某山区高速公路新线初步设计设计说明书

内容摘要本设计为山东省境内新建公路某段的初步设计。根据设计公路的交通量及其使用任务和性质，确定为高速公路。山东省地处中国东部、黄河下游，路线所经地形为山地丘陵区。本线全线总长 18643.831m。有 9 个平曲线、9 个竖曲线、涵洞 16道，桥梁 2 座，设计车速 100km/h，路基宽度 26m。路面为沥青混凝土结构。本设计说明书进行路线方案的论证，确定合适的设计方案，并推荐一个最佳方案进行详细的技术设计，包括路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，环境评价等各方面内容。设计内容主要包括：运用纬地软件进行道路平、纵、横断面的设计；运用纬地土石方可视化调配系统进行土石方的调配；运用东南大学沥青混凝土路面设计软件进行路面结构设计，同时完成了各种图、表的绘制及计算。关键词：山东中部，山地丘陵，高速公路，平、纵、横设计，路基，路面，排水, 沥青混凝土AbstractThe design is a preliminary design of a new way in Shandong Province. It is defined a highway because of the ways traffic volume, using task and character. and the route through the plain terrain micro-Hill. Shandong is located in eastern China, Yellow River, and the route through the plain terrain micro-Hill. A total length of the route is18643.831metres.There are 9 horizontal curves,9 Vertical Curve,16culert and two bridge in the route. The lane design at speeds of 100 km per hour, and the width of subgrade is 26 metres. The pavement is bituminous concrete structure. Design elements is to use Hint CAD to Complete road flat, vertical, cross-sectional design and use TsfDp V2.5 to Complete Earthwork allocation. We can also use asphalt concrete pavement design software of Southeast University to Complete Pavement Structure Design.Key Words: the middle area of Shandong, the highway, linear design, subgrade, pavement, drainage, asphalt concretei i 目 录1 设计技术标准的确定 11.1 中国公路发展概况 .11.1.1 公路发展概况 .11.1.2 公路建设概况： .21.1.3 我国高速公路发展概况 .21.2 该公路的设计意义 .41.3 沿线地貌，地形，地质，及自然地理特征 .41.3.1 气候特点 .41.3.2 降水量 .51.3.3 水系 .51.3.4 地形地貌 .61.4 道路等级和主要技术指标的论证和确定 .71.4.1 交通量计算及公路等级的选用 71.4.2 主要技术指标 .82 路线设计 112.1 路线平面设计 .112.1.1 概述 .112.1.2 选线的步骤和方法 .122.1.3 路线方案的选择 .132.2 定线操作步骤 .142.3 平面设计的要求 .152.3.1 平面设计满足的要求 .152.3.2 平面线形的均衡与连贯 .162.3.3 避免连续急弯的线形 .162.3.4 平曲线长度 .162.3.5 曲线间直线最小长度的要求 .172.4 圆曲线设计 .172.4.1 一般规定 .172.4.2 不设超高的圆曲线最小半径 .172.4.3 圆曲线最大半径 .172.4.4 圆曲线选用要求 .172.4.5 特殊要求 .182.5 缓和曲线设计 .182.5.1 缓和曲线的有关规定 .182.5.2 缓和曲线的长度选用 .182.6 本段平面设计 .202.6.1 平曲线要素值的确定 .202.6.2 纬地软件平面设计 .202.7 路线纵断面设计 .212.7.1 纵面线形设计的一般原则 .212.7.2 纵面设计思路 .212.7.3 本设计中的纵断面设计： .23ii ii 2.7.4 纬地纵断面设计 .242.7.5 本段纵断面设计 .273 路基设计 293.1 概述 .293.1.1 路基横断面设计 .293.2 纬地软件应用 .303.3 路基横断面设计 .303.3.1 路基设计计算 .303.3.2 确定路基标准横断面图 .313.3.3 横断面要素的确定 .313.3.4 横断面设计的原则 .313.3.5 行车道宽度的确定 .323.3.6 路拱的确定 .323.3.7 超高的确定 .333.3.8 超高的过渡 .333.3.9 路基防护设计 .343.4 土石方调配 .343.4.1 土石方调配原则 .343.4.2 纬地土石方可视化调配系统 354 路面设计 364.1 概述 .364.2 路面结构选取 .364.2.1 路面结构确定 .364.2.2 本设计中结构层材料的确定 .364.3 沥青混凝土路面设计 .374.3.1 沥青路面设计的内容 .374.3.2 路面结构设计的原则 .374.3.3 沥青路面结构设计理论与方法 .384.3.4 沥青路面交通等级 .384.3.5 公路路面详细设计 .405 桥梁及涵洞 465.1 概述 .465.1.1 小桥涵的设计原则 .465.1.2 桥涵位置的选择 .465.1.3 涵洞形式的选择 .465.2 桥、涵布置 .465.2.1 涵洞类型的选择 .476 其他沿线设施及环境评价 497 小 结 508 致 谢 51附：主要参考资料 52兰州交通大学毕业设计（论文）11 设计技术标准的确定1.1 中国公路发展概况纵观当今世界，经济发达的强国，无一不是公路发达的国家。公路已成为一个国家生产力是否发达的重要标志，也是一个国家实力的重要组成部分。1.1.1 公路发展概况改革开放前公路基础设施的建设旧中国的公路交通极为落后，1949 年全国公路通车里程仅 8.07 万公里，公路密度仅0 海拔最高的沥青路面公路。随着公路事业的发展，公路桥梁建设也得到发展，建成了一批具有中国特色的石拱桥、双曲拱桥、钢筋混凝土拱桥以及各式混凝土和预应力梁式桥。在 19491978 年的 30 年间，尽管国民经济发展道路曲折，但全国公路里程仍基本保持持续增长，到 1978 年底达到 89 万公里，平均每年增加约 3 万公里，公路密度达到 9.3 公里百平方公里。改革开放后公路基础设施的建设改革开放后，国民经济持续高速发展，公路运输需求强劲增长，公路基础设施建设开始发生了历史性转变，其主要表现在：公路建设得到中央和地方各级政府的重视， “要想富、先修路” ，公路建设的重要性逐步为全社会所认识；在统一规划的基础上开始了有计划的全国公路基础设施建设，80 年代初和 80 年代末国家干线公路网和国道主干线系统规划先后制定并实施，使公路建设有了明确的总体目标和阶段目标；公路建设在继续扩大总体规模的同时，重点加强了质量水平的提高，高速公路及其他高等级公路的迅速发展改变了我国公路事业的落后面貌；公路建设筹资渠道走向多元化，逐步扭转了公路建设资金短缺的状况，尤其 1984 年底国务院决定提高养路费征收标准、开征车辆购置附加费、允许高等级公路收费还贷，1985 年起国家陆续颁布有关法规，使公路建设有了稳定的资金来源。从统计数字看，到 1999 年，全国公路里程达到 135 万公里，公路密度达到 14.1 公里百平方公里，为 1978 年的 1.5 倍。二级以上公路占全国公路总里程的比重由 1979 年的 1.3提高到 1999 年的 12.5，主要城市之间的公路交通条件显著改善，公路交通紧张状况初步缓解。同时，县、乡公路里程快速增长，质量也有很大提高，有的省份已实现全部县道铺筑沥青路面乃至达到二级技术标准，全国实现了 100的县、98的乡和 89的行政村通公路。总体而言、一个干支衔接、布局合理、四通八达的全国公路网已初步形成。特别值得一提的是我国高速公路的建设。高速公路建设是改革开放后兰州交通大学毕业设计（论文）2我国公路事业取得的突出成就。1988 年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路（18.5 公里）建成通车。此后，又相继建成全长 375 公里的沈大高速公路和 143 公里的京津塘高速公路。进入 90 年代，在国道主干线总体规划指导下，我国高速公路建设步伐加快，每年建成的高速公路由几十公里上升到一千公里以上。到 1999 年底，全国高速公路通车里程已达 11605 公里。短短 10年间，我国高速公路就走过了发达国家高速公路一般需要 40 年完成的发展历程。高速公路及其他高等级公路的建设，改善了我国公路的技术等级结构，改变了我国公路事业的落后面貌，同时也大大缩短了我国同发达国家之间的差距。 高等级公路的快速发展对公路桥梁、隧道建设提出了较高要求，推动了公路桥梁、隧道数量的增加和技术水平的提高。我国先后在主要江河和一些海峡建设了一批深水基础、大跨径、施工难度很高的桥梁，如黄石长江大桥（我国交通部门自行设计和建设的第一座跨长江特大型桥梁） 、万县长江大桥、铜陵长江大桥、江阴长江大桥（跨径列中国第一、世界第四的钢悬索桥） 、南京第二长江大桥，风陵渡黄河大桥、济南第二黄河大桥，广东虎门大桥、山东女姑山跨海大桥、厦门海沧大桥等。这些工程标志着我国深水基础、大跨径桥梁建设已进入世界先进行列。到 1999 年底，全国公路桥梁已达到 23 万座，总延长 8006 公里；隧道 1257 座，总延长 407 公里。我国公路隧道建设是在几乎空白的基础上得到发展的。1986 年我国第一座设施先进的现代化大型公路隧道鼓山双洞隧道在福州一马尾一级公路上建成。之后，又相继建设了中梁山、缙云山、六盘山、八达岭等一批具有现代化水平的大型公路隧道工程。 1.1.2 公路建设概况： 50 年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20 万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到 14.4，西部地区更高，达到21.8，技术等级构成仍不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是我国公路交通发展的战略重点。兰州交通大学毕业设计（论文）31.1.3 我国高速公路发展概况高速公路是本世纪 20 年代兴起的一种安全、快速、通过能力大的新型交通手段。我国大陆从 70 年代初就开始了高速公路修建的前期准备工作，其中包括高速公路的技术资料翻译、科学考察、可行性研究以及测设工作。1981 年交通部制订的公路工程技术标准中列入了高速公路的技术标准。这些，为高速公路的建设打下了基础。 我国高速公路建设起步虽较晚，但发展很迅速。1988 年首条沪嘉（上海浦桃工业区嘉定县）高速公路建成通车。随后广佛（广州佛山） 、沈大（沈阳大连） 、西临（西安临潼） 、首都机场、京津塘（北京天津塘沽区） 、济青（济南青岛） 、海南环岛（海口三亚） 、广深（广州深圳） 、京石（北京石家庄） 、郑许（郑州许昌） 、长平（长春四平） 、太旧（太原旧关） 、沪宁（上海南京） 、杭甬（杭州宁波） 、长潭（长沙湘潭） 、沪宁上海段、沪杭浙江段、沪杭上海段、厦樟（厦门樟州） 、成雅（成都雅安）等高速公路相继建成通车。到 1996 年底，高速公路通车里程达 3422km（台湾省到 1994 年为 477km 未包括在内） ，位居美国、加拿大、德国、法国、意大利、日本之后，列世界第七。 1988 年到 1996 年平均每年建设高速公路 324km，这个速度仅次于美国，居世界第二。到 1997 年底高速公路达 4735km，建设速度更快，一年建成 1313km。到 2000 年末我国高速公路通车里程已达 16 000 多km，跃居世界第三位。高速公路的建设不仅改善了公路交通运输状况，而且产生了巨大的经济和社会效益，带来了人们观念上的巨大变革。 我国高速公路的发展趋势 交通运输是国民经济的命脉，是经济建设不可缺少的基础设施，它的进步与变革直接关系到生产力的发展与变化。因此，公路运输的增长速度应略高于国民经济增长速度。在未来几十年中，我国的汽车拥有量将继续以较快的速度增长。1980 年民有汽车仅 164.9万辆，1994 年已增加到约 950 万辆，平均年递增 12以上。按此推算，到 2010 年可达6000 万辆。 为适应国民经济持续、快速、健康发展的需要，交通部制定了我国公路建设的二十四字方针：“ 全面规划，加强养护，积极改善，重点发展，科学管理，保障通畅” 。根据这一方针，到 2000 年末，我国已建成高速公路里程 1.6 万公里，跃居世界第三位。根据交通部“十五”规划和 2015 年远景规划，预计 “十五”期间我国将新增高速公路超过 2.5 万公里，京沈、京沪高速公路全线贯通，在我国东北、华北、华东地区之间形成了一条公路快速运输大通道。随着路段的不断延伸，我国高速公路网的基本框架可望在二十一世纪初初步形成。它的形成和发展，必将对我国经济尤其是沿线区域的经济发展产生深远的兰州交通大学毕业设计（论文）4影响，起到推动作用。根据公路主骨架国道主干线建设发展计划，用 30 年的时间建设“五纵七横”12 条国道主干线系统，总长 3.5 万 km。全国的重要城市、工业中心、交通枢纽、对外口岸将由高等级的国道主干线连接，一个与国民经济发展相适应，与其它运输方式相协调的快速、安全的国家干线网络系统将形成。1.2 该公路的设计意义山东省地处中国东部、黄河下游，省会城市济南市。位于北半球中纬度地带。陆地南北最长约 420 公里，东西最宽 700 余公里，面积 15.7 万平方公里。境域东临海洋，西接大陆。水平地形分为半岛和内陆两部分，东部的山东半岛突出于黄海、渤海之间，隔渤海海峡与辽东半岛遥遥相对，庙岛群岛（又称长山列岛）屹立在渤海海峡，是渤海与黄海的分界处，扼海峡咽喉，成为拱卫首都北京的重要海防门户。西部内陆部分自北而南依次与河北、河南、安徽、江苏 4 省接壤。而且山东地处中国大陆东部的南北交通要道，京杭大运河在境内自东南向西北纵贯鲁西平原，黄河在境内自鲁西南向东北斜贯鲁西北平原。济南、青岛、烟台、威海、潍坊、济宁等城市设有机场，山东的航空企业开辟航线 290 多条；山东铁路以京沪、胶济线为主体，与京九、菏兖石两线形成两纵、两横铁路干线；山东公路交通居全国首位，高速公路贯穿全省各市，县乡公路实现村村通；山东拥有沿海港口 26 个，开通有国际国内航线，构成了境内海、陆、空立体交通。本段设计线路为 205 国道山东省境内的一段，处于鲁中地区，北接 205 国道博山至莱芜段终点，南与京沪高速公路化(化马湾)临(临沂)段(汶南镇两桥庄)搭接，是山东省公路网主框架“三纵三横一环”中之二横的重要组成部分。205 国道北起山海关，南至广州，是贯穿我国华北、华东、华南等地重要交通主干线。本项目的建设不仅完善了山东省公路主干线交通网络，提高了汽车运输能力，改善了山东省发展外向型经济的投资环境，而且对改善区域交通环境和促进区域经济及社会发展具有重要作用。因此，该公路的修建，将为人们的观光旅游带来方便，在促进旅游的同时，也将给当地带来新的经济机遇。带动沿线壮族地区加工工业的发展及丰富的矿产资源的开发，加强少数民族自治县间的关系，大力促进旅游资源开发和少数名族经济的发展，对当地少数民族的发展具有重要意义。1.3 沿线地貌，地形，地质，及自然地理特征1.3.1 气候特点山东省气候温和，雨量集中，四季分明，属暖温带季风气候类型。降水集中，雨热同季，春秋短暂、冬夏较长。年平均气温 11.214.4，由东北沿海向西南内陆递增。兰州交通大学毕业设计（论文）5鲁中山区的沂源及胶东半岛（除烟台、威海、莱州外）年平均气温低于 12.0，半岛东端的荣城、文登和成山头最低为 11.2。鲁西南在 13.7以上，济南市最高为 14.4。全省以一月份最冷，平均温度-4.4 -0.6。最热月一般出现在七月，但半岛东部、东南沿海，受海洋影响，最热月在八月，平均气温比七月份高 0.43.7。7 月平均温度 23.627.4，由东向西递增。极端最低气温在-14.2 -26.8之间，极端最高气温 34.043.0。各地大于 10的积温，一般在 36004600，可以满足一年二作的热量要求。全省日照时数年均 23352768 小时，日照百分率为 55%63%，较南邻的江苏省和安徽省高出三、四百个小时。1.3.2 降水量年平均降水量一般在 500900 毫米之间，由西北向东南递增。鲁西北和黄河三角洲在 600 毫米以下，而鲁南鲁东，一般在 800900 毫米。降水季节分布很不均衡，夏季最多，各地多在 350550 毫米之间，约占全年降水量 60%70%，易形成洪涝。冬季最少，仅 1450 毫米，占全年降水量 5%左右。春季降水一般 70140 毫米，秋季降水一般70190 毫米。冬、春及晚秋易发生旱象。自然灾害常有发生，其中以旱、涝、风、雹对农业生产的影响最大。如 1983 年全省受灾面积 6000 多万亩，其中旱灾占 76%，水灾占 3%，风灾和雹灾约占 14%。1.3.3 水系山东水系比较发达，境内河湖交错，水网密布，自然河流的平均密度为每平方公里在 0.7 公里以上。干流长 10 公里以上的河流有 1552 条，50 公里以上的有 1000 多条。主要有黄河、徒骇河、马颊河、大汶河、小清河、沂河、沭河、胶莱河、潍河、大沽河、五龙河、大沽夹河、泗水、万福河、洙赵新河等。黄河在境内自鲁西南向东北斜贯鲁西北平原，流程 610 公里。京杭大运河在境内自东南向西北纵贯鲁西平原，长 630 公里。南四湖，通称微山湖，总面积 1375 平方公里，为全国十大淡水湖之一。山东半岛三面环海，海岸全长 3024 公里，占全国的 1/6，仅次于广东省，居第二位。沿海滩涂面积约3000 平方公里，15 米等深线以内水域面积约 13300 平方公里，两项合计共 16300 平方公里。为全省陆地面积的 10.6%。全省近海海域 17 万平方公里，比全省陆地面积还大。近海海域中散布着 299 个岛屿，岸线总长 688.6 公里，其中最大的是庙岛群岛中的南长山岛，面积 12 平方公里。山东的河流分属黄河、海河、淮河流域或独流入海。全省平均河网密度为 0.24 公里/平方公里，长度在 5 公里以上的河流有 5000 多条，其中，长度在 50 公里以上的 1000 多条，较重要的有黄河、徒骇河、马颊河、沂河、沭河、大汶河、小清河、胶莱河、潍河、兰州交通大学毕业设计（论文）6大沽河、五龙河、大沽夹河、泗河、万福河、朱赵新河等。山东的湖泊主要分布在鲁中南山丘区与鲁西平原的接触带上，总面积 1496.6 平方公里，蓄水量 23.53 亿立方米。较大的湖泊有南四湖（由南而北依次为微山湖、昭阳湖、独山湖、南阳湖）和东平湖。1.3.4 地形地貌山东地形中部突起，为鲁中南山地丘陵区；东部半岛大部是起伏和缓、谷宽坡缓的波状丘陵，为鲁东丘陵区；西部、北部是黄河冲积而成的平原，是华北平原的一部分，为鲁西北平原区。鲁中南山地丘陵区位于沂沭大断裂带以西，黄河、小清河以南，京杭大运河以东，是全省地势最高、山地面积最广( 占全省中低山面积的 77)的地区。主峰在千米以上的泰、鲁、沂、蒙诸山构成全区的脊背。因诸山偏于北部，故北坡陡、南坡缓。中低山外侧，地势逐渐降低，为海拔 500 至 600 米的丘陵，多山顶平坦的“方山”地形，当地称为“崮子”有大小七十二崮之称。丘陵的边缘则是海拔 40 至 70 米、地表倾斜的山前平原，最后没入坦荡的华北平原中；鲁东丘陵区位于沭河、潍河谷地以东，三面环海。除海拔 700 米以上的崂山、昆嵛山、艾山等少数山峰耸立在丘陵地之上，其余大部分海拔 200 至 300 米的波状丘陵，地表起伏和缓，谷宽坡缓，土层较厚，加之三面环海，气候温湿，利于农林渔牧业发展。全区地势东北部和西南部较高，海拔 500 至 900 米，中部最低，海拔 100 米左右。为断陷平原带；鲁西北平原区位于河湖带以西，黄河、小清河以北，环布于鲁中南山地丘陵区西北两面，地势低平，海拔 70 米左右。利津的宁海以东为现代黄河三角洲，每年向海延伸约 2-3 公里；山东除黄河三角洲与莱州湾沿岸外，滨海地貌都是以断裂上升和海积作用为主的海岸，从成山角至岚山头，主要是曲折的岩石海岸。成山角至蓬莱角是岩、沙质海岸相间分布，以沙质海岸为主，滨海原宽 3 至 5 公里，有陆连岛、连岛沙坝、沙嘴等海积地貌。蓬莱角至大河口为河、海堆积海岸，海滩广阔，潮间带宽 5-10 公里。山东的海岸线全长 3024.4 公里，大陆海岸线占全国海岸线的 1/6，仅次于广东省，居全国第二位。沿海岸线有天然港湾 20 余处；有近陆岛屿 296 个，其中庙岛群岛由 18 个岛屿组成，面积 52.5 平方公里，为山东沿海最大的岛屿群；沿海滩涂面积约 3000 平方公里，15 米等深线以内水域面积 1.3 万余平方公里，近海海域 17 万多平方公里。这些优越的地理条件，在海上运输和海洋资源开发利用上，都将大有作为。1.4 道路等级和主要技术指标的论证和确定道路做为一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线性构造物。公路的路线位置受社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约。兰州交通大学毕业设计（论文）7我们设计的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。1.4.1 交通量计算及公路等级的选用道路等级的确定应从公路网规划的全局出发，综合考虑公路的使用任务、性质，根据远景交通量及交通组成，依据地形和其他自然条件共同决定。设计路线位于山东中部地区，为鲁中南山地丘陵区。当地旅游业较为发达，根据其使用性质及地形限制，要求道路交通等级为高速公路。根据已知的交通组成可确定道路等级，计算如下：车型桑塔纳解放CA-15交通SH-141日野ZM-440长征XD-160黄河JN-162东风EQ-140太脱拉138齐齐哈尔QQ560延安SX161交通量656 798 1036 289 781 965 651 34 512 692测年平均增长率为 6.0%，设计年限为 N=8 年。根据规范上的折算系数表：表 2表 1.2 折算系数表汽车代表车型 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2t7t 的货车大型车 2.0 载质量7t14t 货车拖挂车 3.0 载质量14t 的货车以小客车为标准车型进行折算， 各汽车车型的车辆折算系数如下表 3：表 1.3 各种车型折算系数表车型桑塔纳解放CA-15交通SH-141日野ZM-440长征XD-160黄河JN-162东风EQ-140太脱拉138齐齐哈尔QQ560延安SX161折算系数1.0 1.5 1.5 3.0 2.0 2.0 1.5 2.0 2.0 2.0兰州交通大学毕业设计（论文）8因此，起始年平均日交通量=6561.0+7981.5+10361.5+2893.0+7812.0+9652.0+6511.5+834eN2.0+5122.0+6922.0=12797 (辆/昼夜)设计年限 n=10 年，远景设计年限为 20 年，则各种汽车折合成中型载重汽车远景设计年限平均昼夜交通量为：= =12797 =38719（辆 /昼夜）dN0(1)n(15)(0.6根据公路工程技术标准 （JTGB01-2003）：按规范规定，高速公路为专供汽车分道高速行驶、并全部控制出入的公路。根据公路交通量分级可知，四车道高速公路公路一般能适应远景设计年限内按各种汽车折合成小汽车的年平均昼夜交通量为2500055000 辆。因此，该公路为四车道高速公路。1.4.2 主要技术指标技术标准的确定是一项科学性极强、涉及因素广泛的工作，是公路勘察设计的前提条件。技术标准主要依据公路网规划，从全局出发，按照公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。对于山区高速公路，除考虑这些重要因素外，还要着重从路线走廊的地形、地质、水文条件和环境保护的要求等方面入手，从实际出发进行全面的分析论证一、技术标准确定依据的主要因素1.4.2.1 规划路网的层次对技术标准的影响规划路网的层次对技术标准的拟定有较大的影响，在全国公路网中，国家级主骨架公路网占主导地位，网中的公路应采用高的技术标准，而省级及区域级主骨架公路网中公路的技术标准一般要低于国家级路网，但有时由于区域城镇布局、经济组团布局等因素的影响，这些公路也十分重要，技术标准应适当提高。1.4.2.2 公路的使用任务、功能对技术标准的影响位于同一路网层次的公路，由于使用任务与功能的不同其技术标准也不尽相同。高速公路按其使用任务、功能可分为四种：一是连接两个重要经济中心的公路，往往是国家主骨架路网的组成部分，如是平原区高速公路，应采用高的技术标准；对于连接两个相距较远的重要经济中心的山区高速公路，其技术标准的定位不需过高；二是连接两条主骨架道路的高速公路，由于主骨架道路承担了主要方向的交通，拟建项目仅起到路网的连接作用，其技术标准可适当降低；三是连接区域内经济组团或位于中心城市外围的进出口公路，这类公路十分重要，应选择较高的技术标准；四是旅游或兼有旅游性质的兰州交通大学毕业设计（论文）9高速公路，应注意选择的技术标准对自然景观的影响。特别是山区高速公路，过高的技术标准会对自然景观产生破坏，较高的车速也不利于游客的观光，应选择适当的技术标准。1.4.2.3 设计远景交通对技术标准的影响应根据拟建项目初拟的技术标准和公路的交通组成，分析其通行能力，结合预测的远景交通量选择合理的技术标准。特别是路基横断面各部分的尺寸，必要时可根据各特征年交通量的预测值加以详细分析。由于同一技术标准所适应的交通量是一个变化范围，其与相邻技术标准所适应的交通量也有重叠范围，选用技术标准时应引起注意。1.4.2.4 路线走廊的选择对技术标准的影响路线走廊不同，交通吸引能力可能也不同，因此路线走廊的选择对技术标准的拟定会产生一定的影响，这种影响平原区高速公路一般比山区高速公路明显。在山区，由于公路所处的地理位置及所处路网的特殊性，一般情况下，不同路线走廊对交通的吸引能力差异不大，对技术标准拟定的波动性影响较弱，而路线走廊内复杂的自然条件是影响技术标准拟定的关键因素。因此，应充分了解和查明走廊内的地形、地质和水文条件，依据初拟的技术标准，按照相应的技术指标要求，对不同路线走廊进行布线，研究在不同技术标准条件下路线平纵面指标的变化情况和典型工程的分布情况，定量分析拟定标准的合理性。1.4.2.5 环境保护对技术标准的影响环境保护是评价技术标准运用合理性的重要指标，因此应首先研究在拟定的技术标准前提下，路线布设对环境的影响程度。在山区要重点分析生态环境和水环境，了解和掌握区域生态环境的特点和水资源的分布情况，结合路线布置情况，从定性和定量两方面综合论证技术标准的合理性。根据公路工程技术标准 ，高速公路各项指标如下表所示：表 1-4 高速公路各项指标计算行车速度 100km/h 车道数 4行车道宽 3.75m 右侧硬路肩宽 3m土路肩宽 0.75m 路基宽 26m停车视距 30m 超车视距 160m平曲线极限最小半径400m平曲线一般最小半径700m不设超高 4000m 缓和曲线 85m兰州交通大学毕业设计（论文）10最小半径 最小长度最大纵坡 4% 最小坡长 250m兰州交通大学毕业设计（论文）11续上表 1-46500m（凸） 10000m（凸）竖曲线极限最小半径 3000m（凹）竖曲线一般最小半径 4500m（凹）竖曲线最小长度 210m超高横坡度最大值6%兰州交通大学毕业设计（论文）122 路线设计2.1 路线平面设计2.1.1 概述2.1.1.1 选线的基本原则（1）路线符合干线公路网总体布局的要求。（2）尽可能避让工程地质、水文地质不良地带，尤其是严重液化土、软土地带、湖泽湿地等。（3）平面线形设计在已定路线走廊的基础上，结合沿线地形、地物、工程地质、水文地质、桥位、互通式立交位置以及地方道路规划和水利设施、环境保护等诸多因素，统筹协调组合、优化线位，尽量使线形与地形、地物的限制相协调，少拆迁建筑物，少占良田，并尽量保持原有水利体系和排灌设施的完整性。（4）保持线形的连续性，线形指标大小均衡，避免突变，尽量避免小偏角曲线。（5）为避免驾驶员视觉差错，在高填方区段，尽可能采用较大的曲线半径。（6）根据不同地形、地物限制条件，采用不同设计方法，灵活运用不同线形要素，以曲线为主体，使线形舒展流畅。（7）纵面设计力求与平面线形相协调，在满足技术标准和设计规范、规定要求的前提下，为选定经济合理的路基高度，在对沿线现有道路（含机耕、人行路） 、河渠、水利规划等调查研究的基础上，对各类通道、桥梁、立交的净空要求逐个进行核实，并与当地政府部门协商以达到经济合理的填土高度。（8）尽力做到平面顺适、纵坡均衡，使平纵线形组合协调，保持路线的连续性，满足汽车行驶安全和驾驶人员视觉和心理反应的要求，并充分注意路线与自然景观相协调，减少对生态环境的破坏。（9）在不过多增加工程造价的前提下，尽量采用较高的技术标准。2.1.1.2 平纵面组合设计（1）综合路线所经地区的水文和地质状况，合理确定路基最小填土高度，保证路基的稳定性。（2）明确通道类别，合理设置通道。通道设置是控制路基设计高度的主要因素，通道数量既要满足沿线群众生活、工作便利的需要，又不能过多设置通道而增加工程投资。为合理确定通道数量，尽可能降低路基设计高度，通过对区域内道路网现状和规划进行全面的分析研究，并现场逐个进行调查落实后，本着既方便沿线群众生产和生活，又节兰州交通大学毕业设计（论文）13省工程投资的原则，通过全面分析，综合平衡、合理分类、适当归并，确定了通道数量及位置。（3）有条件的地方道路采用上跨主线的方式。为降低路基填土高度，根据路线通过地区的村、镇分布及被交道路两侧无较大的排灌水渠时，给合主线纵面设计，合理采用被交路上跨主线的方式。（4）适当下挖通道是降低路基填土高度的又一良好措施，但必须根据通道周围的地形、地势情况，有排水条件时方可适当下挖。（5）平纵线形组合设计着重考虑了平纵指标的协调，平、竖曲线的对应关系。避免将凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部置于平曲线的起点或形曲线的拐点处。由于高等级公路平曲线长度均较长，所以欲寻求平纵线形一一对应的关系较困难甚至是做不到的。在长的平曲线内包含几个竖曲线时，应采用路线全景透视图进行检查，以保持线形的连续性和良好的视线诱导作用。2.1.2 选线的步骤和方法2.1.2.1 选线的意义选线就是在地形图或地面上选定路线的方向并确定路线的空间位置的过程。公路沿线分布着大量的建筑物和设施，如桥涵、隧道、排水、安全设施，高速公路上还有收费站、立交、通信设施等。公路路线的位置决定了各种建筑物的配置和设备的位置，反之有一些建筑物的配置也影响路线的位置。路线的位置不仅对工程数量和工程费用有巨大影响，而且对运行安全和运输效率产生深远影响。因此，公路修建之前必须定好路线位置，才能进行各种建筑物的具体设计。公路选线是公路勘测设计中决定全局的重要工作。要做好选线工作，不许综合多方面的因素，逐步接近地、分阶段地进行工作，内容应从粗到细、从整体到局部，工作过程是从面到带、从带到线，同时使路线位置设计有步骤地从较多的方案中经过多次优选，最终达到最佳的空间位置。这种特点，决定了公路定线过程中内、外业的关系。外业勘测与调查是内业定线的依据，而内业定线又指导下一阶段的外业勘测，经过多次反复最后才将路线测设于地面。2.1.2.2 公路选（定）线的总体设计要求要做好公路定线必须具有总体设计观念，解决好下列问题：a 正确处理好公路建设与该地区其他建筑项目的关系，使两者相互协调配合，要兼顾国家、地方的利益，寻求合理的解决方案。b 正确选择主要技术标准。既要使路线各主要技术标准达到最佳配合，又要力争和邻接公路的相互协调，并应考虑远期发展。 兰州交通大学毕业设计（论文）14c 正确处理好路线和其他专业的关系。路线和路线上分布的各类建筑物是一个又有机的整体，应力争它在能力上、结构上和强度上相互配合、协调一致。d 正确处理好设计、施工和运营之间的关系，结合路线的意义与作用，寻求最有利的解决方案。2.1.3 路线方案的选择2.1.3.1. 路线走向的拟定路线方案是根据指定的路线总方向和设计道路的性质、任务及其在公路网中的作用，考虑了社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。路线方案的选择是路线设计中最根本的问题，目的是合理地解决设计道路的起讫点和走向。在一般情况下，新建公路的走向，已在国家或当地路网规划中有了初步轮廓。由于我国社会主义建设事业的飞速发展，工矿资源的不断发现和开发，国家对公路建设不断提出新的要求，因此在勘测设计过程中，要结合路线的性质及其在路网中的作用、政治经济控制点、近远期交通量、主要技术标准、自然条件等因素，进一步认真研究落实。一条路线的起终点及中间必须经过的重要城镇或地点，通常是由公路网规划所规定或领导机关根据国家或地方经济建设需要指定的。这些指定的点称为“据点” ，把据点连接成线，就是路线的总方向或称大走向。两个据点之间常有若干可供选择的不同走向，有的可能沿某河、越某岭，也可能沿某几条河，翻某几个岭，可能走某河的这一岸，靠近某城镇，也可能走对岸，避开某城镇中的等。图为规划路线的起终点，为必须经过的经济据点。若将线路起终点和必须经过的经济据点直接连接，路线虽短捷，但多次跨越大河，直穿较高的山岭和不良地质地段，不仅投资多，而且工程可靠性差、隐患大。为了降低工程造价，消除隐患，可根据自然条件选择有利地点通过 ，绕避不良地质的垭口。作为选线工作的第一步就是要在各种可能的方案中，在深入调查的基础上，通过方案的比选，选择最合理的路线方案作为进一步设计的依据。路线方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响到路线在公路网中能否起到应有作用，即是否满足国家政治、经济、国防的要求和长远利益，长的干线公路尤其如此。所以，路线方案的选择，要从大面积着手。2.1.3.2. 影响路线走向的主要因素由上述路线方案拟定的过程可以看出，影响路线方案选择的因素很多，应综合考虑以下主要因素：（1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革开放、综合利用等重要方针的体现。兰州交通大学毕业设计（论文）15高速公路和一级公路的任务主要是解决起终点间繁重的直达客货运输。因此，路线除必须经过的控制点外，一般对沿线城镇不易过多靠近，路线的走向应力求顺直，不可过多偏离路线总方向，以缩短直通客货运输的距离和时间。对有些政治、经济控制点，路线经过有困难时，应做出与支线连接的方案比较。对于地方公路，则宜靠近城镇和工矿区，以满足当地客货运输的需要。（2）路线在铁路、公路、水运、航空等综合交通运输系统中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。（3）沿线自然条件的影响。地形、地质、水文、气象等自然条件，决定了工程难易和运营质量，对选择路线走向有直接的影响。对于严重不良地质的地区、缺水地区、高烈度地震区以及高大山岭、困难峡谷等自然障碍，选线时宜考虑绕避。（4）设计道路主要技术标准和施工条件的影响。设计道路的主要技术标准，如最大纵坡在一定程度上影响路线走向的选择。例如，同一条三级公路，在翻越垭口时，若采用的最大坡度不同，路线的走向是不同的。采用较大的路线纵坡，可使路线更靠近短直方向。（5）施工期限、施工技术水平等，对困难山区的路线方向选择，具有重大影响，有时甚至成为决定性的因素。影响路线方案选择的因素是多方面的，各种因素又多是互相联系和互相影响的。路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，通过多方案的比较，精心选择，提出合理的推荐方案。地形条件，特别是地面平均自然坡度的大小，对路线位置和定线方法影响很大。定线时应分两种情况区别对待：a 平原微丘区的路线不受高程障碍的限制，这时主要矛盾在路线平面一方，只要注意绕避平面障碍，按短直方向定线，即可得到合理的线路位置。b 山岭重丘区的路线不仅受平面障碍的限制，更主要的是受高程障碍的控制，这时主要矛盾在路线纵断面一方，需要根据地形变化情况，选择地面平均自然坡度与平均坡度基本吻合的地面定线，有意识地将路线展长，以达到预定的高程。由于上述两种情况的地形、地质条件不相同，因此，它们的定线方法也不相同，下面分节叙述。2.2 定线操作步骤（1）认真分析路线走向范围内的地形、地质及建筑物和其他地物的分布情况，确定中间控制点及其可活动的范围。若沿线有需要跨越的河流，应估算桥梁的长度，如果是大桥或特大桥，跨河位置应作为控制点。兰州交通大学毕业设计（论文）16（2）遵循上述定线要点，通过或靠近大部分控制点连直线，交汇出交点。分析前后直线的合理性，如该直线是否会引起大量建筑物拆迁、是否经过了大面积水田或不良地质地区、前后直线长度是否过短等。若不合理，则应根据控制点的可活动范围调整个别控制点位置后重新穿线或调整穿线方案。（3）根据纬地软件分析平曲线半径的控制因素并选配平曲线半径和缓和曲线长度。推荐半径时应考虑标准的有关规定、地形地质特点和有关技术经济要求。平曲线半径一般受曲线内侧障碍物和切线长控制，设计中可以根据实际控制因素反算平曲线半径（4）根据纬地软件计算曲线要素和路线里程，按切线长在地形图上定出曲线的直缓点和缓直点并画出整个曲线。由设计起点或后方曲线的缓直点开始，量出各公里桩、百米桩和主点桩。按里程及地面特征点（设加桩）的标高，以规定的比例尺绘出纵断面图的地面线，曲线内侧填注曲线要素。（5）通常在定出一段平面后，紧接着设计纵断面。在试定出 3.5km 路线后，进行全面的检查、分析，看路线是否合理。经过修改，直到满意为止。重复以上步骤，设计下一段线路，直至设计终点。最后，按标准图式绘制平面图与纵断面图。（6）桥涵及其他单项工程的布置。路线设计的合理性，要结合单项工程的布置与设计综合考虑。应进行桥梁、涵洞的分布，流量与孔径的计算，交叉口位置及形式的确定，以及挡土墙的布置等，这些工作应由有关的专业人员配合进行，综合反映到平、纵断面设计中。2.3 平面设计的要求圆曲线半径、缓和曲线长度，是路线平面设计中要解决的基本问题，但只此对于满足一条路线行驶安全顺畅的要求是不够的。实践证明，直线过长或过短，曲线与直线、曲线与曲线配置的不适当也会导致行车事故，降低通行能力，造成行驶时间和运营费用的损失以及破坏与自然景观的协调。因此，一般来说，平面设计应满足以下几点要求：2.3.1 平面设计满足的要求标准和规范是平面设计的指导性文件，平面设计中，圆曲线半径、缓和曲线长度的取值必须满足其相应的规定。在此基础上，应根据设计条件尽量选用较高的技术指标，不应轻易选用指标中的最大（或最小）值，并保持各种线形要素的均衡性、连续性。平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调路线设计离不开地形，不同的地形要配以不同的线形与之相适应，这不仅是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题。在地势平坦开阔的平原微丘区路线直捷舒顺，在平面线形三要素中直线所占比例较兰州交通大学毕业设计（论文）17大，而在地势有很大起伏的山岭和重丘区路线则多弯曲，曲线所占比例较大。公路延伸距离长，影响范围广，处理不慎将造成永久的后患。一条随着地形的走势或直或弯的舒顺流畅的路线，无论是在节省工程费用、缩短运输时间、保证行车安全、增进自然美感等方面，比硬性用大填大挖做成的线形好得多。行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足。高速公路、一级公路以及计算行车速度不小于 60km/h 的公路，应注重主体线形设计，尽量做到线形连续指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度愈高，线形设计所考虑的因素愈应周全。计算行车速度不大于的公路，苜先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值，在条件允许不过多增加工程量的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，以期充分发挥投资效益。2.3.2 平面线形的均衡与连贯为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。以下几点在设计时应充分注意：（1）长直线尽头不能接以小半径曲线。长的直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故，特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限，小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。（2）高、低标准之间要有过渡。同一等级的公路由于地形的变化在指标的采用上也会有变化，或同一条公路按不同计算行车速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。遇有这种高、低标准变化的路段除满足有关设计路段在长度