毕业设计论文：龙山至永顺二级公路道路设计与实现 85页

摘要本设计是湖南省龙山至永顺二级公路初步设计，路段地处丘陵区，沿路地形起伏在400～600m之间，路线起止桩号从K4+000.000至K7+006，该公路的主要技术指标为路基宽度8.5m，双向双车道，无中央分隔带，设计车速60km/h。本次设计的是二级公路的初步设计，首先进行了地形图的研究，在熟悉地形图之后，查阅了当地相关的地形地质，水文气候条件，拟定了两条路线比选方案，在经过比较技术指标及经济指标后，最终选择最佳方案。在路线的平面设计之后，进行了纵横断组合设计、路基设计、路面设计。在路基路面设计完成之后，路基设计专项中的挡土墙设计以及路基路面排水的设计。挡土墙采用的是重力式挡土墙，排水防护设计进行了边沟、排水沟以及截水沟的组合形式。然后进行了涵洞以及平面交叉设计，本路线需要构造两处涵洞，采用圆管涵形式，交叉口采用加铺转角式。最后对进行了工程的概预算，利用纵横概预算软件计算，概算金额为11439135元。关键词：湖南，龙山，永顺，二级公路，初步设计I ABSTRACTThedesignofHunanprovinceLongshantoYongshuntworoadsectionsinthepreliminarydesign,thebasin,basinsurroundedbymountainssurroundedby,itselevationin400～600metersbetween.ThetwostagehighwaybeginstopileNo.K4+000,endpileNo.K7+006.Themaintechnicalindexesforhighwayroadbedwidth8.5m,atwo-waydualcarriageway,withoutthecentraldividingstrip.Thedesignofthespeed60km/h.Thisdesignisthetwohighwaypreliminarydesign,firstcarriedoutthestudyontopographicalmap,inafamiliarterrainmap,accesstothelocaltopographyandgeology,hydrologyandclimateconditions.Theinitialformulationofthetworoutealternatives,aftercomparisonoftechnicalindicatorsandtheactualengineeringsituation,thefinalchoiceofrelativelysuitablescheme.Inthecourseofgraphicdesign,proceedwiththelongitudinaldesign,cross-sectionaldesign,roadbeddesign,roadbeddesigniscomplete,startapavementdesign,consideringtheactualsituationoftheproject,finallydecidedtotaketheroaddesignofcementconcretepavement.Inthedesignofroadbedandroadsurfaceiscompleted,aretainingwallanddrainageandprotectiondesign.Theretainingwallisusedingravityretainingwall,drainageandprotectiondesignforthesideditchdrainageditchesanddrainagedesign.Afterconductingaculvertandtheintersectionoftheplaneofthepreliminarydesign,therouteneedtoconstructtwoculverts,usingpipeculvertform,Intersectionusingoverlaycorner.Attheendoftheprojectbudget,projectbudgetaryestimate,accordingtotheactualsituation,usingaspectsoftwareoverthebudget,budgetamountof11439135yuan.Keywords:Hunan,Longshan,Yongshun,twohighway,preliminarydesignVII 目录摘要IABSTRACTII第1章绪论1第2章设计总说明22.1地质地貌水文状况22.1.1地形地貌22.1.2气象水文22.1.3地层岩性22.1.4沿线材料供应22.2工程概况32.3交通量资料32.4设计依据3第3章路线设计53.1道路等级确定53.1.1初始年交通量的确定53.1.2设计交通量的计算63.1.3公路等级的确定73.2路线拟定73.2.1选线原则73.2.3选线的步骤83.3方案比选83.3.1两方案特点比较9第4章线形设计114.1平面设计114.1.1路线概念114.1.2直线114.1.3圆曲线114.1.4缓和曲线12VII 4.1.5平曲线要素计算134.2纵断面设计154.2.1纵断面设计原则154.2.2纵坡设计的步骤154.2.3最大纵坡设计要求164.2.4坡长限制164.2.5最小纵坡、平均纵坡以及合成坡度174.2.6竖曲线半径184.2.7竖曲线几何要素计算194.3横断面设计204.3.1横断面设计的原则204.3.2行车道宽度204.3.3路肩204.3.4平曲线加宽214.3.5路拱的确定224.3.5超高224.4平纵线形组合设计264.4.1设计原则264.3.2平、竖线组合的基本要求264.5横断面绘制26第5章路基设计285.1路基概述285.2路基的设计内容285.2.1路基断面形式285.2.2路基宽度285.2.3路基高度295.2.4路基边坡坡度设计295.3路基填料305.3.1路基填料选择原则305.4路基压实标准与压实度315.5路基防护与加固工程325.5.1植物防护325.5.2软基处理32VII 第6章挡土墙346.1挡土墙定义346.2挡土墙布置346.2.1挡土墙的纵向布置346.2.2挡土墙的横向布置346.2.3挡土墙的平面布置356.3挡土墙的构造356.4挡土墙的埋置深度356.5排水设施366.6沉降缝与伸缩缝366.7重力式挡土墙设计366.7.1土壤以及地质情况366.7.2墙身材料376.7.3挡土墙自重及其重心计算376.7.4确定车辆荷载及换算土柱高度386.7.5土压力计算406.7.6稳定性验算406.7.7基底应力及合力偏心距验算416.7.8墙身截面强度验算43第7章土石方计算与调配467.1横断面面积计算467.2土石方数量计算467.2.1计算方法467.3路基土石方调配477.3.1土石方调配的原则477.3.2土石方调配方法步骤477.3.3计算计价土石方47第8章路面设计498.1路面设计的原则498.1.1结构方案设计498.1.2路面建筑材料设计498.2路面设计步骤49VII 8.3交通量计算508.4路面结构方案设计538.4.1初拟路面结构538.4.2路面材料参数确定538.4.3荷载疲劳应力568.4.4温度疲劳应力578.4.5检验初拟路面结构588.5接缝设计598.5.1纵缝接缝598.5.2横缝接缝608.6配筋设计618.6.1边缘补强钢筋618.6.2角隅钢筋61第9章路基路面排水设计639.1路基路面排水目的和意义639.2路基路面排水设计一般原则639.3路基排水639.3.1边沟排水639.3.2截水沟649.3.3排水沟设计659.4路面排水设计669.4.1路面表面排水669.4.2路面内部排水66第10章涵洞选型设计6810.1涵洞选型设计6810.1.1涵洞选用原则6810.1.2涵洞分类6810.1.3常用的洞口形式6810.1.4涵洞的布置69第11章平面交叉设计7011.1平面交叉设计的内容7011.2平面交叉设计原则70VII 11.3平面交叉口的交通分析7011.4平面交叉的布置类型7111.4.1加铺转角式7111.4.2分道转弯式7111.4.3扩宽路口式7111.5交叉口的设计依据7111.6平面交叉的设计步骤72第12章工程预算7312.1工程概算的定义7312.2工程概算的作用7312.3概算编制依据7312.4概算各项费用组成7312.5路线工程概算主要内容74结论75参考文献76附录77致谢78VII 第1章绪论我国已修建的很多公路，但是技术等级不高，路容路况差且安全性较低，这些方面都制约着中国经济的发展和进步。因此，要想经济又快又好的发展，应该大力发展高等级道路的修建。高等级公路的修建大大缩短了两地的行车时间，更加有利于更好促进地区之间的交流，而且新材料、新技术的迅速发展以及机械化的施工工艺也为高等级公路修建提供了便利的条件。龙永二级公路在湘西武陵山地带，南北向纵贯湘西地区，主要位于湘西自治州龙山县和永顺县境内，起点在龙山县甘壁寨村，终点在永顺县泽家镇海洛村。龙永二级公路的建设将大大的加快湘西大开发进程，大大的改善交通运输条件，更加有利于发展我省少数民族地区经济，也能更好的推进湖南省湘西的旅游业整体更好更快的发展，以及促进湘鄂间合作。通过此次设计培养了我的综合设计能力，不仅把学过的知识加以系统的巩固和应用，而且是理论与生产实践的结合。掌握路线设计、路基设计、路面设计、路基路面排水设计、涵洞交叉设计及概算设计理论，并能够独立运用纵横软件完成全部设计的图表，为自己走向工作岗位后适应社会需要打下坚实的基础。78 第2章设计总说明2.1地质地貌水文状况2.1.1地形地貌路线带位于湖南省西北部的中低山丘陵区，地处于武陵山脉腹地，主要以中低山地貌，地势总体东高西低；地形受岩性和构造控制极为明显，沿线岭谷相间且切割深密；沿线水塘相对比较多，沿路线地形起伏不大。2.1.2气象水文路线所在区域为亚热带季风湿润性气候，属V3区。全年雨水充沛，四季分明，水，温暖湿润；夏天酷热，冬天严寒，垂直差异悬殊，立体气候特征明显，小气候效应明显；因地势影响，气候层次明显，素有：“一山分四季，十里各不同”之说，雨量集中在春夏，多见秋旱，年降水量1360~1690mm，年蒸发量1102~11260mm四到八月为雨季，十二月到次年一月降水量最少。本地区年平均气温17℃左右，一月份最冷，七月份最热，全年平均气温在-1.0℃至29℃之间，全年的主导风向为偏北风；沿线主要为冲沟中的溪流，水面窄，水位受大气降水影响比较大：暴雨时，水位抬升很快；而旱季水量较少，水源的主经补给来源为大气降水和地下暗河。2.1.3地层岩性路线地带大部分有基岩露出表面，露地层从老到新依次有：寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、第四系等地层，其中以志留系、奥陶系最为发育，其次为寒武系地层，第四系为冲洪积层和残坡积层，岩性主要有粘砂土以及砂砾石层及碎石土，沿线均有分布，厚度变化较大。2.1.4沿线材料供应本区土质多系碳酸盐类岩石风化形，结构稳定，强度较好，山地多石料丰富，有利于在设计中就地取材。路线所经处没有河流，但是地下水资源异常丰富，并且对混凝土无侵蚀性，可以直接作为工程用水。78 2.2工程概况本路线是丘陵区的一条二级公路，根据本区的相关条件及规范要求，所设计道路的具体情况如下：路基宽度为8.5m，单幅双车道，无中央分隔带，路肩宽度为2×0.75m，行车道为2×3.5m，设计车速为60km/h。本路线起点桩号K4+000.00，终点桩号为K7+006，路线总长3006m。2.3交通量资料表1.1本路建成初期交通量汽车车型日交通量（辆/d）东风EQ140540黄河JN150300解放390605五十铃NPR595G145三菱T653B120江淮HF150170日野KB222110东风SP9135B152轴重小于25KN的车辆18002.4设计依据根据批准的设计任务书、地质勘测报告以及《公路设计施工的公路工程技术标准》（JTGB01-2003），得到相关设计依据。[1]吕军等.贯彻节约理念实行因地制宜——龙永告诉公路优化设计的探索与实践.湖南交通科技.2011.[2]交通部行业标准.公路工程技术标准(JTGB01-2003).北京:人民交通出版社,2004.[3]杨少伟等编著.道路勘测设计.北京:人民交通出版社,2009.6.[4]邓学钧编著.路基路面工程.北京:人民交通出版社,2008.4.[5]交通部行业标准.公路路线设计规范(JTJ014-94).北京:人民交通出版社,1995.[6]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范(JTGD30-2004).78 北京:人民交通出版社,2004.[7]中华人民共和国行业标准.公路路基施工技术规范(JTJF10-2006).北京:人民交通出版社,2006.[8]中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2002）.北京:人民交通出版社,2002.[9]JTJ018-04，公路排水设计规范[S]．北京：人民交通出版社，2004.[10]JTGD61-2005,公路圬工桥涵设计规范[S]．北京：人民交通出版社，2005.[10]赵一飞.公路平面交叉口CAD系统的研究与开发.长安大学硕士论文.2002.78 路线设计3.1道路等级确定3.1.1初始年交通量的确定交通量是单位时间内通过道路某断面的交通流量（即单位时间通过道路某断面的车辆数目），根据任务书中给定下表3.1路段初始年交通量。表3.1路段初始年交通量汽车车型日交通量（辆/d）东风EQ140540黄河JN150300解放390605五十铃NPR595G145三菱T653B120江淮HF150170日野KB222110东风SP9135B152轴重小于25KN的车辆1800根据《公路工程技术标准》[2]（JTGB01—2003）关于车型分类以及车辆折算系数的规定，结合公路交通实际情况，并对公路交通情况调查车型分类以及对车辆得折算系数进行调整，参照下表3.2各汽车代表车型与换算系数，进行初始交通量换算。78 表3.2各汽车代表车型与换算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和载质量＞2t～≤7t的货车大型车2.0载质量＞7t～≤14t的货车拖挂车3.0载质量＞14t的货车通量换算采用小客车为标准车型。各类型汽车代表和车辆折算系数规定查阅《公路工程技术标准》得下表3.3。表3.3换算交通量汽车车型日交通量（辆/d）载重力（kn）换算系数换算交通量东风EQ1405401.5810黄河JN1503001.5450解放3906051.5907.5五十铃NPR595G1452290三菱T653B1202240江淮HF1501702340日野KB2221102220东风SP9135B1522304轴重小于25KN的车辆180011800换算交通量总量5361.5其中预计年平均交通量增长率为6％。3.1.2设计交通量的计算设计交通量是指修建道路开始运行到预测年限时所能达到的年平均日交通量，根据历年交通观测资料预测求得，本设计按年平均增长率计算，78 根据上表折算后交通总量计算远景设计年限平均日交通量由公式（3.1）[3]。(3.1)式中：由上式计算得到：（辆）3.1.3公路等级的确定《公路工程技术标准》[2]（JTGB01—2003）对于各等级公路适应的交通量规定如下：二级公路：为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通辆5000～15000辆[2]。二级公路作为干线公路，可选用80km/h;作为城乡结合部混合交通量大的集散公路，其设计速度宜采用60km/h；位于地形复杂的山区，经论证局部可采用40km/h；本设计拟定该条道路为双向双车道的二级公路，参照下表3.4各级公路设计速度取设计车速为60km/h。表3.4各级公路设计速度公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计速度（km/h）12010080100806080604030203.2路线拟定3.2.1选线原则1)在道路设计的各个阶段，应运用各种手段对路线方案做比选的基础上，选定最优路线方案；2)路线设计应在保证行车安全、舒适的前提下做到工程量小、造价低、经济适用的原则以及做到少占田地和经济作物田；78 3)选线时应了解当地的地质水文状况，还应注意环境的保护；4)路线设计在选线时即应考虑平面、纵断面、横段面的相互间组合以及合理配合。3.2.3选线的步骤本设计为龙山至永顺二级公路，选线方法采用纸上选线，根据1:2000的地形图并结合当地地质、水文资料，初步拟订线路。定线具体步骤如下：1)路线带选择本路段大部分在落差不是很大的丘陵区穿行，并于路线主要穿过农田和旱地，在经过水田和水塘的的时候需要进行适当的软地基处理，在该丘陵区地形中心地带地形起伏均在50m以内，公路设计中要求应尽量少占农田和经济作物田。本路段为丘陵区地形，在路线布置中自然要尽量避开水稻田和经济作物林。2)具体定线通过上面的工作，路线的雏形基本已经勾画出来。再根据技术标准地形及路线方案，尽量做到减少工程量，避免高填深挖，同时又尽量缩短路线长度的原则。为了符合线形设计规范以及路线长度的要求，尽量把线形控制在有利的路线带内进行平面、纵断面、横断面的组合设计，最后定出了道路的中线。3.3方案比选本路段设计时，根据地形地貌等情况，经过筛选后得到两个方案，经过进一步方案比选后，选择方案1为最后设计方案。方案比选图见图3.13.1路线方案比选图78 3.3.1两方案特点比较方案1优点：因为方案1主要经过丘陵平缓地区，路线挖方、填方量相差不大，借弃方量也少；不用设置隧道，涵洞数量也不多；路线穿越池塘的一次，软基处理相对较少，可减少道路施工的工程量同时方便以后的维护，提高道路的使用寿命。方案1缺点：拆迁量相对比较大，施工过程中不太利于人们的生活，路线有部分与乡道重叠，须让乡道改道以保证设计路线能够实施；路线所经地所拆迁的建筑物较方案2要多。方案2优点：路线是从村庄旁边穿过，拆迁量比方案1要少，可以减少拆迁的费用。方案2缺点：与路线1相比,路线带处有大量高填高挖地段，使路线占用农田多，也不利于当地农业长远的发展，且也不利于边坡的稳定，挖填方量大、总运量相对于方案1来说较大，花费比较大。两方案均符合平、竖曲线设计要求，比选见表3.1表3.1平面选线方案比选指标单位方案1方案2路线总长km3.0063.082平曲线最小半径m/个300/1200/2直线最大长度m666.710509.284最大纵坡%/米/处5.429/240.976/15.512/290.276/1最短纵坡长米224.875262.976竖曲线最小半径m4900/40002600/2700平均填土高度m3.6765.117最大填土高度m12.16612.26最小填土高度m0.0650.033涵洞数量个22小桥梁数量个10路基土石方挖方数量97477183515路基土石方填方数量82724138390路基土石方借方数量00路基土石方弃方数量152722976路基土石方总运量3528510412578 根据综合比选，并且考虑工程造价、技术标准、线形、行车舒适程度以及考虑二级公路的使用任务等诸多因素对路线区的民经济发展与远景规划的长远利益影响。本设计综合考虑以上各种因素,最终选择方案1作为最终设计方案。78 第4章线形设计4.1平面设计4.1.1路线概念道路是一条带状三维空间的实体，是由路基、路面、桥涵、隧道以及一些沿线附属设施组成。路线在水平面上的投影线称为道路的平面线，而沿中线竖直剖切再沿着道路里程展开的立面投影成为道路的纵断面线[3]。4.1.2直线在道路平面设计时，一般应根据沿线地形、地物条件以及驾驶员的视觉心理感受及保证行车安全等因素，合理布设直线路段。直线的运用主要需要注意以下几点内容：1)在长直线上纵坡不宜过大，直线段也不易过长，不然容易造成驾驶疲劳；2)长直线与大半径凹形竖曲线组合适宜；3)直线的最大长度应满足不大于20v（1200m），最小长度满足同向曲线间直线大于6v（360m），反向曲线间直线大于2v（120m)[3]。本设计所有曲线都是反向曲线，其中起点至交点1曲线间直线长度175.458m，交点1到交点2曲线间直线长666.710，交点2到交点3曲线间直线长度，直线长度为162.196、交点3到交点4曲线间终点直线长140.640m，交点4到终点曲线间直线长627.597m。其中最小直线长度为140.640m，最大直线长度为627.597m，均满足规范要求。4.1.3圆曲线4.1.3.1圆曲线的特点1)圆曲线上的任何点速度都在不断地改变，容易容易适应地形变化；2)汽车在圆曲线上行驶，由于受到离心力的作用，对行车的安全性和舒适性产生不利影响；并且当圆曲线的半径越小或者行驶的速度越快，越不利于行车安全；3)汽车在圆曲线上转弯行驶时比在直线上行驶多占用路面宽度；4)汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差，视线容易受到障碍物的阻拦，易发生交通事故[3]。78 4.1.3.2圆曲线的一般规定1)设置圆曲线半径时应该喝地形相配合，宜采用超高为2%至4%之间的圆曲线半径；2)如果条件受限制，可采用近于圆曲线一般最小半径的；地形条件特殊时，可采用圆曲线的极限最小半径；3)圆曲线半径最大半径值一般不超过10000m。根据《公路工程技术标准》[2]（JTGB01—2003）不同的值，对不同的道路等级公路规定了极限最小半径、一般最小半径以及不设超高的最小半径参照表4.1。表4.1二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不设超高的圆曲线最小半径路拱≤2.0%1500m路拱＞2.0%1900m本设计中4个交点处均采用圆曲线，长度分别为300m,1000m,320m,320m，其中最小圆曲线半径为300m，最大圆曲线半径为1000m，满足规范要求。4.1.4缓和曲线4.1.4.1缓和曲线作用1)汽车行驶过程中离心加速度逐渐变化，使旅客感觉舒适；2)道路的超高及加宽逐渐变化，使行车过程中更加的平稳；3)缓和曲线与圆曲线配合，能增加线形的美观。4.1.4.2回旋线一般规定1)当设计速度≥60km/h时，应该运用回旋线应作为线形要素之一设计。回旋线：圆曲线：回旋线的长度接近1:1:1～1:2:1为宜；[5]2)回旋线长度要与地形条件、线形要求及圆曲线半径相协调，并且要满足最小缓和曲线长度要求；3)当两反向圆曲线径相之间的直线长度不足时，可用回旋线将两反向圆曲线组合成为S形曲线；4)当地形受限制时，大半径圆曲线R1与小半径圆曲线R2相衔接处，可采用两个或两个以上同向回旋线在曲率相同处径相连接而组合成为复合曲线。[5]复合曲线的两个回旋线参数之比即R1:R2<1.5为宜。78 本设计路线采用对称基本型曲线，且回旋线：圆曲线：回旋线比值分别为0.913、0.896、0.940、0.940，都满足在1：1：1～1:2：1之间，符合规范的要求。4.1.5平曲线要素计算图4.1平曲线几何元素图4.1.5.1要素计算1）各要素计算公式（4.1）（4.2）（4.3）（4.4）（4.5）（4.6）（4.7）（4.8）78 式中：2）取JD2（K5+338.396)进行平面要素设计计算拟定,,,,同理，交点3、4、5运用此方法进行平曲线要素设计计算。4.1.5.2主点桩号计算1)主桩号点计算公式[3]（4.9）（4.10）（4.11）78 （4.12）（4.13）式中：3.JD2（K5+338.396）为例计算主桩点桩号经校核JD2处桩号无误。同理，交点3、4、5运用此方法进行主桩点桩号计算。4.2纵断面设计4.2.1纵断面设计原则1)纵坡应均匀平顺、起伏缓和以及满足坡长、坡度以及竖曲线长度的要求；2)平面、纵断面以及横断面组合设计应满足要求；3)应该考虑路面排水以及填挖量均衡；4)视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。4.2.2纵坡设计的步骤本设计的纵断面设计运用海地道路软件完成，一下是纵断面设计的具体的步骤。1)拉坡前准备工作拉坡，即在海地道路软件中打开地形图，然后构造DTM，最后在纵断面中由DTM切纵横断面值得到纵断面，并且要熟悉相关资料。2)确定标高控制点78 根据纵断面设计的原则和要求进行标高控制点的选取。如路线起点和终点的高程、重要桥涵、平面交叉点和立体交叉点、不良地质段最小填土高度的要求、以及受其它因素限制必须通过的标高控制点等。本设计主要是丘陵区道路根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，成为“经济点”[3]。3)试坡在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上，根据技术指标以及选线意图，结合地形情况，以“控制点”为高程控制点，尽量照顾多的“经济点”的原则，试定出若干直坡线段。再对对各种可能的坡度线方案反复比较修正，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较相对均衡的路线，设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。4)调整将初定坡度与选线时的坡度安排进行比较，二者应基本相符，调整应以少脱离控制点、少变动填挖值为原则，若有较大差异时应进行全面分析，权衡利弊，决定取舍。5)核对选择有控制意义的重点横断面，主要检查是否填挖过大、挡土过长过大、桥梁过高或过低、涵洞过长、坡脚落空等情况，若有问题应及时调整纵坡纵坡、在横坡陡峻地段核对更显重要，主要核对路线高程，纵坡大小，纵坡长度等。6)定坡经调整核对无误后可定坡，即逐段将直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。7)设置竖曲线根据技术标准、平纵组合均衡原则确定竖曲线半径，并计算各竖曲线要素。4.2.3最大纵坡设计要求最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。在地形起伏较大地区，直接影响道路的使用质量、运输成本造价以及行车的安全。各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及运营经济等因素，通过综合分析、全面考虑并且合理确定的。[5]各级公路最大纵坡的规定见表4.3。表4.3各级公路最大纵坡计算行车速度1201008060最大纵坡（%）34564.2.4坡长限制1）最小坡长78 最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的超重与失重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适。纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，会加剧驾驶员的劳累反应。也会加大换挡引起能量以及油料和时间的损失，加速齿轮，离合器和轮胎的磨损。为满足汽车行驶力学的要求，保证车辆行驶安全性和司乘人员在视觉和心理两方面的连续性，舒适性，《公路路线设计规范》〔JTGD20-2006）规定了各级公路最小坡长。表4.4各级公路最小坡长设计速度（Km/h）1201008060最小坡长（m）3002502001504.2.5最小纵坡、平均纵坡以及合成坡度4.2.5.1最小纵坡为使道路上行车安全、快速，希望道路纵坡小一些为好，但在横向排水不畅通的路段，为保证排水要求，防止积水渗入路基破坏其其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下不小于0.5%。4.2.5.1平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所能克服的高差与路线长度之比。《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)规定：二、三、四级公路越岭路线的平均坡度，一般以接近5.5％（相对高差为200～500m）和5.0％（相对高差大于500m）为宜，并注意相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5％。4.2.5.1合成坡度根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）中，丘陵区二级公路的最大容许合成坡度为=9.5%，且最小合成坡度不宜小于0.5%，在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%。合成纵坡计算公式为：（4.14）式中:本设计中路面横坡为2%；纵坡为和2%；圆曲线上超高坡度为3%。所以在本设计中，上坡的合成坡度在限界以内，满足规范的要求。78 所以在本设计中，下坡的合成坡度也在限界以内，满足规范的要求。4.2.6竖曲线半径在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三个因素决定着竖曲线的最小半径，即最小半径须满足缓和冲击、行驶时间不过短（不少于3s）和行驶视距的要求。根据《公路路线设计规范》（JTGD20—2006）得：当设计车速为时，凸形竖曲线极限最小半径为1400m，一般值为2000m；凹形竖曲线极限最小半径为1000m，一般值为1500m，竖曲线最小长度为50m。见下表4.5竖曲线最小半径与竖曲线长度。全线共设7个竖曲线。其中3个凹形竖曲线，分别为5000,6700,4000m，5个凸形竖曲线分别为8800，9200,11900,3000,4900m，符合规范要求。表4.5竖曲线最小半径与竖曲线长度设计速度(km/h)1201008060403020凸形竖曲线最小半径(m)一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径(m)一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度(m)一般值250210170120906050最小值1008570503525204.2.7竖曲线几何要素计算竖曲线即在道路纵坡变坡处设置的竖向曲线。当为正时，表示凹形竖曲线，为负时，表示凸行竖曲线。竖曲线要素示意图如下4.2所示。78 图4.2竖曲线要素示意图4.2.7.1各要素计算公式坡度差：[3]（4.15）曲线长：（4.16）切线长：（4.17）外距：（4.18）式中:以变坡点2（K0+410.839,517.910）为例计算其中=2.899%=4.943%R=33600，为凹形。曲线长：切线长：外距：4.2.7.2计算设计高程竖曲线起点桩号=K0+410.839-T=K0+359.739竖曲线起点高程=517.910-51.1×2.899%=516.429竖曲线终点桩号=K0+410.839+T=K0+761.93978 竖曲线起点高程=517.910+51.1×4.943%=520.436同理，其他变坡点也运用此方法进行平曲线要素设计计算。4.3横断面设计道路的横断面，是指道路中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线主要包括行车道、路肩（土路肩和硬路肩）、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道等组成。[3]横断面中的地面线是表示地面起伏变化，它一般通过现场实测、航测像片、数字地面模型等途径获得。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接相关的那一部分。4.3.1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、养护和实用等情况；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，还应设置排水设施以及防护加固工程；4.3.2行车道宽度机动车道宽度是根据设计车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度确定。本设计公路是二级双车道公路，则由《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定并结合当地的实际情况，选取行车道总宽度为2×3.5m，路肩宽度采用2×0.75m。4.3.3路肩4.3.3.1路肩的作用位于行车道外缘到路基边缘具有一定宽度的带状部分称为路肩，各级公路都要设置路肩，其作用是：1)保护支挡作用;2)临时停车或者是堆料;3)增加有效行车道宽度，有利于行车的安全;4)是道路养护作业、埋设地下管线的场地；5)增加道路的整体美观性。78 路肩分为硬路肩和土路肩。硬路肩是指进行了铺设的路肩，可以承受汽车荷载的作用力。[5]在填方路段，如采用集中方式，应该在路肩边缘应设缘石，是为了使路肩能汇集路面排水。土路肩是指不加铺的土质路肩，起保护路面和路基的作用，并提供侧向余宽，有利于行车的安全。4.3.3.2路肩的宽度道路一般应设右路肩。根据《公路路线设计规范》(JTJ014-94)各级公路的路肩宽度根据条件可采用2.25m、2.0m、1.75m、1.50m、1.00m、0.75m、0.50m。本设计由于受地形地物的影响，取右路肩宽度为0.75m。4.3.4平曲线加宽1)平曲线加宽原因1)汽车在曲线上行驶时，前后轮轨迹不重合，使得汽车占路面宽度大；2)由于横向力影响，使得汽车出现横向摆动，不利于行车安全；3)汽车行驶在曲线上，由于各轮迹半径不同，其中以后内轮轮迹半径最小，且偏向曲线内侧，因此曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。[3]2)平曲线加宽值的确定根据《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）规定，对于二级公路，见下表4.6双车道圆曲线加宽值，当圆曲线半径大250m圆曲线不需设加宽。表4.6双车道圆曲线加宽值加宽类别圆曲线半径加宽值(m)(m)汽车轴距加前悬(m)250~200<200~150<150~100<100~70<70~50<50~30<30~25<25~20<20~15150.40.60.81.01.21.41.82.22.5280.60.70.91.21.52.035.2+8.80.81.01.52.02.5本设计圆曲线半径分别为300m,1000m,320m,320m,其中最小最小圆曲线半径为300m，故不需设置加宽。4.3.5路拱的确定路拱是为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形。根据《公路水泥路面设计规范》（JTG014-0778 ）规定，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的路拱横坡度1～2%。本设计中采用行车道采用2%的横坡度；土路肩的排水性远低于路面，其横坡度取用3%。4.3.5超高4.3.5.1超高定义及其作用超高是为了抵消或减少在曲线路段上车辆行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，称为平曲线超高。[3]超高横坡度在圆曲线上应设置和圆曲线半径相适应的全程超高，而在缓和曲线上应该设置变化的超高。因此从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，称作超高缓和段或超高过渡段。4.3.5.2超高参数计算1)超高值的确定对任意半径圆曲线超高的确定，由汽车在圆曲线上行驶时力的平衡方程式得（4.19）（4.20）式中：取JD1处桩号曲线的超高横坡度计算，已知设计速度，圆曲线半径，则计算横向力值=0.03975圆曲线超高横坡：=5.47%2)超高过渡方式无中间带道路的超高过渡，当超高值大于路拱横坡值时，可采用下列三种过渡形式：1)绕路面内边缘旋转：一般用于新建工程；78 2)绕路中线旋转：一般用于改建工程；3)绕路面外边缘旋转：可在特殊设计时采用。本设计路线是新建二级公路，故采用绕路面内边缘旋转方式过渡。3)超高过渡段长度为行车舒适、路容美观和排水通畅，必须设置一定长度的超高过渡段，超高过渡是在超高过渡段全长范围内进行。双车道公路最小超高过渡段长度按式计算（4.21）其中：取=7m==0.0547p=1/125，则4)横断面超高值计算本设计是无中间带道路且超高采用绕内边线分隔带边线旋转绕，绕内边线旋转超高值计算公式如下表4.6。表4.6　绕内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备注X≦X0X≧X0外缘78 圆曲线上1．计算结果均为与设计高之高差2．临界断面距缓和段起点:xo=3．X距离处的加宽值:bx=4.内外侧变线降低和抬高值是在内按线性过渡，路容有要求时可采用高次抛物线过渡中线内缘过渡段上外缘中线内缘---(＋bx)式中：—路面宽度；—路肩宽度；—路拱坡度；—路肩坡度；—超高横坡度；—超高缓和段长度；—路基坡度由变为所需要的距离，一般可取1.0m；—与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离；—超高缓和段中任一点至起点的距离；—路肩外缘最大抬高值；—路中线最大抬高值；—路基内缘最大降低值；—X距离处路基外缘抬高值；78 —X距离处路中线抬高值；—X距离处路基内缘降低值；—圆曲线加宽值；—距离处路基加宽值；以上长度单位均为米(m)。5)超高手算实例取交点1即JD1（k4+369.866）分析计算,其中=0.75,=7,=0.0547，=0.03，=0.02=120m。圆曲线上超高计算：(1)外缘(2)中线(3)内缘过渡段超高计算（假设距起点50m处）：在确定缓和曲线长度的时候，已考虑超高过渡段需的最短长度，故应取超高过渡段与缓和曲线长相等，即,以缓和曲线中点和处为例计算。<50,则(1)外缘(2)中线(3)内缘78 4.4平纵线形组合设计平纵线形组合设计是指在满足汽车运动学以及力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心里方面的连续、舒适并且与周围环境想协调、具有良好的排水效果。当设计速度≧60km/h时，必须注重平、纵的合理组合设计；当设计速度≦40km/h时，避免和减轻不利组合。4.4.1设计原则1)应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性；2)注意保持平纵线形的技术指标大小均衡；3)选择组合得当的合成坡度，以有利于路面排水和行车安全；4)线性组合设计应该注意与道路周围环境的配合，要起到减轻驾驶员的疲劳和紧张程度和可起到引导视线的作用。4.3.2平、竖线组合的基本要求1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于平曲线，这种组合是平曲线和竖曲线对应设置,且做到“平包竖”竖曲线的起终点适宜设在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要设在缓和曲线以外的直线上或圆曲线内；2)平曲线与竖曲线大小应保持平衡，研究表明，竖曲线的半径为平曲线半径的10~20倍，可以获得视觉上的均衡；3）凸、凹竖曲线的组合应合理。4.5横断面绘制道路横断面的布置及几何尺寸，应能满足交通、环境以及用地经济等要求，并应保证路基的稳定性。具体绘制步骤如下：1)绘制横断面的地面线；2)从“路基设计表”中抄入“路基中心填挖高度”、“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据；3)根据路线实际的“岩质土质、地质地貌、水文”参照“标准横断面”，画出路幅宽度、填或挖的边坡坡线，在需要设置防护工程的地方画出次防护工程的断面示意图；78 4)根据综合排水设计，画出路基边沟、排水沟、截水沟等构造物的位置以及断面尺寸。本次设计中横断面图是按照每40m为一个横断面来绘制，并且利用海地道路软件自动生成。78 第5章路基设计5.1路基概述公路路基是路面的基础，它承担路面结构的自重力，同时承受路面传递下来的行车荷载，是公路是承担重力主体结构。路基应力作用区承受行车荷载作用效果，其深度一般在路基面一下0.8m以内[3]。坚固的路基基础，不仅仅有利于路面强度和路面稳定性，而且能为延长路面使用寿命。5.2路基的设计内容一般路基通常指在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。主要包含一下内容：1)选择断面形式，确定路基宽度与高度；2)选择路堤填料和压实标准；3)定坡形和坡度，以及路基排水系统和排水设计；4)坡面防护和加固。路基设计之前，应做好全面调查研究，充分收集沿线地质水文、地形地貌等资料，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。本设计路段属于丘陵区，以黏砂性土为主，采用放坡路堤路堑的形式，在适当的地方设置挡土墙。5.2.1路基断面形式由于填挖情况不同。路基横断面的形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合三种典型类型。本路段为山区公路，主要采用填挖结合的路基横断面形式，由于地形对的限制也有路堤和路堑的形式。5.2.2路基宽度本路线区受地形影响以及为了减少拆迁量方面考虑，本设计取路基全宽为8.5米，其中行车道2×3.5米，路肩2×0.75米，行车道横坡为2%，土路肩横坡为3%。路基横断面图如下图5.1所示。78 图5.1路基横断面图5.2.3路基高度路基高度是指路堤的填筑高度或路堑的开挖深度，一般为路基设计标高与原地面(中心线)标高之差；由于原地面不平整，因此还有边坡高度。路基高度结合公路路线纵断面、排水及防护措施确定，同时与路基临界高度结合；应使路肩边缘高出地面积水，并考虑地面水、地下水、毛细水和冰冻作用对路基强度和稳定性的影响。其中高路堤以及深路堑不仅仅土方数量大、占地多并且其边坡稳定性差，对行车不利，应该尽量避免使用。路基工作区深度为0.8m，为使行车荷载的作用不引起地基的沉降和变形，路基高度必须高于路基工作区深度，综合各种因素对路基的影响，取路基设计高度最小为1.2m。本设计平均填土高度为4m，填挖量均不大，以一般路堤为主，所以边坡较稳定。5.2.4路基边坡坡度设计路基边坡坡度的选择对路基的稳定非常重要，也是路基设计的首要任务。路基边坡坡度用边坡高度与边坡宽度之比表示。边坡坡度取决于边坡的岩石的性质、土质、水文地质条件、边坡的高度等因素。边坡坡度直接影响路基土石方量、整体稳定性以及路基的施工难易程度。路基边坡具体可分为路基边坡和路堑边坡。5.2.4.1路堤边坡1)路堤边坡坡度由填料性质、气候条件、边坡高度以及基底的地质条件等因素综合选定；78 2)高路堤，应该单独进行设计；3)水文地质情况不良时根据实际情况进行边坡稳定性分析；4)对于已作加固的路堤，边坡可适当放陡，并且地震区应该选择放缓边坡。5.2.4.2路堑边坡路堑是从天然地层中开挖出来的路基结构物，设计时首先应该从地形地貌和地质构造上判断路堑整体稳定性。开挖深度的确定：1)坡体的岩性土质以及地质构造；2)岩石的风化程度、土层的成因类型；3)地面水和地下水以及当地气候条件、坡面的方位。路堑坡度确定：1)参照当地稳定的自然山坡坡度以及人工坡的坡度，结合当地地质水文条件以及采用的施工方法综合考虑，参考规范中所列经验值进行确定。2)在地文地质不良情况下，应该根据实际情况进行边坡稳定性分析，综合比较后确定其路堑坡度。本设计在填方边坡中，路堤边坡值为1：1.5，每6m为一级边坡；在挖方边坡中，边坡值为1：1.5，每6m为一级边坡，而且在变化处设1m宽的碎落台。5.3路基填料5.3.1路基填料选择原则1)不含有害物质的矿质材料不可以作为路基填料；路基填料最好选用级配较好的粗粒土作为填料；2)砾类土、砂类土优先选作填料，土质较差的细粒土可用于填于路堤底部填料。3)淤质泥土、冻土以及膨胀土，不得直接用于填筑路基处理后可适当使用。4)浸水部分的路堤不能直接采用粉质土、强风化岩石及浸水后容易崩解的岩石，应选用水稳性好的填料；5)桥涵台背和挡土墙墙背填料应选用密实的砾类土以及砂类土填筑。路基填料最小强度、粒径及压实度要求见下表5.2。本设计路段土质为粘砂性土，所需填料在附近调运，粘砂性图直接用于路基下部填筑，上部用粘土填筑。表5.1路基填料最小强度、粒径及压实度要求78 项目分类路面底面以下深度（m）填料最小强度（CBR）（%）压实度（％）最大粒径（cm）填方路基上路床0～0.3089610下路床0.30～0.8059610上路堤0.80～1.5049415下路堤1.50以下393155.4路基压实标准与压实度压实就是用人工或者机械的方法把土压实，使土密度增大，从而增大了图的内摩阻力和粘聚力，减小水对路基的影响，路基土的强度与水稳性相对得到提高。提高路基的密实度，可以增加路基的强度，也可以降低土体的压缩性、透水性和膨胀性，控制水分积聚和侵蚀引起的病害，高等级公路对路基底的压实度要求应该大于90%。压实度是指土压实后达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值[3]。行车荷载和气候因素对路基影响大，压实要求应高一些；反之，要求可适当降低。路面等级越高，对行车平稳性的要求就越高，路面容许产生的变形量要小；反之，路面等级低的时候，要求可相应下降。填方路基应分层铺筑并均匀压实。压实度以交通部部颁《公路土工试验规程》（JTGD30-2004）重型击实试验方法为标准的路床压实度。零填及路堑路床、填方路基与构造物衔接处的压实度应不低于下表5.2标准。表5.2路基压实度填挖类型路面底面以下深度(am)压实度(％)填方上路床0～30≥96路基下路床30～80≥960～30≥96零填及挖方路基30～80≥96填挖类型路面底面以下深度(cm)压实度(％)填方上路堤80～l50≥94路基下路堤150以下≥935.5路基防护与加固工程78 路基防护应使用设计施工与养护相结合的原则，根据当地气候环境、地质水文情况，路基在自然的状态下不能稳定情况，则需要设置边坡防护。本设计路线经过水塘、农田等软地基基础，需要进行软基加固处理；路线有一定量的路堤路堑为了边坡的稳定需要进行坡面防护与加固。5.5.1植物防护植物防护是一种经济的防护措施，适用于土质边坡以及严重分化的岩质边坡，植草防护不仅可以美化路容，协调环境以及固结稳定边坡。植被防护适用条件及设计要求：1)草种选用应根据防护目的、当地气候土质以及施工季节等综合考虑,采用易成活、生长快、根系发达、叶茎矮的多年生草种；[3]2)播种量应根据选用植物的生长特点、防护地点确定；3)铺草皮适用于需要快速绿化,且坡率不大于1:1的土质边坡或者严重风化的软质岩石边坡；4)树种宜选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类，公路弯道内侧边坡严禁栽植高大树木；植草防护中，对了不宜种草的地段，可先在其上先铺一层厚约10~20cm的种植土层，并使土层和原坡面结合稳定，然后铺设草皮。本设计边坡为1:1.5，全程路段符合种植草皮的要求，在不宜种草的地段，铺一层厚约10cm种植土层，填方和挖方段均采用网格式草坪坡面防护。5.5.2软基处理该工程中存在部分鱼塘、水田等常见软土，在软土地基上填筑堤坝有可能出现失稳，需要对软土地基进行适当的加固处理，以增加其稳定性、减少沉降量。5.5.2.1软基处理目的划分1)沉降处理沉降处理包括加速固结沉降以及减少总沉降量，加速固结沉降的方法可以采用加载预压、挤实砂桩等。减少总沉降量的方法可采用挤实砂桩、换填好土等。2)稳定处理可以采用换填土、挤实砂桩等措施加大抗滑阻力，以上各种加速固结沉降措施都有助于促进软土层厚度的增长，分期或者慢速填筑路堤可以达到有效的减少地基强度降低。5.5.3.2软基处理方法78 软土路基的常用处理方法有：换填法、砂垫层法、排水固结法、抛石挤淤法、竖向排水法以及加固土桩法。1)水田软土层处理：本设计一部部分是农田，故需要进行软土层的处理，采用换填法。换填法用好土全部或部分代替软土的方法，填换土的方法可以采用开挖和强制挤出两种。全部换填或部分换填在路堤在路线全范围内将需要处理的软土挖除，然后置换好土，适用于软土厚度在3m之内，路堤需要在短期内填筑完成的情况；部分开挖换填是仅仅挖除表层最软弱部分的软土并且换填好的土壤。2)水塘软基处理：本设计公路在桩号K4+950~K4+970和K5+250~K5+270段经过水塘，故须进行路基处理，采用抛石挤淤法。抛石挤淤法是软弱地基处理的一种方法，在路基底抛投一定数量的碎石或者是石块，将淤泥挤出路基的范围，而使得立即强度提高的一种方法。这种施工的方法操作简单、施工速度快而且也很方便。主要用于适用于石料丰富，运距较短的情况；常年积水的低洼地带，并且存在排水困难的问题，一般来说片石能到软基的底部；在特别软的软基础施工的时候，由于机械无法进入或是表面大量积水无法顺利的排出等情况。78 第6章挡土墙6.1挡土墙定义支挡路基填土以及山坡坡体滑移而修建的墙式结构物在工程上叫做挡土墙。该墙体主要承受侧向土压力的。当路基在下列情况时可考虑修建挡土墙：1)陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段；2)需要减少大量填方、挖方的路段；3)为了增加不良地质路段边坡稳定性，而为了防止产生滑坍；4)桥梁或隧道与路基的连接地段,为节约用地、减少拆迁以及少占高产田的路段；5)保护重要建筑、生态环境或其他需要特殊保护的地段。本设计为二级公路，路基宽8.5m，根据该路段的原地面横坡、地质水文以及材料的需求，拟在该路段两侧设置重力式挡土墙确保路基稳定。6.2挡土墙布置6.2.1挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容有：1)确定挡土墙的起终点以及墙长，选择挡土墙与路基的衔接方式。2)根据地基及地形情况进行挡土墙的分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置以及尺寸。3)布置各段挡土墙的基础；4)布置泻水孔的位置，主要包括泄水孔的数量、间隔以及尺寸等内容。6.2.2挡土墙的横向布置横向布置，本次选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式最可能变异处以及必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高、地基以及填料等技术指标资料，进行挡土墙设计，确定基础形式、墙身断面、埋置深度以及泄水孔的布设等，最后需要绘制挡土墙横断面图。78 6.2.3挡土墙的平面布置对于个别复杂的挡土墙，应作平面布置，并且要根据实际情况绘制其平面图，还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。在平面图上，应标示挡土墙与路线平面位置的关系，与挡土墙有关的地物、地貌等情况。6.3挡土墙的构造路段处于低山丘陵区，沿线石料蕴藏丰富，且重力式挡土墙得形式简单、施工方法方便、可就地取材，因此，本次设计在路基边坡放坡受限制或不稳定的路段增设重力式挡土墙。重力式挡土墙的墙背可做成俯斜式、仰斜式、垂直式、凸形折线式以及衡重式五种，本设计中均采用俯斜式挡土墙。1)墙身构造本设计中正面采用直墙形式,墙顶宽度为2m。2)基础设计地质不良和基础处理不当，往往会引起挡土墙的破坏，因此必须重视挡土墙的基础设计。6.4挡土墙的埋置深度对于土质地区，基础埋置深度应符合下列要求：有冲刷时，应在冲刷线以下且不小于1m处；无冲刷时，埋置深度应在天然地面以下且大于1m处；如果有冻胀现象的时候，且当冻深超过1m时，可以采用1.25m，但基底一定要夯实一定厚度的砂砾或者是碎石垫层。碎石、砾石以及砂类土的地基，可以不考虑冻胀影响，但基础埋深最小是1.0m。对于岩石地基，应该要清除表面风化层的岩石碎层。地基应该要根据地基的风化程度及容许承载力将基底埋入风化层中。地面横坡较大处的墙趾，应要有足够的襟边宽度，为了防止地基剪切破坏。基础位于横向斜坡地面上时，前趾埋入地面的深度以及基础的距地表的水平距离应满足规范的要求，如表6.1。78 表6.1墙趾埋入斜坡地面的最小尺寸土层类别最小埋置深度h(m)距地表水平距离L(m)较完整的硬质岩石0.250.25～0.50一般硬质岩石0.600.60～1.50软质岩石1.001.00～2.00土质≥1.001.50～2.506.5排水设施挡土墙的排水处理是否恰当，直接影响到挡土墙的安全以及使用效果。因此，挡土墙必须设置完善可行的排水设施，防止地表下水渗造成墙后积水，是的挡土墙内部的破坏。挡土墙的排水设施通常可分为地面排水设施和墙身排水设施两类。地面排水，主要是为了防止地表水进入墙背填料或者是路线的地基。可设置地面排水沟，以截留地表水。其中夯实回填土顶面和地表松土，有利于减少雨水和地面水下渗，墙身排水，主要是为了迅速排除墙后积水。6.6沉降缝与伸缩缝地基的不均匀沉降而引起墙身开裂，为了避免开裂，需根据地质条件和墙高，在墙身断面的变化情况设置沉降缝。防止因收缩硬化以及温度变化而产生裂缝，依情况设置伸缩缝。一般将沉降缝与伸缩缝组合设置，沿路线方向一般每隔10m到15m设置一道，兼有两者的作用，缝宽2～3cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失的特殊地区，则宜用沥青麻筋等具有弹性的材料，沿内外顶三方填塞，填深不宜小于0.15m。6.7重力式挡土墙设计根据设计要求，高填土路段上须设置挡土墙，故在桩号K5+640~K7+006段设计重力式挡土墙，取桩号K5+930处挡土墙进行设计。6.7.1土壤以及地质情况墙后填土的容重，内摩擦角，填土与墙背间的摩擦角。粘砂性土地基承载力，地基与墙底的摩擦系数。78 6.7.2墙身材料为增加挡土墙的抗滑稳定性，设置倾斜基底，取。墙顶宽设为2.0m，墙背坡度设为，挡墙高度设，基础埋置深度。路基宽度8.5m，路肩宽度1.5m。挡土墙纵向分段长度取L=10m。墙身采用浆砌片石，采用5号砂浆，砌体的单位重，砌体容许压应力为，容许拉应力为，容许剪应力为。经过整理挡土墙截面尺寸如图6.2。表6.2断面尺寸参数6.7.3挡土墙自重及其重心计算根据图6.1挡土墙截面尺寸，由几何法可知：挡土墙面积挡土墙自重挡土墙重心：78 图6.1挡土墙截面尺寸（单位：）6.7.4确定车辆荷载及换算土柱高度车辆荷载换算：当车辆荷载作用于墙后破裂棱体上的时候，会使土体中出现附加的竖直应力，就会产生附加的侧向压力。考虑到这种影响，将车辆荷载近似按均布荷载考虑计算，换算成墙后填料容重相同的均布土层，而作用在挡土墙墙背填土上所引起的附加土体侧压力按等代均布土层厚度计算[4]。换算均布土层厚度可直接由挡土墙高度确定的附加荷载强度计算，见公式6.1：g(6.1)式中：上公式按墙高确定的附加荷载强度进行换算，如下表6.3所示。表6.3附加荷载强度墙高墙高≤2.020.0≥10.010.078 因为墙高H=7m，线性内插得q=13.75kN/m。则(6.2)式中：(6.3)(6.4)则：（负值舍去）得验核破裂面位置：堤顶破裂面至墙踵的距离：荷载内缘到墙蹱的距离：荷载外缘到墙蹱的距离：比较得：即破裂面交于路基面荷载中部。可认为计算图示破裂面在荷载中部与原假定破裂面相符且取。78 6.7.5土压力计算(6.5)则：则土压力的水平和垂直分力分别为：6.7.6稳定性验算6.7.6.1抗滑稳定性验算为保证挡土墙抗滑稳定性，以及基底摩擦力阻止挡土墙滑移的能力，在一般的情况下，应满足下式：（6.6）式中：表6.4常用作用（含荷载）组合则有由上式可知挡土墙满足抗滑稳定性要求。78 6.7.6.2抗倾覆稳定性验算为保证挡土墙抗倾覆稳定，须验算它抵抗绕墙脚趾向外转动倾覆的能力，在一般的情况下，应满足下式：>(6.7)抗倾覆稳定性验算计算图6.2如下：6.2挡土墙的抗倾覆稳定主动土压力作用点：>则挡土墙满足抗倾覆稳定性要求。6.7.7基底应力及合力偏心距验算应进行基底应力验算，为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力；控制作用于基底的合力偏心距，是为了避免挡土墙不均匀沉陷。6.7.7.1基础地面的压应力每延米挡土墙的基底平均压应力为：78 (6.8)地基承载力修正：(6.9)6.7.7.2.基底合力偏心距作用于基底的合力偏心距为(6.10)故因填土为黏土，其地基的合力偏心距应满足≤所以<满足要求。6.7.7.3地基承载力抗力值地基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值要求，即满足≤因，所以因满足：符合挡土墙满足地基承载力要求78 6.7.8墙身截面强度验算为保证墙身具有足够的强度，选取墙高处控制截面进行验算。现选取1/2墙高以上部分为隔离体其计算图如下图图6.3挡土墙墙高处控制截面计算图示则1/2截面分担的土压力：主动土压力作用点：78 6.7.8.1强度计算≤(6.11)设计轴向力（按每延米墙长计算）据题意可知挡土墙无静水压力、动水压力、地震力等引起的轴向力，由计算可知偏心距，则轴向力偏心影响系数为(6.12)则有：<因此挡土墙的墙高处控制截面的强度满足要求。6.7.8.2稳定计算78 墙身截面强度应满足用的是M2.5号砂浆砌筑则则稳定性满足要求。≤(6.13)则该挡土墙为矮墙，故取，即不考虑纵向稳定。6.7.8.3正截面直接受剪时验算≤(6.14)正截面剪力受剪截面面积摩擦系数则有：=66.42因此正截面直接受剪时验算满足要求。78 第7章土石方计算与调配路基土石方是道路工程的一项主要工程量，在设计和路线方案比选过程中尤为重要，是路基土方是一项重要的指标。7.1横断面面积计算横断面中面积计算注意事项：1)填方面积和挖方面积应分开计算。2)填方面积中有填石、加固边坡、填土等土方计算的时候也应分开计算。3)如基底是淤泥需换土时，应该先算出挖出淤泥的面积，再计算换土填方面积，即全面积计算两次。4)桥梁的起点和终点之间的土石方数量，不应该入路基土石方工程数量内。其中常用的两种方法有积距发和坐标法。7.2土石方数量计算7.2.1计算方法土石方计算当相邻两断面均为填方或均为挖方且面积相近，则用公式8.1（7.3）式中：若面积相差甚大，并且与棱台更为接近，则采用公式8.2（7.4）式中：。首先是根据横断面图计算横断面面积然后计算体积，即获得土石方数量，填入土石方计算表。本设计由海地软件自动生成土石方计算调配表格，本设计中挖方量为100179立方米，填方为83581立方米。78 7.3路基土石方调配7.3.1土石方调配的原则1)半填半挖横断面，应先考虑本路段内移挖做填方进行横向平衡；2)不作跨越运输，避免上坡运土；3)不作跨越运输，避免上坡运土经济合理性，土石方根据需要合理调配；4)土方调配对于借土和弃土应事先于当地政府商量，要妥善处理。7.3.2土石方调配方法步骤采用土石方计算表调配法，具体调配步骤是：1)在土石方表上标注桥洞涵洞的位置；2)弄清各桩号间路基填挖方的具体情况，并做好横向平衡，明确利用的土方、填缺以及挖余的土方数量；3)在作纵向调配前，定出合理的经济运距，供调配时参考；4)根据土石方的填缺挖余分布情况，并且结合路线纵坡和自然条件，具体拟定调配方案；调配的方法是就近调运，合理利用，在纵向利用调配栏中把具体调运方向和数量用箭头标明；5)经过步骤4），如果仍有填缺或挖余，将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏内；6)土石方调配后，应按下式进行复核检查：（7.5）（7.6）（7.7）复核按逐页小计进行核算的，也可逐桩进行核算，如有跨页调配。经过验证核算没有错误后，即可分别计价土石方数量，运距和运量等，是编制编制施工预算的基础。现以本工程全线路段路基土石方数量为例做复核计算：挖方+借方=100179+0=100179填方+弃方=83581×1.16+3223=100176.9经上式计算得知，复核结果基本准确无误，土石方调配无误。7.3.3计算计价土石方78 在土石方调配中，所有的挖方都应计价；对挖方要根据用土来源决定是否计价，若路外截土计价了，则移挖作填调配利用不再计价，否则形成双重计价，因此计价土石方数量为（7.9）则：=100179+0=100179(m3)78 第8章路面设计8.1路面设计的原则路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，而且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价一般占占公路造价的50%以上。8.1.1结构方案设计根据《路基路面工程》[4]（邓学钧编著），路面类型选择应充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。因为路面工程量比较大，基垫层材料尽可能采用当地材料。8.1.2路面建筑材料设计本次毕业设计合理考虑了道路所在地的自然环境、材料所在路面结构层次的功能，运用了大学期间所学的工程技术与材料科学知识等，论证合理地选择了材料类型和建议配比。本次设计中，考虑工程实际情况，最终采用普通混凝土面层，水泥稳定粒料基层，石灰粉煤灰土垫层。8.2路面设计步骤路面结构设计就是对拟定的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论和方法对结构进行力学验算。公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，应综合考虑当地的环境、降水、材料、交通量等各方面因素后选定路面的类型进行组合设计。本设计路面采用水泥混凝土结构，根据《路基路面工程》[4]（邓学钧编著），设计有以下四步：1）路面结构层组合设计。根据设计任务书的要求，进行交通量的计算，确定路面等级和面层类型，选择混凝土路面的结构层层次，它包括土基、垫层、基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型、弹性模量和厚度。2）混凝土面板厚度设计。78 混凝土面板厚度设计，要按照规范的要求，确定满足设计年限内混凝土面层的厚度。3）混凝土面板的平面尺寸与接缝设计。根据混凝土面层板内产生的荷载应力和温度应力，进行板的平面尺寸的设计，确定接缝的位置和接缝构造。4）路肩设计。路肩可采用水泥混泥土面层或沥青混合料面层，结构应该满足路面结构和排水的要求。5）混泥土路面钢筋配筋率设计。混泥土路面钢筋配筋率主要有连续配筋和钢筋混凝土路面的配筋设计。8.3交通量计算根据我国的《公路自然区划标准》（JTJ013-86），湘西自治州属于区。拟新建一条双车道二级公路，交通量年平均增长率为6.0%，设计基准期为20年，路基土为砂粘土。表8.1为计算设计年限通过的标准轴载作用次数。表8.1每日双向混合交通量组成及交通量汽车车型日交通量（辆/d）东风EQ140540黄河JN150300解放390605五十铃NPR595G145三菱T653B120江淮HF150170日野KB222110东风SP9135B152轴重小于25KN的车辆1800水泥混泥土路面结构设计以100KN单轴-双轮组荷载为标准轴载，不同轮轴型和轴载的作用次数，按公式8.1换算为标准轴载作用次数。（8.1）式中：——100KN的单轴—双轮组标准轴载的作用次数；——单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i级轴载的总重KN；78 ——各类轴型i级轴载的作用次数；——轴型和轴载级位数；——轴—轮型系数；单轴—双轮组时，；单轴—单轮时，按式计算；双轴—双轮组时，按式计算；三轴—双轮组时，按式计算。经计算可换算为下表8.2标准轴载通行次数8.2标准轴载通行次数车型前后轴轴轮数Pi(kpa)轴载系数δi交通量NiNiδi(Pi/100)16东风EQ140前轴1–123.70569.135400后轴1–269.2011.49黄河JN150前轴1–149.00416.453001.37后轴1–2101.601386.74解放390前轴1–135.00481.296050后轴1–270.1512.08五十铃NPR595G前轴1–123.50571.211450后轴1–244.0010三菱T653B前轴1–129.30519.521200后轴1–248.0010江淮HF150前轴1–145.10431.581700.21后轴1–2101.501215.73日野KB222前轴1–150.20412.151100.74后轴1–2104.301215.75东风SP9135B前轴1–121.2597.071520后轴1–272.610.91轴重小于25KN的车辆前轴18000后轴0合计825.04由表8.2可知：78 由于公路通行车辆分布是不均匀的，根据统计规律，车道数不同，分布概率也不同，为了安全考虑，将分布概率集中的车道作为设计车道。因此上面计算的双向年平均日交通量，还应该乘以方向系数0.5和车道分布系数（本设计属单向单车道）取1.0。=0.5×=0.5×825.04×1.0=412.52由《路基路面工程》[4]（邓学钧编著）中查阅下表：表8.3可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期30302020目标可靠度（%）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低~中中中~高表8.4混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、二级公路0.17~0.22二级及其以下公路行车道宽＞7m0.34~0.390.54~0.62行车道宽≤7m表8.5公路混凝土路面交通分级交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数Ne（×104）＞2000100~20003~100＜3由表8.3知，二级公路的设计基准期为20年，安全等级三级。由表8.4知，临界荷位处得车辆轮迹横向分布系数取0.60取交通量年平均增长率为6%。则设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：（8.2）式中：78 333.94×104（次）<2000×104（次）由表8.5知属于重交通等级。8.4路面结构方案设计8.4.1初拟路面结构由表8.6知，安全等级为三级的道路对应的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，由表8.6知，初拟普通混凝土面层厚度为0.22m。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚0.18m。垫层为0.15m石灰粉煤灰土。普通混凝土板的平面尺寸长为4.0m、宽4.0m；纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。8.6水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度（mm）≥260≥250≥240270~240260~230250~220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）240~210230~200220~200≤230≤2208.4.2路面材料参数确定由《路基路面工程》[4]（邓学钧编著）中查阅下表：8.7混凝土弯拉强度标准值fr交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.078 8.8水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值弯拉强度（MPa）1.01.52.02.53.0抗压强度（MPa）5.07.711.014.919.3弯拉弹性模量（MPa）1015182123弯拉强度（MPa）3.54.04.55.05.5抗压强度（MPa）24.219.735.841.848.4弯拉弹性模量（MPa）25272931338.9稳定粒料基层和土基弯拉强度和抗拉回弹模量项目抗弯拉强度抗压回弹模量（MPa）水泥稳定粒料1.01300~1600二灰稳定粒料1.01300~1600土基——30~808.10基层和垫层材料回弹模量经验参考值材料类型回弹模量（MPa）材料类型回弹模量（MPa）中、粗砂80～100石灰粉煤灰稳定粒料1300～1700天然砂砾150～200水泥稳定粒料1300～1700未筛分碎石180～220沥青碎石（粗粒式，20℃）600～800级配碎砾石（垫层）200～250沥青混凝土（粗粒式，20℃）800～1200级配碎砾石（基层）250～350沥青混凝土（中粒式，20℃）1000～1400石灰土200～700多孔隙水泥碎石（水泥剂量9.5%～11%）1300～1700石灰粉煤灰土600～900多孔隙沥青碎石（20℃，沥青含量2.5%～3.5%）600～800按表8.7和表8.8，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为=5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为=31GPa。由表8.9知，路基土回弹模量取=40MPa。按表8.10水泥稳定粒料基层回弹模量取150MPa，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量E1=600MPa。新建公路基层顶面当量回弹模量值计算公式：[6](8.3)(8.4)78 (8.5)(8.6)(8.7)(8.8)式中：——路床顶面的回弹模量（MPa）；——基层或垫层的当量回弹模量（MPa）；——基层或垫层的回弹模量（MPa）；——基层或垫层的当量厚度（m）；——基层或垫层的当量弯曲刚度（MN·m）；——基层或垫层的厚度（m）；a、b——与有关的回归系数。基层顶面当量回弹模量计算如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按下式计算为78 (8.9)式中：r——混凝土板的相对刚度半径（m)；h——混凝土板的厚度（m）；——水泥混凝土的弯拉弹性模量（MPa）。8.4.3荷载疲劳应力8.11综合系数kc公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路1.301.251.201.10标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为(8.10)[4]：(8.10)因纵缝为设拉杆平缝，按缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷载应力疲劳作用的疲劳应力系数=。根据公路等级和表8.11，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数为。则荷载疲劳应力为(8.11)式中：——标准轴载在临界荷位处产生的荷载疲劳应力（MPa）；——考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝：0.87~0.92；——考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳应力的疲劳应力系数；v——与混合料性质有关的指数，普通混凝土v=0.057。8.4.4温度疲劳应力8.12最大温度梯度标准值Tg公路自然区划Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大温度梯度（0C/m）83~8890~9586~9293~98由表8.12，V3区最大温度梯度为88（0C/m），板长为4m，l/r=4.0/0.632=6.3,78 则当混凝土板厚度为h=0.22m时，查下图7.1可得Bx=0.68。表8.1温度应力系数则有最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力为(8.12)[4](8.12)温度疲劳应力系数，按下式计算，根据表8.13[6]知，自然区划V3区中，，，，为(8.13)[4](8.13)式中：78 8.13回归系数a，b和c系数公路自然区划分ⅡⅢⅣⅤⅥⅦa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270则温度疲劳应力为(8.14)[4](8.14)式中：则温度疲劳应力为8.4.5检验初拟路面结构8.14可靠度系数变异水平等级目标可靠度（%）95908580低1.20—1.331.09—1.161.04—1.08——中1.33—1.501.16—1.231.08—1.131.04—1.07高——1.23—1.331.13—1.181.07—1.11由表8.3知，二级公路的安全等级为三级相应于二级安全等级的变异水平等级为中级，查表可靠度为85%。再据插得的目标可靠度和安全等级，由表8.14知，可靠度系数为。则：因而，所选普通混凝土面层厚度（0.22m）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作应。78 8.5接缝设计混凝土面层是由一定厚度的混凝土面板组成的，具有热胀冷缩的性质。由于一年四季气温的变化，混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩。而在一昼夜后，白天气温升高，混凝土板顶面温度较低面为高，会使板的中部形成隆起的趋势。夜间气温降低，混凝土板顶面温度较低面为低，会使板的周围有翘起趋势。这种变形会受到面板与基础的摩阻力和黏结力，以及板自重和车轮荷载等得约束，使板内产生过大的应力，进而造成板的破坏。因此，水泥混凝土路面必须在在纵横两个方向设置接缝。把整个路面分割成为许多板块，接缝可分为纵缝和横缝两大类。与路线中线平行的接缝为纵缝，与路线垂直的接缝为横缝。接缝设计应能：1)控制收缩应力以及翘曲应力裂缝出现的位置；2)通过接缝提供足够的荷载传递；3)防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内。8.5.1纵缝接缝纵向接缝的布设视路面宽度和施工铺筑而定：一次铺筑宽度小该要于路面宽度。纵向施工缝采用平缝形式，上部锯切槽口，深度为30mm，宽度为8mm，槽内灌塞填缝料。纵向接缝的拉杆采用螺纹钢筋，设在板厚的中央，并对拉杆中部100mm范围内做防锈处理，拉杆直径为14mm，长度为700mm，间距为900mm。最外侧拉杆距横向接缝距离为100mm。构造如下图7-1所示：表8.15拉杆直径、长度和间距面层厚度（mm）到自由边或未设拉杆纵缝的距离（m）3.003.503.754.506.007.50200~25014×700×90014×700×90014×700×90014×700×90014×700×90014×700×900260~30014×700×90014×700×90014×700×90014×700×90014×700×90014×700×90078 图8.2设拉杆平缝（单位：mm）8.5.2横缝接缝每日施工结束或因临时原因中断施工，必须设置横向施工缝，施工缝采用加传力杆的平缝形式，每次的设置的位置应尽可能选在缩缝或者是在胀缝处。横向缩缝采用假缝等间距设置。传力杆采用光面钢筋，传力杆直径为28mm，长度为400mm，间距为300mm。最外则拉杆距自由边的距离为150mm。表8.16传力杆尺寸和间距（mm）面层厚度（mm）传力杆直径传力杆最小长度传力杆最大间距2202840030024030400300260324503002803545030030038500300横向接缝的细部构造见下图8.3所示：图8.3设传力杆平缝（单位：mm）78 8.6配筋设计混凝土面板纵横自由边边缘下的基础，当有可能产生效大的塑性变形时，宜在板边缘加设边缘补强钢筋、角隅加设发针形钢筋或者加设钢筋网。8.6.1边缘补强钢筋混凝土面板边缘部分的补强，选用2根12mm的螺纹钢筋，箍筋采用直径6mm光圆钢筋，设在距板底边缘的70mm处，两根钢筋间距为100mm。为加强锚固能力钢筋两端向上弯起45度，构造如图8.4所示：图8.4边缘钢筋（单位：mm）8.6.2角隅钢筋角隅钢筋部分的补强，选用2根直径为12mm的螺纹钢，布置在板的上部，距板顶50mm，距板边100mm，如下图8.5所示。钢筋保护层的最小厚度不应小于50mm。78 图8.5边缘和角隅钢筋布置图78 第9章路基路面排水设计9.1路基路面排水目的和意义根据《路基路面工程》[4]（邓学钧编著）中，路基路面排水工程可知：1)水是形成路基路面病害的主要原因之一，根据水源的不同，影响路基路面的水流可分为地面水和地下水两大类，与此相应的有地面排水和地下排水；2)路基排水的目的在于确保路基能始终处于干燥、坚实和稳定状态。4)水对路面的危害：降低路面材料强度；对沥青路面，可使沥青剥落；移动荷载作用下能引起唧泥，使路面基层承载力下降；冻胀地区，会影起路面承载力下降；5)地表排水可分为路面表面排水、中央分隔带排水和坡面排水三部分。排水设计的任务把影响路基强度和稳定性的水排到路基范围以外，确保路基的强度和稳定性。9.2路基路面排水设计一般原则1)排水设计要因地制宜、全面规划、综合整治、注意经济，充分利用有利地形和自然水系；2)各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性；3)设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件；重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，排水困难和地质不良路段，应与路基加固相配合；4)路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系；5)路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，就地取材，以防为主，讲究经济效益且能迅速排除路面积水。9.3路基排水9.3.1边沟排水边沟设置在挖方路基外侧或低路堤坡脚外侧，与路线方向平行，用以汇集和排除路基范围内以及流向路基的路面排水。边沟不宜过长，边沟的纵坡和路线的纵坡应该一致，平坡路段，应该有一定的坡度，且应保持0.3%~0.5%的坡度。边沟的横断面形式有：梯形、矩形、三角形及流线形。78 其中边沟出口必须设在横向排水良好的地段使边沟汇集来的水能排向路基范围以外且要使得路基干燥或中湿状态。本设计路段属于中湿状态，采用梯形的结构断面，底宽0.6m，沟深0.6m，内侧边坡设置为1:1，边沟砌筑材料用浆砌片石，砌筑砂浆强度采用M7.5，砌筑厚度为20cm。边沟横断面形式示意图见下图9.1。图9.1边沟横断面形式示意图（单位：m）9.3.2截水沟截水沟又称天沟，设置在挖方路基边坡坡顶以外的排水结构物，或山坡路堤上方的适当地点，用来拦截流向路基或地面的水，减轻边沟负担。使挖方边坡以及填方坡脚水流冲刷效果减小。截水沟横断面形式一般也为梯形，沟的边坡坡度一般可采用1：1~1:1.5，底边宽不小于0.5m，沟的深度按设计流量（h）确定，不得小于0.5m。截水沟断面图如图9.2。截水沟的位置应与多数地面水流方向垂直，沟底应具有不小于0.3%以上的纵坡，截水沟长度一般以200~500米为宜。截水沟应保证水流通畅，就近引入自然沟内排出。本设计截水沟采用梯形形式取截水沟底宽0.6m，沟深0.6m，内侧边坡设置为1:1，截水沟砌筑材料用浆砌片石，砌筑砂浆强度采用M7.5，砌筑厚度为20cm，山坡截水沟断面图如下图9.2。78 图9.2山坡截水沟断面图9.3.3排水沟设计排水沟的主要作用是引水，将路基范围内各种水源的水流引路基范围以外的地点，以形成整个排水系统。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形且要结合地形自然条件，平面上力求平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径（10m以上），徐缓改变方向，保证水流舒畅。1)排水沟断面形式。排水沟一般为梯形断面，其大小应根据流量确定，深度与宽度不小0.5米。排水沟边坡视土质而异，一般在1：1~1：1：5。排水沟沟底纵坡不小于0.5%，在条件不允许的情况下允许减小到0.2%。2)排水沟的平面线形。排水沟应尽量采用直线，如必须转弯时时，做成圆顺的弧形，排水沟的长度通常在500米以内，一般根据实际需要而定。3)排水沟与水道的衔接。本设计中，排水沟采用梯形形式，取其底宽0.6m，沟深0.6m，内侧边坡设置为1:1。排水沟砌筑材料用浆砌片石，砌筑砂浆强度采用M7.5，砌筑厚度为20cm。78 图9.2排水沟结构图9.4路面排水设计路面排水由路面的横坡、路肩纵坡、拦水带或者路肩边沟，路肩排水沟等组成。路面排水设施的设计，按暴雨强度确定，采用当地任意连续30min的最大径流厚度（mm）。9.4.1路面表面排水路面表面排水是迅速把落在路面和路肩表面的积水通过路面横向坡度向两边排走，以免造成路面积水而影响安全。本设计行车道路面设置2%的横坡，路肩横坡度设置为3%。路拱排水采取的是通过路面和路肩的横向坡度向路基两侧横向排流，在路线有纵坡时，则为沿合成坡度斜向排流。9.4.2路面内部排水水可通过路面的接缝、路面裂缝、路表以及路肩渗入路面结构层，水在路面结构中会产生诸多有害影响：1)浸湿路基土，使得地基土的强度降低；2)使水泥混凝土路面产生基层唧泥，并将最终导致路肩破坏；3)下渗的水使路基土产生不均匀冻胀，进而造成翻浆，破坏路基。我国《公路排水设计规范》(JTJ018-96）中规定在下列情况，应设置路面内部排水系统：1)年降水量为600毫米以上的湿润地区，路基由透水性差的细粒土组成的高速公路和一级公路或重要的二级公路；78 2)路基两侧容易出现滞水，并且可能渗入路面结构内；3)现有路面改建或改善工程，需排除积滞在路面结构内的水分。本路段为二级公路，且所在地区降水量超高600mm，需设置路面内部排水系统。78 第10章涵洞选型设计10.1涵洞选型设计根据《公路桥涵设计手册基本资料》（范立础,匡文起编），公路跨越沟谷、溪沟、河流以及排除路基内侧边沟水等的时候，常常需要修建涵洞。涵洞是公路构造物的重要组成部分之一，涵洞的设计要和公路的等级、使用任务以及性质等需求相适应，设计时要注意满足行车高程、排水流量以及涵洞净空等要求。10.1.1涵洞选用原则山区河沟坡陡水急、历时短、洪水猛以及水毁比较严重，因此涵位布置应尽量符合水流方向，顺沟设置；线跨越丘陵地区的山脊线，在凹形竖曲线处可有开挖排水沟而不设涵洞的方案，但应注意设涵与挖沟方案的比较，确定最佳的方案；当必须在河湾处设涵时，涵位应设在水流较集中的一侧；涵洞位置应尽量避免布置在可能错动的断层、崩坍、滑坡及岩溶发育等不良地质路段。10.1.2涵洞分类涵洞按结构型式不同可分为管涵、盖板涵、拱涵、箱涵，各类涵洞的适用性与优缺点如表10.1。表10.1各类涵洞的适用性、优缺点和常用孔径结构形式适用性优缺点圆管涵有足够填土高度、流量较小对基础的适应性好，不需墩台且造价低盖板涵低路堤明涵、高路堤暗涵、流量较大构造简单且维修方便，造价一般拱涵跨越深沟、高路堤可采用大跨径、承载力大、施工较繁箱涵地基软弱时整体性强、施工困难、造价高10.1.3常用的洞口形式洞口建筑形式有端墙式、八字墙式、直墙翼墙式以及锥形护坡式等，各类洞口特点参照表如表10.2。78 表10.2各类洞口形式的适用性和优缺点洞口形式适用性优缺点八字墙式平坦顺直、纵断面高差不大的河沟性能较好，施工简单，工程量较小端墙式流速小、流量不大的平原河沟或水渠构造简单，造价低，但水力性能差锥形护坡式需对水流压缩较大的宽浅河沟、涵洞较高大水力性能较好，能增强路堤稳定性，工程量较大直墙翼墙式沟宽与涵洞孔径相近，无需汇集和扩散水流的河沟或水渠水力性能良好，工程量少10.1.4涵洞的布置圆管涵为与当地水田灌溉水路相连，保证水田灌溉的畅通。圆管涵可采用预制管涵，安装前应复核出水口和设计出水口的高程，再进行基底换填减少沉降，换填可采用砂砾等强度较高的材料，管节之间须抹带，洞身底坡坡度取3%。本次设计有两处经过灌溉渠道，所以需要设置二座涵洞。根据表10.1各类涵洞的适用性、优缺点以及10.2洞门形式优缺点，本设计采用圆管涵，进出口形式为八字墙式。涵洞具体情况见表10.3.表10.3涵洞布设表中心桩号角度跨径结构形式涵底标高K4+420901-1.5m钢筋混凝土圆管涵513.00K5+940901-1.5m钢筋混凝土圆管涵525.0078 第11章平面交叉设计11.1平面交叉设计的内容根据《公路平面交叉口CAD系统的研究与开发》[10]对交叉口的定义:道路与道路（或其他线形工程）在同一平面上交错称为平面交叉，又称为交叉口。交叉口设计要求：保证车辆、行人能以最短时间通过交叉口并且通行能力满足各条道路的要求；立面设计能保证排水和转弯车辆的行车稳定等要求。交叉口设计的主要内容：1）选择交叉口的交通管理方式和交叉口的类型，并合理布置各种交通设施；2）平面设计，确定各组成部分的几何尺寸，验算交叉口的行车视距，保证安全通视条件；3）交叉口立面设计与排水设计。11.2平面交叉设计原则 根据《公路平面交叉口CAD系统的研究与开发》[10]，平面交叉设计原则应遵循：1）平面交叉位置的选择应综合考虑公路网现状和规划、经济以及环境条件等；    2）平面交叉形式应根据相交公路的功能、等级、交通量、交通管理方式等因素确定；3）平面交叉范围内公路线形指标要满足行车视距的要求；    4）相交公路在平面交叉范围内的路段适合采用直线，当采用交叉采用曲线时，其半径适宜大于不设超高的圆曲线半径；  5）平面交叉处行人穿越交叉路口的设施应根据公路等级、行人流量和交通管理方式等设置人行横道或人行天桥。7）平面交叉的几何设计应与标线、标志和信号设施一并考虑，综合考虑。11.3平面交叉口的交通分析进出交叉口的交错点分类：合流点——来自不同方向的车辆，向同一方向汇合的地点；冲突点——不同行驶方向的车辆而相互交叉的地点；分流点——同一行驶方向的车辆向不同方向上分离的地点。其中对交通影响最大的是冲突点，再是合流点，最后是分流点。产生冲突点最多的是左转车辆的影响，所以要限制好车辆的左转，一般采用交通管制的方法加以限制。78 11.4平面交叉的布置类型11.4.1加铺转角式特点：优点是交叉口形式简单，占地少，造价低，缺点是要求行车速度低，汽车通行能力小。适用：交通量小，车速低，转弯车辆少的道路以及转弯交通量较小的主要道路。11.4.2分道转弯式特点：交叉口转弯车辆，且其右转弯车辆行驶速度和通行能力都较高。适用：车速较高，转弯车辆较多的一般道路。11.4.3扩宽路口式特点：可减少干扰，车辆行驶的车速较高且事故率低，通行能力大，不足的是占地面积大，投资大。适用：转弯车辆多且交通量大的二级公路以及城市的主干路。本公路在桩号K6+460处与原有老路交叉，设计交叉类型为加铺转角式，形式采用X形，如下图11.1所示。图11.1加铺转角式交叉口（X形）11.5交叉口的设计依据1）交叉口的设计速度主要道路的设计速度原则上应与道路的行驶速度相同,但是差值不大于20km/h；2）设计车辆平面交叉采用小汽车、载重汽车和鞍式列车三种车辆型号作为设计的依据；78 3）设计交通量平面交叉多采用相交道路平均小时交通量作为交叉口设计交通量。11.6平面交叉的设计步骤1）收集资料，收集与设计有关的测量资料、交通资料、道路资料、用地资料、水文资料等；2）交叉口方案设计或形式的确定；3）详细设计：首先确定交通管理方式；然后根据规划交通量和交通管理方式检验交叉口的通行能力；接着是绘制交叉口的平面图；最后计算工程数量以及编制工程概算。78 第12章工程预算12.1工程概算的定义概算即在初步设计阶段，根据初步设计图纸，概算定额，估算的工程量，材料价格、设备的单价以及建设主管部门颁发的有关费率等资料预先计算工程从筹建至竣工验收使用全过程建设费用的经济文件。工程概算是国家确定基本建设总投资、确定工程投资的最高限额以及招投标的依据；12.2工程概算的作用1）概算是国家控制建设投资的根本依据；2）是设计和施工确定最佳方案的依据；3）是实行基本建设招投标，签订工程合同以及竣工工程结算的依据，也是考核、评价建设项目成本和投资取得效果的依据；4）是施工企业加强经营管理，搞好经济核算的基础；12.3概算编制依据1)法定性文件以及包含的设计资料；2)概算指标、费率标准，材料、设备、预算价格等资料综合确定；3)施工组织设计资料以及当地物力资源、劳力资源、动力资源等可宜加以利用情况；4)施工单位自然条件及其变化规律；5)其他工程及沿线设施，比如旧存建筑物的拆迁，与水利和电讯的干扰以及解决的情况等。12.4概算各项费用组成概预算的总金额是由以下四大部分组成的：1）建筑安装工程费；2）设备及工具、器具及家具购置费；3）工程建设其他费用；4）预备费。78 12.5路线工程概算主要内容第一部分：建筑安装工程费第一项：临时工程概算造价76351元第二项：路基工程概算造价9562747元第三项：路面工程概算造价1755351元第四项：桥涵工程概算造价44686元第五项：其他工程沿线设施第二部分：设备及工具、器具购置费第三部分：工程建设其他费用概算造价372759元本设计只计算主体工程的造价，该工程概算总造价为11439135元。78 结论两个多月的毕业设计马上要结束了，在结束本次设计的时候，学到很多也收获很多。我要感谢各位老师和同学们的热情帮助，特别是我的指导老师唐依民老师，在我设计迷惑的时候，在我不不专心的时候，是唐老师一次又一次的给我帮助，使我慢慢的进入了设计的状态，一次一次的指导我，一次一次的修改我不足的地方，最终完成了这次二级公路的初步设计。这次毕业设计的课题是湖南省龙山至永顺二级公路K4+000—K7+006段初步设计，在开始阶段，由于对海地软件不是很熟悉的时候，设计的效率不是很高，后面随着对设计内容的慢慢熟悉以及唐老师的指导和同学的帮助下，最终完成了本次设计。本段路线拟定路基宽度为8.5m，单幅双车道，无中央分隔带，路肩为2×0.75m，行车道为2×3.5m，设计车速为60km/h。本设计路线总长3006m，起终点桩号从K4+000.00-K7+006，设计路线共设置了4个平曲线，纵断面设计设置了9个变坡点，最大纵坡为5.429%，最小纵坡为0.490%，最大坡长430.189m，最小坡长240.976m。最后，设计的成果包括了文字和图纸两部分。文字部分包括了路线平、竖曲线计算及超高加宽计算；挡土墙设计；土石方调配；路面结构设计计算；设计概预算。图纸部分包括路线方案比选图；路线平面图；路线纵断面图；路基标准横断面图及一般横断面图；路面结构图；排水、防护系统结构图；挡土墙设计图；桥涵设计图。通过这次毕业设计对专业知识和设计规范有了更深的理解，同时也深深的认识到，自己所学的所掌握的知识还远远不够，在今后的工作中，一定要努力学习知识，努力提高自己技能。78 参考文献[1]吕军等.贯彻节约理念实行因地制宜——龙永告诉公路优化设计的探索与实践.湖南交通科技.2011.[2]交通部行业标准.公路工程技术标准(JTGB01-2003).北京:人民交通出版社,2004.[3]杨少伟等编著.道路勘测设计.北京:人民交通出版社,2009.6.[4]邓学钧编著.路基路面工程.北京:人民交通出版社,2008.4.[5]交通部行业标准.公路路线设计规范(JTJ014-94).北京:人民交通出版社,1995.[6]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范(JTGD30-2004).北京:人民交通出版社,2004.[7]中华人民共和国行业标准.公路路基施工技术规范(JTJF10-2006).北京:人民交通出版社,2006.[8]中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD40-2002）.北京:人民交通出版社,2002.[9]JTJ018-04，公路排水设计规范[S]．北京：人民交通出版社，2004.[10]赵一飞.公路平面交叉口CAD系统的研究与开发.长安大学硕士论文.2002.78 附录附图1路线方案比选图附图2路线平面图附表3直线曲线及转角表附表4逐桩坐标表附图5路线纵断面图附表6纵坡及竖曲线表附表7路基设计表附表8超高计算表附图9路基标准横断面图附图10路基横断面图附表11路基土石方数量表附图12水泥混凝土路面结构图附图13路基路面排水设计图附图14边坡防护设计图附图15挡土墙设计图附图16涵洞设计图附表17工程总概算表78 致谢三个月时间的毕业设计是我大学生活中忙碌而又充实一段时光。这里有治学严谨而又亲切的老师，有互相帮助的同学，更有积极、向上、融洽的学习生活氛围。短短的时间里，我学到了很多的东西。不仅学到就更多的理论知识，扩展了知识面，提高了自己的实际操作能力；而且学会了如何去学习新的知识，学会了面对困难和挑战，学会了团结合作，互助互利。借次次机会，向所有帮助、关心、支持我的老师、朋友同学，表达我最真诚的谢意。首先感谢我的指导老师唐依民老师以及各道路组的老师。在毕业设计开始之初我没进入状态的情况下，是唐老师的再三提醒和开会教育下让我慢慢的进入状态；我的毕业设计是在各道路组的老师帮助下和唐老师无数次的修改下完成，对他们耐心指导和帮助表达我最真诚的谢意，感谢老师们在这几个月来所付出的努力。在这段时间里，我从他们身上，不仅学到了许多的专业知识，更感受到了他们工作中的兢兢业业，生活中的平易近人的精神。此外，他们的严谨治学态度和忘我的工作精神值得我去学习。在此，请允许我对您们说一声：“老师，您辛苦了！”。非常感谢我的同学。当我在毕业设计过程中遇到问题和困难时，是他们给我提出许多关键性的意见和建议，使我对整个毕业设计的思路有了总体的把握，并耐心的帮我解决了许多实际问题，使我获益良多。同时，感谢四年来传授我知识的老师们，更要感谢我的家人及朋友对我学业上的支持和鼓励，感谢所有关心、帮助过我的人。我不会忘记你们。在以后的学习、工作、生活中我将更加努力，用自己的行动回报社会、学校、老师及同学。学生签名：日期：78