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08路桥一班第二组道路勘测课程设计说明书第一章 工程概况及设计标准1.1 工程概况1.1.1 路线走向、起讫点本设计为塔耳岗至帅家湾k0+000-k1+047段的初步设计，设计标准为双向双车道三级公路，设计车速40km/h，路基宽8.5m。设计主线总体走向由北向南，路线起始于塔耳岗北侧，终点位于帅家湾和西张店中界的便道上。1.1.2 地形、地质、等自然地理特征公路工程经过的地区基本为平原区和丘陵地区，山体相对高度不大。路线很大长度经过山区丘陵地段，气候为亚热带季风性湿润气候。沿线土质基本为粘性土,其中类粘性土占40%，类粘性土为60%。1.1.3 沿线施工条件线路的起点和终点都为人口较多的小村庄组，其周边交通条件较好，有围绕全路线的便道和小路，线路及附近区域的山坡谷地均有粘土、亚粘土，可作路基填料。全线有很长一段沿着山坡横切而过，故附近区域石料相当地丰富，覆盖土层薄，为一米左右，故可采用石料作为浆砌片石挡土墙的原材料。工程用水可从沿线居民家接入，较为方便，无侵蚀性，可直接作为工程用水，沿线电力充沛施工时电也可就近搭接。1.2 设计标准1.2.1 设计依据公路工程技术标准 jtg b01-2003公路路线设计规范 jtg d20-2006公路路基设计规范 jtg d30-2004公路桥涵设计通用规范 jtg d60-20041.2.2 主要技术指标及参数公路等级：三级公路公路类型： 新建三级公路路基宽度（行车道宽度）：8.5 m（20.75+23.5）设计车速:：40km/h圆曲线一般最小半径:：100m 极限最小半径:60m不设超高的最小半径:：800m（路拱2%）缓和曲线一般长度:：50m 最小长度:：40m平曲线一般长度：350m 最小长度:：70m停车视距:：40m 超车视距一般值：200m 最低值：150m凸形： 极限最小半径450m； 一般最小半径700m 凹形:：极限最小半径450m； 一般最小半径700m最大纵坡：7% （平原、微丘区一般不大于2%3% ） 最短坡长：一般值为160m；极限值为120m最大超高：8% 第二章 平面设计2.1 选线选线是在道路规划路线起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，且能符合使用要求的道路中心线的工作。2.1.1 选线的原则在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，选定最优路线方案。路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用省、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。选线应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。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。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。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。对于新建的二级公路、三级公路应结合城镇周边路网布设，避免穿越城镇。2.1.2 选线的步骤和方法选线的任务就是在众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。选线一般按工作内容分三步进行：（1）路线方案选择路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向。此项工作通常是在小比例尺地形图上从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选，确定数条有比较价值的方案，然后通过多方案的比选得出一个最佳的方案。（2）路线带选择在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带，也称路线布局。这些细部控制点的取舍，自然仍是通过比选的办法来确定的。（3）具体定线定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。2.1.3 选线方案的确定（1）路线总体布局路线基本走向的选择,应根据指定的路线走向(路线起、终点和中间点的主要控制点)和公路等级，及其在公路中的作用,结合铁路、航空、空运、管道的布局和城镇、工矿企业资源情况，以及水文、气象、地质、地形等自然条件，由面到带,从所有可能的路线方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。塔耳岗至帅家湾三级公路k0+000-k1+047段地形多为平原丘和丘陵地区。选线时，应注意平原微丘区选线的条件，应尽量避免穿越城镇、较密集的居民点。平原区新建公路要占用一些农田是不可避免的，但要尽量做到少占和不占高产田。平原区选线时,应注意以下几项原则：达到较高的技术标准；合理考虑路线与城镇的联系；少占耕地；路线尽量避开重要的电力、电讯设施；避免穿过居民区。另外,路线布设应尽可能地顺直和短捷,一般采用较长的直线,较大半径的曲线,中间加入缓和曲线的线形，转向处偏角小且线形平顺。选择路线方案一般应综合当地的地形、地物、地质情况以及工程造价、施工难易度等，在初定的方案中选出最好的方案。（2）方案比选方案一该方案所经地区地形起伏变化非常小，基本为相对高程非常高的微丘区，土石方调配预算较低，线路两旁居民区较多，能达到方便人口集中地带的居民出行，且线路长度不长，但是该方案的最大缺陷是：1，此线路经过地段大部分为水稻田，影响了高产田的耕种；2，由于水是路基病害的最大直接肇因，此路线在第二个交点附近刚好位于此片地形的最低谷处，因此设计高程非常地底，故路基会受到终年充沛的雨水产生的各种病害，以致减小路基的寿命；3，此条线路需经过河流四次，从经济角度来说，大大消耗了资金。方案二该方案中所经地区所占的水稻田相对前一方案极其少，但是需要到达终点，占用农田是必要的，此路线最大的优点是：1，相对于第一方案，其路线的整体设计高程相对较大地提高了，避免了第一个方案中由于水对路基的病害影响；2，所占用的经济水稻田极其地少，很好地符合了选线的原则；3，全线只有两次交于河流，从经济角度而言，大大节省了资金。经过参考各种因素比选后，路线最终采用第二方案。2.2 平曲线设计2.2.1 设计参数的确定设计车速:：40km/h圆曲线一般最小半径:：100m 极限最小半径:：60m缓和曲线一般长度:：50m 最小长度：40m不设超高的圆曲线最小半径:：800m（路拱2%）平曲线最小长度:：350m，一般值70 m停车视距:：40m 2.2.2 平面线形要素的组合类型本路段共设计三个平曲线。第一个和第三个都采用对称基本型组合，第二个采用不对称基本型组合。圆曲线半径以及缓和曲线长度等取值都满足公路路线设计规范和公路工程技术标准要求。设计技术指标见 平曲线要素表。2.2.3 平曲线要素计算如下图2.1 平曲线对称基本型图平曲线对称基本型的平曲线几何要素计算公式如下： （2.1）（2.2）（2.3）（2.4） （2.5） （2.6） （2.7）下面以第一个平曲线为例进行平曲线对称基本型各要素计算：（1）计算转角起点桩号为k0+000.00,坐标(481.707,488.710),jd1的坐标为（481.497，488.824)，jd2的坐标为（480.847，488.746）,jd3的坐标为（480.432,488.881），终点坐标为（480.200,488.881）。起点至jd1:dx=481.497-481.707=-0.210=488.824-488.710=0.114交点间距=161m,象限角282944.3，,则计算方位角1513015.7。至jd2:延长起点至jd1的连线，在此延长线上取3cm长度的线段a，并在jd1至jd2的连线上取3cm的线段b，连接两个线段的端点为一个等腰三角形，量出这个三角形的底边c长度为2.56cm，根据余弦定理有：=0.743 转角 （2）查取圆曲线半径和缓和曲线长度按照公路路线设计规范（jtg d20-2006），经试算后，取圆曲线的半径为r=200m，缓和曲线长度ls=60m。（3）平曲线几何要素计算由上面计算得：jd1处的转角 mp=0.749m切 线 长：m曲线总长: =206.578m圆曲线长：m外距：m超距：图2.2 平曲线非对称基本型图平曲线非对称基本型的平曲线几何要素计算公式如下： （2.8）（2.9）（2.10） （2.11） （2.12） （2.13） （2.14） （2.15） （2.16） （2.17）下面以第二个平曲线为例进行平曲线非对称基本型各要素计算：至jd3:延长jd1至jd2的连线，在此延长线上取3cm长度的线段a，并在jd2至jd3的连线上取3cm的线段b，连接两个线段的端点为一个等腰三角形，量出这个三角形的底边c长度为4.484cm，根据余弦定理有：=0.9645（2）查取圆曲线半径和缓和曲线长度按照公路路线设计规范（jtg d20-2006），经试算后，取圆曲线的半径为r=250m，缓和曲线长度=60m,。（3）平曲线几何要素计算 =0.749m = =74.6 =74.46 = =98.962 =94.630 =189.958 =98.962=3.634 平曲线几何要素计算成果详见附表中的曲线、直线及转角表第3章 纵断面设计3.1 纵坡及坡长设计3.1.1 纵坡设计的一般要求（1）纵坡设计必须满足规范中有关纵坡的各项规定；（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁，尽量避免采用极限值。缓和坡段最好配合地形很自然的设置，不能连续采用极限值长度的陡坡来结合最短距离的缓坡，争取较均匀的纵坡；（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑；（4）纵坡设计在一般情况下应考虑填挖平衡，并尽量利用挖方运作就近段的填方，以减少借方废方，节省土石方及其他工程数量，降低工程造价；（5）纵坡设计时，应照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求；（6）平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，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。3.1.2 平曲线与竖曲线的组合一般原则（1）平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即满足“平包竖”的原则；（2）平曲线和竖曲线的大小应保持均衡，一条平(竖)曲线不宜设两个或两个以上的竖(平)曲线；（3）暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的、悦目的；（4）平、竖曲线应避免的组合：要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠；计算行车速度40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线；（5）平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。对计算行车速度高的公路，线形设计和周围环境配合尤为重要。3.1.3 设计依据（1）最大纵坡三级公路的最大纵坡为7%。（2）最小纵坡在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡（一般情况下以采用不小于0.5%为宜），故本设计采用最小纵坡设为0.5%。（3）坡长限制三级公路的最短坡长为120m。最大坡长限制为：3%不限；4%1100m；5%900m；6%700m；7%500m:8%300m。（4）平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与路线的长度之比，是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行使的限制性指标。由于本路段是三级公路，标准规定：二级、三级、四级公路越岭路线连续上坡（或下坡）路段相对高差为200500m时，平均纵坡不应大于5.5%；越岭路线相对高差大于500时，平均纵坡不应大于5%，且任意连续3000米路段的平均纵坡不应大于5.5%。3.2 竖曲线设计3.2.1 设计技术规范（1）公路路线线形设计规范（jtg d20-2006）中规定的竖曲线最小半径如表3-2:（2）选择竖曲线半径时应考虑以下因素：选择半径应符合公路路线线形设计规范（jtg d20-2006）的最小半径要求；在不过分增大土石方数量的情况下，为使行车舒适，应采用较大的半径；过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工和排水来看，都是不利的，选择半径时应考虑；夜间行车交通量较大的路段应考虑灯光照射的方向，使前灯照射范围受到限制，选择半径时应适当放大，以使其有较长的照射距离。表3.2 设计速度v=40km/h的竖曲线的最小半径竖 曲 线 半 径凸 形凹 形一般最小值700m700m极限最小值450m450m3.2.2 竖曲线要素计算图3.1 竖曲线要素示意图如图3.1所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为和，它们的代数差用表示，即，当为“”时，表示凹形竖曲线；为“”时，表示凸形竖曲线。（1）用二次抛物线作为竖曲线的基本方程式或 （3.1）式中：坡差（%）；l：竖曲线长度(m)；r：竖曲线半径(m)。（2）竖曲线要素计算公式竖曲线长度l或竖曲线半径r：或 （3.2）竖曲线切线长t：因为tt1t2,则 （3.3）竖曲线上任一点竖距h：因为, 则（3.4）竖曲线外距e：或（3.5）竖曲线计算：现以变坡点3（凸形竖曲线）为例计算各曲线要素。变坡点桩号为k0+750.000，高程为102.357m。计算竖曲线要素由于-3.881%，2.640%，r1600.00 m，故=2.640%-（-3.881%）=6.521%，故为凹形。曲线长：l=r 104.336 m切线长：t= m外 距：e= m计算设计高程竖曲线起点桩号:：（k0+750.000）-52.168=k0+694.533竖曲线起点高程:：m计算竖曲线上20m整桩的设计高程,以桩号k0+780.000为例:横距：竖距：m切线高程： m设计高程：101.193+2.283=103.476 m如：路面设计表高等。各桩号中心的填挖高度详细成果见下表3.3。表3.3 竖曲线设计高程表桩号实际高程设计高程填挖高度k0+000.000104.000 110.000 6.000 k0+020.000105.100 110.444 5.344 k0+040.000109.000 110.889 1.889 k0+053.982109.700 111.200 1.500 k0+060.000111.000 111.333 0.333 k0+080.000113.000 111.778 -1.222 k0+100.000118.000 112.222 -5.778 k0+113.982119.500 112.523 -6.977 k0+120.000119.653 112.644 -7.009 k0+140.000119.876 113.009 -6.867 k0+157.268120.600 113.278 -7.322 k0+160.000120.451 113.317 -7.134 k0+180.000119.746 113.568 -6.178 k0+200.560120.000 113.766 -6.234 k0+220.000119.104 113.898 -5.206 k0+240.000118.000 113.977 -4.023 k0+260.560116.476 114.000 -2.476 k0+280.000115.970 114.000 -1.970 k0+300.000112.636 114.000 1.364 k0+320.000114.933 114.000 -0.933 k0+340.000115.036 114.000 -1.036 k0+360.000112.236 114.000 1.764 k0+380.000110.236 114.000 3.764 k0+400.000116.336 113.999 -2.337 k0+420.000117.236 113.907 -3.329 k0+440.000117.536 113.668 -3.868 k0+460.000117.636 113.279 -4.357 k0+480.000117.136 112.743 -4.393 k0+500.000118.036 112.058 -5.978 k0+504.575113.631 111.882 -1.749 k0+520.000113.553 111.283 -2.270 k0+540.000113.345 110.507 -2.838 k0+560.000112.643 109.731 -2.912 k0+564.575111.952 109.553 -2.399 k0+580.000110.746 108.955 -1.791 k0+600.000107.715 108.179 0.464 k0+604.554112.000 108.002 -3.998 k0+620.000110.471 107.402 -3.069 k0+640.000107.758 106.626 -1.132 k0+644.533106.700 106.450 -0.250 k0+660.000106.000 105.850 -0.150 k0+680.000103.000 105.074 2.074 k0+694.53399.596 104.510 4.914 k0+700.00099.300 104.299 4.999 k0+720.00099.030 103.675 4.645 k0+740.00097.740 103.301 5.561 k0+760.00098.860 103.176 4.316 k0+780.000100.800 103.302 2.502 k0+800.000100.550 103.678 3.128 k0+804.31299.200 103.791 4.591 k0+820.00099.650 104.205 4.555 k0+840.000101.603 104.733 3.130 k0+860.000104.000 105.261 1.261 k0+864.312105.000 105.375 0.375 k0+880.000105.203 105.789 0.586 k0+894.501105.890 106.172 0.282 k0+900.000105.826 106.317 0.491 k0+920.000106.695 106.845 0.150 k0+924.690106.700 106.969 0.269 k0+940.000106.604 107.373 0.769 k0+960.000105.671 107.901 2.230 k0+980.000105.000 108.429 3.429 k0+984.690105.010 108.552 3.542 k1+000.000103.980 108.957 4.977 k1+020.000104.362 109.485 5.123 k1+040.000106.709 110.013 3.304 k1+047.099110.200 110.200 0.000 第四章 横断面设计4.1 横断面设计4.2.1 横断面组成。三级公路的路基横断面组成包括：行车道、路肩、边坡、排水设施等。在某些路段，在边坡上可能有护坡道、碎落台等。其大致组成图示如下图：图4.1 三级公路横断面组成（1）路基宽度确定路基宽度为行车道宽度及其两侧路肩宽度之和。其路幅总宽为8.5米。整个路幅宽度组成如下：行车道宽度：23.5m=7 m； 土路肩宽度：20.75m=1.5m。（2）路基高度路基高度有中心高度和边坡高度之分。中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的地下水毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性。路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。填土高度小于1.01.5m，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.518m范围内的为正常路堤。大于20m的路堑为深路堑。路基设计标高,新建的二、三、四级公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高，加宽地段，则为设置超高、加宽前的该处边缘标高；设有中央分隔带的高速公路，一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。即：本设计的三级公路以路基边缘作为路基设计标高。（3）路基边坡：路基边坡坡度可用边坡高度h与边坡宽度b之比值表示。路堤边坡根据沿线工程地质特性，结合公路路基设计规范（jtgd302004）的有关规定，经综合考虑后，拟定路基边坡：当路堤填土高度小于或等于8m时，边坡坡度为1:1.5；当填土高度大于8m时，采用折线边坡，即上部8m边坡坡度为1:1.5，下部边坡坡度为1：1.75，中间不设平台。填方高度超过20m时，须按特殊设计施工。高路堤的填方数量大占地多，为使路基稳定和横断面济济合理，可以在适当位置设置挡土墙。为防止水流侵蚀和坡面冲刷，高路堤的边坡采取适当的坡面防护和加固措施。此处路堤边坡坡度取为1：1.5（8m以内），大于8m后下部变为1：1.75上部还是1：1.5，本设计边坡坡率都设计为1：1.5。路堑边坡根据路堑工程地质特性进行边坡稳定分析和验算，拟定路堑边坡坡率：土质或强风化岩质边坡12m以内为1:1，大于12m时为1:1.25，岩质边坡采用1：0.3或1：0.5。边坡高度超过8m时设置一级宽1.5m的平台，切方路段边沟外侧设宽1.0m的碎落台。路堑边坡根据边坡高度按1:1设置边坡坡率。半挖半填路基半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足的同时，横向陡坡地段的半填半挖路基，在挖方一侧宽度不足一幅行车道宽时，应将路床深度内的原有土质全部挖除换填，并在上、下路床底面铺设土工格栅以保证行车道内土基的均匀性。坡脚为陡坡地的，每1米高设一层土工格栅。4.2.2 路拱、超高及加宽（1）路拱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，称为路拱。由公路路线设计规范（jtg d20-2006）知，三级公路的路拱应采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜。路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件确定。本设计中行车道和路肩横坡度取3.0%，土路肩横坡度取3.0%。（2） 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。合理地设置超高，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。超高过渡方式采用绕中线旋转，即将外侧行车道绕中线边缘旋转，使之形成独立的超高体系。土路肩横坡：与行车道横坡相同，内侧当超高小于原横坡3%时，采用原横坡3%。超高值计算公式如下所示： (4.1)备注：1.计算结果均为与设计高只差； 2.内外侧边线降低和抬高值是在超高过渡段长度 内按线性过渡。式中：b：路面宽度； ：路肩宽度； ：路肩横坡度； ：路拱横坡度；超高的计算对于低等级公路，一般在确定缓和曲线长度时，已考虑了超高过渡段所需的最短长度，故应取超高过渡段与缓和曲线长度相等，即=。本设计中取=，以中线旋转的最大超高渐变率为1/150。.具体计算成果见路基设计表。（3）道路加宽对于r250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可不加宽。本设计中有两个所设的两个圆曲线半径都小于等于250m，路基加宽0.8m