惠水至长顺二级公路两阶段施工图设计.doc

惠水至长顺二级公路两阶段施工图设计前言：本课题来源于贵州省贵阳桐木岭经惠水至长顺公路(惠水至长顺段)改扩建工程。公路总体设计是一个系统工程，只有在做好总体设计的前提下，才能使工程建设科学合理为此，必须在坚持总体设计原则的基础上，以道路桥梁隧道为主体，兼顾其他专业设计的特点和要求，以达到满足道路及交通功能使用要求，并同时节约投资、减少用地充分利用和保护周边环境的目的。当前公路的发展不仅要满足交通功能，更应实现人、路自然的和谐与统一，满足可持续发展的需要。为此，在公路总体设计中，应遵循以下理念：第一，公路建设要与自然景观相结合，公路的线路选择应以不破坏环境为前提，公路断面形状要与自然融合，公路路基、路肩、边坡、护坡道等应与自然起伏的地形相适应。第二，造景与借景相结合，美化环境，融入自然。路线选线阶段应结合不同的地形、地貌、地质条件和不同的自然风光。公路景观设计应重点体现对原有景观资源的保护、利用和开发,最大限度地保护和恢复生态原始地貌,使公路与自然环境相协调。从景观设计入手,例如公路沿线局部路段的优美自然风光,可将其露在行人视野范围内。从公路结构入手,路基边坡应以曲线边坡为主,挡墙宜由高至低或由低至高变且与路线线形吻合。本设计的主要内容有：路线方案的选择、路线平、纵及组合设计、路基横断面设计、路基支挡防护工程设计、路面结构设计、路基路面排水工程设计、公路小桥涵等相关内容。设计的成果形式有：完成设计总说明书，并绘制路线平面图、路线纵断面图；路基标准横断面图、路面结构图、排水及防护工程设计图等工程图。1.概述1.1项目的历史背景贵州省贵阳桐木岭经惠水至长顺公路(惠水至长顺段)改扩建工程是贵州省骨架公路网规划（20032020）“三纵三横八联八支”中的第八联线（三都至兴仁）中的一段，也是省道S309线（麻江至兴义）中的一段，同时也是黔南州20062020年骨架公路网“三纵五横八联线”中的三联（三都坝长顺牛滚塘）的重要路段和组成部分。贵阳桐木岭经惠水至长顺公路路线全长72.225公里，分两期建设，第一期为桐木岭至惠水段已建成，其中桐木岭至赤土段建设规模为：公路等级：二级；设计速度60km/h；路基宽度10米；工程总投资9271.732万元，赤土至惠水段建设规模为：公路等级：二级；设计速度60km/h；路基宽度10米。第二期为惠水至长顺段即本项目建设规模为：公路等级：二级；设计速度60km/h，路基宽度10米，全长35.080085公里。该公路建成后将会与即将开工建设的贵广高速公路，惠水至罗甸公路一起成为黔南州西部主要骨架公路网，为黔南州的旅游资源开发，经济腾飞起到重要的推动作用，是开发黔南旅游资源、促进地方经济发展的“致富路”。同时本项目也肩负着大中城市的经济辐射作用，促进贫困地区开发、建设的双重功能，具有积极的现实意义和深远的社会影响。本项目起点与“四支”相连，终点位于“八联”上，沟通了区域路网。“四支”中贵阳桐木岭至惠水段设计速度60公里/小时，路基宽度12米，全线采用二级公路标准进行改造，现已完工。现有省道S309线惠水至长顺段在2001年最后一次改造，改造等级为二级，路基宽10米，但限于资金和工程量等因素，局部路段的平纵面指标仍未达到三级公路的标准，改造基本为顺地形展线，平曲线半径偏小，纵坡大，曲线间间距过短，与油化后的较好路面不匹配，是交通事故的多发路段。综合分析全段路线，大偏角小弯道、大纵坡较小半径的竖曲线、过集镇街道化、乡镇，村寨、学校、机关沿线分布，平交道口多且不规范，人车混行，管理困难，尤其是城镇赶集时，易造成交通堵塞。因此现有公路已不能适应沿线地区经济发展和客货运输的需求，成为制约沿线地区经济发展的重要因素，该公路的建设已迫在眉睫。1.2技术标准 根据贵阳桐木岭经惠水至长顺公路（惠水至长顺段）改扩建工程可行性研究报告的研究结论，结合本项目的自然环境和资金筹措情况；项目所处路网中的地位与作用、预测的远景交通量等，确定本项目采用收费管理的双车道二级公路标准（设计速度60km/h,路基宽度10米，为了利用老路并结合贵州省交通厅贵州省二级公路改扩建工程项目勘测设计技术指标运用指导意见，同向曲线间最小直线长度按4V计、反向曲线间直线最小长度按2V计）。设计文件的组成和内容依照交通部部颁公路工程基本建设项目设计文件编制办法和公路工程基本建设项目设计文件图表示例的规定执行。其主要技术指标见下表： 表1.1 主 要 技 术 指 标 表 序号项目贵阳桐木岭经惠水至长顺公路（惠水至长顺段）改扩建工程1公路等级二级公路2设计速度60km/h3停车视距75m4一般最小平曲线半径200m5极限最小平曲线半径125m6不设超高最小平曲线半径1500m7最大纵坡68最小坡长1509竖曲线一般最小半径凸形 2000（一般值）/1400（极限值） 凹形 1500（一般值）/1000（极限值）10路基宽度10m11行车道宽度23.5m12路面类型沥青混凝土路面、水泥混凝土路面13设计洪水频率大桥、中桥1/100，小桥、涵洞及小型排水构造物1/5014设计荷载公路级15地震设计烈度VI度区16服务水平三级1.3沿线地形、地质、地震、气候、及水文条件1.3.1 地形、地貌与公路建设的关系本项目位于云贵高原苗岭西南侧，沿线整体地势西高东低，最高海拔1370米，最低海拔960米。路线经惠水境内段大部分为剥蚀切割低中山沟槽谷地地貌，地形多较平缓，沿线及附近海拔多在9701180米之间，路线走向为北东-南西向；路线经长顺县境内段多为喀斯特峰丛洼地、峰林谷地地貌，岩溶形态多样，溶蚀洼地、峰丛、溶蚀孤峰、落水洞、溶沟、溶槽、石芽等发育，沿线及附近海拔多在10001370米之间，路线走向为近东西向，路线大部分路段沿山间谷地及沟谷布设，填挖不大，局部路段需翻越山岭，挖方较大。1.3.2沿线地质与公路建设的关系本项目沿线出露地层主要为白垩系、二迭系、石炭系和泥盆系地层，按由老到新顺序：泥盆系上统望城坡组（D3w）灰岩、白云质灰岩夹泥质灰岩；泥盆系上统尧梭组组（D3y）白云岩、硅质灰岩及灰岩；下石炭统者王组（C1z）泥晶灰岩、下部夹白云岩，厚数米至68m；下石炭统汤粑沟组（C1t）泥晶灰岩夹少量砂页岩，厚数米至270m；下石炭统祥摆组（C1x）石英砂岩、砂页岩夹炭质页岩及煤层；下石炭统摆佐组（C1b）白云岩、白云质灰岩及灰岩；上石炭统滑石板组（C2hs）灰岩和白云岩；上石炭统马平组（C2m）灰岩夹砾状灰岩；下二迭统梁山组（P1l）砂页岩夹煤，厚0190m；下二迭统茅口组（P1m）生物屑灰岩及白云岩；上二迭统吴家坪组（P2w）灰岩、燧石灰岩夹页岩、炭质页岩及煤；上二迭统大隆组（P2d）硅质灰岩夹凝灰岩，厚078m；上白垩统惠水组（K2h）砖红色砾岩、含砾砂岩及暗紫红色砂质泥岩；第四系地层主要为残坡积粘土、碎石土及冲洪积的砂卵砾石层。出露岩层主要为碳酸盐岩及碎屑沉积组合。根据各段地形地貌、地质情况不同，推荐线及比较线划分出以下工程地质段落：6）K3+140K4+180段：碎石土、粘土层厚25m，碎石土、粘土层较为密实，下伏地层为上二迭统吴家坪组（P2w）灰岩、燧石灰岩夹页岩、炭质页岩，强风化层厚15m，岩层产状11025，低中山沟谷地貌，线路位于沟槽及斜坡上，地形较平坦，部分需切坡。（7）K4+180K6+620段：碎石土、粘土层厚28m，碎石土、粘土层较为密实，下伏地层为上二迭统吴家坪组（P2w）页岩、炭质页岩夹灰岩、燧石灰岩，强风化层厚25m，岩层产状10535，低中山槽谷地貌，线路位于沟槽及斜坡上，地形较平坦，无高陡边坡。1.3.4 气候、水文与公路建设的关系本项目区属亚热带及中亚热带季风性湿润气候，冬无严寒、气候温和、雨量充沛、无霜期长。惠水县多年平均气温15.8，长顺县多年平均气温15.1，极端最低气温惠水县-7.3，长顺县-5，极端最高气温惠水35，长顺县34.1，两县年均降水量11501400mm左右，无霜期278282天。项目区内灾害性气候为冰雹、暴雨及干旱等，对施工影响不是很大，可常年组织施工。沿线水系属于珠江流域红水河水系，主要河流为涟江及支流。该区河流为雨源性河流，河流水源基本为大气降水，由于河流源短流细，受降雨影响大，雨季暴涨、旱季暴落，流量悬殊。公路沿线除了有丰富的河水可以用作公路建设施工用水外，还有泉水、溪沟流水都可以作为公路建设施工用水。由于山区河流易暴涨暴落，在路线跨越河流及沿河线路段设计、施工都必须作好充分考虑和准备，以免造成公路的水毁问题。本项目段地下水类型主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水等。第四系孔隙水主要分布于沟槽、谷地，埋深0.52m，含水层主要为粘土、碎石土、砂卵砾石，含水量较大，主要受大气降水与河水补给，对路基的影响主要表现为产生软土地基，造成路基沉陷，本项目局部路段存在这种情况，需作好路基底部排水设计；基岩裂隙水主要分布在断裂破碎带、砂页岩地层中，分布不均，储量变化大，基岩裂隙水对边坡的稳定有很大影响，需作好疏浚工作；在路线K11+020至终点段由于碳酸盐岩分布广，且受沿线褶皱构造及断层影响，基岩破碎，因此岩溶较发育，有溶洞、落水洞、溶沟、溶隙等多种岩溶形态分布，岩溶（裂隙）水储量大，主要接受大气降水和河流补给，向河流溪沟排泄，部分岩溶泉点位于路基及附近，丰水期流量大，对路基稳定有较大影响，线路设计时应做好泉点排水设计。1.4路线走向、主要控制点及工程概况本项目总体走向西南前行，路线点QD K0+000位于省道S101线进惠水绕城线前长岭小学，经小庄田坝、于K2+600处接上省道S309线，经川东化工厂、大龙乡、鸟落关、蛤蟆井、威远镇、羊角屯、拢院、长顺县城、止于上井（ZD K34+451.420），接S309线长顺至紫云公路。推荐线线全长35.080085公里。沿线经过惠水县的大龙乡、长顺县威远镇、长顺县城。沿线经过的河流主要有濛江。沿线与省道S101、S309，县道X962、X980公路径相连接。本项目工程概况及主要工程内容见下表: 表1.2建设规模及主要工程内容一览表 序 号指 标单 位数 量1路线长度KM35.0800852计价土石方万M373.8893路 面千M2384.5084特殊路基处理KM12.545防护及排水工程千M3244.3166大桥米/座无中、小桥米/座197/57涵 洞米/道2328.6/1638征 地亩893.5441.5 沿线筑路材料及水电等建设条件本段沿线筑路材料较为丰富，在公路沿线两侧均有相当数量的石灰岩、燧石灰岩、白云岩石可开采加工公路建设用块片石、碎石、砂等材料。沿线已有一些现成的砂、石料场可供使用，施工时在对环境破坏较小的前提下也可新开辟部分料场。另外由于部分路段挖方剩余石料较多，且石质坚硬，也可就近清拣利用。本次勘察根据情况选取代表性样本进行了相应的抗压、磨耗、压碎值等试验，试验结果表明沿线所选料场质量满足本项目要求。水泥：本合同段所需水泥量较大，可从贵阳、惠水及长顺购进所需水泥，数量及质量均能满足项目需要，道路运输方便。沥青：由于本地不产沥青，需通过铁路组织运输至修文扎佐，再通过货车沿现有国省道运输至工地。钢材：本合同段所需钢材可从贵阳市购进。水：沿线大部分路段水资源丰富，水质纯净，对混凝土无腐蚀作用，可满足施工和生活用水需求。电、通讯：沿线电力、电讯网络分布广，设施完善，用电、通讯很方便，可向当地电力、电讯部门申请供电和安装通讯工具。运输：本合同段为改建工程，局部改线段离老路稍远，但多有机耕道沟通，需修约3公里便道，其余路段虽有新线但离老路都不远，大部分路段可利用原有老路组织工地运输，便道工程量较小。1.6 与周围环境和自然景观相协调情况本项目位于云贵高原苗岭西南侧，沿线整体地势西高东低，最高海拔1370米，最低海拔960米。公路路线位于惠水县和长顺县境内，沿线自然植被较好，本项目设计已充分考虑了与沿线自然景观相协调，尽量避免大填大挖，破坏自然生态环境，力求做到人工构造物与天然景观的融合。本项目尽量利用原有公路，少占良田好地，减少地表破坏，采取相应的排水措施保护地表径流的原有状态。跨越溪流、水渠皆修建桥梁、涵洞等过水设施。本着路基土石方自行平衡的原则，考虑纵横设计。有组织借、弃路基土石方，尽可能以调运解决、形成有序的借方和废方，不得任意就地取、弃。对采用的取土、弃土坑(场)应采取拦截等防护措施，防止造成水土流失。本项目要求路面的平整性和吸震性能，以减少震动和噪音对沿线居民的干扰。对纵坡进行合理控制，以减少低速档的使用次数，相应减少汽车尾气的排放。应尽力使用无铅汽油，减少尾气排放污染。路基两边外侧，有序的植树和边坡防护等措施以美化路容和改善环境。2道路平面设计2.1公路等级的确定根据公路工程技术标准将公路根据功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。高速公路：四车道高速公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆。六车道高速公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量4500080000辆。八车道高速公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量6000010000辆。一级公路：四车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量1500030000辆。六车道一级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆。二级公路：双车道二级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆。三级公路：双车道三级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量20006000辆。四级公路：双车道四级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下。单车道四级公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。表2.1各汽车代表车型与车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t7t的货车大型车2.0载质量7t14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车2.1.1已知资料表2.2路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率6.0%）东风EQ140黄河JN150黄河JN162黄河QD351交通SH141长征XD980长征CZ361延安SX161300200120200150120200602.1.2交通量计算初始年交通量：N=3001.5+2002.0+1201.5+2001.5+1501.5+1202.0+2002.0+602.0=2315辆/日2.1.3确定公路等级根据规范取该公路远景设计年限为15年，则远景设计年限交通量N: 辆/日由远景交通量可知本次设计道路等级为二级公路。所以根据给定的条件，本次设计路线为山岭重丘区二级公路。2.2直线长度的确定 1. 直线的最大长度根据规范规定：直线的最大长度（单位为m）为20V（V设计速度，kmh），一般情况下应尽量地避免追求过长的直线指标。2. 直线的最小长度为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定的直线长度。一般规定，同向曲线之间的最短直线长度以不小于6V为宜，反向曲线之间的最短直线长度以不小于2V为宜.2.3缓和曲线最小长度的确定1. 按离心加速度的变化率计算 Ls=0.036v/R=15.552. 按反应时间计算 Ls=v/1.2=503. 按超高渐变率计算 Ls=Bib/p=52.5 （B取3.52=7，ib取0.05，p取1/125）4. 按视觉条件计算 Ls=R/9=55.56取5的整数倍，最终Ls取602.3平面线形设计2.3.1二级公路的主要技术标准表2.2公路技术指标表设计车速60/h平曲线一般最小半径200m极限最小半径125m缓和曲线最小长度50m不设超高的圆曲线最小半径路拱2.0% 1500m路拱2.0% 1900m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2000m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m极限最小半径1000m2.3.2平面线形要素的组合与衔接1.直线与曲线的组合直线与曲线在平面线形设计中往往是交替运用的，为了保证线形设计质量，直线与曲线的组合与过渡应协调平顺。平曲线的半径及其设计使用长度应与邻近的直线长度相适用。由于长直线容易导致高速行车，所以长直线的尽端应避免适用小半径的曲线，当直线长度：L500m 时，宜R500m；而较短的直线与小半径的平曲线连在一起，频繁转弯，容易造成驾驶员操作紧张，此时的曲线不宜太小，当时L500m，应有RL。2.平面线形组合本设计中平面线形组合均为基本型，应按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合，为了使线形协调，宜将回旋线圆曲线回旋线的长度设计比设为；1: 1: 1当曲线半径较大，平曲线较长时，也可将回旋线圆曲线回旋线的长度设计比设为1: 2: 1等组合形式。2.3.3平曲线的最小长度1.平曲线的极限最小长度根据规范：平曲线的极限最小长度应按汽车6s行程设置曲线。2.平曲线的一般最小长度公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线和一段圆曲线组成，中间的圆曲线的长度也宜有不短于3s的行程。2.3.4路线曲线要素计算（1）、路线简介该二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：全长：3043.395, 交点：5个（不含起点和中点）交点桩号：K0+364.325、K0+688.704、K1+148.905、K1+851.853 K2+454.752、圆曲线半径：200、250、400 、400、 500 缓和曲线长度：60m，60m，65m，65m，70（2）、曲线要素JD1：K0+364.325设， ，则曲线要素计算如下：主点里程桩号计算：JD1：K0+364.325 （计算无误）JD2：K0+688.704设， ，则曲线要素计算如下：主点里程桩号计算：JD2：K0+688.704 （计算无误）JD3：K1+148.905设， ，则曲线要素计算如下：主点里程桩号计算：JD3：K1+148.905 （计算无误）JD4：K1+851.853设， ，则曲线要素计算如下：主点里程桩号计算：JD4：K1+851.853 （计算无误）JD5：K2+454.752设， ，则曲线要素计算如下： 主点里程桩号计算：JD5：K2+454.752 （计算无误）3.路线纵断面设计3.1概述沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线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的大小和长度，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。3.2纵断面设计的原则（1） 纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。（2） 纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。（3） 平面与纵断面组合设计应满足：（4） 视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（5） 平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。(6) 平、纵线形的技术指标大小应均衡。（7） 合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。（8） 与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。3.3纵坡设计的一般要求（1） 设计必须满足标准的各项规范（2） 纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。（3） 沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。（4） 应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。（5） 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）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。（7） 在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。3.4纵断面的设计要点纵断面设计的主要内容是根据道路的等级、沿线自然条件和构造物控制高程等，确定路线合适的高程、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓，坡长和竖曲线长短适当，平面与纵面组合设计协调以及填挖经济、平衡。3.4.1关于纵坡极限值的运用根据汽车动力特性和考虑经济等因素制定的极限值，设计时不可轻易采用，应留有余地。一般讲，纵坡缓些好，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应低于0.3%0.5%。3.4.2关于最小坡长坡长是指纵断面两变坡点之间的水平距离。坡长不宜过短，以不小于设计速度9s的行程为宜。对连续起伏的路段，坡度应尽量小，一般可取竖曲线最小长度的35倍。3.4.3关于竖曲线半径的选用竖曲线应选用较大半径为宜。在不过分增加工程量的情况下，应选用大于或等于一般最小半径的半径值，特殊困难方可用极限最小值。坡差小时应尽量采用大的竖曲线半径。当有条件时，应按下表的规定进行设计。表3.1视觉要求的最小竖曲线半径设计速度/(km/h)竖曲线半径/m凸形凹形1202000012000100160001000080120008000609000600040300020003.5纵坡设计的步骤（1） 准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。（2） 标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。（3） 试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。（4） 调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。（5） 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。（6） 定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取到0.1，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。（7） 设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。（8） 计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。3.6竖曲线计算3.6.1概述竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。标准规定： 表3.2 竖曲线技术指标设计车速（km/h）60最大纵坡（）6%最小纵坡（）0.3%凸形竖曲线半径（m）一般值2000极限值1400凹形竖曲线半径（m）一般值1500极限值1000竖曲线最小长度（m）50该二级公路路线总长3047.249m，全线共设三个竖曲线，其中一个凸形曲线，两个凹形曲线。变坡点桩号：K0+890、K1+620、K2+160纵坡坡度：-2.083%、+1.063%、+2.187%、-1.962%竖曲线半径： 6000m、6000m、9000m，竖曲线要素的计算公式竖曲线要素的计算公式汇总如下： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4）式中 竖曲线半径，（m）； 切线长，（m）； 竖曲线长，（m）； 外距，（m）； 竖曲线上任意一点到曲线起点或终点的水平距离，（m）；竖曲线上与相对应的点到坡度线的高差，也称为修正值或竖距。3.6.2竖曲线设计变坡点1：K0+890（1）竖曲线要素计算已知：， 设置凹形曲线，设半径，曲线要素计算如下： （2）设计高程计算竖曲线起点桩号=(K0+890.000)94.38=K0+795.62竖曲线起点高程=1004.236-94.38（-2.083%）=1006.202m竖曲线终点桩号=( K0+890.000) +94.38= K0+984.38竖曲线终点高程=1004.236+ 94.38（1.063%）=1005.239m变坡点2：K1+620（1）竖曲线要素计算已知：， 设置凹形曲线，设半径，曲线要素计算如下： （2）设计高程计算竖曲线起点桩号=(K1+620.000)56.2=K1+563.800竖曲线起点高程=1011.993-56.2（1.063%）=1011.396m竖曲线终点桩号=( K1+620.000) +56.2= K1+676.200竖曲线终点高程=1011.993+ 56.2（2.187%）=1013.222m变坡点3：K2+160.000（1）竖曲线要素计算已知：， 设置凹形曲线，设半径，曲线要素计算如下： （2）设计高程计算竖曲线起点桩号=(K2+160.000)198.855=K1+961.145竖曲线起点高程=1023.802-198.855（2.187%）=1019.453m竖曲线终点桩号=( K2+160.000) +198.855= K2+358.855竖曲线终点高程=1023.802+ 198.855（-1.962%）=1019.900m4.横断面设计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图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求：1、横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行公路路线设计规范（JTG D20-2006）规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并更具公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。2、设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与配合，不能任意减、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小，纵坡适宜，可考虑与路基边沟合并，但边沟断面应适当加大。3、路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑直立的加筋土挡墙。4、地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑进行设计。4.1横断面的组成4.1.1横断面的组成公路横断面由行车道、中间带、路肩、边沟、边坡等部分组成。4.1.2路基的类型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，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、路堑和填挖结合三种类型。（1）路堤路堤是指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1.01.5者，属于矮路堤；填土高度大于 18（土质）或20（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.518m范围内的路堤为一般路堤。矮路堤常在平坦地区取土困难时选用。平坦地区地势低，水文条件较差，易受地面水和地下水的影响。设计时应注意满足最小填土高度的要求。力求不低于规定的临界高度，使路堤处于干燥或中湿状态。路基两侧均应设边沟。高路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和横断面经济合理，需要进行个别设计，高路堤、浸水路堤的边坡可采用上陡下缓的折线形式。为防止水流的侵蚀和冲刷坡面，高路堤和浸水路堤的边坡，须采取适当的坡面防护和加固措施。（2）、路堑路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基。挖方边坡可根据高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚应设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。挖方路基处土层地下水文状况不良时，可能导致路面的破坏，所以对路堑以下的天然地基，要人工压实至规定的压实程度。必要时应该翻挖，重新分层填筑、换土或进行加固处理，采取加铺隔离层，设置必要的排水设施。（3）、半填半挖路基位于山坡的路基，通常选取路中心的标高接近原地面的标高，以便减少土石方数量，保持土石方数量横向平衡，形成半填半挖路基。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的断面形式。上述三类典型横断面形式，各具特色，分别在一定条件下使用。由于地形、地质、水文等自然条件差异很大，且路基位置、横断面尺寸及要求等，亦应服从于路线，路面及沿线结构物的要求，所以路基横断面类型的选择，必需因地制宜，综合设计。4.2横坡度的确定4.2.1路拱坡度为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱，其倾斜的大小以百分率表示。根据路基设计规范，为有利于路面的排水，路面应设置一定的横向坡度，对于不同路面规定不同范围的横坡限制：表4.1路拱拱度路面类型路拱拱度/ %沥青混凝土、水泥混凝土12其他沥青路面1.52.5半整齐块石23碎、砾石2.53.5低级路面344.2.2路肩坡度当硬路肩的宽度2.25时，应设置向外倾斜的横坡。当行车道超高横坡值不小于8%时，曲线外侧应设置向内倾斜的横坡。当当硬路肩的宽度2.25时，曲线外侧路肩横坡的方向及其坡度值应与行车道相同。曲线外侧的路肩横坡方向及其坡度值：见表4-2表4.2 路肩横坡方向及其坡度表行车道超高值（%）2、3、4、56、78、9、10曲线外侧路肩横坡方向向外侧倾斜向内侧倾斜向内侧倾斜曲线外侧路肩坡度值（%）-2-1与行车道行坡相同4.3曲线超高和加宽4.3.1超高及超高缓和段（1）、超高为迅速排除路面水，一般把公路路面修筑成具有一定横向坡度的路拱形式，这样在圆曲线路段的弯道上，当汽车沿着双向横坡的外侧车道行驶时，由于车重的平行路面分力与离心力的平行路面分力的方向相同，且均指向曲线外侧，将影响行车的横向稳定。圆曲线半径愈小，对汽车行驶的横向稳定影响愈大，故在弯道设计中，为了能像在路面内侧车道行驶时那样用车重的平行路面分力抵消一部分横向力，以保证行车的横向稳定，可将外侧车道升高，构成与内侧车道倾斜方向相同具有一定横向坡度的单坡横断面，这样的设置称为超高，其单坡横断面的横方向坡度叫做超高横坡度，简称超高度iy。公路路线设计规范（JTG D20-2006）规定：超高横坡度按计算行车速度、半径大小，结合路面类型、自然条件和车厢组成情况确定。高速公路、一级公路的超高横坡度不超过10%，其他各级公路不超过8%。（2）、超高缓和段从直线上的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面，由一个逐渐变化的过渡路段，这一逐渐变化的过渡路段称为超高缓和段，一般公路的超高缓和段原则上利用缓和曲线段。 超高过渡方式所设计的公路是具有中间带的平原高速公路，采用绕中央分隔带边缘旋转，以这样的方式，将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持水平状态。 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： 式中：旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度，（）； 超高坡度与路拱坡度代数差，（）； 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。4.3.2超高值的计算本公路为无中间带的公路。超高的计算方式有三种：（1）、绕未加宽前的内侧车道边缘旋转；（2）、绕中线旋转；（3）、绕外边缘线旋转。上述各种方法中，绕边线旋转，由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此法。绕中线旋转可以保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小，多用于旧路改建工程。而绕外侧边缘线旋转是一种比较特殊的设计，仅用于某些为改善路容的地点。下面采用绕路面中线旋转超高值计算方法来计算超高值以交点1为例（详见超高加宽表）超高过渡段：所以取超高缓和段长度，则当时，即在双坡阶段中，超高值计算如下1）路肩内边缘2）路中线 3）路肩外边缘 当时，即在旋转阶段中，超高值计算如下1）路肩内边缘2）路中线 3）路肩外边缘 圆曲线全超高阶段1）路肩内边缘2）路中线 3）路肩外边缘 4.3.3曲线的超高及加宽的过渡汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。对于R 250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。有三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。二级公路设计中采用比例过渡，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意点的加宽值： 式中： 任意点距缓和段起点的距离 （m）；L 加宽缓和段长 （m）；b 圆曲线上的全加宽 （m）。4.4 土石方数量计算与土石方调配4.4.1 横断面面积的计算为计算路基土石方数量需先求得横断面面积，当地面不规则时，常采用的方法有积距法和几何图形法。横断面面积计算时应注意的问题：1、填方面积和挖方面积应分开计算。2、填方面积中填石、加固边坡、填土等也应分开计算。3、如基底是淤泥需换土时，先算出挖出淤泥的面积，再计算换土填方面积，即统一面积计算两次。同理，挖方台阶的面积也应计算两次。4.4.2 路基土石方工程数量的计算各中桩的横断面面积求出后，即可进行土石方工程数量计算。常采用平均断面法计算。假定相邻两横断面间为一横断面积为两端断面积平均值的棱柱体，其高是横断面的间距。 在路基土石方数量计算表中进行计算。4.4.3 土石方调配计算路基土石方工程数量后，还应进行土石方的调配，以便确定填土用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量。通过调配，合理的解决各路段土石方数量的平衡和利用问题，使路堑挖出土方，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。（1）、调配原则在半填半挖断面中，应首先考虑本路段内移挖作填，进行横向平衡，然后再作纵向调运，以减少总的运量。调配时应考虑到桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不能跨沟调运，同时应注意施工的可能和方便，尽可能避免和减少上坡运土。为使土石方调配合理，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”，除考虑经济运距，还要综合考虑弃土或借土占地、赔偿青苗损失以及对农业生产的影响问题。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（保证不同的土分层填筑路基）和人工构造物的材料供应（如小桥涵所用的片石）。位于山坡上的回头曲线路段，要优先考虑上、下线的调运。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，在可能的条件下宜将土平整为耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损害农田。（2）、调配方法本设计有些地段要大部分填方，而有些地段要大部分挖方，总体上计算填方大于挖方。但可以将大部分的挖方采用机械运土，转移到需要大部分填方的地段，以保证借方的最小数量。5.路基路面排水设计路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素也很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护中，必须十分重视路基路面排水工程。5.1 路基路面排水的一般原则1、排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，做到及时疏散，就近分流。2、设计前查明水源和地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑排水与桥涵布置相配合，地下与地面排水相配合，平面布置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不良的路段，还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计。3、各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当的增设管涵或加大管涵孔径，以防农业用水影响路基稳定。路基边沟一般应用作农田灌溉渠道，两者必须合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。4、路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟渠和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，对于土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注意必要的防护与加固。5、路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固使用，又必须讲究经济效益。6、为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，也可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。5.2 路基排水设备5.2.1 边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到表沟的排水作用。边沟的纵