至涵顶，此折线与台背线及涵顶顶面线所含的纵断面为台背回填的范围。2m以外部分基坑处理方法同鱼塘。中央分隔带及绿化带对应的台背回填范围的回填材料及方法同路基范围内的中央分隔带及绿化带填筑。

③台背回填的方法

回填：将碎石和黄砂按比例拌和均匀后，分层回填，每层压实度厚度不大于15cm（如用振动压路机碾压每层厚度可大于20cm）。1米宽包边土。回填是在台身上标出层数以便控制，压实机械采用电动振动夯或振动压路机。

④台背回填质量检测 回填时每层检测一次压实度，采用灌水法，每断面验3点。 涵洞理边坡范围围理范坡边路基河道处台背回填范围台背回填范围基处路河道 图3-2-1 台背回填范围示意图 台背回填范围示意图3）其它

地基处理、施工是一个动态管理的过程，施工过程中必须加强沉降和稳

定观测，严格控制填土速率，每填一层土须进行一次观测，并控制地面沉降：≤10mm/d。施工过程中，如发现地质条件与设计有出入时，经监理工程师同意后，可适当调整。

4 路面结构设计

路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物，而坚强稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证。路面结构层的存在又保护了路基，使之避免了直接经受车辆和大气的破坏作用而长期处于稳定状态。所以路面结构的设计是整个道路设计的重要组成部分，因此，其好坏直接影响行车的速度、安全以及运输成本等一系列实际的问题。特别是高速公路有了良好的路面就能保证车辆高速、安全并且舒适的行使，可以节省很多运输成本，可以成功的发挥高等级道路的功能。 4.1 路面类型及结构层组合

本道路设计使用年限为20年，计算交通量为55673辆/日，为重型交通，故选用高等级的路面。高等级道路的路面一般有柔性路面（沥青混凝土）和刚性路面（水泥混凝土）之分。

下面是对这两种路面类型进行的实用比较。

表4-1-1 面层类型比选 项目 平整度 接缝 舒适性 耐磨性 震动程度 噪音 施工期 养护维修 机械化施工 沥青混凝土 好 无 好 强 小 小 短 简便 容易 水泥混凝土 差 有 差 弱 大 大 长 繁杂 困难 项目 分期修建 强度 稳定性 耐久性 开放交通 时间 水稳定性 抗滑性 投资 沥青混凝土 合适 稍差 差 好 早 差 好 少 水泥混凝土 不合适 高 高 好 迟 高 稍差 多 综合以上两种路面类型的优劣比较，本路段决定采用沥青混凝土路面，设计路面的上面层为抗滑表层，材料为AK－16A沥青混凝土；中面层为AC-20Ⅰ型沥青混凝土；下面层为AC-30Ⅱ型沥青混凝土。基层拟从两种设计方案中比选：其一为二灰结碎石基层，其二为水泥稳定碎石基层。底基层均采用为20cm的二灰土。详细组合见下表。

表4-1-2 路面结构层方案表 方 案 一 上面层 AK-13A （4cm） AK-13A （4cm） 中面层 AC-20Ⅰ (6cm) AC-20Ⅰ (6cm) 下面层 AC-30Ⅱ (6cm) AC-30Ⅱ (6cm) 基 层 二 灰 碎 石(?cm) 底基层 二灰土 （20cm） 二灰土 （20cm） 二 水泥稳定碎石（？cm） 4.2 路面结构层组成设计 4.2.1 基层组成设计

1）二灰碎石基层组成设计

（1）集料组成

基层是沥青路面的主要承重面，必须具有足够的强度且保证在水、温度作用下有良好的稳定性。考虑到本地材料供应及尽可能减少基层伸缩裂缝，基层选择二灰碎石材料，以碎石构成骨架，石灰、分煤灰作为填料的软挤型结构。材料要求如下：

石灰：石灰质量应达到Ⅲ级钙质消石灰的质量标准。 粉煤灰：根据《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97），粉煤灰中SiO2Fe2O3和Al2O3含量不小于70%，粉煤灰的烧失量不应超过20%，比表面积不超过2500cm2/g，采用湿粉煤灰的含水量不超过5‰，材料的来源于附近的电场。

碎石：最粒径不大于40cm，集料压碎值不大于30%。 （2）配合比

材料配合比采用石灰：粉煤灰：碎石为8：17：75。 （3）强度指标

基层压实度不小于98%，7天浸水抗压强度不小于0.8Mpa。 基层材料组成、配合比、强度指标见表4－2－1。

表4-2-1 基层材料方案比较

方案 一 二

材 料 二灰碎石 水稳碎石

配合比 8:17:75 5%

200C抗压回弹 模

量(MPa) 1500 1500

150C抗压回弹模量

(MPa) 1500 1400

劈裂强度(MPa) 0.6 0.5

2）二灰土底基层组成设计 （1）集料组成

石灰、粉煤灰同二灰碎石基层，土宜采用塑性指数12~20的粘性土 （2） 配合比

石灰：粉煤灰：土的配合比为10：30：60

底基层二灰土的石灰、粉煤灰、土的配合比为10:30:60，抗压回弹模量为600MPa，劈裂强度0.20Mpa。 4.2.2 面层组成设计

表4-2-2 面层材料设计

面 层

沥青混凝 类 型

层 厚 (cm) 4 5 7

200C抗压 1400 1200 1000

150C抗压 2000 1600 1400

劈裂强度(MPa)

1.2 1.0 0.8

回弹模量(MPa) 回弹模量(MPa)

上面层 AK－13A 中面层 AC－20Ⅰ 下面层 AC－30Ⅱ

4.3 路面结构层厚度设计 4.3.1 土基回弹模量的确定 由于本路段无实测条件，故可按查表法预测土基回弹模量值。 1）确定临界高度

本路段土基设计为不利季节处于干燥状态，因为徐州地区为Ⅱ5区，由设计资料知该地区土质为粘性土，查《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)附录E1可确定临界高度H1在2.1m~2.5m之间。

2）土的平均稠度

因本路段属于干燥类型，根据路基的临界高度，由《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)中6.1.2-1和6.1.2-2知路床表面以下80cm深度内平均稠度为Wc≥1.10，本设计取Wc=1.10。

3）确定土基回弹模量

据以上所述查表得该地区的土基回弹模量为E0=52.0Mpa。为保证高填土路基的含水量，设计中取E0为45.0 Mpa。 4.3.2 路面设计参数的确定

1）交通量组成

已知设计年限为20年，设计年限内交通量年平均增长率r=8%，交通量组成见下表：

表4-3-1 交通量组成 车 类 交通量(辆／日) 小汽车 3500 跃 进 NJ-130 1100 解 放 CA-10B 1800 黄河 JN-150 900 太脱拉 138 600 2）标准轴载及轴载换算和当量轴次计算

路面设计以双轮组单轴载100KN为标准荷载，标准轴载计算参数如下：

表4-3-2 标准轴载计算参数 标 准 轴 载 标准轴载P(KN) 轮胎接地压强P(MPa) BZZ－100 100 0.70 标 准 轴 载 单轮传压面当量圆直径(cm) 两轮中心距(cm) BZZ－100 21.30 1.5d 3）以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 （1）轴载换算 以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级荷载（包括车辆的前、后轴）P1的作用次数n1，均按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。

KN??i?1?Pi?C1C2n1???P?4.35 (4-3-1)

式中： N— 标准轴载的当量轴次，次／日；

n1— 被换算车型的各级轴载作用次数，次／日； P— 标准轴载，KN；

P1— 被换算车型的各级轴载，KN； — 轴数系数；

— 轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。

C1C2当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为m；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算。

C1?1?1.2?(m?1) （4-3-2）

式中： m— 轴数。

本路段轴载换算如下表所示。

表4-3-3 标准轴载换算（一） 车 型 黄 河 JN—150

Pi（KN） 后轴 前轴 101.60 49.00 C1 1.0 1.0 C2 1.0 6.4 n1 900 900 N1 964.34 258.69

续上表 跃 进 NJ—130 解 放 CA—10B 太脱拉 —138 合 计 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 38.30 15.30 60.85 19.40 80.00 51.40 1.0 1.0 1.0 1.0 2.2 1.0 6.4 6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1100 1100 1800 1800 600 600 108.26 —— 207.40. —— 500.05 212.33 2251.07 注：轴载小于25KN的轴载作用不计，因为小起车轴载为25KN，所以在上表中未于列出。 （2）累计当量轴次计算 由《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)3.0.4设计年限内一个车道上的累计当量轴次N1按下式计算。

Ne?[(1??)?1]?365t?N1? （4-3-3）

式中： Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次；

t—设计年限，年；

N1—路面竣工后第一年双向日平均当量轴次，次／日；

预?—设计年限内交通量的平均年增长率(%),应根据实际情况调查，

测交通量增长，经分析确定；

?—车道系数，查《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)确定车道

系数为0.4~0.5,本设计取?=0.45。

设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne为

Ne?[(1?0.08)20?1]?3650.08?2251.07?0.45=16919948.48（次）

4）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）P1的作用次数n1，均按下式转换成标准轴载P的当量作用次数N?。

KN???Ci?1?1C2??P?n1?i??P?8 （4-3-4）

式中： C1?—轴数系数；

?C2—轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。

当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算。

?C1?1?2?(m?1) （4-3-5）

计算结果如下表。 表4-3-4 标准轴载换算（二） 车 型 黄 河 JN—150 跃 进 NJ—130 解 放 CA—10B 太脱拉 —138 合 计 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 Pi (KN) ?C1 ?C2 n1 Ni 101.60 49.00 38.30 15.30 60.85 19.40 80.0 51.40 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 3.0 1.0 1.0 900 18.5 18.5 18.5 1.0 18.5 1.0 18.5 900 1100 1100 1800 1800 600 600 1021.86 —— —— —— 33.83 —— 301.00 50.80 1408.48 ?注：轴载小于50KN的轴载作用不计。

设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne仍按式（4-3-3）进行计算：

Ne??[(1?0.08)20?1]?3650.08?1408.48?0.45= 1058670（次）

4.3.3 路面结构层厚度计算

方案一

路面结构及计算参数见表4-3-5。

表4-3-5 路面结构及计算参数 层次 材料名称 细粒式抗滑沥青混凝土，AK-13A 中粒式沥青混 凝土AC-20Ⅰ 厚 度(cm) 4 6 200C抗压回弹模量(MPa) 1400 1200 150C抗压回弹模量(Mpa) 2000 1800 15o劈裂强度(MPa) 1.4 1.0 1 2

续上表 3 4 5 6 粗粒式沥青混 凝土AC-30Ⅱ 二灰碎石 二灰土 土基 6 ? 20 —— 1000 1500 750 45 1400 1500 750 0.8 0.7 0.3 —— 1）按容许弯沉计算路面厚度 路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是根据设计年限内每个车道累计标准当量轴次、公路等级、面层和基层的类型等确定的。

路面设计弯沉值可按下式计算：

ld?600Ne?0.2AcAsAb （4-3-6）

式中： ld—路面设计弯沉值(0.01mm);

Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次；

Ac—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为

1.1，

三、四级公路为1.2；

AS—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；

Ab—基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm

时，Ab=1.0若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时，Ab可取1.0；柔性基层底基层

Ab=1.6，当柔性基层厚度大于15cm、底基层为半刚性下卧层时，Ab可取1.6。

根据上式计算得：

ld?600?16919949?0.2?1.0?1.0?1.0=21.50（0.01mm）

2）结构层材料的容许弯拉应力

高速公路的沥青混凝土面层或半刚性材料基层、底基层，在进行层底拉应力验算时，结构层底面计算点的拉应力?m应小于或等于该层材料的容许弯拉应力?R，即：

?m≤?R （4-3-7）

容许弯拉应力?R按下式列公式计算：

?R??SPsK （4-3-8）

式中： ?R—路面结构层材料的容许弯拉应力(MPa)；

—沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度(MPa)。对沥青混凝土指

15℃时的劈裂强度；对水泥稳定类材料为龄期90d的劈裂强度(MPa)；对二

?SP灰稳定类、石灰稳定类的材料为龄期180d的劈裂强度(MPa)；

KS—抗压强度结构系数。

Ks?0.09AaNe0.22对沥青混凝土面层：

/Ac (4-3-9)

式中： Aa—沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1。

对无机结合稳定集料类： KS?0.35Ne0.11/Ac （4-3-10）

对无机结合类稳定细粒土类：

KS?0.45Ne0.11/Ac （4-3-11）

（1）沥青混凝土上面层AK-13A

?SP＝1.4Mpa

=0.09×1.0×(16919949)0.22/1.0=3.503

1.43.503?0.3996MPaKS?R=

（2）沥青混凝土中面层AC-20Ⅰ

?＝1.0Mpa

0.22

KS=0.09×1.0×(16919949)/1.0=3.503

SP?R=

?1.03.503?0.2855MPa

（3）沥青混凝土下面层AC-30Ⅱ

SP＝0.8Mpa

=0.09×1.1×(16919949)0.22/1.0=3.853

0.83.853?0.2076MPaKS?R =

?

（4）二灰碎石基层

＝0.7 Mpa

KS=0.35×(10586703)0.11/1.0=2.074

SP?R=

0.72.074?0.3375MPa

（5）二灰土底基层

?＝0.3Mpa

0.11

KS=0.45×(10586703)/1.0=2.667

SP?R =

0.32.667?0.1125MPa

3）路面厚度计算

路面厚度是根据多层弹性理论、层间接触条件为完全连续体系时，在双圆均布荷载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉值ls等于设计弯沉值ld的设计原则进行计算（其力学图式如图4-3-1），即 ls＝ld （4-3-12） δh1h2δδAE1E2δδrAhn-1En=E0En-1 图4-3-1 路弯沉值计算图4-3-1 表路表弯沉值计算图式 图式路表弯沉值按下式计算： ls?1000?2p?E1?c?F （4-3-13） ?c?f(Eh1h2hn?1E2E3，...，，，...0) ???E1E2En?1ls2000?)0.38 F?1.63(?(E0p)0.36 （4-3-14）

式中： ls—路面实测弯沉值，0.01mm；

p、?—标准车型的轮胎接地压强(MPa)和当量圆半径，cm； F—弯沉综合修正系数；

?c—理论弯沉系数；

E0或(En)—土基回弹模量值，MPa；

E1、E2、En?1—各层材料回弹模量值； h1、h2、hn?1 —各结构层厚度，cm。

计算得：

F?1.63?(21.502000?10.65)0.38?(450.7)0.36=0.5304

由式（4-3-13）得理论弯沉系数：

?c?lsE11000?2p??f?21.50?14001000?2?0.7?10.65?0.5304?3.806

这是一个多层体系，计算时可以先将多层体系转换为当量三层体系，求出中间层的厚度H，然后再求出基层厚度，转换图式如下： h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=?cmh5=20cm土基 E1=1400MPaE2=1200MPaE3=1000MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa图4-3-2 弯 沉三层体系换算图式土基 H=?cmE2=1200MPah1=4cmE1=1400MPaE0=45MPa图4-3-2 弯沉三层体系换算图式 由h??410.65?0.376，E2E1?12001400?0.857查《路基路面工程》（邓学钧主编 张登良主审，人民交通出版社）第360页图14-14得??6.43。

由h??410.65?0.376，

E0E2?451200?0.0375查《路基路面工程》（邓

学钧主编 张登良主审，人民交通出版社）第360页图14-14得k1?1.24。

由于?c?k1k2?，所以

k2??c??k1?0.0375=

3.80586.43?1.24=0.477

再由h??0.376，

E0E2和k2=0.477查《路基路面工程》（邓学

钧主编 张登良主审，人民交通出版社）第360页图14-14得H??6.05 ，

从而，H?6.05?10.65?64.43cm 根据等效路表弯沉的结构层转换公式：

5H??i?2hi?2.4EiE2?6?6?2.410001200?h4?2.415001200?20?2.47501200?64.43得：h4?33.09cm, 取34cm计。

4）验算弯拉应力

（1）上面层底面弯拉应力验算

先转化成三层体系（模量采用15℃时的抗压回弹模量），图示如下： h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa土基 H=?cmE2=1800MPah1=4cmE1=2000MPaE0=45MPa图4-3-3 AK-13A面层弯拉应力三层体系换算图 图4-3-3 AK—13A上面层弯拉应力三层体系换算图上层厚度为h?4cm。 中层厚度为：

5H??hi?2i?0.9EiE2?5?7?0.910001200?36?0.915001200?20?0.96001200?45.864cm

对高速公路的沥青混凝土面层和半刚性基层、低基层进行拉应力的验算时，各层按连续验算。

验算层低拉应力时根据多层弹性理论，层间接触条件为完全连续体系，以

双圆荷载作用下按下式计算层低最大拉应力?m。

?m?p??m （4-3-15）

?m?f(?m应以下式计算：

hEEh1h2E,,......n?1;2,3,......0)???E1E2En?1

?m???m1?m2 （4-3-16）

式中： m1、m2—系数。

验算层低拉应力时，应满足下式要求：

?m??R （4-3-17） 式中： ?R—容许拉应力。

由h??410.65?0.376，E2E1?16002000《路基路面工程》（邓?0.8查

E0，

学钧主编 张登良主审，人民交通出版社）第362页图14-18得无具体的?。

由h??410.65?0.376E2，

E1?18002000?0.9E2?451800?0.025查表无具体的m1值。

E由H??4.306，E2?1800?0.9，0?45?0.025查

E12000E21800表无具体的m2值。

说明上面层底面所受拉应力较小，即可认为：??0，从而，?m＜0＜

?R=0.3996，满足强度要求。

（1）中面层底面拉应力验算 三层体系转化图示如下： h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa图4-3-3 AC-20Ⅰ面层弯拉应力三层体系换算图h1=?cmE1=1800MPaH=?cmE2=1400MPa土基 E0=45MPa 图4-3-3 AC—20Ⅰ中面层弯拉应力三层体系换算图 2上面层厚度：h??i?15hi?4EiE2EiE3?4?420001800?6?10.107cm 中层厚度： H??i?3hi?0.9?6?34?0.915001400?20?0.97501400?50.705cm

同理，查表得??0，从而，?m＜0＜?R=0.2855，满足强度要求。 （2）下面层底面拉应力验算 三层体系转化图示如下：

h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa图4-3-4 AC-30Ⅱ底面层弯拉应力三层体系换算图h1=?cmE1=1400MPaH=?cmE2=1500MPa土基 E0=45MPa 图4-3-4 AC—30Ⅱ下面层弯拉应力三层体系换算 3上面层厚度：h??i?1hi?4EiE3?4?420001400?6?418001400?6?10.762cm

中层厚度：H?34?20?0.97501500?43.259cm

查表得??0，从而，?m＜0＜?R=0.202，满足强度要求。 （3）基层层底拉应力验算 三层体系转化图示如下： h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa土基 H=20cmE2=750MPah1=？cmE1=1500MPaE0=45MPa 图4-3-5 基层弯拉应力三层体系换算图 图4-3-5 基层弯拉应力三层体系换算图上面层厚度： 3h??i?1hi?4EiE3?4?420001500?6?418001500?6?414001500?34?50.477cm

中层厚度：H=20cm

E由h??50.47710.65?4.739，2E?7501500?0.50查《路基路面工程》

1（邓学钧主编 张登良主审，人民交通出版社）第362页图14-18得： ??0.08Mpa；

由h??50.47710.65?4.74E2E1?7501500?0.50E0E2?45750?0.06查表得m1?1.40；

由H??2010.65?1.88，E2E1?7501500?0.50，E0E2?45750?0.06查表得m2?1.08；

从而：?m?p???m1?m2?0.7?0.08?1.40?1.08?0.0847??R?0.3375 Mpa,所以基层满足抗弯拉要求。 （4）底基层层底拉应力验算 三层体系转化图示如图4-3-6所示。 h1=4cmh2=6cmh3=6cmh4=34cmh5=20cm土基 E1=2000MPaE2=1800MPaE3=1400MPaE4=1500MPaE5=750MPaE0=45MPa图4-3-6 底基层弯拉应力三层体系换算图h1=？cmE1=1500MPaH=20cmE2=750MPa土基 E0=45MPa 图4-3-6 底基层弯拉应力三层体系换算图 上层厚度：h=50.477cm 根据（4）中各参数查《路基路面工程》（邓学钧主编 张登良主审，人民交通出版社）第363页图14-19得??0.42Mpa，n1?1.13，n2?0.23 从而，?m?0.7?0.42?1.13?0.23?0.0764??R?0.1125Mpa，

所以底基层满足抗弯拉要求。

通过计算可知方案一的路面总厚度为4+6+6+1+34+20=71cm。 二）方案二

路面结构及计算参数如下表：

表4-3-5 路面结构及计算参数 层次 1 2

材料名称 AK-13A AC-20Ⅰ 厚度(cm) 4 6 200C抗压回弹模量(MPa) 1400 1200 150C抗压回弹模量(Mpa) 2000 1600 劈裂强度(MPa) 1.4 1.0

续上表 3 AC-30Ⅱ 6 ? 20 —— 1000 1500 550 45 1400 1500 550 45 0.8 0.5 0.225 —— 4 水稳碎石） 5 灰土（10%） 6 土基 计算过程同方案一，各计算参数为： 路面设计弯沉值：ld=21.50（0.01mm） 综合修正系数：F=0.530

理论弯沉系数：?c=3.806

水泥稳定碎石层计算厚度：h4=35.023cm,取36cm。 经验算，该方案面层、基层弯拉应力均满足要求。 综上可知，方案二路面总厚度为：4+6+6+36+20+1=73cm 4.3.4 方案比较确定

通过以上分析，方案一和方案二两者的总体厚度相差不大，从技术指标上比较，两种方案均可采用，都能满足技术要求而且厚相差不大。两种结构层面层相同，所以主要从基层、底基层的材料上比较。徐州地区有大量的粉煤灰，和大量的石灰岩及灰绿岩，也同样有大型的水泥生产厂。所以从材料上看，采用两种方案均可。但是，从价格上比较，在徐州地区粉煤灰和石灰粉是非常廉价的。从施工和设计上考虑徐州地区在修建高速公路时大多采用二灰结石基层。从经济上考虑，最终确定基层采用方案一（二灰结石层）。底基层采用稳定性较好而且原料丰富的二灰土。

本路段经过的徐州境内，在每年的7～10月份降雨相对集中，且年平均降雨量达884.0mm。

综合考虑材料、施工条件及经济等方面因素，最终确定路面类型和结构层组合为道路面层上层选择4cm AK－13A细粒式沥青混凝土抗滑表层，中面层选择6cm AC-20Ⅰ型中粒式沥青混凝土, 下面层选择6cm AC-30Ⅱ粗粒式型沥青混凝土；基层采用34cm二灰碎石；底基层采用20cm二灰土。在基层上设置沥青封层，封层沥青材料采用PC-2，厚度为1cm如图4-3-7所示：

4cm AK－13A细粒式沥青混凝土6cm AC-20Ⅰ型中粒式沥青混凝土6cm AC-30Ⅱ型粗粒式沥青混凝土1cm下封层4cm 二灰碎石基层cm 二灰土底基层 图4-3-7 沥青混凝土路面结构层图4-3-7 沥青混凝土路面结构层 4.4 路面施工要求 4.4.1 沥青混凝土面层材料

1）沥青及矿粉的要求 （1）沥青的要求

高速公路的沥青路面应选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青、以及经过实验论证、行之有效的改性沥青。本设计所选用的沥青标号应根据气候条件、面层结构类型、施工方法和季节综合考虑。通常面层的上层宜用较好的沥青，下层或连接层宜用较稀沥青。设计路段内年平均最低温度9.1 oC，年平均最高气温19.4 oC，属于暖温带半湿润气候，同时考虑道路等级，除下封层采用PC－2型慢裂乳化沥青外拟采用优质进口石油沥青，标号为AH-70，其它各项指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录Ｃ表Ｃ.1中技术要求：针入度控制在60~80（1/10mm）以上；延度不小于100cm；软化点44~54 oC；含蜡量（蒸馏法）不大于3%；薄膜加热实验（163 oC，5h）：质量损失不大于0.8%，针入度比不小于55%，延度（25 oC）不小于50cm。

（2）矿粉的要求

沥青混合料的填料采用石灰岩或岩浆岩磨细的矿粉，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录C表C.12的技术要求：视密度不小于2.5t/m3,含水量不大于1%，亲水系数小于1，小于0.075mm的颗粒含

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