交通土建毕业设计（论文）-铜汤高速铜青段第七标段设计.doc

全套图纸加扣 3012250582摘要本设计是（铜陵至池州路段）高速公路设计，该公路对整个地区乃至全国的政治、经济具有重要的意义。本设计以现行最新的规范为准则，通过把成熟的道路设计理论与本标段的具体设计资料相结合来进行的。设计的主要内容分为七大部分，主要包括：原始资料的阐述、路线选择、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路面设计、排水设计、施工组织设计和工程概预算。最后说明了本设计的结论和所使用的参考文献。本设计成果显著：路线线形流畅自然，起伏平缓，路幅布置合理；路基能满足承载能力和稳定性要求，路面结构层次合理，各种验算指标均符合要求；排水及时有效，使路基处于干燥状态，确保路基稳定。总之，本设计基本满足设计要求，可以作为施工参考文献。关键词：公路设计；路基；路面；断面设计；施工组织设计；工程概预算IABSTRACTThis design is highway design，this road has the vital significance to the entire area and even national politics and economy. This design takes present newest Standard as a criterion, and carries on with unifying the mature road design theory with this section design material. The design primary coverage divides into seven major parts, mainly includes: The elaboration of firsthand information, the route selection, the plane design, the longitudinal section design, the cross section design, the roadbed design, the pavement design, the draining water design, the Construction Programming design and the project budget generally. Finally, explained the design conclusion and used reference briefly. The result of this design is obvious, just as the route linear is smooth and nature, the fluctuation is gentle, the road pavement bed arrangement is reasonable; The roadbed can satisfy the bearing capacity and the stable request, the pavement structure level is reasonable and each kind of checking calculation target conforms to the requirement; Drains water promptly effective, causes the roadbed to be at the dry condition, guarantees the roadbed to be stable. In brief, this design satisfies the design request basically and it can be used as construction reference.Keywords: highway design; roadbed;pavement;section design;construction organization design;construction project budget.1目录摘要前言11概述21.1任务依据21.2沿线自然地理条件21.3路线设计指标21.3.1路线状况21.3.2道路设计指标21.4选线和定线31.4.1道路选线的一般原则31.4.2路线总体设计41.4.3具体定线41.5路线方案的比较和选择42道路的平面设计62.1平曲线线型62.2直线设计62.3圆曲线设计62.4缓和曲线62.4.1有缓和曲线的平曲线的几何要素62.4.2缓和曲线的长度72.5平曲线设计82.5.1交点坐标的确定以及转角值的计算82.5.2几何要素计算92.5.3中桩坐标计算102.6路线平面图的绘制123道路纵断面设计123.1纵坡设计133.1.1纵断面设计方法和步骤133.1.2最大最小坡度、坡长要求133.2竖曲线要素计算133.2.1竖曲线要素的计算公式133.2.2竖曲线半径及变坡点的确定143.2.3要素计算153.3计算设计高程153.4平纵组合设计163.4.1平曲线和竖曲线的组合163.4.2平纵线形组合与景观的协调配合163.5绘制纵断面图174道路横断面设计174.1道路横断面组成184.1.1路幅184.1.2行车道宽度184.1.3中间带设置184.1.4路肩的尺寸184.1.5路基各组成部分宽度汇总194.2平曲线加宽194.3路拱194.4超高194.4.1 超高路拱横坡度的计算204.4.2超高过渡204.4.3超高计算204.5道路界限及道路用地224.6横断面设计234.6.1横断面设计的基本目的和要求234.6.2横断面绘制235路基设计235.1路基断面245.1.1路基断面尺寸245.1.2路基的断面形式245.1.3路基高度255.1.4路基边坡255.2路基土石方计算265.2.1土石方量的计算265.2.2土石方调配275.3路基填料的选择285.4取土和弃土方案295.5路基的稳定性分析及验算295.6路基的防护及加固296路面设计306.1路面等级与结构316.1.1路面等级316.1.2路面结构316.2路面交通316.2.1交通量分析316.2.2车辆荷载换算336.2.3确定路面结构及计算参数346.2.4选择路面结构型式356.2.5按容许弯沉计算路面厚度356.2.6验算沥青混凝土面层层底拉应力376.2.7验算水泥稳定砂砾层层底拉应力376.2.8验算防冻厚度387排水设计387.1路基排水设计397.1.1边沟设计397.1.2截水沟设计407.1.3排水沟设计407.1.4中央分隔带排水417.2路基的地下排水417.3路面排水428施工组织设计438.1编制依据和编制原则438.1.1编制依据438.1.2编制原则448.1.3施工组织的主要内容448.2总体施工目标448.3总体施工布置458.3.1主要分项工程的安排原则及施工顺序458.3.2施工组织机构设置468.3.3总体部署478.4施工平面布置488.4.1现场布置总的原则488.4.2工程用水、用电、便道488.4.3场地临设围挡及排水排污498.5施工准备498.6主要工程项目施工方案508.6.1特殊路基处理518.6.2路基填筑施工51致谢52参考文献53附录 A54附录 B65全套图纸加扣 3012250582前言本次设计以铜汤高速铜青段第七标段为背景来进行毕业设计，亦是我第一次独立、较为完整的完成一次道路设计。我所拥有的经验、掌握的知识和资料明显不足，因此，本设计完成的并不是十分完美。在设计过程中，我发现了自己对知识的掌握并不牢固，理解也不是十分透彻，同时我也发现，土建行业是一个十分庞大而复杂的专业，所需的专业知识繁杂并且广泛，需要丰富的经验和十足的耐心。我作为一个即将毕业的学生，希望本次设计能够展示我大学四年所学的知识，希望各位老师能够悉心指教，眼里指正。同时对各位指导老师表示感谢1 概述1.1 任务依据合铜黄高速公路是京台高速在安徽省境内的路段，总长309公里，路基宽26米，双向四车道。这条公路的建成对于改善通化地区的经济发展和对外开放的环境，发挥城市的拉动作用，促进通化周边地区的产业结构调整，加快发展第三产业的步伐，走出一条符合我国国情的经济发展道路都有十分重要的意义。1.2 沿线自然地理条件该地区属于自然规划区II5区，地形起伏不大，但也有少量山，沿线还有较多乡间道路和村桩，以及较多河流、池塘。本路段所处东部温润季冻区，一般夏季降水量较大，冬季有较小冰冻现象。突出问题为防止翻浆和冻胀。该路段沿线土质为粘性土，线路地形地貌简单，地形起伏平缓，地质结构简单，无活动断层，区域地壳稳定性较好。水文地质条件相对复杂，水毁、冲刷、滑坡是道路的主要病害。1.3 路线设计指标1.3.1 路线状况该标段为汽车高速公路，双向四车道，设计车速为100km/h，比例尺为1：2000，起点坐标（136.000，000.000），终点坐标（698.000，2986.000）。1.3.2 道路设计指标根据技术经济调查，通过道路交通密度及其组成及所在地区的地形、道路的性质、使用交通量、行车速度，经过技术经济论证，最后确定本设计道路的等级为高速公路。根据规范要求，高速公路的设计指标列出如表1-1。表1-1 公路设计指标 Tab1-1 The public highway design fducial mark 设计指标规范值设计指标规范值设计车速/Km/h100同向曲线间直线最小长度/m6V=600年平均日交通量/辆日30000反向曲线间直线最小长度/m2V=200平曲线最小长度/m170公路最大纵坡/%4圆曲线一般最小半径/m700公路最小纵坡/%0.5缓和曲线最小长度/m85最小坡长/m250不设超高最小半径/m2%5250凸10000行车道宽度/m15车道宽度/m3.75硬路肩宽度/m3停车视距/m160软路肩宽度/m0.75路基宽度/m26竖曲线最小长度/m85中间带宽度/m3.5 1.4 选线和定线1.4.1 道路选线的一般原则1）多方案选择；2）工程造价与营运、管理、养护费用综合考虑；3）处理好选线与农业的关系；4）路线与周围环境、景观相协调；5）工程地质和水文地质的影响；6）选线应重视环境保护；7）对于高速公路和一级公路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上、下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，可考虑灵活、合理的利用上、下行车道分离的形式设线。1.4.2 路线总体设计路线总体设计是指在公路设计之初，对公路的走向、布局、路线方案、公路等级、标准、技术指标、工程方案、景观、环保等方面进行的总体安排和设计构思工作。总体设计是公路具体设计的依据和基础。根据已给的路线起点以及终点，确定路线的基本走向，在地形图上较大面积范围内找几种可能的方案，收集各种可能方案的相关资料，进行初步的评选，确定两条路线，进一步比较有价值的方案，通过方案比选得出一个最佳方案。1.4.3 具体定线在总体路线基本方向选定的基础上，路线尽量不经过村庄，避开池塘，不与原有道路交叉，减小开挖量等原则，并与当地地形，地质，水文等自然条件相结合选定出控制点，然后连接这些控制点，这样就构成了路线的基本雏形。经过总体布局和逐段安排这两步，道路的基本线形已经确定了。再根据道路的技术标准和现有路线，综合设计道路的评、纵、横断面的基本要素。道路的基本中线已经基本确定。1.5 路线方案的比较和选择本标段设计中,在地形图上起终两点为指导教师规定的固定控制点,设计路段所处地形为平原微丘，沿线主要影响因素有农田，池塘、河流及村庄、几座小山，少量桥梁交叉，少量高压线交叉。根据本设计实际情况，公路等级、主要的经济技术指标以及施工的可行性，选择二种方案，比选如下。第一方案：主要是考虑到对实际地形的应用以及公路的等级要求，占用了较多的村民住宅，提高了工程造价，但是整体来看，本条线路线形平顺，填挖量较少从某种程度上弥补了造价较高的不足，同时，本方案又距离村桩较近，有利于拉动当地经济，促进附近村镇经济发展，且占用农田比较少。第二方案：本方案较少经过池塘、河流。但占用了较多农田，跨越了较多高压线，同时又经过较多村庄，拆迁难度较大，除此之外，跨越的高压线较多，不利于施工。与一方案相比较，在线形上不如一方案优且开挖难度大。综上，采用第一方案。512道路的平面设计 本标段属于平原微丘地区，道路路线全长3199.062m，设置了两个交点。根据道路的行驶安全以及平、纵、横断面的基本要求，确定线路的基本线形。2.1平曲线线型本标段设计采用直线、圆曲线和缓和曲线三种线型。2.2直线设计汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易，给人以简洁、明快的视觉效果，但过长的直线，易使驾驶员感到单调、疲倦、警觉性降低，容易引起交通事故。切长直线多数情况下难与地形结合，易破坏整体线形的连续性，所以，不宜采用过长的直线。2.3圆曲线设计公路工程技术标准（JTGB01-2003）和公路路线设计规范（JTJ011-94）规定了一般最小半径为700m。本标段设计有两处设置平曲线，半径分别为750m、1000m，满足要求。2.4缓和曲线2.4.1有缓和曲线的平曲线的几何要素 计算简图如图2-1。 图2-1 “基本型”平曲线Fig. 2-1 even curve in basic type （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） （2-5） （2-6） （2-7）2.4.2缓和曲线的长度本设计缓和曲线长度： 第一平曲线：m第二平曲线：m满足公路工程技术标准规定关于高速公路的缓和曲线的要求。2.5平曲线设计2.5.1交点坐标的确定以及转角值的计算 建立独立的坐标系，量得：起点、JD1、JD2、和终点的坐标分别为（136.000，00.000），（542.000，.780.000），（352.000，1718.000），（698.000，2986.000） 对于JD1、JD2如下设计如下： JD1：R=750m，LS=220m； JD2：R=1000m，LS=200m。1） 交点间距、坐标方位角及转角计算设起点坐标为QD(),第i个交点，i=1,2,3,4,n。则坐标增量 交点间距象限角 则：计算方位角 A:DX0，DY0，A= DX0 A=180- DX0,DY0,DY110外缘：=0.75 （3%-2%）+（0.75+26/2）（2%+6%）195.568/220=0.98534m中线：=0.753%+26/22%=0.2825m内缘：=0.750.03+26/20.02=0.2825m其余各点计算方法相同，结果见路基设计表（附表二）。4.5道路界限及道路用地考虑到一般载重汽车的空间高度不得超过4.0m，外加0.5m的富裕高度，净空高度为4.5m，再加上积雪和铺装养护不断加厚，高速公路、一级公路的净空高度规定为5.0m。净宽包括行车宽度和路肩宽度、沿线的附属设施以及排水设施等。本设计净空高度5.0m，净宽为26m。在道路用地范围内，不得修建非路用房屋、开挖渠道及其他设施。高速公路的道路用地范围大致有：1、 新建公路路堤两侧排水沟外边缘以外，或路堑顶截水沟外边缘以外不少于1m的土地为公路用地；2、 高填深挖路段由于取土、弃土等原因，可能产生沉陷、变形等原因，所以在这种地段应根据计算确定用地范围，等。4.6横断面设计4.6.1横断面设计的基本目的和要求横断面的设计主要目的是：为路基施工提供数据（即提供路基横断面设计图）；为计算路基土石方提供数据（挖方面积）。横断面设计必须满足以下基本要求：路基的结构设计应根据其使用条件和自然环境要求，结合施工条件进行设计，是路基既足够稳定又有足够的强度，还要利于施工、经济节约；路基的断面形式和尺寸应根据公路等级、设计标准和设计任务书的规定以及公路的使用要求，结合具体条件确定。路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要。在取土、弃土、取土坑设置、排水设计等方面与农田改土、农田水利、灌溉沟渠等相配合，尽量减少废土占地、防止水土流失和淤塞河道。4.6.2横断面绘制根据本设计路段的地形，每隔25m一个里程桩，画出其相应的横断面图，详见横断面图。横断面设计成果包括标准横断面图，路基横断面设计图，路基设计表，土石方计算表5路基设计一般路基通常指在良好的地质与水文条件下，填方高度和挖方深度不超过路基设计规范允许范围的路基。通常认为一般路基可以结合当地的地形，地质情况，直接选用典型断面圆或按规范规定设计，不必进行个别论证和验算。5.1路基断面5.1.1路基断面尺寸图5-1 路基断面尺寸图Fig.5-1 Road foundation cross section size general view5.1.2路基的断面形式采用整体式断面路基断面形式一般分为填方路基，挖方路基和半填半挖路基。挖方路基设置边沟，必要时还需设计截水沟以利排水。本设计的断面型式也包括填方路基，挖方路基和半填半挖路基，并设置边沟等排水设施，保持路基稳定性。几种常见的路堤断面，如图5-2。图5-2 路堤的几种常见断面形式Fig.5-2 A few familiar forms of cross section of the road embankment几种常见的路堑断面，如图5-3。图5-3 路堑的几种常见断面形式Fig.5-3 A few familiar forms of cross section of the road gully本设计路堤边坡均采用1：1.5，路堑边坡均采用1：1。5.1.3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，是路基设计标高和原地面标高之差。 设有中央分隔带的高速公路，其路基标高为中央分隔带的外侧边缘标高。根据公路工程技术标准规定，高速公路设计洪水频率为1/100，本设计标段最低设计标高为28.000m，最高设计标高为40.000m，路堤的最大填土高度14.803m，最大的挖土高度为9.560m，路线全程路基高度均符合要求。5.1.4路基边坡路基边坡率的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质以及水文地质条件等自然因素和变坡的高度。在陡坡或填挖方较大的路段，边坡稳定不仅影响到土石方工程量和施工难易，而且是路基整体稳定性的关键。1)路堤边坡本设计在全路段中的填方高度范围为014.803m，属于一般路堤类型，整个路段沿线土质为粘土并且水文状况大体相同，所以边坡采用1：1.5，无须进行稳定性验算。2)路堑边坡本设计路基密实度为中密，挖方高度范围09.560m，属于一般路堑。挖方边坡的坡脚处设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表汇流，挖方弃土可堆放在路堑的下方。边坡均采用1：1。5.2 路基土石方计算路基的土石方是公路工程的一项主要的工程量，路基土石方的多少是评价公路测设质量的主要的技术经济指标之一。合理的土石方调配，对公路工程的进度、造价、质量都具有非常重要的意义。5.2.1土石方量的计算1）横断面面积计算（积距法） （5-1） （5-2） 图5-4 横断面面积计算示图Fig.5-4 The transverse section area concentration diagram computation shows the general view2）土石方数量计算若相邻两截面均为填方或挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体。 （5-3）体积，m；分别为相邻两截面的面积，；相邻两截面之间的距离，m。 若相差较大，则与棱台更为接近，其计算公式为： （5-4）式中： ， （5-5） 其中其他各处的土石方量计算均按照此方法，结果见土石方量表。5.2.2土石方调配土石方调配原则：（1） 先横向再纵向，填方首先考虑本桩利用，以减少借方和调运方数量；（2） 综合考虑不同的施工方法、运输条件、地形情况等因素，采用合理的经济运距；（3） 保护生态环境，避免或防止由于取土或弃土导致水土流失、河道堵塞、塌方等生态环境的恶化，要把保护生态环境放在最重要的位置上；（4） 土和石分别调配；（5） 考虑到施工的因素，土石方一般不跨越深沟或上坡调运，借土、废方要考虑借土还田，整地造田，排灌养殖，使公路建设和其它相关方面形成良性循环。土石方调配后，应按下式进行复核检查: 横向调运+纵向调运+借方=填方 (4-8)横向调运+纵向调运+弃方=挖方 (4-9) 挖方+借方=填方+弃方 (4-10) （1） 关于调配计算的几个问题1） 免费运距根据公路工程概算定额和预算定额，土石方作业包括挖、装、运、卸等工序，“运”是指在规定的范围内，只按土石方数计价，计价中包括了挖、装、运、卸的所有工作而不再计算运费所规定的距离就是免费运距。2) 经济运距一般情况下，调运路堑挖方来填筑距离较近的路堤是比较经济的，但如果调运距离过长，以致运价超过了在填方附近借土所需费用时，以挖作填就不如在路堤附近就地借土经济。经济运距： (4-11)式中：B 借土单价（元/m3）；T 远运运费单价（元/m3km）；L免 免费运距（km）。3) 平均运距土方调配的运距，是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。为简化计算起见，这个距离可简单地按挖方断面间距中心至填方断面间距中心的距离计算，称平均运距。在纵向调配时，当其平均运距超过定额规定的免费运距时，应按其超运运距计算土石方运量。3) 运量调配土石方的数量与调运距离的乘机称为运量。 式中 W-运量（）； Q-调配土石方数量（）； N-平均超运距单位（m）; L-平均运距（m）； -免费运距（m）； T-超运运距单位（m）。（2）土石方的调配方法土石方调配方法有多种，如累计曲线法、调配图法、土石方计算表调配法等，其优点是方法简便、调配清晰、精度较高，一般大沟不做跨越调运。同时应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土。5.3路基填料的选择路基应尽量选用当地良好的岩土材料填筑，并按规定的要求11进行压实，以保证结构稳定和变形量小，填筑路基材料以采用强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料为宜，在选择填料时，一方面要考虑料源和经济性，另一方面要顾及填料的性质是否合适。本设计路线沿线多为粘性土，在保证充分压实和良好排水设计的条件下，粘土可以作为填料材料。为节约投资和少占耕地和良田，本设计采取利用附近路堑或附属工程（如排水沟渠等）的弃土作为填土材料，特别要注意不要出现水土流失现象，危及沿线自然生态环境。5.4取土和弃土方案土石方数量经过合理调配后，不可避免的在全线还会出现借方和弃方取土范围应离开公路用地界50m。取土方法是：在指定的取土范围内，先将30cm表土推置侧边，而后按规定深度挖土填筑路基，取完土之后将取土场地平整，再将30cm表土平摊坑底，造田还耕。取土场地附着物、坟地、树木、青苗等予以拆迁补偿，电杆、机井等重要构筑物进行护砌保护。路基开挖的废方，应尽量加以利用，如用加宽路基或加固路堤，填补坑洞或路旁洼地，亦可兼顾农田水利或基建等所需，不得任意倾倒，做到变废为用，弃而不乱，并采取必要的防护措施。5.5路基的稳定性分析及验算本标段设计全线路基沿线地质情况良好，边坡坡度均处于无须稳定性验算范围之内。所以路基不会出现滑塌现象，无须进行稳定性验算，但对路基的边坡进行必要的加固。5.6路基的防护及加固为防治路基病害和保证路基稳定，除作好路基排水外，采用有效的防护加固，对维护正常的交通运输，确保行车安全，以及保持道路与自然环境协调均具有重要意义，设计时应全面综合考虑。路