【文章內容簡介】 20m的石質路堤視為高路堤，將大于20m的路塹視為深路塹。本項目中無高路堤和深路塹，所以路堤邊坡均為1：，由于土質較密實，路塹邊坡為1：～1：，再根據路基設計表繪制路基橫斷面圖。 路基填料的選擇 填方路基應采用級配較好的粗粒土作為填料。礫（角礫）類土、砂類土應優(yōu)先選做路填料，土質較差的細粒土可填于路堤底部。用不同填料填筑路基時，應分層填筑，每一水平層均應采用同類填料。砂性土為修筑路基的良好材料。砂性土含一定數量的粗顆粒，使路基獲得足夠的內摩擦力，又含一定數量的細顆粒，使之具有一定的粘聚力，不致過分松散。 所以選擇砂性土作為路基的填料。 取土與棄土方案本將原地面橫坡不大于1：10的平坦地區(qū)，可在路基兩側設置取土坑。在平原區(qū)深挖窄取。若取土數量大，按地質與水文情況可將取土坑適當加深，以免過分增加寬度而多占土地。路基挖方盡量移挖作填，或利用棄土適當加寬路基，以減少費方。棄土堆通常設在就近低地或路塹的下坡一側。 路基填土與壓實：路基應盡量采用當地良好的土石材料填筑，并按規(guī)定的要求進行壓實，以保證結構的穩(wěn)定性和控制變形量。在選擇填料時，一方面要考慮材料的來源和經濟性，另外一方面也要考慮填料的選擇是否合適。為節(jié)約投資和少占耕地和良田，采取利用附近路塹或附屬工程（如排水溝渠等）的棄土方作為填土材料，特別要注意不要出現水土流失現象，危及沿線自然生態(tài)環(huán)境。具體填料標準如表6－1所示： 填料標準 表6－1路基部位（cm）填料最小強度CBR（%）填料最大粒徑上路床（0～30）下路床（30～80）上路堤（80～150）下路堤（150）854310101515為保證路基的強度和穩(wěn)定性，使路面有一個必要的穩(wěn)固土基，在填筑土質路堤時，應將填土分層壓實。①～，要求盡可能接近最大壓實度，～，壓實度適當降低。②，其中層與下層如不為水所浸沒，可采用較低土層的壓實度。但對于浸水路堤的下層，則同上層一樣，要求接近最大壓實密度。根據規(guī)定《公路壓實與壓實標準》，路基壓實度要求如表62： 路基壓實度要求 表62填挖類別 路槽地面以下深度（cm） 壓實度%（重型壓實） 路 0～80 ≥95 堤 80以下 ≥90零填及路塹 0～30 ≥95為了減少路堤沉陷，便于及時鋪筑路面，路基具有一定的壓實度，現行規(guī)范規(guī)定高速公路和一級公路的路堤路槽底面以下0～80cm和零填路基路塹的底面以下0～30cm范圍內的壓實度應大于95%，特殊地區(qū)可減少2%～3%。檢驗壓實度時可采用12～15t壓路機最后兩遍碾壓時表面下沉量不得超過規(guī)定值，作為合格標準。 路基土石方數量計算及調配本設計在橫斷面的繪制時主要應用計算機繪圖，即應用AUTOCAD軟件繪圖。該標段所在地區(qū)基底土密實穩(wěn)定，地面坡度緩于1：5時，路堤可直接填筑在天然地面上，但地面有樹根草皮或腐殖土等應予清除，以免日后形成滑動面或產生較大的沉陷。路堤基底為耕地或較松的土時，在填筑前進行壓實。受地下水影響的低填方路段，考慮在邊溝下設置了滲溝等降、排地下水的措施；同時滿足路基的最小填土高度，以免產生凍脹。在地面坡度陡于1：5的穩(wěn)定斜坡上填筑路堤時，為使填方部分與地面緊密結合，基底應挖成臺階，以防堤身沿斜坡下滑。對于半填半挖路基，挖方一側在行車范圍之內寬度不足一個車道的部分，其上路床深度范圍內的原地面土應予以挖除換填，并按上路床填方的要求施工，以增加車道內路基的均勻性和穩(wěn)定性。第四章 路面結構設計路面設計是公路設計的重要組成部分，路面的好壞直接影響著道路的使用壽命，因此，道路的路面設計十分重要。我們要結合工程的實際情況，以質量第一為目標來搞好路面設計，以確保路面工程質量，同時降低工程造價。本設計是設計車速為100Km/h的高速公路，因此路面等級選用高級路面。高級路面的特點是強度高、剛度大、穩(wěn)定性好、使用壽命長，能適應較繁重的交通量，路面平整、無塵埃，能保證高速行車，養(yǎng)護費用少，運輸成本低；但其初期建設投資高，需要用質量高的材料來修筑。 路面類型路面按照面層所用材料的不同，可分為瀝青混凝土路面、水泥混凝土路面、塊料路面和粒料路面。常用路面有兩種類型：瀝青路面和水泥混凝土路面。根據《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D502006）和《水泥混凝土路面施工及驗收規(guī)范》（GBJ9787）查得兩者路面有缺點的比較：（1）、兩種路面都有很高的強度，能承受車輛的各種荷載作用。（2）、瀝青路面有一定能夠的彈性和塑性和變形能力，后者具有一定的穩(wěn)定性，不存在“老化”現象。（3）、瀝青路面有高度的減震性，適合高速行駛，不揚塵且容易清洗，后者穩(wěn)定好。（4）、瀝青路面維修簡單，且瀝青路面可再生，而水泥路面修復困難且不可再生。本次高等級公路均采用瀝青混凝土路面，本設計路段是平原微丘區(qū)高速公路，因此采用瀝青混凝土路面。在工程設計中，從路面結構的力學特性和設計方法的相似性出發(fā)，將路面劃分為柔性路面、剛性路面、和半剛性路面三類。因為高速公路的技術指標高，所以本設計采用半剛性路面。高速公路的路面類型可選用“瀝青路面”。查《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D502006）得瀝青面層的材料組成有：瀝青材料和礦料。1） 瀝青材料：瀝青路面所用的瀝青材料有：石油瀝青、煤瀝青、液體石油瀝青和瀝青乳液等；2） 礦料：瀝青路面所用礦料有碎石、篩選礫石、軋制礫石、砂和礦料等。碎石是由各種堅硬巖石軋制而成，篩選礫石不是由天然礫石篩選而得，軋制礫石系由天然礫石軋制并經篩選而得，砂包括天然砂和人工砂兩種。天然砂包括河砂、山砂和海砂等，最大粒徑一般小于2mm；人工砂是從軋制巖石篩選而得，其最大粒徑一般小于5mm。 路面結構路面結構可分為面層、基層、墊層。1) 面層 面層是直接承受行車荷載作用和大氣降水與溫度變化影響的路面結構層次，應具有足夠的結構強度、良好的溫度穩(wěn)定性、耐磨、抗滑、平整和不透水。面層由一層或數層組成，其頂面可加鋪磨耗層，其底面有時增設聯(lián)結層。2) 基層 基層主要起承重作用，應具有足夠的強度?；鶎佑袝r設兩層，分別稱為上基層和底基層。3) 墊層 在路基土質較差，水溫狀況不良時，宜在基層之下設置墊層，起排水、隔水、防凍、防污或擴散荷載壓力等作用。 新建路面結構設計的步驟1) 根據任務書的要求，確定路面等級和類型，計算設計年限內一個車道的累計當量軸次和計算彎沉值；2) 按路基土類與干濕類型，將路基劃分為若干路段(在一般情況下路段長度不宜小于500米,若為大規(guī)模機械化施工，不宜小于1千米)，確定各路段土基回彈模量值；3) 根據已有經驗和規(guī)范推薦的路面結構，擬訂幾種可能的路面結構組合和厚度方案，根據選用的材料進行配合比實驗及測定各結構層材料的抗壓回彈模量、抗拉強度，確定各結構層材料設計參數；4) 根據實際彎沉值計算路面厚度。對高速公路，一級公路瀝青混凝土面層和半剛性基層材料的基層、底基層，應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求。如不滿足要求，或調整路面結構層厚度，或變更路面結構組合，或調整材料配合比，提高材料極限抗拉強度，再重新計算。 瀝青路面的主要損壞形式根據《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D502006）查得：路面在使用過程中，由于行車和自然因素的反復作用，其使用能不斷惡化，路面結構逐漸出現破壞，并最終導致不再能負擔交通的狀態(tài)。由于荷載、環(huán)境、材料組成、結構層次組合、施工和養(yǎng)護等條件的變異，路面損壞的形態(tài)是多種多樣、錯綜復雜的。瀝青路面的主要損壞模式的分類：1） 沉陷是路面在車輪荷載作用下，其表面產生的較大凹陷變形，有時凹陷兩側伴有隆起現象。當路面結構的變形能力不能適應這樣大的變形量，便產生以縱向為主的裂縫并逐漸發(fā)展為網裂（或龜裂）。引起沉陷的主要原因是路基水文條件很差而過于濕軟，不能承受通過路面?zhèn)鹘o路基的輪載應力，便產生較大的豎直變形，并導致路面的沉陷和開裂。2） 車轍是路面在車輪荷載重復作用下，沿著縱向產生的帶狀凹陷，也常伴有以縱向為主的裂縫。出現車轍的主要原因是：在行車荷載多次重復作用下，路基和路面各層次永久變形的逐步積累。即使路基和路面具有足夠的剛度，每次行車荷載作用下產生的永久變形量極小，但多次重復作用。3） 發(fā)生疲勞開裂的主要原因是：在車輪荷載的反復作用下，瀝青結構層底面產生的拉應力（或拉應變）超過了材料的疲勞強度，底面便發(fā)生開裂，并逐漸擴散到路面，由水硬性結合料穩(wěn)定而形成的整體性基層也會產生疲勞開裂，甚至導致面層破壞。低溫縮裂和反射裂縫雖然也是開裂，但是其基本變形是沿著路面縱向一定的距離出現的間隔性橫向裂縫。這些橫向裂縫在水分的作用下，會促使面層疲勞開裂，在其周圍發(fā)展成為網狀裂縫。產生低溫縮裂的主要原因是：在低溫（通常為負溫）時，當氣溫下降速率較大，瀝青類路面材料因急劇收縮受阻，產生較大的拉應力，如果拉應力超過抗拉強度，面層就會拉裂，而路面縱向尺度遠大于橫向，所以出現間隔性橫向裂縫。 路面設計達到的要求根據《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D502006）查得路面設計的任務在與提供經濟的路面結構，它在預定的設計期內能按照要求的可靠度承受行車荷載和環(huán)境因素的作用。而不同等級的公路對路面的使用品質具有不同的要求，主要表現在一定的技術法規(guī)，結合工程的實際情況，以質量第一為目標來搞好設計，以確保路面工程質量，同時降低工程造價。一般來說，路面設計應達到下列要求：1) 應滿足公路等級在設計年限內允許通過預測交通量要求的路面整體剛度，即路面應具有一定的承載力和抗疲勞能力；2) 公路是暴露在大自然的帶狀工程結構物，長期經受日曬、雨雪、酷熱、嚴寒、凍融等的考驗，因此，路面設計應使路面在變化多樣的條件下，保持一定的穩(wěn)定性，這就是路面應具有耐久性；3) 在設計年限里，經過一定的維修養(yǎng)護，應使路面具有與公路等級相適應的服務水平。 瀝青路面的設計計算本設計為平原微丘區(qū)高速公路，路面寬為26m，中間設分隔帶，雙向四車道。根據交通資料和實地調查，得到平均日交通量為11211輛/日，交通量年平均增長率，路面設計年限為15年。 確定自然區(qū)劃和路基潮濕類型及土基回彈模量根據當地水文資料 地下水位：，該路段處于區(qū)，查表《路基臨界高度參考值》得：該路段存在干燥、中濕、潮濕三種類型。其中：K0+000—K0+800、K3+000—K4+10K5+220—K5+596為干燥地區(qū)K4+107—K5+2K0+800—K1+363為中濕地區(qū)K1+363—K1+906為潮濕地區(qū)（需要地基處理） 預測交通量組成表 表41車　型前軸重后軸重后軸數后軸輪組數后軸距交通量，次／日解放 CA10B1雙輪組－600黃河 JN1501雙輪組－750日野 KB2221581雙輪組－100東風 EQ1401雙輪組－230軸載分析1) 以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次a　軸載換算 （41）式中：——標準軸載的當量軸次，（次/日）；——被換算車型的各級軸載作用次數，（次/日）；——標準軸載，（100KN）；——被換算車型的軸載，（KN）；——輪組系數，雙輪組為1，；——軸數系數，當軸間距大于3m時，應按單獨的一個軸載計算，此時軸數系數為m,當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸計算，軸數=1+(m1)，m為軸數。軸載換算結果表 表42車型Pi/ KNCCn解放CA10B后軸1160069黃河JN150前軸1750215后軸11750804日野KB222前軸110025后軸15811001609東風EQ140后軸1123046合 計2768b　累計當量軸次：根據設計《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D502006）規(guī)范知，高速公路瀝青路面的設計年限15年。四車道車道系數=，年平均增長率=%。 =次式中：t——設計年限（15年）； ——路面竣工后第一年路面全寬內的日平均當量軸次（次/日）；——設計年限內一個車道上的累計當量軸次（次）；——設計年限內交通量平均年增長率（%）；——車道系數。，屬于重交通。2) 驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次a　軸載換算驗算半剛性基層層底拉應力中的累計當量軸次公式為：＝ （42）計算結果如表43： 軸載換算結果表 表43車型（KN） n解放CA10B后軸1160011黃河JN150前軸17501后軸1