1 引言本设计是省道325朱闸段道路设计。
本设计为平原区一级干线路设计,路面采用沥青混凝土结构。
设计严格按照国家和地方颁布的最新规范、规程的规定,具体进行了道路平面设计、道路纵断面设计、路面结构设计、道路排水设计及道路工程量计算等。
这次设计, 需要掌握一般公路设计的内容、步骤和过程,学会将理论知识运用于实际工程的能力,掌握查阅资料、独立设计道路等多方面的能力。
2 沿线地形、地质、地震、气候、水文等自然地理特征2.1 地形、地貌本设计是省道325朱闸段道路工程,设计路宽24.5m。
本路段起点桩号为K0+000,终点桩号为K2+831.307。
本路段地貌属堆积冲积平原,为黄淮冲积平原的一部分。
线路经过区域地形平坦,地势西高东低,相对高差甚微,平均坡降1/3500,地面标高起点路段约12.48m,终点路段约16.1m。
线路经过区域河流发育,沟、塘众多。
2.2区域地质稳定性评价2.2.1 地层岩性据《区域水文地质普查报告》(宿迁幅,1/20万),区域地层岩性见表2.1:2.2.2 地质构造本路段区域构造属中朝准地台鲁苏断块隆起的灌云至千里岩断陷及苏北至南黄海断坳区。
基底构造发育,主要有北北东、北东、北西及近东西向断裂,终点处的郯庐断裂带为岩石圈断裂,规模巨大,纵贯中国东部,为主要发震构造带之一。
第四系时期,断裂带有明显的活动迹象,晚第四系有强烈的右旋走滑和倾滑活动。
穿越本路段的断裂主要为罗圩—大新断裂,大致位于推荐线B段K37及比较线K12附近。
其走向北58°东,为张扭性断裂,属新华夏系派生。
除断裂构造之外,基底褶皱构造主要形式为一条宽缓复式背斜构造,轴部由下元古界(Ar-Pt)变质岩系组成,轴向近NNE,核部主要位于宿迁—泗阳一带,南西端撒开,受西侧郯庐活动断裂切割,表现出一定的不对称性。
2.3 工程地质评价2.3.1 路基工程地质评价本路段分布可液化土、软土及膨胀土,其中可液化土及软土较发育,分布范围相对较广,厚度相对较大,膨胀土(顶板埋深≤3m且位于地下水位以上)分布范围较小,且可液化土、软土与膨胀土常形成上下双层、多层结构,路基条件相对较差,土层不能直接作为路基持力层,需进行处理。
针对沿线特殊性土及不良地质作用各自不同特点,可采用以下方法对其进行处理:压实填土:应彻底清除,以避免差异沉降;可液化土:可采用强夯法或粉喷桩法、砂石桩法,使地基密实,提高地基强度及其抗液化能力;软土:埋藏较浅路段可采用砂石垫层法,换掉一定深度的软土,或采用预压法结合排水板加速地基固结,提高地基强度,减少地基变形;埋藏较深路段可采用粉喷桩法或砂石桩法改善土体性能,提高土层强度;膨胀土:对膨胀土顶板埋深较浅的路段建议采取石灰填层处理,同时采取防水隔离处理,以消除其膨胀性或其膨胀性对路面的影响。
考虑到地基处理施工的经济、合理,并缩短工期,处理时可液化土、软土及膨胀土可同时进行,根据特殊性土的埋藏、厚度及组合关系。
2.3.2 桥基工程地质评价本路段特殊性土及不良地质作用发育一般,上部Ⅰ~Ⅲ工程地质层性质较差,不能作为桥天然地基,Ⅳ~Ⅸ工程地质层为上更新统地层,其土体强度较高,力学性质较好,埋藏较深;建议选择桩基础,根据上部荷载,小桥可选择Ⅴ1层—粘土作为桩端持力层,中桥可选择Ⅴ2层—中砂~粉砂或Ⅴ3层—粘土~亚粘土作为桩端持力层;桩基类型宜采用钻孔灌注桩。
2.4 水文地质评价线路经过区域水系属沂沭河水系下游,河、沟、渠纵横交错,水系发育。
本路段经过区域主要河流有泗水河、小流河、六塘河、柴塘河、姚河、马河等,水位、水量变幅较大,受季节及灌溉等因素影响明显。
2.4.1 地表水本次勘察在沿线主要河流:泗水河、六塘河及京杭大运河三处取地表水进行了水质分析,结果表明泗水河、六塘河及京杭大运河三处地表水均为中性淡水,对混凝土结构均无腐蚀性。
详见表2.2。
2.4.2 地下水沿线地下水为全新统孔隙潜水和更新统孔隙弱承压水。
潜水含水层岩性以亚砂土为主,其富水性、透水性较差,主要接受地表水及降水补给,排泄方式以蒸发及人工开采为主;弱承压水含水层岩性以中细砂为主,其富水性、透水性较好,主要以侧向径流及含水层越流排泄,局部通过人工开采排泄。
沿线地下水水力坡度微弱,勘察期间实测地下水水位埋深0.50 m~4.80m,标高7.90 m~18.60m,据《区域水文地质普查报告》(宿迁幅,1/20万),沿线地下水水位年变幅值约3.40m。
本次勘察在沿线共取5组地下水水样,水质分析结果表明,除ZK9(六塘河)处地下水为中性微咸水外,沿线地下水均为中性淡水,地下水对混凝土结构均无腐蚀性,详见表2.3。
表2.3 地下水水质分析成果表2.5地震区域总体地震活动水平与区域新构造运动关系密切,M≥级地震受郯庐断裂带的活动所控制,断裂交汇处是强震发生的部位。
据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)及《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306-2001图A1),K0+000~K2+831.307抗震设防烈度为7度,地震基本加速度值为0.10g。
2.6气象线路经过区域地处暖温带,具大陆性与海洋性过渡气候的特点,气候温和,雨量适中,四季分明。
全年无霜期7个月,湿润系数0.5~0.7,为半湿润气候区。
多年平均气温14℃,多年平均降水量938.4mm,多年平均蒸发量1600.5mm,多年平均湿度74%~78%。
夏季以东南风为主,冬季以西北风为主,历年平均风速5m/s,暴风少遇。
2.7水文线路经过区域水系属沂沭河水系下游,河、沟、渠纵横交错,水系发育。
本路段经过区域主要河流有泗水河、小流河、六塘河、柴塘河、姚河、马河等,水位、水量变幅较大,受季节及灌溉等因素影响明显。
2.8沿线筑路材料、水、电等建设条件2.8.1 沿线筑路材料沿线筑路材料比较丰富,四季宜采,运输方便,以购买为主。
对于外购和内采材料,分别调查了其类型、储量、价格、运距等资料,并与协作单位签定了书面协议。
在两阶段外业勘察过程中已选取样品进行室内材料物理力学性质和混合料配合比设计试验。
2.8.2 水路线所经处属天然河流,水质纯净,对混凝土无侵蚀性,供应充足,均可作为工程用水。
2.8.3 电沿线电力情况供应良好,110KV、35KV、10KV输电线路基本沿路线走向布设,具体工程用电可与地方电力部门协商解决。
同时建议施工单位也要准备一定量的自发电,以备急需。
3 路线设计3.1 道路技术等级确定表3.1 交通量折算表车型 交通量(辆/日)折算系数 折算交通量(辆/日)小汽车 1500 1.0 1500 黄河JN-360 410 3.0 1230 长征X060 810 2.0 1620 解放CA-50 1010 1.5 1515 太脱拉1115510 2.01020 总 计6885计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式(3.1)计算10)1(-+=n d N N γ 式 (3.1)式中:N d —远景设计年平均日交通量,辆/日;N 0—起始年平均日交通量,辆/日; γ—年平均增长率,取7%; n —远景设计年限。
取20年根据《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)中的相关规定,结合计算得到的折合成小汽车的年平均日交通量,拟定道路建设参数。
解:折算20年后的年交通量为:10)1(-+=n d N N γ19%)71(6885+⨯= =24900辆/日根据《公路工程技术标准》中的相关规定:“四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量15000辆~30000辆[1]”;故拟定该路为双向四车道一级公路,设计车速为80km/h 。
3.2 路线方案的拟定和比选3.2.1 公路等级划分[1](1) 高速公路为专供汽车分向,分车道行驶并应全部控制出人的多车道公路。
四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000辆~55000辆;六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均量45000辆~80000辆;八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均交通量60000辆~100000辆。
(2)一级公路为供汽车分向,分车道行驶,并可根据需要控制出入的多车道公路。
四车道一级公路应适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000辆~30000辆;六车道一级公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000辆~55000辆。
(3)二级公路为供汽车行驶的双车道公路。
双车道二级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量5000辆~15000辆。
(4)三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。
双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆~6000辆。
(5)四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。
双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下。
单车道四级公路适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。
3.2.2 选线原则[1](1)在路线设计的各个阶段,应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究,在多方案论证、比较的基础上,选定最优的路线方案。
(2)路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下,使工程数量最小、造价低、营运费用省、效益好,并有利于施工和养护。
在工程量增加不大时,应尽量采用较高的技术指标,不宜轻易采用低限指标,也不应片面追求高指标。
(3)选线应同农田基本建设相配合,做到少占田地,注意尽量地不占高产田、经济作物田或经济林园(如橡胶林、茶林、果园)等。
(4)充分利用有利地形、地势,尽量回避不利地带,正确运用技术标准,从行车的安全、畅通和施工、养护的经济、方便着眼,对路线与地形的配合,加以研究,搞好路线平、纵、横面的结合,力求平面短捷舒顺,纵面平缓均匀,横面稳定经济。
(5)通过名胜、风景、古迹地区的公路,应与周围的环境、景观相协调,并适当照顾美观。
注意保护原有的自然生态环境和重要的历史文物遗址。
(6)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测,查清其对公路工程的影响程度。
对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。
一般情况下,路线应设法绕避;当路线必须穿过时,应选择合适的位置,缩小穿越范围,并采取必要的工程措施。
(7)大中桥位应在服从路线总方向的原则下,对路桥综合考虑,不要因桥位而过多地增长路线,桥位应尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上,并注意方便群众。
小桥涵位置应服从路线走向,但在不降低路线技术指标的情况下,也应适当照顾小桥涵位置的合理。
(8)对于高速公路和一级公路,由于其路幅宽,可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件,利用其上下车道分离的特点,本着因地制宜的原则,合理采用上下行车道分离的形式布线。