道路工程的设计并非基础几何图形设计 ,而是需要综合应用多项技术,对线性景观 、交通功能 、绿化和道路工程层次关系等因素加以分析[1]。矿区开发对地面运输方式选择其决定性作用,不同的运输方式与行走方向,又是影响矿区地面布置的关键因素。因此,对场外道路的施工图设计,对场区所有的做作活动具有重要意义。
1、路线平面、纵断面、横断面设计
1.1 设计原则
本项目应坚持“因地制宜、量力而行、节约土地、保护环境、保证质量、注重安全”的原则。
(1)路线按四级公路20km/h的要求控制。
(2)选定线路时,综合分析沿线的地形、地质和水文条件,合理利用地形,确保工程安全。
(3)路线靠近沿线的主要控制点,同时尽量少占林地。
(4)线路设计应充分利用地形,避免高填深挖,减少水土流失,保护自然环境。
(5)纵面设计尽可能结合原地面标高,减少填挖土石方数量。
(6)路线布设结合区域路网布局,考虑交通流组织接口,方便运输车辆出入场地需要。
1.2 路线平面设计
(1)路线平面指标
贵州兴仁市煤炭储备中心建设项目(来煤空车运输道路)起点(K0+000),终点(K0+438.01)接关兴公路,路线全长0.438公里。路线平面线形按直线—圆曲线—直线形式进行设计,共有2处平曲线K0+143.78~K0+157.75(圆曲线半径为50m),K0+209.47~K0+258.84(圆曲线半径为50m)。平均每公里交点4.566个,最大圆曲线半径为50米,最小圆曲线半径为50米,平曲线占路线总长11.46%,直线的最大长度179.167米,最小长度51.728米。
(2)圆曲线加宽
本项目圆曲线采用规范规定的第1 类加宽值加宽。平曲线半径小于等于250m 时,一般应优先在平曲线内侧进行加宽,在平曲线半径为50m处(K0+209.47~K0+258.84)应加宽1.2m。
1.3 纵断面设计
起点(K0+000)设计标高1392.35m,终点(K0+438.01),设计标高1381.45m。全线共有1个变坡点,平均每公里变坡2.283次,最大纵坡-3.14%,最大坡长234.16米,最短坡长203.85米,无凸形竖曲线,凹形竖曲线最小半径2500米。
1.4 横断面设计
(1)路幅形式:0.25m加固路肩+3.75m车行道+3.75m车行道 +0.25m加固路肩=8m。
(2)设计标高位置:道路中心线。
(3)路拱横坡及超高过渡方式:行车道路拱横坡为1.5%,加固路肩以2%横坡向外倾斜。超高过渡方式:绕路线中线旋转。
(4) 超高过渡段长度Lc:采用最大超高按2%。全超高段在圆曲线全长范围内设置, Lc的长度按以下条件确定:(1)超高渐变率为1/100—1/330;(2)全超高断面设在直圆点或圆直点。Lc的长度取20m。
2、路基设计
2.1 设计原则
保证路基具有足够的强度、稳定性和耐久性,符合安全适用、技术经济合理的要求,符合环境保护的要求。充分利用当地建筑材料,结合排水设施,以保证路基稳定、排水通畅、无大病害、便于养护。
2.2 路床
路床填料最大粒径应小于100mm,路床填料应均匀,其承载比及压实度应符合表1规定,压实采用重型击实试验标准。路床填筑,每层最大压实厚度宜不大于300mm,顶面最后一层压实厚度应不小于100mm。
2.3 填方路基
(1) 填方路基边坡坡率
路基填方边坡坡率根据不同的地质、地形、填筑高度等因素确定,本项目路基填方边坡坡率采用1:1.5,路堤高度≤8m。
(2) 路堤填料要求
路堤宜选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料,填料最大粒径应小于150mm。泥炭、淤泥、有机土等不得用于填筑路堤。
2.4 挖方路基
路基挖方边坡根据工程地质、水文地质条件、边坡高度、排水防护措施、施工方法、填挖方数量来确定挖方坡率。本项目第一级挖方边坡坡率为1:0.75,第二级挖方边坡坡率为1:1,在标段K0+180~ K0+200处,为避开坟墓,挖方边坡坡率为1:0.35,在保证安全的情况下,施工过程中边坡坡率应根据实际情况调整。
2.5 路基边坡防护设计
挖方边坡采用5cm厚喷射混凝土进行坡面防护。
2.6 低填浅挖路基处治
为确保路基强度和变形要求,并利于路基路面排水通畅,当路床(即路面底面以下0~80cm)填挖高度≤80cm时,视为低填浅挖路基。为保证低填路堤及土质路堑路床范围压实度要求,视路基地质情况,超挖路面垫层下80cm范围,换填碎石、砂砾石等透水性材料,碾压密实。
3、路基、路面排水设计
设置完善的排水体系,及时有效地排除路基范围内的地表水,确保路基、路面稳定与行车安全。一般路段路面雨水利用坡面漫流直接汇入边沟,超高路段的弯道内侧采用超高横坡直接将雨水汇入边沟。
(1)路拱横坡采用1.5%,加固路肩横坡度采用2%,路基两侧均设置浆砌片石边沟,沟深40cm,沟宽40cm的矩形沟。
(2)在标段K0+000~K0+140路基右侧坡顶处设置截水沟,沟宽60cm,沟深50cm,内外坡度均为1:0.5。
4、路面设计
4.1 设计原则
路面设计根据使用要求以及气候、水文、地质等自然条件和交通量,并遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则,进行路面结构的方案设计。
4.2 设计标准
(1)标准轴载:BZZ-100,即单轴双轮组100kN;
(2)设计年限:沥青混凝土路面设计年限8年;
(3)公路自然区划:V1秦巴山地润湿区;
(4)交通荷载等级:重交通。
4.2.1 路面结构方案
(1)面层:采用沥青路面。
(2)基层:采用水泥稳定级配碎石。
4.2.2 沥青路面结构层
本项目为四级公路,采用沥青混凝土路面,土基回弹模量:E0≥30Mpa。道路面层采用改性沥青混凝土,基层采用水泥稳定级配碎石。
路面结构:4cm SBS改性细粒式沥青混凝土(AC-13C)+改性乳化沥青粘层+6cm 中粒式沥青混凝土(AC-20C) +改性乳化沥青粘层+8cm 粗粒式沥青混凝土(AC-25C) +0.6cm改性乳化沥青封层+20cm厚5%水泥稳定级配碎石+20cm厚4%水泥稳定级配碎石+20cm厚3%水泥稳定级配碎石。
路面各结构层的设计弯沉值计算结果见下表1。
表1 路面弯沉值表
注:路基顶面交工验收弯沉值 LS= 310.5(0.01mm)( 根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)。
参考文献:
[1]张强.城市道路的空间及景观工程设计分析——以德化瓷都大道景观工程为例[J].运输经理世界,2022(31):13-15.
[2]中华人民共和国交通部.公路路线设计规范(JTG D20-2017)[S].北京:人民交通出版社,2017.
[3]中华人民共和国交通部.公路沥青路面设计规范(JTG D50-2017)[S].北京:人民交通出版社,2017.
[4]中华人民共和国交通部.公路路基施工技术规范(JTG/T3610-2019)[S].北京:人民交通出版社,2019.
[5]中华人民共和国交通部.公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2019)[S]. 北京:人民交通出版社,2019.
[6]中华人民共和国交通部.公路路面基层施工技术规范(JTG/T F20-2015)[S].北京:人民交通出版社,2015.