重庆某二级公路毕业设计

第 24 页 共 24 页第一部分： 设计说明书内容摘要: 根据设计公路的交通量及其使用任务和性质，确定公路等级。在此基础上，结合沿线自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案论证与比选，确定合理的设计方案。并推荐一个最佳方案进行详细技术设计，内容包括：路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，给出环境评价, 并完成施工图设计阶段应完成的各种图、表及设计说明书。关键字：交通量，公路等级，自然条件，技术标准，平、纵、横设计，路基路面，排水, 环境评价目录第一章 设计技术标准的确定2第一节 设计意义2第二节 沿线地貌，地形，地质，及自然地理特征2第三节 道路等级和主要技术指标的论证和确定3第二章 路线设计5第一节 路线方案确定5第二节 路线平面设计6第三节 路线纵断面设计8第三章 路基设计9第一节 路基横断面设计9第二节 路基排水设计10第三节 路基防护设计12第四章 路面设计12第一节 路面结构类型选择12第二节 沥青混凝土路面设计12第五章 桥涵布置21第六章 其他沿线设施及环境保护22第七章 小结22附录 主要参考资料 23第一章 概 述第一节 设计意义通过该设计锻炼学生将所学专业知识综合应用于工程设计的能力，使其能够独立进行一般公路设计，达到通过设计对所学专业知识进行巩固和灵活运用的目的。第二节 沿线自然地理特征1.2.1气候特点重庆市从韩家寺到杨家路段所在地区处属于东部温润季冻区，气候寒冷，主要的病害有冻胀、翻浆、水毁和积雪等。冬季气温很低，路面结冰会严重影响行车安全，春融期又可能发生冻胀、翻浆等病害，降雨量为648.2mm,夏季水量暴涨会冲毁路堤，这些都会对公路交通构成严重威胁；冬季气温最低为38，夏季最高气温为36.5，夏冬温差较大，路面设计应注意高温稳定性和低温抗裂性；最大冻深为1.91m，设计路面的总厚度时要考虑这个因素，保证最小防冻厚度。主风向为西南风。1.2.2沿线的工程地质及水文地质情况沿线山体稳定，无不良地质状况，山坡上1米以下是碎石土，山顶多有碎落现象，在碎落带地区设置碎落台，以堆积碎落岩屑和土石，便于养护时清理。1.2.3沿线的植被及土壤分布情况。多丘陵和山地，山岗处树木较多，农田处有灌木区，农田多旱地。沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。1.2.4道路建筑材料及分布情况沿线有丰富的砂砾，有小型采石场和石灰厂，水泥和沥青均需外购。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。1.2.5交通量资料： 近期交通量 车型数量车辆折算系数三菱FR4152501.5五十铃NPR595G1401.5江淮HF140A1001.5江淮HF1502002.0东风KM3403501.5东风SP9135B1203.0五十铃EXR181L1103.0 交通增长率： 7% 。 道路必经点: 无要求 。 其它： 无 。 第三节 道路等级和主要技术指标的论证和确定 道路作为一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的带状构造物。公路的路线位置受社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约。我们设计的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。1.3.1 道路等级的确定道路等级的确定应根据公路网的规划，从全局出发，按照公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。1.3.1.1 交通量计算及公路等级的选用设计路线位于广西重庆地区，坐落于四面环山的小盆地中心，为平原微丘区。根据调查的交通资料可计算出设计年限的远景交通量，计算如下：预测交通组成表 车型数量车辆折算系数三菱FR4152501.5五十铃NPR595G1401.5江淮HF140A1001.5江淮HF1502002.0东风KM3403501.5东风SP9135B1203.0五十铃EXR181L1103.0年平均增长率：7%，交通量换算采用小客车为标准车型，其系数规定为：小客车=1.0 （19座的客车和载质量2t的货车）中型车=1.5 （19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）根据以上规定，各种汽车折合成小客车远景设计年限平均昼夜交通量Nd为： 起始年平均日交通辆N0=730（1+0.069）1.5+640（1+0.0691.5）+370（1+0.069）2+1350（1+0.069）=4431(辆/日)则Nd=N0(1+r)n-1=4431（1+0.069）15-1=11277（辆/昼夜）根据公路工程技术标准JTG-B01-2003，公路等级选为平原微丘区二级公路，设计年限n=15年。1.3.1.2确定道路等级按规范规定，二级公路所适应的年平均昼夜交通量为500015000辆，故该设计公路的等级定为平原微丘区二级公路。1.3.2主要技术指标的论证和确定1.3.2.1行车速度重庆地区为平原微丘区，该路设计为二级公路，故选用行车速度V=80km/h1.3.2.2最小半径的确定当汽车在弯道上行使时，会受到离心力的作用，为保证汽车行驶安全，曲线上的路面做成外侧高，内侧低的单向横坡形式，即超高。此时水平分力可以抵消离心力的作用。X=F*cos-G*sinY= F*sin+G*cos由于较小，故可视为sin=tg=ih， cos=1;所以，X=F-G*ih=G(v2/gR-ih)设=X/G=v2/gR-ih= V2/127R-ih，该是表达了横向力系数与车速、平曲线半径及超高之间的关系，值愈大，汽车在平曲线上的稳定性愈大。式中：R-平曲线半径（m）； -横向力系数； V-行车速度（KM/h）; v-行车速度(m/s); ih-横向超高系数。不产生横向倾覆的最小平曲线半径R V2/127(b/2hg+Ih);不产生横向滑移的最小平曲线半径R V2/127(h+ih)汽车在平曲线上行使时的横向稳定性主要取决于横向力系数值得大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般b2hg,而h0.5，所以hb/2hg。依旧是汽车在平曲线上行使时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象，为此，设计中只要保证不产生横向滑移，也就保证了横向倾覆稳定性。即半径满足R V2/127(h+ih)即可。1.3.2.3缓和曲线缓和曲线是道路平面线形要素之一，它曲率连续变化，便于车辆遵循，离心加速度逐渐变化，乘客感觉舒适，可增加视觉美观。当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。缓和曲线采用回旋曲线。缓和曲线的长度从以下几个方面考虑确定：一般汽a.驾驶操作从容，旅客感觉舒适 lsmin=0.0214V3/R*s=0.0214*803/400*0.4=68.5mb.超高渐变率适中由于在缓和曲线上设置有超高渐变段，如果缓和曲线太短会因路面急剧的由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。按规范规定的适中的超高渐变率，导出缓和段最小长度。 lsmin=Bi/p=9*0.06/(1/150)=81mc.行驶时间不过短车在缓和曲线上的行驶时间不应少于3秒，即缓和曲线不应短于67m。综合考虑，缓和曲线尽量不要短于80 m左右，至少不应小于规范给定的70米的要求。1.3.2.4. 主要技术指标 根据公路工程技术标准，平原微丘区二级公路各项指标为：指标名称单位指标名称单位计算行车速度80km/h车道数2行车道宽7.5m路基宽度12m硬路肩宽1.5m土路肩宽0.75m停车视距110m会车视距220m超车视距550m 圆曲线一般 最小半径400m圆曲线极限 半径值250m缓和曲线 最小值70m不设超高 最小半径2500m最小坡长200m最大纵坡5%竖曲线极限 最小半径3000m（凸）竖曲线一般 最小半径4500m（凸）2000m（凹）3000m（凹）竖曲线 最小长度70m超高横坡度 最大值8%第二章 路线设计第一节 路线方案确定根据设计要求、公路现状,确定公路线路走向的基本原则是:1) 重庆地区公路作为旅游资源开发的主干线,其走向既要符合旅游开发发展总体规划,又要与沿乡镇规划紧密结合,合理衔接.2) 避让村镇、干渠及高压干线等,尽可能减少拆迁民房等建筑物.3) 新建线路选择应尽可能避免和减少破坏现有水利灌溉系统.4) 坚持技术标准,尽可能缩短行车里程.根据以上原则,最终在方案一和方案二中进行了方案比选.方案一中间段所走路线比方案二地势稍高，地下水离路面较远，容易将路面处理成干燥状态。从纵断面上看方案一的路面不会有太大的填挖工程，由此相对于方案二，方案一的优点是可以合理利用沿线的筑路材料，减小了运土的困难，同时不会占用方案二所走路线的良田，避免了增添大量通道所带来的工程量。于是选定方案一为最终方案。在本路线设计中，路线起点至位于山岭区，大约1.5公里后路线所经地区地势比较平缓，便于展线。但在起始的山岭区路段，由于重庆地区石质以石灰岩为主，且山势较陡，路线定线中，一旦路线与这种山相遇，应尽力避让，否则，不仅工程量会极大增加，支挡工程数量巨大，且对于施工会带来极大困难，故在此路段，本人的设计思路为，宁可选用指标较低的平面线形，也要对其进行避让。利用连续的三个曲线（包括两个S型曲线）成功的避过了山岭。如下页图中所示：在其它的路段中，由于没有农田也没有陡峻山岭的影响，本路线大部分采用了利用原有小径的方法，利用原路已有的挖方来降低工程量。同时保证平面线形指标。但由于资料不全，实际读取地面线高程时，仍假设为未挖方过的地面，实际工程量应比计算的工程量小。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，研究并拟定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。在平原区路段，综合考虑了地下水、地表积水的影响，以及设置涵洞的要求，拉坡时，一般保证填土高度在1m以上，以保证路基稳定，但一些地方考虑到工程量不太大以及填挖均衡，出现一些矮路堤。第二节 路线平面设计选线是在道路规划起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。2.1 平面线形设计2.1.1.平面线形的设计步骤:平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中：应保证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足行驶力上的要求。（1） 路线的交点主要确定路线的具体走向位置，因此其位置的确定非常重要。必要时应做相应的比较方案进行比选，保证方案可行、经济、合理、工程量小。（2） 曲线和缓和曲线长度的确定首先在满足曲线及缓和的最小长度的前提下，初步拟定其长度，然后平曲线半径及缓和曲线长度可以根据切线公式或外距公式反算 在初步设计时可忽略p,并近似取q=Ls/2,由、即可得： 在确定R,Ls以后就计算各曲线要素，推算各主点里程及交点的里程桩号。最后由平面设计的成果可以得到直线曲线及转交表。(3) 充分利用土地资源，减少拆迁。就地取材，带动沿线城镇及地方.经济的发展（4）公路平面线形是由直线、圆曲线和缓和曲线构成。直线作为使用最广泛的平面线性，在设计中我们首先考虑使用。重庆地区的该新建二级公路，所经区域既有平原区，也有山区，本设计在平原区主要采用了较高的技术指标以争取较好的线形。在山区，由于本地区山岭石质主要为石灰岩，且坡度极为陡峻，故采取了避让的措施，采用了指标较低的线形，以减少工程量。同时应注意同向曲线间的直线最小长度应不小于6V，即480米；反向曲线间的直线最小长度应不小于2V，即160米。2.1.2平面设计中的基本原则在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：(1) 平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；本设计地区部分地势开阔，处于平原微丘区，路线直捷顺适，在平面线形三要素中直线所占比例较大。在设计路线中间地段，地势有较大起伏，路线多弯，曲线所占比例较大。路线与地形相适应，既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题，这一点对于处于旅游区的地区来说特别重要。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。(2) 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足：高速公路、一级公路以及计算行车速度60Km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。本路线计算行车速度为80Km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适应，尽量做到了“平包竖”。(3) 保持平面线形的均衡与连贯；为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出现长直线以及高低标准的过渡。(4)避免连续急弯的线形；连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中可在曲线间插入足够的直线或回旋线。(5)平曲线应有足够的长度；平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整。缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程，当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时圆曲线长度为0。路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，7应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。2.1.3线形设计路线的平面设计所确定的几何元素是以设计行车速度为主要依据的。本路段平面线形主要以基本线形和S型为主。按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合 。为了实现行连续，协调，回旋曲线圆曲线回旋线之比尽量符合1:1:1.最小缓和曲线长度70m . 设计路线共有7个交点 ，为提高公路使用性能，在圆曲线半径的选择过程中尽量选取较大的半径。当地形限制较严时方可采用极限。本设计中偏角均大于7，不存在小偏角问题。第三节 路线纵断面设计2.2.1 纵断面的设计主要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，在变化起伏的空间线中选取合适的组合、搭配，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。2.2.2最大纵坡根据公路工程技术标准（JTG B01_2003）规定，二级公路（平原微丘区）的最大纵坡，应不大于5%，在长路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡。纵坡的长度不小于200米。当坡度为4%时，最大坡长为900米；当坡度为5%时，最大坡长为700米。当连续纵坡大于5%时，应在不大于上述长度处设置缓和坡段，缓和坡段的纵坡应不大于3%，且其长度不小于200米。平均纵坡一般以接近5.5%为宜，且任何相连3Km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。制定最大纵坡时不仅从设计车型的爬坡能力考虑，还要考虑汽车在纵坡上能否快速，安全及行车的经济性。设计时，应尽可能选用小于规定最大纵坡的坡值。2.2.3最小纵坡 在长路堑地段。设置边沟的低填方地段以及其他横向排水不畅地段，为满足排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的纵坡，并做好纵、横断面的排水设计。2.2.4坡长 二级公路平原微丘区最小坡长为200m.2.2.5合成坡度在有平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水线方向。将合成坡度控制在一定范围之内，目的是尽可能避免急弯和陡坡的不利组合，防止因合成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险，保证车辆在弯道上安全而顺适的运行。在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过9.0%。当路线的平面和纵坡设计基本完成后，应检查合成坡度I。如果超过最大允许合成坡度时，可减小纵坡或加大平曲线半径以减小横坡，或者两方面同时减小。2.2.6纵面设计经计算机反复电算优化，挖填基本合理，纵坡均匀平缓，利于排水。竖曲线半径尽量采用较大值。本路段线位高程在121143之间，共设有变坡点四处。平纵面组合基本顺适，方向明确，组合合理。2.2.7 纵断面设计步骤：边坡点的确定主要依据公路工程技术规范的规定，比如：最大纵坡、最大及最小坡长的限制、填挖工程量、经济点、施工要求以及路基稳定需要等来确定。最终确定边坡点高程、桩号、坡长、坡度以及竖曲线半径、长度等。传统做法如下：（1）.准备工作，从地形图上依据平面线形读取高程数据，然后在厘米图纸上点绘地面线。（2）.标注控制点，控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。本设计路段的标高控制点主要为：涵洞的路基控制标高、净空要求等。（3）.试坡，在一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，本着以“控制点”为依据的原则，在这些点间进行穿插和取直，试定出若干条直坡线。初步定出变坡点，变坡点应选在整10米桩上。（4）.调整，将所定坡度对照技术标准检查设计的最大最小纵坡坡长等是否满足平纵配合。（5）.定坡，经调整后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号高程确定下来，坡度值由两相邻变坡点的高差和坡长之比求得。（6）.设置竖曲线 第三章 路基设计路基应根据其使用要求和当地自然条件，并结合施工方案进行设计，既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。 影响路基强度和稳定的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，并结合路面排水，综合排水设计，形成完整的排水系统。修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，以适当处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。第一节 路基横断面设计横断面的组成由设计交通量、交通组成等因素确定，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。 本公路采用单幅双车道，混合交通，只要各行其道、视距良好，车速一般不受影响，但当交通量很大时，受大型车、非机动车影响。 由于本公路上圆曲线半径均大于250m，可以不加宽。土路肩主要保护路面和路基，提供侧向余宽。为迅速排出路面和路肩上的降水，将路面和路肩做成有一定横坡的斜面（如下图所示）。为消除曲线上的离心力，曲线采取绕内边线旋转超高方式。公路用地取路堤两侧排水沟外缘以外，或路堑坡顶截水沟外沿以外不少于2m的土地范围。3.1.1 填方路基砾类土、砂类土应优先选作填料，细粒土可填于路堤底部。基地土密实、地面横坡缓于1：5,路堤可直接填筑，地表树根草皮和腐土应清除，若坡度陡于1:0.5,则应做成台阶状，台阶宽不得小于m，阶底有2%-4%内向倾斜坡度。对于跨沟的高路堤应避开滑坡、冲沟等不良地质段，对地表水采取拦截、排除措施，防止湿陷和冲沟，减少地基土下沉。3.1.2 挖方路基挖方边坡应根据边坡高度、土的状况、地下水的状况等因素确定，由于重庆地区土质为粘性土，且本设计中挖方均小于10米，故选用了 1：0.5的边坡。同时挖方坡没有设碎落台。为减少地面水冲刷挖方边坡，应在挖方边坡坡顶外设置截水沟或挡水堰。第二节 路基排水设计路基的强度与稳定性同水的关系十分密切，水的作用是导致路基病害的主要因素之一，因此，路基设计、施工和养护中，必须重视路基排水工程。地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象。渗入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度。路基设计时，必须考虑将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水浸流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引至路基范围以外的适当地点。3.2.1路基排水设计的一般原则为：1) 排水设计要因地制宜，全面规划，综合治理，讲究实效，注意经济，并充分利用地形和自然水系。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，及时疏散，就近分流；2) 路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相结合；3) 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，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠；4) 路基排水要结合当地水文条件，就地取材，以防为主。3.2.2常用的路基地面排水设备包括边沟、截水沟、排水沟等，必要时亦有渡槽、倒虹吸及蓄水池等。这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的主要功能、布置要求或构造形式，均有所差异。3.2.3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或流向路基的少量地面水。边沟的排水量不大，一般根据沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟和低洼地带。土质或软弱石质边沟，一般都用梯形，其底宽与深度约0.40.6m，内侧边坡一般为1：1，外侧边坡通常与挖方边坡一致。3.2.4截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，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，保护挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。截水沟的横断面形式，一般为梯形，沟的边坡坡度因岩土条件而定，沟底宽度和沟深不应小于0.5m。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。3.2.5排水沟其主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至路基范围以外的指定地点。当路线受到多段沟渠或水道影响时，为保护路基不受水害，可以设置排水沟或改移渠道，以调节水流，整治水道。排水沟的横断面形式，一般采用梯形，用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，不需特殊计算，底宽与深度均不应小于0.5m，土沟的边坡坡度约为1：11：1.5。排水的位置应离路基尽可能远一些，据路基坡脚不宜小于2m，连续长度不超过500m。在实际工程中，由于自然条件、路线布置及其其他人为因素不同，情况往往比较复杂，需要进行路基排水的综合设计，以提高排水效果，发挥各类排水设备的优点，降低工程费用。排水综合设计中，流向路基的地面水和地下水，需在路基范围以外的地点，设置截水沟与排水沟进行拦截，引离指定地点。路基排水一般向低洼一侧排除，必须横跨路基时应利用桥涵。对于沟槽不明显的漫流，应加以调节，尽量汇集成沟，导流排除，注意因势利导，不可轻易改变流向。为提高截流效果，减少工程量，地面沟渠宜大体沿等高线布置，尽可能使沟渠垂直与流水方向，且力求短捷。各种排水设备，必须地基稳固，并具有适当纵坡，以控制与保持适当的流速。沟底沟壁必要时予以加固，不能溢水和渗水，防止损害路基和引起水土流失。在本设计中，为方便施工，在满足排水的前提下，将边沟，排水沟，截水沟设计成了尺寸大体一致的形式。其中挖方路段的边沟，外侧坡度设成了1:1。如下图所示：3.2.6 路基的强度与稳定性同水的关系十分密切，水的作用是导致路基病害的主要因素之一，因此，路基设计、施工和养护中，必须重视路基排水工程。路基排水一般是疏散为主，结合农田水利建设。个别复杂地段需作特殊处理，排水考虑先重点后一般，先地下后地面。3.2.7 地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象。渗入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度。路基设计时，必须考虑将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水浸流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引至路基范围以外的适当地点。为保持路基填方边坡坡脚的稳定，排水沟的位置应离路基尽可能远一些，据路基坡脚不宜小于2m，连续长度不超过500m。第三节 路基防护设计3.3.1 由岩土填筑的路基，大面积暴露于空间，长期受自然因素的强烈作用，沿途在不利水温作用下，物理力学性质常发生变化，强度和稳定性减弱。为确保路基的稳定，防护与加固必不可少。路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、路基的支挡工程等。3.3.2 坡面防护主要是保护路基边坡表面，免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，保护边坡的整体稳定性。对于填方路段，采用植物防护，美化路容，协调环境，调节边坡土的湿温，防雨水冲刷和产生裂缝，起到固定和稳定边坡的作用，可以种草、铺草皮和植树。对于挖方路段，边坡防护设计详见支挡工程设计图。 3.3.3 路基支挡工程主要采用挡土墙，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。为防止路堤边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。挡土墙有自己的排水设施，以疏干墙后土体，避免墙背积水形成静水压力。墙背回填土上部以相对不透水的粘性土夯实封闭，泄水孔进水端设反滤层（砂砾石）。为避免地基不均匀沉陷引起墙身开裂，需在地质条件变化处设置沉降缝；为防止圬工硬化收缩和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝，一般合二为一，缝宽23m。 本路线中由于填挖量较小，占用农田有限，考虑到施工的方便和降低造价，没有设计挡土墙。第四章 路面设计路面直接承受行驶车辆的作用，是道路工程的重要组成部分，通常都根据车辆行驶的需要，选用优质材料建成。路基作为路面结构的基础应具有足够的强度和稳定性。以回弹模量作为评价路基强度与稳定性的力学指标。坚固的路基，不仅是路面强度与稳定性的重要保证，而且能为延长路面使用寿命创造有利条件，所以路基路面的综合设计至为重要。为确保路基的强度与稳定性，使路基在外界因素作用下，不致产生不允许的变形，在路基的整体结构中还必须包括各项附属设施，其中有路基排水、路基防护与加固以及与路基工程直接相关的设施，如弃土堆、取土坑、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。4.1路面结构类型选择 4.1.1路面设计基本原则1.路面应具有良好的稳定性和足够的强度，表面应满足平整、抗滑和排水要求；2.面层、基层的结构类型及厚度应与公路等级、交通等级组成相适应；3.要顾及各结构层本身的结构特性；4.要考虑水文状况的不利影响；5.适当的层厚和层数，各结构层既要满足最小厚度要求，又应考虑施工可行性；6.应与当地的气候、水文、地质状况相适应，并充分利用当地筑路材料。4.1.2路面结构推荐水泥混凝土路面虽然有强度高稳定性好耐久性好，养护费用少经济效益高，有利于夜间行车等优点，但是由于平凉地区该公路为山岭重丘区二级公路，等级较低，若采用水泥混凝土路面，水泥和水的需要量大，工程造价高；路面接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响乘客的舒适性；另外，开放交通迟，修复困难等诸多缺点。沥青路面结构由于使用了沥青结合料，因而增加了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，是路面的使用质量和耐久性都得到提高，而且与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整无接缝行车舒适耐磨震动小噪音低施工期短养护维修简单适宜于分期维修等优点。由于沥青路面结构与水泥混凝土路面结构相比具有上述优点，并结合当地的实际情况， 本人认为采用沥青路面结构，更适应于当地的需要，并将更有利于当地旅游业及相关产业的发展，因此，最终推荐采用沥青路面结构。4.2新建沥青混凝土路面设计4.2.1设计理论和方法沥青混凝土路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉值为路面整体刚度的设计指标，计算路面结构厚度。对二级公路的沥青面层和半刚性材料的基层、底基层应进行层底拉应力的验算。4.2.2 面层面层直接同行车和大气接触，承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水，表面还应具有良好的抗滑性和平整度。通过计算设计年限内计算累计当量轴次1000多万次，则确定该二级公路采用沥青混凝土高级路面，设计年限为12年。鉴于重庆地区交通荷载较重，车辙破坏严重，故根据规范推荐，面层厚度设计为15cm，采用密级配沥青混合料，提高动稳定度，以改善车辙影响。面层分为三层，上面层为4cm中粒式密级配沥青混凝土（AC-16），中面层为5cm中粒式密级配沥青混凝土（AC-20），下面层为6cm粗粒式密级配沥青混凝土（AC-25）。沥青混合料中，沥青采用AH-90，中集料选用碎石，细集料选用石屑，填料采用石灰岩矿粉。4.2.3 基层基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去，应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力。为增加基层的强度和稳定性，减少低温收缩裂缝，采用半刚性基层。半刚性基层整体性强，承载力高，刚度大，水稳定性好，且较为经济。通过调查，基层缺陷是诱发沥青路面早期龟裂唧浆的主要因素，主要体现在基层厚度、分层施工上下层的分层厚度以及分层施工的时间间隔等方面，造成龟裂唧浆主要原因在于基层厚度太薄。基层分层一定要保证各分层的最小施工厚度，就我国目前施工状况及施工水平而言，基层厚度不合理易造成薄的夹层最终导致路面损坏。分层施工时间间隔应为1018天。1. 石灰稳定类石灰与土结合，使土的塑性降低，最佳含水量增大和最大密实度减少，提高土的强度和稳定性。由于石灰土强度形成需要一定的湿度和强度，高温和适当的湿度对其的强度形成有利，高温使反应过程加快，适当的湿度为Ca(OH)2结晶和火山灰反应提供了必要的结晶水。但是度过大会影响新生物的胶凝结晶硬化，从而影响石灰土强度的形成。石灰稳定土具有较高的抗压强度，也具有一定的抗弯强度，且强度随龄期增长，但因其抗干缩、温缩能力较差，一般不选用作高级路面的基层。2.水泥稳定类水泥矿物与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，改善土性，提高强度。水泥稳定土强度随水泥剂量增加而增加，但应有一个合理的范围。含水量对其强度有重大影响，混合料中含水量不足时，水泥与土争水；若土对水有较大亲和力，就不能保证水泥充分作用。水泥稳定土强度的形成与含水量有着极大的关系，适用于温差不大的地区。3.二灰稳定类在石灰土中加入粉煤灰，石灰土最佳含水量增大，最大干密度减少，但其强度、刚度和稳定性均有不同程度的提高，尤其是抗冻性有显著改善，而湿度收缩系数比石灰土有所减少，对抗裂有重要意义。粉煤灰是一种缓凝物质，在火山灰中反应缓慢，这导致其后期强度高，而早期强度底。条件可能时，优先选用二灰稳定类，具有较强的胶结能力和稳定性，成板体，抗水、抗裂、抗冻性好，抗干缩与温缩能力都较强，适宜各种气候环境和水文地质，可适用于不同地区。主要解决早强不足的问题。基层厚度一般按设计计算或经验得到，应不会对路面早期病害形成构成多大影响，然由于目前施工水平、施工设备等限制，以及施工管理不善，很容易造成施工缺陷而引发路面早期病害。综合考虑以上问题，本设计中基层采用水泥稳定碎石16cm，底基层采用石灰土，根据程序计算为30cm，符合施工厚度的要求。4.2.4垫层垫层主要用于改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性，不受土基水温状况变化所造成的不良影响。常用松散材料或稳定类材料，选用粗、中砂。在地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿的路段，以及排水不良的土质路堑，有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段应该设置垫层。季节性冰冻地区中湿、潮湿路段、可能产生冻胀时需要设置防冻垫层，基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段，也需要设置垫层。在本设计的路线中，路基均处于干燥状态，不需要设置垫层4.2.5 路面设计计算过程（一）交通分析1.设计原始资料如表4.1。表4.1车型解放CA10B东风 EQ140黄河JN162日野KB222小汽车增长率拟建成时间辆/日6504305207807000.052007.7.12.标准轴载及轴载换算沥青路面设计以双轮组单轴载100KN（BZZ100）为标准轴载。根据设计任务书所给的资料，先将各种轴载换算为标准轴载1)当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，将各级轴载（大于25KN）pi的作用次数ni换算成标准轴载P的当量作用次数N1，如表4.2。表4.2车 型PiC1C2ni（次/日）Ni解放CA10B后轴60.851165074.9东风EQ140后轴69.201143086.7黄河JN162前轴59.5016.4520347.8后轴115.0011520955.1日野KB222前轴50.2016.4780249.1后轴1043011780936.8N=Ni = C1 C2 ni （Pi/P）4.352650.4注：轴载小于25kN的轴载作用不计。2)半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载Pi的作用次数ni均应换算成标准轴载P的当量作用次数N如表4.3。表4.3车 型PiC/1C/2ni（次/日）Ni解放CA10B后轴60.851165012.2东风EQ140后轴69.201143022.6黄河JN162前轴59.5011.8552015.1后轴115.00115201590.7日野KB222前轴50.2011.857805.8后轴10430117802020.9N=Ni = C/1 C/2ni （Pi/P）83667.3注：轴载小于50kN的轴载作用不计。3.准轴载的累计当量轴次根据该公路等级为平原微丘区二级公路，车道数为双车道，按公路沥青路面设计规范JTJ01497规定，双车道的车道系数是0.60.7，取=0.65，设计年限t=12年。则累计当量轴次为：=次由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴载次约为1000万左右，属于中交通，根据公路沥青路面设计规范JTJ01497推荐结构，并考虑当地材料来源，路面结构层采用沥青混凝土（15cm），基层采用水泥碎石（16cm），底基层采用石灰土（厚度待定）。（二）确定路基土回弹模量该路段处于6区，为粘性土，查公路沥青路面设计规范JTJ01497附录E“土基回弹模量参考值”表E2“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa）”，干燥路基，取c=1.1，再查表确定E0=45.0Mpa。（三）结构组合与材料选取由上述计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次大于1000万次。根据规范推荐结构，并考虑到该地区含有丰富的石灰石，为了便于就地取材，节省造价，拟路面结构面层采用沥青混凝土（15cm）,基层采用水泥碎石（取20cm）,底基层采用石灰土（厚度待定）规范规定沥青面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成。查公路沥青路面设计规范JTJ01497中表4.2.1“沥青混合料类型的选择（方孔筛）”,拟采用三层式沥青面层，上面层采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度4cm）,中面层采用中粒式密集配沥青混凝土（厚度5cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度6cm）.(四)各层材料的抗压模量于劈裂强度 查公路沥青路面设计规范JTJ01497附录D“材料设计参数”的表D1“沥青混合料设计参数”和表D2“基层材料设计参数”，选取各层材料的抗压模量与劈裂强度。抗压模量取20的模量，各值均取规范给定范围的中值，则20的各层材料的抗压模量为：细粒式密级配沥青混凝土1400MPa 中粒式密集配沥青混凝土1200MPa粗粒式密级配沥青混凝土1000MPa 水泥碎石1500MPa 石灰土550MPa .各层材料的劈裂强度为：细粒式密级配沥青混凝土1.4MPa中粒式密集配沥青混凝土1.0MPa粗粒式密级配沥青混凝土0.8MPa水泥碎石0.5MPa石灰土0.225MPa(五)设计指标的确定对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。1）设计弯沉值路面设计弯沉值根据公式ld=600Ne-0.2AcAsAb计算，该公路为二级公路，由规范可知，公路等级系数Ac=1.1，面层系数As =1.0，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数Ab=1.0.所以设计弯沉值为：ld=600（）-0.21.11.01.0=26.27（0.01mm）2)各层材料的容许层底拉应力：R=sp/Ks R-路面结构层材料的容许拉应力（MPa）sp-沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度(MPa)Ks-抗拉强度结构系数。对沥青混凝土面层：Ks=0.09AaNe0.22/Ac式中：Aa-沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0, 粗粒式密级配沥青混凝土为1.1;对无机结合料稳定集料类：Ks=0.35Ne0.11/Ac对无机结合料稳定细粒土：Ks=0.45Ne0.11/Ac由上述公式可得：细粒式密级配沥青混凝土：Ks=0.09AaNe0.22/Ac=0.09 1.0 （）0.22/1.1=2.84R=sp/Ks=1.4/2.84=0.4653MPa中粒式密级配沥青混凝土: