青龙山至大房四队公路工程施工图设计

苏州科技学院本科生毕业设计青龙山至大房四队公路工程施工图设计摘 要设计路线位于黑龙江省东北部，属中温带大陆性季风气候，冬长夏短，为季节性重冰冻区。根据现状交通量计算远景交通量，确定道路等级为二级公路,设计速度为60km/h。根据当地地形地物状况选定两条路线方案，进行平纵线形设计，确定桥涵的数量和位置。比较两条方案的技术经济指标，从中选定方案二为设计方案。选定路线长度为8358.446m，对选定的方案进行平面、纵断面、横断面、路面结构、排水、桥涵、交叉口设计，最后对设计内容进行了简要施工组织设计。 关键词：寒冷地区、二级公路、施工图设计 、简要施工组织设计。 Qinglongshan Tai room four teams highway projectsConstruction designAbstractDesign route located in northeastern Heilongjiang Province, is in the temperate continental monsoon climate, long winter and short summer, the seasonal heavy freezing zone. Calculated according to the amount of current traffic traffic vision to determine road grade two highways, the design speed of 60km / h. According to local terrain conditions selected two alignment options for horizontal and vertical alignment design, determine the number and location of the bridge. Compare two programs technical and economic indicators, from which two of the selected program design. Selected route length 8358.446m, the selected program plan, profile, cross section, pavement structure, drainage, bridge, intersection design, final design content briefly on the construction organization design.Keywords: cold areas, secondary roads, construction design, construction design brief.目 录第1章 绪论71.1 道路所在地区概况71.2 道路等级的确定71.3 设计技术指标8第2章 方案比选102.1 选线和定线102.2 方案比选结果11第3章 平面详细设计123.1 平面线形设计123.2 平曲线设计计算123.2.1路线转角、方位角的计算123.2.2平曲线要素计算143.2.3 平曲线主点桩号计算及校核183.3 设计成果21第4章 纵断面设计224.1 纵断面设计步骤224.1.1 纵断面设计步骤224.1.2平纵配合设计234.2竖曲线设计244.2.1纵坡设计244.2.2竖曲线半径的选取254.2.3竖曲线计算254.3设计成果31第5章 路线横断面设计325.1 路基横断面设计325.1.1路基横断面325.1.2 路拱设计325.1.3加宽设计325.1.4超高设计及计算325.1.5 合成坡度355.2 排水规划设计365.2.1 路基排水设计365.2.2 路面排水设计365.3 土石方计算375.3.1横断面面积计算375.3.2土石方数量计算375.3.3土石方调配原则385.3.4 土石方调配的复核检查385.3.3 借土场、弃土场地点385.4 路基设计表计算39第6章 路基路面结构设计426.1路基防护与加固工程设计426.1.1 植物防护426.1.2工程 防护426.2 基础资料及路基类型的确定426.3路基湿度状况分析446.4路基稳定性分析456.4.1 将挂车换算成土柱高456.4.2 按4.5H法确定滑动圆心辅助线466.4.3 确定圆心466.4.4 条分法466.5 确定交通和道路等级486.6 确定土基回弹模量516.7初拟路面结构组合，确定设计参数516.8 路面结构层厚度设计526.9 最小防冻厚度验算57第7章 平面交叉口设计587.1 交叉口情况概述587.2交叉口平面设计587.2.1587.2.2597.3平面交叉口竖向设计597.3.1交叉口竖向设计原则597.3.2 交叉口竖向设计的类型607.3.3 交叉口立面设计的方法60第8章 桥涵设计628.1概述628.2 设计资料638.3设计计算63第9章 简要施工组织设计689.1工程概况689.1.1路线概况689.1.2路基、路面689.1.3主要工程数量689.2施工方案689.2.1施工组织原则689.2.2组建施工队699.2.3施工方案709.3施工过程719.3.1施工现场部署及准备719.3.2施工方法729.4施工进度图739.4.1划分施工项目739.4.2确定施工作业期限749.4.3安排工作进度74结束语75致谢76参 考 文 献77附录一：文献翻译（9章节片段220-236页）78附录二: 外文原文89第1章 绪论1.1 道路所在地区概况设计路线位于黑龙江省东北部，属中温带大陆性季风气候，冬长夏短，无霜期130天左右，为季节性重冰冻区，全年最高气温30，最底气温-32；冬季信风北。降雨多集中在8月份，最大冻深2.0m。境内地下水埋深：一般路段为100cm左右、高岗地段250cm左右，偶有地表水露头。平地上多为草地，牧地，山坡上草地 牧草 灌木丛共生 乔木多生于高岗山坡上。土质状况：030cm 腐殖土；30150cm CLS；150300cm 沙砾土；300500cm 沙石土；500cm 卵石及风化岩。本设计的路段所在地区处于黑龙江省，途经当地重要农业区，选线时应尽量不占或少占农田。该地区属于有平原有山岭，应综合考虑平，纵，横三者的关系，提高线形质量。且该地区平均最大冻深2m，设计路面的总厚度时要考虑这个因素，保证最小防冻厚度。沿线有丰富的碎石、砂砾、石灰、水泥和沥青，故设计水泥混凝土路面与沥青路面均可，基层和垫层材料应该注意就地取材，节约工程费用。1.2 道路等级的确定现状交通量组成:小汽车660辆/日，中型车1530辆/日,大型车295辆/日，拖挂车120辆/日，交通增长率为5.2%。省（市）级以上施工单位，工期二年。表 1-1 各级公路车辆折算系数车型编号代表车型折算系数日交通量（辆/日）折算交通量（辆/日）1小汽车1.06606602中型车1.5153022953大型车2.02955904拖挂车3.0120360设计交通量按15年预测，施工期为两年，交通量换算采用小客车为标准车型，依据公路工程技术标准可计算现状交通量为：N0=660+2295+590+360=3905 辆/日远景设计年平均昼夜交通量为：根据规范可知,本设计为二级公路双车道，二级公路设计年限15年。1.3 设计技术指标设计公路等级为双车道二级公路，设计车速可以选择60km/h和80km/h。设计道路位于黑龙江省,因为设计道路为集散公路，混合交通量较大，所以选取设计车速为60km/h。根据二级公路，查公路工程技术标准得设计车速为60 km/h设计技术指标如表1-2：表1-2 设计技术指标公路分类新建道路公路等级二级公路地 形多山区自然条件季节性重冰冻区计算行车速度（km/h）60行车道宽度（m）3.5硬路肩宽度（m）最小值0.25一般值0.75土路肩宽度（m）最小值0.5一般值0.75路基宽度（m）最小值8.5一般值10极限最小半径（m）125一般最小半径（m）200不设超高最小半径（m）路拱2.0%1500路拱2.0%1900视距要求（m）停车视距 75会车视距 150超车视距 350最大纵坡（%）6最小坡长（m）150最大超高率（%）冰冻区6最大坡长（m）坡度3%时1200坡度4%时1000坡度5%时800坡度6%时600凸形竖曲线（m）一般最小半径2000极限最小半径1400凹形竖曲线（m）一般最小半径1500极限最小半径1000竖曲线最小长度（m）一般值120最小值50平曲线内的圆曲线最小长度（m）180平曲线最小长度（m）一般值500最小值100平面最小直线长度（m）同向曲线360第2章 方案比选2.1 选线和定线设计路线位于黑龙江省，起点为青龙山终点为大房四队.用纬地软件在CAD底图上根据二级公路设计速度60km/h的技术指标分别对方案一、方案二进行了平面、纵断面线形设计、桥梁涵洞的位置设计以及土石方计算，计算后得到的各指标对比如表2-1：表2-1 两方案指标对比表指标方案一方案二平面指标路线长度（km）9.8720628.358446总转角个数75每公里交点个数0.710.60最小平曲线半径400400最小平曲线半径个数11与现有公路交叉个数137纵断面指标竖曲线个数1210平均每公里竖曲线个数1.221.20最大纵坡/长度（m）/段数4.5%/450/14.2%/330/1竖曲线最小半径(m)40003000竖曲线最小半径个数31经济指标土方填方(m3)151547127561挖方(m3)102639121506桥梁(m/座)10涵洞（座）1918比较结果推荐2.2 方案比选结果技术指标：1.方案二较方案二路线长度短了1.514km，此为主要采用指标。2.方案二路线沿着河沟等地势起伏较小的地区，而且转角个数比方案一少2个；方案一竖曲线个数为12个，方案二竖曲线个数为10个，比方案一少了2个，说明方案二的线性明显优于方案一。3虽然在纵断面线形设计时方案二竖曲线半径用了极限半径3000；但是综合看来，方案二的线形指标好，平面线形满足了技术指标的最小要求。4方案一竖曲线设计有一个坡度为4.5%的极限坡度，；方案二有一个4.2%的极限坡度，方案二的路线易于车辆行驶. 经济指标:1、方案二路线比方案一短了1.514公里，造价少；土方量方案一填方151547m3挖方102639m3,方案二填方127561m3 ,挖方121506m3,填挖方量方案一比方案二多很多，工程造价大；方案一涵洞19座，方案二涵洞18座，但方案一还要造一座桥，就整体的造价来看，方案二优于方案一；舒适安全： 方案二整体路线走势平缓高差比较小，竖曲线设计方面波浪形等这种线形不好的设计少，驾驶员行驶在该路线上舒适性会比方案一好很多，也更安全；综上所述，总体上方案二从技术指标、经济指标以及驾驶员的舒适安全性方面方案一都优于方案一，所以选方案二为设计方案。第3章 平面详细设计3.1 平面线形设计详细设计就是将初步选定的方案进一步的细化。通过对全线进行分析，发现原路线基本满足要求，故仅做局部修改。并且重新编排桩号。其中直线和曲线上均标出25米的整桩号。3.2 平曲线设计计算3.2.1路线转角、方位角的计算本道路设计路线起点为青龙山终点为大房四队，路线的大致走向如图3-1，路线的各交点的坐标如表3-1。 终点 JD 5 (G) (F) JD 4 (E) JD 3 JD 2 (D) (C) JD 1起点 (B)(A)图3-1 路线转角、方位角计算示意图表3-1交点桩号的坐标 交点号交 点 坐 标N(X)E(Y)123起点1291.94064-8357.21718JD12351.25041-7457.85353JD24903.77812-6386.47047JD35415.58315-5286.20287JD46221.17592-4634.03691JD57412.69921-4150.49799终点7462.96942-3388.69622（1）AB段AB= 故（2）BC段 BC= 故（3）CD段CD= 故 （4）DE段DE= 故（5）EF段EF= 故（6）FG段EF= 故( 7 ) 转角计算 （左） （右） （左） （左） （右）3.2.2平曲线要素计算定选方案全线曲线部分均采用缓和曲线+圆曲线+缓和曲线的平曲线设计，故进行逐桩曲线部分曲线要素及桩号验算，计算图示如图3-2所示。在图3-2中，路线转角；L曲线长（m）；T切线长（m）；E外矩（m）；Ls 缓和曲线长。 图3-2 缓和曲线计算图JD1：已知（左），圆曲线半径，曲线要素计算如下，内移值：切线增值： 缓和曲线值：切线长：曲线长：圆曲线长：外距： 校正值： JD2：已知（左），圆曲线半径，曲线要素计算如下，内移值：切线增值： 缓和曲线值：切线长：曲线长：圆曲线长：外距： 校正值：JD3：已知（左），圆曲线半径，曲线要素计算如下，内移值：切线增值： 缓和曲线值：切线长：曲线长：圆曲线长：外距： 校正值：JD4：已知（左），圆曲线半径，曲线要素计算如下：内移值：切线增值： 缓和曲线值：切线长：曲线长：圆曲线长：外距： 校正值：JD5：已知（右），圆曲线半径，曲线要素计算如下：内移值：切线增值： 缓和曲线值：切线长：曲线长：圆曲线长：外距： 校正值：3.2.3 平曲线主点桩号计算及校核JD1:(1)桩号：JD1交点桩号计算过程为起点桩号K0加上两交点的间距：K0AB =K0+1389.601= K1+389.601；所以JD1的桩号为K1+389.601。(2)曲线范围内各主点桩号：ZH点：ZH=JD1-T= K1+389.601-173.649= K1+215.952HY点： K1+215.952+100 = K1+315.952QZ点： K1+215.952+345.213/2 = K1+388.558YH点： K1+388.558+145.213/2= K1+461.165HZ点： K1+461.165+100= K1+561.165(3)校核 校核： K1+389.601+173.649=K1+563.250 K1+561.165+2.085= K1+563.250 校核正确。JD2：(1)桩号：JD2交点桩号计算过程为JD1的HZ桩号K1+561.165加上BC点间距再减JD1点切线长：K1+561.165BCT= K1+561.165+2768.259-173.649=K4+155.775；所以JD2的桩号为K4+155.775。(2)曲线范围内各主点桩号：ZH点：ZH=JD2-T= K4+155.775-410.125= K3+745.65HY点： K3+745.65+200 = K3+945.65QZ点： K3+745.65+790.402/2 = K4+140.851YH点： K4+140.851+390.401/2= K4+336.052HZ点： K4+336.052+200= K4+536.052(3)校核 校核： K4+155.775+410.125=K4+565.900 K4+536.052+29.848= K4+565.900 校核正确。JD3：(1)桩号：JD3交点桩号计算过程为JD2的HZ桩号K4+536.052加上CD点间距再减JD2点切线长：K4+536.052CDT= K4+536.052+1213.480-410.125= K5+339.407；所以JD3的桩号为K5+339.407。(2)曲线范围内各主点桩号：ZH点：ZH=JD3-T= K5+339.407-331.791= K5+007.616HY点： K5+007.616+200 = K5+207.616QZ点： K5+007.616+654.868/2 = K5+335.050YH点： K5+207.616+254.868= K5+462.484HZ点： K5+462.484+200= K5+662.484(3)校核 校核： K5+339.407+331.791=K5+671.198 K5+662.484+8.714= K5+671.198 校核正确。JD4：(1)桩号：JD4交点桩号计算过程为JD3的HZ桩号K4+389.698加上DE点间距再减JD3点切线长：K5+662.484DET= K5+662.484+1036.485-331.791= K6+367.178；所以JD4的桩号为K6+367.178。(2)曲线范围内各主点桩号：ZH点：ZH=JD4-T= K6+367.178-168.944= K6+198.234HY点： K6+198.234+100 = K6+298.234QZ点： K6+198.234+336.020/2 = K6+366.244YH点： K6+298.234+136.020= K6+434.254HZ点： K6+434.254+100= K6+534.254(3)校核 校核： K6+367.178+168.944=K6+536.122 K6+534.254+1.868= K6+536.122 校核正确。JD5：(1)桩号：JD5交点桩号计算过程为JD4的HZ桩号K6+534.254加上EF点间距再减JD4点切线长：K6+223.928EFT= K6+534.254+1285.899-168.944= K7+651.209；所以JD5的桩号为K7+651.209。(2)曲线范围内各主点桩号：ZH点：ZH=JD5-T= K7+651.209-326.989= K7+324.220HY点： K7+324.220+150 = K7+474.220QZ点： K7+324.220+597.757/2 = K7+623.098YH点： K7+474.220+297.757= K7+771.977HZ点： K7+771.977+150= K7+921.977(3)校核校核： K7+651.209+326.989=K7+978.198 K7+921.977+56.221=K7+978.198 校核正确。 终点桩号：K7+921.977+763.458-326.989= K8+358.4463.3 设计成果平面设计成果主要有平面图和直线、曲线及转角表，具体内容详见附图和附表。第4章 纵断面设计4.1 纵断面设计步骤4.1.1 纵断面设计步骤(1)设计资料：境内地下水埋深：一般路段为100cm左右、高岗地段250cm左右，偶有地表水露头。一般路段:H=2.5+1=3.5m高岗地段:H=2.5+2.5=5m查书路基路面HH1,所以路基为干燥类。（详细见路基路面设计）经干湿类型判断，路基干湿类型属中湿，满足一般路基设计要求。填土高度可自行选取。(2)准备工作纵坡设计前，应先根据中桩和水准记录点，绘出路线纵断面图的地面线绘出平面直线，曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。(3)标注控制点标注影响纵坡设计的高程控制点，包括公路路线的起终点、垭口、桥梁及涵洞的控制标高，同时考虑道路横向填挖基本平衡的经济点。 (4)试坡在已标出控制点的纵断面图上，根据技术标准，考虑各控制点和经济点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线。(5)调整坡度线对照技术标准或规范进行调坡。详细检查设计最大纵坡、坡长限制、平均纵坡以及平纵线形组合是否符合技术标准或规范的要求。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本相符。(6)核对坡度线核对坡度线主要在有控制意义的特殊横断面上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其他重要控制点的断面等。(7)确定变坡点的位置及标高经调整核对后，即可确定纵坡线。所谓定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。(8)竖曲线设计根据道路等级和情况，确定竖曲线半径，尽量大一些，是竖曲线线型平缓，并计算竖曲线要素。(9)高程计算根据已定的纵坡和变坡点的设计标高及竖曲线半径，计算出各桩号的设计标高。4.1.2平纵配合设计道路平面线形和纵断面线形的组合设计，就是要得到一个既满足汽车行驶安全、舒适的要求，从而达到安全、舒适、快速和经济的目的。基本原则：平包纵，不错位。(1)平面直线与竖曲线的组合在两凹行曲线间不要插入短坡段；平面长直线的末端不宜插入小半径凹型曲线；平面直线上不宜设小半径凹型曲线；尽量避免出现“驼峰”、“暗凹”、“波浪”等视觉较差线形。(2)平面曲线与竖曲线的组合平曲线与竖曲线组合时，其半径大小应保持平衡，一般平竖曲线半径之比为1：10至1：20之间。平纵曲线的组合示意如图4-1。 图4-1 平曲线与竖曲线的各种组合从图上可以看出竖曲线的起终点应落在缓和曲线内，若只有圆曲线也应如此。4.2竖曲线设计4.2.1纵坡设计(1)最大、最小纵坡本设计最大纵坡取6%，最小纵坡取0.3%。(2)平均纵坡公路路线设计规范规定二级公路越岭路线的平均纵坡以接近5.5%(相对高差为200-500米)和5%(相对高差大于500米)为宜。并注意连续3000m路段范围内的平均纵坡不宜大于5.5%。式中： 平均纵坡； h相对高差； L路线长度。全线路段均满足平均纵坡的要求全线路段均满足平均纵坡的要求。(3)坡长限制坡长限制包括陡坡的最大坡长限制和最小坡长限制两个方面：本设计的最小坡长路段为240m,满足公路工程技术标准规定的150m最小坡长的限制。本设计最长坡长为1500m,坡度是0.3%LC ，超高过渡设在缓和曲线某一区段内，全超高设在缓圆点、圆缓点取ih=0.02,LC=40m作为超高过渡段长度 JD2: R=800m, LS=200m最大超高渐变率时过渡段长度最小超高渐变率时过渡段长度LSLC ，超高过渡设在缓和曲线某一区段内，全超高设在缓圆点、圆缓点 取LC=40, ih=0.02作为超高过渡段长度 JD3: R=1000m, LS=200m最大超高渐变率时过渡段长度最小超高渐变率时过渡段长度LSLC ，超高过渡设在缓和曲线某一区段内，全超高设在缓圆点、圆缓点 取LC=40, ih=0.02作为超高过渡段长度 JD4: R=800m, LS=100m最大超高渐变率时过渡段长度最小超高渐变率时过渡段长度LSLC ，超高过渡设在缓和曲线某一区段内，全超高设在缓圆点、圆缓点 取LC=40, ih=0.02作为超高过渡段长度 JD5: R=400m, LS=150m最大超高渐变率时过渡段长度最小超高渐变率时过渡段长度LSLC ，超高过渡设在缓和曲线某一区段内，全超高设在缓圆点、圆缓点 取LC=80,ih=0.035.1.5 合成坡度合成纵坡是指道路纵坡和横坡的矢量和，计算公式为 i-路线纵坡（%） ih-超高值（%）JD1处纵坡i=1.2%， 超高ih=2%，合成坡度I=2.33%；JD2处纵坡i=0.3%， 超高ih=2%，合成坡度I=2.02%；JD3处纵坡i=2.7%， 超高ih=2%，合成坡度I=3.36%；JD4处纵坡i=-2.3%， 超高ih=2%，合成坡度I=3.05%；JD5处纵坡i=1.0%， 超高ih=3%，合成坡度I=3.16%；根据公路路线设计规范2006（JTGB012006）中的相关规定：设计速度为60km/h的二级公路，在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过9%，在积雪或冰冻地区，合成坡度值不应大于8%，符合要求。5.2 排水规划设计5.2.1 路基排水设计（1）边沟在挖方以及低填方路段，为防止路面流下的水冲刷路基，在路线两侧设置边沟进行蓄水，本设计中采用梯形边沟，内侧沟壁为1:1，外侧与挖方边坡相同。底宽与深度为0.5m。本设计纵坡与路线保持一致。（2）排水沟在填方路段，在路线两侧设置排水沟，排除来自边沟的水，以及将水引向桥涵，排出路基范围以外。排水沟的横断面形式，一般采用梯形，用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，由于流量较小，不需特别计算。本设计中排水沟深度与底宽为0.6m，边坡为1:1。（3）排水规划详细设计的整体排水规划在挖方以及低填方路段，为防止路面流下的水冲刷路基，在路线两侧设置边沟进行蓄水；在填方路段，在路线两侧设置排水沟，排除来自边沟，截水沟的水，以及将水引向桥涵，排出路基范围以外。具体排水总体规划的边沟、排水沟及涵洞布置形式详见排水系统规划图。5.2.2 路面排水设计利用路拱进行路面排水，路拱横坡为2%，土路肩处为3%。5.3 土石方计算5.3.1横断面面积计算路基的填挖方面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。路基横断面面积多为不规则的几何图形，计算方法有积距法、几何图形法、坐标法、方格法等，通常一般用积距法和坐标法。坐标法：已知断面图上各折点为(，)如图5-5由解析几何公式可推出面积计算公式：图5-5 横断面面积计算（坐标法）坐标法的精度较高，手工计算复杂，只适用于计算机计算。本设计采用纬地道路设计软件计算横断面面积。5.3.2土石方数量计算路基土石方计算工作量大，加之路基填挖方变化不规则，要精确计算土石方体积是很困难的。在工程上通常采用近似计算。本设计采用平均断面法计算路基土石方，即假定相邻面间为一棱柱体(如图5-6)。图5-6 平均断面法则其体积为：式中：A1，A2相邻两断面的填方（或挖方）面积； L相邻两断面的桩距。平均断面法计算土石方体积简便、实用，计算时需注意以下几个问题：(1) 填方和挖方分开计；(2) 填方中的填石，边坡加固，填土，砌石等的面积单独计算；(3) 挖方中的挖土、挖石分开记；(4) 若地基需要换土，应先记挖土面积。再计一次填土面积；(5) 大中桥其终点的断面面积不计算；(6) 计算填方路基的填土面积时，应口去路槽面积；计算挖方路基的挖土面积时，应加上路槽面积。5.3.3土石方调配原则（1） 在半填半挖断面中，应先考虑在本段内移挖作填进行横向平衡，再做纵向调配，以减少总的运输量；（2） 土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运，尽可能避免和减少上坡运土；（3） 为使调配合理，必须根据地形和施工条件，选用适当运输方式，确定合理经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借；（4） 土石方调配”移挖作填”要考虑经济运距，综合考虑弃方或借方占地、赔偿青苗损失及对农业生产的影响等。有时移挖作填虽运距可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，综合考虑是有利的；（5） 位于山坡的回头曲线，优先考虑下线的土方竖向调运；（6） 土方调配对借方和弃方应事先同地方协商，妥善处理。本设计的纵断面设计较为平缓，基本可以进行全线调运。5.3.4 土石方调配的复