毕业设计（论文）-一级公路K23+000~K25+000段的道路设计.doc

邵阳学院毕业设计（论文） i 内内 容容 提提 要要 本毕业设计课题为某一级公路k23+000-k25+000段施工图设计。公路全长 2km ,在本设计中为满足缓和曲线要求，jd4 延长至k25+556，公路全长 2.556km，设计时速为80km/h。路基宽24.5m。 本设计包括几何设计和结构设计。在几何设计中，又包括平面设计、纵断面设 计、横断面设计。本段路线平曲线共有交点4个，平均每公里约0.785个，曲线半 径最小为800m。整段路没有采用极限平曲线半径，都是简单曲线。路线最大纵坡 为0.781%，在结构设计中，又包括了路基路面设计、涵洞设计、防护工程设计。 本设计包括2个涵洞设置。防护工程按工程需要，只包括护坡设计。 除了几何设计和结构设计外，本设计还包括了施工图预算。 关键词：一级公路；几何设计；结构设计；施工图预算 邵阳学院毕业设计（论文） ii content summary the subject of graduation design is a construction design for a first-class highway from k23 +000 to k25 +000 section .the road of all length is 2km , in this design to meet the requirement of transition curve, jd4extension to the k25+556, highway is full-length2.556km,the design speed is 80 km/h . and the width of roadbed is 24.5 m . the design of this secondary road includes geometric design and structural design. in geometric design , the graphic design , longitudinal design and cross- sectional design are included . there are 4 intersection of the flat curve of the road and its about 0.785 per km on average . the minimum of radius is 800 m. the limit of falt curve radius isnt used , the simple curve is only used. the biggest longitudinal slope of the road is 0.781% .in structural design , roadbed and pavement design , culvert design, protection engineering design are included. the design includes 2 culverts design . according to the needs of engineering , the slope protection design is just included in the project of protection . in addition to the geometric design and structural design , the design includes the calculation of the project and construction plans of budget. key words: first-class highway; geometric design, structural design, construction plans of budget 邵阳学院毕业设计（论文） 1 1 总概况 1.1 工程概况 本课题为某一级公路k23+000k25+000段的道路设计，路线总长2000m。在 本设计中为满足缓和曲线要求，jd4 延长至k25+556，公路全长2556km，本路段地 形属于平原微丘区，地势起伏不大。多为水田，路段内存在岩石较完整，多为花岗岩 和玄武岩等，局部地段有淤泥质粘土，呈软塑状，给路线开挖带来了一定的困难。沿 线居民区供电及工程用电，可以沿线接用。 本设计区年降水量6001000mm, 46月份约占全年降水量的40%，79月份 常有伏旱或秋旱。沿线地下水，有第四纪覆盖层中的孔隙潜水及基岩裂隙水两种。据 调查，孔隙潜水及红砂岩地段的基岩裂隙水水质均较好，为村民的主要饮用水源，对 混凝土无侵蚀。 1.2 设计标准 1.2.1 主要技术指标 (1) 公路等级：平原微丘一级公路 (2) 公路类型：新建公路 (3) 设计荷载：公路级 (4) 行车道宽度：7.52m (5) 路基宽度：24.50m (6) 设计车速: 80km/h (7) 最大纵坡：5% (8) 圆曲线最小半径：极限值250m，一般值400m 圆曲线的最大半径不宜超过10000m (9) 缓和曲线最小长度：70 m (10) 直线最大长度：1600m (11) 直线最小长度：同向曲线间：480m 反向曲线间：160m (12) 视觉所需要的竖曲线最小半径：凹形rmin=2000m 邵阳学院毕业设计（论文） 2 1.2.2 设计依据 公路路线设计规范 （jtg020-2006） 人民交通出版社 公路路基设计规范 （jtg030-2004） 人民交通出版社 公路工程技术标准 （jtg b01-2003） 人民交通出版社 公路水泥混凝土路面设计规范 （jtg d40-2002） 人民交通出版社 公路桥涵设计通用规范 （jtg d40-2002） 人民交通出版社 1.3 本文研究主要内容 本毕业设计的任务就是在教师的指导下完成某一级公路k28+800k32+300段 施工图设计工作，具体内容包括平面设计、路基设计、路面设计、纵断面设计、横断 面设计、公路排水设计及预算、设计文件的编制和图纸绘制。并了解和熟悉路线设计 程序、方法和文件的组成，以及路线设计软件的使用方法等。 1.3.1资料整理与分析 设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的 各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条 件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概 括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。 1.3.2路线平面、纵断面及横断面设计。 平面设计，包括中线平面设计、计算，以及中桩坐标计算等。 纵断面设计，包括纵断面拉坡，平纵线形综合处理，竖曲线设计以及中桩的填 挖高度计算和纵断面图的绘制等。 横断面设计，包括横断面“戴帽” ，超高、加宽的计算，以及横断面图的绘制 等 1.3.3排水设计 依据交通部颁布 jtj 018-97公路排水设计规范的有关规定设计。路基路面排 水设计根据路线平纵面和涵洞位置及地形进行全面布局，形成完善的排水系统，使降 水能尽快排出路基路面，保持路基路面干燥，确保行车安全和路基的稳定。 1.3.4设计文件 毕业设计文件包括设计说明书和计算书。说明书交代设计内容、设计意图。计算 书交代设计中的具体计算方法和过程。 邵阳学院毕业设计（论文） 3 1.3.5设计图纸和表格 一般要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、路基一般设计图、横 断面设计图、路面设计图、路基排水设计图、路基防护设计图等主要图纸，编制直线、 曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表、施工预算等表 邵阳学院毕业设计（论文） 4 2 平面及纵断面设计 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，又能符合使 用要求的道路中心线的工作。 2.1.1 道路选线的一般原则 (1) 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， 在多方论证、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、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、 营运费用节省、效益好、并有利于施工和养护。 (3) 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。 (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。 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: 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，确定一 条有比较价值的方案。 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。 具体定线 经过上述两步的工作，路线雏形已经明显勾画出来。定线就是根据技术标准和路 线方案，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 邵阳学院毕业设计（论文） 5 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。 地形图识别与简要说明： 资料所给的地形图为某一级公路路段, 该地形农田居多、起伏不大,为平原微丘地 区。基于本定形图地形地貌，并结合平原微丘选线的特点，本设计中选线主要考虑以 下几个因素： 平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形相适应，与周围环境相协调 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足 保持平面线形的均衡和连贯 应避免连续急弯的线形 平曲线应有足够的长度 各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径,按直线 缓和旋线圆曲线缓和旋线直线的顺序组合 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问题，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可能的方案，收集有关资料，确定一条有价值的方 案。 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。 (4) 具体定线 经过上述两步的工作，路线雏形已经明显勾画出来。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。 2.22.2 平面设计 2.2.1 平面线形设计的一般原则 平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。 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。 邵阳学院毕业设计（论文） 6 保持平面线形的均衡连贯。 直线尽头不能接以小半径曲线。 高、低标准之间要有过渡。 平曲线应有足够的长度。 （既满足最小平曲线长度） 各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径。 两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连，否则应调整使之成 为一个单曲线或运用回旋线组合成卵形、凸形、复合形等曲线。 两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度为宜。 应避免连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。 2.2.2 设计参数 本公路是平原微丘一级公路，由公路路线设计规范和公路工程技术标准可 得设计行车速度为80km/h，反向曲线间最短距以不小于2v为宜，即160m，同向曲 线间最短直线长度以不小于6v为宜即480m，圆曲线一般最小半径400m，极限最小 半径为250m，缓和曲线长度最小长度为70m。 2.2.3 线形选择及参数确定 本设计中平面线形采用的方案综合考虑了经济、便民及环境等因素，平面线形连续、 顺适，线形指标较高。本设计包括起终点设计4个交点桩，其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，且取值较 优。具体线形指标见表b-02直线、曲线及转角表 。 2.2.4平曲线计算 （1） 带缓和曲线的道路平曲线见图2.1,其几何要素计算公式如下： （2.1）)( 2402 2 3 m r ll q ss （2.2）)( 238424 3 42 m r l r l p ss （rad） （2.3） r ls 6479.28 (m) （2.4）qtgprt 2 )( (m) （2.5） s lrl2 180 )2( (m) （2.6）rpre 2 sec)( 邵阳学院毕业设计（论文） 7 (m) （2.7）ltj 2 a hy zh o p a t q e qz jd yh hz l ls bobo r 图2.1 “基本型”曲线 （2） 具体计算 jd1:拟定 0“ 800 ,150 ,23 3537 s rm lm 150 5 2 qm 2 150 2400 p 0 150 28.6479 800 切线长m242.305 2 trptgq （） 曲线总长m 0 (2)2479.4293 180 s lrl 外距()sec18.458 2 erprm 超距25.181jtlm 曲线主点桩号计算： k23+698.573-242.305= k23+456.268tjdzh 1 k23+456.268+150= k23+606.268 s lzhhy k23+606.268+479.429-2150= k23+785.697 y lhyyh k23+785.697+150= k23+935.697 s lyhhz k23+456.268+479.429/2= k23+935.697 2 l hzqz , k23+935.697+5.182/2= k23+698.573 校核无误。 2 1 j qzjd 邵阳学院毕业设计（论文） 8 jd2 :拟定1000 ,160 ,3854.9“ s rm lm 160 2 qm 2 160 24 p 切线长431.191 2 trptgqm （） 曲线总长 0 (2)2834.8358 180 s lrlm 外距()sec60.887 2 erprm 超距227.547jtlm 曲线主点桩号计算： k24+675.864-421.191= k24+244.672tjdzh 2 k24+244.672+160= k24+404.672 s lzhhy k24+404672+834.84-2160= k24+919.508. y lhyyh k24+919.508+160= k25+079.508 s lyhhz k24+244.67+834.84-320/2=k24+662.090 2 l hzqz ,= k24+662.090+27.547/2=k+675.864 校核无误。 2 2 j qzjd 2.3 纵断面设计 本设计地面标高及横断面高程均在纸上直接读取。 设计采用“纬地cad”软件进 行纵断面设计，确定设计标高。 2.3.1 纵曲线线形设计的一般原则 纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续，平顺而圆滑的线形，避免在短距 离内出现频繁的起伏。 应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处之线形。 较长的连续上坡路段，将最陡的纵坡放在底部，接近坡顶的纵坡宜适当放缓。 相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。 交叉处前后的纵坡应平缓。 在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。 2.3.2 平曲线与竖曲线的组合一般原则 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即所谓的“平包竖”。 邵阳学院毕业设计（论文） 9 平曲线与竖曲线大小应保持均衡。 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。 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。 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。 2.3.3最大纵坡和最小纵坡 最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，平原微丘一级公路 最大纵坡5%。 在长路堑、低填以及其他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，应采用不小于0.3%的纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。 2.3.4 坡长限制 最短坡长限制 最短坡长的限制主要是从汽车行使平顺性的要求考虑的。由公路路线设计规范 可知一级公路最短坡长为200m。 最大坡长限制 所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行使，当车速下降到最底允许速度时所 行使的距离。 公路路线设计规范规定一级公路的最大坡长：当纵坡坡度为3%时是 1100m，当纵坡坡度为4%时是900m，而当纵坡坡度在3%以下时可不限坡长。 2.3.5纵坡设计步骤 准备工作：绘制标准a3图框，并按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填 写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。 标注控制点：所谓控制点就是影响纵坡设计的标高控制点。如路线起终点，越岭 垭口、居民区、河流、立体交叉点等。本路线经过的地方没有其它已有的建筑物，并 且可以根据设计的需要对起终点进行适当的填挖，故没有控制点。 试坡：试坡主要是在已标注“控制点”、 “经济点”的纵断面图上，根据技术指标、选 线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这 些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最 后定出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方较省的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。 调整：初定纵坡后，将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符， 若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术规范检查设计的最 邵阳学院毕业设计（论文） 10 大、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧 和接线等处的纵坡是否合理，有问题应及时调整。 核对：根据有控制意义的横断面校对纵坡线。如高填深挖、地面横坡较陡路基等， 在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，粗画横断面，检查是否填挖过大、坡 角落空或过空等。 定坡：经调整核对无误后，把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高记下。 本设计中只设 1 个变坡点，竖曲线设计见下表2.1： 表 2.1 纵坡设计成果 竖 曲 线 桩 号 标 高 （m） 凸曲线 半径 r（m ） 凹曲线 半径 r（m ） 切线长 t（m） 外距 e（m ） 起点桩 号 终点桩 号 k23+000142 k24+100133.4074 8500048.09390.136 k24+051 .906 k24+14 8.094 k25+360137.8234 2.3.6 竖曲线计算 如图2.2所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为 1 i 和 2 i ，它们的代数差用表示， 即 12 ii ， 当为“+”时，表示凹形竖曲线；为“-”时，表示凸形竖曲线 t1t2 l p q x h e 1 2 y xo 邵阳学院毕业设计（论文） 11 图 2.2 竖曲线要素示意图 用二次抛物线作为竖曲线的基本方程式 xix r yxix l y 1 2 1 2 2 1 2 或 (2.25) 式中：坡差（%） ； l竖曲线长度(m)； r竖曲线半径(m)。 竖曲线诸要素计算公式 竖曲线长度l或竖曲线半径r: （2.26） l rrl或 竖曲线切线长t： 因为 , 21 ttt 则 （2.27）h rl t 22 竖曲线上任一点竖距h: 因为 xixi r x yypqh pp11 2 2 则 （2.28） r x h 2 2 竖曲线外距e: （2.29） 4882 22 tlr e r t e或 竖曲线计算 竖曲线计算，以变坡点计算各曲线要素： 变坡点：k24+100,高程为133.4074m，i1=-0.7811455%, i2=0.35047619% 计算竖曲线要素 竖曲线半径取r=8500m 21 0.0113162169,ii为凹形曲线。 曲线长m001136lr 切线长m 96.18784 222 lr t 外距 2 96.18784 88 rl em 计算设计高程 竖曲线起点桩号=k24+100-48.0939= k24+051.906 邵阳学院毕业设计（论文） 12 竖曲线起点高程=133.4074+48.09390.01131=133.951345 本设计的设计高程成果见表 b-09路基设计表 2.3.7 方案总结 本设计中平面线形采用的方案综合考虑了经济、便民及环境等因素，平面线形连 续、顺适，线形指标较高。 纵断面设计中,竖曲线线形与地形起伏不大吻合,在一定程度上增加了土石方数量, 但由于竖曲线线形较好,初步估计土石方填挖仍可趋于平衡。 平纵组合方面,虽然只有竖曲线一符合“平包竖”组合方式,但第二个竖曲线所对应的 平曲线缓而长根据规范可不要求平，竖曲线一一对应，所以平，纵线形几何要素大小 设置还是较为均衡，组合方式也是比较合理的。 路线纵断面设计成果见表b-03纵坡、竖曲线表和图zdm-01-04路线 纵断面图 。 邵阳学院毕业设计（论文） 13 3 横断面设计 3.1 横断面形式及组成 3.1.1横断面形式 由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合 等三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基；路堑是指全部在天然地面开挖而 成的路基；当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为半填 半挖路基。 3.1.2横断面组成 一级公路的路基横断面分为整体式和分离式两类。本设计为整体式。 整体式断面包括行车道、中间带、路肩以及紧急停车、爬坡车道、变速车道等组 成部分。公路横断面构成见图3.1。 路基宽度确定 硬 路 肩 行 车 道 中 央 分 隔 带 路 缘 带 路 缘 带 行 车 道 硬 路 肩 土 路 肩 土 路 肩 图 3.1 公路横断面构成 路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。技术等级高的公路，设有中间带、 路肩以及紧急停车、爬坡车道、变速车道等均包括在路基宽度范围内。本设计路线采 用整体式路基横断面，由公路工程技术标准可知，一级公路路基宽度一般值为 24.5m，本设计中路基宽度设为24.5米。整个路幅宽度组成如下： 整个路幅宽度划分为: 中央分隔带宽度：2.0m 行车道宽度：27.5m 硬路肩宽度：22.5m（含20.5m路缘带） 路缘带宽度：20.5m 土路肩宽度：20.75m 路基高度 公路路线设计规范 （jtg 0202006）规定新建一级公路路基设计位置为 邵阳学院毕业设计（论文） 14 中央分隔带中心线，设计标高为中央分隔带外侧边缘标高。 沿河及受水浸淹的路基设计标高应高出设计洪水频率（1/100）计算的设计水 位0.5m以上。 3.2 路拱、超高 3.2.1 路拱 由公路路线设计规范可知，高速公路、一级公路整体式路基位于中等强度降 雨地区时，路拱坡度宜取2.0%，本设计中路拱横坡度取2.0%，土路肩取3.0%。 3.2.2 超高 （1）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。 （2）绕中间带边缘旋转:将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转,使之各自成立 独立的单向超高断面,此时中央分割带维持原水平状态。 （3）超高缓和段长度 双车道公路超高缓和段长按下式计算： (3.1) p l i c 式中：lc超高缓和段长（m） 旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）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 根据上式计算的超高缓和段长，应凑成5米的整倍数,并不小于10米的长度。 本设计中超高横坡度取3%。具体计算如下： 其中超高渐变率；0 150 i cs lmlm p 1 330p 根据道路勘测设计中规定若计算出的，但只要超高渐变率， s l c l1 330p 仍取 cs llm d dc iiic i b b b b bb b b b11 j2 j1 2 jgg j 2 j1 j2 图 3.2 超高计算点位置图 邵阳学院毕业设计（论文） 15 （4）横断面上超高值的计算:见表3.1 表 3.1 绕中央分隔带边缘旋转超高值的计算公式 超高位置计 算 公 式x 距离处行车道横坡值备注： c 12 () x bbb i 圆 曲 线 上 d0 gh xg c ii ixi l d0过 渡 段 上 c 12 () xx bbbb i hg xg c ii ixi l 1.计算结果均为与设计高 之差； 2.设计高程为中央分隔带 外侧边缘的高程； 加宽值按加宽计算公 x b 式计算； 当时，为圆曲线 c xl 上的超高值； 式中：b左侧（或右侧）行车道宽度（m） ； 左侧路缘带宽度（m） ； 1 b 右侧路缘带宽度（m） ； 1 b x距离处路基加宽值（m） ； x b 超高横坡度； h i 路拱坡度； g i x超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点起点的距离（m） ； 横断面上超高值具体计算成果见表 b-12路基设计表 。 3.3 视距保证 高速公路、一级公路的视距采用停车视距。各级公路的每一条车道均应保证有大 于公路路线设计规范 （jtg d20-2006）中规定的停车视距，设计时速为 80km/h的一级公路为110m。 3.3.1横净距计算 本设计中平曲线设有缓和曲线，且，因此横净距计算公式如下：sl s r s 180 （3.2） 2 cos1 rsh （3.3） 式中：视距线所对的原心角（） ； 视距（m） ；s 曲线内侧行驶轨迹的半径（m）,其值为未加宽前路面内缘的半径加上 s r 1.5（m） ； 最大横净距（m） 。h 邵阳学院毕业设计（论文） 16 3.3.2 具体计算 根据公路路线设计规范 ，设计时速为80km/h的一级公路的停车视距为 110m。因此： 180180110 7.9930 788.5 s s r 其中： 26 1.58001.5788.5 22 s b rr 7.993 1 cos788.51 cos0.192 22 s r hrm 由于=0.192m,满足视距要求。 0 1.52.50.750.6 16.35hm h 3.4 合成坡度 合成坡度是指在设有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡所组成的坡度，其计算 公式为： （3.4） 22 hhz iii 式中： 合成坡度 h i - 纵坡坡度（%） z i - 超高横坡度 h i - 根据公路路线设计规范 （jtg d202006）中规定，设计时速为80km/h的 一级公路的最大合成坡度为10.5%，同时规定最小合成坡度不宜小于0.5%。 本设计中超高横坡度为3%，纵坡坡度最大值为3.5%，验算如下： 22 0.030.078 h i 0.96%0.5%,10.5% 故所采用的坡度合理。 3.5 路基填土与压实 3.5.1 填土的选择 根据公路路基设计规范 （jtg d302004）规定： (1) 填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料，填料最大 粒径应小于150。 (2) 泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直 接用于填筑路基。 (3) 冰冻地区的路床及浸水部分的路堤不应直接采用粉质土填筑。 (4) 液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土，不得直接作为路堤填料。 邵阳学院毕业设计（论文） 17 (5) 浸水路堤应选用渗水性良好的材料填筑。当采用细砂、粉砂作填料时，应考虑 振动液化的影响。 (6) 桥涵台背和挡土墙墙背应优先选用渗水性良好的填料。在渗水材料缺乏的地区， 采用细粒土填筑时，宜用石灰、水泥、粉煤灰等无机结合料进行处治。 本设计填方路基采用土石混合料等填筑，优先采用强度高、粒径小、透水性良好 的材料进行填筑。填筑时分层填筑。透水性较小的土壤填于下层，透水性较好的土壤 填于上层，以利于排水和路基分层压实稳定，这样可以避免出现土壤杂乱填筑所导致 的水囊与滑动现象。 路基的强度与稳定性，取决于土的性质和当地的自然因素。并与填土的高度和施 工技术有关。在填土时应综合考虑，据公路路基设计规范 （jtg d302004）可 知，一级公路路基填料最小强度和最大粒径如表3.2 表 3.2 路基填料 项 目 分 类 路面底面以下深度 （cm） 填料最小强度 (%) 一级公路 填料最大粒径 （cm） 上路床0-30810 下路床30-80510 上路堤80-150415 填 方 路 基 下路堤150 以下315 零填及路堑路床0-30810 3.5.2 不同土质填筑路堤 如透水性较小的土层，位于透水性较大的土层下面，则透水性较小的土层表面 应自填方轴线向两边做成不小于4%的坡度。 如透水性较大的土层位于透水性较小的土层下面，则透水性较大的土层表面应 做成平台。 为了防止雨水冲刷，可覆盖透水性较小的土层。 允许使用取土场内上述各种土的天然混合物。 透水的土与不透水的土，不能非成层使用，以免在填方内形成水囊。 3.5.3 路基压实 为了保证路基的强度和稳定性，使路面有一个必要的稳固基础，填方路基应分层 铺筑，均匀压实，其压实标准据公路路基设计规范 （jtg d302004） 。 3.6 道路用地 修建道路和养护道路以及布置道路的各种设施都需要占用土地。这些土地的征用 必需要遵照国家的有关政策办理，既要满足确实因建设需要必须使用的地幅，又要精 邵阳学院毕业设计（论文） 18 打细算，充分考虑我国珍贵的土地资源，尽可能从设计和施工等方面节省每一寸土地。 在道路用地范围内，不得修建非路用房屋，开挖渠道及其它设施。 道路用地的具体范围： 公路路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，或路堑 坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外不小于1m范围内的土地，在有条件的地 段，高速公路和一级公路不小于3m范围内的土地为公路路基用地范围。 高填深挖路段，可能因取土、弃土以及在路基的开挖填筑和养护过程中占用更 多的土地，加之路基可能产生沉陷、变形等原因，所以这种地段应根据计算确定用地 范围。 公路沿线设施及路用房屋、料场、苗圃等，应在节约用地的原则下，尽量利用 荒山或荒坡地，并根据实际需要确定用地范围。 3.7 路基土石方计算及调配 路基土石方是公路工程的一项重要工程量，在公路设计和路线方案比较中，路基 土石方数量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一。其工程量大小直接 影响公路工程造价。 3.7.1 土石方数量计算 本设计中采用的计算公式为 （3.5）l ff v 2 21 式中：体积即土石方数量（ 3 m ） ；v 分别为相邻断面的面积（ 2 m ） ； 21 ff， 相邻断面之间的距离（m） 。l 此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面积”。 3.7.2 路基土石方调配 土石方调配的目的是为了确定填方用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石 方的数量和运量等。 1.土石方调配原则 考虑横向平衡。 考虑桥隧的影响。 纵向调运及考虑经济运距问题。 邵阳学院毕业设计（论文） 19 考虑对农业生产的影响。 优先考虑上下线的土方竖向调配。 2. 关于调配计算的问题 经济运距：是确定借土或调运的限界。当调运距离小于经济运距时采取纵向调 运是经济的，反之，则可考虑就近借土。其值按下式计算： 经济运距 （3.6） mj l t b l 式中：单价（） ；b 3 m元 远运运费单价（） ；tkmm 3 元 免费运距（） m lkm 在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”或“调”，都应予以计价。但对于填方则 不然，要根据用土来源决定是否计价。如果是路外借土，须计价，若是移挖作填，则 不应计价。 计价土石方数量=挖方数量+借土数量 一般工程上所说的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。 本设计中土石方计算见表b-07路基土石方数量计算表 。 邵阳学院毕业设计（论文） 20 4 排水及防护 4.1 路基排水 路基排水的任务，就是将路基范围内的土基湿度降到一定的限度以内，保持路基 常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度和稳定性。路基排水设计包括地表 排水设计和地下排水设计。 其设计的一般原则是： 排水设计应根据公路等级、沿线地形、地质、气象、桥涵位置等综合考虑，合 理布置并有足够的排水能力，完善对出水口的处理，使各项设施衔接配合，确保排水 畅通和养护工作量最小。 应与农田水利建设规划相配合，防止冲毁农田或危害农田水利设施。当路基占 用灌溉沟渠时，应予恢复，并采取必要的防渗措施。 公路穿过村镇居民区，排水设施及建设应与现有供水、排水设施及建设规划相 协调。 排水要因地制宜，经济适用，排水沟渠应选择地形、地质较好的地段通过，以 节约加固工程投资。 4.1.1 地表排水 地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽、拦水带等设施。一级公 路路基地表排水设施的概率流量计算采用15年的重现在期内任意30min的最大降雨 强度(mm)，各类地表排水沟沟顶高出设计水位0.2m以上。 1. 边沟 边沟的用途是汇集和排除路面、路肩和边坡坡面上流下的表面水。 本设计中边沟为尺寸为对称梯形，高h=0.6m 、底宽b=0.6m,边沟内侧边坡 1：1。边沟出水口附近水流冲刷比较严重，必须采取相应措施。 边沟的纵坡度应尽量与路线纵坡保持一致。平坡路段，边沟宜保持不小于0.3%的 纵坡。当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最小纵坡坡度时，边沟应采用沟底最小纵坡 坡度，并缩短边沟出水口的间距。一级公路的土质边沟，均应采用防护措施。 边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置 涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。出水口的间距，不宜超过500m。边沟出水 口的排放应结合地形、地质条件及桥涵水道位置，引排到路基范围外，使之不冲刷路 堤坡脚。 边沟的排水量不大，一般不需要进行水文、水力计算。为了防止边沟水流漫溢或 邵阳学院毕业设计（论文） 21 产生冲刷，应尽可能利用当地有利地形条件，采取相应措施，将边沟水流分段排除于 路基范围之外或引入自然沟渠，减少边沟的集中流量。具体尺寸见图4.1 预制块构件 砂砾垫层 i号板ii号板 图 4.1 边沟结构图 2.排水沟 排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至桥涵或路基范 围以外的指定地点。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形。排水沟的布置， 必须结合地形自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时， 尽量采用较大半径（1020m以上） ，徐缓改变方向，保证水流舒畅；纵面上控制最 大和最小纵坡，以1%3%为宜，纵坡大于3%，需要加固，大于7%，则应改用急流 槽。 排水沟采用梯形断面，底宽与深度均为0.6m,边坡率为1:1。 4.2 路面排水设计 4.2.1 路面表面排水 路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成 路面积水而影响安全。路面表面排水设计应遵循下列原则: 降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，避免行车道路路面范 围内出现积水。 在路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下， 应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。 在路堤较高，边坡坡面在未做防护而易遭受路面表面水流冲刷，或者坡面虽已 采用防护措施但仍有可能受到冲刷时，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，汇集路面表面 水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤。 设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在高速公路及一级 公路上不得漫过右侧车道外边缘。 邵阳学院毕业设计（论文） 22 当路基横断面为路堑时，横向排流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面为路堤 时，采用两种方式排除路面表面水：一是让路面表面水以横向漫流形式向堤坡面分散 排放；另一种方式是在路肩外侧设置拦水带，将路面表面水汇集在拦水带同路肩铺面 （或者路肩和部分路面铺面）组成的浅三角形过水断面内，然后隔一定距离设置的泄 水口和急流槽集中排放在路堤坡脚外。 设在硬路肩边缘的拦水带的顶面应略高于过水断面的设计水面高。 4.2.2 路面边缘排水 为防止路面雨水漫流冲刷填方边坡，在填方边坡高度2m的非骨架内草皮护坡的 直线及弯道超高段内侧硬路肩边缘设置路肩拦水沟，每隔一定距离设路堤急流槽，将 路面水引入坡脚排水沟。 4.3 排水系统组合设计 本设计路基地表排水设施由边沟、排水沟、截水沟、急流槽等构成，地下排水设 施主要是采用盲沟，路面排水设施由路肩排水和中央分隔带排水设施所组成，主要由 路肩排水沟、纵向排水沟、横向排水管等构成。为排除路面结构层渗透水，在基层边 缘填筑天然砂砾，将渗透水从边沟或边坡排走。 中央分隔带排水：采用填土表面植草绿化和植树防眩方案。为排除中央分隔带内 下渗雨水，在土基顶面设置纵向排水盲沟，埋设带孔pvc-u管。在超高路段上设置 矩形混凝土排水沟，并设横向排水管、急流槽将水排入排水沟。 路面边缘排水：为防止路面雨水漫流冲刷填方路堤边坡，在弯道超高段内侧硬路 肩边缘设置路肩拦水沟，每隔一定距离设路堤急流槽，将路面水引入坡脚排水沟。 路面结构层间排水：为排除路面结构层渗透水，在基层边缘填筑天然砂砾，将渗 透水从边沟或边坡排走。 4.4 边坡防护 坡面防护，主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响， 防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程，从而保护路基边坡的整体稳 定性，在一定程度上还可以兼顾路基美化和协调自然环境。边坡防护设施不承受外力 作用，必须要求坡面岩土整体稳定牢固，但护面墙可用于极限稳定边坡。对于土路堤 的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后再施工，并根据填料的性质及分层情 况决定防护方式。铺砌的坡面应预先整平，坑洼处应填平夯实。常用的坡面防护设施 有植物防护和工程防护两大类。 4.4.1 植物防护 邵阳学院毕业设计（论文） 23 植物防护就是在边坡上种植草丛或树木或两者兼有，以减缓边坡的水流速度，利 用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷，调节边坡土的湿温，起到固结和稳定边坡 的作用。植物防护还可以绿化环境，美化路容，易于和周围景观协调。它可视为有生 命防护，这对于坡高不大，边坡比较平缓且适合种植的土质边坡都是应当首先选用的 防护设施，其方法有种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可采用拉伸网草皮、固定 草种布和网格固定撒种，用土工合成材料进行土质边坡防护的边坡坡度宜 1:1.01:2.0之间。 。边坡防护工程应在稳定的边坡上设置。在适宜于植物生长的土质 边坡上，应优先采用种草、铺草皮、植树等植物防护设施。 由于本设计路段以粘性土为主，且路堤边坡为1：1.5，坡度较缓，因此在本设计 中，对于一般路堤，植物防护设施主要采用种草和铺草皮。 种草 种草适用边坡坡度不陡于1:1，不浸水或短期浸水但地面径流速度不超过 0.6m/s，坡面冲刷轻微和任何适宜种草的路堤、路堑边坡，且边坡高度不高的边坡。 。 草的品种选择应注意: 选用草籽应注意当地的土壤和气候条件，通常应以容易生长、根部发达、叶茎 低矮、枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜。通常有白茅草、鱼肩草、鼠尾草和小 冠花猫尾草等。最好采用几种草籽混合种植，使之生成一个良好的覆盖层。 种草时草籽应掺砂或土粒拌和，使之播种均匀，播种时间以及气候温暖，湿度 较大的春季或雨季为宜。 铺草皮 铺草皮需预先备料，草皮可就近培育，切成整齐块状，然后移铺在坡面上。铺时 应至下而上，并用竹木小桩将草皮定在坡面上，使之稳固。草皮根部土应随草切割， 坡面要预先整平，必要时加铺种植土，草皮应随挖随铺，注意相互紧贴。 适用于边坡较高、较陡或冲刷较严重的地方。 铺草皮的方式采用方格式草皮，即在边坡上把草皮作成45斜角的带状铺砌， 组成1.0m1.0m或1.5m1.5m的方格形。在路肩边缘以下和坡脚部分用几条带状的 草皮铺砌，或在方格内铺草连成一片。 注意事项： . 草皮选用根系发达，茎矮叶茂的耐旱草种，如白茅草。干枯、腐朽及喜水草种 不宜选用，泥沼地区的草皮禁用； . 铺草皮前应将边坡表面挖松整平，如有地下水露头，应作好排水措施； 邵阳学院毕业设计（论文） 24 . 铺草皮应在春季或初夏； . 路堑边坡铺草皮时，应铺过路堑顶部1m或铺至截水沟边。 邵阳学院毕业设计（论文） 25 5 涵洞设计 5.1 概述 涵洞主要是为渲泄地面水流（包括小河沟）而设置的横穿路基的小型排水结构物。 5.1.1 涵洞分类 按结构型式不同可分为管涵、盖板涵、拱涵、箱涵。 5.1.2 各种