106国道（北京段）高速公路设计.doc

106国道（北京段）高速公路设计摘要：106国道是北京经开封通往广州的国道干线公路，其北京段又称京开路，位于北京市南部。路线北南走向，经过北京市丰台区和大兴县，起点为北京市南三环玉泉营立交，终点为京冀界固安大桥。全长42149公里,其中我院承担k18+000k42+149.74段设计。关键字：道路桥梁 高速公路现况旧路为1985年改建，玉泉营立交黄村为四幅路，黄村以南为单幅路，交通量已达15000辆/日以上，交通拥堵严重。现况路线线形基本满足高速公路要求，改建旧路可少占地、少拆迁，总体上比另辟新线有效、经济。将旧路改建为高速公路需在主路两侧设辅路，供地方交通和非机动车使用。公路所经地区为平原，处在永定河冲积扇的中部，属暖湿带湿润季风气候，四季分明，春季少雨多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季干燥寒冷，夏季最高温度42，冬季最低温度20，冰冻深度6085厘米，地下水位较深。k18+000k42+14974段土质以低液限粉土为主，局部分布粉土质砂。106国道是国家规划的干线公路，与北京市的三环、四环、公路一环、公路二环相交，是北京市规划路网的一部分，已纳入首都地区总体规划之中。106国道（北京段）高速公路的建成，对于促进北京市南部地区的经济发展，进一步提高北京市的辐射能力和对外开放水平，彻底解决沿线交通拥堵状况，都将具有重要的意义和深远的社会影响。106国道（北京段）高速公路设计具有以下特点：1、技术标准采用适当。2、在满足交通功能的前提下，进行优化设计，立交及结构选型合理，既适用又经济。3、利用钢渣做原材料有利于环保。4、辅路外移，保留绿化带，美化环境。一、设计依据1、根据交通部关于106国道线玉泉营至固安大桥公路初步设计的批复及其附件106国道线玉泉营至固安大桥公路初步设计审核意见。2、首都规划建设委员会办公室关于106国道（北京段）改建工程初步设计审查会会议纪要。3、北京市首都高速公路发展有限责任公司关于京开高速公路施工图设计阶段进一步优化的意见、106国道（北京段）改建工程施工图设计方案讨论会议纪要。二、项目简介1、设计标准(1)计算行车速度：高速公路120公里/小时，一级公路100公里/小时，辅路60公里/小时。(2)路基宽度：高速公路主路宽28米，一级公路主路宽17米。两侧均设辅路，辅路路基宽8.5(7)米。路基边坡坡度11.5。路拱横坡度：主路路面2%，土路肩3%。辅路路面1.5%，土路肩2.5%。(3)路面：主辅路均为沥青路面，收费站广场为钢筋水泥混凝土路面。设计轴载：bzz-100。(4)桥梁车辆荷载：主路汽车-超20级，挂-120级；相交道路及辅路汽车-20级，挂-100级。地震烈度8级，洪水频率1/100。2、工程规模(1)道路和桥梁工程全线路基土方数量填方148.668万方，沥青路面高速公路445100平方米，一级公路110300平方米，辅路316100平方米。跨河桥60米/1座。主线上跨立交5座，桥梁236米/5座。支线上跨立交7座，桥梁680米/7座。通道9道，主涵16道。(2)交通工程高速公路段沿主路两侧及中央分隔带设置单柱单面波形钢板护栏，在高速公路段主辅路之间设置冷拔丝焊网隔离栅。同时本设计段按照国标和规范设置了完善的交通标志、标线及其它设施。本段设主路收费站1处，出入口匝道收费站6组。重现环境保护工程，充分利用现有绿地，保持原有林带，通过绿化美化工程使道路与周围环境及自然景观相协调，并尽可能降低道路交通产生的噪音及废气污染对周围环境的影响。3、设计概预算设计概、预算编制原则执行交通部公路工程概、预算编制办法及概算定额。设计概算直接工程费金额为52亿元，预算直接工程费为4.01亿元。预算直接工程费低于概算直接工程费12000万元（不包括收费、监控、通信系统），相差较大的部分在路基、路面及排水工程上，这主要是降低路基高度、立交进一步优化及有效利用旧路的结果。三、设计要点1、总体设计总体设计是综合考虑建设规模、设计标准以及环境保护等问题，并在征求地方政府、环保及水利等部门意见的前提下作出的。(1)交通量。依据“工可报告”所做交通量预测，2000年年平均日交通量25592辆/日，根据北京市已建成的高速公路的经验，主路占70%，辅路占30%。(2)道路功能和技术标准的总体运用。本段为平原地区，主路按高速公路标准设计，与河北交接处按一级公路设计，辅路按三级公路标准设计。主路补强地段道路排水采用横坡分散排水。根据地方交通量的大小，辅路宽度分别采用85米和7米。在不过多增加工程量的条件下，平纵线形尽可能采用了较高的技术标准，以提高道路的服务水平和运营效益。(3)综合考虑拆迁、占地，又考虑居民出行方便和易于使用，在居民多、房屋密集的村镇一般选用主路上跨，在桥头引道合适位置设置通道，这样一座跨线桥与两座通道合在一起，使沿线地方交通和居民出行非常方便。在居民少的村庄，采用支路上跨，减少主路的起伏，尽量降低工程造价。本设计在广泛听取各方意见的基础上，原初步设计由七处主路上跨、五处支路上跨，优化为五处主路上跨、七处支路上跨。(4)旧路改建重点在于有效利用旧路，处理好新旧路基之间、新旧路面结构之间的各种技术问题，做到技术合理经济可行。(5)榆垡镇为三幅路，路线标准为一级公路，1996年修建，路况良好，其与河北省固安大桥相接的断面为二幅路，而河北省近期无建设计划。利用榆垡段现有旧路，再过渡到二幅路，最终与河北省相接，待河北省改建为高速公路时，北京段再改建为高速公路，以节省近期资金。2、路线设计(1)平面设计旧路路线基本上满足高速公路要求。另外设计过程中注意体现经济、适用、美观的设计思想。根据京开公路初步设计以及交通部对初步设计的批复，路线起点位于玉泉营立交，终点为河北省固安大桥，全长42.149公里。我院设计路段线位由北向南，起点位于大兴县大庄村，经过北藏村、西庄、西中堡村、庞各庄镇、前薛营、东黑垡、西黑垡、东黄垡、大辛庄、辛立村、榆垡镇、东胡林，终点与河北省固安大桥相接，全长24.149公里。依照施工组织计划，主辅路分期施工，两侧辅路单独设计。另外辅路线形还受控于主路的走向，以及大庄村南电站、国家粮食储备仓库、沿线各立交、沿线两侧绿化带、榆垡镇规划等。k18+000k35+624段为高速公路，共设平曲线11处，平均每公里交点0.624个。平曲线累计长度8331.34米，占路线全长的47.27%。平曲线最小半径1700米。k35+624k42+149.74段为一级公路，共设平曲线3处，平均每公里交点0.460个。平曲线累计长度1864.08米，占路线全长的28.56%。平曲线最小半径700米。在设计过程中，通过三维透视，结合纵断面对平曲线最小半径1700米处进行上下行行车效果检验，确认虽然平面受建筑物控制而布设较小半径曲线，但路线服务等级并未因此降低。(2)纵断面设计路线纵断面设计主要控制点：起点与前段设计相接、大庄村南电站之高压传输线路、沿线各立交之要求最高或最低标高、辛立村天堂河桥、榆垡镇大街标高、河北省固安大桥。辅路纵断面设计除受上述各要素控制外，另需要顾及各出入口高程、与两侧相交道路的高程及主路间的高差等。根据京开公路初步设计以及交通部对初步设计的批复，并按以上各要点，依据公路路线设计规范进行设计。在设计过程中运用三维透视反复检验修改设计结果，以达到满意效果。全线最小坡长459米，竖曲线占路线总长的41%，平均每公里变坡1.34次。路线最大纵坡：高速公路段1.47%，一级公路段1.27%。凸型竖曲线最小半径：高速公路段20000米，一级公路段30000米。凹型竖曲线最小半径：高速公路段15000米，一级公路段20000米。3、路基、路面及排水、(1)路基横断面本段为k18+000k42+14974，其中k18+000k35+900段按高速公路标准设计，计算行车速度为120公里/小时，主路两侧分别设置辅路，辅路路线按三级公路标准设计，计算行车速度为60公里/小时。k35+900k42+14974段按一级公路标准设计，计算行车速度为100公里/小时。高速公路路基全宽28米。单向车道宽23.75米，中央分隔带宽3.0米，左侧路缘带宽0.75米。硬路肩宽325米，土路肩宽1.0米。 路拱横坡度：路缘带、行车道及硬路肩2%，土路肩3%。中央分隔带采用向内16的浅碟式断面，带内绿化。辅路路基宽8.5(7)米，路面宽7(6)米，两侧土路肩宽0.75(05)米。路拱横坡度：路面及右侧土路肩为向右 1.5%、2.5%，左侧土路肩向左2.5%。一级公路路基全宽37米。其中主路宽17米，辅路宽7米。主路横断面为：两上两下四条车道,每条车道宽3.75米,另有四条0.5米的路缘带。辅路路面宽6米，土路肩宽1米。隔离带宽3米。路拱横坡度：主路路面、路缘带2%，辅路路面1.5%，土路肩2.5%。(2)路基、路面排水设计指标：主路路面和路肩表面排水设计降雨重限期为5年，路界内坡面排水设计降雨重限期为15年。总体上将主路雨水通过道路纵、横坡及路肩上设置的拦水缘石汇集，通过导水槽或急流槽导入主路外侧的边沟内。辅路排水则直接通过道路横坡排入其外侧边沟内。一级公路超高路段中央分隔带内排水：超高一侧的路面雨水通过中央分隔带开口，导入另一侧主路。一级公路辅路边沟为土边沟，主路路面雨水通过导水槽排到辅路路面上，再通过辅路路肩设置的拦水缘石汇集，通过急流槽排入土边沟。(3)路基防护本段路基防护有四种形式：路基边坡植草防护、六棱花饰防护、扶臂挡墙和砂浆砌片（料）石挡墙防护。四种防护形式适用条件为：路基边坡高度小于3米时，采用植草防护；大于3米时，路基先放坡3米，然后采用浆砌片石挡墙收缩坡脚，以达到减少拆迁的目的。3米放坡地段采用六棱花饰防护加植草皮。由于庞各庄北分离式立交范围内受拆迁占地所限，路基两侧均采用扶臂挡墙防护。(4)路面设计设计标准高速公路路面设计年限为15年，辅路路面按二级公路路面设计，设计年限12年。一级公路为与河北交接地段，因河北段近期没有建设计划，路面暂按设计年限10年考虑。累计作用轴次设计年限内一个车道上的累计当量轴次：主路19751057次，辅路6205160次。设计弯沉值：主路20.8(1/100mm),辅路28.9(1/100mm)。路面结构组合设计高速公路路面结构如下：面层：表面层为4厘米沥青玛蹄脂碎石混合料，sma-164.5%sbs改性。中面层5厘米粗粒式沥青混凝土，ac-25i。底面层7厘米粗粒式沥青混凝土，ac-30ii。基层：38厘米二灰砂砾，七天无侧限抗压强度0.8mpa。底基层：40厘米天然砂砾。总厚：94厘米。收费站路面结构如下：面层：25厘米钢筋混凝土。基层：30厘米二灰钢渣，七天无侧限抗压强度0.8mpa。总厚：55厘米。辅路路面结构如下：面层：上层3厘米细粒式沥青混凝土，ac-10i；下层5厘米中粒式沥青混凝土，ac-20i。基层：34厘米二灰钢渣，七天无侧限抗压强度0.8mpa。底基层：30厘米天然砂砾。总厚：72厘米。一级公路路面结构如下：面层：表面层4厘米中粒式沥青混凝土，ac-16i。底面层8厘米粗粒式沥青混凝土，ac-25i。基层：38厘米二灰砂砾，七天无侧限抗压强度0.8mpa。底基层：32厘米天然砂砾。总厚：82厘米。分离式立交及匝道路面结构如下：面层：上层2厘米沥青石屑，下层4厘米中粒式沥青混凝土，ac-20i。基层：32厘米二灰钢渣，七天无侧限抗压强度0.8mpa。底基层：20厘米天然砂砾。总厚：58厘米。4、桥梁在满足使用功能的前提下，因地制宜地选择桥梁结构形式，做到技术先进，经济合理，安全可靠，轻巧美观，施工方便。(1)简洁明快的跨线、跨河桥-简支梁、板桥桥梁设计本着技术先进、经济合理、美观适用的原则，尽可能做到标准化、系列化，和利于工厂化施工。结合平原区地形特点和水文地质条件，桥梁结构多采用预应力混凝土t梁、预应力混凝土空心板桥 。桥梁下部结构多采用钻孔灌注桩基础。预制安装预应力混凝土简支t梁该种结构具有结构简单，施工方便，工厂化预制，工期短，造价低等优点，广泛应用于分离式立交支线上跨桥中。本设计根据所跨越的106国道主、辅道路宽度的要求，跨径布置选择为425米。也可选择不等跨布置，两边孔可适当减小，避免梁高差异过大、线条不连续、各部尺寸比例不协调。下部结构桥墩采用直径14米圆型独柱墩加预应力混凝土盖梁，基础采用双排钻孔灌注桩。预制安装预应力混凝土空心板板式结构与相同跨径梁式结构相比，结构高度可以降低30厘米，比较适用于支路下穿的中小跨径的桥梁工程，其可以减少路基高度，改善纵段线形，降低造价，因此在主线上跨桥中得以广泛应用。根据支路的性质及规划等级，分别选择了标准跨径16米、20米两种跨径。下部结构桥墩为盖梁双柱墩，桥台为薄壁式桥台，基础均为钻孔灌注桩基础。(2)轻巧优美的人行天桥人行天桥上部结构采用钢箱连续梁，有效降低了结构高度，增大了跨越能力（主桥跨径38米+34米），外形美观，结构轻巧。下部采用独柱和钻孔灌注桩基础，与上部结构相协调。整座桥梁显得轻盈利落，造型优美。(3)结构形式合理、施工简便的通道本段共设置9座通道，为施工简便，通道采用了相同的结构形式，上部结构均为8米的钢筋混凝土实心板，下部均为薄壁桥台。在设计过程中发现大兴县境内地质条件较差，若采用扩大基础，还需对地基进行处理，鉴于以往的经验这样做既不十分经济也不方便施工。经比较，最后采用了钻孔灌注桩基础。实践证明，此举大大方便了施工，缩短了工期。5、路线交叉立交选型严格遵照立交性质决定立交形式的原则。具体是依据相交道路的等级及交通量确定立交的等级和性质，同时也要结合具体的地形、地物选择立交的形式和确定各种技术指标，使立交既少拆迁、少占地、降低工程量，又能较大的发挥其功能。设计路段有大庄路、魏永路、西庄路、庞南路、安定路、黑垡路、大礼路7条相交的规划二级公路，同时由于106国道穿越天宫院、中堡、庞各庄、东黄垡等村镇，为满足地方交通出行方便，在不降低主线标准以及少拆迁、少占地的前提下，决定取舍主线上跨或支线上跨，并使主线两侧辅路相通。如魏