省道双牌石至狸桥D标段一级公路设计毕业论文.doc

南京工程学院毕业设计说明书省道双牌石至狸桥D标段一级公路设计毕业论文目 录前 言1第一章 道路线形设计21.1设计要素确定21.1.1 路线方案确定21.1.2 主要技术指标确定21.1.3 地形综述31.1.4 选线原则41.2 道路平面设计51.2.1 技术经济指标61.2.2 交点间的直线长度61.2.3 曲线要素计算71.2.4 主点桩号计算91.2.5 逐桩坐标表（见附表）111.3 纵断面设计111.3.1纵坡设计原则111.3.2 技术指标111.3.3 平纵组合的设计原则111.3.4 竖曲线半径选择说明111.3.5拉坡121.3.6竖曲线设置及高程计算121.4横断面设计151.4.1横断面设计原则151.4.2 横断面几何尺寸151.4.3 超高计算161.4.4 绘制典型横断面图171.5 路基土石方计算及调配181.5.1 调配要求181.5.2 调配方法181.5.3 土石方计算表（见附表）19第二章 路基设计202.1 路基设计202.1.1 路基横断面布置202.1.2 路基边坡212.1.3 路基压实标准212.1.4 公路用地宽度212.1.5 路基填料212.1.6 路基处理222.1.7 路基防护25第三章 路面设计283.1 设计资料283.2交通量计算283.2.1交通量计算参数283.2.2交通量计算方法303.2.3结构层组合与材料选取323.2.4确定土基回弹模量323.2.5设计指标的确定333.3 设计验算原则343.3.1设计依据343.3.2设计方法与设计内容353.3.3设计要求353.3.4Bisar计算结果修正353.3.5验算结果373.2.6技术性分析393.2.7经济性分析40第四章 边坡稳定性分析424.1边坡稳定分析424.1.1圆弧法的基本原理与假设424.1.2分析步骤424.1.3分析设计基本参数434.2 稳定性验算43第五章 挡土墙设计与地基沉降验算485.1 挡土墙设计485.1.1 挡土墙设计485.1.2 挡土墙的纵向布置495.1.3 挡土墙的横向布置495.1.4 挡土墙的作用及要求495.1.5 挡土墙的埋置深度505.1.6 挡土墙的排水设施505.1.7 沉降缝与伸缩缝505.1.8 设计资料515.1.9 拟定断面尺寸535.1.10 抗滑移稳定性验算535.1.11 抗倾覆稳定性验算545.1.12 基底应力与偏心距验算545.1.13 墙身应力验算555.2 地基沉降验算56第六章 排水设计596.1路面排水596.1.1路肩排水596.1.2中央分隔带排水596.2路基排水596.2.1路基排水要求596.2.2路基排水设计原则606.2.3边沟606.2.4截水沟61第七章 交叉口设计637.1交叉口设计概述637.2 一般设计原则637.3交叉口设计内容64第八章 桥梁涵洞的设计678.1 概述678.2 确定桥涵位置、类型、孔径和数量678.3 桥台688.4 涵洞计算69第九章 交通工程与沿线设施设计729.1 概述729.2 交通安全设施设计729.2.1 隔离设施729.2.2 防眩设施739.2.3 防撞设施739.2.4 线形诱导标739.2.5 安全护栏74结 论75致谢76参考文献77 前 言本设计是根据现场诸多的自然因素，以及结合全国高等学校道路书籍及交通工程专业的相关规范编写，并经过沈老师的细心审定而成，符合当时的规范要求和道路设计要求。近年来，由于公路和城市道路建设的迅速发展，道路勘测设计水平和手段不断提高，设计思想和理念日益更新，有关标准、规范已修订和重编。而本次设计将与时俱进，在设计新规范的诞生下合理地进行设计，并围绕以人为本的指导思想和设计理念，对本次一级公路的设计原理和方法进一步的融合，力求能反映当前道路勘测设计的新理论、新技术、新方法和设计水平。本次设计的编写参考了较多的书籍及规范，列于参考文献中，对文献中的作者表示非常感谢。本次设计主要按新标准、新规范进行以下设计：1. 道路的线形设计2. 路基路面设计，路面结构设计3. 挡土墙以及边坡的稳定分析4. 排水设计5. 道路设施的设计和说明本设计的内容全面地包含了土木工程专业所学知识，是一次全面的设计演练。同时，设计研究的内容具有相当的深度和难度，是对设计者的一次综合考核。设计应达到的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行。为此，设计过程中要以设计规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。限于时间和经验等方面的原因，在设计中难免有不尽合理和完善之处，敬请指正。第一章 道路线形设计一级公路是20世纪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。一级公路在运输能力、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。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。1.1设计要素确定1.1.1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1:2000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。1.1.2 主要技术指标确定1. 确定道路等级根据所给资料，查公路工程技术标准，现拟定按一级公路标准建设，双向4车道，路基宽度26m，设计车速为100km/h。2. 一级公路主要技术指标 一级公路几何指标汇总表 表1-1 计算行车速度（km/h）100纵坡不小于（%）0.3行车道宽度（m）27.5最大纵坡（%）4车道数4最小纵坡（%）0.30.5中间带中央分隔带宽度（m）一般值2.00纵坡坡度（%）坡长限值（m）31000极限值2.004800左侧路缘带宽度（m）一般值0.75缓和坡段坡度不大于（%）3极限值0.50合成坡度（%）10.0中间带宽度（m）一般值3.50竖曲线凸形竖曲线半径（m）极限最小值6500极限值3.00一般最小值10000硬路肩宽度（m）一般值3.00凹形竖曲线半径（m）极限最小值3000极限值2.5一般最小值4500视距停车视距（m）160竖曲线最小长度（m）85行车视距（m）160视觉所需最小竖曲线半径值（m）凸形16000公路用地不小于（m）3凹形10000平曲线极限最小半径（m）400V60km/h同向曲线间最小直线长度（m）6V一般最小半径（m）700反向曲线间最小直线长度（m）2V不设超高的最小半径（m）4000路基宽度（m）一般值26.0最大半径不应大于（m）10000变化值24.0最小长度（m）170最小坡长（m）250平曲线超高横坡不大于（%）10缓和曲线最小长度（m）85路拱横坡（%）1.02.01.1.3 地形综述地形条件：本路段有部分农田分布，渠道纵横交错，丘陵区地势较高。天然建筑材料基本为零，需要全部外运。地质条件：该地区地势平坦，地下水埋深平均约1.0m，路基土湿度较大，修筑时根据干燥状态条件要考虑填土高度。气候条件：本地区气候温暖适宜，不易发生翻浆和冻胀的情况。1.1.4 选线原则 平原区地势平坦，选线以两点之内的直线为主导方向，既要力争路线顺直，又要节省工程投资，合理解决对障碍物的穿越或绕避。1正确处理道路与农业的关系(1) 新建道路要占用一些农田，不可避免，但要尽量做到少占农田和不占高产田。布线从路线对国民经济的作用、支农运输的效果、地形条件、工程数量、交通运输费用等方面全面分析比较，既不能片面求直占用大片良田，也不能片面强调不占某块田而使路线弯弯曲曲，造成行车条件恶化。(2) 路线应与农田水利建设相结合，有利于农田灌溉，尽可能少与灌溉渠道相交把路线布置在渠道上方非灌溉的一侧或渠道尾部。当路渠方向基本一致时，可沿渠（河）堤布线，堤路结合、桥闸结合，以减少占田和便利灌溉。路线必须跨水塘时，考虑设在水塘的一侧，并拓宽水塘取土填筑路堤，使水塘面积不致缩小。(3) 当路线靠近河边低洼或村庄，应争取靠河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村护田的作用。2合理考虑路线与城镇的关系平原区有较多的城镇村庄、工业和其他设施，布线应分别情况，正确处理穿越和绕避问题。(1) 尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点，但又要考虑到便利支农运输、便利群众、便利与工矿的联系，路线不宜离开太远，必要的时候还可以修建支线联系，做到“靠村不进村、利民不扰民”，既方便运输又保证安全。(2) 尽量避开重要的电力、电讯设施，当必须靠近或穿越时，应保持足够的距离和净空，尽量不拆或少拆各种电力、电讯设施。3处理好路线与桥位的关系(1) 大、中桥位常常是路线的控制点，但原则上应服从路线总方向并满足桥头接线的要求，桥路综合考虑。一般情况下，桥位中线应尽可能与洪水的主流流向正交，桥梁和引道最好都在直线上。位于直线上的桥梁，如两端引道必须设置曲线时，应在桥两端以外保持一定的直线段，并尽量采用较大的平曲线半径。当条件受限制的时候，也可设置斜桥或曲线桥。要注意防止两种偏向：一种是单纯强调桥位，造成路线过多的迂绕，或过分强调正交桥位，出现桥头急弯影响行车安全；另一种只顾线形顺直，不顾桥位，造成桥位不合适或斜桥过大，增加建桥困难。在设计桥孔的时候，应少压缩水流，尽量避免桥前壅水而威胁河堤安全和淹没农田，尤其是上游沿河有宽阔的低洼田地，虽壅水水位提高不多，但淹没的范围往往很大。(2) 小桥涵位置应服从路线走向，但遇到斜交过大（一般是桥位轴线与洪水流向的夹角小于45时）或河沟过于弯曲的情况，可采取改河措施或改移路线，调整桥轴线与水流流向的夹角，以免过分增加施工困难和加大工程投资，选线时应全面比较确定。4注意土壤水文条件平原区土壤水文条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，使路基的稳定性差，因此尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线。当路线遇到面积较大的湖塘、泥沼和洼地时，一般应绕避；如果需要穿越时，应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过，并采取有效的措施，保证路基的稳定。5尽量靠近建筑材料产地平原地区一般缺乏砂石等建筑材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工、养护材料的运输费用。1.2 道路平面设计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。1.2.1 技术经济指标1.2.2 交点间的直线长度D标段起终点及交点坐标：QD（497922.921, 3461415.367）； JD1（498130.588, 3460735.496）；JD2（497160.499, 3459016.808）； JD3（494904.500, 3458536.084）；ZD（494657.130, 3456996.936）。 JD1 QD JD2 JD3 ZD 再对路线转角，交点间距进行计算，列于下列表格中。见表1-2 交点间距及转角计算法 表1-2点名坐标增量交点间距方位角路线转角DXDYQD-207.667679.871710.8829JD1左46970.0891718.6881973.57163JD2左492255.999480.7242306.65114JD3右69247.371539.1481558.93ZD 1.2.3 曲线要素计算平面设计中，交点处的平曲线设计应使平面线形直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围的环境相协调，尽量保证平面线形的均衡和连贯；长直线尽头不能接以小半径曲线；高低标准之间要有过渡；避免连续转弯；平曲线应有足够的长度。（1）JD1初拟 R=700m，Ls=200m理由：尽可少占或不占农田，尤其是路线走向的下方是高产田，这段路线线形标准比较高，符合规范关于一级公路的技术指标标准，在这边施工时可以利用居民住所作为施工工人的居住场所。=700m，=200mmm mmm（2）JD2初拟R=700m，Ls=200m 理由：路线的周围有较为密集的居民区，这样避免了较差的线形，而且路线就在居民区的外侧，也可以作为施工人员的居住场所，方便日常生活用品的购置。 =700m，=200mmm mmm （3）JD3初拟R=500m，Ls=200m理由：路线上方有居民区，下方是农田，尽可少占或不占农田，尤其是路线走向的下方是高产田，这段路线线形标准比较高，符合规范关于一级公路的技术指标标准，在这边施工时可以利用居民住所作施工工人的居住场所。 =500m，=200mmm mmm 平曲线几何要素汇总见表1-3。 平曲线几何要素值 表1-3 交点RLsPTLEJJD1700200462.388.19398.07761.7163.0434.43JD2700200492.388.19420.02798.3471.8841.7JD350020069 3.3311.46445.79801.83110.7489.751.2.4 主点桩号计算QD：K14+700 JD1：K15+410.88 JD2：K17+384.45 JD3：K19+691.10 ZD：K21+250 JD1 ： JD1 K15+410.88 T 398.07 ZH K15+12.81 Ls +200 HY K15+212.81 (L2Ls)/2 +(761.712 200)/2 QZ K15+393.67 (L2Ls)/2 +(761.712 200)/2 YH K15+574.52 Ls +200.000 HZ K15+774.52 TJ 398.07+34.43 JD1 K15+410.88JD2 ： JD2 K17+384.45 T 420.02 ZH K16+964.43 Ls +200.000 HY K17+164.43 (L2Ls)/2 +(798.342 200) /2 QZ K17+363.6 (L2Ls)/2 +(798.342 200) /2 YH K17+562.77 Ls +200.000 HZ K17+762.77 TJ 420.02+41.7 JD2 K17+384.45JD3 ： JD3 K19+691.1 T 445.79 ZH K19+245.31 Ls +200.000 HY K19+445.79 (L2Ls)/2 +(801.832 200) /2 QZ K19+646.23 (L2Ls)/2 +(801.832200) /2 YH K19+847.14 Ls +200.000 HZ K20+47.14 TJ 445.79+89.75 JD3 K19+691.1主点桩号计算结果汇总见表1-4。平曲线特征点桩号表表 表1-4 主点JD1JD2JD3ZHK15+12.81K16+964.43K19+245.31HYK15+212.81K17+164.43K19+445.31QZK15+393.67K17+363.6K19+646.23YHK15+574.52K17+562.77K19+847.14HZK15+774.52K17+762.77K20+47.14JDK15+410.88K17+384.45K19+691.1绘出线型，标注坐标，填直线、曲线转角一览表，见附图表1.3 纵断面设计1.3.1纵坡设计原则(1) 纵坡设计必须满足标准的各项规定。(2) 为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。(3) 纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。(4) 一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节约用地。(5) 平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。(6) 在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。1.3.2 技术指标见表1-1。1.3.3 平纵组合的设计原则(1) 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；平曲线与竖曲线大小应保持均衡；(2) 暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理悦目；(3) 平、竖曲线应避免不当组合；(4) 注意与道路周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。1.3.4 竖曲线半径选择说明(1) 平纵面组合设计，即竖曲线的起终点最好分别在平曲线的两个缓和曲线内其中任一点都不要再缓和曲线以外的直线或圆弧段上。(2) 竖曲线的半径应大于标准中规定的竖曲线的最小半径和最小长度。(3) 相邻竖曲线的衔接应平缓自然，相邻方向竖曲线之间最好插入小段直线段，且这段直线段至少应为计算行车速度的3s行程，当半径比较大时应亦直接连接。1.3.5拉坡1）试坡：以“控制点”为依据，考虑平纵结合，挖方、填方及排水沟设置等众多因素，初步拟订坡度线。 K16+350 k18+950 k20+650 K14+700 k17+350 k19+950 k21+250 图1-6 纵断面拉坡示意图（单位：m）2）计算：拉坡满不满足控制点高程，满不满足规范要求，如不满足就进行调坡。调坡时应结合选线意图，对照标准所规定的最大纵坡、坡长限制，以及考虑平纵线组合是否得当进行调坡。第一个竖曲线：变坡点桩号K16+350，i1 =1.04%，i2 =-0.32% = i2 i1 =-1.36%0,为凹形第三个竖曲线：变坡点桩号为K18+950，i1 =2%，i2 =-2% = i2 i1= -4%0,为凹形第五个竖曲线：变坡点桩号为K20+650，i1 =2.5%，i2 =-2.37% = i2 i1 =-4.87%2.0m的路段，路床顶面以下060cm采用7%石灰土处理层，即底部设3%土拱，土拱设30cm5%石灰土处理层，对于路基中部填土的掺灰，根据施工具体情况，在保证路基压实度的前提下，决定处理的土层及掺灰量。2. 路床处理(1) 路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。(2) 条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。(3) 填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理：基底土密实，地面横坡缓于1：5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土应予以处理深除。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。路堤基底为耕地或土质松散时，应在填筑前进行压实，一级公路路堤基底的压实度（重型）不应小于85%，路基填土高度小于路床厚度（80cm）时，基底的压实度不宜小于路床的压实度标准；基底松散土层厚度大于30cm时，应翻挖后再回填分层压实。水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺石灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基时，应按特殊路基处理。路基土的掺灰剂量，可根据当地实际情况确定，一般粘质土采用石灰或二灰处理，粗粒土可以采用325号水泥处理。3. 路基防护由于路基填土高度大多在2.5m以上，并且在填土高度大于2m的路段设置挡土墙。在设置重力式路堤挡土墙的路段，其墙顶到路肩边缘高度的边坡采用单层衬砌拱，再种草绿化。相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置C25号混凝土预制块至边沟内侧。C25混凝土预制块的规格分为两种，拱柱及护脚采用5cm30cm25cm的长方体预制块，拱圈部分采用5cm30cm65cm的弧形预制块（圆心角30度，内径120cm，外径125cm），预制块间用7.5号砂浆灌注。4. 路基施工的一般规定（1）路基施工宜以挖作填，减少土地占用和环境污染；（2）路基施工中各施工层表面不应有积水，填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况，做成2%4%的排水横坡；（3）雨季施工或因故中断施工时，必须将施工层表面及时修理平整并压实；（4）施工过程中，当路堑或边坡内发生地下水渗流时，应根据渗流水的位置及流量大小采取设置排水沟、集水井、渗沟等设施降低地下水位；（5）排水沟的出口应通至桥涵进出口处；（6）取土坑应有规则的形状，坑底应设置纵、横坡度和完整的排水系统；（7）当设计未规定取土坑位置或规定的取土坑的贮土量不能满足要求需另寻土源。5. 填方路基的施工（1）土方路基应分层填筑压实，用透水性不良的土填筑路堤时，应控制其含水量在最佳压实含水量大2%之内；（2）土方路基，必须根据设计断面，分层填筑、分层压实，采用机械压实时，分层的最大摊铺层厚，按土质类别，压实机具功能碾压遍数等，经过经验确定，但最大摊铺厚度，不宜超过30cm，填筑至路床底面，最后一层的最小压实厚度，不应小于8cm；（3）路堤填土宽度每侧应宽于填层设计宽度，压实宽度不得小于设计宽度，最后削坡；（4）填筑路堤宜采用水平分层填筑法施工；（5）原地面纵坡大于2%的地段，可采用纵向分层法施工，沿纵坡分层，逐层填压密实；（6）若填方分几个作业段施工，两段交接处，不在同一时间填筑则先填地段应按1：1坡度分层留台阶。若两个地段同时填，则应分层相互交叠、衔接，其搭接长度不得小于2m；（7）两侧取土，填高在3m以内的路堤可用推土机从两侧分层推填，并配合平地机分层填平，土的含水量不够多时，用洒水车并用压路机分层碾压。6. 边沟的施工（1）边沟应分段设置出水口，梯形边沟同坡度段长度不宜超过300m； （2）平曲线处边沟施工时，沟底纵坡应与曲线前后沟底纵坡平顺衔接，不允许曲线内侧有积水或外溢现象发生，曲线外侧边沟应适当加深，其增加值等于超高值。2.1.7 路基防护路基防护主要有边坡坡面防护，沿河路堤防护与加固以及湿软地基的加固处理，本设计的路基防护主要是考虑边坡坡面的防护。坡面防护主要是保护路基边坡表面免受降水、日照、气温、风力等自然力的破坏，从而提高边坡的稳固性。坡面防护包括植物防护和工程防护，当路基土石方施工时或完毕后，应及时进行路基边坡防护。施工必须适时，稳定，防止雨水、气温、风沙作用破坏边坡的坡面。1. 植物防护 植物防护主要适用于允许流速小于1.21.8m/s的季节性水流冲刷及较缓的土质边坡，依靠成活植物的发达根系，深入土层，使表土固结。植物跟、茎、叶可以调节表土的湿度，阻碍地表径流，防止或减缓冲刷，防洪保堤。不同的植被，还可以起到交通诱导、安全、防眩、吸尘、隔音作用，同时美化路容，协调环境。因此，在适宜于植物生长的土质边坡上，优先采用植物防护。（1）种草适用于不陡于1:1的草类生长的土质边坡。一般选用根系发达、茎干低矮、枝叶茂盛、生长力强、多年生长的草种，并尽量采用几种草籽混种。（2）铺草皮适用于坡度较陡、冲刷严重、径流速度大于0.6m/s、附近草皮来源较易地区的路基。草皮规格一般为20cm40cm，厚约610cm。铺草皮前应将坡面整平，必要时加铺610cm种植土层。每块草皮钉24根竹木销桩，使草皮与坡面固结。（3）植树主要作用是加固边坡、防止和减缓水流冲刷。林带可以防汛、防沙和防雪，调节气候、美化路容，增加木材收益。在坡面上植树和种草皮相结合，可使坡面形成一个良好的覆盖层。植树品种，以根系发达、枝叶茂盛、生长迅速的低矮灌木为主。沿河路堤植树，种树应具有喜水性。 2. 工程防护（1）框格防护 根据美观需要，框格可做成各种造型：六角形混凝土块、浆砌片石拱形、浆切片石或预制块作成的麦穗形等。除对路基边坡有一定的防护作用外，还对路容有一定的美化效果。由于在边坡中镶槽镶进，有一定的施工难度。目前，仅在互通式立交桥范围，重要景点附近使用。注意，在施工前，应将坡面上的杂质、浮土、松动石块及表层风化岩体等清除干净。（2）抹面、捶面抹面适用于易风化软质岩石挖方边坡。一般选用石灰炉渣灰浆、石灰炉渣三合土、四合土等复合材料较为经济。抹面可以分片或满布。（3