省道拓宽工程初步设计设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流省道拓宽工程初步设计设计密 级：毕业设计(论文)宿城区龙河新城347省道拓宽工程初步设计Preliminary Design of Widening Project of 347 Town Highway In Garonne urban places学生姓名刘栋栋学院名称土木工程学院学 号20110709214专业名称 土木工程（道路桥梁隧道方向）指导教师马晴晴2015年5月12日.精品文档.图书分类号：徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要本次设计是针对宿城区龙河新城347省道拓宽改造而进行的。设计的主要依据是我们大学所学的专业知识，把理论知识运用到实际的道路设计中，做好初步设计工作。首先，路线设计，重点在于纵断面设计；其次就是路基设计；这次设计的重点还是路面设计，包括路面结构层方案比选、设计弯沉厚度计算、设计层厚度计算、层底弯拉应力验算工作；交叉口和排水设计工作。由于城市化发展较快，原347省道已经无法满足行人和车辆的需要，它严重制约了龙河新城的发展。只有对其拓宽建设，才能减少车辆的行驶时间，更好地提高347道路的运输效率和安全性。关键词 道路拓宽；初步设计；方案比选；路基路面设计AbstractThis design is for preliminary design of widening project of 347 town highway in Garonne urban places.The design mainly is based on our expertise learned in college , which put the theoretical knowledge into actual road design and do well the preliminary design work. Firstly, it is route design, with emphasis profile design; the second is the design of embankment; the focus of the design is pavement design, especially in the pavement structure scheme comparison,design deflection thickness calculation, design layer thickness calculation, layer bottom flexural stress check work.The rest is intersection and drainage design. Due to rapid urbanization, the original 347 Highway has been unable to meet the needs of pedestrians and vehicles, which severely restricts the Garonne development. It only be broaden in reconstruction, which will reduce the travel time of the vehicle and better improve transport efficiency and safety of 347 road.Keywords Road widening Preliminary design scheme comparison Roadbed pavement design 目 录1 绪论.4 1.1 项目背景及概况.4 1.2 项目自然概况.4 1.2.1 地形地貌.4 1.2.2 气象、气候.4 1.3区域地质概况 .5 1.4 项目工程地质层特征.6 1.5 水文地质条件.6 1.5.1 地表水.6 1.5.2 地下水.62 路线设计.7 2.1 平面设计.72.1.1 概述.72.1.2 公交站台. .8 2.2 纵断面设计. .9 2.2.1 纵坡设计的原则. .9 2.2.2 竖曲线设计. .93 路基设计.13 3.1 路基横断面设计.13 3.1.1 路基的标准横断面布置.13 3.1.2 路拱横坡.13 3.1.3 路基超高及加宽.13 3.1.4 路基边坡.14 3.1.5 取土与弃土.14 3.2 路基施工.14 3.2.1 路基填料及压实度要求.14 3.2.2 一般路基设计.14 3.2.3 路基施工方法及其注意事项.15 3.3 路基防护.153.3.1 概述.153.3.2 边坡坡面防护.153.3.3 冲刷防护和软土地基加固.163.3.4 路基防护选择.164 路面设计.17 4.1 设计标准.17 4.2 路面结构设计.174.2.1 确定路面类型.174.2.2 交通量调查分析.174.2.3 标准轴载换算.17 4.3 路面结构层方案比选.20 4.4 路面结构层厚度确定.204.4.1 确定土基回弹模量.204.4.2 确定路面材料参数.204.4.3 设计弯沉计算.214.4.4 各层材料容许弯拉应力计算.214.4.5 计算设计层厚度.224.4.6 层底弯拉应力验算.244.4.7 人行道结构层方案.27 4.5 路面材料要求.27 4.5.1 路面主要材料.27 4.5.2 水稳碎石基础.284.5.3 石灰土底基层.28 4.6 路面施工及注意事项.28 4.6.1 石灰土底基层施工.29 4.6.2 水稳碎石基层施工.29 4.6.3 沥青封层及面层施工.294.6.4 其他施工注意事项.315 交叉口设计.32 5.1 概述.32 5.2 交叉口.32 5.2.1 平面交叉口.32 5.2.2 交叉口设计要求.325.2.3 慢车道及人行道交通组织.325.2.4 渠化设计.336 排水工程.34 6.1 概述.346.1.1 排水的意义.346.1.2 路基路面的排水原则.34 6.2 路基路面排水系统.346.2.1 路基排水.346.2.2 路面排水.34 6.3 雨水管道设计.35 6.3.1 管线横断面布置.35 6.3.2 排水方向.35 6.3.3管材、接口及基础.35 6.3.4 雨水口及预留支管.35 6.4 管道施工注意事项.35 6.5 其他管线布设.367 安全设施.37 7.1 安全设施要点.37 7.1.1 道路交通标志及标志版面设计.37 7.1.2 道路交通标线.37 7.2 安全设施技术要求.37 7.3 安全设施质量要求.38结论.39致谢.40参考文献.411 绪论1.1 项目背景及概况本次设计道路位于宿城区龙河新城，它位于江苏省宿迁市宿城区西南方向、苏皖两省交界处，同时也是“五镇、四县、三市、两省”的接界处，现在有十多个行政村和几个居民委员会，龙河新城镇土地总面积大约为60平方千米，城镇大概五万人左右。在2012年的时候龙河新城镇为国家贡献了12.86亿元人民币，除了上交给国家还有接近3300万的财政收入，比预想的多了近1000万元。除此之外，城镇之下的农村总收入为420多万元人民币，老百姓纯收入十多万元。2013年，龙河新城镇被宿迁市委市政府列为重点发展的对象，因为它是众多城市的必经之路，同时也能带动整个宿迁市的快速发展。目前，龙河新城已启动城市规划工作，力争 “一年拉框架、两年成规模、三年起新城”，目标将龙河建设成为宿迁的南部新区、工贸重镇和宜居小城。347省道龙河新城段目前为四车道一级公路，随着龙河新城的建设，347省道逐步成为横贯龙河新城的重要城市主干道，交通混行严重，过境交通与城市内部交通、机动车与非机动车相互影响，制约了龙河新城的发展。此外，现状沿线设施配置简单，已不再适应沿线居民的生产生活，且为提高龙河新城的整体形象，人民群众对347省道进行改造的呼声越来越高。本项目正是在这一背景下产生的。1.2 项目自然概况1.2.1 地形地貌拟建道路沿线地貌类型属冲积平原，地势较平坦。本项目两侧以商住混合用地、行政办公用地、学校、居住小区以及厂区为主。1.2.2 气象、气候从地理位置上说，宿迁市龙河新城位于季风区，同时龙河新城在北亚热带和北暖温带之间，既然位于季风区，所以季节性风向比较明显，雨季主要集中在夏天，夏天也是最热的时候，宿迁地处偏北冬天较冷，春天温度善变，秋天天气凉爽，太阳光光直射充足。主要气象要素如下：（1）季节季节划分以五天的平均气温为准，当温度<10度时划分为冬季,当气温在1024度时划分为春季或秋季,当平均气温>24摄氏度时为夏天。春天一般在从3月底开始到5月底，历时60天左右。夏天开始于5月底，结束于9月上旬，历时大约105天。秋天自9月中旬起到11月15号左右。，大概65天左右。冬天显然从11月16号左右开始到次年的3月底，之间135天前后。（2）气温宿迁所在地的年平均温度大概为15度左右,夏天是最热的时候,尤其是7月份，平均气温为27度以上；冬天的1月份温度最低，平均温度大部分时间处于0度以下；夏季在来临前气温可能就能达到30度以上,正式进入夏天以后温度可能会继续上升,最高温度可能达到37度,尤其是在7月，温度很高。历史记录，宿迁最高气温超过40度；冬天一般都在11月份就会有体会，在11月份的时候气温可能就小于0度。一般情况下会在12月份小于0度，最低气温大部分会出现在最早出现在1月份,最低气温可能达到零下15度左右，到了2月份其温度就开始回升。常年来，气温就是这样循环运动。（3）降水据调查显示宿迁市年降水量大约达到900mm左右,最高甚至达到1550mm,冬天雨量最少，大概为500 mm,平均一年降水天数为略小于整年的三分之一；一般雨季是从夏天开始的；主要集中于7、8月份。（4）日照宿迁市一年来，有太阳照射的天数达到100天左右，占三分之一左右，主要集中在5、6月和8、9月份,7月份虽热很热，但是也正值雨季,日照时间相对也就会减少。（5）霜、雷、雪宿迁市一年内，有霜的日子大概100天，一般从10月开始，结束于3月份。年平均雷暴天数一般集中在夏天,从六月份开始，7月份最多,8月份较少,算下来一年大概有30天,有时候从5月份就会听见雷爆声。最早出现在3月底,最迟出现在11月中旬左右。宿迁一年平均降雪天数为18天左右,一般起始于在1月中旬，到3月份就会停下来,降雪主要集中在2月份。（6）风况宿迁毕竟处于季风区，年平均风速为4m/s左右。风向大多为东风偏南，有时也可能变成为东北风。1.3 区域地质概况从地质构造上讲，本项目标段在地理位置上在新华夏系带和秦岭昆仑系带之间，从单元构造级别上说，隶属于次级构造单元。而347省道路线靠近华北南面。查看相关区域的地质资料和遥感地质报告表明：其中有三块断裂地带对该路段有较大影响，影响最大的就是郯庐断裂带。1.4 项目工程地质层特征根据项目区域临近项目的地质勘测成果可以看出，本段沿线揭露地层均为第四系。按照工程地层的岩层特性以及物理力学和化学反应性质，将本项目标段沿线的地质结构层分为3个大结构层，其中两个大结构层的每一个结构层又分为2个小结构层，一共有5个结构层。各工程地质层物理力学指标详见统计表及土工试验成果表，岩性及分布特征如下：第1层主要是素填土：素填土的主要成分是粉土和粉质黏土，土壤结构相对松散。场区厚度分布不均匀，厚度最小只有10公分，可是最厚可达6m左右，但是平均分布下来平均厚度1.32m。第2层分布的是粉土：灰黄色偏于黄色，有点潮湿，密度有点松散，强度底及韧性脆弱，其中还含有云母碎屑。沿线段内分布更是不均匀虽然平均只有2m左右，但是最少少到0.14米，最厚厚道7.2m；粉土底层标高平均可达14m；这层层底埋深平均也能达到3.2。第3层绝大部分是粉质黏土：颜色是灰色，处于流体和塑体之间，干强度和韧性处于中等，局部夹粉土薄层。厚度分布同样不均低值零点几高至几米，平均厚度2.64m；底层平均标高12.00m；底层平均埋深4.29m。第4层和第5层同属于黏土层：两者同样是灰黄色，可塑和硬塑之间，干强度及韧性都比较高，比前面提到的要强不少。两层结构的主要区别就在于场区厚度分布，前者的平均厚度平均只有2.20m，层底标高平均高达10.085m；层底埋深平均7.51m；而后者厚度平均远达15.20m，层底标高平均-7.45m；层底埋深平均达到25.16m。第4层的地基土承载力fa0只有85kPa，压缩模量Es=6.0MPa，但是第5层的地基土承载力大约320kPa左右，压缩模量Es为10.5MPa。1.5 水文地质条件1.5.1 地表水本项目标段的地表水主要都是来自于附近河流、沟、鱼塘的水，根据临近工点的水质分析成果显示，按照相关的规范规定，该水(按类环境)判定结果如下阐述：地表水对混凝土结构具有微腐蚀行；地表水经过长时间就逐渐渗透到地下，同样对混凝土结构造成一定的腐蚀；钢筋混凝土结构在长期浸水和干湿交替条件下，外表逐渐被侵蚀，渗透到内部。1.5.2 地下水根据宿迁市环保部门监测：该标段沿线上地下水主要为中、下砂、砾层，其中一小部分还含有粉砂、中砂层。地下水的浅层水污染较为严重。2 路线设计2.1 平面设计2.1.1 概述本项目东西横贯龙河新城，西起宿迁市与徐州市交界处，东至235国道，路段全长约5.24km，分四个标段，下面是针对第一标段进行道路改造设计，第一标段总长1320m。由于本道路347省道是针对老路进行拓宽改造，所以线路应该尽量与现有老路中心线重合，线路走向基本沿现有中心线向两侧拓宽。由于本标段道路近似于一条直线，所以在平面设计阶段不进行平曲线设计，重点还是在纵断面设计中的竖曲线设计。平曲线逐桩坐标表如下表2-1表2-1逐桩坐标表桩号坐标XYK0+000656.340789.747KO+020657.189809.729K0+040658.038829.710K0+060658.887849.692K0+080659.735869.674K0+100660.581889.657K0+120661.415909.639K0+140662.235929.622K0+160663.042949.606K0+180663.835969.590K0+200664.615989.575K0+220665.3821009.560K0+240666.1361029.546K0+260666.8761049.532K0+280667.6031069.519K0+300668.3171089.507K0+320669.0171109.494K0+340669.7041129.482K0+360670.3771149.471K0+880688.0361749.211K1+000688.5721789.196K1+020689.1061809.189K1+040689.6401829.182K1+060690.1751849.175K1+080690.7091869.168K1+100691.7781889.161K1+120692.3121909.154K1+140692.8461929.146K1+160693.3811949.139K1+180693.9151969.132K1+200694.4491989.125K1+220694.9842009.118K1+240695.5182029.111K1+260696.0522049.104K1+280696.5872069.096K1+300697.1212089.096K1+320697.6552109.0822.1.2 公交站台本次设计的第一标段总长度为1320米，公交站台设置两个，左侧一个，右侧一个，左侧公交站台的中心桩号是K0+720，右侧公交站台的中心桩号是K0+980。公交站台位置的布置是有说法的，目前来说，公交站台的布置一种是布置在人行道边上，另一种是布置在机动车道和非机动车道之间的侧分带上。两种不同的布置方式各有优缺点：如下表2-2表2-2站台布置对比表站台布置位置人行道边上侧分带上优点对于乘客而言比较安全公交车无需行驶到慢车道上，影响较小缺点扰乱慢车道秩序，影响较大乘客需穿过慢车道才能上车，对慢车道影响较大 因为本次道路改造设计在原来的基础上加了慢车道，而原来的慢车道作为机动车道，则改造后的道路属于四幅道路，所以本次道路的公交站台选用第二种布置方式，即布置在侧分带上。单幅路上适合用第一种布置方式。详图见图纸。2.2 纵断面设计2.2.1纵坡设计的原则纵断面设计主要依据旧路高程并且结合道路横坡进行控制，即纵坡是做好纵断面设计的重要因素。纵坡设计需要满足一定的基本要求：（1）纵断面的线形应尽量与地形相适应，线形设计时要平顺圆滑，起伏不宜过大，同时不宜过于频繁，视觉要连续，才能保证驾驶员的行驶安全。（2）纵坡设计时，坡度应该保持在一个相对比较稳定的状态，只有这样才能使车辆行驶舒适；（3）纵坡的坡长和竖曲线长的长度要合适，确保满足相应的规范要求，不能超过规范规定的极限值，同时还要尽量做到填挖平衡。（4）纵坡设计时不能古板，务必要综合多方面因素，具体事情要具体对待，总之就是要保证道路路基的干燥、稳定性、必要的强度。（5）纵坡设计的时候，如果遇到地下水或积水较多的地方，除了应满足最小纵坡度要求外，最主要还得保证路基的稳定性能和强度要求。2.2.2.竖曲线设计 竖曲线设计时有相关的规则：1.竖曲线设计的基本要求 1）宜选用半径较大的竖曲线在不过分增加项目工程量的前提下，应尽量选用半径较大的竖曲线。没有特殊说明的情况下大部分会采用大于竖曲线一般最小值的半径值作为竖曲线半径，但是当坡度差比较小的时候，上述说法就不成立了，这时更应该选用较大的半径的竖曲线，这样的话就更有利于视觉效果。表2-3从视觉观点所需竖曲线半径最小值车速设计（Km/h）凸型竖曲线半径（m）凹型竖曲线半径（m）120200001200010016000100008012000800060900060004030002000 2）竖曲线设计时要尽量符合排水的要求如果相邻两个纵坡的坡度代数和特别小，那么这个时候采用的竖曲线半径的纵坡坡度应该大于0.3%，只有这样才能满足排水的需要，否则的话应该重新调整设计。3）竖曲线长度要满足规范规定的最小长度值，如下表2-4表2-4竖曲线长度最小值设计车速（Km/h）竖曲线最小长度(m)12010010085807060504040 2.竖曲线计算如图2-1所示，其中i1和i2分别表示两个相邻纵坡坡度，可以为正值也可以为负值，L表示为竖曲线的长度，代表的是两个纵坡坡度差，大小= i2- i1，当为负值时，则表示凸形竖曲线；相反，当为正值时，就表示竖曲线是凹形竖曲线。图2-1竖曲线要素示意图竖曲线按照下列一些列公式计算： （2.1） （2.2） （2.3） （2.4）式中：R/m T/m E： y 本标段共有五个变坡点：第一处变坡点桩号K0+260,竖曲线要素计算：第二处变坡点桩号K0+480,竖曲线要素计算：第三处变坡点桩号K0+700,竖曲线要素计算：第四处变坡点桩号K0+950,竖曲线要素计算：第五处变坡点桩号K1+200,竖曲线要素计算：变坡点竖曲线计算统计如下表2-5表2-5变坡点竖曲线要素计算变坡点前坡度%后坡度%竖曲线半径m 竖曲线长度m外距m桩号设计高程K0+26020.226-0.80.6180001440.44K0+48020.3580.6-0.415000900.12K0+77020.314-0.40.5300001200.06K0+95020.3640.5-0.715000750.15K1+20020.189-0.70.3150001050.193 路基设计3.1 路基横断面设计3.1.1 路基标准横断面布置如下图3-1所示，原有道路总宽23m，中分带2m，两边对称，一边是2.5m硬路肩+2*3.75m的机动车道+0.5m路缘带。现在把原有道路作为机动车道。本次设计的主要目的是在老路的两侧各增加0.3m的路缘带+2.0m的侧分带+4.5m的非机动车道，最后再增加3.0m的人行道路。图3-1 路基标准横断面图3.1.2 路拱横坡为了便于排水，现把慢车道横坡坡度设为2.0%，人行道横坡采用反向设置，坡度大小为1.0%。3.1.3 路基超高及加宽347道路改造项目第一标段沿线内不设置超高，也不设加宽。解释如下所述： （1）超高。所谓超高就是把所设计的路面设计成外侧高于内侧而形成的单向横坡，设计超高主要是为了减少交通车辆在曲线阶段行驶时所形成的离心力。由于本次设计道路的线路是直线，所以根本不会产生离心力，也无需设置超高。 （2）加宽。所谓加宽是指当交通车辆在平曲线路段上行驶时，车辆的前后轮距离圆心的大小就有所不同，内侧的后轮曲线半径最小，而外侧的前轮半径最大，为了适应后轮偏向内侧的需要而在内侧适量增加的宽度就是曲线加宽。与超高相似，它们都是针对平曲线而设置的，所以本次设计不需要设置加宽。3.1.4 路基边坡本项目第一标段内的填方边坡坡率为11.5，挖方路基边坡坡率采用11。3.1.5 取土和弃土本项目所缺土方全部外购。路基施工过程中必然会存在一些弃土，对这些弃土要变废为宝，应合理利用，更多的是带来经济效益，减少废方，利用原则如下：（1）作为培绿化带用土等。（2）如果遇到难以利用的弃、废土时，如开挖排水沟中的表层耕植土、挖除废弃建筑物基础的土等等，可回填洼地、池塘、水沟、废鱼塘，总之就是要变废为宝。3.2 路基施工3.2.1 填料及压实度要求 路基填料在往路基中填筑的时候是有讲究的：首先，不一样的路基填筑材料一定要有顺序的往下填筑，即材料不同，分层填。这样也避免了材料之间的相互干扰，同时才能保证路基的强度。其次，填筑厚度要求。分层的时候，每层厚度要不小于50公分。透水性越好的材料越放往上放，这样的话，水就会很快地渗透下去，就减少了对路基的危害。 光把填料填下去还不行，还要把路基压得密实，压得密实才能稳定。首先，要用重型击实，然后查看规范，要满足压实度要求。3.2.2 一般路基设计路基在填筑前应先清除地表杂土及耕植土，沟塘段应清除淤泥。1、非机动车道及交叉口路基处理：（1）H1.00/1.11m（H-指机非混合车道边缘设计标高与清表后地面标高之差，下同）首先清表，然后向地下挖45公分厚的土壤，同时按照设计挖至路面结构层底下面45公分处，在接下来的20厘米厚的土壤中混入石灰，压实度要大于等于88%；下面45cm的厚度平均分成三层来填筑水泥和石灰土的混合物，水泥占2%，石灰土占4%，最底层压实度大于90%，其次一层大于93%，最上层压实度要大于95%。然后按照设计要求铺筑路面结构层材料。（2）H1.00/1.11m首先清表，其次向地下挖20公分的土壤翻松20cm的6%石灰，压实度大于等于88%；接下来平均分两层填筑，每层都填筑15公分的水泥和石灰土的混合物，水泥同样占2%，石灰土4%。下层的压实度大于等于90%，上层压实度大于等于93%，然后再向上填筑30cm的同样材料，还是分两层，每层15cm，压实度都得大于等于95%。最后就是路面处理了。2、沟塘部分对于池塘，现排水再清淤，然后以台阶形式开挖至塘底（台阶宽度大于等于1.0m，内倾坡度设为3%，台阶高度要根据沟塘深度及塘边坡度进行合理调整），接下来再往沟塘内填筑50cm厚的6%石灰土，压实度大于等于88%；再往上分两层回填，下层回填2%水泥和4%石灰土的混合物，压实度大于等于90%，厚度为15公分。然后在距离底基层底面20公分的台阶处铺设4m宽的土工格栅；其他的部分同一般路基处理相同。3.2.3 路基施工及其注意事项 路基施工时要注意以下事项：（1）路基施工之前一定要先处理掉表面的杂质和生活垃圾，包括花草树木等。（2）不一样的路基填筑材料，一定要分层填筑，这样也避免了材料之间的相互干扰，同时才能保证路基的强度较强。（3）其次，填筑厚度要求。分层的时候，每层厚度要大于50公分。（4