二级公路设计(共32页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上绪 论 中卫至吴中的二级公路经过的地区为山岭地区。此地区的高级公路几乎没有，这种交通状况制约着该地区居民的出行和当地经济的发展。根据该地区的交通现状，这个二级公路的建设有一定的紧迫性。这条二级公路的建设对该地区的交通状况有大力的改善，完善了公路运输网络，促进了地区、市、县间的经济协作，促进沿 经济持续快速发展和旅游业的发展。 充分考虑到这个项目的建设对国家、地区经济社会发展的作用。本项目在交通网络中的作用是显而易见的。中卫至吴中的二级公路，是两市之间的重要交通要道。路线由西向东设计，沿河南面线的走向，注定这条道路要设置很好的排水系统。本设计路段的填挖方量较大，对路基的

2、修筑增添了一定的难度。本路段的地质状况还算良好，没有地基处理的路段。因为靠近河流，年平均的降水量大，在设置横纵坡度的时候就要多考虑坡度对路面排水的影响。本设计的任务如下： 路线设计：进行平面选线，绘制路线平面图，进行路线纵断面设计。 路基设计：路基横断面设计及土方计算，路基排水的设计，挡土墙设计。 路面设计：沥青路面设计和水泥混凝土路面的设计。1 平面设计1.1 设计要求（1） 视觉良好，路线平、纵、横各种组成部分空间充裕。（2） 线形流畅，景观协调，行车安全，舒适，使驾驶员在视觉上能预知公路前方和路况的变化。（3） 选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田

3、或穿过经济林园。 （4） 施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于 （5） 要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。 1.2 路线方案的比选根据平面设计的原则，本地区的路线方案初步有三个比选方案，考虑到河流的原因，一条设计线是位于沿河的北面，一条设计线是位于沿河的南边，最后一条是由河北边穿过河流到河的南边，当然，各有各的优缺点，通过方案比选可以得到最优方案。方案一：起点桩号坐标（.743,.731），终点桩号坐标为（.570,.677），路线桩号为K0+000K4+553.585,全长为4553.585m。方

4、案二：起点桩号坐标（.869,.573），终点桩号坐标（.211,.680），路线桩号为K0+000K4+306.860，全长为4306.860m.该线路有四段平曲线，而且需要设计一座桥梁方案三：起点桩号坐标（.317，.263），终点桩号坐标（.627，.262），路线桩号为K0+000K4+516.613，全长为4516.613m。该线路有四个平曲线从三个方案的路线长度可以看出，方案一的路线长度最大，达到了4553.585m，转角最多，达到了5个。路线的起伏比较大，行车视距不理想，在此地区容易出现交通事故，故先排除方案一。方案二，虽然路线长度和转角数都不大，但是这条路线上需要设立跨河的桥梁

5、，提高了经费开支，也被排除。方案三的路线，相对另外两个方案来说，路线相对平缓，转角少，而且更经济，所以选了方案三作为设计方案较为合适。详细数据可以参照平面设计图。1.3 平面路线布设的原则和具体方法该公路平曲线由直线，圆曲线和缓和曲线组成。直线应根据路线所处的地形、地物、地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理状态等合理布设。但是直线的最大长度应有所限制，按照规范要求，直线最大长度20V。若应结合具体情况采取相应的技术措施。不论转角大小均应设置圆曲线，对于二级公路，车速为60km/h时，最小半径为125m，当不得已而设置小于7度得转角时则必须设置足够长的曲线，当圆曲线半径小于不设超高最小半径时，应设超

6、高，并且超高缓和段链接。缓和曲线长度还应大于超高过渡段的长度，对于缓和曲线的最小长度，对于二级公路，车速为60km/h时，缓和曲线最小长度为50m。超高的横坡坡度按公路等级、计算车速度，圆曲线半径，路面类型，自然条件和车辆组成等情况确定。公路圆曲线应综合考虑设计原则。1.4 平曲线主要参数的规定表2-1二级公路主要技术指标表设计车速60km/h平曲线一般最小半径200m极限最小半径125m缓和曲线最小长度50m不设超高的圆曲线最小半径路拱2.0% 1500m2.0% 1900m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2000m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m极限最小半径1000m1.5

7、 平曲线设计有缓和曲线的圆曲线要素计算公式（1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：图1-1按回旋曲线敷设缓和曲线 （1-1） （1-2） （1-3） （1-4） （1-5） （1-6） （1-7） （1-8）式中: 总切线长，（）；总曲线长，（）； 外距，（）；校正数，（）；主曲线半径,（）；路线转角，（）；缓和曲线终点处的缓和曲线角，（）；缓和曲线切线增值，（）；设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（）；缓和曲线长度，（）；圆曲线长度，（）。(2）主点桩号计算: （1 - 9） （1-10） （1-11） （1-12） （1-1

8、3） （1-14）曲线要素:JD1：K0+816.576设=1050m，=100m ，= 则曲线要素计算如下： 主点里程桩号计算：JD1：K0+816.576ZH=JD-T= K0+816.576-120.459=K0+687.509HY=ZH+= K0+687.509+80=K0+767.509YH=HY+(L-2)= K0+767.509+(239.8586-2*80)=K0+847.3678HZ=YH+= K0+847.368+80= K0+927.3678QZ=HZ-L/2=K0+927.3678-239.8586/2=K0+807.4397校核: JD=QZ+J/2=K0+807.4

9、397+1.06/2= K0+847.8978交点校核无误。参照“直线、曲线及转角表”，同理可以用同样的方法得到其它3个交点的计算结果。 2 路线的纵断面设计2.1 纵断面简介沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，确定起伏空间线的位置，以便达到行车安全迅速、运输经济合理以及乘客感觉舒适的目的。2.2 纵断面设计的原则（1） 纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。（2） 纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。（3） 平面与纵断面组合设计应

10、满足：（4） 视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（5） 平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”（6） 平、纵线形的技术指标大小应均衡。（7） 合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。（8） 与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。2.3 纵坡设计的要求（1） 设计必须满足标准的各项规范（2） 纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。（3） 沿线地形、地

11、下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。（4） 应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。（5） 纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。（6） 对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。（7） 在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。2.4 纵坡设计的步骤（1） 准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等）

12、，桥涵或直线控制桩、断链桩等。（2） 标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。（3） 试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。（4） 调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、

13、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。（5） 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。（6） 定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取到0.1，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。（7） 设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。（8） 计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。2.5 竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范

14、的规定合理的选择了半径。标准规定： 表3-1竖曲线指标设计车速（km/h）60最大纵坡（）6%最小纵坡（）0.3%凸形竖曲线半径（m）一般值2000极限值1400凹形竖曲线半径（m）一般值1500极限值1000竖曲线最小长度（m）50竖曲线基本要素计算公式： (2-1) L = (2-2) T = (2-3) E = (2-4)式中： 坡度差， (%) L 曲线长， （m）T 切线长， （m）E 外距 （m）变坡点1： (1) 竖曲线要素计算：里程和桩号K0+760.000 I1=0.9% i2= -1.5% 取半径R=4500mw= i2i1=-1.5%0.9%=-2.4% (凸形) (2)

15、 设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K0+760.000)54=K0+706竖曲线起点高程=273.2-540.9%=272.7m竖曲线终点桩号=( K0+760.000) +54= K0+814竖曲线终点高程=273.2+54（-1.5%）=274.0m 同理可得变坡点2变坡点3变破点4的相关要素。 3 横断面的设计3.1 横断面的基本概念道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。3.2 横断面设计的原则（1） 设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进

16、行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2） 路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3） 还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。（4） 沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5） 当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等

17、。（6） 路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面。3.3 路基横断面形式及参数的确定（1） 本公路等级属二级公路，采用二级路基标准横断面形式，路面宽度10m，采用双车道形式，每条车道宽3.5m，应路肩宽0.75m，土路肩宽0.75m。（2） 路拱横坡坡度采用2%，路肩采用硬路肩和土路肩相结合的形式，宽度各为0.75m。因土路肩横坡应比路拱横坡大1%2%，本设计采用路肩横坡3%。（3） 本地区属山岭重丘区，表层土壤为中液限砂性土。地表排水比较通畅，填挖方高度比较大，填方路基边坡采用1:1.5，挖方路堑左边坡

18、采用1:0.5，挖方路堑右边坡采用1：1。表3-1路肩横坡方向及其坡度表行车道超高值（%）2、3、4、56、78、9、10曲线外侧路肩横坡方向向外侧倾斜向内侧倾斜向内侧倾斜曲线外侧路肩坡度值（%）-2-1与行车道行坡相同3.4 弯道的超高和加宽3.4.1 加宽过渡对于R 250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。有三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。二级公路设计中采用比例过渡

19、，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意点的加宽值： (3-1)式中： 任意点距缓和段起点的距离 （m）；L 加宽缓和段长 （m）；b 圆曲线上的全加宽 （m）。本设计的平曲线共有五个，半径分别为：540m；200m；250m；200；400 这四个半径都大于250米，故本设计不需要设置加宽过渡。3.4.2 曲线的超高为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。当汽车等速行驶时，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲

20、线半径相适宜的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。二级公路设计中主要采用绕外边旋转的方法进行曲线的超高。先将外侧车道绕外边旋转，于次同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡度后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度。绕边线旋转由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此中方法。横断面上超高值的计算表3-2 绕边线旋转超高值计算公式计算公式超高位置圆曲线上外缘中缘内缘过渡段上外缘中缘内缘JD1原始数据：bj=1.5 B=10 iG=2% ij=3% ih=4% Lc=100通过相应的公式计算得到相应的超高值： X0=66.67 h外=0.3 h内=-0.1

21、 同理，根据相应的公式可得到其他三个交点的超高值。表3-3超高值桩号内侧超高值 （m）外侧超高值 （m）K0+816.576-0.10.3K1+567.143-0.080.2K2+978.395-0.120.21K4+075.882-0.20.25（1） 超高规范规定：二级公路的最大超高值为8。（2） 超高缓和段超高缓和段长度为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下式进行计算： （3-2）式中：旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度，（m）； 超高坡度与路拱坡度代数差，（%）； 超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间相对升降

22、的比率。3.5 挡土墙的设计(1) 基本参数：墙面高度(m)：h1=5 墙背坡度(+,-)：N=.15 墙面坡度：M=0.25墙顶宽度(m)：b1=1.55 墙趾宽度(m)：db=0 墙趾高度(m)：dh=0基地内倾坡度：N2=0 污工砌体容重(KN/m3)：r1=21路堤填土高度(m)：a=3 路堤填土坡度：M0=1.5路基宽度(m)：b0=8.5 土路基宽度(m)：d=0.5填料容重(KN/m3)：R=18 填料内摩擦角(度)：=35 外摩擦角(度)：=17.5基底摩擦系数：=0.35 基底容许承载力：0(KPa)=290挡土墙分段长度(m)：L1=15(2) 计算结果：求破裂角假设破裂面

23、交与荷载内，采用相应的公式计算：挡墙的总高度：H=5m 挡墙的基地水平总宽度：B=3.55m=61.031=0.157=0.714则=arctg=35.512验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵：(H+a)tg=5.709m荷载内缘至墙踵：b-Htg+d=4.25m荷载外缘至墙踵：b-Htg+d+b0=12.75m故破裂面交于荷载内，与原假设相符，所选用公式正确。则计算图式为：图3-1挡土墙示意图求主动土压力系数K和K1=0.29=0.579m=2.732m=1.689m=1.98求主动土压力及作用点位置=129.213KN=116.106KN=56.706KN=1.726m=3.291

24、m抗滑稳定性检算挡土墙体积V=12.75m3 挡土75KN墙自重G=267.=0.978因为kc 1.3，则抗滑稳定性检算没有通过!抗倾覆稳定性检算=3.449因为k0 1.5，则抗倾覆稳定性检算通过。基底应力检算B=3.55m=1.512m=0.263m因为eB/6=132.005KPa=50.787KPa因为max31803东风CS9324702双轮组32104平板车1001003四轮组31705其他车50501单轮组100（1） 该道路的设计年限 ： 12 年 （2） 该道路的车道系数 ： 0.6表52交通量增长序号分段时间(年)交通量年增长率153%243%333%（3） 当以设计弯沉

25、值为指标及沥青层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 640 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : （4） 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 :路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 567 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : （5） 公路等级 ： 二级公路（6） 公路等级系数 1.1 （7） 面层类型系数 1 （8） 基层类型系数 1 （9） 路面设计弯沉值 : 35.3 (0.01mm)表53路面材料组成层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1中粒式沥青混凝土0.90.442粗粒式沥青混凝土0.80.353石灰粉煤灰砾石0.80.514石灰粉煤灰土0.60

26、.35.4 沥青混凝土路面设计（1） 公 路 等 级 : 二级公路（2） 新建路面的层数 : 4 （3） 标 准 轴 载 : BZZ-100（4） 路面设计弯沉值 : 30 (0.01mm)（5） 路面设计层层位 : 4 （6） 设计层最小厚度 : 15 (cm)表54沥青路面材料分布层位结构层材料称厚度(cm)抗压模量(MPa)20抗压模量(MPa)15容许应力(MPa)1中粒式沥青混凝土4140020000.82粗粒式沥青混凝土6120014000.73石灰粉煤灰砾石259009000.64石灰粉煤灰土237007000.145土36（7） 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 30 (

27、0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 31.9 (0.01mm) H( 4 )= 25 cm LS= 28.8 (0.01mm) H( 4 )= 23 cm(仅考虑弯沉) （8） 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 4 )= 23 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 23 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 23 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 23 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求)（9） 路面设计层厚度 : H( 4 )= 23 cm(仅考虑弯沉) H( 4 )= 23 cm(同时考虑弯沉和拉应力)

28、（10） 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度： 50 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .5.5 混凝土路面设计 （1） 公 路 等 级 : 二级公路 （2） 变异水平的等级 : 中 级 （3） 可 靠 度 系 数 : 1.13（4） 面 层 类 型 : 普通混凝土面层表55轴载序号路面行驶车辆名称单轮单轴组的个数轴载总重(KN)单轴双轮组的个数轴载总重(KN)双轴双轮组的个数轴载总重(KN)三轴双轮组的个数轴载总重(KN)交通量1标准轴载00110000002100表56交通量增长序号分段时间(年)交通量年增长率163%253%353%443%（6） 行驶方向分配系数：1 （

29、7） 车道分配系数：1 （8） 轮迹横向分布系数：0.39 （9） 混凝土弯拉强度：5 MPa （10） 混凝土弯拉模量：31000 Mpa（11） 混凝土面层板长度：5 m （12） 地区公路自然区划：（13） 面层最大温度梯度： 88 /m （14） 接缝应力折减系数： 0.87 （15） 基(垫)层类型-新建公路土基上修筑的基(垫)层表57路基组成层位基（垫）层材料名称厚度(mm)回弹模量(MPa)1水泥稳定砂砾18013002石灰粉煤灰土1506003土基30（16） 基层顶面当量回弹模量 ET= 165.5 MPa HB= 220 r= 0.676 SPS= 1.26 SPR= 3.

30、29 BX= 0.71 STM= 2.12 KT= 0.53 STR= 1.13 SCR= 4.42 GSCR= 4.99 RE=-0.2 % （17） 设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 2100 （18） 路面的设计基准期 : 20 年（19） 设计基准期内标准轴载累计作用次数 : （20） 路面承受的交通等级 :重交通等级 （21） 基层顶面当量回弹模量 : 165.5 MPa （22） 混凝土面层设计厚度 : 220 mm5.6 路面的方案比选（1） 从设计年限看沥青混凝土路面为12年，水泥混凝土路面为20年，水泥混凝土路面能使用的时间较长（2） 设计路段内无不良地质概况，沿线没有

31、相应的石灰厂和水泥厂，沙石材料丰富，水泥和石灰均需外运。考虑到与水泥混凝土路面相比，沥青混凝土路面表面平整，无接缝，行车舒适，便于机械化施工，能加快施工进度，当破坏后，沥青混凝土路面容易修补。综合考虑上诉原因，本设计路段采用沥青混凝土路面较为合适。专心-专注-专业6 施工方案设计6.1 施工方案设计的基本原则(1) 认真的贯彻党对基本建设的方针政策，严格执行基本建设程序和施工程序；(2) 科学的安排施工顺序，按照公路工程施工的客观规律安排施工顺序，可将整个项目划分为几个阶段。在各个阶段之间合理搭接，衔接紧凑。在保证质量的基础上，尽可能缩短工期，加快建设速度；(3) 采用先进的施工技术设备；(4

32、) 应用科学的计划方法制定最合理的施工组织方案；(5) 落实季节性施工的措施，确保全年连续施工；(6) 确保工程质量和施工安全；(7) 节约基建费用和降低工程成本。6.2 主要内容(1) 分析设计资料，选择施工方案和施工方法施工方案的内容包括：施工方法、施工机具、施工顺序、施工工艺；施工方案的基本要求：切实可行，施工期限满足业主要求，确保工程质量和施工安全，经济合理，工料消耗和施工费用最低。(2) 编制工程进度图编制施工进度计划的步骤：研究施工图纸和有关资料及施工条件；划分施工项目计算实际工程数量；编制合理施工顺序和选择施工方法；计算各施工过程的实际工作量（劳动量）；确定各工程的劳动力需要量及工种和机械台班数量及规格；设计与绘制施工进度图；检查与调整施工进度。(3) 计算人工、材料、机具需要量，制定供应计划；(4) 临时工程，供水、供电、供热计划；(5) 工地运输组织；(6) 布置施工平面图；(7) 编制技术措施计划与计算技术经济指标；(8) 编写说明书（工程概况、施工组织安排、主要材料、工、料、机的安排）。6.3 施工准备工作施工队伍进场后，立即进行施工准备工作，如工程机械及建筑材料的进场、测量放样、原材料检测及