S314三门峡至荥阳一级公路DE段设计.doc

i 摘摘 要要 为了巩固我们所学的知识，并在各方面得到更进一步的提高，我选择了 s314 三门 峡至荥阳一级公路 de 段作为毕业设计，这是在毕业之前对自身学习状况的最后一次检 查。 我所选择的设计路段是从 k4+950 至 k7+300 段，全长 2350 米，设计车速 80km/h, 路基宽度为 24.5m。 此次毕业设计主要包括的内容如下： 1、路线设计：在已知平面图的情况下，进行纵断面的设计，要求线路顺畅、填挖 平衡、经济合理。 2、路基设计：包括各个桩号的填挖计算、填挖较大地段的稳定分析、整个线路的 土石调运借配等。 3、路面设计：路基在不同干湿状态下，所设计的沥青路面和水泥混凝土路面方案 的比选，要求经济合理，便于施工并满足各设计规范要求。 4、路基、路面排水工程；高填挖地段的防护工程以及路基加固工程：这一部分相 当重要，对于路基排水，采用了边沟、截水沟、急流槽等排水设施；对于路面排水， 除了对路面进行了路拱设计，还进行中央分隔带的排水设计；对于特殊路段的防护和 加固主要采用了骨架内植草和挡土墙。 5、桥涵设计：包括桥梁和涵洞的形式、尺寸的设计。 6、英文翻译 7、专题研究：对此行业新观点或者新技术的综述。 关键词关键词：路线，路基路面，桥涵，排水，综合设计 ii abstract in order to strengthen our knowledge that we have learned, and to receive further improve in all aspects, we choose a new level of highway, which is from sanmenxia to xingyang , as my road engineering graduation design, and this is the last examination for what we have learned before our graduation. in this design, our task is to design an secondary road. the road, which is 2350 m from k4+950 to k7+300. whose design speed is 80km/h and the wide of the subgrade is 24.5m. our prime contents of the graduation design project includes as follows: 1the design of the route: conduct the longitudinal design and make sure that the line smooth fill in the required big balance, reasonable economy, in condition on the landform which is known. 2. the design of the subgrade: the work involves a lot of items: analyze the stability of brae; the fill or dig height of every peg and so on. 3. the design of pavement: this design contents that the select of the construction about concrete and asphalt pavement in different case, and require the economic reasonable, facilitating construction and meet the design requirements specification. 4.the design of the subgrade pavement and the drainage engineering, high embankmentarea dig protection engineering and roadbed reinforcement engineering, as for the subgrade drainage, the ditches, cut ditch, the rapids chamfer drainage, this part is quite important. as for the pavement drainage, apart from the arch design road pavement, it also includes the central space of drainage design, as for the special sections of the protection and reinforcement, it mainly adopts skeleton inside plant grass and retaining wall. 5. the design of the bridge and culverts which include size and form. 6. translate an english article into chinese. 7investigate the monograph which about a new technique or a new viewpoint in this field. keywords: route, roadbed and pavement, bridges and culverts, drainage, integrated design i 目 录 前前 言言 1 1 1 1 绪论绪论 2 2 1.1 选题设计背景 2 1.2 设计内容 2 1.3 毕业设计的目的 2 2 2 公路路线设计公路路线设计 4 4 2.1 平面设计.4 2.1.1 一级公路几何指标的汇总 .4 2.1.2 相关技术指标 .4 2.1.3 主要技术指标复核 .5 2.1.4 选线 .6 2.1.5 公路平面线形设计.8 2.1.6 汽车行驶轨迹11 2.1.7 平面线形要素11 2.2 路线纵断面设计 .11 2.2.1 平纵组合的设计原则 11 2.2.2 纵断面设计要求12 2.2.3 纵坡设计的有关规定和要求12 2.2.4 坡长要求13 2.2.5 合成坡度14 2.2.6 设计步骤15 2.2.7 拉坡15 2.3 竖曲线设计 .15 2.3.1 竖曲线设计标准16 2.3.2 竖曲线设计的要求16 2.3.3 竖曲线要素计算17 2.3.4 计算各点设计高程18 2.4 路线横断面设计 .19 2.4.1 路基宽度的确定19 2.4.2 车行道宽度的确定20 2.4.3 硬路肩宽度的确定20 2.4.4 路拱横坡度的确定21 2.4.5 中间带宽度的确定21 2.5 平曲线加宽设计 .22 2.6 超高值计算23 2.7 路土石方的计算和调配23 2.7.1 土石方调配要求 23 2.7.2 土石方调配方法 24 ii 3 3 公路路基设计公路路基设计 2525 3.1 路基宽度的确定 .25 3.2 路基高度 .25 3.3 路基压实 .26 3.4 路基排水设计 .26 3.4.1 排水设计的原则26 3.4.2 排水设施设计27 3.5 路基稳定性分析 .28 3.5.1 路基稳定性分析方法28 3.5.2 路基稳定性计算29 3.6 重力式挡土墙设计 .31 3.6.1 重力式挡土墙位置的选择31 3.6.2 挡土墙的纵向布置31 3.6.3 挡土墙的横向布置31 3.6.4 挡土墙的作用及要求31 3.6.5 挡土墙的埋置深度32 3.6.6 挡土墙的排水设施32 3.6.7 沉降缝与伸缩缝32 3.6.8 土质情况描述32 3.6.9 重力式挡土墙结构情况描述33 3.6.10 重力式挡土墙计算.33 3.6.11 初拟墙体尺寸设计与计算.33 3.7 路基边坡 .35 3.7.1 路基边坡设计35 3.7.2 路基边坡防护36 3.8 路基坡面防护工程设计.36 3.8.1 植物防护37 3.8.2 工程防护37 4 4 路面结构设计路面结构设计 3939 4.1 公路柔性路面设计 .39 4.1.1 交通分析39 4.1.2 结构组合与材料选取及各层材料的抗压模量及劈裂强度41 4.1.3 设计指标的确定42 4.2 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 .44 4.2.1 各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值44 4.2.2 路面各结构层底面最大拉应力44 4.3 路面排水系统设计 .44 4.3.1 路面表面排水45 4.3.2 中央分隔带排水45 4.3.3 路面内部排水45 4.4 涵洞设计.46 4.1.1 涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点46 4.1.2 涵洞选用原则46 iii 毕业设计小结毕业设计小结 4747 致致 谢谢 4949 参考文献参考文献 5050 1 前前 言言 改革开放以来，国民经济持续快速发展，兴起了公路与城市道路的建设热潮。随 着公路建设的不断发展，高等级公路的建设已经成为公路建设的主流。作为公路干线 同时又发挥着集散功能的一级公路更是成为了新世纪公路建设的主题。 公路是国民经济的大动脉，是国家交通基础设施。一级公路以其特有的突出优势 成为公路运输的主要交通设施。高等级公路的建设成为经济社会发展的重要助推器， 不仅显著提高了运输能力降低了运输成本，增强了运输安全性，节约了国土资源，而 且在改善投资环境，优化产业布局，增强国家竞争力，以及保障国防安全等方面，发 挥着越来越重要的作用。 本次设计为山岭重山区一级公路，山区公路建设促进沿线经济的发展，促进农村 城市化建设，大综农副产品运向市场，让山区人民迅速致富，对于提高国民经济又十 分重要的意义。 毕业设计是高等院校应届毕业生的总结性工作，也是高等院校必不可少且非常重 要的实践性环节。他要求学生综合利用所学的基础理论、专业理论和基本技能，按照 任务书的要求，对具体工作进行合理的工程规划设计，提供完整的设计文件。通过本 次设计使学生对所学的专业知识进行全面系统的综合运用，使其能够独立进行一般公 路设计，达到通过设计对所学专业知识进行巩固和灵活运用的目的。 公路工程从立项到设计一般包括预可行性研究、工程可行性研究、初步设计和施 工图设计等四个阶段。对于初步设计或施工图设计，其中内容包括路线、路基路面、 桥梁、涵洞、路线交叉、沿线设施、环境保持、筑路材料、施工方案和工期安排等。 毕业设计阶段由于时间的限制，根据教学的要求，对涉及的内容有所侧重或省略。每 位同学应根据自己的设计题目，利用指导老师提供的地形图，原始资料及相关设计数 据，单独完成毕业设计。设计阶段为一阶段施工图设计，要求按公路等级一级，设计 车速 80km/h 进行设计。 本次设计要求计算和绘图两部分作业，计算部分主要由电脑完成，绘图大部分图 纸可通过 autocad、维地等软件完成。 由于设计者能力有限，本次设计如有错误和不足之处，还望老师和同学提出宝贵 意见，以便及时修改。 2 1 1 绪论绪论 1.1 选题设计背景 郊区公路的建设问题是一个庞大的系统工程，从资金上讲它与市政府、路政局、 区县政府的建设资金以及融资有很大关系，没有多元化投资公路建设的良好环境就没 有郊区公路建设跨越式的发展。另外在政策上要制定可操作性强的各种优惠政策。没 有优惠政策，就无法调动各级政府和社会各阶层修路的积极性，也就没有多元化投资 公路建设的可行性和实际意义，同时也就失去了良好的社会环境。从管理上讲就是要 充分发挥各分局的技术和行业管理优势，保障公路建设按公路建设总体规划规范科学 的进行，使之达到远期与近期相结合，城区与郊区相结合，国道、市道、县道相结合， 高速公路与一般公路相结合，达到公路资源配置合理，充分利用，协调统一的目的。 为了加快县级、乡级农村公路建设应大力推广多元化投资的建路新模式。我们要 吸引区、乡、村三级政府的投资，根据道路的行政和技术等级采取相应的补助标准， 以充分调动各级政府修建公路的积极性，使公路建设由行业行为、部门行为变为政府 行为、社会行为，同时发挥公路部门养路费的资金优势、技术优势、行业管理优势， 使我市的郊区公路建设在相对较短的时间内规范、健康、快速的发展。 加快郊区公路建设是一个刻不容缓的问题，特别是对于距城区相对较远的一些区 县更需要加快步伐，因为这些地区基础设施相对滞后，经济发展比较缓慢，而快速顺 畅的交通对于拉动地方经济的发展，实现城乡一体化战略将起到巨大作用，同时也为 各个远郊卫星城更好地服务于市区创造良好的条件。 1.2 设计内容 道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组 成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平面上的投 影称作路线的平面。沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的 法向切面是道路在该点的横切面。路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工 作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。三者是相互关联， 既分别进行，又综合考虑。 本次设计内容主要包括：首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高 差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。然后进行选线，方案比选，路线平面设计， 纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，路基设计，路面设计及施工组织 设计。 要完成这些任务必须要借助相应的辅助软件，在此软件里输入道路的基本信息， 3 然后处理得出的成果。最后，把这整个过程整理好以论文的形式表现出来。 1.3 毕业设计的目的 毕业设计是本专业最主要的教学环节之一，是交通工程专业教学的最后一个，也 是最重要的环节。要求学生综合运用所学基础理论、专业理论和基本技能，按照任务 书的要求，对具体工作进行合理的工程规划设计，提供完整的设计文件。通过毕业设 计掌握道路工程设计的基本方法，提高分析和解决工程问题的能力，培养独立工作能 力和组织能力以及认真负责的工作态度。通过本次设计，对所学专业知识进行一次全 面的、系统的综合运用。通过该设计锻炼学生将所学专业知识综合应用于工程设计的 能力，使其能够独立进行一般公路设计，达到通过设计对所学专业知识进行巩固和灵 活运用的目的。 4 2 2 公路路线设计公路路线设计 2.1 平面设计 2.1.1 一级公路几何指标的汇总 表 2.1.1 公路几何指标的计算、确定与复核表 计算行车速度（km/h） 80纵坡不小于（%）0.3 行车道宽度（m）27.5最大纵坡（%）5 车道数4最小纵坡（%）0.30.5 一般 值 2.0 0 11003 中央分隔带宽度 （m）极限 值 1.0 0 坡长限值 （m） 纵坡坡度（%） 9004 一般 值 0.5缓和坡段坡长不大于（%）3 左侧路缘带宽度 （m）极限 值 0.5合成坡度（%）10.0 一般 值 3.0 极限最 小值 3000 中 间 带 中间带宽度（m） 极限 值 2.0 凸形竖曲线半径 （m）一般最 小值 4500 一般 值 2.5 极限最 小值 2000 硬路肩宽度（m） 极限 值 1.5 竖曲线 凹形竖曲线半径 （m）一般最 小值 3000 停车视距（m）110竖曲线最小长度（m）70 视 距 行车视距（m）110凸形12000 公路用地不小于（m）3m 视觉所需最小竖曲线半径值 （m） 凹形8000 极限最小半径（m）250 同向曲线间最小直线长度 （m） 6v 一般最小半径（m）400 v60km/h 反向曲线间最小直线长度 （m） 2v 不设超高的最小半 径（m） 2500一般值24.50 最大半径不应大于 （m） 10000 路基宽度（m） 最小值21.50 平 曲 线 最小长度（m）140 平曲线超高横坡不大于 （%） 10 最小坡长（m）200 缓和曲线最小长度 m70路拱横坡（%）1.02.0 5 2.1.2 相关技术指标 1） 车道宽度 当设计车速为 80 公里/小时时，单车道宽度为 3.75 米。 2） 一级公路整体式断面必须设置中央带。中央带由两条左侧路缘带和中央分隔带组 成，可采用标准一般值设计，取 3.00 米。 3） 路肩宽度 根据标准 ，左侧硬路肩宽度采用 2.50 米，土路肩宽度采用 0.75 米，一级公路 应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，采用 0.50 米。 4） 一级公路的连续上坡路段，当通行能力运行安全受到影响时应设置爬坡车道，其 宽度为 3.50 米，连续长坡下坡路段，危及运行安全处应设置避险车道。对于本设计都 无须设置。 5） 路基宽度 一级公路四车道路基宽度取一般值 24.50 米。 2.1.3 主要技术指标复核 （1） 表 2.1.2 汽车交通量组合（单位：辆天） 车辆交通量 代表车型折算系数折算交通量 解放 ca10b160中型车1.5240 解放 ca30a180中型车1.5 270 东风 eq140220中型车1.5330 黄河 jn150110大型车2220 黄河 jn162200大型车2400 黄河 jn360220拖 车3660 长征 xd160150大型车2300 交通 sh141180中型车1.5270 小客车4590小型车14590 7280 （2）交通量复核 四车道一级公路折合成小客车的年平均交通量为 1500030000 辆， 交通增长率，%7r年取20n 交通量：(辆/日)3205.26328%)71(72801 120 1 0 n d rnn 计算可知：在交通量1500030000 之间，所以其为四车道一级公路。 d n （3）指标核算 平曲线一般最小半径： 6 mm i v r400420 07 . 0 05 . 0 127 80 127 2 maxmax 2 min 平曲线极限最小半径： mm i v r250240 1 . 011 . 0 127 80 127 2 maxmax 2 min 平曲线最小长度： 考虑最小行程时间： mmvl140 6 . 13367 . 1 min 缓和曲线最小长度： mmvl70 4 . 6683 . 0 min 停车视距； hkmhkmv/68%85/80 mm vvt s z t 110 9 . 105 31 . 0 254 68 6 . 3 5 . 268 2546 . 3 22 合成坡度： %10100 . 0 1 . 0015 . 0 22 22 czh iii 纵坡最小长度： mmvl200250 3600 10 8099 3 min 竖曲线最小长度； mm v l70 7 . 66 2 . 1 80 2 . 1 2.1.4 选线 1、地形综述 地形条件：本路段原地面地势较低，多农田并散布着小鱼塘，在修建公路是时应 尽量避开河流、鱼塘等对公路不利地形，考虑到节省造价的原则，尽量减少居民房屋 的拆除，又能使道路顺畅，线形美观大方，解决当地的通行。 （一）某山岭重丘区地形图 ：1 份，比例为 1：2000。 （二）道路所在地区的气象资料 路线经过地区属亚热带山地季风性湿润气候，冬少严寒，夏无酷暑，春迟秋早， 雾多湿重，雨量充沛，四季分明。年平均温度在 7.817.4之间，年日照 11601600 小时，常年降雨量 9001200 毫米。当地多年平均最大冻深为 1.0 米。 （三）沿线的工程地质及水文地质情况 7 沿线山体稳定，无不良地质状况，沿线土质为粉质亚粘土，地下水位大于 2.6 米， 地表无积水。 （四）沿线的植被及土壤分布情况 树木较多，沿线多粘质土，山坡上 1 米以下是碎石土。 （五）道路建筑材料及分布情况 沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。 ，有 小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、 矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。 路基临界高度： 砂性土 h1 = 1.11.5 h2 = 0.71.1 粘性土 h1 = 2.12.5 h2 = 1.62.0 粉性土 h1 = 2.42.9 h2 = 1.82.3 h1:路基干燥状态临界高度 h2:路基中湿状态临界高度 2、选线原则 （1）平原区选线，因地形限制不大，而线应在基本符合路线走向的前提下，正确处 理对地物、地质的避让与超越，找出一条理想的路线来。 （2）平原区农田成片，渠道纵横交错，布线应从支援农业着眼，尽量做到少占和不 占高产田，从各项费用上综合考虑放线，不能片面求直占用大片良田，也不能片面强 调不占某块田而使路线弯弯曲曲，造成行车条件恶化。 （3）路线应与农田水利建设相结合，有利于农田灌溉，尽可能少于灌溉渠道相交把 路线布置在渠道上方非灌溉的一侧或渠道尾部。 （4）当路线靠近河边低洼或村庄，应争取靠河岸布线，利用公路的防护措施，兼作 保村保田的作用。 （5）合理考虑路线与城镇的关系，尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点， 尽量避开重要的电力、电讯设施。 （6）注意土壤水文条件，当路线遇到面积较大的湖塘、泥沼和洼地时，一般应绕避， 如需穿越时，应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过，并采取有效措施，保证 路基的稳定。 （7）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、一级公路以及设计速度60km/h 的公路，应注重立体线形设计，尽量做到 线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。设计速度0,为凹形 21 =i -i =5.6% 第三个竖曲线：变坡点桩号为 k6+720，=3.8% ，=-0.8% ，竖曲线半径 r=6000m 1 i 2 i 0, 为凸形 21 =i -i =-4.6% 2.3.4 计算各点设计高程 竖曲线各主要点设计高程见如下三个表： 表 2.3.3 第一竖曲线计算表 桩号 x 切线高程 y=x2/2r 设计高程 k5+245085.30085.30 k5+3005585.960.3085.66 k5+3207586.200.5685.64 k5+3504585.660.2085.46 18 k5+395084.85084.85 表 2.3.4 第二竖曲线计算表 桩号 x 切线高程 y=x2/2r 设计高程 k5+930075.22075.22 k6+0007073.960.4974.45 k6+05012073.061.4474.50 k6+07014072.701.9674.66 k6+10011073.841.2175.05 k6+1506075.740.3676.10 k6+210078.02078.02 表 2.3.5 第三竖曲线计算表 桩号 x 切线高程 y=x2/2r 设计高程 k6+582092.16092.16 k6+6001892.840.0392.81 k6+6506894.740.3894.36 k6+72013897.401.5895.82 k6+75010897.160.9796.19 k6+8005896.760.2896.48 k6+858096.30096.30 2.4 路线横断面设计 道路横断面是指中心线上各点沿法线的垂直剖面，它由横断面设计线和地面线组 成。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以 及取土坑、弃土堆、环境保护措施等。 公路横断面的组成和各部分的尺寸一般要根据规划交通量、交通组成、设计车速、 地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下，尽量做到 用地省、投资少，使道路发挥最大的经济效益和社会效益。本次设计中的横断面设计 内容主要是根据要求确定出路基宽度、行车道宽度、硬路肩宽度、土路肩宽度以及路 拱横坡度等。 2.4.1 路基宽度的确定 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、 路缘带、变速车道、爬坡车道等，均应包括在路基宽度范围之内。路面宽度根据设计 通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为 3.53.75m。一般而言，各级公路 19 路基宽度按公路工程技术标准的规定进行设计，如图 2.4.1 和表 2.4.1 所示： a) b） 图 2.4.1 公路路基宽度图 a)高速公路和一级公路 b）二、三、四级公路 表 2.4.1 各级公路路基宽度 公路等级高速公路、一级公路 设计速度（km/h) 1201008060 车道数 864864644 一般值 4234.5284133.5263224.523 路基宽度 （m)最小值 402538.523.521.520 公路等级二、三、四级公路 设计速度（km/h) 8060403020 车道数 222221 一般值 12108.57.5 6.5（双车道）4.5（单车道） 路基宽度 （m) 最小值 108.5 20 本次设计的地形为山岭重丘区，公路等级为一级，设计速度为 80km/h。则根据已 有资料和数据选取本设计选用整体式路基，由上表可知，一级公路设计速度为 80km/h 时采用四车道，路基宽度 24.5m。 2.4.2 车行道宽度的确定 车行道包括快车道和慢车道，其宽度是根据设计车辆的宽度、规划交通量、交通 组成和汽车行驶速度来确定。公路的一条行车道一般包括两条以上的车道。高速公路 和一级公路有四条以上的车道，每侧再划分快车道和慢车道或超车道与主车道。我国 公路路线设计规范依据设计速度，对每条车道的宽度作出了如表 112 的规定。 表 2.4.2 车道宽度 设计速度（km/h) 1201008060403020 车道宽度（m） 3.753.753.753.503.503.253.00 注：1.设计速度为 20km/h 且为单车道时，车道宽度应采用 3.5m； 2.高速公路为 8 车道时，内侧车道宽度可采用 3.5m。 本次设计所采用的地形为山岭重丘区地形，公路等级为一级公路，设计速度为 80km/h。则由上表 2.4.2 可确定，本公路每条车道的宽度为 3.75m。 2.4.3 硬路肩宽度的确定 路肩从构造上可分为硬路肩和土路肩。高速公路和一级公路在有条件时宜采用大 于或等于 2.50m 的右侧硬路肩。其他各级公路和城市道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，最窄不能小于 0.50m。 在进行道路横断面设计时，高速公路和一级公路的路肩宽度应考虑发生故障时车 辆随时都可在路肩上停靠所需的宽度。我国公路路线设计规范规定各级公路右侧 路肩宽度如表 2.4.3 所示。 表 2.4.3 各级公路右侧路肩宽度 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) 1201008010080608060403020 一般值 3/3.532.532.52.51.50.75 右侧硬 路肩宽 度（m)最小值 32.51.52.51.51.50.750.25 一般值 0.750.750.750.750.750.50.750.75 土路肩 宽度 （m)最小值 0.750.750.750.750.750.50.50.5 0.750.5 0.25（双车 道)0.50(单 车道） 21 在上表中，设计速度为 120km/h 的四车道高速公路，右侧硬路肩宜采用 3.50m；六 车道、八车道高速公路，宜采用 3.0m。高速公路、一级公路应在右侧硬路肩内设右侧 路缘带，其宽度为 0.50m。 由本次设计的设计要求可知，本公路的硬路肩尺寸为 2.50m，土路肩宽度为 0.75m。 2.4.4 路拱横坡度的确定 为了有利于路面横向排水，将路面做成中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。路拱 的存在对排水有利，但对行车不利。路拱的存在增加了行车的不平稳性，同时也给乘 客不舒服的感觉。当车辆在有水或潮湿的路面上制动时还增加了侧向滑移的危险。因 此，对路拱大小的采用及设计应该考虑到不同路面平整度和透水性的要求，以及自然 条件的影响。 我国公路路线设计规范中规定：高速公路、一级公路整体式路基的路拱宜采 用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜。位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜为 2%；位于强度较大的地区时，路拱坡度可适当增大。 直线路段长的硬路肩应设置向外倾斜的横坡，其坡度值应与车道横坡度值相同。 路线纵坡平缓，且设置拦水带时其横坡值宜采用 3%4%。曲线上内，外侧硬路肩横坡 的横坡值及其方向：当超高小于或等于 5%时，其横坡值与相邻坡道的横坡值相同；当 曲线超高大于 5%时，其横坡值应不大于 5%，且方向相同。而土路肩的横坡度一般情况 下宜比路面增大 1%2%。 由本次的设计资料可知：公路沿线雨量充沛，四季分别，则设计所需的路拱横坡 度为 2%，硬路肩横坡度为 2%，土路肩横坡度为 3%。 2.4.5 中间带宽度的确定 规范中规定：高速公路、一级公路整体式路基必须设置中间带，中间带由两 条左侧路缘带和中央分隔带组成，中间带宽度规定如表 2.4.4 所示。 表 2.4.4 中间带宽度 设计速度（km/h） 1201008060 一般值 3222 中央分隔带宽度（m） 最小值 1111 一般值 0.750.750.50.5 左侧路缘带宽度（m） 最小值 0.750.50.50.5 一般值 4.53.533 中间带宽度（m） 最小值 2.5222 22 根据设计速度 80km/h 取中央分隔带宽度为 2.00m，左侧路缘带宽度为 0.50m。 由以上论述可以确定路基横断面的类型、车道数以及各组成部分的宽度和尺寸。 因此，可以绘出本次设计的标准横断面图， 2.5 平曲线加宽设计 汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中后内轮轮迹半径最小，且偏向曲线内 侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保包曲线上行车的顺适与安全。 一般情况下，考虑车速的影响时，曲线上的路面加宽至按下式计算： (2-5-1) 2 0.05 () 2 av bn rr 式中： 车道数;n 汽车后轴至前保险杠的距离（m）；a 圆曲线半径（m）；r 汽车转弯时车速（km/h）。v 我国规范通过对三种标准车型轴距的不同，对其进行计算并对结果进行整理， 得出不同半径对应的三类加宽值，如表 2.5.1 所示。 表 2.5.1 双车道公路平曲线加宽值 平曲线半径 200 250 150 200 100 150 701 00 50 70 30 50 25 30 20 25 15 20 加宽 类型 汽车轴距加宽前 悬（m） 加宽值（m） 150.40.60.811.21.41.82.22.5 280.60.70.91.21.52 3 5.28.8 0.811.522.5 四级公路和设计速度为 30km/h 的三级公路采用第一类加宽值，其余各级公路采用 第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值。 （1）加宽值计算 因 r1、r2、均大于 250m，故依据公路路线设计规范该曲线段可不设加宽。 2.6 超高值计算 根据公路等级设计速度和平曲线半径，查表取超高值 4%，对于新建公路一般采用 绕中央分隔带边缘旋转， 23 （2-6-1）u r v ic 127 2 当 r=250m 时，=0.12，则 i=0.04=4% 1.第一平曲线超高值 超高缓和段长度：根据公路等级设计速度和平曲线半径查表得超高值4% c i 3.756% 45 1/ 200 c i lm p 而缓和曲线长度，取，70 .45 sc lmlm70 cs llm 超高渐变率 11 200330 p 满足要求，故可取70 cs llm 2.第二平曲线超高值 超高缓和段长度：根据公路等级设计速度和平曲线半径查表得超高值2% c i 3.754% 30 1/ 200 c i lm p 而缓和曲线长度，取，100 .30 sc lmlm70 cs llm 超高渐变率 11 200330 p 满足要求，故可取100 cs llm 综上所述分别取 70m,100m c l 2.7 路土石方的计算和调配 2.7.1 土石方调配要求 土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。 纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大 限度距离叫经济运距） 。 土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下， 不跨越深沟和少做上坡调运。 借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的 影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。 不同性质的土石应分别调配。 回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。 24 2.7.2 土石方调配方法 土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调 配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目 前生产上广泛采用的方法。 表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用。 表格调配法的方法步骤如下： （1）准备工作 调配前先要对土石方计算进行复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响 调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。 （2）横向调运 即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。 （3）纵向调运 计算借方数量、废方数量和总运量 借方数量=填缺纵向调入本桩的数量 废方数量=挖余纵向调出本桩的数量 总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量 （4）复核 （5）计算计价土石方 计价土石方=挖方数量+借方数量 河南城建学院本科毕业设计（论文） 公路路基设 计 25 3 3 公路路基设计公路路基设计 路基是路面的基础，它承受者本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受着 由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的主体。本次路基设计包括以下内容： 路基宽度的确定；路基高度的确定；路基压实标准的选择；路基排水设计； 路基稳定性设计；挡土墙设计；坡面防护工程设计。 路基设计的原则： （1）路基设计宜避免高路堤与深路堑。 （2）受水浸淹路段的路基边缘标高，应不低于路基设计洪水频率的水位加壅、水高、 波浪侵袭高，以及 0.5m 的安全高； （3）水文及水文地质条件不良地段的路基设计最小填土高度应小于路床处于中湿状 态的临界高度； （4）路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和 边坡坡度； （5）路基坡面防护工程应在稳定的边坡上设置，应注意路基边坡防护与支挡加固的综合和耐久。 3.1 路基宽度的确定 路基宽度为行车道路面及两侧路肩宽度之和。技术等级高的公路，设有中间带、 路缘石、变速车道、紧急停车带等，均应包括在路基宽度范围之内。路基占用土地， 是公路通过农田或用地受限制地区的突出问题。建路占地必须综合规划，讲究经济效 益，农业与交通相互促进。公路建设应尽可能地利用非农业用地，少占农田，并尽量 使挖填平衡，减少高填深挖，利用植物防护，绿化和美容路基，防止水土流失，维护 生态平衡。 路基宽度在上一章中横断面设计时已经确定，本设计的路基宽度为 24.50m。路基 标准横断面图和一般路基设计图见图纸。 3.2 路基高度 路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计高程和地面高程之 差。由于原地面沿横断面高程往往是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差有 差别。路基高度是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差。而路基两侧边坡的高 度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。 路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性 和工程经济等因素确定的。从路基的强度和稳定性的要求出发，基层上部土层应处于 河南城建学院本科毕业设计（论文） 公路路基设 计 26 干燥或中湿状态，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筑高度。路基最小填土高度可按下表来确定。 表 3.2.1 土质路基最小填土高度 路基土组成砂类土粉质土粘质土 最小填土高度（m）0.30.50.50.80.40.7 沿河及受水浸皮淹的路基，其高度应根据技术标准所规定的设计洪水频率，求的 设计水位，再加 0.5m 的余量。 3.3 路基压实 路堤填土需分层压实，使之有一定的密实度。土质路堑开挖到设计高程后，须检 验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密实度通常低于设计要求。必要时，应 在开挖后再分层压实，使之达到一定的密实度。分层压实的路基顶面能防止水分干湿 作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压实变形，确定路面的使用品质和使 用寿命。 路基土压实标准案重型和轻型两种标准击实试验方法来确定。在击实过程中，对 于路基的不同层位应提出不同的压实要求，上层和下层的压实度应高些，中间层可低 一些。当然这还应同路基的填挖情况和自然因素的影响程度结合起来考虑。高等级公 路对行车稳定性的要求高，应具有较强的抗变形能力，因此对路基的压实度要求应高 于一级公路。 根据上述要求，我国公路路基设计规范（jtgd302004）针对各种不同情况 提出了不同的压实标准。压实度是以应达到的干密度绝对值与标准击实法得到的最大 干密度之比值的百分率。为适用于各级公路的以重型击实方法为标准的路床压实度和 相应的路床土最小强度。 公路路堤除了 80m 深度的路床之外，以下部分的路基一律按重型击实法求得的最 大干密度控制压实度。 3.4 路基排水设计 路基的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基的病害有多种，形成病害的因素 有很多，但水是因素之一，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。 3.4.1 排水设计的原则 进行路基路面的排水设计时应遵循如下原则： 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。 河南城建学院本科毕业设计（论文） 公路路基设 计 27 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。 设计前必须进调查研究，查明水源和地质条件，重点路段要进行排水路段的全 面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地下排水与地面排水相配合，各种排水沟 渠的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。 路基排水要注意防止附近边坡的水土流失，尽量不破坏天然水系的全面规划， 不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排 水沟渠的防护与加固工程。 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，既要稳固适用又必须讲究经济效益。 为了减少水对路面的破坏作用，应提高路面结构的抗水害能力，尽量阻止水进 入路面结构，提供良好的排水措施。 3.4.2 排水设施设计 路基中根据水源的不同，影响路基路面的水流可分为地面水和地下水两大类，与 此相应的路基排水工程，则分为地面排水和地下排水两部分。 1. 地面排水设备 地面排水沟渠是指排出地面水的设施。常用的路基地面排水设备包括边沟、 截水沟、排水沟、跌水和急流槽等，必要时还有渡槽、倒虹吸和积水池等。这些排水 设备，分别设在路基的不同部位，各自的排水功能、布置要求和构造形式，均有所差 异。 本设计道路设有边沟。依据沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟的纵坡与 路线纵坡一致。平坡路段，边沟以保持不小于 0.5%的纵坡。特殊情况容许采用 0.3%， 单边沟出口间距宜减短。边沟横断面采用梯形，其内侧边坡采用 1:1，外侧边坡坡度与 挖方边坡坡度相同，即也为 1:1.路面上水大部分沿路线纵坡和路面横坡漫流经路基边 坡进入边沟，排至路基之外。另一部分路面下渗水通过设置在顶面的沥青封层表面和 路肩下的碎石透水层以及每隔 10m 设置一道横向塑料排水管排至防护的边坡，流入边 沟。边沟的横断面形式如图 图 3.4.1 公路边沟横断面图 a）路堤边沟 b）路堑边沟 此外，由于路线经过地区属亚热带山地季风性湿润气候，雨量充沛，常年降 河南城建学院本科毕业设计（论文） 公路路基设 计 28 雨量 9001200mm。因此，应在挖方路基边坡坡顶以外，或在边坡路堤上方的适当地点 设置截水沟。如下图是路堑挖方边坡上方常用的截水沟的图例。图中 d 一般应大于 5.0m。截水沟下方一侧，可堆置挖沟的土方，要求做成顶部向沟倾斜 2%的上台。 图 3.4.2 挖方路段截水沟示意图 1截水沟； 2土台； 3边沟。 截水沟的横截面形式，一般为梯形，沟的边坡坡度，因岩土条件而定，一般采用 1:11:1.5.沟底宽度不小于 0.5m，沟深 h 按设计流量而定，亦不应小于 0.5m。而且 沟底应具有 0.3%以上的纵坡，沟底和沟壁要求平整密实，不滞流，不渗水。截水沟的 长度以 200500m 为宜。 2. 地下排水设施 地下排水沟管是指处置地下水的设施。常用的路基地下排水设备有盲沟、渗 沟、渗水涵洞和渗井等，其特点是排水量不大，主要是以渗流方式汇集水流，并就近 排出路基范围以外。 本次设计所用到的地下排水设备主要是盲沟和渗沟。盲沟，又称暗沟，沟内分层 填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内，并排泄至指定 地点。路基两侧边沟下面均设盲沟，用以降低地下水位，防止路基边坡中毛细水上升 至路基工作区范围内，形成水分积聚而造成冻胀和翻浆，或路基过湿而降低强度等。 盲沟的横断面呈矩形，亦可做成上宽下窄的梯形，沟壁倾斜度约为 1:0.2，底宽 b 与深 度 h 的比值大约为 1:3，深约 1.01.5m，主要用于中央分隔带排水。渗沟，