路基路面設計論文范文
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第1篇
通過工程實踐分析，高速公路的工程質量存在諸多質量通病，當然有施工方面的原因，主要存在于設計方面的以下問題：路基土的回彈模量的計算問題：因為對土質的物理指標（含水量、密度、干密度、飽和度、飽和密度、空隙比、孔隙率、）等缺乏實地勘測試驗，多以經驗加估算設計，極易產生沿線路基的非均勻性沉降及其整體的CBR值準確，從而造成路面結構層的計算不符合行車軸載的實際情況。所以路基的彎沉值計算應該根據路基的干濕類型或80cm深度相對含水量確定路基的回彈模量，再以汽車荷載（附加應力）、路面結構層的恒載（自重應力）計算容許彎沉值是比較合理的，即路基允許彎沉值Lr=k9038E-0.938。式中意義：Lr——設計允許彎沉值(10-2mm)；E——路基土的回彈模量（MPa）;k——不利季節的影響路基壓實度與彎沉值的控制設計問題：傳統的理論認為路基分為上路基和下路基兩個部分，80cm深度內的上路基屬于上路基，是承受汽車軸載與路面恒載的主要受力結構層，以傳統JN--150后軸重100KN為參數，按照附加應力的擴展深度80cm計算的，尚未考慮運輸超載的個別因素，現在的車輪軸載已經超過該標準很多，一汽重卡或斯太爾車型一般到裝載90~100t，斯太爾（191型；后三軸12輪）半掛車，普通載重100~120t，單軸重達到20t，在很多干線公路上超載一倍的車輪都在一半以上，汽車輪胎的標準氣壓應該是0.7MPa，但實際上已經增大到1.0MPa，以上，經過計算軸載的附加應力、路面結構層恒載的自重應力及不可避免的超載因素已經達到100cm之多，確切地說，路基壓實度與彎沉值是因果關系，壓實度不足會影響到彎沉值指標不滿足路面結構層的承載力需要。因此；為結構層路面設計提供的技術參數偏低而且理論深度不盡全面，缺乏現場勘查理論數據的分析與計算，由于路基的整體強度薄弱也是造成路面結構層早期疲勞破壞的主要原因。對于不同干濕類型的路基，應采用不同的路基回彈模量，根據不同的路基回彈模量計算不同的路面設計彎沉值，不能狹義的以一張圖紙設計代表幾十公里路基設計的理論用于施工，國外的設計方法見下表1：根據計算得出的不同設計路基彎沉值，可通過路基補強或增加基層厚度取得一致的路基設計彎沉值，在此基礎上通過路面結構的雙層體系計算相同的路面結構層厚度。
結構層路面設計理念的改進問題
因汽車工業的技術發展與進步使軸載不斷增大，而不應以大型車輛的誕生而扼殺運輸能力，更說明我國路面結構層的設計的確存在理論缺陷，包括對建筑材料的質量品質以及計算理論存在不切合實際的問題，合理的建筑材料及路面結構層厚度滿足路用功能是檢驗設計理論的標準?；鶎咏Y構組合問題：尤其高速公路路面結構比較厚，一般厚度在80cm左右，基于路面結構層的低溫抗裂性核高溫穩定性的使用功能，設計時應該盡量將半剛性基層用做底基層，基層采用柔性基層的設計。柔性基層一般采用乳化瀝青穩定大粒徑碎石混合料或設計為ATB25～30做基層更為理想。柔性基層的結構特性和強度機理分析；通常采用大瀝青碎石混合料做基層，使面層抵抗車轍、防止溫差變形有顯著作用，與傳統的瀝青混合料一樣，其組成結構為骨架空隙結構、懸浮密實結構及骨架密實結構。骨架空隙結構屬于開級配；骨架密實結構屬于密級配，一般采用骨架密實結構為多，主要考慮了抗裂性能及堅固抗車轍能力。該結構特點是粗骨料充分形成石子與石子接觸的骨架特征，剩余的空隙由少量的細集料、礦粉和瀝青填充，因此；具備了良好的骨架穩定度，骨架穩定度指壓實成型后的瀝青混合料粗集料的體積密度Pcm與松堆密度Pna之比即為骨架密實度S=Pcm/Pna，骨架特性具有較大的內摩阻力和嵌擠力、骨架穩定性及強度衰減慢等特點，很好的抗高溫變形能力，該結構更適用于高溫或溫差大以及重交通地區的基層。柔性基層的力學特點：因組成材料以粒料為主，具有較大的孔隙率，其主要特點不會因溫度、濕度的變化引起收縮裂縫，相鄰層次產生的裂縫也不會通過柔性基層反射到面層，具有良好的抗裂、防裂、和阻止裂縫擴展的能力。況且由于孔隙率大可及時、迅速的排除進入路面結構內的雨水，減輕瀝青面層的水害影響。柔性基層的剛度小于剛性和半剛性基層，一般瀝青穩定碎石的回彈模量約為1000Mpa，級配碎石的回彈模量約為500Mpa，因此，在瀝青路面結構中瀝青面層與柔性基層共同成為承重結構層。
結構層的路面設計原理與數學參數分析
瀝青路面結構層的厚度計算公式原理與步驟：根據汽車軸載、輪胎直徑與氣壓，采用雙層體系的當量圓計算模式圖1。按圖解法包括路基在內將路面結構的多層體系換算成為三層體系，采用雙層體系的當量圓計算模式，確定輪胎直徑與氣壓，此次分別推算結構層厚度。以雙輪組單軸載100KN為標準軸載，對不同車型軸載進行標準的軸載換算，N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)4.35；累計當量軸次：Ne=[(1+γ)t-1×365].N.η/γ；軸載換算：N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)8；設計彎沉值：Ld=600Ne-0.2.Ac.AS?Ab路面結構層的優化設計的宗旨是：實際彎沉值小于允許彎沉值Ls<Ld，實際彎拉應力小于允許彎拉應力σm<σR，實際剪應力小于允許剪應力τа<τR，合理造價小于最大值及大于最小值；hmin<h<hmax，路面總厚度大于冰凍厚度，H>Ht，根據不同地區氣候條件分別設計。高速公路瀝青混合料面層一般設計為三層結構，然而考慮到防水必須做封層，根據工程實踐，將封層設計在上面層和中面層之間更為合理，一般使用1.5L/m2的改性瀝青和鋪撒2～3m3/Km2的碎石，粒徑在5～10mm之間，通過腳輪壓路機穩定后防水效果更好。有關瀝青混合料的最大粒徑D同路面厚度h的關系，經過大量的工程實踐研究表明；隨著h/D的增大路面的疲勞耐久性提高，但車轍量增大；反之h/D的減小而車轍量也減小，但耐久性降低，特別是h/D<2時；疲勞耐久性急劇下降，因此；結構層厚度與礦料最大粒徑的比值應控制在h/D≥2為宜。<<公路瀝青路面施工技術規范>>（JTJF40-2004）規定，對熱拌熱鋪密級配瀝青混合料；一層壓實厚度不宜小于公稱最大粒徑的2.5倍，對于高速公路、一級公路不宜小于公稱最大粒徑的3倍，對于SMA和OGFC等瀝青混合料則不應小于公稱最大粒徑的2.5倍。同時礦料的最大粒徑宜從上而下逐漸增大，與結構層的設計厚度相匹配，以保證瀝青路面的壓實厚度、減少礦料離析。特別提倡瀝青混合料實驗采用的是GTM法成型試件；提倡同時以米歇爾理論加以驗證，最大限度的提高了很合理的密度及相對減少了瀝青含量，對路面低溫抗裂性核高溫穩定性有顯著技術改進。
半剛性材料基層7d無側限強度的設計理論問題
第2篇
（一）平整度。公路的平整度直接影響到車輛行駛的安全性與舒適度。隨著經濟與技術水平的不斷提高，社會各界對公路的平整度也提出了更高的要求。如果在公路建設階段，沒有進行嚴格的平整度檢查，將會給公路通車后的車輛帶來極大的阻力與震動沖擊，給行車帶來了極大的安全隱患。
（二）穩定性。在公路建設階段，必然會出現人為改變自然地表平衡的行為，這會降低公路路面路基的整體穩定性。從相對專業的角度來看，造成公里路面路基整體穩定性下降的因素有很多，如溫濕度變化、降水、地面土地沉降等。因此，在進行公路設計時，需要充分考慮上述因素，進行詳細的勘察與測量，并采取具體具有針對性的專業舉措進行改造，保障路基路面的整體穩定性符合國家與工程建設單位的要求。
（三）耐久性。公路工程建設項目中，其路基路面建設所占投資額相對較大，而且還必須經過設計、規劃、施工和驗收等多各環節，其中公路工程設計環節對路基路面耐久性能具有至關重要的作用。通常情況下，我國國內規定的公路工程使用年限為20年以上，其中還包括路基路面的車輛碾壓與承重部分。為使公路使用年限達到標準，必須對公路進行嚴格的耐久性進行檢查。
（四）承載能力。在公路建成通車后，行車帶來的荷載會透過車輛傳遞到路面與路基，進而導致公路內部結構發生了一些變化，影響著公路的質量與使用年限。因此，在進行設計與安全性檢查時，需要充分考慮公路整體的承載能力，是否符合實際情況的需要，避免以外部施壓過大破壞公路內部整體結構，進而使公路出現不同程度的裂縫或沉降，影響到公路的正常使用與行車的安全。
二、公路路基設計的安全檢查
（一）檢查路基強度。公路路基的穩定性、承載力、通車后公路的實際應用功能與行車安全，直接受到公路路基強度的影響。在對檢查路基路面強度時，如果檢測出路面承載強度不大于150kPa，設計與施工人員就必須采取相應措施提高公路路基的承載強度；如果檢測出原始地面存在軟基、巖溶等惡劣的地質條件，設計與施工建設人員就必須運用袋裝砂井、碎石樁柱、換填、灌漿等方法進行相應處理。此外，在公路路基施工時，還應對路基填充料進行質量與強度進行嚴格檢查，特別要重視對路基壓實度的檢查。
（二）檢查邊坡穩定。在對公路路基進行安全檢查時，必須對公路邊坡進行嚴格檢查，采用科學嚴格的方式對公路邊坡穩定性進行嚴格技術，需要注意的是應選擇較為合適的計算公公式與計算方法。因為有部分公路在設計時經過地質環境較為復雜的區域，可能會出現邊坡，難以滿足公路路基穩定性能的要求，因此必須采用一定的應對措施加強公路路基的穩定性能，通產采用的辦法是在邊坡路段添加高質量的加固與防護措施。在檢查公路邊坡穩定性時，部分邊坡有滑坡與塌方等安全隱患，公路建設設計人員就必須在設計中添加卸載、擋墻、抗滑樁以及綜合排水等措施，保證能夠將邊坡安全隱患一次處理到位，最大程度的降低事故發生的概率。
（三）檢查支擋結構。在公路建設時，對于部分地質環境較差的路段，必須設置相應的支擋結構物，提高路基的穩定性與安全性。因此設計與施工建設人員還需要支擋結構物及相關環節進行相應的安全檢查，其中包括地基承載力、抗傾覆能力、抗剪能力、抗滑移能力、擋墻本身強度等多項內容，而且在檢查時還需要從經濟、技術、安全等角度出發，制定科學合理的設計方案。通常，重力式擋墻的高度應小于12m，而加筋擋墻、錨桿式擋墻、板樁墻的高度則可以大于12m。
（四）檢查排水結構物。在對公路路基排水結構物進行安全檢查時，必須注意對排水系統進行詳細嚴格的檢查，其中主要檢查的內容有：排水渠道的防沖刷能力、暢通情況，排水溝、暗溝、邊溝、滲溝的位置與斷面尺寸等。此外，每段公路路基都需要進行嚴格的計算來設計排水結構物，嚴禁出現“生搬硬套”現象。
三、公路路面設計的安全檢查
（一）檢查結構與類型。當前，國內公路路面建設主要才采用的是瀝青或鋼筋混凝土結構，對于不同的結構與類型應采取不同的技術標準與技術工藝進行路面安全檢查。比如，在對瀝青路面進行安全檢查時，瀝青路面的各層級配有需要進行嚴格的實驗室檢查，其中在瀝青路面的中面層與表面層進行配比設計時，還需要進行車轍實驗，保障瀝青混凝土路面的穩定性。此外，在三層瀝青混泥土路面中，為保證公路路面的抗滲性，至少有一層的級配在I型以上。
（二）檢查排水系統。由于地質環境與氣候環境會影響到公路項目的建設，因此在對公路路面排水系統進行安全性檢查時，必須依據公路等級選擇合適的檢查方法。通常進行公路路面排水系統安全性檢查的要點主要有：第一，檢查各段排水系統的完善程度，以及路面積水與邊坡沖刷情況；第二，路面積水較多時，是否能力能夠將及時將行車疏導至毗鄰車道，并保證兩車道的行車通暢與安全。
（三）檢查抗滑能力。在設計高等公路路面時，必須選擇耐磨與抗滑性能較高的石料，并保證石料磨光值不小于42，這也是檢查路面抗滑性能的主要內容之一。通常情況下，對混凝土公路路面抗滑性能的安全檢查要點主要有：第一，對混凝土路面表層的構造深度進行嚴格檢查；第二，對使用的石料的磨耗損失、磨光值、壓碎值進行嚴格檢測，保證符合公路路面建設的質量要求。
四、總結
第3篇
關鍵詞:公路設計；靈活性；創造性
公路設計是決定公路建設項目工程價值和使用價值的重要階段，設計質量對工程的總體質量和安全有著決定性的影響。由于公路是帶狀構造物，對于每一個公路項目而言，項目所在地的地理位置、地形地貌、氣候氣象、社會環境、文化傳統、風俗習慣、公路使用者的審美特點等都是設計者必須考慮的重要因素。無論是公路的新建還是改造，都沒有固定的模式。因此，對于每一個公路建設項目，設計者均面臨著在保證公路行車安全與將所設計公路充分融入周圍環境之間尋求一種協調和統一的任務，這就要求設計者必須靈活、創造性地進行公路設計。筆者結合多年來從事公路設計的實踐經驗，對一般公路中路基路面工程的設計理念和安全評價進行了認真探索。
一、路基路面的安全評價
（一）路基的安全評價。路基的安全評價包含：路基強度評價、邊坡穩定評價、排水結構物評價與支檔結構評價。路基強度影響路基的穩定性、承載力、路面使用功能，進而影響行車安全。路基的原始地面承載力強度小于150kPa要進行處理，存在軟基、巖溶等不良地質要采用換填、袋裝砂井、碎石樁、灌漿等方法進行治理。路基填料要通過試驗后選用，不能土石混填以保證路基的壓實度。對于膨脹土作為路基填料應進行摻石灰、固化材料處理，同時進行防水處治。
路基邊坡安全評價主要考慮邊坡的穩定性。近幾年因路基邊坡失穩造成的安全事故越來越多，因此路基的高填深切邊坡均應經過穩定性驗算，不滿足穩定性要求的需采用防護及加固措施；邊坡存在崩塌、滑坡的可能要采用卸載、擋墻、抗滑樁、綜合排水等措施一次處理到位，不留隱患。對于山區山體橫坡較陡地段的高填深切應與橋隧構造物進行比較，填方大于20m宜改填為橋梁，切方大于30m宜改切為隧道。對于高大邊坡要加強施工觀測，確保安全。
排水結構物評價：路基的排水不暢影響路基的穩定性。邊溝、排水溝、滲溝、暗溝的設置位置、斷面尺寸、防沖刷能力影響排水的使用功能，每條路都應進行計算，不能照搬照抄。滲溝、暗溝本身應有足夠的強度，不能影響路基的整體穩定性。
支檔結構物評價：擋墻本身強度、抗滑移能力、抗傾覆能力、抗剪能力、地基承載力都是安全評價的重要指標，應滿足規范要求。從安全、經濟的角度考慮重力式擋墻的高度宜控制在12m以內，超過12m，則可采用板樁墻、錨桿式擋墻、加筋擋墻等形式。擋墻的基底埋置深度應經計算確定，一般在可能的滑動面或沖刷以下至少1m，板樁墻樁的埋置深度對于巖石地基宜嵌巖1／3樁長，對于土質地基應嵌巖1／2樁長。
（二）公路路面的安全評價。路面強度的安全評價：因路面承受的軸載噸位以及軸載通行次數高，行車速度快，故對路面的強度要求就高；而路面強度低，產生安全隱患的機率就高。影響瀝青路面強度的主要因素有瀝青質量、石料的性質、粒料的級配等。造成水泥混凝土路面破壞的主要原因是路基的不均勻沉降和汽車超載，設計時應充分考慮。路面的抗滑安全評價：抗滑性能是保證雨天高速行車安全的重要技術指標，摩擦系數是直接影響抗滑安全的控制指標，摩擦系數越高，抗滑性能就越好。石料磨光值是保證路面防滑的基本指標，磨光值高才能獲得高的摩擦系數。路面的排水安全評價：高速公路因其路幅寬，降到路面上的雨水量較多，排水不暢，形成積水，高速行車會使積水霧化，迷霧遮擋駕駛員視線，增加行車事故。同時積水會降低路面的抗滑性能，使車輪產生液面滑移，增加行車的危險性。在我省某段二級公路發生16起交通事故中，因路面積水造成事故11起，占總事故的68．7%。因此公路路面要采用系統排水的方法進行設計，確保路面水的流暢。路面的平整度評價：路面不平整易使汽車產生顛簸，容易造成事故。平整度的影響除了路基不均勻沉降的原因外，攤鋪機的性能及操作對攤鋪平整度影響很大，另外面層攤鋪材料的質量、碾壓質量對平整度有影響，接縫處理不好容易產生缺陷以及由于接縫壓實度不夠和結合強度不足而產生裂紋。
二、擋土墻的靈活運用
公路擋土墻的形式，可借鑒國內一些先進的設計理念和范例，積極探索坡面防護新技術，配合路段自然環境，靈活進行設計。如目前湖南省部分高速公路采用的花池墻、階梯柵欄擋土墻等新型防護結構形式，既起到了防護作用，又豐富了路容景觀。鑒于目前多數公路沿線的擋土墻人工痕跡較重，嚴重影響了公路景觀。因此在一般公路設計中應靈活性設計，根據沿線地質條件和邊坡高度，盡量減小防護工程體積，如擋土墻的高度和長度，并結合地形起伏特點，適當變化擋土墻高度，提高結構物自身景觀效果。
在材料上，擋土墻可根據公路所在地區條件，靈活就地取材，如采用當地的塊石、碎石干砌擋土墻，盡量避免采用光面混凝土擋土墻，以使擋土墻構造物表面貼近自然。另外，還可結合路域特有的文化和建筑風格，通過設置文化符號以賦予公路文化內涵，對擋土墻進行特殊設計，使司乘人員在行駛過程中感受到特有的公路民俗文化。
三、安全護欄設計
按照我國設計標準，要求護欄在中央分隔帶連續設置，在路側的最小段落為70m，不必要路段可以不設，它與主體工程的關系與其所處的路段有關。
石方區護欄：石方區護欄基礎應與路基同步施工，路基開挖時，預留護欄混凝土基礎的槽孔，或者直接在槽孔內現澆護欄基礎，以避免2次開挖石方。
路肩擋墻區路側護欄：護欄基礎落在連續路肩擋墻區時，當擋墻施工至護欄基礎底標高時，應預留護欄基礎槽孔，也可現澆護欄基礎，以避免后期護欄安裝時開拆擋墻，對于連續護面墻區段，當護面墻施工至護欄基礎底標高時，應預留護欄基礎槽孔，也可現澆護欄基礎，以避免后期護欄無法生根。
構造物護欄：對于特大、大、中橋護欄一般由主體工程設計單位設計。通常為砼剛性護欄，并由交通工程設計單位負責護欄過渡段設計。
四、路基邊坡處理與環保
路基邊坡形式是影響公路景觀的主要因素。路基邊坡坡率及形式的選擇不僅影響邊坡的穩定，同時也影響環境保護和景觀效果。邊坡坡率應靈活自然、因地制宜，盡量使邊坡外形與周圍環境融為一體，看不出明顯的人工痕跡。在設計中應根據地形地質條件、邊坡高度及周圍環境特點對每個邊坡逐個研究確定適宜的邊坡形式和坡率。對于挖方邊坡坡腳、坡頂取消人工痕跡過重的折角，而采用貼近自然的圓弧過渡，以達到與路線所經自然地帶的地形地貌相適應。對于部分低填或隧道進出口填方路段，放緩邊坡或直接填平進行植草綠化處理。這既有利于路堤與原地貌融為一體，使填筑痕跡得以遮掩；同時也增加路側凈區，形成一定的行車緩沖帶，使過往車輛駛離路面后有一個安全的感覺。
公路設計靈活性和創造性的理念并不是試圖去創建一個新的標準，而是建立在靈活應用現有的規范、標準、規章制度的基礎之上，公路設計人員應在嚴格遵循項目規劃的前提下，充分發揮想象力、獨創性及靈活性，以規范為依據，在標準范圍內靈活應用設計指標，切實設計出既能滿足使用功能，又能確保安全運營，同時還能很好地融于自然及人文環境的公路。
參考文獻：
[1]龍寧、李建忠、何峻嶺、劉國強，《關于城市交通規劃編制體系的思考》[J].城市交通，2007，(02)
