第三章道路断面设计和路基设计.docx
《第三章道路断面设计和路基设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章道路断面设计和路基设计.docx（12页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
第三章道路断面设计和路基设计
3道路横断面设计和路基设计
3.1横断面布置及超高
3.1.1路基横断面布置
公路横断面的组成和各部分尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素确定，在满足交通、环境、公用设施管线敷设及排水要求的前提下，经济合理的确定各组成部分的宽度以及相互之间和位置与高差，尽量做到用地省、投资少、使道路发挥其最大的经济效益和社会效益。
本设计路段路基按四车道高速公路标准设计，采用整体式断面，路基全宽设计为28.0m，其各部分组成为：
单向行车道2×7.5m，左侧路缘带为0.75m，硬路肩3.5m（含有侧路缘带0.5m），两侧土路肩0.75m中央分隔带为3.0m。
路基横断面布置见图3.1。
图3.1路基横断面布置图
3.1.2路基横坡
本着有利于排水、施工和行车的原则，根据《公路路线设计规范》（JTJ011-94）中的原则，行车道、路缘带及硬路肩横坡取为2.0%，土路肩要比路拱横坡大1.0～2.0%，所以土肩取为4%。
3.1.3路基超高及加宽
查《公路工程技术标准》（JTJB01-2003）3.0.14，不设超高的最小半径如下表（3.1）。
本设计路段设计车速为120km/h，有一处平曲线半径小于5500m，因此需设置路基超高，根据公路工程技术标准的有关规定和相关计算，超高横坡度采用4%。
表3.1不设超高最小半径表
设计车速
120
100
80
60
40
30
i路拱≤2.0%
μ=0.035～0.04
5500
4000
2500
1500
600
350
i路拱＞2.0%
μ=0.04～0.05
7550
5250
3350
1900
850
450
1）圆曲线半径确定
本设计路段圆曲线半径R=1500m，设计车速为120km/h。
根据表（3.2）可取i=4%。
表3.2i取值表
圆曲线半径（km）
＜5500～3240
＜3240～2160
＜2160～1670
＜1670～1300
＜1300～1080
＜1080～930
＜930～810
i（%）
1
2
3
4
5
6
7
2）超高缓和段的确定
超高缓和段的长度主要从两个方面来考虑：
一是从行车舒适性来考虑，缓和段长度越长越好；二是从横向排水来考虑，缓和段长度短些好，特别是路线纵坡较小时，更应注意排水的要求。
新建高速公路一般采用绕中央分隔带边缘旋转，超高渐变率D=1/200，所以超高缓和段长度为由式（3－1）计算。
（3－1）
式中
—超高缓和段长度，m；
—旋转轴至行车道外侧边缘的宽度，m；
—超高坡度与路拱坡度的代数差，%；
—超高渐变率。
所以超高缓和段长度：
缓和曲线Ls=425m>Lc,取Lc=425m横坡从路拱坡度（-2%）过渡到横坡（2%）的超高渐变率：
又因为不设超高的半径为5500m,此点距ZH点的距离由公式（3－2）计算：
（3－2）
式中
—不设超高的缓和曲线长度，m；
—回旋线参数；
—回旋线型所连接的圆曲线的半径，m。
故
根据此条件确定的超高缓和段长度为：
取整为300m。
此时路拱的坡度路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时的超高渐变率：
故需分段超高，第一段从双向路拱横坡度-2%过渡到单向超高横坡2%时的长度由公式（3－3）计算：
（3－3）
式中i—超高横坡度；
B′—外侧行车道宽度，m。
所以：
，取
第二段长度为：
第一段的超高渐变率为：
满足排水要求。
3）计算各桩号处的超高值
超高起点桩号K0+832.577，直线段的硬路肩与行车道坡度相同为2%，土路肩为4%，圆曲线内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同均为4%，外侧的土路肩为3%。
内侧土路肩坡度过渡段的长度为：
所以取
。
分别计算出各桩号距离超高起点的x值然后带入表3—3计算公式中计算结果，计算结果列表3—4。
表3.3各桩号超高值计算公式
超高位置
计算公式
行车道行坡度
备注
外侧
C
1．计算结果与设计高之高差
2．设计高程为中央分隔带
3．当x=Lc时为圆曲线上的超高值
D
0
内侧
C
0
D
式中B—行车道宽度,m；
b1—左侧路缘带宽度,m；
b2—右侧路缘带宽度,m；
ix—超高横坡度,度；
iz—路拱横坡度,度。
3.1.4中央分隔带形式及开口
中央分隔带采用凸起式，全宽3.0m,双向外倾横坡4%的坡度，表面种草绿化，植树防眩；为抢险急救和维修方便，中央分隔带每隔2000m左右设一处开口，并考虑在大桥、特大桥一侧桥头及互通式立交终点的一端设置开口一处，开口处桩号为：
K1+600，开口端部为子弹头形，开口长50m。
具体形式见图（3.2）。
表3.4各桩号横断面超高值
桩号
X（m）
内侧（m）
外侧（m）
A（m）
B（m）
C（m）
D（m）
D（m）
C（m）
B（m）
A（m）
K0+832.5
0
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
-0.18
-0.24
-0.27
K0+840
7.423
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
-0.15
-0.20
-0.22
K0+860
27.423
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
-0.09
-0.12
-0.13
K0+880
47.423
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
-0.03
-0.04
-0.04
K0+900
67.423
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
0.03
0.04
0.04
K0+920
87.423
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
0.09
0.12
0.13
K0+940
107.423
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
0.15
0.21
0.22
K0+947.5
115
-0.27
-0.24
-0.18
0
0
0.18
0.24
0.27
K0+960
12.423
-0.27
-0.25
-0.19
0
0
0.19
0.25
0.27
K0+980
32.423
-0.29
-0.28
-0.21
0
0
0.21
0.28
0.29
K1+000
52.423
-0.32
-0.30
-0.23
0
0
0.23
0.30
0.32
K1+020
72.423
-0.35
-0.33
-0.24
0
0
0.24
0.33
0.35
K1+040
92.423
-0.38
-0.35
-0.26
0
0
0.26
0.35
0.38
K1+060
112.423
-0.40
-0.38
-0.28
0
0
0.28
0.38
0.40
K1+080
132.423
-0.43
-0.41
-0.30
0
0
0.30
0.41
0.43
K1+100
152.423
-0.46
-0.43
-0.32
0
0
0.32
0.43
0.46
K1+120
172.423
-0.49
-0.46
-0.34
0
0
0.34
0.46
0.49
K1+132.5
192.423
-0.50
-0.47
-0.35
0
0
0.35
0.47
0.50
3.1.5用地范围
对于边沟排水路段，以边坡坡脚外延2.0m作为公路用地界；桥梁段落一般不设边沟，用地界为桥梁正投影外侧2.0m。
3.1.6路基填土高度
本设计路段均为填方路基，路基填土高度受沿线地貌、水文、地质等自然条件及桥梁、通道等多种因素控制。
根据沿线调查和勘测资料，本设计路段所处冲积平原的地下水位埋深一般为1.0～2.5m同时考虑到本路段的自然区划和岩土特征，拟定一般填方路段路基填土高度控制在1.5m以上，地势低洼而受地表水影响路段填土高度应控制在2.5～3.0m以上。
图3－2中央分隔带示意图
3.1.7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量。
本路段均为填方路基，按《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）规定，本设计路段当填土高度小于6m时，边坡坡率采用1：
1.5；大于6m时，边坡坡率全部采用1：
1.75。
3.1.8护坡道
根据《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）并结合本路段的实际特点，本路段护坡道宽度均取2.0m，护坡道表面外倾横坡4%，护坡道上植树绿化，植草防护。
3.2路基设计
3.2.1一般路基设计
1）各桩号路基断面的形式、坡度
根据设计要求选择500m公路段，对其内各桩的横断面进行设计，这里选择的500m要求是本设计路线中最典型的，要包括直线、圆曲线、缓和曲线，而且地形也要求是最典型的，所以选择从K0+800到K1+300总计500m的路段。
设计详情见各桩号路基横断面图。
2）路基填筑设计
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。
结合本地区的自然环境及土质特点，全路段在填筑路堤前应清除地表至少15cm耕植土，清除深度以清除掉植物的根茎，露出先新鲜土壤为准，经碾压稳定后方可开始填土。
路基填料强度要求如表（3.1）。
表3.1路基填料强度参数
项 目 分 类
路面底面以下深度（cm）
最小强度（CBR）（%）
最大粒径（㎝）
（cm）
上路床
0～30
≥8
10
下路床
30～80
≥5
10
上路堤
80～150
≥4
15
下路堤
150以下
≥3
15
根据地质资料，本次设计线路经过地段主要由第四系松散沉积层所组成，表层为素填土和粘性土，土质均一，呈硬塑－半硬塑状，强度低，工程性质差，其CBR值为2.0%～10%。
达不到《公路路基施工技术规范》（JTJ033-95）的要求，因此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，改善含水量大的土，使其达到最佳含水量，便于路基压实，保证路基的强度。
其路基填筑设计分析如下：
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，可以通过翻晒等方法来降低土的含水量，则可以不掺加或少掺石灰。
（1）A区（路床）：
上部40㎝采用8%石灰土，下部40㎝采用6%石灰土；
（2）B区（上路床）：
采用粉煤灰填筑，并采用4%的石灰土包边处理；
（3）C区（下路床）：
采用粉煤灰填筑，并采用4%的石灰土包边处理；
（4）D区（隔离层）：
为阻断毛细水的上升通道，采用40㎝5%石灰土填筑，同时在石灰土垫层顶面的包边土中，沿路基两侧每隔20m设置30×30㎝的石盲沟，以排除粉煤灰路基的下渗水；
清表及填前夯实：
路基填筑前应先清表，清表及填前压实补偿30㎝5%石灰土回填，压实度不小于88%，填前压实度不小于85%。
当路基高度小于1.5m时，在保证路面结构厚度和80㎝石灰土路床厚度情况需反挖路基进行施工，填筑前压实补偿15-30㎝用5%石灰土回填，之后在填筑路基A区。
3）路基边坡防护
本设计路段填料以粉煤灰为主，坡面表层均换填15㎝耕植土，为防止路基边坡风蚀及雨水冲刷得影响，确保路基边坡的稳定，并综合考虑路基美容的美化、绿化和工程经济的合理性，提出合理的路基防护形式。
具体措施如下：
（1）中央分隔带
中央分隔带结合防眩、防护以及美化绿化的需要进行植树、植草。
根据徐州本地气候，沿线拟在支局有四季常青、成活率高、无病虫害、苗源广的刺柏等柏科类织物。
单排栽植，株距1～2m。
中央分隔带表面铺植冷季型地被草皮等。
（2）护坡道
在护坡道上栽植刺柏，间距2.5～3.5m；基于防护、绿化之目的，护坡道土质裸露部分采用植草防护。
（3）路基边坡
路基高度小于3m时，路基边坡铺草皮防护。
为防止雨水冲蚀土路肩边部，并增设7.5号浆砌片石护肩，护肩厚0.3m护肩一下边坡铺草皮进行防护，铺草皮可采用木桩在路基边坡上固定。
草种可选用根系发达、成活率高、的高羊毛、百慕达等。
护肩一下土坡需根据具体情况进行填土夯实，防止边坡流水冲刷。
路基高度大于3m时，采用拱形护坡，拱形骨架内植草皮防护。
骨架采用7.5号浆砌片石砌筑，用20号混凝土预制块镶边，以拦截水流，使路面雨水在边坡上集中排除，并通过护坡道、导流槽引入路基排水沟。
拱形骨架间采用铺草皮防护，即经济适用，又美化路容。
为防止路肩边部边坡的冲刷和地表临时积水浸泡路基坡脚，骨架护坡顶部和底部分别设置镶边和护脚。
本设计路段K0+000～K3+136路基高度都大于3m，设置拱形骨架护坡。
K3+136～K3+177为植草护坡。
4）路基防护施工方法及注意事项
（1）浆砌片石砌拱时，应首先在坡面上放样时，施工时要保证厚度及砌筑质量。
（2）刷坡和铺砌骨架护坡后应及时植树、铺草皮和播种草籽，绿化覆盖土层。
（3）所有的防护工程在路基沉实、坡面夯实后施工。
施工填河路段的防护在做梯形基础前，清淤彻底后，再往下挖基础所需的深度。
3.2.2路基压实标准与压实度
本设计路段路基填料均为细粒土，其路基压实亦根据路基填料类型选用相应的压实机具，对细粒土采用重型轮胎压路机。
其路基压实标准和不同部位的压实度应符合《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）3.2.1和3.3.2及《公路路基施工技术规范》（JTG033-95）的有关规定，具体要求见表（3.2）。
压实度即现场测得的土基干密度
与室内求得的标准干密度
之比常用K表示：
。
表3.2路基压实度要求
填挖类型
路槽底面以下深度（cm）
压实度（%）
上路床
0～30
≥95
下路床
30～80
≥95
上路堤
80～150
≥93
下路堤
150以下
≥90
清表及填前压实30㎝
30
≥88
填前压实
≥85
注：
表列压实度击实标准系重型击实标准。
3.2.3取土坑设计
本设计路段全段均为填方路堤，路基取土采用徐州地区个发电厂排放的工业废碴、粉煤灰及设置路侧集中取土坑取土的方案，集中取土坑的选点要兼顾土质、数量、用地及运输条件等因素，并结合沿线区域规划，因地制宜，综合考虑，维护自然平衡，防止水土流失，尽量做到借之有利。
同时本路段沿线清表、清淤、路基预压卸载和施工加宽刷坡等必然存在大量弃方，应合理利用，减少废方，不可乱弃乱堆，根据土质类别可部分作为路面底基层石灰粉煤灰的用料。
部分也可作为路肩、中央分隔带用土以及互通场地平整用土等。
3.2.4路基施工要求及注意事项
1）一般路基
（1）路堤基底为植耕土或腐植土时，需清除表土，并作填前压实处理，压实度不小于85%；
（2）位于路基范围内的树根、芦苇根等必须挖除；
（3）地下水位较高的低路堤段施工时，应首先在路基两侧开挖排水沟，及时抽水，以降低地下水位确保低路堤施工质量；
（4）路基填筑前，应对填料密度、含水量、最大干密度进行测定，压实过程中应对填料的含水量严格控制，压实后应检查填料的压实度是否符合设计要求；
（5）填料设计时，依据试验资料给出了路基不同部位时石灰的掺加剂量，主要用于提高填料的承载比。
施工时，应根据土的工程性质及工期要求，按监理工程师的指令进行；
（6）为便于边坡的压实，路基每侧需加宽40㎝，边坡表层与填方主体要同时施工、均匀压实；
（7）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；
（8）路基填筑应采用水平分层填筑法施工，必须根据设计断面，分层填筑、分层压实，每层的最大松铺厚度不应超过30cm，填筑至路床顶面最后一层的最小压实厚度，不应小于8cm；
（9）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。
路基范围内的路基填料的CBR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）特殊路段路基施工要求
为了减少路基在构造物两侧产生不均匀沉降，减轻跳车现象，提高高速公路车辆行驶的舒适性，对桥梁和涵洞两侧路基需进行特殊处理。
（1）对桥梁、涵洞、通道台后路基处理范围见表（3.3）。
当路桥的施工顺序要求采用先填筑后施工桥台时，其压实机具要求同一般路基；当施工顺序采用先施工构造物后填筑路基时，对于大型机具难以压实的地方，应采用小型的手扶振动夯或手扶振动压路机薄层碾压。
表3.3桥涵构造物台后路基填土处理范围
每侧路基处理
构造物长度
类型
底部长度（m）
上部长度（m）
备注
桥梁
≥3～4
＞（3+2H）
含台前溜坡及锥坡，且需超长0.3m压实。
H为台后路堤高度。
涵洞
≥2～3
＞（2+2H）
（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。
升级会员 