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沈阳 本溪 标段 高速公路 设计

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沈阳至本溪（一标段）高速公路设计,沈阳,本溪,标段,高速公路,设计

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附表1 直线、曲线及转角表Tab.1 Straight line, curve and corner table交 点 号交 点 坐 标交点桩号转 角 值曲 线 要 素 值 (m)曲 线 主 点 桩 号直线长度及方向备 注N (X)E (Y)半 径缓和曲缓和曲切 线曲 线外 距校正值第一缓和曲线第一缓和曲线终曲线中点第二缓和曲线起第二缓和曲线直线段交点间计算方位角线长度线参数长 度长 度起 点点或圆曲线起点点或圆曲线终点终 点长 (m)距(m)QD100060K0+0001390.8511792.09892528.2JD10181852K1+792.090214213.6(Y)1400265609.098401.240795.32427.6197.156K1+390.851K1+655.851K1+788.513K1+921.174K2+186.174958.1441359.3841110741.9ZD5283120K3+144.318编制：复核：附表2 纵坡、竖曲线表Tab.2 Longitudinal, vertical curve tables序 号桩 号竖 曲 线纵 坡（）变坡点间距直坡段长备 注标 高（m）凸曲线半径R（m）凹曲线半径R（m）切线长T（m）外距E（m）起点桩号终点桩号+-（m）（m）0K0+00034-0.4471790.0001590.2481K1+7902620000199.7520.998K1+590.248K1+989.7521.5511354.3181154.5662K3+144.31847编制：复核：附表3 逐桩坐标表Tab.3 Coordinates Stakes 第 1 页 共 2 页桩 号坐 标桩 号坐 标桩 号坐 标桩 号坐 标N（X）E（Y）N（X）E（Y）N（X）E（Y）N（X）E（Y）K0+0001000.00060.000K0+6251006.278684.968K1+2501012.5551309.937K1+800988.7281858.367K0+0251000.25184.999K0+6501006.529709.967K1+2751012.8061334.936K1+825983.8471882.886K0+0501000.502109.997K0+6751006.780734.966K1+3001013.0571359.934K1+850978.5301907.314K0+0751000.753134.996K0+7001007.031759.965K1+3251013.3081384.933K1+875972.7771931.642K0+1001001.004159.995K0+7251007.282784.963K1+3501013.5601409.932K1+900966.5901955.864K0+1251001.256184.994K0+7501007.533809.962K1+3751013.8111434.931K1+921.174961.0131976.291K0+1501001.507209.992K0+7751007.784834.961K1+390.8511013.9701450.781K1+925959.9721979.972K0+1751001.758234.991K0+8001008.035859.960K1+4001014.0611459.929K1+950952.9352003.961K0+2001002.009259.990K0+8251008.286884.958K1+4251014.2951484.928K1+975945.5172027.835K0+2251002.260284.989K0+8501008.538909.957K1+4501014.4711509.928K2+000937.7602051.601K0+2501002.511309.987K0+8751008.789934.956K1+4751014.5471534.928K2+025929.7052075.268K0+2751002.762334.986K0+9001009.040959.955K1+5001014.4821559.927K2+050921.3942098.846K0+3001003.013359.985K0+9251009.291984.953K1+5251014.2331584.926K2+075912.8672122.346K0+3251003.264384.984K0+9501009.5421009.952K1+5501013.7581609.921K2+100904.1642145.782K0+3501003.515409.982K0+9751009.7931034.951K1+5751013.0141634.910K2+125895.3252169.168K0+3751003.767434.981K1+0001010.0441059.950K1+6001011.9611659.888K2+150886.3902192.516K0+4001004.018459.980K1+0251010.2951084.948K1+6251010.5561684.848K2+175877.3972215.843K0+4251004.269484.979K1+0501010.5461109.947K1+6501008.7571709.783K2+186.174873.3702226.267K0+4501004.520509.977K1+0751010.7971134.946K1+655.8511008.2751715.614K2+200868.3872239.163K0+4751004.771534.976K1+1001011.0491159.945K1+6751006.5261734.683K2+225859.3752262.482K0+5001005.022559.975K1+1251011.3001184.943K1+7001003.8511759.539K2+250850.3642285.802K0+5251005.273584.974K1+1501011.5511209.942K1+7251000.7331784.344K2+275841.3522309.121K0+5501005.524609.972K1+1751011.8021234.941K1+750997.1721809.088K2+300832.3412332.440K0+5751005.775634.971K1+2001012.0531259.939K1+775993.1701833.766K2+325823.3292355.760K0+6001006.026659.970K1+2251012.3041284.938K1+788.513990.8241847.073K2+350814.3182379.079第 2 页 共 2 页桩 号坐 标桩 号坐 标桩 号坐 标桩 号坐 标N（X）E（Y）N（X）E（Y）N（X）E（Y）N（X）E（Y）K2+375805.3072402.399K3+000580.0212985.383K2+400796.2952425.718K3+025571.0093008.703K2+425787.2842449.037K3+050561.9983032.022K2+450778.2722472.357K3+075552.9863055.341K2+475769.2612495.676K3+100543.9753078.661K2+500760.2492518.995K3+125534.9633101.980K2+525751.2382542.315K3+144.318528.0003120.000K2+550742.2272565.634K2+575733.2152588.954K2+600724.2042612.273K2+625715.1922635.592K2+650706.1812658.912K2+675697.1692682.231K2+700688.1582705.551K2+725679.1462728.870K2+750670.1352752.189K2+775661.1242775.509K2+800652.1122798.828K2+825643.1012822.148K2+850634.0892845.467K2+875625.0782868.786K2+900616.0662892.106K2+925607.0552915.425K2+950598.0442938.745K2+975589.0322962.064附表5 路基超高加宽表Tab.5 High embankment widening table桩 号路 基 左 侧路 基 右 侧备 注路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K1+390.85117.25012.0000.000-2.000-3.00017.25012.0000.000-2.000-3.000K1+40017.25012.0000.000-2.000-3.00017.25012.0000.000-2.000-3.000K1+42517.25012.0000.000-2.000-3.00017.25012.0000.000-2.000-3.000K1+45017.25012.0000.000-1.862-1.86217.25012.0000.000-2.000-2.000K1+47517.25012.0000.000-1.028-1.02817.25012.0000.000-2.000-2.000K1+50017.25012.0000.000-0.195-0.19517.25012.0000.000-2.000-2.000K1+52517.25012.0000.0000.6380.63817.25012.0000.000-2.000-2.000K1+55017.25012.0000.0001.4721.47217.25012.0000.000-2.000-2.000K1+57517.25012.0000.0002.3052.30517.25012.0000.000-2.305-2.305K1+60017.25012.0000.0003.1383.13817.25012.0000.000-3.138-3.138K1+62517.25012.0000.0003.9723.97217.25012.0000.000-3.972-3.972K1+65017.25012.0000.0004.8054.80517.25012.0000.000-4.805-4.805K1+655.85117.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+67517.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+70017.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+72517.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+75017.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+77517.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+788.51317.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+80017.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+82517.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+85017.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+87517.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+90017.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+921.17417.25012.0000.0005.0005.00017.25012.0000.000-5.000-5.000K1+92517.25012.0000.0004.8724.87217.25012.0000.000-4.872-4.872K1+95017.25012.0000.0004.0394.03917.25012.0000.000-4.039-4.039K1+97517.25012.0000.0003.2063.20617.25012.0000.000-3.206-3.206K2+00017.25012.0000.0002.3722.37217.25012.0000.000-2.372-2.372K2+02517.25012.0000.0001.5391.53917.25012.0000.000-2.000-2.000K2+05017.25012.0000.0000.7060.70617.25012.0000.000-2.000-2.000K2+07517.25012.0000.000-0.128-0.12817.25012.0000.000-2.000-2.000K2+10017.25012.0000.000-0.961-0.96117.25012.0000.000-2.000-2.000K2+12517.25012.0000.000-1.794-1.79417.25012.0000.000-2.000-2.000K2+15017.25012.0000.000-2.000-3.00017.25012.0000.000-2.000-3.000K2+17517.25012.0000.000-2.000-3.00017.25012.0000.000-2.000-3.000K2+186.17417.25012.0000.000-2.000-3.00017.25012.0000.000-2.000-3.000中文题目：沈阳至本溪（一标段）高速公路设计外文题目：SHENYANG TO BENXI (A LOT) HIGHWAY DESIGN毕业设计（论文）共 54页 图纸共3张 完成日期 2010年4月 答辩日期 2010年6月摘要本设计题目为沈阳至本溪（一标段）高速公路设计，设计车速为120km/h，双向六车道, 设置了中央分隔带,起点桩号K0+000.000，终点为K3+144.318，全长3144.318m，路线所经过地区以平原微丘为主。设计内容主要分为选线定线、路线的平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基及路面的设计，排水及附属设施设计。在选线与定线设计中先在地形图上确定三条备选路线，进行方案比选确定最佳方案；平面设计按规范要求选定路线的各种技术指标，设置平曲线；纵断面设计主要考虑纵坡在满足书中和规范上各规定的情况下设置竖曲线；横断面设计中考虑排水和行车安全稳定等因素确定道路的横断面形式；路基设计主要进行确定压实标准、路基高度、边坡形状、坡度、路基排水等设计；路面结构设计主要进行路面结构设计和验算；排水设计要根据实际地形条件进行排水设施的设计。本设计是我们对理论知识的直接运用，是理论联系实践的重要体现。关键词：高速公路；平曲线；竖曲线；纵横断面；路基路面；排水AbstractThe design designing that examination questions is Shen Yang City originally to Ben Xi City (be once labeled with Duan) express highway , km/h , six two-way lanes designing that speed of a vehicle is 120, have set up central authority isolation belt, starting point pole number K0 + 000.000, the destination is K3 + 144.318, overall length 3144.318 ms, what route area passes gives first place to tiny mound of plain.Design content being allotted graphic designing , vertical section design , cross section design , roadbed and the road surface design being to choose line fixed-line , route mainly, draining off and subsidiary facilities design that. Three prepare the selections route for sure in the selections line and fixed-line design first on the relief map , carry out a scheme than selections ascertains a preferred plan; Graphic designing demands the various selected route technology index , interposes the flat curve according to the norm; Vertical section design thinks mainly even if the slope interposes the vertical curve under the situation that every stipulates that on satisfied book neutralization norm; Cross section thinks that factors such as draining off and driving safety stability ascertains the road cross section form in design; The roadbed designs design such as altitude , side slope form , slope , roadbed draining off being in progress mainly ascertaining the compaction standard , the roadbed; Road surface physical design carries out road surface physical design and checking calculation mainly; The design draining away water needs to carry out draining off facilities design according to actual landform condition. Design that directness being that we check theory knowledge applies originally, importance being that theory contacts practice embodies.Keywords: Express highway; Put down a curve; Erect a curve; Section vertical and horizontal; Roadbed road surface; Drain away waterII辽宁工程技术大学毕业设计0前言 本设计是大学即将毕业之际的一次综合性与运用性学习，是在四年专业知识的学习和几次实习的基础上，依据设计大纲和实际情况，在老师们的知道下，对沈阳至本溪（一标段）高速公路设计。本次毕业设计是交通土建专业在完成全部课程后，依据交通土建专业毕业设计大纲的要求，对实习资料进行整理、分析，并加以认真的思考，听取指导教师的意见编制而成的。在设计中参阅了道路勘测设计、高速公路规划与设计、路基路面工程、公路工程技术标准等专业文献。本毕业设计的主要内容包括：原始资料、路线方案的选线、定线、道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、路基、路面设计、边坡加固与路基路面排水设计。本设计本着科学、谨慎、认真、务实的原则，依据与本设计相关的各项工程规范进行设计。在设计过程中争取做到符合工程实际，能够指导工程实践，力求做到在技术上先进适用；费用上经济合理；施工上安全可靠，并把理论知识与现场实践相结合，从而达到使设计更加完善的目的。由于本人的能力以及经验的限制肯定会有疏漏之处，希望各位老师和同学批评指正。1 原始资料及选线与定线本设计为交通土建专业毕业设计，设计任务是沈阳至本溪（一标段）高速公路设计，地形图为平原微丘地区，整个设计主要应遵循平原微丘地区高速公路的技术标准。主要内容包括：路线方案的拟订和比选、道路平面线形设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、路基设计、路面的类型选择及厚度设计、道路排水设计、施工组织设计、工程概预算的编制、和翻译等。本设计原始资料有地形图一幅，比例（1：2000），日交通量50000辆，设计车速120KM/h，其他资料查相关资料取得。1.1 地形地貌本设计是根据所给比例为（1：2000）的等高线地形图进行的沈阳至本溪（一标段）高速公路设计，本设计的图纸地形是平原微丘地区，地势起伏不大，坡度变化也不大，少量分散式村庄。本设计所在地区属于北温带大陆季风气候，四季分明，温度变化较大，在设计中应该根据这种差异和变化，对路基和路面做出相应的设计。本设计地区河流较少，无大范围积水，无泉水、层间水、裂隙水等，不会影响地基的稳定性。1.2 道路设计标准根据技术经济调查，通过道路交通密集及其组成，按所在地区的地形、地貌以及道路的性质、使用交通量，现依据道路设计规范，将高速公路的设计指标列出如下：设计车速-120/h年平均日交通量-50000（量/日）圆曲线极限最小半径-650m圆曲线一般最小半径-1000m缓和曲线最小长度-100m平曲线最小长度-200m平曲线一般值-1000m同向曲线最小长度-6V反向曲线最小长度-2V公路最大纵坡-3最短坡长- 300m凸形竖曲线极限最小半径-11000m 一般最小半径-17000m凹形竖曲线极限最小半径-4000m 一般最小半径-6000m停车视距-210m平曲线超高过渡方式-绕中央分隔带中线旋转1.3 选线和定线1.3.1选线原则（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、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、迅速的前提下，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，应尽可能的采用较高的技术指标。不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。1.3.2选线过程选择的路线方案及选择此路线的原因：方案一：长度为3144.318米，路线起伏相对较大，经过1个居民区，通过较短的农田地区，途经林场均为幼松；方案二：长度为3104.241米，路线起伏比较小，经过2个居民区，通过较长的农田地区，途经林场大部分为成年松；方案三：长度为3123.297米，路线起伏比较小，经过2个居民区（通过居民区长度最长），通过较长的农田地区，途经林场均为松龄较大的成年松。通过以上方案资料，对比地形图，从经济效益方面首先将方案三排除，剩余的方案一和方案二均为较优方案。方案二路线长度最短，且路线起伏小，但其通过较长的居民区、农田、成年松树的林区，将涉及到拆迁、换土、经济赔偿等问题；方案一虽然路线较长，路线起伏相对较大，但都能在现有技术条件下很容易的满足标准，且较容易做到填挖平衡。相比较而言，方案一的经济效益更好。1.3.3纸上定线（1）定导向点，确定路线走向。（2）定导向线，按规定的技术标准，结合导向点，试穿出一系列直线，延长直线交出交点，作为初定的路线导向线。（3）初定平曲线，读取交点坐标计算或直接量测得到交点处路线转角和交点间距，定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素及曲线里程桩号。（4）定线，检查各技术指标是否满足公路工程技术标准（JTGB01-2003）要求，及平曲线位置是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。本设计充分考虑各控制点所在位置的必要性和重要性，在满足各项规范的前提下，不断在小范围内进行调整，并且为后面的纵断面设计做好铺垫。同时能经得起验证。2 道路平面设计 平面设计的是根据汽车行驶的性能，结合当地的地形条件，按照道路设计规范在平面上布置出一条通顺、舒畅的线形来设计的。本设计中设计道路总长3144.318米，设有1个转折点。2.1 平面线形设计的基本要求2.1.1 汽车行驶轨迹道路平面线形设计中主要考察的是汽车行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相近时，才能保证行车的顺适和安全。行驶中的汽车，其行驶汇集在几何性质上有以下特征：（1）各轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上不出现错头和破折；（2）其曲率是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率的值；（3）其曲率变化是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率变化率的值。2.1.2 平面线形要素（1）直线，即曲率为零，在直线道路上行驶的汽车受力简单，方向明确，驾驶操作容易，给人以短捷，直达的良好印象且在测设中也比较简单。基于直线的这些优点，在各种线形工程中都被广泛使用，但过长直线的设置也受一定条件的限制，譬如，司机长时间处于直线的行驶状态，身体会疲乏，精神会放松下来甚至注意力会不集中，而导致车祸或其他。本设计的高速公路路段直线的最大长度限制在20V=2400m内。设置长直线时应注意下列事项：1) 在长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更容易导致高速度；2) 长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬的直线得到一些缓和；3) 道路两侧地形过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等设施，以改善单调的景观。4) 直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径，超高，视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志，增加路面抗滑能力等安全设施。由于本设计平面内只有一个转弯，所以不涉及到该点。（2）在考虑了线形的连续和优美，规范规定了在平面线形设计中直线的最小长度如下：同向曲线间的直线最小长度以不小于6V为宜；反向曲线间的直线最小长度以不小于2V为宜。由于本设计只设了一个转弯处，所以不用考虑此问题。圆曲线的曲率为常数，它具有与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。2.2路线平面设计2.2.1平曲线计算结合实际地形，已知起点QD（1000，60）、JD（1018,1852）、终点ZD（528，3120）。半径1400米，缓和曲线长265米。（1）交点间距、坐标方位角及转角值的计算：设起点坐标为，第个交点坐标为 =1，2，3n，则坐标增量 ： （2-1）交点间距： （2-2）象限角： （2-3）计算方位角A： 0 ，0 0 ，0 0 ，0 0 ，0 转角：，当0时，路线右偏；0时，路线左偏。下面仅以交点1为例利用上面的公式进行计算说明其计算过程，其余交点的计算过程类同，其结果见直线路线转角表（见附表）。QD（1000，60）、JD（1018,1852）坐标增量： 交点间距： 象限角： 计算方位角：A1= JD（1018,1852）、终点ZD（528，3120）坐标增量： 交点间距： 象限角： 计算方位角：A2= 交点1转角： =214214 所以路线右转（2）曲线要素计算： 图2-1曲线几何要素Fig 2-1The geometry element of curve （2-4） （2-5） （2-6） （2-7）式中：T切线长（m）；L曲线长（m）；E外距（m）；J校正数或称超距（m）；R圆曲线半径（m）；转角（）。（3）平面线形要素组合及计算本设计采取基本型曲线，回旋线圆曲线回旋线的长度接近1：1：1，且满足条件。（4）直线上中桩计算的坐标为（1018，1852），QD的坐标为（1000，60），ZD的坐标为（528，3120）则ZH点的桩号为K0+000.000+(1792.090-T)= K0+000.000+(1792.090-401.240)=K1+390.851HY点的桩号为K0+390.851+= K0+390.851+265=K1+655.851QZ的桩号为K1+655.851+= K1+655.851+/2=K1+788.513YH点的桩号K1+788.513+= K1+788.513+/2=K1+921.174HZ的桩号K1+921.174+= K1+921.174+265= K2+186.174设交点坐标为，交点相邻直线方位角分别为和。则，ZH点坐标： （2-8） （2-9）HZ（或YZ）点坐标： （2-10） （2-11）设直线加桩里程为L，ZH、HZ表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标（LZH）， （2-12） （2-13）右直线上任意点坐标（LHZ） （2-14） （2-15）（5）单曲线内中桩坐标计算（设缓和曲线单曲线）曲线上任意点的切线横距： （2-16）式中：缓和曲线上任意点至ZH（或HZ）点的曲线长缓和曲线长度1) 第一缓和曲线（ZHHY）任意点坐标 （2-17） （2-18）2) 圆曲线内任意点坐标a 由HYYH时： （2-19） （2-20）式中：缓和曲线上任意点至HY点的曲线长；缓和曲线长度；点坐标。b由YHHY时： （2-21） （2-22）式中：缓和曲线上任意点至YH点的曲线长。3) 第二缓和曲线（HZYH）内任意点坐标 （2-23） （2-24）式中：第二缓和曲线上任意点至HZ点的曲线长。4) 方向角计算a缓和曲线上坐标方向角： ， =1，2 （2-25）是转角符号（第一缓和曲线右偏为“+”左偏为“”；第二缓和曲线右偏为“”左偏为“+” ）式中：缓和曲线上任意点至ZH（或HZ）点的曲线长；缓和曲线长度。b圆曲线上坐标方向角： ， =1，2 （2-26）转角符号（右偏为“+”；左偏为“” ）现在举例说明计算过程，利用以上公式进行计算：ZH点坐标：点坐标：前直线上任意点坐标（LZH）:桩号K0+25.000坐标：后直线上任意点坐标（LHZ）桩号K2+700.000坐标：第一缓和曲线上任意点坐标（ZH-HY）:桩号K1+450.000坐标：=14501390.851=59.149圆曲线内任意点坐标（HY-YH）:桩号K1+700.000坐标：=17001655.851=44.149第二缓和曲线上任意点坐标（YH-HZ）:桩号K1+950.000坐标：=1950.000-1921.174=28.8262.2.2平面设计成果（1）编制相关表格根据程序计算所得结果绘制直线、曲线及转角表，见附表一直线、曲线及转角表。根据程序计算结果绘制逐桩坐标表，见附表二逐桩坐标表。（2）绘制平面图根据直线、曲线及转角表和逐桩坐标表在地形图绘制线路平面图，具体见附图一。3 纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开即为道路纵断面。由于自然因素的影响以及经济性要求，道路纵断面总是一条有起伏的空间线。纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。3.1 纵断面技术标准的确定3.1.1 最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。我国公路工程技术标准中规定高速公路设计车速120km/h的最大纵坡：3%，本设计最大纵坡为1.551%满足要求。3.1.2 最小纵坡为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，本设计的最小纵坡为0.447%满足规定要求。3.1.3 坡长限制（1） 最短坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的超重与失重的频繁变化，导致乘客感觉不舒适，车速越高越突出。公路工程技术标准规定，高速公路设计时速为120km/h时，最短坡长为300米，本设计坡长分别为1590.248和1154.566米，满足标准要求。（2）最大坡长限制道路纵坡越陡，坡长越长，使行车速度显著下降，甚至要换较低排挡克服坡度阻力，易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火。由公路工程技术标准可知，本设计的坡度为不大于3，所以不受上述要求的最大坡长限制。3.2 竖曲线的设计竖曲线的最小半径标准规定了竖曲线的最小半径和最小长度如下：凸形竖曲线：计算行车速度在120km/h时：极限最小半径为11000m； 一般最小半径为17000m； 凹形竖曲线：计算行车速度在120km/h时：极限最小半径4000m； 一般最小半径6000m 。竖曲线最小长度为100m 。 本设计的竖曲线半径取20000m ,满足半径的要求。3.3 道路平、纵组合设计公路立体线性是由公路平面、纵断面及横断面组合而成，如果平面线形要素与纵断面线性要素的搭配不恰当，即使平、纵面线形指标都很高，也不会得到良好的线性。道路的平面与纵断面设计应该协调，在满足各自的技术指标前提下确定道路的平纵组合，使平、纵面线形技术指标均匀，使道路的线形在视觉与心理上都能保持协调。3.3.1 本设计平曲线与竖曲线的组合1）在本设计总平曲线与竖曲线应相互重合，平曲线长于竖曲线，竖曲线的起终点都在平曲线的缓和曲线内做到了“平包竖”。2）平曲线大小与竖曲线大小基本保持平衡。3.3.2 本设计直线与纵断面的组合只要路线有起伏，就不能采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理地组合。但要避免驾驶员一眼能看到路线方向转折两次以上或纵坡起伏三次以上。3.4 本设计纵断面的设计3.4.1 竖曲线要素的确定1) 竖曲线要素的计算公式竖曲线长度L或竖曲线半径R： L=R或R= （3-1）竖曲线切线长T： （3-2）竖曲线上任意一点竖距h： （3-3）竖曲线外距E： 或 （3-4）上述式中：坡差（%）；竖曲线长度（m）；竖曲线半径（m）。 图3-1 竖曲线要素图Fig 3-1 The element of vertical curve 2)确定竖曲线计算所需数变坡点桩号竖曲线半径/m设计高程/m坡度/%坡长/m起点K0+000.00034-0.4471590.248变坡点K1+790.0002000026终点K3+144.318471.5511154.5663)竖曲线要素计算本设计只有一个变坡点，变坡点桩号为K1+790.000，设计高程26m现对其各要素进行计算： 故为凹形。 曲线长： 切线长： 外 距： 计算设计高程：竖曲线起点桩号=(K1+790.000) =K1+590.248竖曲线起点高程=26+0.447% =26.893m竖曲线终点桩号=(1+790.000)+ =K1+989.752竖曲线终点高程=26+1.551% =29.098m3.4.2纵断面设计成果（1）编制相关表格：表32竖曲线要素表Table.3-2 Vertical curve elements序号桩号高程/m凹凸R/mT/mE/m变坡点间距/m直坡段长/m坡度/%1K+000.00034.0001790.0001590.248-0.4472K1+790.00026.000凹20000199.7520.9981354.3181154.5661.5513K3+144.31847.000（2）绘制纵断面图根据以上计算结果绘制纵断面图。纵断面图采用横向1:2000，纵向1:200的比例尺绘制。纵断面图见附图二纵断面设计图。4 横断面设计道路的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所构成的，其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟，护坡道以及取土坑，弃土堆，环境保护等设施。4.1 路基横断面尺寸的确定公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大的经济效益和社会效益。4.1.1 路幅的确定路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分，根据标准规定和实际情况，道路等级为高速公路，时速为120km/h，由交通量50000辆/r，因此路幅采用整体式双幅六车道，中间采用分隔带将上下车道分开。本设计车道宽度采用3.75m，中央分割带宽度采用3m，左侧路缘带采用0.75m，右侧硬路肩采用3m土路肩采用0.75m，路基总宽度为34.5m。（具体断面组成如下图）图4-1公路横断面示意图Tab.4-1 Highway cross section sketch maps4.1.2 加宽值的确定 因为汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，所以曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的安全。公路工程技术标准规定：对于R250m的圆曲线，由于加宽值甚小，可以不加宽。本设计中圆曲线半径别为1400m均大于250m, 因此本设计不采用加宽。4.2 路拱、超高和中间带的确定1) 路拱为了利用路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。路拱对排水有利但对行车不利，路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不平稳。同时，给乘客以不舒适的感觉。规范规定：路面类型为沥青混凝土路面时路拱横坡度取1.0%2.0%，本设计取2.0%，以利于横向排水。2）中间带中间带由两条左侧路缘带和中央 分隔带组成，将上、下行车流分开，从而提高通行能力，设置一定宽度的中间带并种植花草灌木或设置防眩网，可防止对车辆灯光炫目，还可以起到美化路容和环境的作用。本设计中央分隔带宽度为3.00m，左侧路缘带宽度为0.75m，中间带宽度一共为4.5 m。 为了便于养护作业和某些车辆在必要时驶向反方向车道，中央分隔带应按一定距离设置开口部。本设计每隔0.5km设置一开口部，由于中间带宽度大于3m，中央分隔带表面形式采用弹头型，中间带种植灌木。3) 超高为抵消车辆在曲线路段上行使时所产生的离心力，将路面做成外侧高与内侧低的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高，合理地设置超高，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。超高横坡在圆曲线上是与圆曲线半径相适宜功能的全超高。在缓和曲线上逐渐变化的超高，是从双向坡度过渡到单向坡度的路段。 公路工程技术标准（JTGB01-2003）规定了高速公路设计时速为120km/h时最大超高为10%，最小超高为该道路所采用的路拱坡度之值。本设计取用路拱坡度2%，土路肩横坡度3%，超高横坡度5%。超高过渡采用绕中间带中心线旋转。4.3超高值的计算（1）平曲线上超高缓和段长度的确定：超高缓和段的长度为缓和曲线的长度265m（2）超高值计算公式绕中间带中心线旋转的超高计算公式：圆曲线上：外缘： (4-1)中线： (4-2)内缘： (4-3)过渡段上：外缘： 4-4)中线： (4-5)内缘： (4-6) (4-7)式中：b路面宽度路肩的宽度 路拱坡度路肩坡度超高横坡度缓和曲线长路基坡度由变为，所需的距离，一般取1.0m与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离超高缓和段中任一点至起点的距离路肩外缘最大抬高值路中线最大抬高值路基内缘最大降低值x距离处路基外缘抬高值x距离处中线抬高值x距离距路基内缘降低值（3）各平曲线处的超高值计算：交点：，查表取，取由于设计车道数为6车道，故从旋转轴到行车带边缘的距离为3车道，故应乘以距离系数2.0，902.0=180m, 取圆曲线上的超高为外缘：中线：=内缘：超高缓和段起点为：K1+390.851，外缘：中线：内缘：=超高缓和段内的超高为：K1+500.000处，外缘：中线：=内缘：=其他点算法同上4.4 边沟、截水沟及排水设计为保证路基和路面的稳定，防止路面积水影响行车安全，需要设置完善的排水设计，以排除路基、路面范围内的地表水和地下水。在本设计中，该地区地下水位低，地下水对路基的影响很小，因此，主要考虑的是地表排水。路基的地表排水需要采用边沟、截水沟等设施。4.4.1 边沟设计在本设计中，因为地质情况良好，土质较密实，边沟的断面形式采用梯形，底宽和深度为0.8米；结合本路段的具体情况，内侧边坡采用1：1.5，外侧边坡根据地质情况确定，在挖方段与挖方边坡一致。4.4.2 截水沟设计当路基挖方上侧山坡汇水面积较大时，应设截水沟。截水沟的设计应能保证迅速排除地面水，沟底纵坡一般不小于0.5%，以免水流停滞。对土质地段的截水沟，必要时应采用加固措施，以免水流冲刷或渗流，致使山坡上过湿，引起坍塌。若因地形限制，截水沟绕行，工程艰巨，附近又无出水口时，可分段考虑，中部以急流槽衔接。1) 截水沟的断面形式a 截水沟的形式采用梯形，底宽为0.8米，深度为0.8米，边坡坡度视土质而定；b 截水沟沟壁最底边缘开挖深度不能满足断面设计要求时，可在沟壁较低一侧培筑土梗，土梗顶宽12米，背水面坡1：1.5，迎水面坡采用1：1，如果土梗基底横坡度陡于1：5时，沿地面须挖0.5米1.0米宽的台阶。2) 截水沟离开路基的距离a截水沟离开挖方路基坡顶的距离，视土质而定，以不影响边坡稳定为原则。根据本路段土质条件，距离均为5米。截水沟挖出来的土在截水沟之下侧做成土台，台顶筑成2%倾向截水沟的横坡。土台坡脚离路基边坡顶有适当距离；b山坡路堤上方的截水沟，离开路堤坡脚至少2米，并用开挖截水沟的土在路堤与截水沟之间，修成向截水沟倾斜2%的土台；c截水沟的出入水口要尽量利用地形，将截水沟中的水流排到截水沟所在山坡一侧的自然沟中，以免在山坡上任其自流，造成冲刷。45路基土石方数量计算及调配4.5.1横断面面积计算本设计采用积距法计算如图5-2，将断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块每个小条块的近似面积为： 则横断面面积： 计算方法如图所示： 图4-1横断面面积计算图Fig.4-1computation of the sectional area具体计算结果见土石方计算表。4.5.2.土石方调配原则(1) 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) 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，同时尚应注意施工的可能与方便，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；(4) 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。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) 经济运距当纵向调运距离过长时，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。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）。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。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) 运量土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。（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。4.5.3 土石方数量计算采用棱台计算方法，即假定两断面间为一棱台体，其计算公式为： （4-12）式中：V 体积，即土石方数量 ( m3 )；F1，F2 分别为相邻两断面的面积 ( m2 )；L相邻断面之间的距离 ( m )；，其中F1 F2。注：上述方法计算的土石方体积中，是包含了路面的体积的。4.6 路基标准横断面和特征横断面的绘制（详见附图）5 路基设计路基和地表岩土广泛接触受到地层构造、岩土性质、地下水和地形气候的影响。为此，路基工程设计必须符合地质与岩土的实际情况，才能保证安全与经济。修建完工后发生意外变形、坍塌、滑坡，既要抢修通车又要根本整治，养护工作十分繁重。路基是道路基本组成部分，它们共同承受行车荷载和自然因素的作用，具有距离长，与大自然接触面广的特点。路基结构的稳定坚固，直接关系到道路的正常使用与服务质量。路基的构造，除路基基身外，还应采取必要的排水、防护与加固等工程措施。路基是一种露天的线型工程，行车荷载、自然因素和材料性质又变化不定，损坏状况则错综复杂，这就增加了设计与修建工作的难度。因此，在设计之前，我应做好全面的调查研究，充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料，并在此基础上进行设计。5.1 路基的功能和要求道路主要是路基和路面组成。路基是在地表按照道路路线位置和一定技术要求开挖或堆填而成的岩土结构物。路面是在路基顶面行车部分用各种坚硬材料铺设的层状结构物。有了路基路面，车辆才能沿着预定的路线，通畅、快速、安全、舒适、经济的运行。5.2 路基的病害与变形考虑沿线的工程地质特征，其主要的路基病害与变形主要有：1) 剥落与溜方路基边坡的表面因为风化易松碎同母体分离，在重力作用下呈碎状脱落下来，称为剥落；土质坡面易被地表径流冲蚀成“鸡爪”状水沟，粘土质边坡的表层土被水饱和或迅速融化而沿坡面下溜，称为溜方。2) 路基边坡的坍塌路基边坡的土体发生推移或塌落的现象称为坍塌（也称为堆塌或塌方）。边坡坡度太陡、路基排水不良、坡脚受水流冲淘等因素都能使坡体在重力的作用下失去平衡而坍塌。3) 路基沉落图5-1 剥落与溜方Fig 5-1The scaling and the gliding 在稻田及软土地基上填筑高等级公路的路堤时，由于土的压缩性大和抗剪强度的不足，地基和路堤本身会出现滑动，使路堤下沉而两边地基出现隆起现象。图5-2 边坡坍塌 图5-3 路堤沉落 Fig 5-2 The slumping of side slope Fig 5-3 The settlement of embankment in soft soil 4) 路基沉陷路基土质松软和压实不足，在水、自重和行车的作用下，基身会逐渐压实，使路基表面发生沉陷，其沉陷程度与压实程度和填土高度有关。5) 冻胀与翻浆在季节性冰冻地区，冬季因为负温度的坡差影响，路基内的水分会发生重分布而积聚在上部，这些过量的水冻结后体积膨胀，使路基隆起和路面开裂，发生冻胀；春天来临，路基上的土首先化冻，因为水分过多而逐渐软化，在行车作用下泥浆会沿路面裂缝冒出，形成翻浆。冻胀与翻浆现象多发生在水文条件不良、土质较差、气候条件不利和重交通的路段上。图5-4 路堤沉陷Fig 5-4 The settlement of the embankment 图5-5 路基冻胀与翻浆Fig 5-5 The swelling and the turn of plasm in roadbed 5.3 路基设计的主要内容路基设计应根据道路使用要求，参照有关规范和经验，考虑技术和经济条件，结合当地实际地质条件进行选定合理的结构方案，绘出设计图纸，作为施工的依据。路基设计一一般包括四个方面：路基基身设计、路基防护、路基加固、路基排水。具体说明如下：1) 线设计确定的路基填挖高度和顶部宽度，结合沿线的岩土情况，确定路基基身的横断面形状和边坡坡度；2) 沿线地面水流和地下水埋藏情况，进行道路排水的布置以及地面和地下排水结构的设计；3) 据当地水文、地质、地形及筑路材料等情况，采用边坡坡面防护、沿河路基堤岸防护、路基支挡及软弱地层加固等措施，并进行相应的设计。5.4 路基设计的一般要求1) 路基设计应符合公路建设的基本原则和公路工程技术标准（JTG B012003）规定的具体要求；2) 路基设计应兼顾与当地农田基本建设的需要；3) 沿路线的路基设计，应注意路基不被洪水淹没或冲毁；4) 必须穿过耕种地区的路基，必要时，可进行边坡加固或修建矮墙；5) 横坡陡于1:1.5的坡地上的填方路基，在填筑前，需将地面挖成梯台，台阶宽度不小于12m，以防路基滑动而影响其稳定性；6) 山坡上半挖半填路基，若原地面横坡较陡，填方坡脚伸出很远，施工困难，可修筑护肩路堤，以避免边坡伸出，否则，可在填方坡脚修筑护脚以增强边坡的稳定性。5.5 路基的类型与设计5.5.1 路基断面形式本设计的断面形式也包括填方路基、挖方路基和半填半挖路基，并设置边沟、截水沟等排水设施，加固路基稳定性。5.5.2 路基高度路基高度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之差，它常分为中心高度和边坡高度。由于本路段处于2区，路基属于中湿状态，最小填土高度为0.40.7m。5.5.3 边坡坡度公路路基的边坡坡度可用边坡高度H和边坡宽度b之比值表示，并取H=1，即用1：n（路堑）或1：m（路堤）表示坡率，称为边坡坡率。由于本设计路段的土质为粘性土，故在全路段中内侧边坡采用1：1.5，外侧边坡采用1：1。具体见示意图5-6：图5-5 边坡坡度Fig 5-5 The falling gradient of the side slope 5.5.4 路基填土与压实1) 路基填料的选择标准：路基应尽量采用当地良好的土石材料填筑，并按规定的要求进行压实，以保证结构的稳定性和控制变形量。在选择填料时，一方面要考虑材料的来源和经济性，另外一方面也要考虑填料的选择是否合适。本设计路段沿线多粘土，在保证充分压实和良好排水设计的条件下，粘土可以作为填土材料。为节约投资和少占耕地和良田采取利用附近路堑或附属工程（如排水沟渠等）的弃土方作为填土材料，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。沿线工业厂矿供应的粉煤灰、冶金矿渣等工业废料也可作为填土的材料使用。2) 路基压实要求为保证路基的强度和稳定性，使路面有一个必要的稳固土基，在填筑土质路堤时，应将填土分层压实。a 路面水下约1.01.2m湿度内的路堤上层由于承受车荷载的作用较大，要求尽可能接近最大压实度，1.01.2m深度以下的路堤填土，压实度适当降低；b 高度不大于1.0m的路堤，其中上层与下层如不为水所浸没，可采用较低土层的压实度。但对于浸水路堤的下层，则同上层一样，要求接近最大压实密度；由于设计中存在大于1.0m的路堤但是没有浸水路堤，其压实方式如上。具体施工时应对填土的密实度和含水量进行现场控制。3) 路基填土应遵循的规则：a 不同性质的土要分层填筑，不得混杂乱填（但可掺和使用），以免形成水囊和滑动面；b 各类土层的安排，应考虑路基工作条件。凡是不因潮湿及融冻而变更体积的土宜填筑在路堤的上层，使路面有一个稳定的基础，如果下层经常受到水的侵蚀，则宜采用透水性好的土填筑；c 透水性小的土填筑在下层时，其顶面宜做成2%的双向横坡，以保证上层透水性土有排水出路，另外，透水性大的土不宜被透水性小的土封闭；d 当上下两部分的土的颗粒直径相差较大时（例如上部为粘性土，下部为石块），其间应加设由砂石材料构成的反滤层，以防止细颗粒土挤入石块空隙间而引起路堤沉陷；e 相邻两段路堤用不同类型的土填筑，力求采用斜面连接，以免交接产生不明显的均匀变形。为了减少路堤沉陷，便于及时铺筑路面，路基具有一定的压实度，现行规范规定高速公路的路堤路槽底面以下080cm和零填路基路堑的底面以下030cm范围内的压实度应大于95%，特殊地区可减少2%3%。检验压实度时可采用1215t压路机最后两遍碾压时表面下沉量不得超过规定值，作为合格标准。根据公路路基设计规范路基压实度要求如下：表5-1 路基压实度Tab 5-1 The limit of compaction for roadbed填 挖 类 别路基以下深度/cm压实度/%（重型压实）填方路堤上路床03095下路床308095上路堤8015093下路堤150以下90零 填 及 路 堑030955.5.5 土坑与弃土堆本设计中填方较多存在取土问题，因此应与当地政府联系协商确定取土的范围和深度，取土应统一规划。取土坑应设纵、横向坡度以利排水。取土坑边坡坡度不陡于1：1，靠近路基一侧不陡于1：1.5，地面横坡陡于1：10时，路侧取土坑应设在路基上方一侧，取土坑与路基应保持一定的距离以保证路基稳定。5.6 路基防护与加固5.6.1 公路水毁防治 公路水毁主要有四种类型：路基沉陷、路基坍塌、桥涵破坏、防护与加固工程损坏。1) 路基沉陷的原因a 填料选择不当，填筑方法不合理，压实不足；b 路基结构组合不合理；c 路基排水措施不当，使路面、边沟形成积水；d 受洪水顶冲路段缺少必要的排水和防护措施。2) 路基坍塌的原因a 缺乏合理的排水措施；b 路基边坡土质松软，坡度过陡；c 缺乏必要的挡土墙或护坡等防护措施；d 山体地质条件差，岩石风化严重。3) 桥涵破坏的原因a 涵洞位置不当，孔径偏小；b 涵洞进口处理不当。4) 防护与加固工程损坏的原因a 防护与加固工程所处地基软弱或基础设置不深；b 挡土墙自身排水不畅；c 驳岸位置选择不合理，挤压河道，引起局部冲刷。针对以上四种比较普遍的水毁类型，我们采取了以下不同方法的防治：1) 路基沉陷的防治a 在软弱地基上修建公路时，应特别注意对路基进行加固，可采用换土法、掺石灰法、石灰桩法等多种加固方法，使路基达到足够的强度，满足设计要求；b 在进行路基设计时，切不可用透水性不同的土无序填筑路基，应采用良好的砂性土等填筑路基，当需用透水性不同的土填筑路基时，应将透水性强的土填筑路基下层，透水性不强的土填筑路基上层；c 沿河路堤，河滩路和桥头引道等长期浸水路基，要设置堤岸、护坡等防护措施；d 路基边沟纵坡应不小于0.5%，单向排水长度不宜超过500米，应分段设排水沟、涵洞将水引出路基，以免积聚在边沟内，影响路基稳定。2) 路基坍塌的防治a 路基坍塌多见于山区公路，因此在公路选线时应避免走地质水文不良地段，尽量采用台口式路基以减少路基外侧填方；b 路堑必须设置边沟，对于较长的路堑必须设置合适的纵坡，当纵坡较大，且有冲刷可能时，应加固加深或改用跌水与急流槽等设施。3) 桥涵破坏的防治a 对于山区沿溪线公路，一般应对每隔300米设置一道涵洞，通常设置在凹凸曲线底部和纵坡陡缓变坡处。穿越村庄路段，为排除村庄地面汇水也应设涵。涵洞应设置直径不小于100厘米的钢筋混凝土管涵或墙身高不小于100厘米的钢筋混凝土盖板涵或石拱涵。因为对于山区公路，涵洞不仅排水而且输沙，如果孔径太小，泥沙及杂物堵塞涵洞后，人工难以进入清淤，使涵洞排水功能减弱，一旦山洪暴发，涵洞极易被冲毁；b 涵洞进水口处应浆砌一段片石铺底，当涵前河沟纵坡较大时，应建急流槽或跌水等构造物以减缓流速。4) 防护与加固工程损坏的防治a防护与加固工程所在地段为软弱的基时，要采用换土或用砂砾、碎石、灰土进行填筑；b防护与加固工程基础埋深，对于无冲刷地基，应在天然地基以下至少1米，对于有冲刷地基，应在冲刷线下至少1米；c挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后填料中的水分，防止墙后积水致使墙身受额外的静水压力，减少委节性冰浇地区填料的冻胀压力，清除粘土填料浸水后的膨胀压力；d路堑挡土墙后地面应做好排水处理，设置排水沟，必要时夯实地表松土以减少雨水和地面水下渗。而墙趾前的边沟则应予以铺砌加固，以防边沟水渗入基础；e 浆砌块(片)石墙身，泄水孔尺寸可分为510，1010，1520厘米或直径为510厘米的圆孔，视泄水量大小而定。泄水孔的间距，一般为23米。上下排泄水孔宜错开布置，下排泄水也的出口应高出地面，若为路堑墙，出水口应高出边沟水位0.3米，若为浸水挡土墙，则应设于常水位以上0.3米；f沿河路堤设置挡墙时，应结合河流情况布置，注意设墙后仍要保持水流顺畅，不致挤压河道，引起局部冲刷。5.6.2 地基加固对于软弱地基的加固处理也是一项较重要的课题，对于软弱地基的加固处理方法较多，大致可分为：换填材料、排水固结、挤压密实、胶结硬化、调整结构等类型。5.6.3 挡土墙设计在路基设计中，挡土墙有着它独特的作用，它是支挡路基填土或山坡坡体的墙式结构物。它具有阻挡墙后土体下滑，保护路基和收缩边坡等功能。在路基工程中，挡土墙常用来克制地形或地物的限制和干扰，减少土石方、拆迁和占地的数量，防止填土挤束河床和水流冲掏岸坡，整治坡体滑坍等病害。5.7 路基的排水5.7.1 路基排水目的和要求进行路基排水设计的目的就是将影响路基强度及稳定性的地下水及地面水及时排出公路范围。路基排水设施主要由排水垫层、边沟、排水沟、截水沟、盲沟、渗沟、涵洞等组成，并与原有沟渠、河流等相连。设计应遵循塘路分家、路田分家的原则，使高速公路排水系统自成体系。 路基地面排水主要是通过全线贯通的边沟来进行的，本设计采用0.8m0.8m的梯形边沟，边坡1:1，以25cm厚的7.5号浆砌片石铺砌，边沟纵坡一般不小于0.3%，坡长小于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，但不排入鱼塘内，当边沟与涵洞、通道发生交叉时，一般将边沟水直接排入涵洞，或在灌溉涵、通道处让路基边沟向两侧排走或设边沟倒虹吸涵通过。在挖方地段，还应设置0.8m0.8m的梯形平台截水沟，并在坡顶外侧设0.8m0.8m的矩形地面截水沟，以排除坡面水。截水沟均以25cm厚的7.5号浆砌片石铺砌。 为保证路基的稳固，应及时将可能危害路基的地面水和地下水排出路基范围之外。路基排水，特别是地面排水，是一项经济有效的防治病害的技术措施。路基排水设计包括整个排水系统的规划和具体排水结构的设计。5.7.2 路基排水设施1) 地面排水沟渠，是指排除地面水的设施，一般包括边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等； 边沟：设置在挖方或低填方地段的路肩外侧和坡脚处，多与路中线平行，用以汇集并排除降落在路面、路肩和路基边坡上的少量水，从而减轻路基路面的浸湿程度。a 边沟断面形式：采用梯形，底宽设为0.8m，两侧边坡坡度设为1:1.5和1：1；b 边沟出水口： 每隔50m设置一出水口，将积水排出，另外，在距河道较近时将水引入河道；c 平曲线都分有超高，也同时考虑内外侧边沟排水，形式同上。截水沟：又称天沟，设置在路基的上侧山坡上，用以拦截和排除流向路基的地表径流，防止其冲刷和浸湿挖方边坡和填方坡脚，还可减少边沟的排水量。截水沟断面形式采用梯形，底宽为0.8m，靠路基侧边坡坡度为1:1.5，外侧视情况而定，另外，对于挖方路基边坡至分水流的距离短，且土质好，坡度缓，植被茂密的路段，不设置截水沟。排水沟：用来引路出路基附近低洼处积水的人工沟渠。基断面形式设为梯形，宽度0.8m，深0.8m，其两侧坡度采用1:1。2) 地下排水沟管，是指处治地下水的设施，有明沟、暗沟、渗沟等；明沟，设置在路基的上方或两侧，以拦截、引排或降低浅层地下水，并可兼起截排地面水的作用。考虑到冻结会影响水流，在寒冷地区不宜采用。暗沟，埋设在地面下，用来引排泉水或地下集中水，一般采用石快或混凝土砌筑。渗沟，系以沟内填以透明性大的材料，用来拦截地下水含水层中的水流，降低地下水位，疏干及引排坡体内的地下水。3) 泄水结构物，是穿越路基而宣泄水流的设施，如桥梁、涵洞、渗水路堤和过水路面等；4) 蓄水结构物，有阻水堤和蓄水池等。主要用于将山坡的地面水或截水沟和边沟内汇集的水，拦截在一定的地点，任其蒸发或下渗。在有些地段由于无法排水除地面水，再加上东北日照较强，故设置积水池，形式采用矩形，深1.5m，用于排水。此外，当原有地面沟渠蜿蜒曲折或邻近多条水道同道路相交时，为改善水流状况，防止冲毁路基，可以采用导流坝、人工渠道等河道整治设施。 37辽宁工程技术大学毕业设计（论文）6 路面结构设计路面设计是公路设计的重要组成部分，路面的好坏直接影响着道路的使用寿命，因此，道路的路面设计十分重要。我们要结合工程的实际情况，以质量第一为目标来搞好路面设计，以确保路面工程质量，同时降低工程造价。本设计是设计车速为120Km/h的高速公路，因此路面等级选用高级路面。高级路面的特点是强度高、刚度大、稳定性好、使用寿命长，能适应较繁重的交通量，路面平整、无尘埃，能保证高速行车，养护费用少，运输成本低；但其初期建设投资高，需要用质量高的材料来修筑。6.1 路面类型及结构6.1.1 路面类型路面按照面层所用材料的不同，可分为沥青混凝土路面、水泥混凝土路面、块料路面和粒料路面。一般高等级公路均采用沥青混凝土路面，本设计路段是平原微丘区高速公路，因此采用沥青混凝土路面。在工程设计中，从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为柔性路面、刚性路面、和半刚性路面三类。因为高速公路的技术指标高，所以本设计采用半刚性路面。高速公路的路面类型可选用“沥青路面”。沥青面层的材料组成有：沥青材料和矿料。a 沥青材料：沥青路面所用的沥青材料有：石油沥青、煤沥青、液体石油沥青和沥青乳液等；b 矿料：沥青路面所用矿料有碎石、筛选砾石、轧制砾石、砂和矿料等。碎石是由各种坚硬岩石轧制而成，筛选砾石不是由天然砾石筛选而得，轧制砾石系由天然砾石轧制并经筛选而得，砂包括天然砂和人工砂两种。天然砂包括河砂、山砂和海砂等，最大粒径一般小于2mm；人工砂是从轧制岩石筛选而得，其最大粒径一般小于5mm。图6-1 结构断面图Fig 6-1 The section of structure in road surface6.1.2 路面结构路面结构可分为面层、基层、垫层。1) 面层 面层是直接承受行车荷载作用和大气降水与温度变化影响的路面结构层次，应具有足够的结构强度、良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水。面层由一层或数层组成，其顶面可加铺磨耗层，其底面有时增设联结层。2) 基层 基层主要起承重作用，应具有足够的强度。基层有时设两层，分别称为上基层和底基层。3) 垫层 在路基土质较差，水温状况不良时，宜在基层之下设置垫层，起排水、隔水、防冻、防污或扩散荷载压力等作用。6.1.3 新建路面结构设计的步骤1) 根据任务书的要求，确定路面等级和类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和计算弯沉值；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度不宜小于500米,若为大规模机械化施工，不宜小于1千米)，确定各路段土基回弹模量值；3) 根据已有经验和规范推荐的路面结构，拟订几种可能的路面结构组合和厚度方案，根据选用的材料进行配合比实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) 根据实际弯沉值计算路面厚度。对高速公路，一级公路沥青混凝土面层和半刚性基层材料的基层、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，提高材料极限抗拉强度，再重新计算。6.2 沥青路面的主要损坏形式路面在使用过程中，由于行车和自然因素的反复作用，其使用能不断恶化，路面结构逐渐出现破坏，并最终导致不再能负担交通的状态。由于荷载、环境、材料组成、结构层次组合、施工和养护等条件的变异，路面损坏的形态是多种多样、错综复杂的。沥青路面的主要损坏模式的分类：a 沉陷是路面在车轮荷载作用下，其表面产生的较大凹陷变形，有时凹陷两侧伴有隆起现象。当路面结构的变形能力不能适应这样大的变形量，便产生以纵向为主的裂缝并逐渐发展为网裂（或龟裂）。引起沉陷的主要原因是路基水文条件很差而过于湿软，不能承受通过路面传给路基的轮载应力，便产生较大的竖直变形，并导致路面的沉陷和开裂。b 车辙是路面在车轮荷载重复作用下，沿着纵向产生的带状凹陷，也常伴有以纵向为主的裂缝。出现车辙的主要原因是：在行车荷载多次重复作用下，路基和路面各层次永久变形的逐步积累。即使路基和路面具有足够的刚度，每次行车荷载作用下产生的永久变形量极小，但多次重复作用。c 发生疲劳开裂的主要原因是：在车轮荷载的反复作用下，沥青结构层底面产生的拉应力（或拉应变）超过了材料的疲劳强度，底面便发生开裂，并逐渐扩散到路面，由水硬性结合料稳定而形成的整体性基层也会产生疲劳开裂，甚至导致面层破坏。低温缩裂和反射裂缝虽然也是开裂，但是其基本变形是沿着路面纵向一定的距离出现的间隔性横向裂缝。这些横向裂缝在水分的作用下，会促使面层疲劳开裂，在其周围发展成为网状裂缝。产生低温缩裂的主要原因是：在低温（通常为负温）时，当气温下降速率较大，沥青类路面材料因急剧收缩受阻，产生较大的拉应力，如果拉应力超过抗拉强度，面层就会拉裂，而路面纵向尺度远大于横向，即纵向裂缝大于横向，所以出现间隔性横向裂缝。6.3 路面设计达到的要求路面设计的任务在与提供经济的路面结构，它在预定的设计期内能按照要求的可靠度承受行车荷载和环境因素的作用。而不同等级的公路对路面的使用品质具有不同的要求，主要表现在一定的技术法规，结合工程的实际情况，以质量第一为目标来搞好设计，以确保路面工程质量，同时降低工程造价。一般来说，路面设计应达到下列要求：1) 应满足公路等级在设计年限内允许通过预测交通量要求的路面整体刚度，即路面应具有一定的承载力和抗疲劳能力；2) 公路是暴露在大自然的带状工程结构物，长期经受日晒、雨雪、酷热、严寒、冻融等的考验，因此，路面设计应使路面在变化多样的条件下，保持一定的稳定性，这就是路面应具有耐久性；3) 在设计年限里，经过一定的维修养护，应使路面具有与公路等级相适应的服务水平。6.4 沥青路面的设计计算本设计为平原微丘区高速公路，路面宽为34.5m，中间设分隔带，双向六车道。根据交通资料，得到平均日交通量为50000辆/日，交通量年平均增长率=8%，路面设计年限为20年。沿线土质主要为粘性土，地下水距地表2.0m。6.4.1 确定自然区划和路基潮湿类型及土基回弹模量按照公路自然区划划分原则，本设计路段属2区，即东北中部山前平原重冻区。在此地区路槽距地下水位高度为H=2.2m。查规范，此值接近H1=2.5m，属于中湿类型。按H值与H1的接近程度，再由路基路面工程得值相应为0.55，估计路基上层80cm范围内的平均相对含水量为0.55。根据稠度1.00，从而再由路基路面工程查得土基回弹模量E0=26.0 MPa。东北地区冬季地面下冻土深度在100240cm之间，取其平均值170cm，查得路面防冻最小厚度为55cm。6.4.2交通量分析如表6-1：表6-1 预测交通量组成表Tab 6-1 The table of forecasted traffic车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距交通量，次日三菱T653B29.348.01双轮组600黄河JN16358.6114.01双轮组600江淮HF15045.1101.51双轮组600解放SP920031.378.03双轮组3m500湘江HQP4023.173.22双轮组3m400东风EQ15526.556.72双轮组3m500轴载分析1) 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次a轴载换算轴载换算采用以下的计算公式： （6-1）计算结果如表6-2： 表6-2 轴载换算结果表（弯沉）Tab 6-2The result of the axle load matrixing (flexure )车型，次/日，次日三菱T653B前轴29.3116002.9后轴48.01160024.6黄河JN163前轴58.61160058.7后轴114.0116001060.9江淮HF150前轴45.11160018.8后轴101.511600640.1解放SP9200前轴31.3115003.2后轴78.031500509.0湘江HQP40后轴73.221400205.9东风EQ155前轴26.5115001.5后轴56.72.2150093.22618.8=（1+） =2618.8（1+0.08）=3562.8次/日。b累计当量轴次：次式中：t设计年限（高速公路取15年）；路面竣工后第一年路面全宽内的日平均当量轴次（次/日）；设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次）；设计年限内交通量平均年增长率（8%）；车道系数，六车道时取0.4至0.5，本设计取0.4。2) 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次a轴载换算验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次公式为： （6-2）计算结果如表6-3：表6-3 轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）Tab 6-3 The result of the axle load matrixing (The tensile stress of the semi-rigid basic level )车型，次日，次日黄河JN163前轴58.6116008.3后轴114.0116001711.6江淮HF150后轴101.511600675.9解放SP9200后轴78.031500205.5湘江HQP40后轴73.22140065.9东风EQ155后轴56.73150016.02683.2=2683.2（1+0.08）=3650.5次/日。b累计当量轴次：次6.4.3 选择路面结构型式根据交通量（50000辆/日），路基潮湿类型（中湿），材料供应条件拟订路面结构方案如右图6-2：各层厚度、抗压回弹模量、弯拉模量和极限抗弯拉强度如下表6-4所示： 图6-2 路面结构示意图 Fig 6-2 The diagram of the structure in road surface表6-4 路面结构强度Tab6-4 The structural strength of road surface 层次材料名称厚度hi，cm抗压回弹模量Ep，MPa抗弯拉模量Esi，MPa极限抗弯拉强度Sl，MPa1中粒式沥青混凝土9120016001.52沥青碎石1080018001.03水泥稳定砂砾 ？50028000.54天然砂砾20200200土路基40406.4.4 按容许弯沉计算路面厚度1) 计算容许弯沉值式中：路面容许弯沉值；公路等级系数（高速公路取1.0）；面层类型系数（沥青混凝土取1.0）； 基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时为1.0。 2) 计算水泥稳定砂砾基层厚度a 计算综合修正系数F式中：计算容许弯沉值（）；土基回弹模量（）；车轮接地压强（=0.7）；单轮传压当量圆半径（=10.65）。b 计算理论弯沉系数=c 计算基层厚度将五层体系简化成上层为沥青混凝土，中层为沥青碎石，底层为土基的三层体系。由 =，=0.667，查路基路面工程图8-11得：=6.50，查图得：k1=1.34。由于，由k2=0.467，查图得：。故，H=6.25010.65=66.593cm。代入当量厚度计算公式求： 根据公式： （6-3）得： cm 取 ，采用水泥稳定砂砾55cm。6.4.5 验算沥青混凝土面层层底拉应力仿照上面先把五层体系换算成三层体系，此时第一层用弯拉模量，其余各层仍用抗压模量。抗拉强度结构系数： 容许拉应力：（MPa） 由，=1.125，得：=故，。查路基路面工程图8-13，发现拉应力系数已不能从图中查到，表明沥青混凝土层底将受压应力（或拉应力很微小），应视为拉应力验算通过。6.4.6 验算水泥稳定砂砾层层底拉应力抗拉强度结构系数： 容许拉应力：水泥稳定类材料，为龄期90d的劈裂强度=0.35（MPa）由于水泥稳定砂砾层下有天然砂砾层，故天然砂砾层作为中层，以上作为上层。=，=0.400，查图8-13得： =0.12，=1.12，=0.74（MPa）（MPa）所以，水泥稳定砂砾层层底拉应力验算通过。6.4.7 验算防冻厚度路面总厚度为：9+10+55+20=94cm， 大于路面防冻最小厚度55cm（根据各地区，由路面设计手册查得），故符合规定要求。综合以上，所以结构合理，满足要求可使用。材料选用7 排水设计7.1 排水类型路基地面排水：指公路用地范围内除地面排水外的表面排水，包括坡面排水和由相邻地带或交叉道路流入路界内的地表水的排除等。路基地下排水：指拦截、旁引、排除地下含水层的水分、降低地下水位或者疏干坡体内的地下水。路面排水：指路面和路肩范围内的表面水排除等。路面结构内部排水：指排除或疏干通过裂缝，接缝或面层空隙下渗到路面结构(面层、基层和垫层)内部，或者由地下水或道路两侧滞水浸入路面结构内部的水分。其它防水排水：主要指路面防水、桥面、支挡构造物及通道桥涵等构造物的排水。7.2 路基排水7.2.1 路基排水的设计与一般规定1) 各种路基排水沟渠的设置和联结应尽量不占或少占农田，并与当地的农田水利基本建设相结合，必要时可适当加大涵管孔径或增设涵管以利于农田的灌溉；2) 设计前，必须要进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做到正确合理；3) 排水设计要因地制宜，经济实用；4) 排水沟的出水口应尽可能引接天然河沟，以减少桥涵工程，不应直接使水流入农田，损害农业生产；5) 排水构造物的设计，应贯彻因地制宜，就地取材的原则，要能迅速有效地排除路基“有效水”，以免影响路基的强度和稳定性，保障公路运输畅通。7.2.2 地表排水设施1) 边沟：边沟是设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。边沟的断面形式采用梯形，底宽和深度不小于0.4m，本设计取0.8m。由于土质为2区粘性土，内侧边坡采用1:1.5，外侧边坡为1:1。每500m内设置边坡出水口，路堑边沟水沿出口的边坡引向路基的范围以外，边沟水流向桥涵进水口时，为避免边沟流水冲刷，在桥头翼墙或挡土墙之后墙，设置急流槽或跌水，将水引入河道。在通过村镇路段处的边沟，在其边沟的顶面加带槽孔的混凝土盖板，以防边沟堵塞，也有利于行人。边沟的流量不予计算，假设本设计中所设边沟的流量均大于实际流量。2) 截水沟：亦称天沟，设在挖方路基变坡坡顶以外或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保护挖方边坡或填方边坡脚不受流水冲刷。截水沟沟底最小纵坡为0.3%0.5%，也不宜超过3%，本设计为1%。截水沟断面形式采用梯形，底宽0.8m，深度0.8m。由于此路段处于2区粘性土，雨量不大，因此边坡坡度内侧取用1:1.5，外侧取用1:1。本设计的土层为一般土层，因此截水沟离开路基坡顶的距离，取，在截水沟一侧的土台台顶应筑成2%倾向截水沟的横坡。3) 排水沟：又叫泄水沟，用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。在平丘区，当原有的沟渠蜿蜒曲折，并且影响路基稳定时，可用于改善沟渠路线；有时，为了减少涵洞数量，也可用于合并沟渠。边沟、截水沟、取土坑或路基附近的积水，匀可用排水沟排至桥涵或路