路基路面设计论文范文

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第1篇

通过工程实践分析，高速公路的工程质量存在诸多质量通病，当然有施工方面的原因，主要存在于设计方面的以下问题：路基土的回弹模量的计算问题：因为对土质的物理指标（含水量、密度、干密度、饱和度、饱和密度、空隙比、孔隙率、）等缺乏实地勘测试验，多以经验加估算设计，极易产生沿线路基的非均匀性沉降及其整体的CBR值准确，从而造成路面结构层的计算不符合行车轴载的实际情况。所以路基的弯沉值计算应该根据路基的干湿类型或80cm深度相对含水量确定路基的回弹模量，再以汽车荷载（附加应力）、路面结构层的恒载（自重应力）计算容许弯沉值是比较合理的，即路基允许弯沉值Lr=k9038E-0.938。式中意义：Lr——设计允许弯沉值(10-2mm)；E——路基土的回弹模量（MPa）;k——不利季节的影响路基压实度与弯沉值的控制设计问题：传统的理论认为路基分为上路基和下路基两个部分，80cm深度内的上路基属于上路基，是承受汽车轴载与路面恒载的主要受力结构层，以传统JN--150后轴重100KN为参数，按照附加应力的扩展深度80cm计算的，尚未考虑运输超载的个别因素，现在的车轮轴载已经超过该标准很多，一汽重卡或斯太尔车型一般到装载90~100t，斯太尔（191型；后三轴12轮）半挂车，普通载重100~120t，单轴重达到20t，在很多干线公路上超载一倍的车轮都在一半以上，汽车轮胎的标准气压应该是0.7MPa，但实际上已经增大到1.0MPa，以上，经过计算轴载的附加应力、路面结构层恒载的自重应力及不可避免的超载因素已经达到100cm之多，确切地说，路基压实度与弯沉值是因果关系，压实度不足会影响到弯沉值指标不满足路面结构层的承载力需要。因此；为结构层路面设计提供的技术参数偏低而且理论深度不尽全面，缺乏现场勘查理论数据的分析与计算，由于路基的整体强度薄弱也是造成路面结构层早期疲劳破坏的主要原因。对于不同干湿类型的路基，应采用不同的路基回弹模量，根据不同的路基回弹模量计算不同的路面设计弯沉值，不能狭义的以一张图纸设计代表几十公里路基设计的理论用于施工，国外的设计方法见下表1：根据计算得出的不同设计路基弯沉值，可通过路基补强或增加基层厚度取得一致的路基设计弯沉值，在此基础上通过路面结构的双层体系计算相同的路面结构层厚度。

结构层路面设计理念的改进问题

因汽车工业的技术发展与进步使轴载不断增大，而不应以大型车辆的诞生而扼杀运输能力，更说明我国路面结构层的设计的确存在理论缺陷，包括对建筑材料的质量品质以及计算理论存在不切合实际的问题，合理的建筑材料及路面结构层厚度满足路用功能是检验设计理论的标准。基层结构组合问题：尤其高速公路路面结构比较厚，一般厚度在80cm左右，基于路面结构层的低温抗裂性核高温稳定性的使用功能，设计时应该尽量将半刚性基层用做底基层，基层采用柔性基层的设计。柔性基层一般采用乳化沥青稳定大粒径碎石混合料或设计为ATB25～30做基层更为理想。柔性基层的结构特性和强度机理分析；通常采用大沥青碎石混合料做基层，使面层抵抗车辙、防止温差变形有显著作用，与传统的沥青混合料一样，其组成结构为骨架空隙结构、悬浮密实结构及骨架密实结构。骨架空隙结构属于开级配；骨架密实结构属于密级配，一般采用骨架密实结构为多，主要考虑了抗裂性能及坚固抗车辙能力。该结构特点是粗骨料充分形成石子与石子接触的骨架特征，剩余的空隙由少量的细集料、矿粉和沥青填充，因此；具备了良好的骨架稳定度，骨架稳定度指压实成型后的沥青混合料粗集料的体积密度Pcm与松堆密度Pna之比即为骨架密实度S=Pcm/Pna，骨架特性具有较大的内摩阻力和嵌挤力、骨架稳定性及强度衰减慢等特点，很好的抗高温变形能力，该结构更适用于高温或温差大以及重交通地区的基层。柔性基层的力学特点：因组成材料以粒料为主，具有较大的孔隙率，其主要特点不会因温度、湿度的变化引起收缩裂缝，相邻层次产生的裂缝也不会通过柔性基层反射到面层，具有良好的抗裂、防裂、和阻止裂缝扩展的能力。况且由于孔隙率大可及时、迅速的排除进入路面结构内的雨水，减轻沥青面层的水害影响。柔性基层的刚度小于刚性和半刚性基层，一般沥青稳定碎石的回弹模量约为1000Mpa，级配碎石的回弹模量约为500Mpa，因此，在沥青路面结构中沥青面层与柔性基层共同成为承重结构层。

结构层的路面设计原理与数学参数分析

沥青路面结构层的厚度计算公式原理与步骤：根据汽车轴载、轮胎直径与气压，采用双层体系的当量圆计算模式图1。按图解法包括路基在内将路面结构的多层体系换算成为三层体系，采用双层体系的当量圆计算模式，确定轮胎直径与气压，此次分别推算结构层厚度。以双轮组单轴载100KN为标准轴载，对不同车型轴载进行标准的轴载换算，N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)4.35；累计当量轴次：Ne=[(1+γ)t-1×365].N.η/γ；轴载换算：N=∑.C1.C2.ni.(pi/p)8；设计弯沉值：Ld=600Ne-0.2.Ac.AS?Ab路面结构层的优化设计的宗旨是：实际弯沉值小于允许弯沉值Ls<Ld，实际弯拉应力小于允许弯拉应力σm<σR，实际剪应力小于允许剪应力τа<τR，合理造价小于最大值及大于最小值；hmin<h<hmax，路面总厚度大于冰冻厚度，H>Ht，根据不同地区气候条件分别设计。高速公路沥青混合料面层一般设计为三层结构，然而考虑到防水必须做封层，根据工程实践，将封层设计在上面层和中面层之间更为合理，一般使用1.5L/m2的改性沥青和铺撒2～3m3/Km2的碎石，粒径在5～10mm之间，通过脚轮压路机稳定后防水效果更好。有关沥青混合料的最大粒径D同路面厚度h的关系，经过大量的工程实践研究表明；随着h/D的增大路面的疲劳耐久性提高，但车辙量增大；反之h/D的减小而车辙量也减小，但耐久性降低，特别是h/D<2时；疲劳耐久性急剧下降，因此；结构层厚度与矿料最大粒径的比值应控制在h/D≥2为宜。<<公路沥青路面施工技术规范>>（JTJF40-2004）规定，对热拌热铺密级配沥青混合料；一层压实厚度不宜小于公称最大粒径的2.5倍，对于高速公路、一级公路不宜小于公称最大粒径的3倍，对于SMA和OGFC等沥青混合料则不应小于公称最大粒径的2.5倍。同时矿料的最大粒径宜从上而下逐渐增大，与结构层的设计厚度相匹配，以保证沥青路面的压实厚度、减少矿料离析。特别提倡沥青混合料实验采用的是GTM法成型试件；提倡同时以米歇尔理论加以验证，最大限度的提高了很合理的密度及相对减少了沥青含量，对路面低温抗裂性核高温稳定性有显著技术改进。

半刚性材料基层7d无侧限强度的设计理论问题

第2篇

（一）平整度。公路的平整度直接影响到车辆行驶的安全性与舒适度。随着经济与技术水平的不断提高，社会各界对公路的平整度也提出了更高的要求。如果在公路建设阶段，没有进行严格的平整度检查，将会给公路通车后的车辆带来极大的阻力与震动冲击，给行车带来了极大的安全隐患。

（二）稳定性。在公路建设阶段，必然会出现人为改变自然地表平衡的行为，这会降低公路路面路基的整体稳定性。从相对专业的角度来看，造成公里路面路基整体稳定性下降的因素有很多，如温湿度变化、降水、地面土地沉降等。因此，在进行公路设计时，需要充分考虑上述因素，进行详细的勘察与测量，并采取具体具有针对性的专业举措进行改造，保障路基路面的整体稳定性符合国家与工程建设单位的要求。

（三）耐久性。公路工程建设项目中，其路基路面建设所占投资额相对较大，而且还必须经过设计、规划、施工和验收等多各环节，其中公路工程设计环节对路基路面耐久性能具有至关重要的作用。通常情况下，我国国内规定的公路工程使用年限为20年以上，其中还包括路基路面的车辆碾压与承重部分。为使公路使用年限达到标准，必须对公路进行严格的耐久性进行检查。

（四）承载能力。在公路建成通车后，行车带来的荷载会透过车辆传递到路面与路基，进而导致公路内部结构发生了一些变化，影响着公路的质量与使用年限。因此，在进行设计与安全性检查时，需要充分考虑公路整体的承载能力，是否符合实际情况的需要，避免以外部施压过大破坏公路内部整体结构，进而使公路出现不同程度的裂缝或沉降，影响到公路的正常使用与行车的安全。

二、公路路基设计的安全检查

（一）检查路基强度。公路路基的稳定性、承载力、通车后公路的实际应用功能与行车安全，直接受到公路路基强度的影响。在对检查路基路面强度时，如果检测出路面承载强度不大于150kPa，设计与施工人员就必须采取相应措施提高公路路基的承载强度；如果检测出原始地面存在软基、岩溶等恶劣的地质条件，设计与施工建设人员就必须运用袋装砂井、碎石桩柱、换填、灌浆等方法进行相应处理。此外，在公路路基施工时，还应对路基填充料进行质量与强度进行严格检查，特别要重视对路基压实度的检查。

（二）检查边坡稳定。在对公路路基进行安全检查时，必须对公路边坡进行严格检查，采用科学严格的方式对公路边坡稳定性进行严格技术，需要注意的是应选择较为合适的计算公公式与计算方法。因为有部分公路在设计时经过地质环境较为复杂的区域，可能会出现边坡，难以满足公路路基稳定性能的要求，因此必须采用一定的应对措施加强公路路基的稳定性能，通产采用的办法是在边坡路段添加高质量的加固与防护措施。在检查公路边坡稳定性时，部分边坡有滑坡与塌方等安全隐患，公路建设设计人员就必须在设计中添加卸载、挡墙、抗滑桩以及综合排水等措施，保证能够将边坡安全隐患一次处理到位，最大程度的降低事故发生的概率。

（三）检查支挡结构。在公路建设时，对于部分地质环境较差的路段，必须设置相应的支挡结构物，提高路基的稳定性与安全性。因此设计与施工建设人员还需要支挡结构物及相关环节进行相应的安全检查，其中包括地基承载力、抗倾覆能力、抗剪能力、抗滑移能力、挡墙本身强度等多项内容，而且在检查时还需要从经济、技术、安全等角度出发，制定科学合理的设计方案。通常，重力式挡墙的高度应小于12m，而加筋挡墙、锚杆式挡墙、板桩墙的高度则可以大于12m。

（四）检查排水结构物。在对公路路基排水结构物进行安全检查时，必须注意对排水系统进行详细严格的检查，其中主要检查的内容有：排水渠道的防冲刷能力、畅通情况，排水沟、暗沟、边沟、渗沟的位置与断面尺寸等。此外，每段公路路基都需要进行严格的计算来设计排水结构物，严禁出现“生搬硬套”现象。

三、公路路面设计的安全检查

（一）检查结构与类型。当前，国内公路路面建设主要才采用的是沥青或钢筋混凝土结构，对于不同的结构与类型应采取不同的技术标准与技术工艺进行路面安全检查。比如，在对沥青路面进行安全检查时，沥青路面的各层级配有需要进行严格的实验室检查，其中在沥青路面的中面层与表面层进行配比设计时，还需要进行车辙实验，保障沥青混凝土路面的稳定性。此外，在三层沥青混泥土路面中，为保证公路路面的抗渗性，至少有一层的级配在I型以上。

（二）检查排水系统。由于地质环境与气候环境会影响到公路项目的建设，因此在对公路路面排水系统进行安全性检查时，必须依据公路等级选择合适的检查方法。通常进行公路路面排水系统安全性检查的要点主要有：第一，检查各段排水系统的完善程度，以及路面积水与边坡冲刷情况；第二，路面积水较多时，是否能力能够将及时将行车疏导至毗邻车道，并保证两车道的行车通畅与安全。

（三）检查抗滑能力。在设计高等公路路面时，必须选择耐磨与抗滑性能较高的石料，并保证石料磨光值不小于42，这也是检查路面抗滑性能的主要内容之一。通常情况下，对混凝土公路路面抗滑性能的安全检查要点主要有：第一，对混凝土路面表层的构造深度进行严格检查；第二，对使用的石料的磨耗损失、磨光值、压碎值进行严格检测，保证符合公路路面建设的质量要求。

四、总结

第3篇

关键词:公路设计；灵活性；创造性

公路设计是决定公路建设项目工程价值和使用价值的重要阶段，设计质量对工程的总体质量和安全有着决定性的影响。由于公路是带状构造物，对于每一个公路项目而言，项目所在地的地理位置、地形地貌、气候气象、社会环境、文化传统、风俗习惯、公路使用者的审美特点等都是设计者必须考虑的重要因素。无论是公路的新建还是改造，都没有固定的模式。因此，对于每一个公路建设项目，设计者均面临着在保证公路行车安全与将所设计公路充分融入周围环境之间寻求一种协调和统一的任务，这就要求设计者必须灵活、创造性地进行公路设计。笔者结合多年来从事公路设计的实践经验，对一般公路中路基路面工程的设计理念和安全评价进行了认真探索。

一、路基路面的安全评价

（一）路基的安全评价。路基的安全评价包含：路基强度评价、边坡稳定评价、排水结构物评价与支档结构评价。路基强度影响路基的稳定性、承载力、路面使用功能，进而影响行车安全。路基的原始地面承载力强度小于150kPa要进行处理，存在软基、岩溶等不良地质要采用换填、袋装砂井、碎石桩、灌浆等方法进行治理。路基填料要通过试验后选用，不能土石混填以保证路基的压实度。对于膨胀土作为路基填料应进行掺石灰、固化材料处理，同时进行防水处治。

路基边坡安全评价主要考虑边坡的稳定性。近几年因路基边坡失稳造成的安全事故越来越多，因此路基的高填深切边坡均应经过稳定性验算，不满足稳定性要求的需采用防护及加固措施；边坡存在崩塌、滑坡的可能要采用卸载、挡墙、抗滑桩、综合排水等措施一次处理到位，不留隐患。对于山区山体横坡较陡地段的高填深切应与桥隧构造物进行比较，填方大于20m宜改填为桥梁，切方大于30m宜改切为隧道。对于高大边坡要加强施工观测，确保安全。

排水结构物评价：路基的排水不畅影响路基的稳定性。边沟、排水沟、渗沟、暗沟的设置位置、断面尺寸、防冲刷能力影响排水的使用功能，每条路都应进行计算，不能照搬照抄。渗沟、暗沟本身应有足够的强度，不能影响路基的整体稳定性。

支档结构物评价：挡墙本身强度、抗滑移能力、抗倾覆能力、抗剪能力、地基承载力都是安全评价的重要指标，应满足规范要求。从安全、经济的角度考虑重力式挡墙的高度宜控制在12m以内，超过12m，则可采用板桩墙、锚杆式挡墙、加筋挡墙等形式。挡墙的基底埋置深度应经计算确定，一般在可能的滑动面或冲刷以下至少1m，板桩墙桩的埋置深度对于岩石地基宜嵌岩1／3桩长，对于土质地基应嵌岩1／2桩长。

（二）公路路面的安全评价。路面强度的安全评价：因路面承受的轴载吨位以及轴载通行次数高，行车速度快，故对路面的强度要求就高；而路面强度低，产生安全隐患的机率就高。影响沥青路面强度的主要因素有沥青质量、石料的性质、粒料的级配等。造成水泥混凝土路面破坏的主要原因是路基的不均匀沉降和汽车超载，设计时应充分考虑。路面的抗滑安全评价：抗滑性能是保证雨天高速行车安全的重要技术指标，摩擦系数是直接影响抗滑安全的控制指标，摩擦系数越高，抗滑性能就越好。石料磨光值是保证路面防滑的基本指标，磨光值高才能获得高的摩擦系数。路面的排水安全评价：高速公路因其路幅宽，降到路面上的雨水量较多，排水不畅，形成积水，高速行车会使积水雾化，迷雾遮挡驾驶员视线，增加行车事故。同时积水会降低路面的抗滑性能，使车轮产生液面滑移，增加行车的危险性。在我省某段二级公路发生16起交通事故中，因路面积水造成事故11起，占总事故的68．7%。因此公路路面要采用系统排水的方法进行设计，确保路面水的流畅。路面的平整度评价：路面不平整易使汽车产生颠簸，容易造成事故。平整度的影响除了路基不均匀沉降的原因外，摊铺机的性能及操作对摊铺平整度影响很大，另外面层摊铺材料的质量、碾压质量对平整度有影响，接缝处理不好容易产生缺陷以及由于接缝压实度不够和结合强度不足而产生裂纹。

二、挡土墙的灵活运用

公路挡土墙的形式，可借鉴国内一些先进的设计理念和范例，积极探索坡面防护新技术，配合路段自然环境，灵活进行设计。如目前湖南省部分高速公路采用的花池墙、阶梯栅栏挡土墙等新型防护结构形式，既起到了防护作用，又丰富了路容景观。鉴于目前多数公路沿线的挡土墙人工痕迹较重，严重影响了公路景观。因此在一般公路设计中应灵活性设计，根据沿线地质条件和边坡高度，尽量减小防护工程体积，如挡土墙的高度和长度，并结合地形起伏特点，适当变化挡土墙高度，提高结构物自身景观效果。

在材料上，挡土墙可根据公路所在地区条件，灵活就地取材，如采用当地的块石、碎石干砌挡土墙，尽量避免采用光面混凝土挡土墙，以使挡土墙构造物表面贴近自然。另外，还可结合路域特有的文化和建筑风格，通过设置文化符号以赋予公路文化内涵，对挡土墙进行特殊设计，使司乘人员在行驶过程中感受到特有的公路民俗文化。

三、安全护栏设计

按照我国设计标准，要求护栏在中央分隔带连续设置，在路侧的最小段落为70m，不必要路段可以不设，它与主体工程的关系与其所处的路段有关。

石方区护栏：石方区护栏基础应与路基同步施工，路基开挖时，预留护栏混凝土基础的槽孔，或者直接在槽孔内现浇护栏基础，以避免2次开挖石方。

路肩挡墙区路侧护栏：护栏基础落在连续路肩挡墙区时，当挡墙施工至护栏基础底标高时，应预留护栏基础槽孔，也可现浇护栏基础，以避免后期护栏安装时开拆挡墙，对于连续护面墙区段，当护面墙施工至护栏基础底标高时，应预留护栏基础槽孔，也可现浇护栏基础，以避免后期护栏无法生根。

构造物护栏：对于特大、大、中桥护栏一般由主体工程设计单位设计。通常为砼刚性护栏，并由交通工程设计单位负责护栏过渡段设计。

四、路基边坡处理与环保

路基边坡形式是影响公路景观的主要因素。路基边坡坡率及形式的选择不仅影响边坡的稳定，同时也影响环境保护和景观效果。边坡坡率应灵活自然、因地制宜，尽量使边坡外形与周围环境融为一体，看不出明显的人工痕迹。在设计中应根据地形地质条件、边坡高度及周围环境特点对每个边坡逐个研究确定适宜的边坡形式和坡率。对于挖方边坡坡脚、坡顶取消人工痕迹过重的折角，而采用贴近自然的圆弧过渡，以达到与路线所经自然地带的地形地貌相适应。对于部分低填或隧道进出口填方路段，放缓边坡或直接填平进行植草绿化处理。这既有利于路堤与原地貌融为一体，使填筑痕迹得以遮掩；同时也增加路侧净区，形成一定的行车缓冲带，使过往车辆驶离路面后有一个安全的感觉。

公路设计灵活性和创造性的理念并不是试图去创建一个新的标准，而是建立在灵活应用现有的规范、标准、规章制度的基础之上，公路设计人员应在严格遵循项目规划的前提下，充分发挥想象力、独创性及灵活性，以规范为依据，在标准范围内灵活应用设计指标，切实设计出既能满足使用功能，又能确保安全运营，同时还能很好地融于自然及人文环境的公路。

参考文献：

[1]龙宁、李建忠、何峻岭、刘国强，《关于城市交通规划编制体系的思考》[J].城市交通，2007，(02)