东深高速公路的设计.doc

i 摘 要 在本设计中，主要是进行东深高速公路的设计。设计部分的公 路全长 3500m，设计车速 100km/h，双向六车道，设置中央分隔带。 对交通量进行了分析，查找相应技术规范，确定公路的等级以 及设计需要的各种参数。在平面图中进行选线，然后又对道路路线 进行了平面线形设计，本路线有两段曲线设置缓和曲线，并设置超 高。纵断面的设计中有五个竖曲线，并且也满足了平纵面线形组合 设计中的各种要求。在横断面的设计中，确定了横断面组成及各种 要素后，绘制横断面图。路基设计的基本内容，就是确定路基边坡 的形状和坡度。在挡土墙设计中满足了各种稳定性的验算。路面设 计内容中包括路面类型与结构设计。最后的概算设计为计算机辅助 计算，同时也给出了各部分内容相关的表格与图纸。 通过这次设计不但了解建设公路的各个步骤，而且也能熟练的 运用 autocad 进行制图。 关键词 市政道路 线形设计 路面 路基 目 录 摘 要 .i 第 1 章 绪论.1 1.1 选题意义1 1.2 中国公路发展概况1 1.3 本文研究主要内容1 第 2 章 总体设计.2 2.1 概述2 2.2 设计要素确定2 2.2.1 路线方案确定2 2.2.2 主要技术指标确定2 第 3 章 路线设计4 3.1 选线步骤4 3.2 平面线形设计4 3.2.1 线形4 3.2.2 带缓和曲线的圆曲线计算4 3.3 纵断面设计8 3.3.1 纵断面设计原则8 3.3.2 纵坡设计要求8 3.3.3 竖曲线设计9 3.4 超高设计13 3.4.1 超高确定13 3.4.2 超高值计算13 3.5 横断面设计.17 3.5.1 横断面设计原则17 3.5.2 各项技术指标17 3.6 土石方计算和调配17 3.6.1 土石方计算17 3.6.2 路基土石方调配及防护工程17 第 4 章 排水设计.19 4.1 路基排水目的和要求.19 4.2 路基排水设计一般原则.19 4.3 边沟.19 4.3.1 边沟的作用19 4.3.2 边沟的纵坡19 第 5 章 路面设计.21 5.1 路面设计原则.21 5.1.1 路面类型与结构方案设计21 5.1.2 路面建筑材料设计21 5.1.3 路面结构设计.21 5.2 路面设计步骤.22 5.3 路面设计.22 5.3.1 设计资料22 5.3.3 计算石灰土层厚度24 结 论.27 致 谢.28 参考文献.29 1 第第 1 1 章章 绪论绪论 1.11.1 选题意义选题意义 公路交通是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志，是国民经济发展、社会 发展和人民生活必不可少的公共基础设施。公路建设的发展速度对于促进国民经济的发展， 拉动其他产业的发展具有非常重要的意义。 高速公路在中国内地的出现和发展仅仅走过了 17 年的历程，在今天，3.4 万多公里的高速 公路和总量达 185.6 万公里的全国公路网正在为中国经济和社会的发展提供着便捷、和高 效率的运输服务1。 1.21.2 中国公路发展概况中国公路发展概况 50 年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公 路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是， 由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达 国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近 20 万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到 14.4，西部地区更高，达到 21.8，技术等级仍不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公 路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的 比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平2。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通 需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持 西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点3。 1.31.3 本文研究主要内容本文研究主要内容 本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成东莞-深圳高速公路的设计工作，具体 内容包括真理分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、公路排水规划设计及概算、设 计文件的编制和图纸绘制。 1.1.资料整理与分析资料整理与分析 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4。 2.路线平面、纵断面及横断面设计。 3.排水设计 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 2 代设计中的具体计算方法和过程。 第第 2 2 章章 总体设计总体设计 2.12.1 概述概述 高速公路是 20 时机 30 年代在西方发达国家开始出现的专门为汽车交通服务的基础设 施。高速公路在运输能力、速度和安全性方面具有突出优势，对实现国土均衡开发、建立 统一的市场经济体系、提高现代物流效率和公众生活质量等具有重要作用5。 总体设计除了路线方案做出选择外，还需要对公路设计中的一些重大原则问题做出确 定6。 2.22.2 设计要素确定设计要素确定 2.2.12.2.1 路线方案确定路线方案确定 在本设计中，地形复杂、地区范围很广，路线方案的选择首先是在 1:5000 的航测地形 图上从较大面积范围内选定一些细部控制点，连接这些控制点，形成路线布局，此时路线 雏形已经明显勾画出来。 2.2.22.2.2 主要技术指标确定主要技术指标确定 1.确定道路等级 已知交通量 n=56000 辆/日，查公路工程技术标准 ，拟定该公路为高速公路六车道， 设计车速为 100km/h。 2.高速公路主要技术指标 (1)计算行车速度:100km/h (2)车道数:6 (3)行车道宽度:211.25m (4)路基宽度:33.5m (5)中间带宽度: 高速公路整体式断面必须设置中间带，中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成， 其各部分宽度应符合: 高速公路应在左（右）侧硬路肩宽度内设左（右）侧路缘带，其宽度为 0.5m。 (6)停车视距:160m (7)圆曲线最小半径: 一般值:700m 极限值:400m 表 21 中间带宽度表 一般值（m）最小值(m) 中央分隔带2.002.00 左侧路缘带0.750.50 中间带宽度3.503.00 (8)路肩宽度: 3 表 22 路肩宽度表 一般值（m）最小值（m） 右侧硬路肩宽度3.002.50 土路肩宽度0.750.75 高速公路应在左（右）侧硬路肩宽度内设左（右）侧路缘带，其宽度为 0.5m。 (9)停车视距:160m (10)圆曲线最小半径: 一般值:700m 极限值:400m (11)不设超高最小半径: 当路拱2.00%时为 4000m；当路拱2%时为 5250m。 (12)最大纵坡:4% (13)最小坡长:250m (14)最大坡长:如表 23 表 23 纵坡最大坡长表 纵坡坡度（%）345 最大坡长（m）1000800600 连续上坡（或下坡）时，应在不大于上面所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓 和坡段的纵坡应不大于 3%，其长度应符合纵坡长度的规定。 (15)竖曲线最小半径和最小长度(如表 2-4) (16)限最小半径:250m (17)停车视距:110m (18)计算荷载:公路-级 表 24 竖曲线最小长度和最小半径表 一般值10000 凸形竖曲线半径（m） 极限值6500 一般值4500 凹形竖曲线半径（m） 极限值3000 一般值210 竖曲线最小长度（m） 极限值85 4 第第 3 3 章章 路线设计路线设计 3.13.1 选线步骤选线步骤 由于设计的是高速公路因此应采用纸上定线。可见路线平面设计图 l-1。 一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而 到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤: (1) 全面布局 (2) 逐段安排 (3) 具体定线7 3.23.2 平面线形设计平面线形设计 3.2.13.2.1 线形线形 （如图 3-1 所示） 图 3-1 线形图 由量角器在图上量出: 12 59 ;35 3.2.23.2.2 带缓和曲线的圆曲线计算带缓和曲线的圆曲线计算 1.abc 段 已知 取圆曲线半径， 1 59 1 750rm 如图 3-2 5 图 3-2 abc 段曲线图 路线转角 l1曲线长（m） t1切线长（m） 1 e1外矩（m） j1校正数（m） r1曲线半径（m） 缓和曲线（m） 圆曲线（m） y l h l (1) 计算缓和曲线长度: 设 :1:1:1 hyh lll 则有公式 101 223 180 hh lrll 1 11 180180 hh ll rr 385.96m h l 取 300m h l 为了满足线形舒顺和美观的要求，回旋曲线参数 a 应满足: 1 1 3 r ar 即 。 1 11 3 h r l rr 1 1 83.33m750m 9 hh r lrl 所以 取满足要求。 300m h l 缓和曲线上离心加速度的变化率为: 3 0.094 47 s h v a rl (2) 曲线几何元素的计算: 6 3 2 1 149.8m 2240 hh ll q r 24 3 11 5.0m 242384 hh ll r rr 0 1 90 11.47 h l r 1 1 tan577.13m 2 trr 111 1071.79m 180 h lrl 2471.79m yh lll 1 111 sec117.5m 2 errr 11 282.47mjtl (3) 曲线主点桩号计算: 在地形图上用直尺量得，即得 835m ab l 1 24335jdk 则 111 k23+757.87zhjdt 11 k24+57.87 h hyzhl 11 k24+529.66 y yhhyl 11 k24+829.66 h hzyhl 111/2 k24+293.77qzhzl 111/2 24335jdqzjk 2.bcd 段 7 图 3-3 bcd 段曲线图 路线转角 l2曲线长（m） t2切线长（m） 2 e2外矩（m） j2校正数（m） r2曲线半径（m） 缓和曲线（m） 圆曲线（m） y l h l (1) 计算缓和曲线长度: 设 :1:1:1 hyh lll 则有公式 202 223 180 hh lrll 2 22 180180 hh ll rr 274m h l 取 270m h l 为了满足线形舒顺和美观的要求，回旋曲线参数 a 应满足: ，即 。 2 2 3 r ar 2 22 3 h r l rr 2 2 100m900m 9 hh r lrl 所以 取满足要求。 270m h l 缓和曲线上离心加速度的变化率为: 3 2 0.088 47 s h v a r l (2)曲线几何元素的计算: 8 3 2 2 134.9m 2240 hh ll q r 24 3 22 3.37m 242384 hh ll r rr a 0 2 90 8.6 h l r 2 22 tan419.73m 2 trr 222 819.46m 180 h lrl 1 2279.46m yh lll 2 222 sec48.54m 2 errr 222 220mjtl (3)曲线主点桩号计算: 在地形图上用直尺量得，即得: 1795m bc l 211 26 130 bc jdjdljk 则 222 k25+710.27zhjdt 22 k25+980.27 h hyzhl 22 k26+259.73 y yhhyl 22 k26+529.73 h hzyhl 222/2 k26+120qzhzl 222/2 26 130jdqzjk 3.33.3 纵断面设计纵断面设计 根据道路的等级、沿线自然条件和构造物控制标高，确定路线合适的标高、各坡段的 纵坡度和坡长，并设计竖曲线。具体路段设计可见纵断面设计图 l2。 3.3.13.3.1 纵断面设计原则纵断面设计原则 1.纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。 2.纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。 3.平面与纵断面组合设计应满足: 4.视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 3.3.23.3.2 纵坡设计要求纵坡设计要求 1.设计必须满足标准的各项规范。 9 2.纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避 免反复设置反坡段。 3.沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。 4.应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和 节省用地。 3.3.33.3.3 竖曲线设计竖曲线设计 竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时 充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。竖曲线元素可见 图 3-4。 标准规定:如表 31 和表 32。 图 3-4 竖曲线几何元素 表 31 凸形竖曲线最小半径和最小长度 视距 要求 缓和冲击标准规定值 计算行 车速度 (km/h) 2 3.98 s r lmin=v2w/3.6( m) 极限最小半径 rmin(m) 一般最 小半径 值(m) 竖曲线 最小长 度(m) 100645027806500 100 00 85 4.4.竖曲线计算竖曲线计算 (1)根据设计得知: 1 21 0.9%-(-2.07%)2.16%ii 拟定 r1=16000m，凹形竖曲线。 表 32 凹形竖曲线最小半径和最小长度 前灯照射要求(m) 跨线桥下视距要 求(m) 缓和冲击 (m) 标准规定 值(m) 计算行 车速度 (km/h) 2 100 1503.49 s r s 停 停 2 100 2692 s r 停 2 min 3.6 v w l 极限 最小 一般 最小 10 半径 rmin 半径 1003620951278030004500 表 33 竖曲线纵距计算结果表 1 桩号x(m) 标高改正 (m) 2 2 x y r 切线高程设计高程 k23+85 7.2 00 64.6 1 64.6 1 k23+90 0 42.80.0572 63.7 5 63.8 k23+95 0 92.80.269163 62.7 8 k24+00 0 142.80.6372 61.7 2 62.3 2 k24+30172.80.933161 61.9 2 k24+50152.80.729661.262 k24+10 0 102.80.3302 61.8 1 62.3 1 k24+15 0 52.80.0871 62.2 1 62.6 7 k24+20 0 2.80.0002 62.8 5 62.7 5 k24+20 2.8 00 63.1 5 63.1 5 几何要素计算: 111 16000 2.16%345.6lr竖曲线长度：m 1 1 172.8 2 l t 切线长：m 2 1 1 1 0.93 2 t e r 竖曲线变坡点纵距：m 竖曲线的起终点桩号: 起点:k23+857.2 终点:k24+200 竖曲线上纵距 y 的计算: (2)根据设计得知: 2 21 2.47%0.9%2.56%ii 11 拟定 r2=16000 m，凸形竖曲线。 几何要素计算: 竖曲线长度： 22221 16000 2.56%409.62.47%0.9%409.6lrii m 2 2 204.8 2 l t 切线长：m 2 2 2 2 1.31 2 t e r 竖曲线变坡点纵距：m 表 34 竖曲线纵距计算结果表 2 桩号x(m) 标高改正 (m) 2 2 x y r 切线高程 (m) 设计高程 (m) k24+345.200 63.8 1 63.8 1 k24+3504.80.0007 63.8 5 63.8 6 k24+40054.80.0938 64.1 1 64.2 5 k24+450104.80.3432 64.4 9 64.8 8 k24+500154.80.7488 64.8 1 65.4 6 k24+550204.81.310 64.8 166 k24+600154.80.748864 64.8 6 k24+650104.80.3432 63.2 1 63.7 2 k24+7004.80.0007 62.2 164.2 k24+754.8006161 竖曲线的起终点桩号: 起点:k24+345.2 终点:k24+754.8 竖曲线上纵距 y 的计算: (3)根据设计得知: 3 21 0.66%( 2.47%)3.13%ii 12 拟定 r3=16000m，凸形竖曲线。 几何要素计算: 333 16000 3.13%500.8lr竖曲线长度：m 3 3 250.4m 2 l t 切线长： 竖曲线的起终点桩号: 起点:k25+29.6 终点:k25+530.4 竖曲线上纵距 y 的计算: 表 35 竖曲线纵距计算结果表 3 桩号x(m) 标高改正 （m） 2 2 x y r 切线 高程(m) 设计 高程(m) k25+29 .60054.454.4 k25+5020.40.013 53.8 1 53.9 1 k25+10 070.40.15552.5 52.8 4 k25+15 0120.40.453 53.2 4 53.7 5 k25+20 0170.40.90750 50.8 1 k25+25 0220.41.518 48.8 2 50.2 4 k25+28 0250.41.9648 49.8 3 k25+30 0230.41.66 48.3 4 49.7 8 k25+35 0180.41.017 48.5 1 49.5 1 k25+40 0130.40.53 48.8 1 49.5 1 k25+45 080.40.20249 49.7 4 k25+50 030.40.0289 49.4 2 49.5 8 13 k25+53 0.400 49.6 2 49.6 2 (4)根据设计得知:， 4 21 2.47%0.66%1.4%ii 拟定 r4=16000m，凹形竖曲线。 几何要素计算: 444 16000 1.4%224lr竖曲线长度：m 4 4 112 2 l t 切线长：m 2 4 4 4 0.39 2 t e r 竖曲线变坡点纵距：m 竖曲线的起终点桩号: 起点:k25+768 终点:k25+992 竖曲线上纵距 y 的计算: 表 36 竖曲线纵距计算结果表 4 桩号x(m) 标高改正 2 2 x y r （m） 切线高程 (m) 设计高程 (m) k25+7680051.2651.26 k25+850820.2151.8651.51 k25+8801120.39251.5252 k25+900920.26451.9351.51 k25+950420.05551.4851.23 k25+9920051.1851.18 (5)根据设计得知:， 5 21 0.69%( 0.74%)1.43%ii 拟定 r5=16000m，凹形竖曲线。 几何要素计算: 555 16000 1.43%228.8lr竖曲线长度：m 5 5 114.4 2 l t 切线长：m 2 5 5 5 0.41 2 t e r 竖曲线变坡点纵距：m 竖曲线的起终点桩号: 起点:k25+305.6 终点:k25+534.4 竖曲线上纵距 y 的计算: 14 表 37 竖曲线纵距计算结果表 5 桩号x(m) 标高改正 （m） 2 2 x y r 切线 高程(m) 设计 高程(m) k26+30 5.600 48.9 1 48.9 1 k26+35 044.40.06248.5 48.7 1 k26+40 094.40.28 48.1 2 48.5 1 k26+42 0114.40.40948 48.5 1 k26+45 084.40.223 48.1 2 48.5 2 k26+50 034.40.037 48.5 1 48.6 5 k26+53 4.400 48.7 7 48.7 7 3.43.4 超高设计超高设计 3.4.13.4.1 超高确定超高确定 设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高 于内侧的单向横坡的形式。 由于本设计的车道为有中央分隔带，因此采用绕中央分隔带边缘旋转的方式来设计。 超高值的计算公式: 2 127 h v iu r 3.4.23.4.2 超高值计算超高值计算 1.第一段圆曲线上超高计算： （1）超高缓和段长度的计算 由于半径，设计速度 = 750m 1 r = 100km/hv 根据规范取超高坡度， 6% y i 超高渐变率 1 = 175 p 所以，超高缓和段长度为: (0.753 3.750.5) (6%2%) 175m 1/175 c b i l p 表 38 绕边线旋转超高值计算公式 15 计算公式 超高位置 xx0xx0 注 外缘 c h h i() y yyk b ibb i 中线 c h bih/2 y y b i 圆曲线上 内缘 c h ( b) y y b i y b h i 外缘 cx h (ij ig) y b (b)ihx/ y c b i y b c l 中线 cx h y y b i big/2 b/2 y y b i x / h i c l 过渡段上 内缘 cx h (bj y y b i bx) c i ( y y b i bx)x/ y b h i c l 1计算 结果均为与设 计高之高差 2临界 断面距缓和段 起点:x= ig lc/ ih 3x 距 离处的加宽值: bx=xb/ c l ih超高横坡度 u 横向力系数 v 设计速度 (km/h) r 圆曲线半径 (m) bj路肩宽度 ig路拱坡度 ij路肩坡度 ih超高横坡度 lc超高缓和段长度 x0与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离 x 超高缓和段中任一点至起点的距离 hc路肩外缘最大抬高值 hc路中线最大抬高值 h， ，c 路基内缘最大降低值 hcx x 距离处路基外缘抬高值 h，cxx 距离处路中线抬高值 16 h， ，cxx 距离处路基内缘降低值 b路基加宽值 bxx 距离处路基内缘降低值 缓和曲线长度 = 300m hc ll 所以取，则横坡从路拱横坡过渡到超高横坡时的超高渐变率为: 300 c lm 12.56%+2%11 = 300300330 p 满足排水要求。 (2)计算各桩号处超高值: 超高起点为 k43+257.87，直线段的硬路肩坡度与行车道相同为 2，土路肩为 3， 圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同，均为 4，外侧的土路 肩坡度为-3（即向路面外侧） ，内侧土路肩坡度过渡段长度为: 0 (3% - 2%)0.75 = 0.75m 1/100 l 所以取。 0 l = 1m 内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成-2与路面横坡相同。 表 39 分段超高绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式 超高位置计算公式行车道横坡值备注 c 12 () x bbb i 外 侧 d0 第一段: 1 zz xz c ii ixi l 第二段: yz xz c2 i -i i =x +i l d0 内 侧 c 12 () x bbb i 第一段: xz ii 第二段: yz xz c2 i -i i =x +i l 计算结果为与 设计之高差； 设计高程为中 央分隔带外侧边缘 的高程； x=时，为 c l 圆曲线上的超高值 17 表 310 超高值计算结果 外侧（右）(m)内侧（左）(m) 桩号 x(m)abccba k23+757.870-0.32-0.3-0.250.250.3-0.32 k23+77517.13-0.24-0.23-0.190.280.33-0.35 k23+80042.13-0.14-0.13-0.110.320.38-0.4 k23+82567.13-0.03-0.03-0.030.360.43-0.46 k23+85092.130.070.070.060.40.48-0.51 k23+875117.130.180.170.140.450.53-0.56 k23+900142.130.280.270.220.490.58-0.61 k23+925167.130.390.370.310.530.63-0.67 k23+950192.130.490.470.390.570.68-0.72 k23+975217.130.60.570.470.610.73-0.77 k24+000242.130.70.670.560.650.78-0.82 k24+25267.130.810.770.640.70.83-0.88 k24+50292.130.910.870.720.740.88-0.93 圆曲线 3000.950.90.750.750.9-0.95 续上表 外侧（右）(m)内侧（左）(m) 桩号 x(m )abccba k24+529.663000.950.90.750.750.9-0.95 k24+550279.660.860.820.680.720.86-0.9 k24+575254.660.750.720.60.670.81-0.85 k24+600229.660.650.620.520.630.76-0.8 k24+625204.660.540.520.430.590.71-0.74 k24+650179.660.440.420.350.550.66-0.69 k24+675154.660.330.320.270.510.61-0.64 k24+700129.660.230.220.180.470.56-0.59 k24+725104.660.120.120.10.420.51-0.53 k24+75079.660.020.020.020.380.46-0.48 k24+77554.66-0.09-0.08-0.070.340.41-0.43 k24+80029.66-0.19-0.18-0.150.30.36-0.38 k24+8254.66-0.3-0.28-0.230.260.31-0.32 k24+829.660-0.32-0.3-0.250.250.3-0.32 3.53.5 横断面设计横断面设计 18 3.5.13.5.1 横断面设计原则横断面设计原则 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、养护和使用等 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。 4.沿河及受到水浸水淹的路段，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，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水 稳性好的材料填筑路堤或进行压实，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。 6.路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。 3.5.23.5.2 各项技术指标各项技术指标 由横断面设计部分可知，路基宽度为 33.5m，其中路面跨度为 22.5m，中间带宽度为 3.5m，其中中央分隔带宽度为 2.0m 土路肩宽度为 0.752=1.5m；路面横坡为 2%，土路肩 横坡为 3%。可见横断面设计图 l-3。 图 35 横断面布置图 3.63.6 土石方计算和调配土石方计算和调配 3.6.13.6.1 土石方计算土石方计算 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。 3.6.23.6.2 路基土石方调配及防护工程路基土石方调配及防护工程 土石方调配的一般要求: 1.尽可能的少挖多填以减少废方和弃方。 2.用合理的经济运距，达到运距最短。 19 3.废方要妥善处理。一般不占或少占耕地。 4.路基填方如需借土，应结合地形、农田排灌情况选择借土地点。 5.不同性质的土石应分别调运，以做到分层填筑。 6.土石方集中的路段，因开挖、运输的施工方案与一般路段不同，可单独调配8。 针对本设计填土一部分为上游路段挖弃土，一部分为当地取土。 调配方法: 填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余 借方=填缺-远运利用 废方=挖余-远运利用 全线总的调运量复核: 挖方+借方=填方+废方 20 第第 4 4 章章 排水设计排水设计 4.14.1 路基排水目的和要求路基排水目的和要求 路基的强度和稳定性与水的关系十分密切。路基的病害有多种，形成病害的原因亦很 多，但水的作用是主要因素之一，因此，路基设计、施工和养护中，必须十分重视路基排 水工程。 路基设计时，必须将影响路基稳定性的地面水排除和拦截在路基用地范围以外，并防 止地面漫流、滞积或下渗。对影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并 引到路基范围以外适当的地点。 4.24.2 路基排水设计一般原则路基排水设计一般原则 1.排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导、综合整治、讲究实效、注意经济，充 分利用有利地形和自然水系。 2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加 大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性，并做到路基排水有利于农田灌溉。 3.设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面 规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地面排水与地下排水相配合，各种排水沟渠的平 面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。 4.路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，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和加固 工程。 5.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，有必须讲究经济效益。 4.34.3 边沟边沟 本设计中，在路堑和矮路堤处设置双面边沟，高路堤处设置单面边沟（在迎水坡） ， 边沟形式采用梯形边沟。边沟的深度及底宽为 0.6m。边沟纵坡与路线纵坡一致，以 25cm 厚的浆砌片石铺筑，边沟纵坡为 0.3%，坡长不小于 300m，边沟水均应引离路基，排入原 有水系中的河流、排水渠及取土坑内。边沟布置如表 41。 4.3.14.3.1 边沟的作用边沟的作用 边沟是沿路基两侧布置的纵向排水沟。设置于挖方和低填方路段，路面和边坡水会集 到边沟内后，通过跌水井或急流槽引到桥涵进出口处通过排水沟引到路堤坡脚以外，排离 路基。 4.3.24.3.2 边沟的纵坡边沟的纵坡 边沟的纵坡一般与路线纵坡一致，当路线纵坡为零时，边沟应仍保持 0.3%0.5%的 最小纵坡。出口附近的纵坡应根据地形高差和地质情况作特殊设计。 21 图 41 挖方路基边沟横断面 单位:m 图 42 填方路基边沟横断面 单位:m 表 41 边沟布置表 桩号设置位置 k23+500k23+700两侧 k23+750k23+800右侧 k23+850k24+57.87两侧 k24+75两侧 k24+100k24+200右侧 k24+225k24+325左侧 k24+350k24+550两侧 k24+575左侧 k24+600两侧 k24+625k24+650左侧 k24+675k24+775两侧 k24+800k24+829.66左侧 22 k24+850k25+000两侧 k25+050k25+150左侧 k25+200k25+725两侧 k25+750k26+25左侧 k26+050k26+850两侧 k26+900k27+000左侧 第第 5 5 章章 路面设计路面设计 5.15.1 路面设计原则路面设计原则 路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然 环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占公路造价的很大部分，最大时 可达 50以上。因此，做好路面设计是至关重要的。 5.1.15.1.1 路面类型与结构方案设计路面类型与结构方案设计 路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、 施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路 面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。必要时，应考 虑采用新型路面结构形式、新材料、新施工工艺。同时，应注意路面的功能和结构承载力 等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类 型和结构10。 5.1.25.1.2 路面建筑材料设计路面建筑材料设计 路面建筑材料设计往往是路面设计中不受重视的一块内容，原因在于设计仅仅依据设 计规范或当地经验确定路面结构层次，指定各层次材料的标准规范名称。本次毕业设计运 用了大学期间所学的工程技术与材料科学知识，合理考虑了道路所在地的自然环境、材料 所在路面结构层次的功能等，论证合理地选择了材料类型和建议配比。 5.1.35.1.3 路面结构设计路面结构设计 路面结构设计就是对拟订的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论 和方法对结构进行力学验算。 现阶段公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，学生应综 合考虑当地的环境、降水、材料、交通量等各方面因素后选定路面的类型，然后进行设计。 23 5.25.2 路面设计步骤路面设计步骤 本设计路面采用沥青混凝土，沥青路面结构设计有以下四步: 1. 根据设计任务书的要求:进行交通量分析，确定路面等级和面层类型，计算设计年 限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。 2. 按路基土类与干湿类型:将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长不宜小于 500m，若为大规模机械化施工，不宜小于 lkm)，确定各路段土基回弹模量。 3. 可参考规范推荐结构:拟定几种可能的路面结组合与厚度方案，根据选用的材料进 行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参 数。 4. 根据设计弯沉值计算路面厚度:对高速公路、一级公路、二级公路沥青混凝土面层 和半刚性材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求， 或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比、提高极限抗拉强度， 再重新计算。 设计时，应先拟定某一层作为设计层，拟定面层和其他各层的厚度。当采用半刚性基 层、底基层结构时，可任选一层为设计层，当采用半刚性基层、粒料类材料为底基层时， 应拟定面层、底基层厚度，以半刚性基层为设计层才能得到合理的结构；当采用柔性基层、 底基层的沥青路面时，宜拟定面层、底基层的厚度，求算基层厚度，当求得基层厚度太厚 时，可考虑选用沥青碎石或乳化沥青碎石做上基层，以减薄路面总厚度，增加结构强度和 稳定性11。 5.35.3 路面设计路面设计 5.3.15.3.1 设计资料设计资料 本设计为六车道高速公路，路面设计年限为 15 年，预测该路竣工后第一年的交通组 成如下表 61 所示，在使用期内交通量年平均增长率为 7%。本路段位于广东南部沿海地 区，属于第3 自然区划，为粉质土，沿线有大量碎石集料，并有水泥、石灰等供应。 1 结构组合设计及各层资料的设计参数 路面面层采用沥青混凝土，厚度为 15cm，其中:上面层采用细粒式密级配沥青混凝土 （4cm） ，中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（5cm） ，下面采用粗粒式密级配沥青混凝 土（6cm） 。基层采用 25cm 水泥碎石。底基层采用石灰土，厚度由计算确定。 以设计弯沉值计算路面厚度时，各层材料均采用 20抗压回弹模量。验算层底拉应力 时，沥青混合料采用 15抗压回弹模量、15劈裂强度。 结构组合设计及材料参数见表 64。 2 设计指标的确定 查规范可知: = 1.0 = 1.01.0 csb aaa= 设计弯沉值 d l 24 = 0.2 600 decsb lna a a 40.2 600 (574.08 10 )1.0 1.0 1.0 =26.69（0.01mm） 各层材料的容许层底拉应力 rsps qqk 细粒式沥青混凝土: 0.2240.22 0.090.09 1.0 (574.08 10 )1.02.76 saec ka na 1.4 2.760.507mpa rsps qqk 表 54 结构组合设计及材料参数汇总表 层 位 材料名 称 h（ cm） 20模量 （mpa） 15模量 （mpa） 15劈强度 （mpa） 细粒式 沥青混凝土 4140020001.4 中粒式 沥青混凝土 5120018001.0 面 层 粗粒式 沥青混凝土 610004000.8 基 层 水泥碎 石 2515000.5 石灰土 5500.225 下 基层 土基 40 中粒式沥青混凝土: 0.22 0.092.76 saec ka na 1.0 2.760.3623mpa rsps qqk 粗粒式沥青混凝土: 0.2240.22 0.090.09 1.1 (574.08 10 )1.03 saec ka na 0.8 3.00.26mpa rsps qqk 水泥碎石: 0.1140.11 0.350.35 1.1 (651.58 10 )1.01.966 saec ka na 0.5 1.9660.2543mpa rsps qqk 石灰土:（见表 65） 25 0.1140.11 0.450.45 (651.58 10 )1.02.53 sec kna 0.225 2.530.0889mpa rsps qqk 5.3.35.3.3 计算石灰土层厚度计算石灰土层厚度 1.将六层路面结构换算为三层体系 由于路面厚度计算是以弯沉值作为控制指标，故按弯沉等效原理进行换算。 表 55 三层体系换算表 路面结构层（n=6）换算三层体系换算公式 细粒式沥青混凝土 1 h 1 e 1 hh 1 e 中粒式沥青混凝土 2 h 2 e 粗粒式沥青混凝土 3 h 3 e 水泥碎石 4 h 4 e 石灰土 5 h 5 e h 2 e 土基 0 e 0 e 1 hh 1 2.4 2 3 2 n k k k e hhh e 2.综合修正系数 f 0.380.360.36 0 26.4836 1.63()()1.63 () ()0.530 20002000 10.650.7 els f p 3.理论弯沉系数 3 25.47 1400 4.6 20.7 2 0.52 10.65 10 sdl l l e fp f 4.求 h 由，。查三层体系表面弯沉系数诺谟图，得: 2 1 1200 0.86 1400 e e 4 0.376 10.65 h 。又由，。查三层体系表面弯沉系数诺谟 6.4 0 2 36 0.03 1200 e e 4 0.376 10.65 h 图，得: 1 1.42k 则。 2 1 4.6 0.51 6.4 1.42 l k k 查三层体系表面弯沉系数诺谟图:，则 4.8 h 4.9 10.6551.1cmh 5.计算石灰层厚度 26 34 2.42.4 234 22 5 5 2.4 2 18.2cm ee hhhh ee h e e 取。 5 20cmh 6.层底拉应力验算 将六层路面结构换算为三层体系。按弯拉应力等效原理进行换算（见 66 表） 细粒式沥青混凝土: 1 4cmhh 0.90.90.956252034.26cm 180018001800 h 由 2 1 18004 0.9,0.375 200010.65 eh e 查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图，为负值，结构层受压。 同理，中粒式沥青混凝土层、粗粒式沥青混凝土层均受压。 水泥碎石: =40.4cm 444 200018001400 45625 150015001500 h h=20cm 由 20 12 55040.44025 0.37,3.79,0.073,1.88, 150010.6555010.65 eheh ee 查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图，。 0.161 1.27m 2 1.01m 故 12 0.7 0.16 1.27 1.010.1437mpa m p m m0.2606mpa r q 石灰土:h=40.4cm，h=20cm 由， 0 2 40 0.073 550 e e ，查三层体系中层底面拉应 20 1.88 10.65 h 2 1 550 0.37 1500 e e 40.4 3.79 10.65 h 力系数诺谟图，得:。 12 0.257,1.08,0.28nn 故: 12 0.7 0.257