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Abstract: Based on engineering design and practice, measures for prevention of joint crack in new and old roadbed combination, old pavement treatment, prevention and control of reflective cracking of asphalt pavement overlay and road drainage treatment in the reconstruction of highway concrete road into urban asphalt road are put forward.
关键词: 改造;城镇道路;旧路面板的处理;路面反射裂缝;路面排水
Key words: reconstruction;urban roads;old road pavement treatment;pavement reflection cracking;pavement drainage
中图分类号:U412.37 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)06-0097-02
0 引言
随着城镇化的不断提高,城市规模不断扩大,原有的城市郊区的公路已经不能满足城镇化发展的需要,必须改建成城镇道路。本文就是结合了自身在改造工程设计中的一些实践经验,提出了在这个过程中的几个要点。
1 工程概况
28号路是东莞市常平镇的一条主干路,该路现状为路堤式公路形式,纵坡很小甚至为零,道路两侧局部路段房屋林立,采用明沟排水,路肩边缘布置了通讯管线、给水管和路灯,此外无其它市政配套管线。现状横断面为:中间15.5m宽车行道,两边部分路段土路肩宽1~4m,部分路段人行道宽5~6m,车行道路面为混凝土路面,由于建成时间不足15年,混凝土路面大部分完好,个别出现板块错台、开裂、缺角、脱空等现象。28号路定位是东莞市连接镇区的主干路,设计车速60kn/h,现状道路等级较低必需要进行改造。经过多方案比选,最终确定改造后的横断面为:中间车行道宽24.0m,两边绿化带各3.0m,非机动车、行人混行道宽5.0m;同时增设雨水、污水、电缆沟、给水等各种市政管线;将水泥混凝土路面改造为沥青混凝土路面。
2 改造难点及解决问题的对策
2.1 新旧路基、路面结合部裂缝的防止
2.1.1 新旧路基的处理。改造后的中间车行道需要在原有的车行道两边各拓宽一个车道。需要注意的是旧的路基经过多年的运营已经沉降,呈基本稳定的状态,而新拓宽部分的新填筑土作为附加荷载,会打破这个状态,很容易造成路面开裂。
①老路土路肩的处理。原有的28号路土路肩路基,其实它的稳定性是很强的,但是当改造完后,如果直接被用作主车道,还是难以达到规范要求,最好进行适当的挖除重新填筑。具体是把老路堤边坡开挖成台阶状,台阶高度控制在100cm左右,宽度在200cm左右,每层台阶横向铺6米宽,纵向通长的土工格栅,以减小沉降差。
②拓宽部分路基的填筑。在路基填筑前处理好拓宽部分的软基,可以有效的减少拓宽部分的沉降。在这个工程中,拓宽部分的软基主要采取了换填级块石、水泥土搅拌桩处理措施,各项技术指标经检测合格后,才进行路基的填筑。路基填筑材料的来源,通过合理论证,道路拓宽路基填料选择了工程性好土。
2.1.2 新老路面结构的结合。在公路改建城镇道路的设计过程中,必须考虑到新老路面结构的结合问题,因为在客观上无论采取哪种措施都很难避免拓宽部分的路基和老路的路基之间的沉降差,而这种沉降差会在路面产生一定的附加应力,即拉应力,一旦超过路面材料允许的拉应力时,路面就会开裂。在这个问题上,28号路采用的是充分利用旧混凝土板块,首先在新板块侧面居中处植?准16钢筋作为拉杆,间距50cm,长度50cm,伸入原混凝土板块25cm;然后新浇筑一块同强度、同厚度的混凝土板块;最后新老混凝土板块上同时进行沥青混凝土罩面。
2.2 旧混凝土路面的处理
在设计的过程中需要对原有路面进行病害调查,以下是几种常见病害的处理方法:
①接缝的处理。首先需要把旧填缝料全部清理干净,保证缝内没有杂物。然后纵缝、横向缩缝及施工缝接缝采用热熔改性沥青油灌缝。胀缝清缝后,缝下部填塞聚氨脂硬泡沫板厚2厘米,高18厘米。上部用热熔改性沥青油灌缝。
②交叉裂缝或破碎板块。如果旧路面是交叉裂缝或破碎板块的,应该采取凿除破碎板的方法,然后浇筑新砼板,但在凿除的过程中需要注意,采取的机械凿除工具可能会影响周围的板块基础,因此最好是采用人工配合机械的方式,并且在这个过程中不能截断钢筋。如果基层强度不足,应该先进行基层处治,然后用C20素混凝土浇筑,厚度为15~20厘米。在处治好基层后,重新浇筑C40水泥砼路面板24厘米,面层和原混凝土路面板平齐,同时设置传力杆和拉杆。
③横向、纵向开裂的局部修改。如果遇到横向、纵向开裂的情况,应该在裂缝外的20厘米左右画一个与板边垂直的边线,然后沿着边线切开,把破损的部分凿除,如果是基础有问题,就先处理好基层,再浇筑一个厚15~20厘米的C20素砼基层。
为埋设传力杆,在两侧边缝板厚中央钻洞,深度10cn,直径4厘cm,洞的水平间距为50cm,将洞内粉碎物清除,并加以湿润。填实1:2水泥砂浆后,每个洞插入一根直径?准16,长度为20cm螺纹钢筋。
④角隅部分开裂的局部修补。如果是这个情况,应该按照破裂面的大小,确定切割范围。板面和边缝之间的距离最少应该是1.3米。用圆弧来连接二边缝交角处,并且要求半径要超过30厘米。
然后把边缝切开,凿除破损的部分,形成规则的垂直面。注意在这个过程中不要把钢筋截断,如果发现拉杆传力杆及滑动传力杆也存在问题,应该进行修复或另设新杆。
角隅局部修补需配直径?准8双层钢筋网,钢筋网间距10厘米双层钢筋网离板顶板底5厘米。设在架立钩筋直径?准16,间距30厘米。
⑤脱空板的处理。弯沉检测:测量工具,后轴重10吨载重车,5.4米贝克曼梁,百分表。
测点布置,如果是刚性路面,应该根据有关要求进行逐板编号、登记,然后检测弯沉。
采用单点实测弯沉来控制旧水泥砼板块的竖向位移,首先需要对板块进行地毯式测量调查,然后进行修补控制。水泥灌浆加固工艺是在原有的水泥砼板上凿孔,然后把孔中所有的杂物清除,保证孔的清洁和干燥,之后插入灌浆钢管。灌浆管用1:2水泥砂浆锚固在砼路面板中。路面板下空洞用0.5-1厘米碎石填塞。
灌浆浆液应该具备初凝时间长、施工和易性好、早期强度高、不易发生收缩等特点。灌浆材料配比42.5号普通硅酸盐水泥:粉煤灰:水:U型高效膨胀剂:早强剂:1:0:5:7:0.05:0.05。
错台板的灌浆:首先是从沉陷量大的灌浆孔开始,按照由近到远,由大到小的顺序,直到下陷路面板升到相邻路面板高度。唧泥缝板的灌浆加回:一条缝唧泥,应灌浆加固缝两侧的两块板。在每块板靠板缝的三个孔中灌浆。
脱空板的灌浆加固:如果其单点实测弯沉值在0.1~0.4毫米之间,应该采取钻孔压浆处理,如果是大于0.4毫米,应该凿除原有的旧破碎板,新浇砼路面板块。
布孔呈现梅花型,一块砼路面板五个孔。灌浆过程中,应注意控制砼路面板的顶升量,可采用路面加车载方式,压住路面板。
2.3 路面排水的处理
①平原地区修筑的公路常以路堤式,小纵坡甚至无纵坡居多。在改建的过程中这样的情况非常不利于城市道路排水建设的需要,如果硬是改建原有的纵坡和横坡,会大大的增加工程的成本和延长工程的工期,因此在此次工程的改造设计中,保留了原有的纵坡和横坡。
②为充分利用旧混凝土路面,顺原有纵坡进行沥青混凝土罩面,而原有纵坡很小,满足不了城市道路排水的要求。这时就需要采取锯齿形边沟,但是在实际的调查中发现,采取此方法困难重重,为了真正的解决这个问题,在路面边上设置了平石,采用平石调整坡度与雨水口位置相配合,同时加密雨水口的间距,使雨水能及时排出。
2.4 反射裂缝的防治
在对旧水泥混凝土路面进行改造的过程中沥青混凝土罩面是最常见的,因为它既经济又快捷。28号路现状路面情况基本良好,所以有关专家是同意采取此方法的,但是如果是直接把沥青混凝土面层铺在水泥混凝土路面上,是很容易造成裂缝的,会很大程度的影响路面的使用寿命。
很多的研究都表明,反射裂缝是不可能被彻底的消除的,只能采取一定的措施来控制开裂。在这个工程中,结合自身工程的一些实际情况,采用的罩面结构为:原混凝土病害处理及清洗灌缝后,喷洒粘层油,满铺土工格栅,然后铺约平均5cmAC-20C中粒式沥青混凝土调平找坡层,最后采用6cmAC-20C中粒式改性沥青混凝土+4cmSMA-13改性沥青玛蹄脂碎石面层。罩面总厚度15cm左右,新老混凝土罩面结构一致。实践证明,该罩面结构,在原混凝土路面破损较少的旧路改造中,对防治反射裂缝效果很好。
2.5 施工期间的交通疏解
本工程改建实施时,总体上来说对交通影响较大。影响区域可在下述原则的指导下进行交通的疏解。
分流疏导:采取自然分流与管制分流相结合,通过媒体引导市民选择其它路线出行,在相交道路的相邻路口设置告示牌,提示行车避开施工路段,利用周边路网分流交通。
分幅施工,通过新建临时疏解便道及左右幅路分开施工,保证被相交道路的车道数满足现状交通需求,保证现状路的公共交通、片区出入交通、组团之间联系交通与现状基本一致。
分时段施工,白天施工对交通影响小的工作面,在夜间交通低谷时施工对交通影响大的工作面,同时注意控制噪声污染。
对施工组织进行动态管理,派专人巡逻,发现施工地段交通拥堵后,立即撤离工地,疏导交通,重新研究施工组织方案。
加强交通管理力度,加大交通安全和交通组织方案的宣传,改善交通秩序;协调交警部门增强路段的通行能力,一旦发生交通事故立即采用应急处理,减少其它方面因素对该路段交通的影响。如有需要,在有合适条件的地方设置新建临时便道。
3 结束语
在公路改建城镇道路的工程中还面临着很多的实际问题。本文结合28号路改造工程设计中浅谈了几个具体问题的觖决措施。总之,公路改造为城市道路涉及范围广、专业多,只有进行合理设计与精心组织,才能确保工程的质量。
参考文献:
[1]CJJ 37-2012,城市道路工程设计规范[S].
[2]JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].
关键词:水泥混凝土 反射裂缝 防治对策
一 概述
随着国民经济的发展,道路交通量剧增,汽车轴载日益重型化,许多早期建设的水泥砼路面产生了多种破损现象:结构承载能力不足、行车舒适性差、车速难以提高。在近年来道路改建和扩建中,如何有效地处理旧水泥砼路面,在其上加铺沥青砼,以改善使用性能,成为当前“白改黑”工程的一个重要课题。“白改黑”工程的关键就是防反射裂缝措施,本文较为详细地阐述了水泥砼路面“白改黑”工程中的反射裂缝产生机理和防止技术。
二 反射裂缝产生机理和防止技术
反射裂缝是由于旧砼面层在接缝或裂缝附近的较大位移引起其上方沥青加铺层内出现应力集中所造成的,它包括因温度变化引起水泥砼膨胀或收缩而产生的水平位移,以及因交通荷载作用而产生的竖向剪切位移。当水泥板块接缝传荷能力不足时,沥青加铺层在接缝处产生的竖向剪切应力会很大,从而在接缝上方的加铺层中产生应力集中,导致反射裂缝的产生,进而导致面层的开裂和剥落,表面水下渗,造成路面损坏。为此,对水泥砼路面改造技术需进一步分析研究,加强对其建设质量的控制。
旧水泥砼路面加铺沥青砼面层是一种特殊的路面结构,其应力、应变特性与一般的弹性层状体系有较大的差别,根据国内外的研究成果和实践经验,防止反射裂缝主要从应力消散和沥青面层加筋两方面进行考虑,形成以下处理方法:
1)增加沥青层厚度
沥青层厚度的增加意味着弯曲刚度的增加,荷载引发的应力相应减少。较厚的沥青层也减少了旧面板中的温度变化,温度诱发的罩面层中的拉应力也随之减少。增加厚度仅在一定范围内有效,防止反射裂缝的效果不明显,工程费用增加较大,目前国内没有单纯采用此方法来抑止反射裂缝。
2)设置隔离层
在水泥板块及沥青加铺层中间设置具有一定变形能力的隔离层,如开级配沥青碎石,来减小沥青面层受到的剪切应力。此方法在以前的工程实践中应用较多,但有一定局限性,一是因为沥青碎石的变形能力有限,只能起延缓作用,不能根治。二是增加沥青碎石后,路面标高抬高较多,不适用于城镇已建成段。
3)加筋沥青层
把纤维加入沥青加铺层的底部,或铺设土工织物形成加筋沥青层,可以延缓反射裂缝的产生。目前使用较多的是玻纤格栅。玻纤格栅具有较高的拉伸强度、较低的延伸率和耐高温性能。与沥青砼碾压成一体后,可以明显提高沥青砼的抗弯拉强度,同济大学的试验结果表明,设置玻纤格栅的沥青砼与普通砼相比,抗弯拉强度增加73%。玻纤格栅对反射裂缝的产生有明显的延缓作用。一般在水泥面板注浆处理良好的基础上,设置1层玻纤格栅可延缓2~3年,设置2层玻纤格栅可延缓4~5年。
4)改善沥青混合料性能
在沥青混合料中添加改性材料,提高沥青砼的变形能力和抗剪强度。改性后的沥青砼可铺筑于砼面板和上面层之间,作为应力消减层使用,以适应温度和荷载引起的变形,可抑止反射裂缝的出现。上海浦东路桥2005年研发的“GOSG” 砼即属于此种混合料。“GOSG” 砼是在间断半开级配的沥青砼中加入高粘度沥青改性剂RST。半开级配砼具有一定的变形能力,和RST固有的强韧弹性和可塑性相结合,形成高性能的改性沥青砼,能有效的提高沥青在高温下抗变形和低温下抗裂、抗松散能力,明显增强加铺沥青面层的耐久性,提高沥青抗反射裂缝的能力。试验数据表明,“GOSG” 砼的抗剪切能力和抗疲劳能力比一般砼均提高10~15倍。
5)原有板块打裂或碎石化
破碎工艺的原理是通过对旧水泥砼路面进行破碎而减少甚至消除水泥砼板块对加铺层的反射裂缝。破碎工艺的过程就是将水泥砼板块破碎成较小的片断或颗粒,这些片断和颗粒因为尺寸减小,相对于车辆荷载来说是更加均匀的结构层,在压实后进行加铺就能有效控制反射裂缝的产生。破碎工艺按破坏特性的不同分为三种:震裂压稳、碎裂压稳和碎石化。震裂压稳和碎裂压稳都是通过特殊设备将水泥砼板块纵向破碎成较短长度,然后用较大的(50t)胶轮压路机碾压大于3次,使其牢固嵌挤在基层顶面上,然后再进行加铺。震裂压稳和碎裂压稳的主要区别是震裂压稳破碎后的裂缝不明显,这与破碎时机械的冲击作用不同有关。根据国外的研究成果,震裂压稳和碎裂压稳技术处理的旧水泥砼路面上的沥青砼加铺层也会产生反射裂缝,与不进行破碎的类似结构相比,其反射裂缝出现的时间和反射裂缝出现的数目有所改善,反射裂缝开始出现的时间推迟2~3年,反射裂缝的数目相对减少20%左右。
碎石化处理用特定的破路机械将原水泥路面破碎成2.5~20cm大小的碎石,经压路机碾压后,使其与原有的基层一起成为新路面基层,再加铺沥青砼面层。破碎后细颗粒集中在路面上部,粗颗粒集中在路面下部,形成类似级配碎石的柔性基层。
目前水泥路面碎石化处理的机械有两种,单头共振式破碎机和多头冲击式破碎机。
单头共振式破碎机以每秒不小于44次的频率,25.4mm的振幅及908kg的力来使砼板破碎。破碎头宽度为15cm,破碎后的砼碎块尺寸一般不大于15cm,多数在2.5至7.5cm。
多头冲击式破碎机有12个或16个重锤两种,每分钟冲击30至35次。行进速度每0~8km/h,机器总重约22t至26t。破碎原理是靠十几个重锤的自重,以每分钟三十多次的频率,落在砼面板上,冲击打碎砼路面板。行走宽度每幅1m到3.9m,破碎后的砼碎块尺寸一般在7.5cm以下。
单头共振式破碎机采用高频低幅的原理,对地下管线的影响较小,噪音相对较小,适用于城镇道路,破碎单价较高,约50~55元/m2。
多头冲击式破碎机采用低频高幅的原理,振动强度大,对地下管线影响大,噪音相对较大,适用于公路,破碎单价较低,约25~30元/m2。
三 结束语
“白改黑”工程的关键就是防反射裂缝措施。旧水泥砼路面改建及反射裂缝产生机理和防止技术是我国道路技术领域的一大课题,目前国内外仍处于研究、试验阶段,尚未有成熟的理论和相应的设计规范。因此制定出适合我国国情的旧水泥砼板块处理技术指标、设计参数、评价方法及评价标准,确定加铺层设计方法,制定反射裂缝产生机理和防止技术,显得尤为迫切。
参考文献
1 公路养护技术规范(JTJ1073-96).北京:人民交通出版社.1996
2 公路水泥混凝土路面养护规范(JTG 073.1―2001)北京:人民交通出版社.2001
3 公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2003).北京:人民交通出版社.2003
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5 符冠华、曹荣吉等.旧水泥混凝土路面加铺改造方案综述. 江苏省交通科学研究院
6 卢拥军.玻纤格栅在防治反射裂缝中的应用. 江苏省交通科学研究院
7 程 亮.旧水泥混凝土路面修补措施研究. 江苏省交通科学研究院
彩色沥青路面结构应由彩色沥青上面层、普通沥青或水泥混凝土中及下面层、基层、垫层和路基组成。彩色沥青路面的结构设计应符合现行行业标准《城镇道路路面设计规范》(CJJ169)或《公路沥青路面设计规范》(JTGD50)的规定。特别对于交叉口、公交车停靠站、交通减速区及长大纵坡路段,设置彩色沥青路面时,应重点检验是否满足抗剪指标。对于结构设计的参数,彩色沥青技术指标是按照石油沥青标准来调配的,彩色沥青混合料设计参数与对应的沥青混合料参数一致。车行道彩色沥青混合料面层厚度宜为2.5cm~4.0cm,非机动车道(包括人行道)彩色沥青混合料厚度路面宜为2.0cm~3.0cm。
2彩色沥青路面材料设计
彩色沥青混合料是由浅色沥青结合料、集料、颜料等原材料经加热拌和而形成的特殊沥青混合料,其中结合料、集料和颜料的技术性能直接影响彩色沥青混合料的路用性能及色彩。彩色微表处(彩色稀浆封层)采用适当级配的集料、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与彩色改性乳化沥青(彩色乳化沥青)、颜料、外掺剂和水按一定比例拌和而成的彩色稀浆混合料,使用专用机械将其均匀地摊铺在路面上形成的彩色沥青封层。彩色沥青包括普通彩色沥青、彩色改性沥青、彩色乳化沥青与彩色改性乳化沥青等,各种彩色沥青的适用范围应符合表1的规定。配制彩色混合料的碎石和石屑,其色泽最好与所配制的混合料相近,这样当碎石颗粒表面的沥青膜磨去以后,仍能显示出原来的色彩。某些岩石有特定的颜色,但有的岩石由于其矿物成分的差异,会显示出几种不同的色彩。表2是几种岩石的色彩。当铺筑红色沥青路面时,可选择花岗岩、安山岩、石灰岩等石料。当采色碎石料有困难时,应采用浅色或淡色的碎石和石屑,不能使用黑色或深灰色的碎石料,因为黑色或深灰色的碎石料会影响路面的色彩。集料力学性质应满足现行的技术标准。颜料是彩色沥青路面色彩的来源,因此必须重视颜料的选择。目前颜料主要有无机颜料和有机颜料两种。有机颜料色彩鲜艳,但是价格昂贵、耐久性差。无机颜料价格便宜,耐光、热老化能力强,在长期使用下不易褪色。彩色沥青路面用颜料在长期紫外线照射下应不褪色,且不溶于水,易于在彩色沥青胶结料中分散,并具有优良耐候性。颜料宜选用无机颜料,彩色沥青路面所用颜料的技术要求应符合表3的规定。红色无机颜料中氧化铁红颜料是价格最低、应用最为广泛的颜料,具有良好的耐光老化和耐酸碱腐蚀能力。颜料可替代矿粉作为填料使用。颜料的用量可根据实际工程需要调整,宜为彩色沥青混合料重量的1.5%~2.5%。彩色混合料用于铺面表层,对于铺筑于车行道的彩色混合料,其级配可采用热拌沥青混合料中的AC-16、AC-13、SMA-10、SMA-13、OGFC-10或OGFC-13;铺筑于人行道、广场,可采用AC-5、AC-10或OGFC-13。彩色沥青混合料路面混合料的矿料级配范围应符合现行规范的要求。采用马歇尔试验方法进行彩色沥青混合料配合比设计,路用性能参照现行规范的要求。
3彩色沥青路面施工
彩色沥青混合料的拌制方法与技术要求与普通沥青混合料基本相同。在生产彩色沥青混合料之前,应将拌缸清洗干净,胶结料输送管线应另行设置,以防止原有黑色沥青污染。热拌彩色沥青混合料施工温度应符合表4的要求。为使颜料分布均匀,应合理确定拌和时间。拌和时间一般要比普通沥青混合料增加10s~15s。具体拌制时间如下:干拌时间不得少于10s,喷入沥青、加入矿粉后搅拌不得少于45s。即每拌总拌和时间不得少于55s。出料后应及时检查材料颜色的均匀性。严格控制拌和温度和拌和时间。每盘料拌和温度差异小于5℃,拌和时间差异小于3s。热拌彩色沥青混合料路面摊铺除应满足普通沥青路面施工技术规范外,还应满足以下要求:(1)在摊铺之前应将摊铺机清理干净,防止原有黑色沥青的污染。(2)彩色铺面的下承面应清洁平整,摊铺彩色沥青混合料前洒布浅色胶结料配制的稀释油作为粘层油。(3)在摊铺过程中如有严重污染、离析、色彩差异较大的混合料,应清除。(4)采用10~12t光轮压路机压实,碾压前将压路机光轮擦洗干净。图1、图2分别为其摊铺与碾压的实景。
4结语
【关键词】玉石公路桥至下大桥段;清湾江;河道整治
1.工程概况
清湾江玉石公路桥河道整治工程为清湾江下游玉石公路桥段。
清湾江发源于大容山山脉的莲花顶,其主流流经大容山水库、林垌村、六厚村、大里镇、高山村后进入玉林市城区,在城区下游汇入南流江,流域总面积为298km2,企石陂坝址以上河段集雨面积206km2。本库控制集雨面积为21.11km2,引水面积为64.2km2,是一座以发电为主,结合灌溉等综合利用的中型水库工程。苏烟水库控制集雨面积14.7km2,本库多年平均来水量1470万m3,总库容1863万m3,是一座以供水为主、结合灌溉等综合利用的水库。
清湾江玉石公路桥至新定村下桥之间河段两岸为玉林规划城区,两岸目前主要为成片耕地及民房,由于现状河道较窄,农田常年被淹,遇大洪水时房屋被淹。因此,清湾江玉石公路桥段应列进近期重点治理河段。
根据清湾江河道整治的近期与远期规划,以及玉林市城区开发的思路,结合河道左、右岸的地形地势、河道情况修建清湾江干流防洪堤。
2.设计依据
2.1 设计基本资料
本工程设计所依据的基本资料主要有:
(1)基本地质参数:
墙背填土内摩擦角取φ=15°,凝聚力c=17kPa,湿容重取16.8kN/m3,饱和容重取19.9kN/m3,墙基置于中粗砂层,基底摩擦系数f=0.38,地基允许承载力[σ]=180kPa。
(2)清湾江流域20年一遇设计洪峰流量为926m3/s,企石陂20年一遇设计洪峰流量为693m3/s,玉石公路桥~下大桥段相应20年一遇设计洪水位72.55~71.75m。桩号6+550右岸处的周官垌支流20年一遇洪峰流量为3.9m3/s。
(3)地震设防烈度:工程区所在地区地震基本烈度为Ⅶ度,按《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),本工程建筑物为IV级,需进行抗震设计。
2.2工程等别和建筑物级别
清湾江流域下游为玉林市玉州区城西街道范围,根据国家《防洪标准》(GB50201-94),确定玉林城区为一般城镇,城市级别属于Ⅳ等,防洪标准为50~20年洪水标准;根据《南流江干流综合利用及治理规划报告》、《广西玉林市清湾江流域防洪整治规划》提出的南流江流域县级城市防洪堤标准采用20年一遇设计洪水标准。故本次整治工程河道两岸堤防按20年一遇设计洪水标准设防。
根据《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),本工程主要建筑物级别为4级,次要及临时建筑物等别为5级。
2.3设计控制标准
(1)防洪堤顶安全加高
根据《中小河流治理工程初步设计指导意见》,墙顶超高值不宜大于1.0m,清湾江整治河段的河面宽度约25m~40m,多年平均风速小,水域平均水深低,考虑到风壅增水高度及波浪爬高均较小,并结合玉林市城区河段堤防堤顶的安全超过,确定本次防洪堤顶高程为20年一遇的设计洪水位加安全超高1.0m。
(2)安全系数
根据《堤防工程设计规范》(GB50286―2013)规定,堤防工程级别为4级,土堤抗滑稳定安全系数正常运用条件应不小于1.15,非正常运用条件应不小于1.05;本工程护岸工程建筑物为4级建筑物。本工程挡墙抗滑稳定安全系数正常运用条件为岩基1.05,土基1.20,非常运用条件为岩基1.00,土基1.05;防洪墙抗倾稳定安全系数正常运用条件为1.45,非常运用条件为1.35。
3.防洪工程布置及设计
清湾江左岸规划江边大道离河岸边约250m~400m,左岸的防洪堤与规划路结合难度较大,根据拟定的行洪断面要求,在左岸离河岸约50~70m处单独布置防洪堤,堤防自上游玉石公路桥起,长2.12km,至新定村下大桥左岸结束,与“清湾江城西河道整治工程”左岸拟建堤防相接,可在下游形成封闭,左岸沿河岸设护岸挡墙,线路与左岸防洪堤一致,护岸长1.90km。
右岸已规划有24m宽的江边大道,离河岸边约60~70m,现状该处已建有一段长约300m,宽3.5m的砼公路,由于规划的二环西路尚未建设,本次若在右岸新建堤防,不形成封闭,难以达到防洪效果,因此考虑由市政部门建设右岸江边大道兼作防洪堤,本次不建右岸防洪堤,仅在右岸沿河岸建设护岸挡墙,挡墙自上游玉石公路桥起,至下大桥上游右岸止,护岸长1.96km。
3.1 堤防断面设计
左岸堤顶总宽为4.5m,其中路面宽为3.5m,迎水侧设绿化带宽1.0m,堤顶路面采用C25砼路面,厚0.2m,路基铺设0.2m厚砂碎石垫层,两侧设砼路缘石(规格600×400×150)。防洪堤迎水侧坡比为1:1.75,坡面种植草皮防护,坡脚设置砼路缘石护脚。背水侧坡比为1:1.5,坡面种植草皮防护,坡脚设置砼路缘石护脚。防洪堤堤顶公路每隔300m设置一个错车道,错车道路面宽度为7m,长20m。
3.2护岸断面设计
清湾江两岸在近河岸处设“挡墙+人行路”对岸坡进行防护。护岸挡墙采用C15埋石砼重力式挡墙,挡墙顶部高程按常年水位附近确定,为68.91m~68.52m,接近桥头地形较高部位,则按5%坡度向上与桥头连接。挡墙顶宽0.5m,背坡1:0.4,墙高2.5m~4.5m,其中基础厚0.6~1.0m、底宽2.06m~2.70m。挡墙顶部设人行路,宽2.5m(含挡墙顶宽0.5m),面层铺设透水红砖,基础铺设0.1m厚C15砼垫层,人行路临水侧设置料石栏杆,背水侧设置路缘石,路缘石高出地面0.15m,挡墙回填平台以上按1:2.0削坡,坡面种植草皮防护。
结语
清湾江玉石公路桥段的建设能有效地根治洪水灾害对两岸农田、村庄、街道的威胁,确保人民的生命、财产安全,促进玉州区清湾江两岸城区建设步伐,保证两岸工矿企业以及未来规划城区在发生洪灾时免受洪水侵袭。工程建成后新定村下大桥与玉石公路桥之间形成完整的防洪体系,两岸达到20年一遇的防洪标准,保护人口2.6万人,保护城区面积4km2。工程的建设,对安定人民生活、保证正常的生产活动、创造良好的建设环境起到了积极作用,同时还可减轻或减免因洪水带来的大量淤泥、垃圾等对街道的污染,由此产生的危害人类健康的疾病等。综上所述,本项目是可行的。
参考文献:
[1]《中华人民共和国水法》;
[2]《中华人民共和国防洪法》;
[3]《中华人民共和国河道管理条例》;
[4]《防洪标准》(GB50201―94);
[5]《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252―2000);
[6]《水利水电工程可行性研究报告编制规程》(SL 618-2013);
[7]《堤防工程设计规范》(GB50286―2013);
[8]《堤防工程管理设计规范》(SL171―96);
1? 老路现状调查
由于是对原有城市道路改造,对老路现状调查十分重要,老路的现状直接影响到改造方案、工程投资。
1.1平、纵线形现状
本区域内老路一般建于20世纪七、八十年代,建造时一般无正规的规划设计,没有对道路等级、设计时速进行准确的定位。同时对交通量增长的预测也无长远的预测造成老路平、纵线形设计通常达不到改造规划的设计要求,需要部分调整。只有对老路的平纵线形有基本了解,才能决定线形调整的幅度。一般情况下,对老路平面需测试弯道数、偏角大小、弯道半径、交点间距等,对老路纵断面需测试坡度、坡长等指标。老路如果线型较好或者可以通过微调能达标的,在平纵面设计中均考虑充分利用老路;如果老路线形极差,如弯道多、偏角大、半径小、交点间距极短,且受地形、地物的限制,则考虑改线、或迁移部分建筑物。
1.2路基、路面现状
路基、路面现状调查包括路基、路面宽度、结构形式及近几年大修改造情况等。只有对老路路基、路面情况充分了解,在路面结构补强设计时才能心中有数,设计方案才能经济合理。
1.3弯沉测试
为评价老路路面结构的整体强度,应对老路面进行弯沉测试,对测试结果应根据弯沉值大小、路面结构情况分段整理计算,以便于下阶段路面结构补强设计。
2? 主要技术指标的选用
2.1城市道路等级
城市道路等级应根据最新的各镇区总体路网规划,结合道路的功能、性质从全局出发综合确定。
2.2设计车速
设计车速一般根据道路等级确定,但是在实际应用中,应结合道路的功能、性质、交通组成等综合确定,特别是对于老路改造工程,应顺应地形地物,在保证行车安全、舒适的前提下,从经济合理的角度出发,灵活地选用。对位于城市主要交通干道,混合交通严重,车速不宜太快,可参照城市道路标准,底的设计车速标准,反之采用较高的设计速度标准;对于次干路及支路,一般情况下应采用20~40km/h设计车速。
2.3路基标准横断面
路基横断面直接影响到工程的规模和投资,路基标准横断面应根据公路等级、交通量预测分析结果选择,同时又应综合考虑路段功能性质及交通组成,结合地形、地物、城镇规划,注意到绿化美化和环保,采用既能满足道路通行能力、与城镇规划相适应又经济合理、适应地形地物的横断面。
2.3.1城市主干道路基标准横断面
区域内改造的城市主干道,不但交通量大,而且沿线平交路口较多,沿线商铺较多汇流车辆较多,根据《城市道路工程设计规范》和本地区经验,为适应镇城市化的发展,一般采用快慢行道分开的三块板形式。快车道采用双向6车道,单向行车道宽3×3.75米,中央采用4~6米的景绿化分隔带,两侧各2~4米的景观绿化分隔带,慢车道采用6~8米车道,5m人行道,路基控制在50~60米。详见下图。
2.3.2次干路基标准横断面
次干路基横断面一般采用一幅路形式,宽度根据交通量及交通组成采用,一般分二种情况:⑴、如交通量较小,混合交通也不太严重,则路基全宽24m,⑵、如交通量一般,混合交通一般,人行较多时,路面宽30m。
2.3.3支路路基标准横断面
次干路基横断面一般采用一幅路形式,宽度根据交通量、交通组成及人行多少采用,一般16米及12米两种断面。
3.设计原则
3.2.1平面线形设计时,在一般较为顺直的路段,尽可能采用较高的指标进行调整,以求改造后的良好行驶条件下;在较困难路段,应充分利用规范允许的曲线组合,在满足技术指标的前提下,充分利用老路;在老路线形极差且又受地形地物限制无法调整时,应考虑改线方案。
3.2.2对于老路改造工程,路线定线时,应以老路为主要控制物,充分利用老路,同时还应将大型建筑物、大河等作为控制点。穿越城镇区时,应注意结合地方发展,尽量与城镇规划相协调。在平面线形方案初步形成后,应征求沿线地方政府及交通主管部门意见,尽量让路线方案使各方满意。
3.3.3平交路口处根据车辆类型仅可能的压缩车道的宽度增加车道的数量增加车辆排队的数量。一般主干道平交路应保证有一条左转弯车道、一条右转弯专业车道及两道三条直线车道。
3.3纵断面设计
纵断面设计时,应注意以下几方面:
3.3.1、满足各控制点的高程要求
纵断面控制点一般有桥梁、相交道路、两侧建筑门口等。桥梁设计高程应满足桥下通航净空要求及设计洪水频率要求的泄洪断面要求;对立体相交的道路要满足本路和被交路的行车净空要求,对平面交叉的道路要顺适衔接。
3.3.2、充分利用老路路面结构
在一般路段,路线的纵断面设计与路面结构的补强设计是相辅相成的,纵断面拉坡时,应尽量拟合老路,避免大填大挖。在老路路面情况较好时,为充分利用老路路面结构,尽量不要开挖老路,使补强厚度最大限度地接近填高。
3.3.3、其它
老路改造纵断面设计时,为充分利用老路,一般纵坡较碎,坡长较短,但在有条件时,还应尽可能取较高的指标,以求良好的行驶条件,并适当注意平纵组合,使纵断面方案不但经济合理,而且有良好的线形。
4? 路面结构补强设计
路面结构补强设计时,应根据原老路路面结构具体处理。
4.1旧水泥混凝土路面
当老路路面为水泥混凝土路面时,一般先测试混凝土板块弯沉,根据弯沉测试结果综合路面其它情况先对老路面进行处理。当老路面较好时,对老路面不予处理;当老路面一般时,对混凝土板块进行钻孔压浆处理;当老路面较差时,应新浇砼板块。在对老路面处理后,一般要在上面加铺补强层。本地区一般采用沥青面层作为老路面的加铺层,这种形式的路面结构能吸收两种材料的优点,“刚柔相济”,即旧水泥砼提供了稳定、坚实的基层,沥青路面提供了行驶舒适的面层。为防止和延缓旧水泥混凝土板的反射裂缝的发生,通常要在旧水泥混凝土裂缝和接缝位置铺设土工格栅、土工布或粘贴改性沥青油毛毡。有条件时沥青表面层采用改性沥青结构,其防反射裂缝的效果更好。
4.2旧沥青路面
旧沥青路面对病害较严重路段应根据实际情况处理。当面层、基层裂缝较严重时,应开挖处理,然后在沥青补块上铺设玻璃纤维格栅;对较大的沉陷,应查明原因,翻挖处理。一般路段利用老路路表弯沉测定结果,计算出代表弯沉值,并反算成老路路面当量土基回弹模量,再按弹性层状体系理论计算加铺补强层厚度。在加铺前需刨毛老沥青面层。