路基路面工程课程设计.docx

华东交通大学班 级：组 别：小组成员： 组 长：日 期：小组分工安排目录第一篇 课程设计第一部分：路基路面课程设计任务书5第二部分：交通分析6一、交通资料6二、确定道路等级6第三部分：路基设计8一、原地面的处理8二、路堤断面形式的确定9三、路基尺寸的确定9四、路基填料的选择10五、路基填干湿类型的确定10六、土基回弹模量的确定10七、路基施工11八、边坡防护11第四部分：沥青路面设计12方案一13方案二16方案三19第五部分：水泥混凝土路面设计22一、方案设计22方案一22方案二25方案三27二、接缝设计29第六部分：方案技术工程比较31一、沥青路面比选31二、水泥混凝土路面方案比选31三、沥青路面与水泥混凝土路面方案的比选32第七部分：路面施工设计33一、水泥稳定砂砾基层施工33二、沥青路面面层施工34第八部分：附属工程设计36一、绿化设计36二、排水设计37参考文献38第二篇 个人心得第一篇 课程设计第一部分：路基路面课程设计任务书1、工程概况拟设计道路路线位于平原微丘区，公路自然区划为II1区。地震烈度为六级。设计标高243.50m，地下水位1.5m。2、设计资料2.1 土质 所经地区多处为粉性土。2.2 交通根据最新路网规划，预测使用初期2011年年平均日交通量见下表，年平均增长率为6.5%。表1.1车型解放CA10B黄河JN150日野KF300D斯柯达706R依士兹TD50交通SH141长征XD980小汽车辆/d56081046039045038027026003、设计任务与内容（1）根据所给资料，进行路面结构的设计（至少选择3种不同路面结构）。（2）编写设计说明书，包括水泥混凝土路面及沥青路面结构、厚度设计，水泥混凝土路面板接缝设计等。（3）对所选定的路面结构方案，绘制路面结构图，包括沥青路面结构设计图、水泥混凝土路面结构设计图及其接缝设计图等。需用标准A3图纸。4、设计依据及标准1 公路路基设计规范（JTGD30-2004)2 公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）3 公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）4 公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）第二部分：交通分析一、交通资料根据课程设计任务书表1， 查书表2-1得：表2.1近期交通组成、交通量，及不同车型的交通参数序号汽车车型前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(cm)日交通量(辆/d)1解放CA10B19.460.851双3602黄河JN15049.00101.601双8103日野KF300D40.75279.002双127.004604斯柯达706R50.0090.001双3905依士兹TD5042.2090.001双4506交通SH14125.5555.101双3807长征XD98037.10272.652双122.02708小汽车2600二、确定道路等级1、 折算交通量根据公路工程技术标准，确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表3所示表2.2汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t7t的货车大型车2.0载质量7t14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车表2.3折算交通量序号汽车车型日交通量折算系数折算交通量1解放CA10B5601.58402黄河JN1508102.016203日野KF300D4602.09204斯柯达706R3902.07805依士兹TD504502.09006交通SH1413801.55707长征XD9802702.05408小汽车26001.02600合计-8770年平均日交通量ADT=8770辆/日2、 计算远景年平均日交通量取交通量预测年限T=15年15年远景交通量：AADT=ADT（1+）15-1=8770（10.065）15-1=21178.4466取21179辆/日由道路勘测设计查得道路等级为：一级公路，双向四车道。设计车速为100km/h第三部分：路基设计一、原地面的处理1、临界水位处理该地区地下水位1.5m，为使路基达到干燥或中湿状态的要求，路基顶面与地下水的距离要大于或等于干燥、中湿状态所对应的临界高度。查书本表19得临界高度H2=3.0m，所以路基填筑高度为1.5m。2、土质处理粉性土工程性质较差，不易作为路基填料，但由于路线所在区域多为粉性土，全部采用换土或其它的处理方法对工程造价影响太大，经济价值不大，因此决定采用粉性土进行路基填筑，但由于粉性土作为路基填料的一系列缺陷，给路基施工带来许多困难，现从以下几个方面就改善路基工程状况加以说明。2.1、填土压实度当粉土压实度在96%以时，渗透系数只有106cm/s 时，因此，即可认为基本不透水。2.2、路床处理考虑到当地地材资源和经济效益等实际情况，可以采用5%石灰土进行处理。石灰土采用码石灰条人工布灰，路拌机拌和，平地机整平，压路机压实，然后洒水养生。处理后的路床的强度、稳定性和抵抗路面荷载下传作用力的能力显著提高。2.3、高分子材料处理路床顶面PPT材料具有强度高、韧性好、抗渗性能强、抗冻融、抗老化、无毒无腐等特点，是一种理想的高分子土工加固剂。用PPT材料处理10 cm厚度的基床,形成的立体网状结构，包裹土体，将土颗粒紧紧连结成一个整体，改善天然土的基本性能，使土体具半刚半柔特性，强度及抗渗性能显著提高。施工前应先清除原地面的草皮杂物、草木残株等有害于路堤稳定的杂物，将原地面不平整处填平。地基加固采用重锤夯实法以提高地基表层的强度。夯实次数以最后两次的平均夯实沉量不超过规定的值来控制，该地区取1.0cm作为夯实次数的控制值。3、抗震要求拟设计道路地震烈度为6度。公路工程抗震设计规范（JTJ00489）规定，对于地震烈度为8度或8度以上的地区才考虑防震设计。因此不需要做抗震设计。4、边坡稳定分析拟设计道路的路堤边坡坡度为1：1.5，路堤高1.5m，根据路基路面工程二、路堤断面形式的确定规范规定填土高度在1.5m-18.0m范围内的路堤为一般路堤，该路基填高约1.5m，属于一般路堤。由于填方高度不大，填方数量较小，可以在路基两侧设置取土坑，使之于排水沟渠结合。为保护填方坡脚不受流水侵害，保证边坡稳定，可在坡脚与沟渠之间预留1.0-2.0m宽度的护坡道。一般路堤断面形式 图1三、路基尺寸的确定1、 路基宽度公路工程技术标准JTGB012003规定：一级公路、设计车速为100km/h、车道数为4时，路基宽度一般值为26.00m。故拟定路基宽度为26.00m。2、 路基高度路堤填高确定为1.5m。3、 边坡坡度考虑路基稳定性和工程经济等因素确定路基边坡坡度为1:1.5。四、路基填料的选择由题知，此地区土质是粉性土，从经济上考虑，采用粉性土作为路基填料，但要对土壤做一定处理。五、路基填干湿类型的确定由地质资料可知，该区为II1区，粉性土，地下水埋深1.5m，设计路基高度为1.5m，因此路基临界高度H的范围为4.5-7.5m，Hmin=4.5m。查书本路基路面工程表1-9可知，该地区H2=3.0m，画出路基临界高度与干湿类型示意图。路基临界高度与干湿类型示意图 图2可见HH1，确定路基干湿类型为中湿。六、土基回弹模量的确定查书表3-4可知V3区干燥状态粘性土1.0500.9，查书表11-16确定土基回弹模量E0=27MPa。采用重型击实标准，土基回弹模量提高20%35%。根据软件的计算，取土基回弹模量E0=32MPa。七、路基施工1、 施工前准备工作（1）组织准备工作：建立和健全施工队伍和管理机构，明确施工任务；（2）技术准备工作：在熟悉设计文件和设计高低的基础上进行施工现场勘查，校对设计文件，编制施工计划，清楚施工场地，搞好临时工程的各项工作；（3）物质准备工作：包括各种材料与机具设备的购置、采集、加工、调运与储存以及生活后勤供应等。2、 施工要点（1）做好排水，保持施工现场干燥；（2）路基填筑范围内的地表障碍物应予以清理拆除；（3）确定路堤填筑方案为：分层平铺，逐层压实，竖向填筑；（4）施工前先进行击实试验以确定填土的最佳含水量，施工时应确保填土在最佳含水量状态；（5）采用静碾压式压实机具压实，对于压不倒的边角应辅以人力或小型机具压实；（6）压实过程遵循“先轻后重，先慢后快，先边缘后中间”的原则；（7）压实程度应达到规范规定的压实度。根据规范，一级公路填方的土质路堤压实度标准如表3.1所示表3.1压实度标准路床顶面以下深度（cm）压实度（%）08096801509415093八、边坡防护根据气象资料，该地区雨水充沛，主要灾害天气为低温冷害（包括霜冻）、旱涝、大风暴雨、冰雹等。为了保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，保护路基边坡的整体稳定性，宜采用种草、铺草皮、植树等植物防护措施防护坡面，同时还可美化路基和协调自然环境。第四部分：沥青路面设计表3.1各级公路沥青路面设计年限公路等级及其功能设计年限高速公路、一级公路15二级公路12三级公路8四级公路6表3.2车道系数表车道特征车道系数车道特征车道系数双向单车道1.00双向六车道0.300.40双向两车道0.600.70双向八车道0.250.35双向四车道0.400.50由表2.1、表3.1、表3.2得：设计年限为15年，车道系数为0.45 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :设计年限末年日平均当量轴次 : 2403 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3952391 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :设计年限末年日平均当量轴次 : 1544 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 2539531 公路等级 一级公路公路等级系数 1 面层类型系数 1 基层类型系数 1 路面设计弯沉值 : 28.8 (0.01mm)方案一新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 3 设计层最小厚度 : 15 (cm)表3.3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中粒式沥青混凝土4140020000.552粗粒式沥青碎石61200 16003水泥稳定碎石？140014000.454级配碎石20150015005土基32按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 28.8 (0.01mm) H( 3 )= 20 cm LS= 29.2 (0.01mm) H( 3 )= 25 cm LS= 25.7 (0.01mm) H( 3 )= 20.6 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 3 )= 20.6 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 3 )= 20.6 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 : H( 3 )= 20.6 cm(仅考虑弯沉) H( 3 )= 20.6 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 80 cm验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 29.4 cm ,通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下层, 最后得到路面结构设计结果如下:中粒式沥青混凝土 4 cm-粗粒式沥青碎石 6 cm-水泥稳定碎石 21 cm-级配碎石 49 cm-土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100表3.4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中粒式沥青混凝土414002000计算应力2粗粒式沥青碎石612001600不计算应力3水泥稳定碎石2114001400计算应力4级配碎石2915001500不计算应力5土基32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= 15.5 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 16.5 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 18.2 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 360.6 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 291.1 (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 )=-0.166 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 ( 3 )=-0.003 (MPa)方案二新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)表3.5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3140020000.552中粒式沥青混凝土4120016000.393粗粒式沥青碎石890012004水泥稳定碎石？150015000.285水泥稳定碎石205505500.286级配碎石201501507土基32按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 28.8 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 32 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 28.2 (0.01mm) H( 4 )= 19.2 cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 19.2 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 19.2 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 19.2 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 19.2 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度 : H( 4 )= 19.2 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 19.2 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 80 cm 验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 5.8 cm , 通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面 最下层, 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 4 cm - 粗粒式沥青碎石 8 cm - 水泥稳定碎石 20 cm - 水泥稳定碎石 20 cm - 级配碎石 25 cm - 土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 6 标 准 轴 载 : BZZ-100表3.6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412001600计算应力3粗粒式沥青碎石89001200不计算应力4水泥稳定碎石2015001500计算应力5水泥稳定碎石20550550计算应力6级配碎石20150150不计算应力7土基32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= 27.1 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 29.2 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 32.2 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 38.4 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 88.6 (0.01mm) 第 6 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 213.6 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 360.6 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 291.1 (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 )=-0.267 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.113 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )=0.133 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 ( 5 )=0.068 (MPa)方案三新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.8 (0.01mm) 路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 15 (cm)表3.7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3140020000.552中粒式沥青混凝土4120016000.393粗粒式沥青碎石690012004水泥稳定碎石？150015000.285级配碎石205505506土基32按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 28.8 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 30.1 (0.01mm) H( 4 )= 30 cm LS= 26.5 (0.01mm) H( 4 )= 26.8 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 26.8 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 26.8 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 26.8 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 4 )= 26.8 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 26.8 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 80 cm 验算结果表明 ,路面总厚度比路面最小防冻厚度小 20.2 cm , 通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面 最下层, 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 4 cm - 粗粒式沥青碎石 6 cm - 水泥稳定碎石 27 cm - 级配碎石 40 cm - 土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 一级公路 新建路面的层数 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100表3.8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412001600计算应力3粗粒式沥青碎石69001200不计算应力4水泥稳定碎石2715001500计算应力5级配碎石40550550不计算应力6土基32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= 20.9 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 22.1 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 23.8 (0.01mm) 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 26.3 (0.01mm) 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 67 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 360.6 (0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式) LS= 291.1 (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 )=-0.228 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 ( 2 )=-0.097 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 ( 4 )=0.093 (MPa)第五部分：水泥混凝土路面设计一、方案设计方案一水泥混凝土路面设计 设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 一级公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.15 面 层 类 型 : 普通混凝土面层表4.1序 路面行驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量号 车辆名称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN)1 标准轴载 0 0 1 100 0 0 0 0 810 2 单后轴货车 0 0 1 60.85 0 0 0 0 560 3 双后轴货车 0 0 0 0 1 158 0 0 460 4 单后轴货车 0 0 1 90 0 0 0 0 390 5 单后轴货车 0 0 1 90 0 0 0 0 450 6 单后轴货车 0 0 1 55.1 0 0 0 0 380 7 双后轴货车 0 0 0 0 1 145.3 0 0 270行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1 轮迹横向分布系数 0.2 交通量年平均增长率 6.5 混凝土弯拉强度 5 MPa 混凝土弯拉模量 31000 MPa混凝土面层板长度 5 m 地区公路自然区划 面层最大温度梯度 85 /m 接缝应力折减系数 .9 表4.2基(垫)层类型-新建公路土基上修筑的基(垫)层层位基（垫）层材料名称厚度(mm)回弹模量(MPa) 1水泥稳定粒料1801500 2级配碎砾石150230 3土基30 基层顶面当量回弹模量 ET= 146.1 MPaHB= 230 r=0.737 SPS= 1.21 SPR= 3.32 BX=0.67 STM= 2.03 KT=0.52 STR= 1.05 SCR= 4.37 GSCR= 5.03 RE=0.6 %HB= 232 r=0.744 SPS= 1.2 SPR= 3.28 BX=0.64 STM= 1.95 KT=0.51 STR=0.99 SCR= 4.27 GSCR= 4.91 RE=-1.8 %设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 969 路面的设计基准期 : 30 年设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 6109899 路面承受的交通等级 :重交通等级基层顶面当量回弹模量 : 146.1 MPa混凝土面层设计厚度 : 232 mm验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 700 mm新建基(垫)层总厚度 330 mm验算结果表明, 路面总厚度比路面最小防冻厚度小 138 mm ,通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下层, 最后得到路面结构设计结果如下: - 普通混凝土面层 232 mm - 水泥稳定粒料 180 mm - 级配碎砾石 288 mm - 土基方案二水泥混凝土路面设计 设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 一级公路 变异水平的等级 : 低 级 可 靠 度 系 数 : 1.15 面 层 类 型 : 普通混凝土面层表4.3序 路面行驶 单轴单轮 轴载 单轴双轮 轴载 双轴双轮 轴载 三轴双轮 轴载 交通量号 车辆名称 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 组的个数 总重 (kN) (kN) (kN) (kN)1 标准轴载 0 0 1 100 0 0 0 0 8102 单后轴货车 0 0 1 60.85 0 0 0 0 560 3 双后轴货车 0 0 0 0 1 158 0 0 460 4 单后轴货车 0 0 1 90 0 0 0 0 390