路基路面课程设计报告.docx

1、路基路面课程设计报告路基路面课程设计 第一部分：设计任务第二部分：路基设计第三部分：路面结构设计计算 柔性路面设计第四部分：方案比选第五部分：参考文献第六部分：设计论文第七部分：设计图纸 1：路面结构方案图 2：典型路基断面图 3：路基路面排水图第一部分 一.设计题目 某高速公路的沥青路面机构计算与路基设计二.设计资料：1.设计任务书 河南某公路设计等级为高速公路，设计基准年为2007年，设计使用年限为15年，拟比选采用沥青路面结构或水泥混泥土路面，需进行路面结构设计。2气象资料 该公路处于II5 区，属于温暖带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。年气温在14度到14.5度，一月份气温最低，月

2、平均气温为-0.2度到0.4度，七月份气温27度左右，历史最高气温为40.5度，历史最低气温为-17度，年平均降雨量为525.4毫米658.4毫米，雨水多集中在69月份，约占全年降雨量50%以上。平均初霜日在11月上旬，终霜日在次年3月中下旬，年均无霜日为220天266天。地面最大冻土深度为20厘米，夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速在3.0米/秒左右。3地质资料与筑路材料路线位于平原微丘区，调查及勘察中发现，该地区属第四系上更新统，岩性为黄土状粘土，主要分布于低山丘陵区，坡地前和山前冲积，倾斜平原表层，具有大空隙，垂直裂隙发育，厚度变化大，承载能力低，该层具轻微湿陷性。应注意发生不均匀沉

3、陷的可能。其他未发现有影响工程稳定的不良地质现象。当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好，可考虑用水泥稳定石屑作基层，路段所处的土基强弱悬殊，其计算回弹模量有两个代表值分别为30和60Mpa。沿线有多个石灰厂，产量大质量好。另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设，本项目所在地域较缺乏沙砾。4交通资料根据工程可行性研究报告得知近期交通组成与交通量如表一所示，交通量年增长率如表二所示，不同车型的交通量参数见课本。 近期交通组成与交通量 表一车型交通量（辆/日）车型交通量（辆/日）三菱FR415500江淮HF150600五十铃NPR595G500东风SP9135B450江淮HF140A 6

4、00五十铃EXR181L600东风KM340500交通量年增长率期限增长率r(%)期限增长率r(%)200820129.0201820225.5201320177.55设计标准高速公路全线按六车道高速公路标准设计行车道，路缘带，中间带，硬路肩和土路肩。路基宽度35.0米，双向三行车道2*3*3.75米，中间分隔带宽3.0米，左侧路缘带0.75米，右侧硬路肩总宽3.25米，土路肩宽0.75米。计算行车速度100Km/h,全线封闭全立交。 要求根据以上设计资料，首先确定路面的类型，然后至少两个方案进行比选，沥青路面计算确定路面各层的厚度，并验算层底弯拉应力指标，路面材料的设计参数详见教材和相关规范

5、及设计手册。本着因地制宜，就地取材的原则，选择合理的路面横断面和边坡坡度，并采取有效的防护措施，确保路基的强度和稳定性。本次设计最小填土高度为1.5米，填土高度平均为2.50。路基横断面布置，包括一般填方，半填半挖，全挖和陡坡路堤端面，路基的设计参数详见教材和相关规范及设计手册。考虑路基和路面排水问题，因未提供地形图，所以不进行排水的系统设计，但要设计路基边沟，派水沟和截水沟；路面采用中央分隔带排水和拦水带。 第二部分：路基设计一路基设计1路基横断面布置该高速公路路线位于平原微丘区，处于II5区，在该设计中采用 最小填土高度为1.50米。查路基临界高度参考值可知，最小填土高度和临界高度相比，处

6、于II5区的粘性土均处于干燥和中湿情况，则选用1.50米作为填土高度合适。由横断面设计（查公路工程技术标准（JTGB012003）部分可知，路基宽度为35.0m，其中路面跨度为22.5m，中间带宽度为4.5m，其中中央分隔带宽度为3.0m，左侧路缘带宽度为0.752=1.5m，硬路肩宽度为3.252=6.5m，土路肩宽度为0.752=1.5m。；路面横坡为2%，土路肩横坡为4% 2路基最小填土高度由前面纵断面设计可知，本段公路路基最小填土高度为1.5m.路基边坡由横断面设计可知（查公路路基设计规范（JTJ01395）本公路路基边坡：查路堤边坡表可得，填料为沙类及粘性土时，边坡的全部高度为20米

7、，上部高度8米，下部高度12米。边坡坡度上部高度为1：1.5，下部高度1：1.75。路基压实标准：路基压实采用重型压实标准，压实度应符合公路工程技术标准（JTG B012003）表4.0.4的要求 路基压实度 表4.0.4填挖类别路床顶面以下深度（m）路基压实度（高速公路、一级公路）零填即挖方00.3000.8096填方00.800.801.50.50969493公路用地宽度：根据路基不止形式，填土高度及边坡形式计算路基用地范围，规范要求的公路用地宽度界限为公路路堤两侧排水沟外边缘以外不小于1m范围内的土地；在有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m，此处设置为3m。路基填料：沿线筑路用土采

8、用备土形式，取土以利用低产田和被公路分割的边角地以及开挖河道、鱼塘等解决，在填土较高、沉降较大的地段可以利用工业废渣（粉煤灰等）做路基填料。填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，由于项目所在地域较缺乏沙砾，可采用土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。高速公路、一级公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合表3.3.1.4的规定，砂类土填筑。 路基填料最小强度和最大粒径要求 表3.3.1.4项目

9、分类路面底面以下深度（cm）填料最小度（CBR）（%）填料最大粒径（mm）高速公路填方路基上路床030810下路床3080510上路堤80150415下路堤150以下315零填及路堑路床030810注：.当路床填料CBR值达到表列要求时，可采取掺石灰或其它稳定材料处理.粗粒土（填石）填料的最大粒径，不应超过压实层厚度的2/3路基处理 一般路基处理原则：路基河塘地段，先围堰清淤、排水，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽1.0m，内倾3%，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下080cm采用7%石灰土处理；路基高度2.0m路段，清楚耕植后，将原

10、地面挖至25cm深压实后才可填筑，路床顶面以下均采用掺7%石灰土处理；路基高度2.0m的路段，路床顶面以下060cm采用7%石灰土处理层,立即底部设3%土拱,土拱设30cm5%石灰土处理层,对于路基中部填土的掺灰,又施工建立根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。路床处理（JTJ01395）公路路基设计规范）.路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。.挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺

11、石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。.填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理基底土密实，地面横坡缓于1：5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土土应予以处理深除。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。路堤基底为耕地或土质松散时，应在填筑前进行压实，高速公路、一级公路和二级公路路堤基底的压实度（重型）不应小于85%，路基填土高度小于路床厚度（80cm）时，基底的压实度不宜小于路床的压实度标准；基底松散土层厚度大于30cm时，应翻挖再回填分层压实。水稻田，湖塘等地段的路

12、基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基说，应按特殊路基处理。路基土的掺灰剂量，可根据当地情况实验确定，一般粘质土采用石灰或二灰处理，粗粒土可以采用325号水泥处理。.特殊路基处理（河塘路基的处理）路基河塘地段，先围堰，进行放水或排水挖除淤泥，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽1.0m，内倾3%，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m来控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下080cm采用7%石灰土处理。路基防护（查JTJ01395）公路路基设计规范） 路基填土高度H3m，时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3H4m时，设置单层衬砌拱，当4H

13、6m时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧。20号混凝土预制块的规格分为两种，拱柱及护脚采用5cm30cm50cm的长方体预制块，拱圈部分采用5cm30cm65cm的弧形预制块（圆心角30度，内径125cm，外径130cm），预制块间用7.5号砌浆灌注。 路线经过河塘地段时，采用浆砌片石满铺防护，并设置勺形基础，浆砌片石护坡厚30cm，下设10cm砂垫层，基础埋深60cm ,底宽80cm，个别小的河塘全部填土。 桥梁两端各10cm及挖方路段采用浆砌片石满铺防护，路基两侧边沟全部浆砌片石满铺

14、防护，厚25cm。二、路基路面排水设计路基排水设计路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跃水井和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位02m以上。截水沟横断面可采用梯形，边坡视土质而定，一般采用1:101:1.5，深度及宽度不宜小于0.5m，沟底纵坡不宜小于0.5%，水流通过陡坡地段时可设置跌水等或急流槽，应采用浆砌片石或水拧混凝土 预制块砌筑，边墙应高出设计水位0.2m以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.20.4m，混凝土为0.10.3m，跃水的台阶高度可采用0.30.6m，台面坡度应为2%3%，急流槽以纵坡不宜陡于1:1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m

15、。1.一般路堤：路基边坡坡度：查路堤边坡坡度表可知，填料为沙类或粘性土时，边坡的最大高度全部高度为20米，上部高度为8米，下部高度为12米。边坡坡度上部高度为1：1.5，下部高度为1：1.75。边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1:1.01:1.5,梯形宽和深度为0.40.6米，边沟纵坡宜与路线纵坡一致并不宜小于0.5%，边沟可采用浆砌片石，水泥混凝土预制块防护，边沟长度不宜超过500m，排水沟采用梯形，距路基坡脚要大于2米。1.陡坡路堤路基宽度，路基高度，路基压实，路基排水和一般路基相同，只在路基边坡坡度和填方上不同，陡坡路堤可采用砌石填方，砌石顶宽0.8米，基底以1：5的坡率向路基

16、内侧倾斜。砌石高度为215米。2.全挖路基路基排水：边沟采用梯形，内侧边坡1：1.01：1.5。梯形底宽和深度0.40.6米。在边坡坡顶设截水沟，采用梯形1：1.01：1.5。沟宽0.5米，沟深 0.5米。长度200500米。排水沟采用梯形，距路基坡脚要大于2米。路面排水设计本公路的路面排水主要是采用集中排水方式，路面雨雪水流随拦水带汇集，每3040米在路基一侧设置水簸萁将路面集水引至路侧排水沟。超高路段路面排水在中央分隔带设置排水沟，弯道外侧的半幅路面水汇入排水沟，通过跌水井和横向排水管将路面集水沟内的水引入路侧排水沟。中央分隔带排水采用5cm厚水泥混凝土密封表面做成与路面相同的横坡，将水引

17、入路侧排水沟。. 路肩排水设施的纵坡应与路面的纵坡一致，当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方边坡应进行防护。路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置排水带，并通过急流槽将水排出路基。拦水带可采用水泥混凝土预制块或沥青混凝土筑成，拦水带高出路肩12cm,顶宽810cm。急流槽的设置距按路肩排水的容许容量计算确定以20m50m为宜，急流槽可设置在凹形曲线底部及构造物附近，并考虑到地形、边坡状态及其它排水设施的联接。中央分隔带排水中央分隔带排水设施由纵向排水沟（明沟、暗沟）、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。在设置

18、超高路段，路面水由中央分隔带排水设施排出，在干旱少雨地区，采用凸形中央分隔带，可设开口明槽，雨水流向下半幅路面排出，开口明槽可采用封闭式，横断面尺寸为高宽=15cm20cm，间距宜为35m。中央分隔带纵向排水沟（管）与横向排水管联接时可采用集水井的形式，横向排水管直径一般采用2060cm水泥混凝土管成塑料排水管，管底纵坡不应小于1%，出口应采取防护措施。设置超高段的中央分隔带的排水沟可设雨水井，雨水井的设置间距应根据流量计算确定，一般为1030m。矩形雨水井尺寸采用长宽深=60cm40cm60cm，边墙采用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑。相邻雨水井间用直径2040cm的水泥混凝土管纵向联接，管

19、底最小纵坡不应小于0。3%，雨水井回击雨水可直接排入桥涵或通过横向排水管排出。多雨地区的中央分隔带，表面不作封闭时，可设地下排水渗沟，排水渗沟两侧可用沥青砂、沥青土工布或粘土封闭，排水渗沟顶与路床顶面齐平，渗沟宜采用直径5cm8cm的硬塑料管将水引致路基边坡以外。 第三部分 公路路面结构设计计算柔性路面设计：1）.轴载分析路面设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载. 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。a).轴载换算轴载换算采用如下的计算公式： 式中： N 标准轴载当量轴次，次/日被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日P标准轴载，KN被换算车辆的各级轴载，KNK被换算车辆

20、的类型数轴载系数，m是轴数。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，应考虑轴数系数。：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。第一种沥青路面结构设计：轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算：序号车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1三菱FR41530511双轮组4002五十铃NPR59523.5441双轮组4503江淮HF140A18.941.81双轮组5604东风KM34024.667.81双轮组5505江淮HF15045.1101.51双轮组5806东风SP913520.272.32双轮组35007五十铃EXR181

21、601003双轮组3540设计年限 15 车道系数 0.4序 号分段时间（年）交通量年增长率（%）159257.5355.5当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 3154 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1.230912E+07 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 2562 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 9998723 公路等级 高速公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 22.9 (0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式

22、沥青混凝土1.30.42中粒式沥青混凝土10.313粗粒式沥青混凝土0.80.224水泥稳定碎石0.50.245水泥粉煤灰矿渣0.50.2430Mpa土基：新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 22.9 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）(20)抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土3140020000.402中粒式沥青混凝土5120016000.313粗粒式沥青混凝土 79001200

23、0.224水泥稳定碎石？1500 15000.245水泥粉煤灰矿渣 255505500.246土基 30按设计弯沉值计算设计层厚度 :LD= 22.9 (0.01mm) H( 4 )= 30 cm LS= 24.2 (0.01mm) H( 4 )= 35 cm LS= 21.8 (0.01mm)H( 4 )= 32.7 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 :H( 4 )= 32.7 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 32.7 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 32.7 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 32.7 cm(

24、第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 32.7 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 : H( 4 )= 32.7 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 32.7 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 :路面最小防冻厚度 50 cm验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改, 最后得到路面结构设计结果如下:-细粒式沥青混凝土 3 cm-中粒式沥青混凝土 5cm-粗粒式沥青混凝土 7 cm-水泥稳定碎石 33cm-水泥粉煤灰矿渣 25cm-土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公 路 等 级 : 高速公路 新

25、建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）(20)抗压模量(MPa) (15)计算信息1细粒式沥青混凝土 314002000计算应力2中粒式沥青混凝土 512001600 计算应力3粗粒式沥青混凝土 79001200不算应力4水泥稳定碎石331500 1500计算应力5水泥粉煤灰矿渣 25550550不算应力6土基 30计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 21 (0.01mm)第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 22.2 (0.01mm)第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 L

26、S= 24.4 (0.01mm)第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 27.4 (0.01mm)第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 123.5 (0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 383.1 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)LS= 310.5 (0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式) 计算新建路面各结构层底面最大拉应力 : 第 1 层底面最大拉应力 ( 1 )=-0.221 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.076 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )= 0.094 (MPa) 60Mpa的土基新建路面结构厚度

27、计算 公 路 等 级 : 高速公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 22.9( 0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量（MPa）(20)抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土3140020000.402中粒式沥青混凝土5120016000.313粗粒式沥青混凝土 790012000.224水泥稳定碎石？1500 15000.245水泥粉煤灰矿渣 255505500.246土基 60 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 22.9 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 23.1 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 20.5 (0.01mm) H( 4 )= 20.4 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 20.4 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.4 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.4 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.4 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)H( 4 )= 20.4 cm(