公路施工图设计.doc

公路施工图设计摘 要本毕业设计为公路施工图设计。福白公路起于福田寺，止于白螺，是一条平原区二级公路，双向两车道，设计时速60km/h，设计里程约7.1km。本毕业设计要求基于实测地形图以及相关的补充资料，根据道路勘测设计基本原则以及路基路面工程基本理论，综合考虑当地的技术和经济条件，严格按照施工图设计过程进行独立作业，主要包括路线设计、路面结构设计以及路基处理方案设计，各项技术指标均要满足相关规范的要求。本设计运用纬地5.88道路设计软件进行道路路线设计。本设计标段全线总长7304.526m。该路线包含3个平曲线，最大半径340m，最小半径270m；9个竖曲线,最大半径18200m，最小半径12600m；1座沿途构造物桥梁。路基宽度10m（土路肩0.75m2，硬路肩0.75m2，行车道3.5m2），双向两车道。不设超高路段的行车道及硬路肩路拱横坡采用2.0%，土路肩路拱横坡3.0%。设计填方总量35782m3，挖方总量36530m3，填挖基本平衡，且路基稳定性好，不需设置挡土墙，主要采用植物防护。本设计运用HPDS路面设计软件进行路面结构设计。路面材料采用沥青混凝土结构，选用沥青混凝土材料。路面上面层采用4cm厚的细粒式沥青混凝土AC-13，下面层采用6cm厚的中粒式沥青混凝土AC-20，基层采用20cm厚的水泥稳定碎石，垫层采用20cm厚的水泥粉煤灰碎石。关键词：施工图设计；平原区二级公路；路面结构设计；纵断面设计；横断面设计；沥青路面设计- 44 -The constructiondrawing design of the Fu Bai second-class highwayABSTRACTThe graduation design is the construction diagram design of Fu Bai second-class highway. It connects Futiansi and Bailuo, which is located in plains. It is a two-lane, two-way road, and the design speed of road is 60km/h. The line of design length is about 7.1km. The graduation thesis asks for measured topographic map, it is on the basis of the theory of Road Survey and Design and Subgrade and Pavement Engineering. It needs to synthetically consider the local technology and economic conditions. To have a independent operations in strict accordance with construction drawing design process. Main including alignment design, pavement structure design and subgrade design. All index should meet the requirements of the relevant specification.The 5.88 road design software is applied for road route design. The line of design length is 7304.526m, containing 3 plane curves, which maximumradius is 340 meters and the minimum radius is 270 meters. And 9 vertical curves, which maximumradius is 18200 meters and the minimum radius is 12600 meters. Roadbed width is 10m (earth shoulder is 0.75m 2,hard shoulder is 0.75m 2 , carriageway is 3.5m 2), and freeway is two lanes. The no superelevation sections were designed and hard shoulder crown slope is 2%, earth shoulder crown slope is 3%. Designed to fill the total square is 35264m3, the excavation total square is 39229m3. Filling and digging remaining balanced. Subgrade is very stable, and it is unnecessary to set retaining walls and use plant protection measures. HPDS pavement design software is applied for road structure design. The pavement material is with asphalt concrete structure, selection of asphalt concrete material. The top layer with thickness of 4cm fine grained asphalt concrete AC-13, the following layer adopts 6cm grain type asphalt concrete AC-20. Pavement is made of 20cm cement stabilized macadam , and cushion is made of 20cm cement flying-ash gravel pile.Key words：construction drawing design; second-class highway located in plains; pavement structure design; vertical section design; cross section design; asphalt pavement design目 录1 绪论- 6 -1.1概述- 6 -1.2我国公路现状- 6 -1.3设计基本情况- 7 -1.3.1地形、地貌- 7 -1.3.2水文、气象- 7 -1.4主要技术指标- 7 -1.5设计依据- 7 -2 路线设计- 9 -2.1概述- 9 -2.2选线- 9 -2.2.1选线的一般原则- 9 -2.2.2选线的步骤- 10 -2.3平面设计- 10 -2.3.1平面线形设计的一般原则- 10 -2.3.2平面线形要素的组合与连接- 11 -2.4平曲线设计- 11 -2.4.1直线- 12 -2.4.2平曲线- 12 -2.4.4平曲线要素计算- 13 -2.5纵断面设计- 15 -2.5.1纵断面设计内容- 15 -2.5.2纵断面设计原则- 15 -2.5.3平纵线形组合设计原则- 16 -2.5.4平纵线形组合设计中应避免的组合- 16 -2.5.5平曲线与竖曲线组合的常见组合形式- 16 -2.5.6各项设计指标- 17 -2.5.7竖曲线要素计算- 19 -2.6横断面设计- 20 -2.6.1横断面设计的定义- 20 -2.6.2横断面设计的原则- 20 -2.6.3横断面设计的要求- 21 -3 路基设计- 22 -3.1路基宽度的确定- 22 -3.2路基边坡- 23 -3.3路拱横坡- 24 -3.4排水设计- 24 -3.5超高设计- 25 -3.5.1超高横坡- 25 -3.5.2超高过渡方式- 25 -3.6土石方计算与调配- 25 -3.6.1土石方计算- 25 -3.6.2土石方调配- 26 -3.7路基稳定性验算- 26 -3.7.1概述- 26 -3.7.2边坡防护与加固- 27 -4 路面设计- 28 -4.1概述- 28 -4.2路面结构的设计原则- 28 -4.3路面结构的设计流程- 28 -4.4路面类型与结构- 29 -4.4.1路面结构- 29 -4.5路面结构设计计算- 30 -4.5.1设计资料- 30 -4.5.2标准轴载及轴载当量换算- 30 -4.5.3设计方案- 34 -5 桥梁设计- 38 -5.1设计标准- 38 -5.2桥梁总体设计原则- 38 -5.3桥面铺装- 38 -5.4桥梁布置- 38 -6 公路建设与环境保护之间的关系- 40 -6.1概述- 40 -6.2环保原则- 40 -结 论- 42 -致 谢- 43 -参考文献- 44 -1 绪论1.1概述交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉，是基础产业之一，是联系工业与农业、城市与乡村、生产与消费的纽带，在政治、经济、文化、军事等方面都有重要的作用和地位。世界经济的发展证明，要实现国民经济的现代化，必须实现交通运输的现代化，同时交通运输的现代化程度，既反映国民经济的发展水平，也是综合国力的体现。公路运输作为其中最重要的运输方式之一，具有如下特点：机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转可以实现“库到库”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损；受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式；适用性强，服务面广，时间上有较强的随意性；投资少，资金周转快，社会效益明显。由于公路运输的这些特点，使公路运输事业得以快速发展。到上世纪70年代，经济发达国家大多改变了一个多世纪以来的以铁路运输为中心的局面。公路运输在各种运输方式中起到了主导作用，是我国综合运输体系中最为活跃的一种运输方式，并显示了广阔的发展前景。1.2我国公路现状公路建设是国民经济发展的基础产业和先导产业，一直以来承担着我国大部分的货物运输和旅客运输。20世纪90年代以来，国家对公路建设进行了大规模的资金投入，路网整体水平和公路通过能力有了明显提高。随着2008年金融危机后国家4万亿经济刺激计划及大力发展基础设施建设政策的出台，我国公路建设于2009年呈现出爆发式增长，2010年交通固定资产投资增速持续放缓，逐渐趋向正常年度增长水平。根据国家统计局的统计，2011年，全国完成公路水路交通固定资产投资14,464.21亿元，比上年增长9.5%，占全社会固定资产投资的4.7%。分地区看，西部地区全年完成交通固定资产投资5,206.23亿元，所占比重为36%，比上年提高2个百分点；东、中部地区分别完成投资5,547.67亿元、3,710.32亿元，所占比重分别为38.4%和25.7%。西部地区投增速明显高于东部和中部，资金投向继续向西部地区倾斜。1.3设计基本情况1.3.1地形、地貌该道路位于平原地区，高度起伏不大，有时有轻微的起伏和倾斜。沿线多为耕地，分布有各种建筑设施，居民点较密，另外还分布有很多河塘。地形地貌并不复杂，较容易设计线路。1.3.2水文、气象本地区有一条较大的河流，但区段内灌溉渠交错，并没有很大的沟渠。河流一般情况流量受季节影响及人工调度影响较大。检测表明沿线河流水质对道路不具有侵蚀性。路线经过地区属于亚热带季风气候区，气候温暖、四季分明、雨量充沛、冬寒夏热。降水量分布有明显的季节变化，一般是夏季最多，冬季最少，夏季雨量在300-700毫米之间，冬季雨量在30-190毫米之间。6月中旬至7月中旬雨量最多，强度最大。气候以7、8月份最热，夏季炎热多雨，冬季温和少雨，雨热同期，有利于农业生产。1.4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。对于平原区二级公路，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。1.5设计依据主要参考规范如下：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 F10-2006）；公路排水设计规范（JTG TD33-2012)；公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）；公路路基施工技术规范（JTG F10-2006)；公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004)；公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）；公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）。2 路线设计2.1概述道路是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施等组成的线形人工构造物，是三维的空间实体。而我们平时所说的路线是指道路中线的空间位置和几何构成。在工程设计中，一般将三维空间实体分解表达为平面、纵断面和横断面。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。无论是公路还是城市道路设计，都要受到社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约，设计者必须掌握大量的实际资料，进行深入的调查研究才能设计出一条符合一定技术标准、满足行车要求、工程造价最合理的路线。在设计的顺序上，公路一般是尽量顾及纵、横断面平衡及横断面稳定的前提下线确定平面线形，城市道路一般根据道路性质、交通量及交通组织等情况先进行道路横向布置，然后综合考虑平、纵面的合理安排。2.2选线2.2.1选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）选线应根据公路的性质和任务，综合考虑沿线国民经济发展情况和远景规划，正确处理好远期与近期的关系，使路线在路网中发挥较好的作用； （2）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。（3）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。（4）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。（5）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。（6）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，查清其对道路工程的影响。（7）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。2.2.2选线的步骤一条道路的起点、终点确定之后，在起终点间有许多种路线选择，选线的基本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。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。接着按地形、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。最后本着方便出入，少占田地，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。由此可见，选线是一个调查范围由大到小，工作深度由粗到细的工作过程，是一项涉及面广，影响因素多，政策性和技术性都很强的工作。2.3平面设计2.3.1平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）除了满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应该满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。（4）保持平面线形的均衡与连贯：长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡；（5）平曲线应该有足够的长度。如果平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短，会来不及调整驾驶操作，一般都应控制平曲线(包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。（6）应避免连续急转弯的线形，保证平曲线的足够长度并尽量选取较大的圆曲线半径。（7）路线设计是立体线形设计，在选线时即应考虑平、纵、横面的相互组合与合理配合，避免将凸形竖曲线的顶部与凹形竖曲线的底部置于平曲线的起点或拐点处。2.3.2平面线形要素的组合与连接平面线形的几何要素为直线、圆曲线和缓和曲线，这三种基本线形要素可以组合得到很多种平面线形的形式。直线与圆曲线之间的连接。路线的行车平顺性要求直线与曲线彼此协调，路线直、曲的变化应缓和匀顺，平面曲线的半径、长度与相邻的直线长度相适应。过长的直线段慧使驾驶人员感到疲倦，同时也是肇事的原因之一，只有在道路所指方向地平线处有明显目标时才允许采用长直线段。曲线与曲线之间的组合。曲线之间的组合应该使线形连续均匀，没有急剧的突变。其中圆曲线之间的组合有同向曲线、反向曲线和复曲线三种方式，还有因地形地质条件制约，自然展线困难时所设置的回头曲线。平面线形三要素的组合主要有以下几种形式：基本形、S形、卵形、凸形、复合形和C形。2.4平曲线设计 在平面线形中，基本线形是和汽车的行驶状态相对应的，具有如下的几何性质：（1）直线：曲率为零，汽车车身轴向与汽车行驶方向的夹角为零。（2）圆曲线：曲率不为零的常数，汽车车身轴向与汽车行驶方向的夹角为固定值。（3）缓和曲线：曲率为变数，汽车车身轴向与汽车行驶方向的夹角为变数。现代道路的平面线形正是由上述三种线形直线、圆曲线、和缓和曲线所构成的，我们称之为“平面线形几何三要素”。公路平面线形由直线、曲线组合而成，平曲线又分为圆曲线和缓和曲线两种。2.4.1直线为保证线形的连续性和行车舒适，在相邻曲线之间应有一定的直线长度。直线的运用应注意与地形、环境的协调与配合，其长度不宜过长；农田、河渠规整的平坦地区、城镇近郊规划等以直线为主体时，宜采用直线线形；特长、长隧道或结构特殊的桥梁等构造物所处的路段，以及路线交叉点前后的路段宜采用直线线形；双车道公路为超车所提供的路段宜采用直线线形。同向曲线的最短直线长度以不小于6V为宜。对于低等级公路（V40km/h）在受到地形条件及其他特殊情况限制下，可适当放宽此要求，但不得小于设计速度的3倍。若不设置直线，无论是高速公路还是低速路都可在同向曲线间插入的大半径曲线或将两曲线做成复曲线、卵形曲线或C曲线。反向曲线是指转向相反的相邻两曲线，在反向曲线之间，为满足设置超高、加宽的需要，应设置一定长度的直线，反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的两倍为宜。在受到限制的地点也可将两反向缓和曲线首尾相接，但被连接的两缓和曲线和圆曲线宜满足一定的条件。具体长度要求如下表2.1。表2.1 曲线间最小直线长度设计速度（km/h）1201008060403020直线长度（m）同向曲线间一般值720600480360240180120最小值1209060反向曲线间2402001601208060402.4.2平曲线在道路设计中，无论转角大小，都应设置平曲线，而圆曲线又是平曲线的主要组成部分，圆曲线具有易与地形相适应、可循环好、线形美观、易于铺设等特点。在直线和圆曲线之间宜采用缓和曲线进行过渡，消除视觉上的不连续感觉，使线形平顺、圆滑、顺适，增加线形的美学效应及行车安全感。具体规范要求如下表2.2。表2.2 圆曲线半径及长度要求设计速度（km/h）1201008060403020圆曲线最小半径（m）一般值10007004002001006530极限值650400250125603015不设超高圆曲线最小半径（m）路拱2%5500400025001500600350150路拱2%7500525033501900800450200平曲线最小长度（m）一般值600500400300200150100最小值200170140100705040缓和曲线最小长度（m）100857050352520本设计中含有3个平曲线，不设超高最小半径为1500m，半径小于1500m的圆曲线与直线之间采用缓和曲线过渡，具体参数如下表2.3。表2.3 本设计曲线参数交点号交点桩号切线长（m）圆曲线半径（m）圆曲线长（m）缓和曲线长（m）外距（m）偏角JD0K0+000.00JD1K2+104.30671.72930031.719553.659左164511.4JD2K3+095.18868.59327025.440553.572右171655.3JD3K5+451.413119.569340124.6505512.605左301627JD4K7+304.5262.4.4平曲线要素计算道路平面线形的基本组合为：直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线，如图2.1。图2.1“基本型”平曲线其几何元素的计算公式如下：切线增长值：内移值：缓和曲线角：切线长：平曲线长：外距：切线差：式中： 转角()； 缓和曲线长(m)； 圆曲线半径(m)。对JD1进行平曲线要素计算：；。直缓点桩号：ZH=K1+197.220-192.719=K1+004.501缓圆点桩号：HY=ZH+100=K1+104.501曲中点桩号：QZ=ZH+384.928/2=K1+196.965圆缓点桩号：YH=HZ-100=K1+289.429缓直点桩号：HZ=ZH+384.928=K1+389.429以此方法计算JD2、JD3、JD4，具体结果见设计图纸直线、曲线及转角表。所得结果和纬地5.88软件计算出的结果一致，表明软件计算出的结果可用。2.5纵断面设计2.5.1纵断面设计内容纵断面反映的是路线纵坡的变化以及路中线位置地面的起伏，还有设计线与原地面线的高差等情况，它再与路线平面和公路横断面结合起来，就可以完整地表达出路线作为空间曲线而应该具有的立体线形效果。纵断面设计主要包括纵坡以及竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经过地带的纵断面地面线，再依据平面选线所确定的控制点及其高程和填挖平衡经济点以及与周围景观的协调等因素，综合考虑平、纵、横三方面，试定坡度线，再用横断面图检查和调整，确定纵坡值、竖曲线半径，进行设计，以及计算设计高程及填挖高度。纵断面设计主要就是根据道路的等级、沿线的自然条件以及构造物的控制标高等，确定合适路线的标高以及各坡段的坡度和坡长，再设计竖曲线。2.5.2纵断面设计原则（1）应该满足纵坡以及竖曲线的各项规定。纵面线形要与地形相适应，线形设计应该平顺、圆滑、在视觉保持连续，最主要的是保证行驶安全。（2）纵坡均匀平顺。变坡点处要尽量设置大半径竖曲线，并且尽量避免取极限纵坡值，如有缓和坡段应配合地形布设，在垭口处纵坡要尽量放缓，还有越岭线应尽量避免设置反坡段（在升坡段中的下坡损失）。纵坡起伏也应缓和、坡长以及竖曲线长短也应适当。（3）设计标高的确定应结合沿线的各类自然条件进行综合考虑，如地形条件、土壤情况、水文状况、气候影响等；沿河线的路线标高应在设计洪水位的0.5m以上，并计入壅水高度以及浪高的影响；稻田低湿路段还应要有最小填土高度的保证。对于桥梁的标高，应在桥涵设计洪水频率的洪水位以上。（4）纵断面与平面的组合设计应满足要求。纵断面的设计应与平面线形以及周围地形景观相协调，应能考虑到人体视觉及心理上的要求，要按照平、竖曲线相协调（特别是要“平包竖”）以及半径的均衡来确定纵断面的设计线。（5）应尽量保证填挖平衡，争取移挖作填，以求节省土石方量，来降低工程造价。（6）视觉上能够自然地引导驾驶员的视线，要保持视觉上的连续性。2.5.3平纵线形组合设计原则（1）在视觉上能够自然地诱导驾驶员的视线，并保持视线的连续性。（2）保持平纵线形的技术指标大小均衡。（3）选择合适的合成坡度，以保证路面排水和行车安全。（4）注意与周围环境的协调与配合，避免使驾驶员产生驾驶疲劳，减缓其紧张程度。2.5.4平纵线形组合设计中应避免的组合 （1）小半径的平曲线的起终点不得设在或接近凸型竖曲线的顶部或凹型竖曲线的底部。 （2）长平曲线内不得设置短的竖曲线；长竖曲线内不得设置短的平曲线。 （3）避免凸型竖曲线的顶部或凹型竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。（4）避免短的平曲线与短的凸型竖曲线组合。（5）避免驾驶者能在行驶视野内看到两个或两个以上的平曲线或竖曲线。（6）避免平曲线与竖曲线错位的组合。（7）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重合。（8）小半径竖曲线不宜与回旋曲线相重合。2.5.5平曲线与竖曲线组合的常见组合形式平曲线与竖曲线的组合设计直接关系到线性流畅以及工程经济，由于众多因素的制约是不容易设计好的。（1）平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。这种组合是使平曲线和竖曲线相互对应，竖曲线的起终点落在平曲线的两个缓和曲线内，即“平包竖”。（2）平、竖曲线的半径应保持均衡。平、竖曲线的线形，其中一方大而平缓时，另一方切忌不能形成多而小。（3）明、暗弯与凹、凸竖曲线的组合。明弯与凹形曲线及凸形竖曲线的组合是合理的，比较符合驾驶员的心理反应和视觉反应。2.5.6各项设计指标（1）纵坡 最大纵坡是指在进行纵坡设计时，各级公路所允许采用的最大纵坡值。它是纵坡设计的一项重要控制指标，在地形起伏较大的地区，最大纵坡的控制将直接影响路线的长短、使用质量、运输成本以及工程造价。各级道路的最大纵坡一般是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件等因素确定的。公路最大纵坡按下表控制： 表 2.4 最大纵坡表设计时速（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789纵坡过大对行车造成极大的危害，汽车沿较大坡度上坡行驶时，因要克服较大阻力需增大牵引力，若坡长过长，汽车水箱可能出现开锅、汽阻的情况，严重时还可能使发动机熄火，使驾驶条件变坏；下坡行驶时，制动次数增加，制动器容易发热失效，容易引发车祸。当道路泥泞时，问题更加严重。最小纵坡：为保证路基的排水，防止水分渗入路基，特别是长路堑、低填方或横向排水不畅通的路段，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。当必须设置平坡时，应进行边沟的纵向排水设计，以利于路面排水。在弯道上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最下纵坡不宜小于超高允许渐变率。本设计采取的最大纵坡为0.46%，最小纵坡为0.26%，经验证均满足合成坡度的要求。 （2）坡长 各级公路的最小坡长应不小于下表规定。表 2.3 最小坡长表设计速度（km/h）1201008060403020高速公路（m）400350250其他公路（m）30025020015012010060 各级公路的最大限制坡长如下表。表 2.4 最大坡长表设计速度（km/h）1201008060403020纵坡（%）390010001100012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200 本设计中最大坡长950米，最小坡长530米。查上表可知均满足技术要求。 （3）竖曲线最小半径要求在纵断面的设计中，竖曲线设计要受到许多因素限制，其中有三个因素决定了竖曲线的最小半径，即最小半径需要满足缓和冲击、行驶时间不过短以及行驶视距的要求。所以凹形竖曲线的最小半径需考虑：限制离心力，使得不会过大；汽车在夜间行使时，前灯照射的距离；保证跨线桥下的视距要求。凸形竖曲线的最小半径需考虑：失重不致过大；保证纵面行车视距要求。表2.5 竖曲线最小半径与竖曲线长度设计速度（km/h）1201008060403020凸形竖曲线最小半径（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度（m）一般值250210170120906050极限值100857050352520本设计车速为60公里/小时，凸形竖曲线最小半径为12600m，凹形竖曲线最小半径为14900m，竖曲线长度最小为76.86m，均满足要求，如表2.5所示。2.5.7竖曲线要素计算如图2.1所示，i1和i2分别为相邻两纵坡坡度，=i2-i1，为“+”时，表示凹形竖曲线；为“-”时，表示凸形竖曲线。 图2.2竖曲线要素示意图竖曲线长度L或竖曲线半径R：或 竖曲线切线长T： 竖曲线任意一点竖距h： 竖曲线外距E：或 以竖曲线变坡点1为例具体计算如下：变坡点1的桩号K0+580.000，高程为29.9445m，i1=0.26%，i2=-0.35%，= i2-i1=0.61%。取竖曲线半径R=12600m。曲线长=126000.61%=76.86（m）切线长=38.43（m）外距=0.06（m）竖曲线起点桩号=K0+580.000-T=K0+541.570竖曲线起点高程=29.9445-T0.26%=29.8446（m） 竖曲线终点桩号=k0+580.000+T=k0+618.430竖曲线终点高程=29.9445-T0.35%=29.8100（m）其余变坡点按照同样方法计算，具体结果见纵坡、竖曲线表。2.6横断面设计2.6.1横断面设计的定义道路的横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。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、环境保护等设施。城市道路的横断面组成中，还包括机动车道、人行道、绿带、分车带等。高速公路和一级公路上还有变速车道、爬坡车道等。本设计为二级公路，基本组成只有行车道、硬路肩及土路肩。而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线，它是通过现场实测或由大比例尺地形图、航测像片、数字地面模型等途径获得的。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接相关的那一部分，即各组成部分的宽度、横向坡度等问题，所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。2.6.2横断面设计的原则（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、养护和实用等方面的情况，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等外，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。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，确保路基稳定。（4）沿河及受水浸水淹路段，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，路基出于潮湿、过湿状态和水温状态不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，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。2.6.3横断面设计的要求公路横断面的组成除了与行车有关的路幅宽度以外，还有与路基工程、排水工程、环保工程有关的各种设施，这些设施的位置和尺寸均应在横断面设计中有所体现。路基横断面形式和尺寸实际上在确定路线平面位置时就已经有了考虑，在纵断面设计中又根据路线标准和地形条件对路基的合理高度，特别是工程艰巨路段已经作了分析研究，拟定了横断面设计图，作为计算土石方数量和日后施工的依据。横断面设计，必须结合地形、地质、水文等条件，本着节约用地的原则，选用合理的断面形式，以满足行车顺适、工程经济、路基稳定且便于施工和养护的要求。3 路基设计3.1路基宽度的确定路基宽度是指公路路幅顶面的宽度，即两路肩外缘之间的宽度，公路路基宽度为行车到与路肩宽度之和。双车道、设计时速为60km/h的高速公路的路基宽度一般情况下采用的一般值为10m。按照规范，本公路采用10m的路基宽度，其中行车道宽23.5m，硬路肩宽度20.75m，土路肩宽度20.75m。具体参见标准见表3.1、3.2及3.3.公路等级二级公路、三级公路、四级公路设计速度（km/h）8060403020车道数22222或1路基宽度（m）一般值12.0010.008.507.506.50（双）4.50（单）最小值10.008.50表3.1 公路整体式断面路基宽度表3.2 行车道宽度设计速度（km/h）1201008060403020车道宽度（m）3.753.753.753.503.503.253.00表3.3 路肩宽度设计速度（km/h）二级公路、三级公路、四级公路8060403020右侧硬路肩宽度（m）一般值1.50.75最小值0.750.25土路肩宽度（m）一般值0.750.750.750.500.25（双车道）0.5 （单车道）最小值0.500.50公路横断面布置图如下图所示： 图3.1路基标准横断面图3.2路基边坡路基边坡的陡缓程度直接影响到路基的稳定和路基土石方的数量，路基边坡的坡度应根据填料的物理力学性质、气候条件、边坡高度，以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选定。一般路堑边坡采用1：0.5，路堤边坡采用1：1.5。沿河浸水路堤的边坡坡度在设计水位以下视填料情况可采用1：1.751：2.0，在常水位以下部分可采用1：2.01：3.0，当公路沿线有大量天然石料或路堑开挖的废石方时，可用以填筑路堤，边坡坡度一般可用1：1。本设计路堑边坡采用1：0.5，路堤边坡采用1：1.5。沿线是平原区，土质稳定，故不设挡土墙。3.3路拱横坡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，称路拱。其倾斜大小以百分率表示。对于不同类型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，在考虑当地的自然条件，选用不同的路拱坡度。高速公路由于其路面较宽，迅速排水尤其重要，所以此种公路处于降雨强度较大的地区，应采用高值，在降雨强度很大的地区，路拱坡度可适当增大。土路肩的排水性远低于路面，其横坡度较路面宜增大1.0%-2.0%，硬路肩视具体情况可与路面同一横坡，也可稍大于路面。本设计取路面路拱坡度2%，土路肩路拱坡度3%，标准参见下表3.4。表3.4 路拱横坡路面类型路拱横坡度（%）水泥混凝土路面、 沥青混凝土路面1.02.0其他黑色路面、整齐石块1.52.5半整齐石块、不整齐石块2.03.0碎、砾石等粒料路面2.53.53.4排水设计边沟一般采用浆砌片石防护，边沟出水口附近，水流冲刷比较严重，必须慎重布置并采取相应措施。边沟的纵坡，除出水口附近外，通常与路线纵坡保持一致，为了使沟渠中的水流不产生淤积的流速，最小纵坡一般不小于0.5%，在工程困难地段也不应小于0.3%，若边沟的纵坡过大，致使沟渠中水流速度大于冲刷流速时应对边沟进行加固。边沟的横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1:1.01:1.5，外侧边坡同挖方边坡坡度相同。本设计路段地处平原区，采用矩形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m。3.5超高设计3.5.1超高横坡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测的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。我国现行的公路工程技术标准中规定：各级公路凡半径小于不设超高的最小半径的平曲线均应设置超高。超高的横坡度按设计速度、半径大小，结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于10%，其他各级公路不应大于8%。具体情况见表3.5。表3.5 各级公路圆曲线最大超高值公路等级高速公路、一级公路二、三、四级公路一般地区（%）10或88积雪冰冻地区（%）6本设计最大超高设计为4%。3.5.2超高过渡方式本设计为无中间带道路的超高过渡，采用绕道路中线旋转的过渡方式。3.6土石方计算与调配土石方调配的目的是为确定填方用途的来源、挖方弃土的去向以及计价土石方的数量和运量等。通过调配，合理地解决路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运下移挖作填，达到填方有所取，挖方有所用，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。3.6.1土石方计算首先是根据横断面图计算横断面面积然后计算体积，即获得土石方数量，填入土石方计算表。当地面不规则时，常采用的方法有积距法和几何图形法。本设计采用积距法。3.6.2土石方调配土石方调配的方法有很多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需要绘制累积曲线与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简洁，调配清晰，精度符合要求，具体调配步骤是：（1）土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡等注在表旁，供调配时参考。（2）弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。（3）在做纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考。（4）经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏内。（5）调配完成后，应分页进行闭合核算，核算公式为： 填缺=远运利用+借方 挖余=远运利用+废方（6）土石方调配一般在本公里内进行，必要时也可跨公里调配，但需将调配的方向及数量分别注明，以免混淆。本设计遵循填挖平衡的原则，挖方总数量36530m，填方总数量35782m。利用方数量及调配中：本桩利用土3840m,填缺土31942m，挖余土32690m。3.7路基稳定性验算3.7.1概述路基边坡的稳定性涉及岩土性质与构造、边坡高度与坡度、工程质量与经济等多种因素。地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需要的路基，应进行边坡稳定性的分析计算，根据此选定合理的边坡坡度以及相应的工程技术措施。路基边坡稳定的力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力T与抗滑力R，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数K，即K=1时，表示下滑力与抗滑力相等，边坡处于极限平衡状态；K1时，边坡不稳定；K1时，边坡稳定。考虑到一些意外因素，为安全可靠起见，工程上一般规定采用K1.20-1.30，作为路基边坡稳定性分析的界限值。行车荷载是边坡稳定性分析的主要作用力之一，计算时将车载换算成相当于路基岩土层厚实度，计入滑动体的重力中去。换算时可按荷载的最不利布置条件换算。3.7.2边坡防护与加固路基防护是确保道路全天候使用，使路基不致因地表流和气候变化而失