路桥方向项目设计方案

1 路桥方向项目设计方案 线 路线所经地区，位于陕 位于陕西南部，地处秦岭南坡，呈西北高、东南低，并由西北向东南呈倾斜地势。气候为暖温带间凉亚热带过渡性气候 ， 介于亚热带和暖温带的过度地带 。 柞水为中国西北东线内陆地区，兼有南北气候带的特征，北部属暖温带，东南部属北亚热带，整个县域属亚热带和温暖带两个气候的过渡地带，植被繁衍群落差异明显。全年日照 冷平均气温 ，最热平均气温 。极端最高气温 ，最低一 ，无霜期 209天，年降水量 742大降水量 83年），最小降水量 76年），四季分明，温暖湿润，夏无酷暑，冬无严寒，宜长、短日照和不同温湿度条件下的植物发育生长。 本地区公路路线特点：地处岭山系，地面高度变化较大，属山岭重丘区。期间又有河流分布，乾佑河贯穿整个地区。同时又处于柞水县县城附近，综合情况复杂。 该地区选线原则及依据：根据该地区地形起伏变化情况摸清地形、地质和水文条件，选出方向顺直，工程量少的路线方案。同时在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经 济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线必须深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。并且要注意一下问题：（ 1）注意利用有利条件减少工程量，（ 2）注意平、纵、横应综合设计。 2 道路等级的确定： 由于每条道路在国民经济中的作用不同，自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。公路路线设计规范 20 2006将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等 级： （ 1）高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 55000辆； 六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 40000 80000 辆； 八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 60000 100000 辆。 （ 2）一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。 四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 15000 30000 辆； 六车道 一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 55000 辆。 （ 3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。 双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 5000 15000 辆。 （ 4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。 双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 2000 6000 辆。 3 （ 5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。 双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 2000以下。 单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客 车的年平均日交通量 400以下。 （ 1）已知资料 路段初始年交通量（辆 /日，交通量年平均增长率 8%） 表 1 1 路段初始年交通量 车 型 黄河 脱拉 138 东风 野 通 量 550 450 450 400 （ 2）我国公路工程技术标准规定：标准车型为小客车各汽车代表车型与标准车型换算系数如下： 表 1 2 各车型换算系数 汽车代表车型 车辆折算系数 说 明 小客车 19座的客车和载质量 2中型车 19座的客车和 载质量 2大型车 质量 7t 14拖挂车 质量 14（ 3）交通量计算 初始年交通量： 折合成小型车为： 0 5 5 0 1 . 5 4 5 0 2 ( 4 5 0 4 0 0 ) 3 4 2 7 5N 4 按设计年限 15年考虑，交通量年增长率 6%，则远期交通量可达： 1 1 5 10 (1 ) 4 2 7 5 (1 8 % ) 1 2 5 5 7 交通量处于 5000 15000 之间，根据公路路线设计规范 20 2006拟定该公路等级为双车道二级公路。地形为重丘区设计车速为60KM/h。 计要素确定 线方案 及主要技术指标确定 在本设计中，地形复杂、地区范围很广 该公路为二级公路双车道，设计车速为 60km/h。道路宽度为 10米 . （ 1） 停车视距 :75m. （ 2） 圆曲线最小半径 :一般值 :200m,最小值 :125m. （ 3）二级 公路整体式断面 形式不用设计 中间带，其 断面 各部分宽度应符合 :二级 公路 基本要求 （ 4）路肩宽度 : 表 2 3 路肩宽度表 一般值（ m） 最小值（ m） 右侧硬路肩宽度 路肩宽度 5）最大纵坡 :6%，最小纵坡 （ 6）最小 坡长 :一般值 200m，最小值 150m （ 7） 竖曲线最小长度和最小半径表 （ 60Km/h） 如表 2 8）最大坡长：如表 2 5 表 2 4 凸形竖曲线最小半径和最小长度 凸形竖曲线半径（ m） 一般值 极限值 2000 1400 5 表 2 5 纵坡最大坡长表 纵坡坡度（ %） 3 4 5 最大坡长（ m） 1200 1000 800 连续上坡（或下坡）时，应在不大于上面所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于 3%，其长度应符合纵坡长度的规 定。 在路基设计中应符合环境保护的要求，避免引发地质灾害，减少对生态环境的影响。路基工程应具有一定的强度，耐久性和稳定性。设计前应做好地质工程勘察工作，查明水文地质和工程地质条件，或许所需的岩土物理力学参数。路基设计应从地基出路、路基填料选择、路基强度与稳定性、防护工程、排水系统，以及关键部位路基施工技术等方面进行综合设计。路基设计避免高路堤深路堑，当路基中心填方高度超过20m、中心挖方深度超过 30m 时，宜结合路线方案与桥梁。隧道等构造物或分离式路基作方案比选。 在沥青路面设计中应遵循的原则如下： （ 1）开 展现场资料调查和收集，做好交通荷载分析与预测，按照全寿命周期成本的理念进行路面设计。 （ 2）调查掌握沿线路基特点，路基干湿类型，在对不良地质路段处理的基础上，进行路基路面综合设计。 （ 3）遵循因地制宜、合理选材、节约资源与投资的原则，选择技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。 （ 4）结合当地条件，积极、慎重地推广新材料、新工艺、新技术，并认真铺筑试验路段，总结经验，不断完善，逐步推广。 （ 5）符合国家环境保护的有关规定，保护相关人员的安全和健康，竖曲线最小长度（ m） 一般值 极限值 60 50 6 重视材料的再生利用与废弃料的处理。 在路基排水 设计中的一半规定： （ 1）为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态 ,必须将影响路基稳定的地面水予以拦截 ,并排除到路基范围之外 ,防止漫流、聚积和下渗。对于影响路基稳定的地下水 ,应予以截断 ,疏干 ,降低水位 ,并引导到路基范围以外。 （ 2）路基施工中应校核全线排水系统的设计是否完备和妥善 ,必要时予以补充和修改。使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。 （ 3）路基排水设施应有合适的泄水断面和纵坡。高速公路和一级公路的边沟不应作为农业排灌渠道 ,其他公路不得已时可和排灌渠道结合 ,但应适当加大泄水断面 ,并采取加固措施 以防水流危害路基。 排水设施的进出水口 ,应视当地土质、水文、地形条件及筑路材料等情况 ,适当加固。 （ 4）路基施工中 ,必须按设计要求首先做好排水工程以及施工场地附近的临时排水设施 ,然后再做主体工程。在无条件时 ,排水工程可与路基同步施工 ,并使其随施工进度逐步成型。 7 第 1章 路线设计 述 路线方案是路线设计最根本的问题。路线方案是否合理，不仅关系到道路本身的工程投资和运营效益，还关系到道路的使用功能和国家的路网规划、国家的政策和国防要求等。因此，路线基本走向的选择应综合考虑公路的等级、在路网中的作用、水文、 气象、地质、地形等自然条件，结合铁路、航空、水运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况等，从所有可能的方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。 公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准，在路线起终点间综合地形，地质 ,地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素在实地或纸上选定公路中线位置，然后进行测量和有关设计工作。路线的选定与公路线形设计有密切的关系 ,线形设计是对公路路线平、纵、横设计的基础，平、纵、横设计也是对其深一步细化和调整的依据，故选线定线应与几何设计相结合。 线的 一般原则 选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原则如下： （ 1）在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、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、快捷的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也不应片面追求高指标。 8 （ 3）选线注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。 （ 4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。 （ 5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。 （ 6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染等问题。 线步骤 一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤 : （ 1）首先确定起终点的位置 ,根据地形图上的地形地貌及相关的设计资料确定两点间路线的基本走向。 （ 2）按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点，如沿线房屋、农田等地点要重点控制 ,然后连接控制点，初步完成路线布局。 （ 3）本设计本着方便城镇出入 ,少占田地 ,尽量避免穿越池塘 ,尽可能利用老路 ,路线短 ,填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下 ,进行平纵横综合设计 ,以定出道路的中线。 面线形设计 面线形设计的一般原则 （ 1）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； （ 2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量地选用较大的圆曲线半径。 （ 3）两同向曲线间 应设有足够长度的直线，不得以短直线相连。 9 （ 4）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜。 （ 5）曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。 （ 6）应避免连续急转弯的线形。 形 ) 2 3图 3形图 转角值分别为 : 59;21;46 321 缓和曲线的圆曲线计算 （ 1） 取圆曲线半径 001 ，如图 310 1 /2（ ） 1（ ）图 3曲线长（ m） 切线长（ m） 外矩（ m） 曲线半径（ m） 缓和曲线（ m） L 圆曲线（ m） 设定缓和曲线长度 : 依照标准取缓和曲线 0s 带有缓和曲线的平曲线计算公式 切线长： ( R + P ) t a n + 线长： 180 外 距： h = ( R + P ) s e c - 切曲差： h h h=2J T L内移值： 2432 4 2 3 8 4R 11 切线增值： 322 2 4 0 主点桩号计算公式 D TY L 2Z2Z 曲线主点桩号 : 11 1 0 . 2 8 80 5 2 4 . 0 1 5 0 5 2 9 . 1 5 922 Q Z K K 41 01 （ 2） 取圆曲线半径 502 ，如图 312 2 /2（ ） 2图 3曲线长（ m） 切线长（ m） 外矩（ m） 校正数（ m） 曲线半径（ m） 设定缓和曲线长度 : 依据标准取缓和曲线长 0m 曲线主点桩号计算 : （ 3） 取圆曲线半径 503 ，如图 3 13 3 /2（ ） 3图 3曲线长（ m） 切线长（ m） 外矩（ m） 校正数（ m） 曲线半径（ m） 设定缓和曲线长度 : 依据标准取缓和曲线长 0m 曲线主点桩号计算 : 63 22 52 22 5 2 822 断面设计 纵断面反映了路线纵坡的的变化、路中线位置地面的起伏、设计线与原地面线的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可 14 以完整的表达出路线作为空间曲线的立体线形效果。 纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，在用横断面图检查 、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。 根据道路的等级（二级公路）、沿线自然条件和构造物控制标高，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。具体路段设计可见纵断面设计图。 断面设计原则 有以下四条： （ 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。 坡设计要 求 （ 1） 设计必须满足各项规范。 （ 2） 纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。 （ 3） 沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。 （ 4） 应尽量做到填挖平衡，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。 具体规范规定如下： 15 （ 1）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。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。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、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。 我国公路工程技术标准在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道路的最大纵坡。各级公路最大纵坡的规定见表 3 1 所示。 表 3 1 最大纵坡 计算行车速度 120 100 80 60 最大纵坡（ %） 3 4 5 6 （ 2）坡长限制 最小坡长：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，车速越高越感突出。纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，加剧驾驶劳累。换挡引起能量，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 20 2006规定了各级公路最小坡长。见表 3 2： 表 3 2 最小坡长 设 计速度（ Km/h） 120 100 80 60 最小坡长 （ m） 300 250 200 150 （ 3）竖曲线最小半径 16 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、行驶时间不过短和行驶视距的要求。查公路路线设计规范 20 2006得： 设计车速为 60 /v Km h 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。见表 3 3： 表 3 3 竖曲线最小半径与竖曲线长度 设计速度 (km/h) 120 100 80 60 40 30 20 凸形竖曲线最小半径 (m) 一般值 17 000 10 000 4 500 2 000 700 400 200 极限值 11 000 6 500 3 000 1 400 450 250 100 凹形竖曲线最小半径 (m) 一般值 6 000 4 500 3 000 1 500 700 400 200 极限值 4 000 3 000 2 000 1 000 450 250 100 竖曲线长度 (m) 一般值 250 210 170 120 90 60 50 最小值 100 85 70 50 35 25 20 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，并依据规范的规定合理的选择了半径。 该公路全长 线共设两个竖曲线。其中一个凹形竖曲线，一个凸形竖曲线。 变坡点桩号： 80， 50 纵坡坡度： 竖曲线半径： 2000m， 3000m 以变坡点 1为例计算：（凹形竖曲线）如图 3 5： 17 桩号：桩号：桩号：图 3 5 变坡点 1示意图 21 2 . 7 1 7 % ( 2 . 4 0 4 % ) 5 . 1 2 1 % ，为凹形。 曲线长： 2 0 0 0 5 . 1 2 1 % 1 0 2 . 4 2L R m 切线长： 1 0 2 . 4 2 5 1 . 2 12 2 2 外 距： 225 1 . 2 1 0 . 6 5 62 2 2 0 0 0 变坡点 80 竖曲线起点桩号 = 曲线终点桩号 = 80+变坡点 2为例计算：（凸形竖曲线）如图 3 6： 18 桩号： 桩号：桩号：图 3 6 变坡点 2示意图 21 1 . 9 3 3 % 2 . 7 1 7 % 4 . 6 5 % ，为凸形。 曲线长： 3 0 0 0 4 . 6 5 % 1 3 9 . 5L R m 切线长： 1 3 9 . 5 6 9 . 7 52 2 2 外 距： 226 9 . 7 5 0 . 8 1 12 2 3 0 0 0 变坡点 50 竖曲线起点桩号 = 曲线终点桩号 = 50+上计算值均与软件计算值相符。 高设计 高确定 设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上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。 可采用绕中线旋转的方式来设计。 由汽车在曲线上行驶的力的平衡方程式，可得公式 : 19 2 127h 曲线超高率， 横向力系数， V 车速， R 半径。 （ 1）第一段圆曲线上超高计算： 超高缓和段长度的计算 由于半径 R=200m，设计速度 K=60Km/h 根据规范取超高坡度 4%， 超高渐变率 1=175高缓和段长度为 : ( 3 . 5 0 . 5 ) ( 4 % 2 % ) 4 2 1 7 5 最小超高过渡段长度（ m） B 旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（ m） i 超高坡度与路拱坡度的代数差（ %） P 超高渐变率 20 表 3 4 绕中线旋转超高值计算公式 超高位置 计算公式 备 注 X 曲线上 外缘 j ( / 2 )j G J G i i i b B i i 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 :X= c/ b/ /2 i B i 内缘 / 2 / 2 i B i b B i J 过渡段上 外缘jb( / 2 X / i i L 定值） 内缘bx) / 2 / 2 b /G j x c hB i B b x l i hi/ 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 为 需要的距离，一般可取 0x 与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离； 21 x 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； 基外缘抬高值； b 圆曲线加宽值； x 距离处路基加宽值； 以上长度单位均为 m。 计算各桩号处超高值 : 超高起点为 线段的硬路肩坡度与行车道相同为 2，土路肩为 3，圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与 行车道的坡度相同，均为 4，外侧的土路肩坡度为 即向路面外侧），内侧土路肩坡度过渡段长度为 : 0 ( 3 % - 2 % ) 0 . 7 5= = 0 . 7 5 1 0 0L 所以取 0L = 1m 。 内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成 路面横坡相同。 （ 2）第二段圆曲线上超高计算 超高缓和段长度的计算 由于半径2 = 250计速度 = 60km/根据规范取超高坡度%，超高渐变率 1175P，所以，超高缓和段长度为 : 22 5 ( 4 % 2 % ) 3 6 . 7 5 1 7 5 计算各桩号上超高值 : 超高起点为 =1内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成 路面横坡相同。 （ 3）第三段圆曲线上超高计算 超高缓和段长度的计算 由于半径3 = 250计速度 = 60km/根据规范取超高坡度%，超高渐变率 1175P，所以，超高缓和段长度为 : 5 ( 4 % 2 % ) 3 6 . 7 5 1 7 5 计算各桩号上超高值 : 超高起点为 =1内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成 路面横坡相同。 此部分详细数据可见路基超高加宽表。 断面设计 公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求： 横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行公路路线设计规范20 2006规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并确定公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。 设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与之间配合，不能任意减、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必 须沿路基通过时，如流量较小，纵 23 坡适宜，可考虑与路基边沟合并，但边沟断面应适当加大。 路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑直立的加筋土挡墙。 地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑进行设计。 断面设计原则 （ 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。 （ 4）沿河及受到水浸水淹的路段，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。 （ 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。 项技术指标 （ 1）查规范，得各项技术指标 路基宽度 设计年限 15年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为 日辆12557 ， 24 公路等级为二级，车道数拟定双车道。二级公路车速为 双车道的路基宽度一般值为 10m,取设计车道宽度为 2 路拱坡度 沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为 12%，故取路拱坡度为 2%；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大 1%2%，故取路肩横向坡度为 4%，路拱坡度采用双向坡面，由路中 央向两侧倾斜。 路基边坡坡度 由公路路基设计规范 知，当 3 2 15 32 第 3章 排水设计 基排水目的和要求 路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素也很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护中，必须十分重视路基路面排水工程。公路排水设施是公路工程必不可少的重要组成部分，在施工期可以提高施工效率，保障施工人员及设备的安全；在运营期，可以减少公路的返修率，减低维护费用，提高汽车运行的平稳性和安全性，提高行车 速度，保证正常的通车时间，减少交通事故。 路基设计时，必须将影响路基稳定性的地面水排除和拦截在路基用地范围以外，并防止地面漫流、滞积或下渗。对影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引到路基范围以外适当的地点。 基排水设计一般原则 （ 1）排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，做到及时疏散，就近分流。 （ 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 时可适当的增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。路基边沟一般应用作农田灌溉渠道，两者必须合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。 （ 3）设计前查明水源和地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑排水与桥涵布置相配合，地下与地面排水相配合，平面布置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难 33 和地质不良的路段，还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计。 （ 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，不轻易合并自然沟渠和改变水流性质，尽量选 择有利地质条件布设人工沟渠，对于土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注意必要的防护与加固。 （ 5）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固使用，又必须讲究经济效益。 （ 6）为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，也可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。 基排水系统设计步骤 路基排水系统的布置，一般利用路线平面图按下列步骤进行： （ 1）在路线平面图上绘出必要的路堑坡顶线和路堤坡脚线，标明路侧弃土堆和取土坑的位置等。 （ 2）在路基的上侧山坡上可设置截水沟等拦截地表径流。为提高截流效果，截水沟大体沿等高线不止，与地面水流方向接近垂直。路堑上侧有弃土堆时，弃土堆应连续而不中断，并在其上上设置截水沟。下坡一侧的弃土堆，应每隔 50 100m 设不小于 1利排水。 （ 3）路基两侧按需要设置边沟或利用取土坑，必要时采用路肩排水系统和中央分隔带排水系统，汇集并排除道路表面的水。 （ 4）根据沿线地下水的情况，设置必要的地下排水设施。 （ 5）将拦截或汇集的水流，用排水沟管引排到指定的低洼、河沟或桥涵等处 。排水沟应力求短捷远离路基，与其他水沟的联结应顺畅。 （ 6）选定桥涵的位置，使这些沟管同桥涵连成一个完整的排水系统。对穿过路基的河沟，一般均应设桥涵，不要轻易改沟并涵。考虑到路基 34 排水或农田灌溉的需要，也可增设涵洞。 路基综合排水系统设计，除在一般的路线平纵面图上分别表明排水设施的名称（类型）、地点、中心里程桩号、沟底纵坡、跨径或宽度、长度、流向、进出口、挡水结构等有关事项外，特殊复杂的排水地段应绘制细部设计图。 面排水设施 沟 设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡郊外侧，多与路中线平 行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。 沟设置在挖方路基路肩外侧及低填方路基坡脚外侧，与路中线平行的路肩外缘均应设置的纵向人工沟渠，称之为边沟。其主要功能是汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水，以保证路基稳定。 边沟排水量不大，一般不需要进行水文水力计算，依沿线具体条件，直接选用标准横断面即可。边沟由于紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流进入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。 边沟不宜过长，应尽量使沟内水流就 近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时增设涵洞，将边沟水引入路基另一侧排出。边沟的纵坡（出水口附近除外）一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟仍应保持 最小纵坡。 边沟的纵坡一般与路线的纵坡一致。边沟的横断面形式采用矩形，矩形边沟的沟底为 沟采用浆砌片石，砌筑用的砂浆强度采用 沟常用形式如图： 35 图 5 1 边沟横断面图 (单位 m) 水沟 截水沟一般设置在挖方路基边坡顶以外或山坡路堤的上方的适当 位置，用以拦截路基上方流向路基的地面水，减轻边沟的水流负担，保护挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷和损害的人工沟渠，称为截水沟（又称天沟）。 截水沟的横断面形式，一般为梯形，边坡坡度一般采用 1:底宽度为 水沟的位置应尽量与地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟应保证水流畅通，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结构物将水流引入指定地点。截水沟水流不应引入边沟，长度以 200 500m 为宜。 36 路 堤截 水 沟2图 5 2 路堤截水沟图（单位 m） 37 第 4章 挡土墙设计 土墙作用 把防止路基或山体因重力作用而坍塌，主要起支撑作用的支挡结构物称为加固工程。本设计中的加固工程主要采用重力式挡土墙的形式。 挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体的稳定的建筑物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。 本设计为二级公路，路基宽 10m，根据该路段的原地面横坡、地质及材料来源情况，拟在该路段左侧设置挡土墙以保证其路基稳定。 力式挡土墙验算 本参数 墙面高度 (m)： 1h =5 墙背坡度 (+,-)： N= 墙面坡度： M=顶宽度 (m)： 1b = 墙趾宽度 (m)： 墙趾高度 (m)：地内倾坡度： 2N = 污工砌体容重 (kN/ 1r =23 路堤填土高度 (m)： a=3 路堤填土坡度：0M=基宽度 (m)：0b=9 土路基宽度 (m)： d=料容重 (kN/ R=18 填料内摩擦角 (度 )： =35 外摩擦角(度 )： =底摩擦系数： = 基底容许承载力： 0(300 挡土墙分段长度 (m)： 1L =10 算结果 （ 1）求破裂角 38 假设破裂面交与荷载内，采用相应的公式计算： 挡墙的总高度： H= 挡墙的基地水平总宽度： B= = )2)(t 2()(2000 =) ( t a nt a n( c o tt a nt a n A = = 验算破裂面是否交于荷载的内： 堤顶破裂面至墙踵： (H+a)载内缘至墙踵： d=载外缘至墙踵： d+破裂面交于荷载的内，与原假设相符，所选用公式正确。则计算图示为： 39 t a n = Nt a n = 1 / M 0t a n 0 =N 2t a n j = 图 6 1挡土墙计算图示 （ 2）求主动土压力系数 1 )t a n( t a n)s )c o s ( K = 573m = 40312)21(21 H 40 = 3）求主动土压力及作用点位置 1221 = EE x =s EE y =244023 3 )23()(3 y = = 4）抗滑稳定性检算 挡土墙体积 V= 挡土墙自重 G=000 s in)co s ( )s co s GE c =为 抗滑稳定性检算通过。 （ 5）抗倾覆稳定性检算 E 0 =为 抗倾覆稳定性检算通过。 （ 6）基底应力检算 41 B= 2 =为 e B/6 )61(m a x G y =61(m G y =为 0，则基地应力检算通过。 筑方案 工部署 （ 1）施工安排 施工流程 : 测量放线 挡土墙砌筑 台阶、 排水沟 （ 2）材料计划 : 42 表 6 1 主要材料一览表 序号 材料名称 规格 型号 数量 1 水泥 PP54t 2 砂子 细度模数 砂 225 毛石 30 5065 直径 100200m 5 红砖 240*115*53 3）材料技术要求： 水泥： 进仓时要有质量证明文件； 应按品种、强度、出厂期、生产厂等检查验收，并分别堆放，先到先用； 袋装水泥叠堆高度不宜 超过 10包； 不宜露天堆放。如露天堆放，应下有防潮垫板，上有防雨风篷布； 使用期不宜超过出厂期三个月，超期应先行检验其强度。 砂子： 宜采用中砂，并应过筛，砂的质量要求，其密度应大于 其松散体积密度应大于 1400空隙率应小于 45%；用肉眼观察，不宜含有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、矿渣等杂物，砂的含泥量不应超过 5。 毛石： 毛石进场前应检查其强度等级（ 耐久性是够满足设计。检查 砌筑石材的力学性质除了考虑 抗压强度 外，根据工程需要，还应考虑它的抗剪强度、冲击韧性等。石材的耐久性主要包括有 抗冻性 、 抗风化性 、耐火性、耐酸性等。 采用的毛石应质地坚实，无风化剥落和裂纹；石材表面的泥垢、水锈等杂质，砌筑前应清除干净。毛石应成块状，中部厚度不宜小于 15查一组毛石检查试导体试验报告。 43 采用符合国家制定的行业标准的合格产品。外观检查管材的内、外表面应光滑、平整、无凹陷、分解变色线和其它影响性能的其它缺陷。管材不应含有杂质，应不透光。管材端面应切割平整并与轴线垂直。 砖： 根据国家标准规定，普通粘土砖的技术要求包括形状、尺寸、外观质量、强度等级和耐久性等方面。 进场前检查红砖 的品种、强度等级，要求必须符合设计要求，并应规格一致。边角整齐，色泽均匀。 砂浆： 砂浆进场前需作检测试验，保证砂浆等级和强度必须符合设计要求的强度（ 应符合上述技术要求，用水应采用不含有有害物质的洁净水。拌制时应严格按照水泥、砂重量配合比用量配制，一般选用 500合时间，不得少于 （ 3）机械设备清单： 表 6 2 主要机械一览表 序号 机械设备名称 数量 性能参数 1 水准仪 1 经纬仪 1 反铲挖土机 1 机动翻斗车 5 电动立式打夯机 2 半自动强制式搅拌机 1 500L 7 自卸汽车 6 8t 工准备 开工手续办好之后，立即组织人员、机械进场，并对入场人员作好安全技术交底。机械、设备、机具等合理调配，合理安排，以确保施工进度和施工质量。 施工现场临时水、电设施，由业主指定接点接出，按照现场的使用要求布置，并做好临时保护措施。 技术准备： 44 工程开工前，安排相关技术人员（包括总工程师、土建技术员、测量员、施工员、安全员、质检员）进场。责成各相 关技术人员熟悉图纸等技术资料内容，就图纸上的不明确的内容和施工中预见的重点、难点问题与甲方技术人员在图纸会审、工前会上进行协商并解决。 开工前由项目总工程师对所有全体工作人员（技术员、施工员、工人）进行安全、技术交底，确保施工班组对施工过程、进度计划、施工工艺、施工重点难点、安全注意事项和自身责任明确认识。 施工中遇到不明确的问题（包括图纸上的与施工现场上出现的），由施工班组反馈给技术人员，再由技术人员与甲方技术人员共同协商解决。 工方法、步骤 图 6 2 挡土墙结构图 （ 1）定位放线： 基坑开挖前，用石灰粉放撒出基坑的开挖边线，并在临近位置打入 45 水平桩，在水平桩上标记出开挖深度。开挖时根据基槽地下水位情况处理基槽，如无明显出现地下水，将基槽按设计要求尺寸平整夯实即可；如预见地下水较高将涌入基槽，可沿基坑两边分别加宽开挖 300为预留施工工作面和集水井排水明沟布设位置。 图 6 3 集水井排水沟示意图 （ 2）分段分层开挖基坑： 挡土墙基坑开挖采用机械（反铲挖土机）开挖，采取沿等高线自上而下、分层、分段、依次进行。南面挡土墙的基 坑开挖按各段挡土墙高度