二级公路建设设计毕业论文.doc

二级公路建设设计毕业论文二级公路建设设计毕业论文 目目 录录 第一章 绪论 1 1 1 沿线工程地质概况 1 1 2 主要设计内容 1 1 3 设计指标及技术标准 1 第二章 路线设计 3 2 1 概述 3 2 2 一般原则与设计原理 3 2 3 选线步骤 4 2 4 平面线性设计 4 2 5 平曲线计算 7 第三章 纵断面设计 9 3 1 概述 9 3 2 原则及方法 9 3 3 纵断面设计计算 11 3 4 纵断面设计成果 13 第四章 横断面设计 15 4 1 概述 15 4 2 设计原则 15 4 3 设计步骤 15 4 4 设计综述 16 4 5 土石方的计算及处理 18 第五章 路基设计与防护 23 5 1 概述 23 5 2 路基设计 23 5 3 路基排水设计 28 第六章 路面设计 30 6 1 概述 30 6 2 路面结构设计原则 30 6 3 结构层组合设计原则 30 6 4 路面设计步骤 30 6 5 沥青路面结构设计 31 6 6 水泥混凝土路面设计 44 6 7 路面比选 52 第七章 桥涵设计 53 7 1 概述 53 7 2 涵洞设计的原则 53 7 3 洞口加固与防护 54 7 4 洞口形式 54 7 5 涵洞设计 54 第八章 施工组织设计 57 8 1 概述 57 8 2 编制说明 57 8 3 工程概况 57 8 4 施工组织 58 8 5 施工技术准备 58 8 6 施工总进度 59 8 7 各主要分项工程的施工顺序 60 第九章 施工图预算 61 9 1 概述 61 9 2 预算的编制依据 61 9 3 预算项目 61 9 4 预算文件编制步骤 62 9 5 路基工程 62 9 6 路面工程 63 9 7 其它工程 63 附 录 65 致 谢 66 参考文献 67 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 1 第一章 绪论 1 1 沿线工程地质概况 1 1 1 工程概况 工程设计地点为成都 工程名称为成都市屛陈至蒿联 路线全长 5344 073m 设计等级为二级公路 路基宽度为 12m 设计车速为 80km h 1 1 2 沿线地质情况 该处地形为冲积平原和湿润丘陵 边缘为重丘 低山 大部分地区地势起 伏较大 地表植被为草地 树林 水稻 全线地质条件较好 土质为粉质紫粘 土 1 1 3 沿线气候情况 该公路地处 V2区 属于四川盆地中湿区 西南潮暖区 为东南湿热区向 青藏高寒区的过渡区 一些地区因同时受东南和西南季风的影响 雨期较长 加之地势较高 蒸发较少 渗透较大 故土基较湿 湿质路基和部分干湿季节 分明的地区 土基强度较高 本区为我国岩溶集中分布地区 北部和西部新构 造强烈 不仅地形高差大 地震灾害亦多 泥泞 滑坡 泥流是道路的主要病 害 1 2 主要设计内容 本设计共分六个阶段 1 开题报告 根据任务书填写开题报告 并进行设计资料的收集 2 路线设计 道路的选线定线 进行平面设计和纵断面设计 3 路基设计 路线的横断面设计以及防护工程设计 4 涵洞设计 保持路基连续并确保路基不受冲刷 从而保证路基稳定 5 路面设计 分别设计沥青路面和水泥混凝土路面 6 预算编制 施工组织设计以及预算编制 1 3 设计指标及技术标准 1 设计等级 二级公路 2 设计速度 80 km h 3 设计标准轴载 BZZ 100 kN 4 桥涵设计荷载 公路 级 5 设计洪水频率 涵洞为 1 50 6 沥青混凝土路面 设计年限为 12 年 水泥混凝土路面 设计年限为 20 年 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 2 7 道路的使用性质和交通量 主要供车辆交通使用 交通量年平均增长 率为 5 具体交通量见表 1 1 主要设计指标见表 1 2 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 3 表 1 1 初始年交通量 序号序号车型名称车型名称交通量交通量序号序号车型名称车型名称交通量交通量 1 黄河 JN150214 7 斯柯达 706R93 2 日野 KF300D155 8 长征 XD98076 3 依士兹 TD5054 9 东风 CS93860 4 标准轴载 BZZ100612 10 尼桑 CK10G83 5 交通 SH 14177 11 东风 SP913571 6 解放 CA10B532 12 日野 KB22294 表 1 2 主要设计标准 规范标准二级公路 设计速度 km h 80 一般值12 路基宽度 m 最小值10 车道宽度 m 3 75 一般值1 5 右侧硬路肩 最小值0 75 一般值0 75 路肩宽度 m 土路肩 最小值0 5 一般值400 圆曲线最小半径 m 极限值250 最大纵坡 5 最小坡长 m 200 3 1100 4 900 5 700 最大坡长 m 6 500 一般值4500 凸形 极限值3000 一般值3000 竖曲线最小半径 m 凹形 极限值2000 竖曲线最小长度 m 70 停车视距 m 110 回车视距 m 150 超车视距 m 一般值 550 最小值 350 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 4 第二章 路线设计 2 1 概述 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 公路选线和定线 是根据公路的性质 等级 任务和标准 在路线起终点 间综合地形 地质 地物及其他沿线条件 综合平 纵 横三方面因素在实地或 纸上选定公路中线位置 然后进行测量和有关设计工作 路线的选定与公路线 形设计有密切的关系 线形设计是对公路路线平 纵 横设计的基础 平 纵 横设计也是对其深一步细化和调整的依据 故选线定线应与几何设计相结合 2 2 一般原则与设计原理 2 2 1 选线定线原则 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 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 2 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 3 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 4 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 5 选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查 弄清它们对道路 工程的影响 6 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 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 5 2 2 2 平面线性设计原理 公路平面线性由直线 圆曲线和缓和曲线组成 直线应根据路线所处的地 形 地物 地貌并综合考虑驾驶者的视觉 心理状态等合理布设 但是直线的 最大长度应有所限制 应结合具体情况采取相应的技术措施 不论转角大小均 应设置 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 6 曲线 但不得已而设置小于 7 度的转角时则必须设置足够长的求爱 当圆曲线 半径小于不设超高最小半径时 应设超高 并且用超高缓和段连接 缓和曲线 长度还应大于超高过渡段的长度 超高的横坡度按公路等级 行车速度 路面 类型 自然条件和车辆组成等情况确定 2 3 选线步骤 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 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 2 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 3 本设计本着方便城镇出入 少占田地 尽量避免穿越池塘 尽可能利用老 路 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 2 4 平面线性设计 2 4 1 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 两同向曲线间应设有足够长度的直线 不得以短直线相连 4 两反向曲线间夹有直线段时 以设置不小于最小直线长度的直线段为 宜 5 曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性 6 应避免连续急转弯的线形 2 4 2 直线长度的限制 1 直线的最大长度 我国地域辽阔 各地区的地形条件差异非常大 很难统一规定直线的最大 长度 我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值 根据德国和日本的规定 直线的最大长度 单位 m 为 20 设计速度 80km h 即为 1600m 虽然地域 v v 不同 环境不同 但一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指标 2 直线的最小长度 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 7 为了保证行车安全 相邻两曲线之间应具有一定地直线长度 这个直线长 度是指前一曲线的终点 缓直 HZ 或圆直 YZ 到后一曲线起点 直缓 ZH 或直圆 ZY 之间的长度 对于同向曲线间的最小直线长度 公路路线设计规范 JTG D20 2006 规 定同向曲线间地最短直线长度 单位为 m 以不小于 6 单位 km h 即为 480m 为v 宜 对于反向曲线间的最小直线长度 公路路线设计规范 规定反向曲线 间最小直线长度 单位为 m 以不小于 2 单位为 km h 即 160m 为宜 v 2 4 3 平曲线要素值的确定 平面线形主要由直线 圆曲线 缓和曲线三种线形组合而成的 当然三个 也可以组合成不同的线形 在做这次设计中主要用到的组合有以下几种 1 基本形曲线几何元素 按直线 缓和曲线 圆曲线 缓和曲线 直线的顺序组合而成的 曲线 这种线形是经常采用的 缓和曲线是道路平面要素之一 它是设置在直 线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续 变化的曲线 公路工程技术标准 JTG B01 2003 规定 除四级路可以不设缓 和曲线外 其余各级都应设置缓和曲线 它的曲率连续变化 便于车辆遵循 旅客感觉舒适 行车更加稳定 增加线形美观等功能 设计是要注意和圆曲线 相协调 配合 在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果 宜将直 线 缓和曲线 圆曲线之长度比设计成 1 1 1 这一点非常的重要 在刚开 始做设计的时候就没有注意到这个问题 设计出来的路线非常不协调 美观 比例严重失调 后来在老师的指导下改正了不足之处 经过改正后 线形既美 观又流畅 2 有缓和曲线的圆曲线要素计算公式 1 在简单的圆曲线和直线连接的两端 分别插入一段回旋曲线 即构成 带有缓和曲线的平曲线 如图 2 1 其要素计算公式如下 2 1 3 42 238424R L R L p SS 2 2 2 3 2402R LL q SS 2 3 R LS 6479 28 0 2 qtgpRT 2 4 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 8 2 S LRL2 180 2 0 5 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 9 图 2 1 按回旋曲线敷设缓和曲线 2 RpRE 2 sec 6 2 LTJ 2 7 2 Sy LLL2 8 式中 总切线长 Tm 总曲线长 Lm 外距 Em 校正数 J m 主曲线半径 Rm 路线转角 缓和曲线终点处的缓和曲线角 0 缓和曲线切线增值 q m 设缓和曲线后 主圆曲线的内移值 p m 缓和曲线长度 s L m 圆曲线长度 y L m 2 主点桩号计算 2 9 ZHJDT 2 10 S HYZHL 2 11 Y YHHYL 2 S HZYHL 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 10 12 2 13 2QZHZL 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 11 2 14 2JDQZJ 2 5 平曲线计算 以 JD1 为例进行计算 已知 圆曲线半径 R 900m 两端缓和曲线等长均为 LS 70m 交点桩号 JD1 K0 913 071 转角 13 25 3 表 2 1 平曲线要素表 曲 线 要 素 表 m 交点转角 半 径切 线 长 缓和 曲线长 曲 线 总 长 外距 T1 m L1 m 交 点 号 交 点 桩 号 R m T2 m L2 m Lh m E m JD0K0 000 0000 0 0 Y JD1K0 913 07113 25 3 Y 900140 89070280 7626 433 JD2K2 639 12615 7 26 Y 800141 23470281 1707 276 JD3K4 033 75811 0 15 Z 1000140 97470281 2635 278 JD4K5 344 07311 0 15 Z 1 平曲线要素计算 2424 33 7070 0 227 24238424 9002384 900 SS LL pm RR 33 22 7070 35 22402240 900 SS LL qm R 0 70 28 647928 64792 22817 900 S L R 9000 227 0 19640118 531 2 TRp tgqm mLRL S 8 280702900 180 22817 2 242 13 2 180 2 0 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 12 mecRpRE436 6 900 2 42 13 s227 0 900 2 sec mLTJ0189 1 8 28091 14022 mLLL Sy 8 140702 8 2802 2 计算曲线 5 个主点里程桩号 161 772091 140071 9130 1 KKTJDZH 161 842070161 7720 KKLZHHY S 962 9820 8 140161 8420 y KKLHYYH 962 52170962 9820 h KKLYHHZ 562 9120 2 8 280 962 521 2 KK L HZQZ 562 9120 2 0189 1 562 9120 2 1 校核无误JDKK J QZ 同理 JD2 JD3 JD4 JD5 JD6 计算过程如上所示 计算结果见表 2 2 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 13 第三章 纵断面设计 3 1 概述 沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面 由于自然因素的影响以 及经济性的要求 路线纵断面总是一条有起伏的空间线 纵断面设计根据地形 地质 水文 地物 综合考虑平面 横断面而设 纵断面是道路纵断面设计的主要成果 也是道路设计的重要技术文件之一 在纵断面图上有两条主要的线 一条是地面线 它是根据中线上各桩点的高程 而点绘的一条不规则的折线 反映了沿着中线地面的起伏变化情况 另一条是 设计线 它是经过技术上 经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有 规则形状的几何线 反映了道路路线的起伏变化情况 纵断面设计线是由直线 和竖曲线组成的 直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及 行车的安全 它们的一些临界值的确定和必要的限制 是以通行的汽车类型及 行驶性能来决定的 在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线 按坡度转折形式的不同 竖曲线有凹有凸 其大小用半径和水平长度表示 3 2 原则及方法 3 2 1 纵断面设计的总原则 纵断面的设计标准规定如下 1 二级公路的最大坡度为 5 长路堑以及横向排水不畅的路段采用不 小于 0 3 的纵坡 当采用平坡 0 或小于 0 3 的纵坡时路基边沟应作纵向 排水设计 2 二级公路最小坡长为 200m 3 坡长限制 纵坡坡度 3 最大坡长不大于 1100m 纵坡坡度 4 最大坡长不大于 900m 纵坡坡度 5 最大坡长不大于 700m 纵坡坡度 6 最大坡长不大于 500m 4 满足视觉需要的竖曲线半径 凸形竖曲线为 4000 8000m 凹形竖曲 线为 6000m 5 凸形竖曲线半径一般最小值 45000 凹形竖曲线半径一般最小值 3000m 6 竖曲线最小长度为 70m 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 14 7 最大合成坡度 9 0 最小合成坡度为 0 5 平均纵坡不宜大于 5 5 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 15 合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度 其 方向即为流水线方向 合成坡度的计算公式为 3 1 22 iiI h 式中 I 合成坡度 超高横坡或路拱横坡 h i 路线设计纵坡坡度 i 各级公路最小合成纵坡不宜小于 0 5 当合成纵坡小于 0 5 时 应采用 综合排水措施 以保证路面排水畅通 3 2 2 纵断面的设计原则 纵断面的设计原则规定如下 1 纵面线形与地形相结合 视觉成视觉连续 平顺而圆滑的线形 避免在 短距离内出现频繁起伏 2 应避免出现能看见近处很远处而看不见凹处的线形 3 在积雪或冰冻地区 应避免采用陡坡 4 微丘地形的纵坡应均匀平缓 丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而 起伏过大 5 计算行车速度 80km h 公路必须注重平纵合理组合 不仅应满足汽车 运动学和力学要求 而且应充分考虑驾驶员在视觉和心理方面的要求 6 平纵配合的视觉应在视觉是能自然地诱导驾驶员的视线 保持视觉的 连续性 7 平纵面线形的技术指标应大小均衡 使线形在视觉心理上保持协调 8 平曲线与竖曲线应相互重合 且平曲线略大于竖曲线 即所谓的 平 包竖 9 平纵面线形组合视觉应注意线形与自然环境和景观的配合与协调 10 在直线段内不能插入短的竖曲线 3 2 3 平 纵线形设计应避免的组合 1 直线段内不能插入短的竖曲线 2 小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠 3 避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短 半径小的凹形竖曲线 3 2 4 纵坡设计的一般要求 1 满足 标准 中有关纵坡的规定要求 2 纵坡应尽量平缓 起伏不宜过大和频繁 并应尽量避免标准中的极限 值 对一般公路 应注意考虑运输 农业机械等方面的要求 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 16 3 应综合考虑沿线的地形 地质 气候等情况 并根据需要采取适当的 技术措施 并保证公路的稳定和畅通 4 尽量减少土石方和其它工程数量 以降低工程数量 3 2 5 纵坡设计 纵坡设计方法步骤 1 准备工作 海地软件自动生成路线纵断面的地面线及平面直线 平曲线的示意图 并 标注每个中桩的桩号和地面标高 而设计者要做的是分析沿线土壤地质说明资 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 2 标注控制点 3 试坡 试坡主要是在已标出控制点的纵断面图上 根据技术标准 选线意图 并 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的工作 试坡应以控制点为依据 照顾多数经济点 试坡的要点可以归纳为 前后照顾 以点定线 反复比较 以线交点 4 调坡 调坡主要根据以下两方面进行 综合选线意图 对照技术标准或规范 5 核对 核对主要在有控制意义的特殊横断面上进行 其做法是 在纵断面图上直 接 由厘米格子读出相应桩号的填挖高度 将此值用 路基横断面透明模板 套 在相应横断面地面线上 检查若有填挖过大 坡脚落空 挡墙过高 桥涵填土 不够以及其他边坡不稳现象 则需要调整坡度线 6 定坡 结合以上原则 对路段进行实际设计 本路段最大纵坡坡度 2 704 最小 纵坡坡度为 4 817 本路段共设 5 个变坡点 曲线要素见表 3 1 3 3 纵断面设计计算 3 3 1 设计标高计算公式 坡线标高 变坡点标高 3 x i 2 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 17 或坡线标高 变坡点标高 3 x i 3 式中 x 计算点到变坡段取坡点的距离 m i 坡线的纵坡 升坡段取正 降负 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 18 3 3 2 竖曲线要素的计算公式 图 3 1 竖曲线计算 表 3 1 竖曲线要素 编号桩号高程 m 半径 m 切线长 T m 外距 E m 1K0 909 475370 04433800133 1850 262 2K1 818 998367 07722500164 9560 605 3K2 645 908376 50415200122 2300 491 4K3 339 112373 25817800133 6040 501 5K4 029 968380 35314400117 7650 482 6K4 758 649375 93722500140 4920 439 曲线长度 L 或竖曲线半径 R 3 L RRL 或 4 竖曲线切线长 T 3 22 RL T 5 竖曲线上任一点竖距 h 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 19 3 R x 2 h 2 6 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 20 竖曲线外距 E 3 7 4882 22 TLR E R T E 或 式中 R 竖曲线半径 m L 竖曲线的曲线长 m T 竖曲线的切线长 m E 竖曲线的外距 m 两相邻纵坡的代数差 以小数计 h 竖曲线上任意点到切线的纵距 m x 竖曲线上任意点与竖曲线始点的水平距离 m 3 3 3 竖曲线要素计算 以变坡点 1 为例 变坡点的里程桩号为 K0 909 475 该点高程为 377 044m 相邻两坡段纵坡为 0 00462 0 00326 竖曲线半径 1 i 2 i R 33800m 试计算竖曲线要素以及 K1 700 的高程 各变坡点竖曲线要素计算过程如下 为凸形00788 000462 0 00326 0 12 ii 344 26600788 0 33800mRL 17 133 2 344 266 2 m L T 26235 0 338002 17 133 2 22 m R T E 设计高程的计算 竖曲线起点桩号 变坡点桩号 T K0 909 475 133 17 K1 042 645 竖曲线起点高程 377 044 133 17 0 00462 377 6592 m 竖曲线终点桩号 变坡点桩号 T K0 909 475 133 17 K0 776 305 竖曲线终点高程 377 044 0 00326 133 17 377 478 m 同理变坡点 2 边坡点 3 变坡点 4 变坡点 5 变坡点 6 计算过程如上述 所示 计算结果见表 3 2 3 4 纵断面设计成果 路线纵断面图是纵断面设计的最终成果 是道路设计文件的重要组成部分 在纵断面途中 主要有以下内容 1 里程桩号 地面高程与地面线 设计高程与设计线以及施工填挖值等 2 设计的纵坡度和坡长 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 21 3 竖曲线及其要素 平面上的直线及平曲线 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 22 4 沿线桥涵及人工构造物位置 类型及孔径 表 3 2 竖曲线表 竖曲线半径 R m 变坡点 桩 号 变坡点 高程 m 坡长 m 坡度 凹凸 切线长 T m 外距 E m 竖曲线起点 桩 号 竖曲线终点 桩 号 K0 000 000 365 844 909 4750 462 K0 909 475 370 04433800133 1850 262K0 776 290K1 042 660 909 523 0 326 K1 818 998 367 07722500164 9560 605K1 654 042K1 983 954 826 9101 140 K2 645 908 376 50415200122 2300 491K2 523 678K2 768 138 693 204 0 468 K3 339 112 373 25817800133 6040 501K3 205 508K3 472 716 686 8561 033 K4 025 968 380 35314400117 7650 482K3 908 203K4 143 733 732 681 0 603 K4 758 649 375 93722500140 4920 439K4 618 157K4 899 141 585 4240 646 K5 344 073 379 719 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 23 第四章 横断面设计 4 1 概述 横断面设计包括行车道 路肩 边沟边坡 截水沟等设施构成的 公路横 断面组成应根据公路等级 设计速度 地形 地质等调剂来确定 以保证公路 的交通安全 通行能力 路基的强度和稳定性 横断面要素的确定主要是确定 组成公路路幅的各部分的几何尺寸 在实际设计中 一般是根据公路等级和交 通量的大小 参考 公路工程技术标准 3 0 11 条 各级公路横断面来确定 同时结合当地交通规划和有关要求进行适当地调整 4 2 设计原则 公路是一带状结构物 垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面 这个剖面 的图形叫横断面 道路横断面 是指中线上各点的法向切面 它是由横断面设 计线和地面线构成的 横断面设计线包括行车道 路肩 边沟边坡 截水沟等 设施构成的 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以外 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 保证路基稳定 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 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 4 3 设计步骤 1 根据外业横断面测量资料点绘横断地面线 2 根据路线及路基资料 将横断面的填挖值及有关资料 如路基宽度 加宽值 设计边坡度等 抄于相应桩号的断面上 3 根据地质调查资料 示出土石界限 设计边坡度 并确定边沟形状和 尺寸 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 24 4 绘横断面设计线 又叫 戴帽子 设计线应包括路基边沟 边坡 截 水沟 加固及防护工程 护坡道 碎落台等 在弯道上的断面还应示出超高 加宽等 一般直线上的断面可不示出路拱坡度 5 计算横断面面积 含填 挖方面积 并填于图上 6 由图计算并填写路基设计表 路基土石方计算表 并进行必要的调配 标准横断面布置图如图 4 1 所示 图 4 1 路基标准横断面图 单位 m 4 4 设计综述 4 4 1 路拱坡度 根据 公路路基设计规范 JTG D30 2004 二级公路沥青混凝土及水泥 混凝土路拱坡度均为 1 2 故取路拱坡度为 2 路肩横向坡度一般应较路 面横向坡度大 1 2 故取路肩横向坡度为 3 路拱坡度采用双向坡面 由 路中央向两侧倾斜 4 4 2 路基边坡坡度 设计路段以山地 丘陵为主 路堑边坡多为石质边坡 根据 公路路基设 计规范 JTG D30 2004 路堑边坡采用 1 0 5 本设计路段路基填土为粘性土 根据 公路路基设计规范 JTG D30 2004 路堤边坡 当 H 8m H 路基填土 高度 时 路基边坡按 1 1 5 设计 本设计填土高度 H 8m 路基边坡采用 1 1 5 4 4 3 边沟设计 查 公路路基设计规范 JTG D30 2004 得边沟横断面形式采用梯形 梯 形边沟内侧边坡坡度为 1 1 1 1 5 外侧边坡与挖方边坡坡度相同 少雨浅 挖地段的土质边沟可采用三角形横断面 其内侧边坡宜采用 1 2 1 3 外侧 边坡坡度与挖方边坡坡度相同 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 25 本设计中的边沟深度采用 0 6 米 底宽取 0 6 米 本段设计采用边沟的边坡 为内侧 1 1 在挖方路段外侧边坡与挖方边坡相同 即 1 1 在较低填方路段 外侧边坡坡度与填方路段的边坡相同 即为 1 1 5 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 26 4 4 5 超高设计 为抵消车辆在曲线路线上行驶时所产生的离心力 将路面做成外侧高于内 侧的单向横坡的形式 这就是曲线上的超高 合理的设置超高 可以全部或部 分抵消离心力 提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性 当汽车等速行驶时 圆曲线上所产生的离心力是常数 而在回旋线上行驶则因回旋线曲率是变化的 其离心力也是变化的 因此 超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应 的全超高 在缓和曲线上应是逐渐变化的超高 在公路工程施工中 路面的超高横坡及正常路拱横坡是不便于用坡度值来 控制 而是用路中线及路基 路面边缘相对于路基设计高程的相对高差来控制 的 因此 在设计中为便于施工 应计算出路线上任意位置的路基设计高程与 路肩及路中线的高差 所谓超高值就是指设置超高后路中线 路面边缘及路肩 边缘等计算点与路基设计高程的高差 超高示意图见图 4 2 所示 图 4 2 超高平面示意图 1 超高 公路路基设计规范 JTG D30 2004 规定 设计车速为 80km h 的二级公 路的最大超高值为 6 2 超高缓和段长度 为了行车的舒适性和排水的需求 对超高缓和段必须加以控制 超高缓和 段长度按下式进行计算 4 p L i C 3 式中 旋转轴至行车道 设路缘带为路缘带 外侧边缘的宽度 m 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 27 超高坡度与路拱坡度代数差 i p 超高渐变率 即旋转轴与行车道 设路缘带时为路缘带 外侧边缘 线之间相对升降的比率 超高缓和段长度按上式计算结果 应取为 5m 的倍数 并不小于 10m 的长 度 双车道公路绕行车道内边缘旋转超高值计算 表 4 1 绕边线旋转超高值计算公式 计 算 公 式 超高 位置 0 xx 0 xx 注 外缘 hjjj ibbib 中缘 hjj i B ib 2 圆曲线 内缘 hjjj ibbib 外缘 c hjGjGjj l x iBbibiib 中缘 Gjj i B ib 2 h c jj i L xB ib 2 过渡段 内缘 Gxjjj ibbib h c xjjj i L x bbib 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 c h G L i i x 0 3 x 距离处的加宽值 b L x b c x 具体计算结果见表 4 2 表 4 2 超高表 断 面 桩 号 交点编 号 交点桩号 缓和曲 线 长度 m 超高 缓 和 段长 度 m 超 高 渐变率 超高 值 K0 772 180K0 828 180K0 842 18070 0070 001 267 JD1K0 913 071 K0 982 943K0 996 943K1 052 94370 0070 001 267 3 00 K2 497 892K2 544 559K2 567 89270 0070 001 222 JD2K2 639 126 K2 709 062K2 732 396K2 779 06270 0070 001 222 4 00 K3 892 784K3 948 784K2 396 88570 0070 001 267 JD3K4 033 758 K4 104 047K4 118 047K3 962 78470 0070 001 267 3 00 4 5 土石方的计算及处理 4 5 1 土石方数量计算 用棱台法结合几何图形法算得路基填挖方数量 填挖方分别计算 填方扣 除路面结构层厚度 挖方不扣除 得到每个桩号断面的填挖土石方量 根据两 桩 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 28 里程差及断面面积 按平均断面法算得两桩号间的土石方数量 填挖部分分别 计算 算得后填入 路基土石方数量计算表 计算结果见土石方 Excel 表 若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近 则可假定两断面之间 为一棱柱体其体积的计算公式为 V A1 A2 L 1 m 4 4 式中 m A1 A2 V 体积 即土石方数量 3 m A1 A2 分别为相邻两断面的面积 2 m L 相邻断面之间的距离 m 此计算方法称之为 棱台体积法 此法精度较高 应尽量采用 土石方数量计算应注意的问题 1 填挖方数量分别计算 填挖方面积分别计算 2 土石方应分别计算 土石面积分别计算 3 换土 挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量 同时还应计算填方 工程量 4 路基填 挖方数量中应考虑路面所占的体积 填方扣除 挖方增加 5 路基土石方数量中应扣除大中桥所占的体积 小桥及涵洞可不予考虑 4 5 2 路基土石方调配 土石方调配的目的是为确定填方用土的来源 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各路段土石方平衡与利用问题 使从路堑挖出的土石方 在经济合理的调运条件下移挖作填 达到填方有所 取 挖方有所 用 避免不必要的路外借土和弃上 以减少占用耕地和降低公路 造价 填方土源 附近挖方利用借土 挖方去向 调往附近填方弃土 一 土石方调配原则 1 就近利用 以减少运量 在半填半挖断面中 应首先考虑在本路段内 移挖作填进行横向平衡 然后再作纵向调配 以减少总的运输量 2 不跨沟调运 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 3 高向低调运 应注意施工的可能与方便 尽可能避免和减少上坡运土 位于山坡上的回头曲线段优先考虑上线向下线的土方竖向调运 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 29 4 经济合理性 应进行远运利用与附近借土的经济比较 移挖作填与借 土费用的比较 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 30 远运利用的费用 运输费用 装卸费等 借土费用 开挖费用 占地及青苗补偿费用 弃土占地及运费 为使调配合理 必须根据地形情况和施工条件 选用适当的运输方式 确 定合理的经济运距 用以分析工程用土是调运还是外借 土方调配 移挖作填 固然要考虑经济运距问题 但这不是唯一的指标 还 要综合考虑弃方或借方占地 赔偿青苗损失及对农业生产影响等 有时移挖作 填虽然运距超出一些 运输费用可能稍高一些 但如能少占地 少影响农业生 产 这样 对整体来说也未必是不经济的 5 不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配 以保证路基稳定和 人工构造物的材料供应 6 土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量 妥善处理 借土应结合 地形 农田规划等选择借土地点 并综合考虑借土还田 整地造田等措施 弃 土应不占或少占耕地 在可能条件下宜将弃土平整为可耕地 防止乱弃乱堆 或堵塞河流 损坏农田 二 土石方调配方法 土石方调配方法有多种 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 该法不需绘制累积曲线图与调配 图 直接可在土石方表上进行调配 其优点是方法简捷 调配清晰 精度符合 要求 该表也可由计算机自动完成 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 大沟等注在表旁 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 在作纵向调配前 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 根据填缺挖余分布情况 结合路线纵坡和自然条件 本着技术经济和 支农的原则 具体拟定调配方案 方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵 向调运到填缺内加以利用 并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调 配栏中 5 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 6 土石方调配后 应按下式进行复核检查 横向调运十纵向调运十借方 填方 横向调运十纵向调运十弃方 挖方 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 31 挖方十借方 填方十弃方 以上检查一般是逐页进行复核的 如有跨页调配 须将其数量考虑在内 通过复核可以发现调配与计算过程有无错误 经核证无误后 即可分别计算计 价上石方数量 运量和运距等 为编制施工预算提供上石方工程数量 计算经济运距 进行土石方员运纵向调配 应尽可能在本桩位内移挖做填 以减少废方和借方 运用经济运距 综合考虑施工方法 运输条件和地形情况 等因素 调配土石方应考虑桥涵位置 一般不做跨沟调配 考虑地形情况 不 宜往上坡方向调运 运用以上原则 在做完填挖方数量 本桩利用 填缺 挖 余后 进行纵向调配 把每公里合计 填挖方数量 利用方 弃方数量填入 每公里路基土石方数量计算表 最大运距 500m 土石方计算数据见附录表 SIV 13 土石方计算 三 关于调配计算的几个问题 1 经济运距 填方用土来源 一是路上纵向调运 二是就近路外借土 一般情况调运路 堑挖方来填筑距离较近的路堤还是比较经济的 但如调运的距离过长 以致运 价超过了在填方附近借土所需的费用时 移挖作填就不如在路堤附近就地借土 经济 因此 采取 调 还是 借 有个限度距离问题 这个限度距离即所谓 经济 运距 其值按下式计算 经济运距 L 经 B T L 免 式中 B 借土单价 元 m3 T 远运运费单价 元 m3 km L 免 免费运距 km 由上可知 经济运距是确定借土或调运的限界 当调运距离小于经济运距 时 采取纵向调运是经济的 反之 则可考虑就近借土 2 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 在路线工程中为简化计算起见 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 应按其超运运距 计算土石方运量 3 运量 土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积 单位 km 3 m 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 32 在生产中 工程定额是将平均运距每 10m 划为一个运输单位 称之为 级 20m 为两个运输单位 称为二级 余类推 在土方计算表内可用符号 表示 不足 10m 时 仍按一级计算或四舍五入 于是 总运量 调配 土石方 方数 n 式中 n 平均运距单位 级 其值为 n L L 免 A 其中 L 平均运距 L 免 免费运距 在土石方调配中 所有挖方无论是 弃 或 调 都应予以计价 但对于填 方则不然 要根据用土来源来决定是否计价 如果是路外借土 那当然要计价 倘若是移挖作填调配利用 则不应再计价 否则形成双重计价 因此计价土石 方必须通过土石方调配表来确定其数量为 计价土石方数量 挖方数量十借方数量 一般工程上所说的土石方总量 实际上是指计价土石方数量 一条公路的 土石方总量 一般包括路基工程 排水工程 临时工程 小桥涵工程等项目的 土石方数量 对于独立大 中桥梁 长隧道的土石方工程数量应另外计算 具体计算及调配见附表 S 7 路基土石方数量表 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 33 第五章 路基设计与防护 5 1 概述 路基是在天然地基上按路线的平面位置及纵坡要求开挖或填筑成一定断面 形状的土质或石质结构物 它是道路建筑的主体 又是道路路面的基础 为使 路线平顺 在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤 在自然地面高于路 基设计标高处要开挖成路堑 路基必须具有足够的强度和稳定性 即在其本身 静力作用下地基不应发生过大沉陷 在车辆动力作用下不应发生过大的弹性和 塑性变形 路基边坡应能长期稳定而不坍滑 路基是一种线形结构物 具有路 线长与大自然接触面广的特点 其稳定性 在很大程度上由当地自然条件所决 定 合理选择线位 可以避开地质不良地段和工程艰巨路段 保证路基稳定 减少工程数量 节约工程投资 路基工程的特点是 工艺较简单 工程数量大 耗费劳力多 涉及面较广 耗资亦较多 路基施工改变了沿线原有自然状态 挖填借弃土石方涉及当地生 态平衡 水土保持和农田水利 土石方相对集中或条件比较复杂的路段 路基 工程往往是施工期限的关键之一 路基设计 通常包括路基基身 排水 防护与加固等方面 路基基身设计 主要涉及填料选择 压实标准 路基边坡及地基要求等问题 5 2 路基设计 5 2 1 路基类型与构造 通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的 路基设 计标高低于天然地面标高 需进行挖掘 路基设计标高高于天然地面标高 需 进行填筑 由于填挖情况的不同 路基横断面的典型形式 可归纳为路堤 路 堑和填挖结合等三种类型 具体见图 5 1 所示 图 5 1 路基横断面图 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 34 1 路堤 路堤是全部用岩土填筑而成的路基 按路堤的填土高度不同 划分为矮路 堤 高路堤和一般路堤 填土高度小于 1 0 1 5m 的 属于矮路堤 填土高度 大于 18m 土质 或 20m 石质 的路堤属于高路堤 填土高度在 1 5 20m 之 间的属于一般路堤 随其所处的条件和加固类型的不同 还有浸水路堤 护脚 路堤和挖沟填筑路堤等形式 本次设计中的路堤均属于一般路堤 2 路堑 路堑是全部在天然地面开挖而成的路基 图 5 1 是几种常见的横断面形式 有全挖路基 台口式路基及半山洞路基 3 半填半挖路基 半填半挖路基是指当天然地面横坡较大 且路基较宽 需要一侧开挖而另 一半填半挖侧填筑时而行程的路基 半填半挖路基若处理的得当 可以保持土 石方数量平衡 路基稳定可靠 是一种比较经济的断面形式 4 路基宽度 路基宽度为行车道路面以及两侧路肩宽度之和 路面宽度根据设计通行能 力及交通量的大小而定 一般每个车道宽度为 3 50 3 75m 各级公路路基宽度 按 公路工程技术标准 的规定进行设计 5 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 是路基设计标高和地面 标高的差值 通常路基高度是指路基中心线标高与原地面标高之差 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 据临界高度并结合沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度 6 路基边坡坡度 公路路基边坡坡度 可用边坡高度 H 与边坡宽度 b 之比表示 并且 H 1 H b 1 0 5 路堑边坡 或 1 1 5 路堤边坡 通常用 1 n 路堑 或 1 m 路堤 表示其坡率 称为边坡坡率 5 2 2 路基横断面 由横断面设计 根据 公路工程技术标准 取二级公路路基宽度为 12m 其中路面跨度为 7 5m 无须设置中央分隔带 硬路肩宽度为 1 5 2 3m 土路 肩宽度为 0 75 2 1 5m 路面横坡为 2 硬路肩横坡为 2 土路肩横坡为 3 路基设计图如图 5 2 所示 江西理工大学 2012 届本科毕业设计 论文 35 图 5 2 路基横断面示意图 5 2 3 路堤边坡稳定性验算 设计资料 本设计任务段为屏陈