设计说明书(郭康生)终结版.doc

重庆交通大学2010届土木工程（道路工程）专业毕业设计毕业设计说明书1设计概况1.1 课题背景交通运输是国民经济的动脉，道路，尤其各主干道公路是交通的基础，是国家经济活动的基础和人民生活的基本设施，并可以作为全国土地利用的骨架。公路除了具有各种车辆行驶，人畜行走等基本功能外，它还是收容能源及各种信息输送设施的载体，具有汽车专用，分隔行使，封闭与立交，控制出入，线性标准高，设备完善等多项功能。与其它运输方式比较，公路运输的特点是灵活性，尤其是高速公路建设，信息网络、通信技术以及计算机技术等的发展，又实现着快速性门到门运输和被称为零库存的运输特点，促使着公路运输的快速发展。 公路运输的灵活性和快速性主要表现在批量、运输条件、时间和服务上的灵活性以及时间上的快速性。由于公路运输的批量小和要求的运输条件相对宽松，所以在运输时间和服务水平上容易得到保障。也正因为如此，公路运输具有生产点多、面广的特点。改革开放后，国民经济持续高速发展，公路运输需求强劲增长，公路基础设施建设开始发生了历史性转变，其主要表现在：公路建设得到中央和地方各级政府的重视， 80年代初和80年代末国家干线公路网和国道主干线系统规划先后制定并实施，从建成上海嘉定高速公路开始，到80年代末时，国家实施了7918战略-即：7条首都放射线，9条南北纵线和18条东西横线。建设有了明确的总体目标和阶段目标；公路建设在继续扩大总体规模的同时，重点加强了质量水平的提高，高速公路及其他高等级公路的迅速发展改变了我国公路事业的落后面貌。50年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4，西部地区更高，达到21.8，技术等级构成仍不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点。1.2 设计背景贵州省位于我国的西南部，是国家西部大开发的重点地区，公路交通不太发达，但是自改革开放以来和中央推行西部大开发以来，公路交通事业有了飞速的发展，基本形成了贵州国道，省道为主干，市道、县道为辅助的交通网线，改变了公路交通制约地方经济发展的状况。为全省经济建设的腾飞和投资环境的改善创造了较好的条件。而旅游作为拉动经济当地经济不可或缺的一部分，发展也比较快，本次设计任务为贵州到黄果树的旅游道路，等级为高速。该路段地处自然区划V3区，沿线为山岭重丘，土层厚12米，以粘土为主，土的平均稠度为0.97。岩石以石灰岩为主，抗压强度大于80MPa。该工程所处地区为贵州高原，系亚热带湿润温和型，年平均温度15.3摄氏度，最热月(7月)平均温度24摄氏度，最冷月（1月）平均温度4.6摄氏度,，历史上最低温度为零下9.5摄氏度；极端高温39.5摄氏度，一般年均降雨量1200毫米左右。无霜期长达290天，全年相对湿度为80左右，日照百分率30。沿线的建筑材料丰富，附近可采集到砂碎石块石片石条石。沥青水泥钢材木材石灰煤渣等主要材料可根据计划需要供应。故设计混凝土路面与沥青路面均可，基层和垫层材料应该注意就地取材，节约工程费用。通过交通量的调查，该地区交通比较繁忙，年均增长达10%，随着贵州黄果树旅游景区的的发展，原有的公路与快速增长的旅游的之间的矛盾日益明显，为了满足景区发展需要，修建贵黄高速迫在眉睫。设计的意义：贵黄高速公路东起贵阳，西至闻名世界的黄果树瀑布，全长135公里，是贵州省第一条高速公路，已于2004年9月29日通车，它的建成标志着贵州的公路建设从此走向一个新的起点。贵黄高速公路最终将成为中国“五纵七横”国道之一上海瑞丽高速公路的一部分，为贵州以及大西部的发展做出应有的贡献。 1.3 道路指标及技术规范标准本项设计方案各项技术指标均符合公路工程技术标准（JTG B01-2003），公路路线设计规范（JTG D20-2006），公路路基设计规范（JTG D30-2004），公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）的要求。公路等级：高速公路；计算行车速度：100km/h； 路基宽度： 26.00m；路面宽度：27.5m； 硬路肩宽度：3m；土路肩宽度： 0.75m； 中央分隔带宽度：2m；路缘带宽度：0.75m 车道数：4； 设计年限：15年公路主要技术指标汇总公路等级高速公路地形山岭重丘计算行车速度（km/h）100行车道宽度（m）7.5路基宽度（m）26极限最小半径（m）700一般最小半径（m）400不设超高最小半径（m）路拱2% 5250 路拱2%4000停车视距（m）160最大纵坡（%）4%合成坡度（%）10%最小坡长（m）250回旋线最小长度（m）85凸形竖曲线一般最小半径（m）10000凸形竖曲线极限最小半径（m）6500凹形竖曲线一般最小半径（m）4500凹形竖曲线极限最小半径（m）3000竖曲线最小长度（m）85最小直线长度（m）同向曲线600反向曲线2001.4 设计原则设计在满足工程经济的前提下符合高速公路标准的要求，尽可能采用较高的技术指标，还要综合考虑工程造价，施工技术条件，地质气候，材料来源等其它影响因素。数目增加不大的情况下，尽量采用较高的技术指标，不轻易的采用低指标和极限指标，同时不要不顾及工程量的增加采用高指标。在路线部份设计时尽量保证行车安全，舒适，快捷的前提下做到工程数量小，造价低，使用成本低，经济效益好的目的；处理好道路与农业，农村，农民的关系，注意与农业基本建设的配合，做到少占田地并尽量不要占高产田地和经济作物田地，避免穿越经济林园，并注意与修路造田，农田水利设施，土地规划相结合；充分重视水文地质条件和问题，不良地质地貌对道路的稳定性影响较大，同时对特殊地质的处理的工程费用非常大，这将极大的增加工程成本和造价。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流岩溶、沼泽等严重的工程地质水文问题应慎重的处理一般情况下应尽量绕避，必须穿越时应选择合理的位置缩小穿越范围，并采取相应的处理措施；重视环境保护和生态保护，加强环境保护工作，重视生态平衡，为人类创造良好的生活环境，是我国的一项基本国策。1.5 施工注意事项（1）坡度大于1：5时，填筑前应将原地面开挖纵、横向台阶，宽度不小于2m并向内倾24；（2）填挖交界处必须开挖多个台阶，并分层填筑，充分压实；（3）农田段表层的种植土，在填筑路基前应先清除表层种植土，清出的种植土建议集中堆放，以用作弃土场的地面复耕覆盖用土；（4）为确保路基有足够的强度和稳定性，路基压实度必须达到设计要求，施工前应进行击实试验，以确最大干密度及最佳含水量；（5）边坡防护工程应在路基形成一段，修整后即进行防护物的施工，以利于边坡的稳定，防止水土流失；（6）各种路用材料需进行各项技术指标检测，合格后方可进场。使用堆料场应加遮盖，以防雨水淋湿。2线形设计2.1 选线原则2.1.1选线定线选线就是在地形图上选定路线的方向并确定路线的空间位置的过程。它是公路勘测设计中决定全局的重要工作，内容应从粗到细、从整体到局部、工作过程是从面到带、从带到面，同时使路线位置设计有步骤地从较多的方案中经过优化，最终达到最佳的空间位置。2.1.2山岭区地区公路路线特点山岭地区地面高度变化大，地形复杂。山高谷深，山脉水系分明。由于山区高差大，加之陡峭的山坡和曲折幽深的河谷，形成了错综复杂的地形，这就使得公路路线弯急、坡陡、线形差，给工程带来困难。但是另一方面，清晰的山脉水系也给山区公路提供了走向。摸清山系水脉的走向对确定路线的基本走向，选择控制点是十分重要的。山岭地区十多土薄、地质复杂。不良地质现象如：岩堆、滑塌、碎落、泥石流等较多。这些直接影响路线的位置和路线的稳定。因此，在山岭地区选线工作中，认真做好地质调查，掌握区域地形地质情况，处理好路线与地质的关系。在选线中采取必要的防护措施，对于确保路线质量和路基稳定具有十分重要的意义。另外，山区石多，给公路建设提供了丰富的石材。山区河流曲折迂回，河岸陡峻，比降大、水流急，一般多处于河流的发源地和上游河段；雨季暴雨集中，洪水历时短暂，猛涨猛落，流速快、流量大，冲刷和破坏力很大。选线中要注意处理好路线与河流的关系，选择好桥位并对路基和排水构造物采取必要的加固措施，确保路基稳定。山区气候条件多变。一年四季昼夜温差大，山高雾大，空气交稀薄，气压较低。这些气候特征对于汽车行驶的效率、安全和通行能力都有很大的影响，在选线时应充分考虑。由于自然条件复杂，地形变化大，使得在平、纵、横三方面受到很大限制，因而技术指标一般多采用低限，在所有自然因素中，高差急变是主导因素，因此在路线布设时，一般多以总面线形为主来安排路线，其次是横面和平面。本次设计中地形高差变化大，采用的越岭线。越岭线的关键是克服高差和垭口的选择。垭口标高低，通常是越岭线的重要控制点，垭口的高低直接影响路线展现的长度、工程数量和运营条件。2.1.3步骤(1)全面布局，解决路线基本走向；(2)逐段安排，在路线基本走向已经确定的基础上，进一步加密控制点；(3)具体安排，在逐段安排的小控制点间，根据计算标准结合自然条件，综合考虑平、纵、横三方面因素，具体定出路线位置。本次设计地形图中山谷多、农田也较多，在交通工程建设中，桥涵构造物及农田软基处理增多，使得工程造价大大增加，因此所选路线直接影响着工程的总造价，在选线时要作认真的比较，绕避农田和减少中小桥涵的数量、合理选择大桥桥位可使桥长缩短，交角变小，但这样往往又会使路线变短，对一些方案的路线，进行估算比较后选择造价较低的路线，有时在个别地段，由于地形限制，要达到二级公路的要求需要增加相当大的费用，在这些地段的路线常采用规范规定的最小值，甚至在极个别情况下，采用规范极限值的标准，这样虽使个别地段标准有所降低但却省了数目可观的费用，同时通过交通工程的设计如设置急速标记、减速车道、加速车道等，弥补线形的不足，使路线线形总体能达到设计要求。2.1.4布局要点(1)正确处理好道路与农业的关系(2)合理考虑路线与城镇的联系(3)处理好路线与桥位的关系(4)注意土壤水文条件(5)正确处理新、旧路的关系2.2 平面技术指标的确定公路根据交通量及其使用功能、性质分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。高速公路为一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为25000辆以上，专供汽车分向、分道高速行驶并全部控制出入的公路。2.3 圆曲线圆曲线的最大半径：不可大于10000米。表2.1圆曲线半径技术指标山岭重丘高速公路（m）一般最小半径 700极限最小半径 400不设超高最小半径路拱4000路拱5250 2.4 平曲线的最小长度平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。平曲线的最小长度：170m平曲线的最小长度：500m2.5 关于小偏角的曲线长规范规定：山岭重丘区转角等于或小于7时，平曲线长度一般值是700/m。2.6 缓和曲线缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：(1)离心加速度变化率不过大;(2)控制超高附加纵坡不过陡;(3)控制行驶时间不过短;符合视觉要求;因此，规范规定：山岭重丘区高速公路缓和曲线最小长度为85m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。2.7 行车视距行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。规范规定，高速公路设计视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的两倍。工程特殊困难或受其它条件限制的地段，可采用停车视距，但必须采取分道行驶措施。对于山岭重丘区高速公路，停车视距St取160 m。 2.8 直线规定根据公路工程技术标准（JTG B01-2003），关于直线的最大与最小长度应有所限制，从理论上求解是非常困难的，主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定，根据国外资料介绍，对于设计速度大于或等于60km/h的公路，最大直线长度为以汽车按设计速度行驶70s左右的距离控制；一般直线路段的最大长度（以m计）应控制在设计速度（以km/h计）的20倍为宜；别外，同向曲线之间的最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜；反向曲线之间的最小长度（以m计）以不小于设计速度（以计）的2倍为宜。设计速度小于等于40km/h的公路可参照上述做法。因此，在实际工作中，设计人员应根据地形、地物、自然景观以及经验等来判断。直线的最小长度公路路线设计规范规定同向曲线间的直线最小长度为6V，即600米。反向曲线间的直线最小长度为2V，即200米。本设计中采用大半径曲线相连。2.9 纸上定线2.9.1确定直线(1)根据地物、地形、地质以及其它因素确定的平面控制点，用“以点定线，以线交点”的方法，在地形图上逐段初步定出路线交点。在越岭线紧坡段，要根据真坡进行纸上放坡确定的坡度线定线。(2)根据平面线形标准，对同向和反向曲线间直线长度进行初步验算，看是否达到技术标准要求；对平面控制较严的路段进行重点检查(包括直线上和曲线上的控制)。若不能满足线形标准和控制点要求，应进一步调整路线和交点位置，并注意全路段前后直线长度是否均衡，在不过分增大工程量的原则下适当调整使之均衡。(3)对个别重点艰巨工程路段(如高填深挖、大中桥位置、高挡墙及特殊工程等)线形应综合平、纵、横及构造物各方面因素反复调整路线，使之优化，既要达到高标准，又要使工程数量省。2.9.2确定曲线(1)根据技术标准和各交点的控制条件，初步选定各弯道的曲线类型、曲线半径R和缓和曲线长度。(2)对控制条件较严的弯道进行验算，看是否满足要求。确有把握后才把R及确定下来。在进行曲线验算时要注意以下几点：抓住主要矛盾，确定好控制条件。一般同向、反向曲线较近时，或桥头引线段宜用切线长为控制条件；小偏角宜用曲线长控制；大偏角及弯道内侧有地形、地物限制时，宜用外距控制；陡坡急弯段宜用合成纵坡控制；当线位在曲线上时，宜用曲线上任意点控制。一般选定曲线要素时，先根据具体情况假定缓和曲线长度，反算出曲线半径R后，再检查长度与R是否协调和满足要求。如果不符合要求，则重新假定缓和曲线长度，再反算R，再检查，直到满意为止。特殊情况下（如为了设置凸形曲线等）也可先选定半径，反算缓和曲线长：对于控制不严的弯道，可在大于一般最小半径的范围内选择半径；对于条件较好的弯道，可在大于或等于不设超高半径的范围内选择半径。注意满足同向和反向曲线间的最短直线长度要求。S型曲线应注意其回旋曲线参数（A1/A22倍）、半径比（R1/R23倍）、中间短直线的要求（0）。对复曲线及卵型曲线，注意曲线半径比在最优范围内。基本型曲线注意曲线长度的适宜比例，即:缓和曲线：圆曲线：缓和曲线在1：12：1的范围内。结合以上几个原则同时考虑，最终确定各个交点的半径和缓和曲线长。2.10 平面详细设计2.10.1平曲线的各曲线要素的确定（1）路线交点坐标与路线转角的确定（2）导线的确定在1：2000的地形图上初步定线后，确定路线各要素坐标，详细结果见S4“直线及曲线一览表”。（3）各个交点之间的交点间距、转角、方位角为： QD（0，0）和JD1（347，192.4）的交点间距为：=369.77米路线与X轴的夹角为：=285723路线的方位角为：285723 JD1（347，192.4）和JD2（855.2, 879.6）的交点间距为：=854.70米路线与X轴的夹角为：=533058路线的方位角为：533058路线的转角为： 243034(Y) JD2（855.2, 879.6）和JD3（1474.8, 1418.8）的交点间距为：=821.37米路线与X轴的夹角为：=410151路线的方位角为：410151路线的转角为： 12297(Z) JD3（1474.8, 1418.8）和JD4（1659.2, 2326.0）的交点间距为：=925.75米路线与X轴的夹角为：=783037路线的方位角为：783037路线的转角为： 372846(Y) JD4（1659.2, 2326.0）和ZD（1849, 2568）的交点间距为：=307.55米路线与X轴的夹角为：=515334路线的方位角为：515334路线的转角为： 26373(Z)（4）曲线要素计算如下：根据标准规定的选择方法来选择半径，如：外距控制选半径、切线长选半径、曲线长选半径等。在把半径取整，来反算曲线要素。 下面将详细介绍计算过程曲线要素汇总：73 p =（y0 + R cos0）- R m = x0 - R sin0 b0 = 0 -0 J1=q=p=T=L=E= JD1 R=800米 = 170米 243034(Y)T=259.06米 L=512.215米E=20.194米 J1=5.905米曲线主点桩号计算：K0+137.710K0+307.710K0+393.818479.925K1+649.925K0+396.77 JD2 R=1100米 = 120米 12297(Z)T=180.379米 L=359.698米E=7.11米 J1=1.06米曲线主点桩号计算：K1+65.185K1+185.185K1+245.034K1+304.883K1+424.883K1+245.564 JD3 R=700米 = 230米 372846(Y)T=353.441米 L=687.897米E=42.508米 J1=18.985米曲线主点桩号计算：K1+712.428K1+942.428K2+56.376K2+170.325K2+400.325K2+65.869 JD4 R=700米 = 160米 26373(Y)T=245.911米 L=485.193米E=20.883米 J1=6.629米曲线主点桩号计算：K2+726.724K2+886.724K2+969.321K3+51.917K3+211.917K2+972.635（5）超高加宽 超高山岭重丘区高速公路最大超高坡度为10。超高方式采用绕中央分隔带外边缘旋转。超高值的计算按表4.2进行计算：表2.2 超高计算表超高位置计算公式说明1.计算结果均为与设计标高（路基边缘）之差。2.临界断面至缓和段起点长度：3.按直线比例加宽绕中线旋转圆曲线上外缘中线内缘过渡段上外缘中线 内缘 加宽公路标准规定，平曲线半径等于小于250m时，应在平曲线内侧加宽。双车道路面的加宽值见下表。四级公路和山岭重丘区的三级公路采用第1类加宽值，其余各级公路均采用第3类加宽，对不经常通行集装箱运输半挂车的公路可采用第2类加宽值。因本次设计中，道路等级为高速，平曲线半径远大于250m，故无加宽值。3纵断面线形设计3.1 纵断面设计技术指标的确定纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。3.1.1 最大纵坡汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅 、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进行限制。最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，规范对高速公路最大纵坡规定如下：山岭重丘区高速公路：最大纵坡为10%。本设计中设置最大纵坡为2.501%。3.1.2最小纵坡各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡。3.1.3最小坡长如果坡长过短,变坡点增多，形成”锯齿形”的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性，应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求，同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间。标准规定山岭重丘区高速公路的 Smin=250m。3.1.4最大坡长骑车沿长距离的陡坡上坡时，因需长时间低挡行驶，易引起发动机效率降低。下坡时，由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命，影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑，对坡度的最大坡长应加以限。标准规定山岭重丘区高速公路最大坡长如下表：表3.1山岭重丘区高速公路（100km/h）的纵坡长度限制纵坡坡度(%)345纵坡长度(m)10008006003.1.5平均纵坡平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。为了合理运用最大纵坡、缓和坡段及坡长，应控制路线总长度内的平均纵坡。i平均=h/L （52）式中 i平均平均纵坡h相对高差L路线长度3.1.6合成坡度道路在平曲线路段，若纵向有纵坡且横向又有超高时，则最大坡度在纵坡和超高横坡所合成的方向上，这时的最大坡度称为合成坡度，其值可按下式计算：式中 合成坡度路线纵坡超高横坡在陡坡急弯处，若合成坡度过大、将产生附加阻力，汽车重心偏移等不良现象，给行车安全带来影响，为防止汽车沿合成坡度方向滑移，应对超高横坡和路线纵坡组成的合成坡度加以控制。为保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.5%。特别在超高过渡段，合成坡度不宜设计为0%，当合成坡度小于0.5%时，应采取综合排水措施，以保证排水通畅。山岭重丘区高速公路（100km/h）的最大合成坡度为10%。本设计的最大合成坡度为6%3.2 纵断面初步设计对于新建公路路基设计标高，纵断面线形主要由纵坡和竖曲线组成，纵坡的大小与坡度的长度反映了公路的起伏程度，直接影响公路服务水平和运营成本，也反应了公路是否经济、适用，因此，设计中必须对坡度、坡长及其相互组合进行合理安排。凹曲线的边坡顶点不要设在两边都是挖方路段，这样排水不利，使路基受到水的浸泡，降低路的寿命和使用质量。同时更应注意，当连续纵坡大于5时，要设置小于3的缓和坡段，其距离要大于200m。相邻纵坡的代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。3.2.1竖曲线最小半径（1）凹形竖曲线最小半径对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。规范建议在条件许可的情况下山岭重丘区高速公路取Rmin=4500m的要求设计竖曲线（2）凸形竖曲线最小半径确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时，由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时，不设竖曲线也能保证视距，但变坡角较大时，必须设竖曲线以满足行车视距的要求。规范建议在条件许可的情况下该公路取Rmin=10000m的要求设计竖曲线（3） 一般最小半径和极限最小半径在条件许可的条件下，应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求，但上述的最小半径，在条件较差时，并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。标准规定在设计速度为100km/h时，凹形竖曲线半径的一般值为4500m；极限值为3000m；凸形竖曲线半径的一般值为10000m，极限值为6500m 。当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值，当受地形条件及其它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。（4）竖曲线最小长度与平曲线相似，当坡度角较小时，即使采用较大的竖曲线半径，竖曲线的长度也很短，这样容易使司机产生急促的变坡感觉；同时，竖曲线长度过短，易对行车造成冲击。我国公路按照汽车在竖曲线上3s的行程时间控制竖曲线的最小长度。竖曲线的最小长度为85m。（5） 竖曲线设计的一般要求 宜选用较大的竖曲线半径。在不过分增加工程量的情况下，宜选用较大的竖曲线半径，通常采用大于竖曲线一般最小半径的半径值，特别是当坡度差较小时，更应采用大半径，以利于视觉和路容美观。只有当地形限制或其他特殊困难不得已时才允许采用极限最小半径。 同向竖曲线应避免“断背曲线”。同向竖曲线特别是同向凹形竖曲线间，如直坡段不长，应合并为单曲线或复曲线。 反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径相连接。反向竖曲线间最好设置一段直坡段，直坡段的长度应能保证汽车以设计车速行驶3s的行程时间。 竖曲线设置应满足排水需要。若相邻纵坡之代数差很小时，采用大半径竖曲线可能导致竖曲线上的纵坡小于0.3，不利于排水，应重新进行设计。（6）半径的选择选择竖曲线半径主要应考虑以下因素 选择半径应符合标准规定的竖曲线最小半径和最小长度的要求。 在不过分增加土石方工程量的情况下，为使行车舒适，宜采用较大的竖曲线半径。 结合纵断面起伏情况和标高控制要求，去定合适的外距值，按外距控制选半径： 考虑相邻竖曲线的连接（即保证最小直坡段长度或不发生重叠）限制曲线长度，按切线长度选择半径： 过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工和排水来看都使不利的，选择半径时应注意。 对夜间行车交通量较大的路段考虑灯光照射方向的改变，使前灯照射范围受到限制，选择半径时应适当增大，以使其有较长的照射距离。（7）平、纵面线形组合设计要点 平曲线与竖曲线的组合 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即所谓的“平包竖”。 平曲线与竖曲线大小应保持平衡，是指平、竖曲线几何要素要大体平衡、匀称、协调，不要把过缓与过急、过长与过短的平曲线和竖曲线组合在一起。 暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理、悦目的。 平、竖曲线应避免的组合a:设计车速40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。b:凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不得与反向平曲线的拐点重合。c:小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。d:平面转角小于7的平曲线不宜与坡度角较大的凹形竖曲线组合在一起。e:在完全通视的条件下，长上（下）坡路段的平面线形多次转向形成蛇形的组合线形，应极力避免。 平曲线与竖曲线的各种组合 (8) 线与纵断面的组合使用时，应避免：长直线配长坡。直线上短距离内多次边坡。直线段内不能插入短的竖曲线。在长直线上设置坡陡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。直线上的纵断面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶者视觉中断的线形。(9) 纵线形组合与景观的协调配合3.3 纵断面线形设计方法和步骤(1)在1：2000地形图上，用等高线内插法，读出各中桩地面高程值 (精确到0.1米)。(2)点绘纵断面地面线。(3)纵坡设计。方法步骤：标注控制点。即对路线纵坡有控制作用的点位，如路线起点、终点、中间高程控制点、垭口设计标高、桥涵隧道控制标高、沿溪线洪水控制标高、交叉口控制标高以及其它因素（如重要城镇、重要建筑物、不良地质限制等）控制的标高，标注于纵断面图上。试坡。根据“满足控制点要求，照顾多数经济点”的原则，用推平行线的方法，试定坡度线，交出变坡点初步位置。调坡。结合路线平面和纵面的设计标准逐段检查，调整坡度线。核对。在纵断面图上读出填挖值，用路基设计透明模板在横断面图上检查核对。核对不是逐桩进行，而是选择控制性较严、横坡较陡、高填深挖的特殊横断面进行核对。对于路基稳定性不能满足或采取工程措施而工程量较大的路段，经分析比较，可局部调整纵坡。定坡。其步骤为：A：确定坡度。一般用推平行线办法求得坡度，一般取到0.1%的精度。B：确定变坡点桩号。一般取到整10米桩上。C：计算坡长和变坡点高程。相邻两变坡点里程相减即为坡长，变坡点高程是根据前一变坡点高程，由已定的坡度和坡长推算而得，要求取到0.01米的精度。(4)竖曲线设计根据道路等级和情况，确定竖曲线半径，并计算竖曲线要素根据标准规定的选择半径的原则，选定的竖交点的半径取整后见表3.2：表3.2 竖交点参数表竖交点SJD1SJD2半径150009000在根据半径进行反算竖曲线要素。（以SJD1为例）， ， ， 同理，可得其他竖交点的竖曲线要素，整理得表4.2.2表3.3 竖曲线要素表SJDLTESJD1299.7149.860.75SJD2305.46152.691.3(5)高程计算根据已定的纵坡和变坡点的设计高程及竖曲线半径，即可计算出各桩号的设计标高。中桩设计标高与对应原地面标高之差即为路基施工高度，当两者之差为“”，则为填方；两者之差为“”，则是挖方。4横断面设计4.1 路基横断面的组成高速公路路基横断面组成包括：行车道、路肩（包括硬路肩和土路肩）、中间带（包括中央分隔带和路缘带）、边坡、边沟、等。4.1.1行车道宽度标准规定，设计车速为100Km/h时，行车道宽度为2x3.75米。4.1.2路肩宽度标准规定，高速公路设计车速为100Km/h时，右侧硬路肩宽度的一般值为3米，。土路肩宽度的一般值为0.75米。4.1.3路拱的确定路拱虽然对排水有利，但是对行车不利。标准对路拱坡度的规定见表4.1：表4.1 路拱坡度路面类型路拱坡度/沥青混凝土、水泥混凝土12其他沥青路面1.52.5根据上表，路拱坡度取为2。土路肩由于其排水性远低于路面，为了迅速排除路面水，其横坡度一般较路拱坡度增加12。硬路肩一般与路面采用同一横坡度，也可稍大于路面。4.1.4边沟的断面形式及尺寸边沟的纵坡一般与路线纵坡保持一致，当路线纵坡为零时，边沟仍应保持0.30.5的最小纵坡。边沟的断面形式一般采用梯形、矩形或三角形等。本设计宽度和深度均采用0.6米；边沟的边坡根据地质情况而定，当采用梯形断面时，内侧边坡一般为1：11：1.5，外测边坡通常与挖方保持一致；石质路段可采用矩形边沟。4.1.5边坡（1） 填土路堤边坡路堤的边坡坡度，应根据填料的物理力学性质、气候条件、边坡高度、以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选定。当路堤基底情况良好，边坡高度20米，可参照下表确定其边坡坡度。边坡高度20米时，应按照高路堤设计，必须进行边坡稳定性分析，常用的方法有直线法，圆弧法等。表4.2 路堤边坡坡度表填料种类边坡的最大高度边坡坡度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度粘性土、粉性土、砂性土208121:1.51:1.75砂石土、粗砂、中砂201:1.5碎石土、卵石土201281:1.51:1.75不易风化的石块208121:1.31:1.5（2） 路堑边坡路堑或挖方路基边坡的稳定性主要和当地的工程地质、水文地质和地面排水条件有关。此外，地貌、气候等因素对其稳定性也有很大影响。1)土质路堑边坡土质挖方边坡坡度根据边坡高度、土的密实程度、地下水、地面水的情况、土的成因类型及生成时代等因素确定。一般土质的挖方边坡高度30。一般土质的挖方边坡高度不宜超过30米，边坡高度30米时，其边坡坡度可参照下表。表4.3 土质挖方边坡坡度表密实程度边坡高度/m密实程度边坡高度/m202030202030胶结1:0.31:0.51:0.51:0.75中密1:0.751:1.01:1.01:1.5密实1:0.51:0.751:0.751:1.0较松1:1.01:1.51:1.51:1.75注：边坡较矮或土质比较干燥的路段，可采用较陡的边坡坡度；边坡较高或土质比较潮湿的路段，可采用较缓的边坡坡度。高速公路、一级公路应采用较缓的边坡坡度。开挖后，密实程度很容易变松的砂土及砂砾等路段，应采用较缓的边坡坡度。2)石质路堑边坡影响石质路堑边坡稳定性的因素很多，所以在确定石质路堑边坡的坡度时，应针对具体路段的工程地质条件和影响作合理的调查分析，找出主导因素，兼顾其他因素，作出合理设计。4.2 横断面设计步骤点绘横断面地面线。纸上定线则可以从大比例尺的地形图上内插获得。根据路线和路基资料，将横断面的填挖值及有关资料抄于相应桩号的断面上。确定边坡坡度以及边沟的形状与尺寸。绘横断面的设计线，俗称“戴帽子”。在弯道上还应示出超高、加宽。一般直线段上的断面可不示出路拱坡度。计算横断面的填挖面积，完成全图。本设计采用积距法计算面积，精确到0.1 m2。4.3 路基土石方计算4.3.1横断面面积的计算路基横断面多位不规则的多边形几何图形，计算方法有很多种，如：积距法、几何图形法、坐标法、方格法等。本次设计采用方格法。4.3.2石方数量计算路基土石方计算工程量较大，加之路基填挖变化的不规则行，要精确计算土石方体积石十分困难的。在工程上通常采用近似计算。本次设计采用平均断面法来计算路基的填挖土石方。即假定相邻断面间为一棱柱体，则其体积为：其中：、相邻两断面的填方（挖方面积）；相邻两断面的桩距。4.4 土石方的调配通过土石方的调配，合理解决各路段土石平衡与利用问题，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，尽量少“借”少“废”，少占耕地。土石方调配的一般要求：（1）土石方调配应先在本桩位内移挖作填，以减少纵的运量。（2）综合考虑，选用合理的经济运距。但经济运距不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或借方的占地、赔偿青苗损失和对农业生产等的影响问题。（3）废方要作妥善处理。（4）调配土石方时应考虑桥涵位置，一般不作跨沟调运，也应考虑地形情况，一般不宜往坡方向调运。（5）不同性质的土石方应分别调配，以做到分层填筑。可以以石代土，但不能以土代石。（6）回头曲线部分应先作上下线调配。（7）土石方工程集中的路段，可单独进行调配。调配的结果示于土石方数量表上，并可按下式复核：横向调运+纵向调运+借方填方；横向调运+纵向调运+弃方挖方；挖方+借方填方+弃方。最后算得计价土石方数量，即：计价土石方数量挖方数量+借方数量。5挡土墙设计5.1 挡土墙的设计要求 挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。5.2 挡土墙的布置路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。 沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。5.3 挡土墙的纵向布置 挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。 布置的内容有：（1）确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接，与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。 路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门，翼墙的设置做到平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸入边沟内，有时也可以横向端墙连接。本设计中没有设置路堑墙。（2）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。（3）布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶，台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1：2。 （4）布置泻水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸。5.4 挡土墙的横向布置横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。5.5 平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。5.6 挡土墙的基础埋置深度对于土质地区，基础埋置深度应符合下列要求：（1）无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；（2）有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；（3）受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯实一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。对于岩石地基，应清除表面风化层。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度，以防止地基剪切破坏。当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。5.7 排水设施挡土