1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1、公路发展现状

对于拥有13亿人口和960万平方公里国土面积的国家而言，交通对国民经济的发展具有基础性、先导性的作用。我国政府始终把发展交通运输作为国家经济建设的重点。虽然今年来我国高速公路建设取得了长足的发展，初步缓解了对国民经济发展的制约，但总体来说，我国高速公路发展仍然仍处于滞后于交通需求的状态。第一，我国高速公路总量明显偏少。第二，高速公路未形成网络。第三，高速公路发展滞后于国民经济的发展。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1、本公路工程要研究解决的问题

徐州市洞山地区高等级公路的施工设计全过程。

2、规范及计算

2.1道路平面设计

1）同向曲线间的直线最小长度以不小于6V(km/h)为宜，反向曲线间的直线最小长度不小于2V(km/h)；

2）圆曲线半径的计算公式:

根据行车速度确定最小曲线半径，圆曲线的最大半径不宜超过10000m；

3）我国公路规定采用回旋线形缓和曲线，其基本公式为；各级公路缓和曲线最小长度，平微区高速公路为100m,一级公路为85m;不设超高的圆曲线最小半径,平微区高速公路为5500m,一级公路为4000m；

4）应避免连续急弯的线形，设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线；最小平曲线长度，平微区高速公路为200m，一级公路为170m；对 的小转角弯道，应设置较长的平曲线；

5）停车视距=反应距离 制动距离，反应距离为，制动距离:

停车视距为：；一般平微区高速公路停车视距210m，一级公路为160m；

6）高速公路、一级公路一般不设超车视距。

2.2道路纵断面设计

1)根据《标准》，按设计速度确定公路的最大纵坡；设计速度为120、100、80km/h的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1%；

2)根据设计速度和纵坡坡度确定纵坡最大坡长；根据设计速度确定公路最小坡长，为了利于路面和边沟排水，一般情况下最小坡度以不小于0.5%为宜；

3)合成坡度计算公式；根据公路等级和设计速度确定最大合成坡度；

4)我国道路设计竖曲线一般采用圆曲线；坡度角，当时为凸形竖曲线，时为凹形竖曲线；

5)根据设计速度确定公路竖曲线半径及其最小长度；

2.3道路横断面设计

1)高速公路整体式断面包括车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道、加减速车道等；

2)高速公路、一级公路的路基宽度，一般情况下采取一般值；

3)车道宽度设为3.75m；各路段根据预测交通量、服务水平等确定其车道数；

4)爬坡车道设于上坡方向正线行车道右侧，宽度一般为3.5m，包括设于其左侧路缘带的宽度0.5m；

5)高速公路、一级公路的互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、管理与养护设施等与主线衔接出入口处，应设置加减速车道，其宽度应为3.5m；枢纽互通式立体交叉的加减速车道宽度宜为3.75m；

6)设置错车道路段的路基宽度应不小于6.5m，有效长度应不小于20m；

7)紧急停车带的设置间距不宜大于500m，紧急停车带的宽度包括硬路肩在内为3.5m,有效长度不小于30m；

8)设计速度为120km/h 四车道高速公路的硬路肩宽度宜采用3.50m；六车道、八车道高速公路的硬路肩宽度宜采用3.00m；本规范还规定高速公路和一级公路，应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，其宽度为0.50m；

9)当中央分隔带内需埋设管线等设施时，其宽度不得小于2m，以满足埋设管线及设置防眩板或种植灌木防眩和埋设防撞护栏所需的宽度。当中央分隔带采用刚性护栏，且无须设置中墩或埋设管线时，其宽度可采用lm；

10)路拱采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜；路拱坡度为2%；

11)超高设计

当汽车在弯道上行驶时，将受横向力的作用，用横向力系数μ表示：

增大向内侧倾斜的横坡#8212;#8212;设置超高横坡，减小横向力，设置超高后：

，

高速公路、一级公路的最大超高值为10m；

最小超高值：应与公路直线部分的正常路拱横坡度值一致；

圆曲线半径与超高横坡度关系推荐表《公路线形设计规范》JT J011-95：

超高过渡方式：绕中央分隔线边缘旋转，各种宽度中间带的公路均可采用。

超高过渡段长度：

双车道公路最小超高过渡段长度

式中：

多车道公路的超高缓和段长度，视车道数计算之值乘以下列系数：

从旋转轴到行车带边缘的距离 系数

2车道 1.5

3车道 2.0

横断面超高值计算：

直线路段断面：

行车道边缘

硬路肩边缘

土路肩边缘

X距离处行车道横坡值：

计算结果为与设计高之差；设计高层为中央分隔带外侧边缘点的高层；加宽值按加宽计算公式计算；当时，为圆曲线上的超高值。

12)圆曲线上路面的加宽值按公式计算；对于的圆曲线，可因其加宽值甚小，可不加宽。

2.4道路路基

2．4.1路基宽度

根据道路等级、设计速度和车道数取，取值参照下表：

	各级公路路基宽度
公路等级	高速公路、一级公路
设计速度（km/h）	120	100	80
车道数	8	6	4	8	6	4	6	4
路基宽度一般指（m）	42	34.5	28	41	33.5	26	32	24.5

2．4.2路基高度

路基高度是路基设计高程和地面高层之差，是路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，可按《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）的规定，使用常规的边坡高度值。

2．4.3路基边坡坡度

1）上坡高度，路堤边坡坡率为1:1.5；下坡高度，路堤边坡坡率为1:1.75；

2）路堑边坡坡率为1:1.5。

2．4.4路基压实

路堤要分层铺筑，均匀压实，上路堤的压实度要达到大于94%，下路堤的压实度要达到大于93%。

2．4.5路基防护

路基防护使以使用工程防护与植物防护相结合的形式。

2.5路基处理

由于一条高等级公路的路基处理不可能仅用一种方法，所以采用下列几种方法。

2．5.1真空预压法

真空预压法是处理软粘土地基的有效方法之一。

1)竖向排水设计

一般采用袋装砂井或塑料排水带。

2)密封膜内的真空度及加固区内要求达到的平均固结度

根据国内的一些工程经验，当采用合理的工艺和设备，膜下真空度保持在约80KP以上时，压缩土层的平均固结度大于80%。

3)预压面积及分块大小

真空预压的总面积不得小于基础外缘所包围的面积。

4)沉降计算

在预压荷载作用下，地基最终沉降量由三部分组成：瞬时沉降量、固结沉降和 次固结沉降。即

瞬时沉降是指荷载施加后立即发生的沉降量，由剪切变形引起。当软土很厚，荷载为均布时，可按弹性公式估算：

式中：#8212;#8212;均布荷载；

#8212;#8212;荷载面积的直径或宽度；

#8212;#8212;考虑荷载面积形状和沉降计算点位置的系数；

#8212;#8212;土的弹性模量和泊松比，可取0.5，可取（250-500）。

5)地基强度增长

地基中某一时刻土的抗剪强度可用式表示，

式中：

6)确定强度变化规律

软土地区硬壳层下各土层的强度随深度而变化，一般有式所示关系。

7)稳定分析

对软土地基上的一个路堤断面，则抗滑稳定安全系数为：

抗滑力矩为：

式中：#8212;#8212;路堤部分各分条质量；

#8212;#8212;分条的重心到滑动圆心的距离；

#8212;#8212;条数。

由于地基部分的土重力作用线通过圆心，因此滑动力矩为0。抗剪力矩为：

其中：

式中：#8212;#8212;路堤体抗滑力矩折减系数，可取0.6-0.8；

#8212;#8212;强度指标折减系数。可取0.5；

#8212;#8212;路堤体土体固结不排水剪强度指标。

最后可得：

2．5.2 砂桩挤密法

适用于处理松砂、杂填土和粘粒含量不多的粘性土地基。

1）加固范围

高等级公路，一般应处理至边缘外1～3m。

2）桩位布置

对于砂土地基，砂桩主要起挤密作用，采用等边三角形，可是地基挤密较为均匀；对于软粘土地基，采用正方形或等边三角形均可。

3）桩径

根据置换率要求、成桩方法、施工机械能力等因素综合考虑确定砂桩直径。在软弱粘性土中尽可能采用较大的直径。目前国内采用的桩径一般为0.3～0.8m。

4）加固深度

加固深度应根据软弱土层的性能、厚度或工程要求按下列原则确定：

（1）当软土层不厚时，应穿透软土层；

（2）当软土层较厚时，对按变形控制的工程，加固深度应满足砂桩复合地基变形不超过地基容许变形值的要求，可通过沉降计算确定；

（3）对按稳定性控制的工程，加固深度应不小于最危险滑动面的深度；

（4）在可液化地基中，加固深度应按要求的抗震处理深度确定；

（5）桩长不宜小于4m。

5）桩距计算

(1)砂土和粉土地基

可根据挤密后要求达到的孔隙比来确定。

等边三角形布置

正方形布置

式中：#8212;#8212;砂桩间距(m)；

#8212;#8212;砂桩直径(m)；

#8212;#8212;修正系数，当考虑振动下沉密实作用时，可取1.1～1.2；不考虑振动 下沉密实作用时，可取1.0；

#8212;#8212;地基处理前砂土的孔隙比，可按原状土样试验确定，也可根据动力或静力触探等对比试验确定；

#8212;#8212;地基挤密后要求达到的孔隙比；

#8212;#8212;砂土的最大最小孔隙比，可按现行国家标准《土工试验方法标准》GB/T 50123的有关规定确定；

#8212;#8212;地基挤密后要求达到的相对密实度，可取0.70～0.85。

(2)粘性土地基

选定桩土应力比n值，其取值范围为2-4，具体数值由天然地基土强度的容许变形值确定；

由天然地基承载力标准值和复合地基要求的承载力标准值计算面积置换率m值，由得；

选定砂柱直径d，计算砂桩截面积；

由面积置换率m计算一根砂桩的分担面积A，由得；

根据布桩方式和分担面积值A计算桩距，

正三角形布桩：

正方形布桩：。

2．5.3强夯法

适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基处理。

1）强夯影响深度（计算方法）

式中，#8212;#8212;强夯影响深度，（m）；

#8212;#8212;夯锤的重量，；

#8212;#8212;夯锤的落距，m；

#8212;#8212;折减系数，粘性土、砂性土取0.5。

2）单位夯机能

在缺乏试验资料的条件下，可参照表中选取：

3)夯机遍数

砂性土一般点夯1-3遍，粘性土点夯2-4遍，最后再以低能量满夯两遍。

4）夯点的布置

夯点间距取值要加固深度或取夯锤直径的2.5-3.5倍。

5）排气孔直径不应小于6cm,以免因土堵塞而失效。

2．5.4对高液限粘土路基的改良法

由于设计路段有第四系松散沉积岩低~高液限粘土夹中粗砂的地基，为满足路基填料强度和压实标准及施工要求，通过掺加一定量的石灰，改善含水量大的土，便于路基压实，保证路基的强度。沿线填土含水量的大小与地层、施工季节、降水情况及施工方案有较为密切的关系。

1）路基填方段

所需填料来源于沿线集中设计的取土坑，路基填料强度要求如表：

沿线填土含水量的大小于与地层，施工季节，降水情况及施工方案有较为密切的关系，因此，如果路基填料强度和含水量能满足要求，或在施工工期允许的情况下，通过可以降低含水量的土，则可以不掺加或少掺石灰。掺加石灰处理的原则如下：

（1）路床顶面以下0～30cm范围内，掺加7～8%石灰，30cm～80cm掺加5～6%石灰，设计按7%计列石灰量。

（2）对于路基中部填土，应视土质、含水量大小、施工季节等情况，在保证路基强度、压实度和水稳性的前提下，决定处理的土层及掺灰量，设计按中部总体积的40%掺5%石灰控制掺灰总量。

2）路基挖方段

（1）土质路堑边坡形式及坡率应根据工程地质、水文地质条件、边坡高度、排水措施、施工方法，并结合自然稳定山坡和人工边坡的调查及力学分析综合确定。

（2）土质为中粗砂的边坡高度不大于20m 时，边坡坡率不宜陡于1:1.5。

（3）当挖方边坡较高时,可根据不同的土质、岩石性质和稳定要求开挖成折线式或台阶式边坡，边沟外侧应设置碎落台，其宽度不宜小于1.0m；台阶式边坡中部应设置边坡平台，边坡平台的宽度不宜小于2m。

（4）边坡坡顶、坡面、坡脚和边坡中部平台应设置地表排水系统。

（5）当边坡有积水湿地、地下水渗出或地下水露头时，应根据实际情况设置地下渗沟、边坡渗沟或仰斜式排水孔，或在上游沿垂直地下水流向设置拦截地下水的排水隧洞等排导设施。

（6）根据边坡稳定情况和周围环境确定边坡坡面防护形式，边坡防护应采取工程防护与植物防护相结合，稳定性差的边坡应设置综合支挡工程。条件许可时，宜优先采用有利于生态环境保护的防护措施。

（7）当土质挖方边坡高度超过20m、岩石挖方边坡高度超过30m 和不良地质地段路堑边坡，进行路基高边坡个别处理设计。

2．5.5基底处理、边坡防护：

1）结合本地区的自然环境及土质特点，在填筑路堤前，全段应由地表向下至少清除15cm的耕植土，清表深度以清除地表植物的根茎为准。清表后经碾压稳定后方可开始填土。特殊地段根据植物根系深度具体确定清表厚度，确保填土中没有植物根茎。经碾压稳定后方可开始填土。其压实度应大于85%。

2）路基的填筑高度用H表示。 路基的最小填筑高度H＞2m时，采用浆砌片石衬砌拱防护。其中，当2m≤H≤3m时，设置单层衬砌拱，当3mlt;H≤5m时，设置双层衬砌拱，拱内植草，为保证路面水或坡面水不致冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也应作铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧。当H≥5m时，5m以上部分设置二排拱圈，5m以下及护坡道采用浆砌片石满铺。

2．5.6路基压实标准与压实度

采用重型击实标准，分层压实。路基压实度要求：

为保证路肩的稳定，对于土路肩培土的压实度要求≥90。

2．5.7取土坑设计

1）路基土方及掺加石灰量的计算

根据全线路基填、挖方量并扣除掺加石灰量得出所需填土量并据此确定取土坑的大小及数量，并考虑施工过程中的经济运距及土的性能参数确定取土坑的具体位置。

2）取土坑设置应符合下列规定：

取土坑至路基之间的距离不得影响路基边坡稳定；桥头引道两侧不宜设置取土坑；兼作排水的取土坑，应确保水流通畅排泄，其深度不宜超过该地区地下水水位，并应与桥涵进口高程相衔接；其纵坡不应小于0.2%，平坦地段亦不应小于0.1%。

3）取土坑设计

确定取土坑的断面形式。取土坑位置为路线用地界以外20~1000m范围内。两侧集中设置的取土坑面积一般不小于20亩。取土时周边预留1m，防止边坡坍塌影响农田耕种，边坡1∶1.5，取深根据地形、地质条件确定。为利于养殖业的发展，取土坑大于30亩的中央留土埂2m，以利通行。

2．5.8路基弃土

1）路基弃土堆设计应与当地农田建设和自然环境相结合，并注意保护林木、农田、房屋及其它工程设施。

2）应合理设置弃土堆，不得影响路基稳定及斜坡稳定。

3）弃土堆应堆放规则，进行适当碾压，并应采取必要的排水、防护和绿化措施。

4）沿河弃土时，应防止加剧下游路基与河岸的冲刷，避免弃土阻塞、污染河道，必要时应设置防护支挡工程。桥头弃土不得挤压桥墩，阻塞桥孔。

2．5.9护坡道和用地范围

1）护坡道

根据《公路路基设计规范》（JTJ013-95）并结合本路段的实际特点，本路段护坡道宽度均取1.0m，护坡道表面外横坡度为4%，护坡道上植树种草防护。

2）用地范围

填方路段用地范围为路基排水沟外2.0m，桥梁段以桥梁上部构造水平投影边缘外侧2.0m以内为公路用地范围。

2．5.10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0~80cm采用7%石灰土处理。

2.6路面结构设计

沥青路面结构设计

1）高速公路、一级公路沥青路面设计年限为15年；

2）我国路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。设计交通量的计算应将不同轴重的各种车辆换算成BZZ-100标准轴重的当量轴次。

当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时, 轴载当量换算：

。

当轴间距大于3m时, 按单独一个的轴载计算，此时轴数系数为1；当轴间距小于3m时,双轴或多轴的轴数系数按公式计算：

当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时, 轴载当量换算：

对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数按公式计算。

3）设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴载次数

4）路面结构厚度设计应满足结构整体承载力与抵抗疲劳开裂的要求：

轮隙中心处（A点）路表计算弯沉值小于或等于设计弯沉值，即：

轮隙中心（C点）或单圆荷载中心处（B点）的层底拉应力应小于或等于容许拉应力，即：

5）我国《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）规定路面设计弯沉值：

6)沥青混凝土面层、半刚性材料基层、底基层以弯拉应力为设计指标时，材料的容许拉应力应按下列公式计算：

7)层底拉应力以单圆中心 (B点)及双圆轮隙中心 (C点)为计算点，并取较大值作为层底拉应力。按下式计算层底最大拉应力：

2.7道路排水设计

1）路面排水设计重现期，高速公路、一级公路为5年。

2）边沟布置在路堑的路肩外侧或较低矮路堤坡脚外侧，边沟的纵坡与路线纵坡相一致，并不小于0.3％，困难情况下可以减至0.1%，单向排水长度每300#8212;500米设出水口。

3）截水沟布置在路堑边坡或陡坡路堤上侧，垂直于山坡水流方向或基本与等高线平行。截水沟的纵坡不小于0.3％，长度的考虑以汇水既不造成过大的冲刷，又不淤积为原则。

4）排水沟的布置根据需要并结合当地地形条件而定，距离路基坡脚不小于3～4m，平面上应力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成弧形，半径不小于10～20m，连续长度宜短，不超过500m。排水沟要具有合适的纵坡，以保证水流畅通，通过水文水力计算而择优选定。一般情况下，可取0.5～1.0%，不小于0.3％，亦不宜大于3％。

5）排水沟的横断面，一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。

6）倒虹吸设置在因路基横跨原有沟渠，且沟渠水位高于路基设计标高，不能按正常条件下设置涵洞的地方。

7）盲沟沟底纵坡不小于1%。断面尺寸根据需要而定，宽0.3～0.5m，深1.0～1.5m。