道路与桥梁专业毕业设计施工组织设计.doc

施工组织设计施工组织设计1摘 要2第1章 绪 论31.1 选题的背景、目的及意义31.2 设计任务31.3 路线概况31.4 公路等级和技术标准41.5 路线采用的技术经济指标41.7 本章小结5第2章 路线线形设计62.1路线方案的说明和比较62.2 路线平面设计72.3 路线纵断面设计132.4本章小节15第3章 路基路面及排水153.1路基设计153.2路面203.3排水系统的设计原则293.4 本章小结30第4章 小桥涵设计304.1 全线采用的涵洞304.2 涵洞设计301、汇水面积的计算312、正交涵洞长度的计算324.3 本章小结33第五章 路线交叉335.1 交叉概述335.2 交叉口设计类型335.3 交叉口设计技术指标345.4交叉口设计345.5 本章小结35第6章 环保设计366.1 环保设计规范366.2 本章小结36第7章 初步概算377.1 概算的编制依据377.2 路线工程概算项目主要包括的内容387.3 本章小结38结 论39参考文献40致 谢41摘 要本设计根据给定的资料，通过对原始数据的分析,根据该路段的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据公路工程技术标准 、公路路线设计规范等交通部颁发的相关技术指标,在老师的指导和同学的帮助下完成的。设计内业详细资料有：路线设计，包括纸上定线（山岭区或越岭线）、绘制路线平面图、路线纵断面设计）；路基设计，完成两公里横断面和路基土石方的计算及路基排水设计；路面设计，水泥混凝土路面设计；小桥涵设计，完成一项涵洞设计；路线交叉设计，完成一项路线平面交叉；设计概算编制，完成全线设计路段的初步设计概算；应用计算机绘制工程图，按老师指导和要求完成。整个设计计算了路线的平、纵、横要素,设计了路基、路面、平面交叉、小桥涵的尺寸等内容,由此圆满完成了北翠公路青年农场至前进段两阶段初步设计。关键词：路线，路基,路面,涵洞，平面交叉，概算第1章 绪 论1.1 选题的背景、目的及意义本次毕业设计是在对公路勘测设计、路基工程、路面工程、桥梁工程及其它有关专业课程的学习的基础上，并在教师的指导下，完成一段公路的两阶段初步设计任务。本次设计的目的和意义是应用学过的专业知识，根据自己专业的服务去向,在老师的指导下独立的完成一段公路的初步设计任务。通过此次设计可以培养我们的综合设计能力,进而把学过的知识加以系统的应用和巩固，使理论与生产实践相结合。掌握路线设计、路基设计、路面设计、小桥涵设计及初步设计概算设计理论和具体设计方法，并能够独立完成全部设计的图表。为自己走向工作岗位后适应生产实践的需要打下坚实的基础。1.2 设计任务本次设计任务主要包括：依据地形图完成给定的初步设计路线设计： 纸上定线（山岭区或越岭线） 进行方案比较（局部） 进行路线平面设计 进行路线纵断面设计。路基设计： 完成2km路基横断面设计.土石方计算 及路基排水设计，结构设计，边坡设计。路面设计： 水泥混凝土路面设计（详细设计）。小桥涵设计：结合自身设计，完成一项涵洞设计。路线平面交叉设计：完成一处路线平面交叉设计。初步设计概算：完成初步设计概算01表，02表，03表专项设计：公路几何线形。1.3 路线概况本设计路段为山岭区,沿线为第四级冲击和洪积层，表层土壤为粉质低液限粘土，中层为冲积形成的砂砾，圆砾，底层为白垩系砂岩。土壤渗透性较好，地层比较稳定。工程名称：北（安）翠（峦）公路青年农场至前进段,路线位于东经12616381271433，北纬473504483356之间。属山岭重丘区，植被为人工林和次生林，沿线所处自然区划为区。年平均气温为3.0C 降雨量400mm600mm。冬季主导风向为西北风 年平均风速3.5m/s 多年平均最大冻深2.4米。水文情况：地表排水良好，地下水位埋深小于3米。公路主要病害：冻胀翻浆延流水。1.4 公路等级和技术标准确定公路等级： (1-1)远景设计年平均日交通量（辆/日）；起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量；r设计交通量年平均增长率（%）；n设计交通量预测年限交通量年平均增长率为7.0%，一般能适应各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交量，=小型车+1.5中型车+2大型车 =3950，= 3950（1+7.0%）=10185.21，交通量在500015000之间，所以所选路段为二级公路表1.1 技术指标选取表计计速度（km/h）行车道宽度（m）路基宽度(m)最大纵坡(%)平曲线最小半径(m)会车视距桥涵设计载重607106极限125一般200150公路-级1.5 路线采用的技术经济指标路线的起点桩号为K125+000.00 ，终点桩号为K130+850.2，总里程为5.8502公里，在路线设计路段4.9公里上，设置了5个圆管涵洞，7条平曲线，设计速度为60km/h，路基宽度为10m，平曲线最小半径采用值为300米，最大纵坡度为6%，会车视距为150m，路面宽度为8.5米。该路设计基准期为15年，路面采用水泥混凝土路面，路面结构为面层（水泥混凝土），基层（5%水泥水稳砂砾），底基层（水泥、石灰综合稳定土），垫层（天然砂砾）。1.6 路线设计起讫点及设计高程起点坐标 N-5332750 E-22455500 起点高程 486.02终点坐标 N-5337000 E-22453000 终点高程 284.011.7 本章小结本章介绍了泸（定）至康（定）段的设计任务和整个路段的自然地理状况，为整个路段的设计提供了良好的依据。设计路段前应先确定路线的等级及路线采用的技术经济指标，因此，本章还介绍了公路等级及路线等级的技术指标。第2章 路线线形设计2.1路线方案的说明和比较2 .1.1 了解资料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。2.1.2定线的原则根据给定的起终点，分析其直线距离和所需的展线长度，选择合适的中间控制点。在路线各种可能的走向中，初步拟定可行的路线方案，（如果有可行的局部路线方案，应进行比较确定），然后进行纸上定线。1在1:10000的小比例尺地形图上在起，终控制点间研究路线的总体布局，找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况，选择地势平缓山坡顺直的地带，拟定路线各种可行方案。 2.对于山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主导；对于平原微丘区域（即地形平坦）地面自然坡度较小，纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。最终合理确定出公路中线的位置（定出交点）。2.1.3定线具体过程 （1）试坡：定均坡线。在山岭重丘地带，根据等高线间距和所选定的平均纵坡（视路线高差大小，一般选5%-5.5%）按计算得等高线间平均长度a(a=等高距/平均纵坡)进行试坡（用分规卡等高线），本设计中a取2cm，将各点连成折线，即均坡线。 （2）定导向线：分析这条均坡线对地形、地物等艰苦工程和不良地质的避让情况。如有不合理之处，应选择出须避让的中间控制点，调整平均纵坡，重新试坡。经过调整后得出的折线，称为导向线。（3）平面试线：穿直线：按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，穿线交点，初定路线导线（初定出交点）。敷设曲线：按照路中线计划通过部位选取且注明各弯道的圆曲线的长度。平面试线中要考虑平纵横配合，满足线形设计和标准的规定和要求，综合分析地形、地物等情况，穿出直线并选定曲线半径。 （4）修正导向线：纵断面控制：在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线，（可用分规直接在图纸上量距，确定地面标高），进行初步纵坡设计，并根据纵坡设计情况修正平面线形。横断面较核：根据初步纵坡设计，计算出路基填挖高度，绘出工程困难地段的路基横断面图（如地面横坡陡或工程地质不良地段等），根据路基横断面的情况修平面线形。 （5）定线： 经过几次修正后，最终确定出满足标准要求，平纵线型都比较合适的路线导线，最终定出交点位置（一般由交点坐标控制）。2.1.4 路线方案的比选 如有路线局部方案，应分别进行定线设计，经论证比较定出推荐方案，路线方案比较选择主要考虑下列因素：（1）路线长度；（2）平、纵面线形指标的高低及配合情况；（3）占地面积；（4）工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量）；（5）造价等。2.2 路线平面设计 根据路线几何线形设计要求，确定路线平面线形各要素及其他们之间的配合；线形应与地、地物相适应，与道路所经地带的地形、地物、环境、景观相协调，而且减少工程数量，节省投资。2.2.1 确定各平曲线半径及缓和曲线长度公路工程技术标准JTGB01-2003规定：当平曲线半径小于等于250m时应设置加宽；当平曲线半径大于等于1500m时可以不设置缓和曲线和超高，超高的横坡度计算由行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。二级最大超高不应大于8%，在积雪地区不宜大于6%。当超高横坡度的计算值小于路拱坡度时，应当设等于路拱坡度的超高值。极限最小半径：（规范值125m）一般最小半径：（规范值200m）不设超高最小半径：（规范值1500m）平曲线极限最小长度按6秒行程设计计算：（规范值100m）平曲线一般最小长度按3倍极限长度计算：（规范值300m）缓和曲线最小长度按3秒计算极限长度：（规范值50m）同向曲线间为了防止出现组合出现断臂曲线宜在两同向曲线间设置不小于6V的直线段。反向曲线间为了设置适当长度距离改变行车方向宜在两同向曲线间设置不小于2V的直线段。表2.1平曲线规范规定汇总表序号名称取值说明1平曲线一般最小半径200m在一般情况下应尽量使用大于一般最小半径的曲线半径（规范规定，原曲线半径不宜超过10000m），只有在地形条件限制时采用。2平曲线极限半径125m只有当地形条件特殊困难或受其它条件严格限制时方可采用。3不设超高最小半径 1500m。路拱=2%4平曲线一般最小长度 300m。9s行程计5平曲线极限最小长度100m6s行程计6同向曲线间最小直线长度6V360m按照实际工程经验在山区工程可以在一般困难地区保证4V=240m，在工程十分艰巨困难处可以采用3V=180m。但在采用低值时应避免在直线上设置凹形竖曲线7反向曲线间最小直线长度为2V120m按照实际工程经验山区公路此指标比较容易满足。8缓和曲线最小长度50m3秒行程。9最大超高8%越岭段纵坡较大将最大超高值由8%减小至6%可以减小合成坡度，保证车辆在雨天，冰雪天气的行车安全。10超高渐变率1/125边线，线性超高11原曲线加宽第三类线性加宽12会车视距150m两倍停车视距2.2.2 设计确定平曲线的原则1.在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径（R10000m）。2.一般情况下使用极限半径的48倍或超高为24%的原曲线半径值，即3901500m为宜。3.从现行设计要求方面考虑，曲线长度按最小值58倍。4.地形受限时曲线半径应该尽量大于一般最小半径。5.从视觉连续性角度，缓和曲线长度与平曲线半径间应有如下关系。6.为使线形连续协调宜将回旋线与原曲线长度比例定位1：1：1，当曲线半径较大，平曲线较长时 也可以为1 ：2：1。7.尽量保证全线指标均衡。根据设计资料，本次设计段路为二级路，设计速度为60公里/小时，设计年限15年，全线共设7条平曲线，其中包含基本型、非对称基本型、和S形曲线等多种曲线。2.2.3 特殊线形设计方法1、基本型：按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合，为了使线形连续协调，宜将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:1:1；当半径较大，平曲线较长时，也可以将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:2:1等组合形式。计算例如对于交点(JDK126+346.124) ，=282214 ，Ls=200m ，R=1400m1) 曲线内移值 PP=1.19m2) 总切线长Tq=99.982mT=(R+P)tg+q=454.155m3) 曲线总长Lh= R+Ls=893.222m4) 外距EE=(R+P) secR=45.26m5) 校正值J J=2T-L=15.09m6) 计算出个主点里程桩号JDK126+346.124T 454.155ZH K125+891.969+Ls 200HY K126+091.969+Lh2LS 493.222YH K126+585.191+LS 200HZ K126+785.191Lh/2 466.611QZ K126+338.580+J/2 7.545JD K126+346.124 校正后的交点与原来的交点相符。2、基本型非对称平曲线例如(JDK125+503.387)m, m,m，。mmmm前切线长: m后切线长： m曲线长： m主点里程桩号需要计算公式如下：ZH=JD- Th1 = K125+503.387-201.343=K125+302.044HY=ZH+Ls1= K125+302.044 +100=K125+402.044HZ=ZH+Lh= K125+302.044+388.079=K125+690.123YH=HZ- Ls2 = K125+690.123-200= K125+570.123式中：ZH第一缓和曲线起点（直缓点）HY第一缓和曲线终点（缓圆点）YH第二缓和曲线终点（圆缓点）HZ-第二缓和曲线起点（缓直点）3、S型曲线：两个反向圆曲线用回旋线连接的组合，两圆曲线的半径之比不宜过大，比值宜1：2，两个回旋线参数A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。当回旋线间不得以插入直线时，其直线的长度应符合以下公式：L（A1+ A2）/40。S型曲线计算算例例如组成S型交点桩号为K127+546.847，偏角为左210541交点桩号为K127+775.440，偏角为右254008 交点间距mm m设计曲线2的半径和缓和曲线长mmmm拟m 在1到1/3之间由上两式解得mmmmm各项验算满足要求(1) ZH=JD- Th1 = K125+891.969HY=ZH+Ls1= K126+091.969YH=HZ- Ls1 = K126+585.191HZ=ZH+Lh= K126+785.191(2) ZH=JD- Th2 = K126+785.191HY=ZH+Ls2= K126+885.212YH=HZ- Ls2 = K126+995.699 HZ=ZH+Lh= K127+095.699式中：ZH第一缓和曲线起点（直缓点）HY第一缓和曲线终点（缓圆点）YH第二缓和曲线终点（圆缓点）HZ-第二缓和曲线起点（缓直点）根据路线几何线形设计要求，确定路线平面线形各要素及其他们之间的配合；线形应与地形.地物相适应，与道路所经地带的地形.地物.环境.景观相协调，而且减少工程数量，节省投资。在以上工作完成后，即可以绘制等高线根据中桩地面高程以及横断面数据利用内差绘制等高线。2.2.4 编制直线及转角一览表根据所得数据填写直线转角一览表2.2.5 平面图标注路线起终点里程、交点位置及编号、公里桩、百米桩、水准点地物、人工构造物、曲线主点桩号、曲线要素表、坐标网格等。2.2.6 弯道视距的检查对于曲线内侧受建筑物、树木、路堑边坡等限制较严的弯道应进行视距检查，对于需要进行工程处理来保持视距的弯道绘出视距包络图。2.2.7 绘图根据路基横断面设计图确定出公路用地范围，并据此绘出公路用地图，比例尺：纵向1:2000,横向1:1000,图上标出百米桩左右两侧的用地范围，连结细实线，并注上占地宽度，各曲线要素点要标出。单曲线内中桩坐标计算2.3 路线纵断面设计2.3.1点绘地面线根据各里程桩号及对应的地面高程，点绘出路线地面线 。2.3.2 拉坡 调坡 定坡 确定设计高程时，应根据公路路线设计规范规定公路的最大纵坡、限制坡长、纵坡折减、合成坡度等，并结合路线起终点、桥隧、交叉口、越岭线垭口、沿溪线水位等控制点和经济点的高程，确定出公路路线纵断面设计线。该设计线必须满足技术标准，又尽可能照顾平纵面线形的协调。同时还是最经济的设计。 2.3.3 确定纵坡度，变坡点的位置 高程纵断面设计线不宜太碎，应保证最小坡长要求，变坡点位置应选择在整10m桩号上，变坡点高程精确到小数点后三位，中桩精度小数点后三位。坡度值为“0.00%”。2.3.4 纵断面图的详细设计选取各变坡点处竖曲线半径：计算各竖曲线要素。根据设计资料绘制出路线中桩点的地面线，并写出纵断面设计图的地质土壤情况，地面标高里程桩号、桥涵位置、孔径、结构类型、水准点的高程和位置坡度、填挖高度、与公路交叉的位置。纵坡设计应考虑汽车的性能。有利于安全.提高车速. 减少大气污染。应当避免出现小于0.3%的不利于排水的纵坡度。2.3.5 平、竖曲线的组合1. 平、竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。2. 平、竖曲线大小应保持均衡。3. 暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合合理。 4. 有些平、竖曲线应避免组合。2.3.6 竖曲线要素的计算 （2-12） （2-13） （2-14） （2-15）注：R竖曲线半径T竖曲线切线长E外距 前段坡线坡度 后段坡线坡度 当0时为凹型竖曲线；0时为凸型竖曲线。 例： 变坡点桩号 变坡点高程 R L T EK25+456 450.963 2500 8.23 205.75 102.9 0.002竖曲线起点高程=变坡点高程T 注：起点位于上坡段取负；起点位于下坡段取正切线高程=竖曲线起点高程+设计高程=切线高程h填挖高度=设计点高程-地面高程注：凹型竖曲线取正；凸型竖曲线取负；计算点到竖曲线起点距离坡线的中纵坡度；上坡取正；下坡取负；h竖曲线上任意点的距离2.3.7 平纵线形设计应注意避免的组合1.应避免在凸型曲线的顶部和凹型竖曲线的底部插入小半径平曲线。2.应避免在凸型竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部与反向平曲线变曲点重合。3.在长直线段或长平曲线内要尽量设成直坡线避免设置凸凹看不见的线形。4.平曲线长直线段内不要插入短的竖曲线。5.应避免在长直线上设置长坡凹型竖曲线路段这种路段易产生视觉的错觉 造成超速行驶。2.4本章小节本章对公路纸上定线和方案的确定进行了详细介绍，同时包括了路线平面设计（平曲线半径及缓和曲线长度计算、等高线的绘制、平曲线的超高计算）、路线纵断面设计（点绘地面线，拉坡.调坡.定坡，确定纵坡度.变坡点的位置，纵断面图的详细设计以及竖曲线要素计算等），还阐述了平、竖曲线的组合方式及平纵线形设计应注意避免的组合第3章 路基路面及排水路基是公路的重要组成部分，它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，中期设计在公路设计中占有重要的地位。3.1路基设计根据公路工程技术标准JTGB01-2003 规定一级公路，山岭区的有关技术标准路基参数表 表3.1路基宽度(m)路基边坡坡度路面宽度 (m)右侧硬路肩宽度(m)土路肩 宽度(m)边沟 坡度10.001：1.58.50.750.751：1.5路基横断面由路面宽度、路拱横坡度、路肩、路基宽度、路基边沟、 截水沟、取土坑、弃土坑、公路用地等组成。路拱横坡度取2%， 土路肩为3%，路基边坡为1:1.5，在设计边沟的深度为0.6 m，宽度为0.6m，外侧边坡坡度均为1:1.5。3.1.1 边坡的确定路基边坡坡度对路基稳定性十分重要，确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。其大小取决于边坡的土质，岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。一般路基的边坡坡度可根据多年实践经验和设计规范推荐的数值采用。1.路堤边坡 一般路堤的边坡度可根据填料种类和边坡高度按规定坡度选用，路堤边坡坡度超高时，单独设计，陡坡上路基填方可采用砌石。2. 路堑边坡 土质路堑边坡应根据边坡高度，土的密实程度，地下水和地面水的情况，土的成因和生成时代等因素选定。岩石路堑边坡，一般根据地质构造与岩石特性对照相似工程的成功经验选顶边坡坡率。3.1.2 路基高度的确定路基的填挖高度，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。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，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基的最小填土高度。路基横断面设计是在横断面测量所得的数据点绘到横断面上,按纵断面设计确定的填高度和平曲线上的超高,加宽值逐桩绘出路基横断面设计图,并计算的填挖中桩高度,填方面积和挖方面积分别标注于横断面图上。填、挖方面积的计算方法填挖面积的计算方法包括积距法、几何图形法、混合法、求积仪法,本设计采用积距法。图3-1 横断面计算图如图每隔1cm量出高度累计相加由于比例尺为1:200结果乘以4得到填挖方面最后把结果减去(填方)或加上(挖方)路面结构层面积即得该断面的填挖方面积，对于半填半挖路段，填挖面积应该分别写出。 3.1.3加宽超高设计1.加宽 当半径小于等于250m时，为了保证车的安全，曲线段上的正常宽度应做适当的加宽，半径大于250时不加宽。2.超高二级公路设计时速为60km/h时，当平曲线半径小于1500m时为让汽车在曲线上行驶时能够获得一个指向曲线圆心的横向分力，以克服离心力对行车的影响应设置超高。本设计中超高的设置方法采用的是绕边线旋转的方法，超高的形成过程包括提肩阶段、双坡阶段和旋转阶段。3.超高值的计算路基设计调和一般是指路肩边缘的高程，在超高设置段路基及中线的填、挖高度内改变，因此在该段应对超高值进行计算。下面是计算各超高缓和段上各断面的超高值，公式摘录如下：表3.2 绕路面内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备注1.计算结果均为与设计高之高差；2.临界端面距超高缓和段的 起点：全超高阶段外缘中线内缘超高过度段外缘中线内缘以桩号(K127+463.167K127+518.667)为例：LS=55.5m V=60Km/h R=300m 查得ib=4.0%m LC2米， 粘性土中湿路面最小防冻厚度为70cm中湿地段：23+18+18+15=7470cm,满足要求。3.3排水系统的设计原则各种排水设施的设计应尽量少占农田，并与水利规划和土地使用相配合进行综合规划，排水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵工程，不宜直接注入农田。应采取就地取材，因地制宜的原则。在路基两侧设置边沟，一般情况下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟采用梯形，边沟的底宽为0.6m, 深度为0.8m, 内侧边坡采用1:1.5，边沟纵坡一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。特殊情况容许采用0.3%但边沟口间距宜减小。一些地面横向排水好的路堤也可不设边沟。纸上定线在地形图上示出排水沟渠的平面位置。涵洞与路正交，纵坡度根据具体情况而定，涵管为钢筋混泥土，常为2.0m管节和0.5m管节。本设计涵管直径为1.50m。3.4 本章小结本章主要介绍了路基、路面的设计。通过确定路基高度、边坡、加宽超高设计及排水系统的设计，绘出横断面图。本设计路段面层为水泥混凝土路面，因路面是道路主要组成部分，它的好坏会直接影响行车速度、安全和运输成本，路面要求有足够的强度、刚度、稳定性、表面平整度和抗滑性能。通过大量公式计算使自己很好的掌握了水泥混凝路面的结的设计。第4章 小桥涵设计4.1 全线采用的涵洞公路跨越河流以及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建各种横向排水构造物，最常见的是小桥涵。本条公路位于山区，沟壑交错，因此应设置较多的桥涵。小桥涵的设计与布置是否合理，