国道324线小盈岭至马巷段路面改造工程 设计说明 S20102
施工图设计说明
第一章 概 述
一、项目概况
国道324线小盈岭至马巷路段（K238+800～K249+935）总长11.117km，本次设计范围为K240+300～K249+935，以国道桩号K238+800为基准点进行线位拟合后，对应的设计桩号为K240+267.52～K249+916.72，路线全长为9.6492km，沥青混凝土路面加铺总面积为218281m。
设计路段现状路面结构形式为水泥混凝土路面，路面宽度为22m，双向四车道，是连接厦门、泉州的重要通道。该路段经过多次改造，上次改造工程于2001年3月建成通车。目前该路段实测交通量达21813辆/昼夜（自然数），经过9年的使用，路面出现了断板、角隅断裂、错台等不同程度的病害，导致车辆通行不畅，存在行车安全隐患，严重影响了道路使用功能和周边居民生活品质，急需改造。
经研究，厦门市公路局决定对国道324线小盈岭至马巷路段路面进行大修改造，并将K240+300～K240+267.52作为试验段先期施工，于2009年12月30日完成路面工程并通车。试验段共设置了四个加铺方案：A方案为4cm ARAC-13橡胶沥青+7cm AC-20改性沥青+1cm橡胶沥青应力吸收层+24cm旧水泥混凝土路面（打裂压稳）；B方案为4cmSMA-13+7cm AC-20改性沥青+1cm橡胶沥青应力吸收层+24cm旧水泥混凝土路面（打裂压稳）；C方案为4cmSMA-13+6cm AC-20改性沥青+9cmATB-25沥青碎石+24cm旧水泥混凝土路面（病害处理+铣刨拉毛）；D方案为4cmSMA-13+7cm AC-20改性沥青+玻纤格栅+24cm旧水泥混凝土路面（病害处理+铣刨拉毛）。
考虑到K240+267.52～K249+916.72段即将实施，业主于2010年3月12号在公路局召开试验段施工总结会议。通过对试验段的施工和使用情况研究，主要从工程造价、施工组织、施工工期、施工工艺、施工质量控制等方面进行总结，经过业主、检测单位、设计单位、施工单位等相关单位讨论后，确定了A、B两个加铺方案。本次设计根据路面损坏情况和重车分布情况，道路左幅采用A方案，右幅采用B方案。 二、任务依据及测设经过
（一）任务依据 1、中标通知书。
2
2、厦门市公路局中心实验室《G324小盈岭至马巷段（K238+800～K250+300）水泥混凝土路面检测报告》（2009.03）。
3、厦门市公路局内厝公路管理站《小时交通量记录及日交通量统计报表（2009年第一、二季度）》（2009.06）。
4、厦门市公路局《国道324线路面改造工程（K247+600～K250+450）竣工图》（2001.03）。 5、厦门市公路局《关于国道324线小盈岭至马巷路段路面改造工程（不含试验段）施工图设计审查会会议纪要》（[2010] 20号）。
（二）测设经过
我院接到中标通知书后，认真研究了《G324小盈岭至马巷段（K238+800～K250+300）水泥混凝土路面检测报告》和试验段实施情况，并收集相关资料，随后立即组织项目设计人员展开施工图定测工作。
外业测量工作开始于12月3日，并于12月31日基本结束。期间主要使用GPS和水准仪对国道324线（K240+300～K250+000）路线平面、纵断及横断面进行了详细测量。为了更好的体现实际地面线，准确计算工程量，每隔10～20米测量一个路基横断面，每个断面测量5点，平面位置采用GPS测量，高程采用水准仪进行测量，尽可能的提高了测量精度。基本上能够较好的拟合出实际平面线形和纵断，然后根据拟合好的平面线形对全线路面损坏情况进行了精心、细致的调查及定位。
根据拟合长度，本次外业测量路线总长9.7公里，共测量4345点，并对K240+267.52～K249+916.72段路面损坏情况、结构物、路基排水、交通安全设施等进行调查，共绘制11513块现状路面板块。
厦门市公路局于2010年4月1日主持召开了本项目的施工图设计审查会。我院根据专家审查意见对施工设计文件进行了修改和完善，于本月中旬完成了该项目的修编工作。 三、技术标准及采用的技术规范
（一）技术标准 1、公路等级：二级公路 2、设计车速：60Km/h 3、路基宽度：23m
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4、路面结构形式：水泥混凝土路面加铺沥青路面 5、交通等级：重交通
5、桥涵设计荷载：汽-20，挂-100（原设计） 6、坐标系统采用厦门92坐标系统，高程采用黄海高程 （二）采用的技术规范
1、交通部《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）及相关规范、规程。 2、《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）。 3、《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）。 4、《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）。 5、《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ 073.1-2001）。 6、《道路交通标志与标线》（GB5768-2009）。 7、《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）。 8、《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）。 四、道路现状情况调查及病害原因分析
1、路面调查
国道324线小盈岭至马巷段自2001年路面大修投入运营以来，路面出现了不同程度的损害，产生了大量的面板病害。经过调查，本路段左右车道损坏差异较大，路面结构复杂，现状混凝土面板损坏主要有以下几种：裂缝、破碎板、板角断裂、错台、唧泥、接缝料损坏等。路面损坏情况如下图所示：
图1 交通状况（交通量大、重车多）
图2 水泥混凝土板裂缝、板角断裂
图3 水泥混凝土板破碎板
图4 错台现象普遍
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图5 水泥混凝土板填缝料缺损严重（水会由此下渗）
本次设计路段调查总体评价详见下表。
表1-1 路面调查评价汇总表
国道桩号范围 项目内容 路面破损状况 结构承载能力 PCI(路面状况指数) DBL(断板率)/% 代表弯沉/0.01mm 抗折强度/MPa 传荷能力/% 平整度（RQI）
从调查结果可以看出，本段路面状况指数为良，但断板率和传荷能力均为次级，可见路面结构损坏情况已经非常严重，需要进行路面大修。
2、交通量调查
交通量根据厦门市公路局内厝公路管理站所提供2009年上半年交通量统计表进行分析、换算。
表1-2 G324内厝站日交通量统计表
小型车型 货车 货车 货车 货车 货车 箱车 客车 客车 合计 中型大型特大拖挂集装小型大型自然数级为三级，可查表得到车辆轮迹横向分布系数0.38，取交通量年平均增长率5%，剩余设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：1.9×107次，属重交通等级。
以上交通量分析主要参考《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）附录A和附录D进行计算。
3、排水调查
现状路基边沟无积水现象，排水顺畅。沿线边沟盖板较多，少量损坏，使用情况较好。 4、沿线结构物调查
本次设计路段共有2座桥梁和18道涵洞，18道涵洞由2道通道涵、1道石拱涵、1道圆管涵、14道盖板涵组成，目前使用情况良好。
5、交叉口调查
沿线路口众多，均为平面交叉口。主要交叉口有三处，分别是K245+250与上塘路平交、K246+568与美上路交叉、K249+054与巷西路交叉，其中上塘路和巷西路交叉口交通组织较为完善，美上路交叉口交通组织混乱，考虑到该交叉口已经进行设计，本次不予以再设计。
为了节约投资、方便施工，本次设计所有交叉口均以现场控制进行顺接老路。 6、病害产生的主要原因
通过路面现场调查和检测报告得知病害产生的主要原因是：
1、交通量大，特别是重车、超载车多。上、下行方向重车比例不同是造成左右车道损坏差异较大的主要原因。
2、路面经过多次改造，路面结构复杂，导致水泥混凝土板下强度均匀性差。
3、路线区域内降雨量大，路面结构层内部排水不畅，导致雨水长期积在基垫层内，造成基垫层承载力下降。 五、路面维修原则
1、充分利用旧路面强度与材料； 2、防止雨水对路面结构再次造成损坏； 3、避免或延缓新问题的出现；
4、在处理原有路面时，把恢复路面强度均匀性放在首位； 5、维修方案要求“经济、合理、可行”原则。 六、施工图设计审查意见执行情况
2010年4月1日在厦门市公路局召开《国道324线小盈岭至马巷段路面改造工程施工图
K240+267.52～K249+916.72 调查结果 83.0 15.1 18.2 5.2 37.8 75.3 评价 良 次 中 良 次 中 旧水泥砼路面结构 24cm水泥砼面层 15～20cm5%水泥稳定碎石 20cm3%水泥稳定碎石 交通量(辆/日) 3106 2023 2006 707 822 3409 8058 1681 21813
经换算得出目前标准轴载为8590次/车道/日。二级公路的设计基准期为20年，安全等
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设计》审查会，根据会议审查意见，我院对施工图设计做了相应的修正、补充和完善，以下是主要审查意见的执行情况。
1、设计文件中对于旧路破损的调查与翔安分局的调查有出入，且对破损的情况判定不明确，设计具体方案针对性较差，建议调整优化。
执行情况：补充破损情况判定，详见《道路平面图》。由于从设计到施工存在时间差，路面破损情况随之改变，以最近调查为主。
2、对于试验段施工总结重视不够，A和B两种方案的优缺点对比、经济指标比较，以及是否需要改进设计既无定性分析也无定量分析，建议补充完善。
执行情况：根据审查意见补充《表面层性能及造价比较表》。 3、路面平整度指标可适当降低一个标准级，以方便验收。
执行情况：平整度指标由原设计的不大于1.2mm改为不大于2.5mm，质量控制标准及IRI相应进行调整。
4、旧路交叉口、雨水积水段等局部排水设计应在设计中体现，路肩墙排水方式建议优化。 执行情况：设计范围内积水段已在路面加铺前处理完毕；路肩排水方式按审查意见进行调整。
5、旧路面掉角处理、桥面铺装情况及铣刨厚度应进一步说明和优化。 执行情况：按审查意见执行，旧路面掉角采用水泥砂浆进行填平。
6、人行横道的设置、交通标志标线等需进一步完善，引用的规范应为最新版本。 执行情况：在K244+870处增设人行横道线，相应设置交通标志；规范《道路交通标志与标线》（GB5768-1999）的“1999”修改为“2009”。
7、应明确局部需要换板的板块，提前处理完毕，以方便大面积施工的顺畅推进，减少交通压力。
执行情况：按审查意见执行。
8、建议补充施工期间的交通组织设计，确保改造期间的行车安全。 执行情况：按审查意见执行，详见设计说明第十一章。
第二章 路线设计
一、平面设计
道路平面设计根据现状道路进行拟合，不拓宽不改线。本次设计桩号为K240+267.52～K249+916.72，路线全长为9.6492公里,其中道路左幅设计范围为K240+267.52～K249+896.436,与现状路面顺接。 二、纵断面设计
本次道路纵断面面设计从实际出发，以改善原来的行车条件为目的，按以下3个原则进行拉坡设计：
1、确保沥青混凝土加铺厚度，即最小加铺厚度不得小于12cm。 2、纵断面指标适当降低。
3、对于前后坡坡差小于0.6%的，可以不设竖曲线。
4、对于道路起终点和桥梁降坡段，均采用顺接处理，现场控制，顺接长度不小于20m。 5、桥梁段（包含桥头搭板）纵断高程不变，仅凿除原铺装层，换成沥青混凝土结构层。 三、横断面设计
国道324线一般路段横断面布置形式为：23m＝2×0.5m（土路肩）+2×3.25m（硬路肩）+2×7.5m（主车道）+0.5m（双黄线）。市政化改造段（K246+563～K248+343）横断面布置形式为：43m＝0.5m（土路肩）+3.25m（硬路肩）+7.5m（主车道）+0.5m（双黄线）+11.75m（主车道）+5m（侧分带）+9m（辅助车道）+5.5m（绿化带及人行道）。
由于不均匀沉降，现状横坡特别是超高路段变化较大，要恢复原有的横坡代价较大。本次设计结合现状横坡情况，以节约投资为目的，横断面设计按照以下3个原则进行控制：
1、确保沥青混凝土最小加铺厚度不得小于12cm。
2、当沥青混凝土加铺厚度不大于15cm，以修复横坡为主，设计横坡详见《路基横断面设计图》。
3、当横断面加铺高度大于15cm，则根据路面实际情况进行施工，沥青混凝土加铺总厚度宜控制在15cm以内。
第三章 沥青混凝土加铺层设计
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一、沥青混凝土加铺层设计
旧水泥混凝土路面加铺沥青面层能有效地改善路面的使用性能，同时充分利用旧路面剩余强度，造价低，施工方便，且对交通、环境影响小，因此在国内外旧水泥混凝土路面改造中应用较多。
由于水泥混凝土面板强度较高，在其上加铺沥青混凝土，强度一般能满足要求，关键是防止沥青混凝土加铺层反射裂缝的产生。针对反射裂缝这个问题，采取的措施主要有：改善沥青加铺层性能；合理的沥青加铺层厚度；设置中间应力吸收层；处治好旧水泥混凝土路面。
根据以上设计思路，通过对试验段的施工和研究，橡胶沥青与SMA-13相比，弹性模量较大，抗反射裂缝能力较强，但造价较高，密水性能较差。橡胶沥青与SMA-13性能及造价比较见表3-1。
表3-1 表面层性能及造价比较表
性能指标 工程造价（元/m） 高温性能 低温性能 性能指标 密水性能 抗裂性能 耐久性 2改性沥青AC-20 7cm； 橡胶沥青应力吸收层 1cm； 乳化沥青粘层
旧水泥砼路面（打裂压稳为主）
通过现场调查，道路左幅比右幅交通量大，特别是重车、超载车多。该特点从路面病害板块分布就可以明显体现出来，道路左幅断板率为21.6%（评定等级：差级），道路右幅断板率为8.6%（评定等级：中级）。为了节约投资，本次设计道路左幅采用A方案，道路右幅采用B方案。
二、旧水泥混凝土路面处治
本次设计对旧混凝土路面处治主要采用打裂压稳处理，距离桥涵等结构物5～10m范围内不准打裂施工，采用病害处理方式处治破损旧路面。
4cm厚SMA-13 69.15 较好 一般 优良 一般 一般 4cm厚橡胶沥青 88.55 较好 优良 一般 优良 优良 1、打裂压稳
打裂工艺是用多边形冲击式或振动式或凸轮机等打击原有路面板1～2次，使旧路面板出现2～3条横向发裂，并伴有不同程度的下沉，以减小纵向、垂直方向的位移，使旧混凝土板与基层紧密结合、稳定。
（1）面板出现严重破碎、下沉、唧泥等结构性破坏的路段，为保证原路面能够提供均匀支撑，在打裂前应先挖除破碎板，处治好基层后重新修筑水泥混凝土面板或将破碎块重新摆回基层上压稳。
（2）面板出现中等病害的路段，在打裂前应对病害板做标识，待打裂压稳后进行弯沉查测，当L0＞54.7(0.01mm)时，可适当增加冲击次数，若仍达不到设计要求，则按第(1)方法进行处理；
（3）对于打裂压稳后仍不稳定的混凝土块，应挖除不稳定混凝土块，补强整平好基层后，按第（1）方法进行处理。
打裂压稳后，旧混凝土路面质量检验指标为：75%以上的路面出现不规则开裂，相邻裂缝围成的面积为0.4～0.6m2；最后一遍压实前后路面沉降差不大于5mm；压实前后板体稳定。
（4）对于纵坡大于2.5%的路段和打裂压稳后错台量仍大于6mm的路段，旧水泥混凝土路面应进行铣刨拉毛处理。
2、病害处理
（1）交叉裂缝、破碎板的处理：应先挖除破碎板，重新修筑水泥混凝土面板。对于损坏程度为“轻、中级”的面板，施工时应检查基层是否损坏，如果基层已经被破坏，则需更换
经过业主、检测单位、设计单位、施工单位等相关单位讨论后，拟定了A、B两个加铺方案。A方案路面结构组成如下：
橡胶沥青ARAC-13 4cm； 乳化沥青粘层
改性沥青AC-20 7cm； 橡胶沥青应力吸收层 1cm； 乳化沥青粘层
旧水泥砼路面（打裂压稳为主）
B方案路面结构组成如下：
改性沥青SMA-13 4cm； 乳化沥青粘层
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