道路工程设计总说明书

总 说 明 书 第 1 页 共 18 页 总总 说说 明明 书书 第一篇 工程概况第一篇 工程概况 一 项目概况及建设的意义 一 项目概况及建设的意义 该设计路段为海南省横线万宁至儋州至洋浦高速公路 由于该地区经济的迅速发展 人们的物质生活和文 化水平不断的提高 原有的一条镇级公路已远远不能满足该地区的交通需求 随着交通量的日益增长 为此 拟定新建高速公路 以缓解交通拥挤的状况 促进当地经济的发展 本设计有推荐方案和比较方案两个方案 虽 然比较方案路线比较平顺土石方也相差不多 但由于比较方案在跨越河流时是斜交 并且刚好在河流转弯处 跨径比较大 增加了建桥费用 而且比较方案与已有道路过多的相交 严重影响了施工时沿线的交通 所以经 比较确定使用推荐方案 二 设计依据 二 设计依据 1 当地政府提供的地质资料 2 国土资源厅测绘院测量的线路沿线带状地形图 3 其他相关道路的规划要点 图纸 文字资料等 三 设计规范 三 设计规范 1 公路工程技术标准 JTG B01 2014 2 公路工程地质勘测规范 JTG C20 2011 3 公路勘测规范 JTG C10 2007 4 公路路线设计规范 JTG D20 2006 5 公路路基设计规范 JTG D30 2004 6 公路排水设计规范 JTGT D33 2012 7 公路沥青路面设计规范 JTG D50 2017 8 公路公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 四 技术标准 四 技术标准 全线新建采用高速公路设计标准 路基宽 27 米 沥青砼路面宽 22 5 米 计算行车速度为 100km h 设计荷载 公路 I 级 BZZ 100 设计洪水频率 路基 大中小桥涵 1 50 五 路线起点 路线长度 五 路线起点 路线长度 本路线全长 1 73 公里 全路线均为新建 路线的起点桩为 K0 000 终点位于桩号 K1 732 567 全线设有 1 个平面交点 平曲线最小半径为 800 米 第二篇 路线设计第二篇 路线设计 一 平曲线设计一 平曲线设计 1 选线原则 1 在路线设计和选线中 应该尽量避开农田 做到少占或不站高产田 2 路线设计应在保证行车安全 舒适 迅速的前提下 使工程数量小 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 不应轻易采 用最小指标或低限指标 也不应片面追求高指标 3 选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测 查清其对工程的影响 一般情况下路线应 设法绕避特殊地基地区 当必须穿过时 应选择合适的位置 缩小穿越范围 并采取必要的工程 措施 4 选线应重视环境保护 注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题 2 平面设计技术指标的确定 1 直线 直线的最大长度应有所限制 当采用长的直线线形时 为弥补景观单调之缺陷 应结合沿线 具体情况采取相应的措施 规范规定 高速公路同向圆曲线的最小直线长度不小于 6V 反向圆曲线的最小直线长度不小 于 2V 本设计速度为 100km h 2 圆曲线 圆曲线是平面线形中常用的线形要素 圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽 1 圆曲线的最小半径 极限最小半径 一般最小半径 不设超高最小半径 圆曲线半径表圆曲线半径表 技术指标高速公路 120km h 一般最小半径 700 极限最小半径 400 路拱 0 2 4000 不设超高 最小半径 路拱 0 2 5250 2 圆曲线的最大半径 选用圆曲线半径时 在地形条件允许的条件下 应尽量采用大半径曲线 使行车舒适 但半 径过大 对施工和测设不利 所以圆曲线半径不可大于 10000 米 3 圆曲线半径的选用 在设计公路平面线形时 根据沿线地形情况 尽量采用不需设超高的大半径曲线 4 平曲线的最小长度 公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线 或超高 加宽缓和段 和一段圆曲线的长度 缓和曲线长度 圆曲线长度 缓和曲线长度宜在 1 1 1 到 1 2 1 之间 平曲线的最小长度一般值 600m 平曲线最小长度极限值取 170m 3 缓和曲线 缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面 总 说 明 书 第 2 页 共 18 页 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 4 符合视觉要求 因此 公路路线设计规范 JTG D20 2006 规定 高速公路 100 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 4 行车视距 行车视距可分为 停车视距 会车视距 超车视距 公路路线设计规范 JTG D20 2006 规定 高速公路 100 停车视距 St取 160m 2 平曲线要素计算 内移值 2 1 2384 24 3 42 m R L R L p ss 切线增长值 2 2 240 2 2 3 m R LL q ss 缓和曲线角 2 3 180 2 0 0 0 R Ls 切线长 2 4 2 tan mqpRT 平曲线长 2 5 180 0 mLRaL s 外距 2 6 2 sec mRpRE 切曲差 2 7 2mLTD 式中 转角 度 缓和曲线长 m 圆曲线半径 m LsR 基本型曲线计算图示基本型曲线计算图示 主点桩号计算如下 JD1 桩号为 K0 952 直缓点桩号 ZH JD1 256 876 K0 695 125 缓圆点桩号 HY ZH 120 K0 815 125 曲中点桩号 QZ ZH 503 416 2 K0 946 833 圆缓点桩号 YH HZ 120 K1 078 541 缓直点桩号 HZ ZH 503 416 K1 198 541 以此方法计算 的曲线要素 具体结果见设计图纸 直线 曲线及转角表 2 JD 3 JD 二 二 逐桩坐标计算逐桩坐标计算 JD A1 A2 NN ZY QZ Yz 中桩坐标计算示意图中桩坐标计算示意图 放线时一般是根据导线点坐标用全站仪或者 CPS 测量路线交点坐标 计算交点转角和方位角 交点间距 再根据计算的结果 选定的圆曲线半径和缓和曲线长度 计算中线上各桩坐标 ZH T p q HY Ls o Bo a Bo QZ L R YH E JD a HZ 总 说 明 书 第 3 页 共 18 页 三 纵断面设计三 纵断面设计 1 纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置 形状和尺寸问题 具体 内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项 纵断面线形设计应根据公路的性质 任务 等级和地形 地质 水文等因素 考 虑路基稳定 排水及工程量等的要求对纵坡的大小 长短 前后的纵坡情况 竖曲线半 径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计 从而设计出纵坡合理 线形平顺圆滑 的最优线形 以达到行车安全 快速 舒适 工程造价省 运营费用较少的目的 2 该路地处高差较大 本项纵断面设计采用较大纵坡 起伏与该区域农田相结合 尽量降低路堤高度 路线纵断面按百年一遇 设计洪水位的要求和确保路基处于干燥和 中湿状态 所需的最小填筑高度来控制标高线形设计上避免出现断背曲线 反向竖曲线 之间直线长度不足 3 秒行程的则加大竖曲线半径 使竖曲线首尾相接 此外 所选用的 半径还满足行车视距的要求 另外 竖曲线的纵坡最小采用 0 3 以保证排水要求 3 纵坡设计 1 纵坡设计的一般要求 纵坡设计必须满足 公路路线设计规范 的有关规定 一般不轻易使用极限值 纵坡应力求平缓 避免连续陡坡 过长陡坡和反坡 纵断面线形应连续 平顺 均衡 并重视平纵面线形的组合 从行车安全 舒适和视觉良好的要求来看 要求纵断面线形注意有以下几点 在短距离内应避免线形起伏 易使纵断面线形发生中断 视觉不良 避免 凹陷 路段 若线形发生凹陷出现隐蔽路段 使驾驶员视觉不适 产生莫测 感 影响行车速度和安全 在较大的连续上坡路段 宜将最陡的纵坡放在底部 接近顶部的纵坡宜放缓些 纵坡变化小的 宜采用较大的竖曲线半径 纵断面线形设计应注意与平面线形的关系 汽车专用公路应设计平 纵面配合良好 协调的立体线形 纵坡设计应结合沿线自然条件综合考虑 为利于路面和边沟排水 一般情况下最小 纵坡以不小于 0 5 为宜 在受洪水影响的沿河路线及平原区低速路段应保证路线的最低 标高 以免遭受洪水冲刷 而确保路基的稳定 纵坡设计应争取填 挖平衡 尽量利用挖方作就近填方 以减少借方和废方 接生 土石方量 降低工程造价 纵坡设计时 还应结合我过情况 适当照顾当地民间运输工具 农业机械 农田水 利等方面的要求 纵坡设计的方法和步骤 准备工作 纵坡设计前 应先根据中桩和水准记录点 绘出路线纵断面图的地面线绘出平面直 线 曲线示意图 写出每个中桩的桩号和地面标高以及土壤地质说明资料 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 标注纵断面控制点 纵面控制点主要有路线起终点 重要桥梁及特殊涵洞 隧道的控制标高 路 线交叉点 地质不良地段的最小填土和最大控梁标高 沿溪河线的控制标高 重要城镇 通过位置的标高及受其它因素限制路线中须通过的控制点 标高等 试坡 试坡主要是在已标出 控制点 的纵断面图上 根据技术和标准 选线意图 考虑各经济点和控制点的要求以及地形变化情况 初步定出纵坡设计线的工作 试坡的 要点 可归纳为 前面照顾 以点定线 反复比较 以线交点 几句话 前后照顾就是说要前后坡段统盘考虑 不能只局限于某一段坡段上 以点定 线就是按照纵面技术标准的要求 满足 控制点 参考 经济点 初步定出坡度线 然后用三角板推平行线的办法 移动坡度线 反复试坡 对各种可能的坡度线方案进行 比较 最后确定既符合标准 又保证控制点要求 而且土石方量最省的坡度线 将其延 长交出变坡点初步位置 调坡 调坡主要根据以下两方面进行 结合选线意图 将试坡线与选线时所考虑 的坡度进行比较 两者应基本相符 若有脱离实际情况或考虑不周现象 则应全面分析 找出原因 权衡利弊 决定取舍 对照技术标准 详细检查设计最大纵坡 坡长限制 纵坡折减以及平纵线形组合是否符合技术标准的要求 特别要注意陡坡与平曲线 竖曲 线与平曲线 桥头接线 路线交叉 隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理 发现问题 及时调整修正 调整坡度线的方法有抬高 降低 延长 缩短 纵坡线和加大 减小纵坡度 等 调整时应以少脱离控制点 少变动填挖为原则 以便调整后的纵坡与试定纵坡基本 相符 根据横断面图核对纵坡线 核对主要在有控制意义的特殊横断面图上进行 如选择高填深挖 挡土墙 重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等 确定纵坡线 经调整核对后 即可确定纵坡线 所谓定坡就是把坡度值 变坡点位置 桩 号 和高程确定下来 坡度值一般是用三角板推平行线法 直接读厘米格子得出 要求 取值到千分之一 变坡点位置直接从图上读出 一般要调整到整 10 桩位上 变坡点的高 程是根据路线起点的设计标高由已定的坡度 坡长依次推算而来 设计纵坡时还应注意以下几点 在回头曲线地段设计纵坡 应先按回头曲线的标准要求确定回头曲线部分的纵坡 总 说 明 书 第 4 页 共 18 页 然后向两端接坡 同时注意回头曲线地段不宜设竖曲线 平竖曲线重合时 要注意保持技术指标均衡 位置组合合理适当 尽量避免不良 组合情况 大中桥上不宜设置竖曲线 如桥头路线设有竖曲线 其起 终 点应在桥头两端 10m 以外 并注意桥上线形与桥头线形变化均匀 不宜突变 小桥涵上允许设计竖曲线 为保证路线纵面平顺 应尽量避免出现急变 驼峰式 纵坡 注意交叉口 桥梁及引道 隧道 城镇附近 陡坡急变处纵坡特殊要求 纵坡设计时 如受控制点约束导致纵面线形欺负过大 纵坡不够理想 或则土石 方工程量过大而育无法调整时 可用纸上移线的办法修改平面线形 从而改善纵面线形 计算设计标高 根据已定的纵坡和变坡点的设计标高 则可以计算出未设竖曲线以前各桩号的设计 标高 4 竖曲线设计要求 宜选用较大的竖曲线半径 竖曲线设计 首先确定合适的半径 在不过分增加工 程数量的情况下 宜选用较大的竖曲线半径 一般都应采用大于竖曲线一般最小半径的 数值 特别是前后两相邻纵坡的代数差小时 竖曲线更应采用大半径 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 同向曲线间应避免 断背曲线 同向竖曲线 特别是同向凹形竖曲线间如直线坡 段不长 应合并为单曲线后复曲线 反向曲线间 一般由直坡段连续 亦可以相互直接连接 反向竖曲线间设置一段 直坡段 直坡段长度一般不小于计算行车速度行驶 3s 的行程长度 如受条件限制也可相 互直接连接 后插入短直线 应满足排水要求 5 纵段面设计步骤 5 1 根据地形图上的高程 以 50m 一点算出道路上各点的原地面高程 将各点高程 对应地标于纵断面米格纸上 然后用直线连接各点 注意港口 河的标法 画出道路纵 向的原地面图 5 2 确定最小填土高度 由于路基要保证处于干燥或中湿状态以上 所以查表得粉性土时路槽底至地下 水的临界高度为 1 7 1 9m 时为干燥状态 由于地下水平均埋深为 1 0m 路面厚度一般为 60 80cm 所以算出最小填土高度为 1 6m 5 3 拉坡 首先是试坡 试坡以 控制点 为依据 考虑平纵结合 挖方 填方以及排水 沟设置等众多因素初步拟订坡度线 然后进行计算 看拉的坡满不满足控制点的高程 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形组合是否得当进行调坡 在纵断面设计事 由于 港口较多 再加上平面设计时没有注意平纵组合 在港口附近设置平曲线 所以在拉坡 时不能做到 平包竖 在线形上存在不足 但经计算 其他方面都满足标准 竖曲线各 项指标 设计车速 km h 100 最大纵坡 5 最小纵坡 2 一般值4500 凸形竖曲线半径 m 极限值3000 一般值3000 凹形竖曲线半径 m 极限值2000 竖曲线最小长度 m 70 5 4 竖曲线计算 1 根据设计得知 6 0 3 0 3 0 22121 iiii 拟定 R 30000 则 mRL180 6 030000 111 竖曲线长度 m L T90 2 1 1 切线长 m R T E135 0 2 1 2 1 1 竖曲线变坡点纵距 总 说 明 书 第 5 页 共 18 页 桩号 桩号 高程 5 800 桩号 竖曲线内桩号的高程计算 已知 k0 400 的高程为 5 8m 计算公式为 右半部分 1 2 22 2R x iLHH i ii 左半部分 1 2 11 2R x iLHH i ii 其中 曲线上任意点到曲线起点 左半曲线 或终点 右半曲线 的水平距离 i x 直线上点到相邻变坡点的距离 i L 3 曲线主点桩号的计算 依据设计技术指标和标准 根据曲线半径选定的原则和转角值 确定一个半径 R 值和缓和曲线长度 Lh 值 免设超高半径时不设 根据经验公式确定各曲线的要素 缓和曲线要素计算公式 圆曲线要素计算公式 切线长 T R R tg 2 q 切线长 T Rtga 2 曲线长 L R 180 2 0 2Lh 曲线长 L R 180 a 圆曲线长 Ly L 2Lh 外距 E Rseca 2 R 外距 E R R sec 2 R 切曲差 D 2T L 计算主点桩号 缓和曲线 圆曲线 桩号 ZH JD 桩号 T 桩号 ZY JD 桩号 T 桩号 HY ZH 桩号 Lh 桩号 YZ ZY 桩号 L 桩号 YH HY 桩号 Ly 桩号 QZ YZ 桩号 L 2 桩号 HZ YH 桩号 Lh 桩号 JD QZ 桩号 J 2 桩号 QZ HZ 桩号 L 2 桩号 JD QZ 桩号 J 2 另 0 90LH R R Lh2 24R Lh4 2688R3 q Lh 2 Lh3 240R2 求出各曲线要素 各主点桩号计算值 详见直线 曲线及转角表 若免设 Lh 值的 则也可用只算圆曲线要素 主点桩号公式 第三篇 第三篇 路基 路面及排水设计路基 路面及排水设计 一 横断面设计一 横断面设计 1 横断面图绘制范围 本设计是关于海南省横线万宁至儋州至洋浦高速公路 路段长为 1 61Km 的路基横断面 绘制 2 横断面组成 1 行车道 公路上供各种车辆行驶车道 有快 慢车道 2 路肩 位于行车道外缘 具有一定宽度的带状结构部分 3 中间带 高速公路及一级路中用于分隔对向车辆的组成部分 路基标准横断面组成示意图路基标准横断面组成示意图 3 行车道宽度 行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称 包括快车道和慢车道 在一般公路和城市道路 上还有非机动车道 总 说 明 书 第 6 页 共 18 页 行车道的宽度要根据车辆宽度 设计交通量 交通组成和汽车行驶速度来确定 行车道宽度应该满足车辆行驶的需要 双车道公路应满足错车 超车行驶所必须的余宽 四 车道公路应满足车辆并列行驶所需的宽度 高速公路 一级公路有四条以上车道 一般设置中央 分隔带 分隔带两侧的行车只有同向行驶的汽车 根据 公路路线设计规范 JTG D20 2006 6 2 规定如下表 高速公路行车道宽度高速公路行车道宽度 公路等级高速公路 设计速度 km h 12010080 车道数86486464 一般值42 0034 5028 0041 0033 5026 0032 0024 50路基宽度 m 最小值40 0025 0038 5023 5021 50 本道路为高速公路根据设计车道数 4 和设计速度 100km h 行车道宽度采用 4 3 75m 4 路肩 行车道外缘至路基边缘之间的带状部分成为路肩 其作用在于 保护支撑路面结构 供临时停车之用 作为侧向余宽一部分 增加驾驶的安全和舒适感 这对保证设计车速是必要的 尤其在挖 方路段 还可以增加弯道视距 减少行车事故 提供道路养护作业 埋设地下管线的场地 对未设人行道的道路 可供行人及非机动车使用 本公路属于高速公路硬路肩取 3m 土路肩取 0 75m 5 路拱 为了迅速排除路面上的雨水 采用中间高两边低的直线型路拱 其倾斜的大小用百分率表示 路拱横坡的形式有抛物线形 直线形 直线接抛物线形 折线形等 沥青混凝土路面及硬路肩路拱横坡为 2 土路肩路拱横坡为 3 6 边沟 边沟是路基两侧布置的纵向排水沟 设置于挖方和低填路段 路面和边坡水汇集到边沟后 通过跌水井或急流槽引到桥涵进出口处或通过排水沟引到路堤坡脚以外 排出路基 设计路线的边沟的断面形式依据 公路路线设计规范 JTG D20 2006 采用矩形和梯形两 种形式 边沟底宽与深度都为 0 6m 7 边坡 路基边坡坡度对路基稳定十分重要 确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务 路基边坡坡度的大小 取决去边坡的土质 岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡高 度 拟建公路地处矮丘田园地区 软基处理多 设置阶梯型边坡 8 超高 1 为了抵消曲线路段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超高形 式 合理的超高限制 可全部和部分抵消离心力 提高汽车在平曲线上行驶的稳定性和舒适性 2 当设计时速 100Km h 路线设计中平曲线的半径 R 4000m 即不设超高最小半径 时 必 须设置超高段 设计中 JD1 JD2 JD3 均处半径均小于 4000m 所以均要设置超高 超高值计算 公式如下 2 12 127 2 R v ih 其中 R 圆曲线半径 横向力系数 v 汽车行驶速度 具体超高值见超高加宽表 3 超高过渡方式分有中间带和无中间带两种 有中间带道路的超高过渡 绕中间带的中心线旋转 绕中央分隔带边缘旋转 绕各自车道中 线旋转 无中间带的超高过渡 绕车道内侧边缘旋转 绕路中线旋转 绕车道外侧边缘旋转 本道路为高速公路 设置 1m 中央分隔带 采用绕中间带边线旋转的超高过渡方式 4 超高缓和段 由 直线段 的双向 横坡断 面渐变 到圆曲 线段全 超高的 单向横 坡断面 其间必设超高缓和段 公路超高缓和段长度按下式计算 2 13 p B L i c 超高位置计算公式x 距离处行车道横坡值 C x ibBb 21 外侧 D 0 G c hG x ix L ii i C 0 内侧 D xx ibbBb 21 G c Gh x ix L ii i 总 说 明 书 第 7 页 共 18 页 式中 Lc 超高缓和段长度 m B 旋转轴至行车道 设路缘带时为路缘带 外侧边缘的宽度 本设计中取 7 5m i 超高坡度与路拱坡度代数差 p 超高渐变率 采用 1 175 超高缓和段长度确定主要从两个方面来考虑 一是从行车舒适性来考虑 缓和段长度越长越 好 二是从横向排水来考虑 缓和段长度短些好 确定缓和段长度 Lc 时应考虑一下几点 一般情况下 取 Lc Ls 缓和曲线长度 即超高过渡段在缓和曲线全长范围内进行 若 Ls Lc 应修改平面线性 使 Ls Lc 当平面线性无法修改时 可将超高过渡段起点 前移 超高过渡段起点可以设置在缓和曲线前的直线段处 若 Ls Lc 但只要横坡从路拱坡度过渡到超高横坡时 超高渐变率 P 1 330 仍取 Lc Ls 5 超高计算示例 以曲线以曲线 JD1JD1 为例进行计算为例进行计算 R 700m Ls 120m ZH K0 695 125 路拱坡度 2 土路肩横坡 3 D 道路中线 C 右侧路缘带外缘 B 硬路肩外缘 A 土路肩外缘 1 计算超高值 034201 0 03869 0 5555 193232 19232 2 RR 01829 0 1500 127 100 100 127 2 R v ih 2 确定超高缓和段长度 875 49 p B L i c 缓和曲线 Ls 120m Lc 49 875m 取 Lc 120m 时 横坡从路拱坡度过渡到超高横坡时的超高 渐变率 0032 0 c i L B p 所以超高过渡段长度取 120m 3 过渡段上取桩号 K0 720 作为计算示例 过渡段加宽值 b L L b x x 外侧 0086 002 0 125 695 720 90 01829 0 02 0 G c hG x ix L ii i 外侧抬高 14 0 0086 0 75 0312 21 x ibBb 内侧 019 0 G c Gh x ix L ii i 内侧抬高 30 0 21 xx ibbBb 交点 JD2 JD3 按照同样方法计算 具体结果见具体结果见 路基超高加宽表路基超高加宽表 9 行车视距的验算 行车视距定义 汽车在行驶中 当发现障碍物后 能及时采取措施 防止发生交通事故所需 要的必须的最小距离 高速公路采用停车视距 停车视距可分为反应距离 制动距离 安全距离 三部分 时速 100km h 的停车视距为 160 米 视距计算中需确定目高和物高 目高 视线高 是指驾驶人员眼睛距地面的高度 规定以 车体较低的小客车为标准 采用 1 2m 物高 路面上障碍物的高度 0 10m 对纵断面的凸形竖曲线 在规定竖曲线最小半径时已经考虑 只要满足规定的竖曲线半径 亦满足了竖曲线视距的要求 下穿式立体交叉凹形竖曲线的视距本公路没有涉及 所以 在视距 检查中 应重点检查路线平面上的 暗弯 即平曲线内侧有树林 房屋 边坡等阻碍驾驶员视 线的平曲线 视距曲线是指驾驶员视点轨迹线每隔一定间隔绘出一系列与视线相切的外边缘线 在视距曲 线与轨迹线之间的空间范围 应保持通视 如有障碍物则要予以清除 在弯道各点的横断面上 驾驶员视点轨迹线与视距曲线之间的距离叫横净距 用 h 表示 本公路平曲线设计有两个交点设置缓和曲线 JD1 圆曲线长度 L 大于停车视距 JD1 计算图示计算图示 总 说 明 书 第 8 页 共 18 页 设置缓和曲线设置缓和曲线 L S 5 6895 1127005 1 2 B RRs 30 13 5 689 14 3 160 180180 s R S 64 4 65 6 cos 5 6895 689 2 cos ss RRh 设置缓和曲线 L S 岩石路堑边坡坡度为 1 0 5 离路面高度 1 3m 处 驾驶员视点离地面 1 2m 加上物高 0 1m 边坡离坡脚的水平距离为 1 3 0 5 0 65m 坡脚离路基边缘有 1 5m 的碎落台和 0 6 的边沟 硬 路肩宽度为 3m 土路肩宽度为 0 75m 所以 0 65 1 5 0 6 3 0 75 6 5m 4 64m 能保证视距要求 不用特意开挖视距台 10 土石方调配计算 路基土石方统计范围为 K0 000 K1 000 段长为 1000m 的土石方数量 路基土石方是公路工程的一项主要工程量 在公路设计和路线方案比较中 路基土石方数量 的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一 地面形状是很复杂的 填 挖方不是简单的几何体 所以其计算只能是近似的 计算的精确 度取决于中桩间距 测绘横断面时采点的密度和计算公式与实际情况的接近程度等 计算时一般 应按工程的要求 在保证使用精度的前提下力求简化 1 横断面面积计算 路基的填挖断面面积 是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积 高于地面线者为 填 低于地面线者为挖 两者应分别计算 通常采用积距法和坐标法 1 积距法 如图 4 4 将断面按单位横宽划分为若干个梯形和三角形 每个小条块的面积近 似按每个小条块中心高度与单位宽度的乘积 Ai b hi 则横断面面积 A b h1 b h2 b h3 b hn b hi 当 b 1m 时 则 A 在数值上就等于各小条块平均高度之和 hi 横断面面积计算 积距法 横断面面积计算 积距法 2 坐标法 如图 4 5 已知断面图上各转折点坐标 xi yi 则断面面积为 A xi yi 1 xi 1yi 1 2 坐标法的计算精度较高 适宜用计算机计算 横断面面积计算横断面面积计算 2 土石方数量计算 路基土石方计算工作量较大 加之路基填挖变化的不规则性 要精确计算土石方体积是十分 困难的 在工程上通常采用近似计算 即假定相邻断面间为一棱柱体 则其体积为 2 14 2 21 L AAV 式中 V 体积 即土石方数量 m3 A1 A2 分别为相邻两断面的面积 m2 L 相邻断面之间的距离 m 此种方法称为平均断面法 如图 用平均断面法计算土石方体积简便 实用 是公路上常采 用的方法 但其精度较差 只有当 A1 A2 相差不大时才较准确 当 A1 A2 相差较大时 则按棱 台体公式计算更为接近 其公式如下 2 15 1 1 3 1 21 m m LAAV 式中 m A1 A2 其中 A1 A2 第二种的方法精度较高 应尽量采用 特别适用计算机计算 总 说 明 书 第 9 页 共 18 页 土石方计算土石方计算 用上述方法计算的土石方体积中 是包含了路面体积的 若所设计的纵断面有填有挖基本平 衡 则填方断面中多计算的路面面积与挖方断面中少计算的路面面积相互抵消 其总体积与实施 体积相差不大 但若路基是以填方为主或以挖方为主 则最好是在计算断面面积时将路面部分计 入 也就是填方要扣除 挖方要增加路面所占的那一部分面积 特别是路面厚度较大时更不能忽 略 3 土石方调配 土石方调配原则 1 在半填半挖的断面中 应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡 多余的土石方再作 纵向调配 以减少总的运量 2 土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响 一般大沟不作跨越运输 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 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 方和借方的占地 赔偿青苗损失及对农业生产影响等 有时路堑的挖方纵调作路堤的填方 虽然 运距超出一些 运输费用可能高一些 但如能少占地 少影响农业生产 这样 对整体来说未必 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 位于山坡上的回头曲线路段 要优先考虑上下线的土方竖向调运 7 土方调配对于借土和弃土事先同地方商量 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 损害农田 土石方调配方法 土石方调配方法 目前生产上采用土石方计算表调配法 直接在土石方表上进行调配 其优 点是方法简单 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 陡坡大沟等注明在表旁 供调配时参考 2 计算并填写表中 本桩利用 填缺 挖余 各栏 当以石作填土时 石方数应填 入 本桩利用 的 土 一栏 并以符号区别 然后按填挖方分别进行闭合核算 其核算式为 填方 本桩利用 填缺 挖方 本桩利用 挖余 3 在作纵向调配前 根据 填缺 挖余 的分布情况 选择适当施工方法及可采用的运 输方式定出合理的经济运距 供土方调配时参考 4 根据填缺 挖余分布情况 结合路线纵坡和自然条件 本着技术经济少占用农田的原则 具体拟定调配方案 将相邻路段的挖余就近纵向调配到填缺内加以利用 并把具体调运方向和数 量用箭头表明在纵向调配栏中 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 调配完成后 应分页进行闭合核算 核算式为 填缺 远运利用 借方 挖余 远运利用 废方 7 本公里调配完毕 应进行本公里合计 总闭合核算除上述外 尚有 跨公里调入方 挖方 借方 跨公里调出方 填方 废方 8 土石方调配一般在本公里内进行 必要时也可跨公里调配 但需将调配的方向及数量分别 注明 以免混淆 9 每公里土石方数量计算与调配完成后 须汇总列入 路基每公里土石方表 并进行全线 总计与核算 至此完成全部土石方计算与调配工作 土石方调配计算的几个概念 1 平均运距 土方调配的运距 是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 称平均距离 2 免费运距 土 石方作业包括挖 装 运 卸等工序 在某一特定距离内 只按土 石方数量计价而不 计运费 这一特定的距离称为免费运距 施工方法的不同 其免费运距也不同 如人工运输的免 费运距为 20m 铲运机运输的免费运距为 100m 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 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 一般情况用路堑挖方调去填筑距离 较近的路堤还是比较经济的 但如调运的距离过长 以至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 采用 借 还是 调 有个限度距离问 题 这个限度距离既所谓 经济运距 其值按下式计算 总 说 明 书 第 10 页 共 18 页 2 16 免免 L T B L 式中 B 借土单价 元 m3 T 远运运费单价 元 m3 km L 免费运距 km 经济运距是确定借土或调运的界限 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 4 运量 土石方运量为平均超运运距单位与土石方调配数量的乘积 在生产中 例如工程定额是将人工运输免费运距 20m 平均每增运距 10 m 划为一个运输单 位 称之为 级 当实际的平均运距为 40m 则超远运距 20m 时 则 为两个运输单位 称为 二级 在路基土石方数量计算表中记作 总运量 调配 土石方 数量 n 2 17 n L L 免 A 2 18 式中 n 平均超运运距单位 四舍五入取整数 L 土石方调配平均运距 m L 免 免费运距 m A 超远运距单位 m 例如人工运输 A 10 m 铲运机运输 A 50m 5 计价土石方数量 在土石方计算与调配中 所有挖方均应予计价 但填方则应按土的来源决定是否计价 如是 路外就近借土就应计价 如是移 挖 作 填 的纵向调配利用方 则不应再计价 否则形成双 重计价 即计价土石方数量为 V 计 V 挖 V 借 2 19 式中 V 计 计价土石方数量 m3 V 挖 挖方数量 m3 V 借 借方数量 m3 土石方数量调配结果祥见土石方数量调配结果祥见 路基土石方数量计算表路基土石方数量计算表 二 路基设计及排水说明二 路基设计及排水说明 路基排水的目的就是把路基工作区内的土基含水量降低到一定的范围内 土基含水量过大 便会引起强度降低 边坡坍塌 基身沉陷或滑动 影响道路的使用功能 因此 必须做好地面水 和地下水的排除工作 以确保路基具有足够的强度和稳定性 路基排水的原则主要有功能性原则 满足设计标准和目标的原则 协调性原则 环境保护原 则和维修方便等原则 具体的如下面个条 1 路基排水设计 首先应进行总体规划和综合设计 将针对某一水源和满足某个要求而设置 的各项排水设施组成统一完整的综合排水系统 2 路基排水系统的布置 应与道路的平纵面和横断面相联系 并结合沿线的的地形 地质等 条件 因势利导 因地制宜布置适当的排水设施 完善对进出口的处理 完善对进出口的处理 使各项设施衔接配合 形成排水网络 把有害水及时排除掉 3 排水系统的规划要与地表 地下排水相互协调 路基 路面排水综合考虑 排水沟渠与沿 线的天然水系及桥涵等泄水结构物密切配合 4 道路排水还应与当地的农田水利等建设规划结合起来考虑 5 地表排水设计与坡面防护工程要协调配合 6 路表面水常含有有害物质 不得直接排入饮用水水源 也不宜直接排入养殖池 农田等 必要时应进行净化处理 一 常用的路基地面排水设施 边沟 其主要功能在于排除路基用地范围内的地面水 常用的边沟断面形式 有梯形 矩形 三角 形或流线形等 挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤 在路肩外缘均应设计纵向人工沟 渠 称为边沟 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 一般排水量不大不需要进行水文和水力计算 它紧靠路基 通常不允 许其他排水沟渠的水流引入 亦不与其他人工沟渠并合使用 边沟横断面形式 一般有梯形 矩形 三角形及流线形等 边沟横断面一般采用梯形 梯形 边沟内侧边坡为 1 1 外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同 石方路段的边沟宜采用矩形横断面 起内侧边坡直立 坡面应采用浆砌片石防护 外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同 边沟出水口附 近水流冲刷比较严重 必须采取相应措施 边沟的纵坡度应尽量与路线纵坡保持一致 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 当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最 小纵坡坡度时 边沟应采用沟底最小纵坡坡度 并缩短边沟出水口的间距 边沟不宜过长 尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带 必要时设置涵洞 将边 沟水横穿路基从另一侧排出 出水口的间距不宜超过 500m 边沟出水口的排放应结合地形 地质 条件及桥涵水道位置 引排到路基范围以外 本设计中挖方路基边部设底宽和高都为为 0 6m 矩 形边沟 面上的表面水 当挖方边沟与填方排水沟相差不大时 可采用渐变的排水沟顺接 当高 差较大时 应采用急流槽连接 由图可知过水断面面积为 A 0 6 0 6 0 36m2 总 说 明 书 第 11 页 共 18 页 边沟截面图边沟截面图 截水沟 它是多雨地区 山岭和丘陵地区路基排水的重要设施之一 截水沟又称天沟 一般设置在路堑坡顶 5m 或路堤坡脚 2m 以外 用以拦截并排除地面水流向 路基的沟渠 可减轻边沟的水流负担 保证挖方边坡和填方坡脚不受流水的冲刷 截水沟的位置 应尽量与绝大多数地面水流方向垂直 以提高截水效能和缩短沟的长度 截水沟的长度以 200 500m 为宜 超过 500m 时 可在中间适宜位置增设泄水口 由急流槽分流排引 截水沟设计的一般要求 a 当路基挖方上侧山坡汇水面积较大时 应设置截水沟 b 截水沟的设计应能保证迅速排除地面水 c 截水沟应结合地形合理布置 d 若因地形限制 截水沟绕行 附近又无出水口时可分段考虑中部急流槽衔接 e 若由于地形限制 汇水量较大 如将截水沟的水流引到自然沟或路堤地段有困难时 可在 挖方低处设置涵洞 直接将水引到路基的另一侧 截水沟的出水口 截水沟内的水流应避免排入边沟 应尽量利用地形 将截水沟中的水流排 入截水沟所在的山坡一侧的自然沟中 或直接引到桥涵进口处 以免在山坡上造成冲刷 截水沟 的出水口 应与其他设备平顺的衔接 必要时设置急流槽和砥水 截水沟的长度不宜超过 500m 截水沟离开路基的距离 山坡路堤上方的截水沟 离路堤坡脚至少 2 0m 并用开挖截水沟的 土在路堤与截水沟之间修成向沟倾斜土台 截水沟离开挖方路基坡顶的距离 因土质而异 以不 影响边坡稳定为原则 对于一般土层 距离应大于 5m 由于本设计中在填土高度大于 7m 处都进行了挡墙设置 故不在路堤段进行截水沟设置 截水沟的断面形式 在本设计中拟采用横断面为梯形断形式 内 外侧边坡均为 1 1 底宽 0 6m 高 0 6m 切在与流水相反的方向设置宽约 0 6m 左右的挡水埂 做成反向横坡为 2 的 坡度 故根据实际地形在路堑段设置截水沟 其大致断面形式如下图所示 截水沟 2 截水沟的断面形式图截水沟的断面形式图 排水沟 排水沟主要用途在于引水 用于排泄来自边沟 截水沟或其他水源的水流 以形成整个排水 系统 排水沟的平面布置 取决于排水要求与当地地形 排水沟的布置 必须结合地形自然条件 因势利导 平面上力求短捷平顺 以直线为宜 必须转向时 尽量采用较大半径 10 20m 以上 徐缓改变方向 保证水流舒畅 纵面上控制最大和最小纵坡 以 1 3 为宜 纵坡大于 3 需要 加固 大于 7 则应改用急流槽 以确保排水的畅通 排水沟的形式 一般采用梯形断面 其大小应根据流量确定 深度与宽度不小于 0 5m 边坡 视土质而异 一般在 1 1 1 1 5 本次设计深度和高度均采用 0 6m 左右两坡为 1 1 沟底纵 坡不小于 0 5 在特殊情况下允许减小到 0 2 还应尽量采用直线 如必须转弯时 其半径不 小于 10 20m 排水沟长度根据实际需要而定 通常在 500m 以内 排水沟截面形式如下图 排水沟截面图排水沟截面图 跌水与急流槽 跌水与急流槽均为人工排水沟渠的特殊形式 用于陡坡地段 沟底纵坡可 达 100 是山区公路路基排水常见的结构物 由于纵坡大 水流湍急 冲刷作用严重 所以跌水 与急流槽必需用浆砌石块或水泥混凝土砌筑 急流槽的纵坡比跌水更陡 要求坚固耐用 主要纵坡可达 67 以上 有时需要更陡 为了节 省投资和结构稳定起见 槽身倾斜宜控制在 100 以内 急流槽应牢固设于地面上 端部及槽身设 阶梯形的耳墙 隔约为 2 5m 埋入地面以下 以防槽身位移 槽身较长时 每隔 10m 分段砌 筑 并预留伸缩缝 二 路基的防护 加固 路基防护是保证路基强度和稳定性的重要措施之一 其防护的重点是路基边坡 必要时也包 括路肩表面 以及同路基稳定有直接关系的近旁河流与山坡 总 说 明 书 第 12 页 共 18 页 路基边坡的破坏 最主要的原因就是水的影响 路基边坡的表面并不是绝对平整的 而总是 有一些凹槽 水在边坡上流动时会使之逐渐冲成小沟 水流也随之更加集中 造成小沟的加深和 扩大 最后导致边坡的破坏 此外 在温度的交替变化作用下 再加上风吹日晒的影响 也会造 成坡面的风化 剥落及坍塌等破坏 坡面防护主要就是保护路基边坡表面 免受雨水冲刷 减缓温度及湿度变化的影响 防止和 延缓软弱岩土表面的风化 剥落等演变过程 从而保护路基边坡的整体稳定性 并且还可兼顾到 公路与环境的美化 坡面防护设施 本身不承受外力作用 必须要求坡面岩土整体牢固 此外 坡面防护还应与 排水设施相结合 以便雨水能尽快排出路基范围 三 常用的坡面防护设施有植物防护 常用的坡面防护设施有植物防护 植物防护的方法主要有种草 铺草皮和植树 植物防护 可能美化环境与公路 调节边坡湿温 起到固结和稳定边坡的作用 同时又比较简单 经济 一 般来说 防护工程应优先考虑植物防护 当然 其土壤必须适宜于植物的生长 而且边坡比较平 缓 边坡不大 三 路面设计三 路面设计 路面结构是直接为行车服务的结构 不仅受各类汽车荷载的作用 且直接暴露于自然环境 中 经受各种自然因素的作用 路面工程的工程造价占公路造价的很大部分 最大时可达 50 以上 因此 做好路面设计是至关重要的 路面设计内容应包括路面类型与结构方案设计 路面建筑材料设计 路面结构设计和经济 评价 1 路面类型与结构方案设计 路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件 使用要求 材料供应 施 工和养护工艺等 并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案 由于路面工程 量大 基垫层材料应尽可能采用当地材料 并注意使用各类废弃物 必要时 应考虑采用新型 路面结构形式 新材料 新施工工艺 同时 应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计 施工 养护等共同保证的 可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构 2 路面建筑材料设计 路面建筑材料设计往往是路面设计中不受重视的一块内容 原因在于设计仅仅依据设计规 范或当地经验确定路面结构层次 指定各层次材料的标准规范名称 本次毕业设计运用了大学 期间所学的工程技术与材料科学知识 合理考虑了道路所在地的自然环境 材料所在路面结构 层次的功能等 论证合理地选择了材料类型和建议配比 3 路面结构设计 路面结构设计就是对拟订的路面结构方案和选定建筑材料 运用规范建议的设计理论和方 法对结构进行力学验算 现阶段公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面 学生应综合考 虑当地的环境 降水 材料 交通量等各方面因素后选定路面的类型 然后进行设计 路面结构层一般包括 面层 基层 垫层 路肩加固 路拱横坡根据公路等级 交通量和交 通组成 当地自然条件 以及地质土质 水文等条件 本设计采用了水泥混凝土路面 一 初拟路面结构 对比水泥路面和沥青路面性能 初拟本路段采用沥青混凝土路面 设计路面的上面 层为抗滑表层 材料采用 4cm 厚的 AC 13C 细粒式沥青混凝土 中面层采用 6cm 厚的 AC 20C 中粒式型沥青混凝土 下面层采用8cm 厚的 AC 25C 粗粒式沥青混凝土 基层为二灰结碎 石基层 作为计算层位 底基层采用20cm 的二灰土 二 路面结构层厚度设计 1 土基回弹模量的确定 由于本路段无实测条件 故可按查表法预测土基回弹模量值 1 确定临界高度 本路段土基设计为不利季节处于干燥状态 因为酉阳地区为 5 区 由设计资料知该地 区土质为粘性土 查 公路沥青路面设计规范 JTJ014 97 附录 E1 可确定临界高度 H1 在 2 1m 2 5m 之间 2 土的平均稠度 因本路段属于干燥类型 根据路基的临界高度 由 公路沥青路面设计规范 JTJ014 97 中 6 1 2 1 和 6 1 2 2 知路床表面以下 80cm 深度内平均稠度为 Wc 1 10 本 设计取 Wc 1 10 3 确定土基回弹模量 据以上所述查表得该地区的土基回弹模量为E0 52 0Mpa 为