湖北宜昌某公路新建工程设计任务.doc

湖北宜昌某公路新建工程设计任务书第一章 概述本设计选题为道路方向，道路方向以路线、路基、支挡防护设计为主，兼顾公路设计的其他方面以路线为主的设计，内容包括路线、路基、路面、路基路面排水、小桥涵设计、路线十字交叉等主干部分，以及道路交通设施、路基土石方等辅助部分。1.1任务根据（公路建设设计意义） 1.1.1公路建设的设计依据 湖北省宜昌位于长江北岸、三峡东口，西北部是大巴山，中部巫山，西南部是武陵山，宜昌城以东属丘陵山区和平原，经济及旅游发达，主要公路已不能完全满足目前经济发展的需求，因此拟在宜昌与公路沙纳线附近修建一条道路，本设计路段为其中的一部分，主要为区域之间的客、货交流服务。1.1.2公路建设的意义湖北省宜昌与沙纳线附近城乡经济交流频繁，原有公路已不能完全满足目前经济发展的需要，因此，迫切需要完善路网，提高公路密度，从而带动该地区资源开发利用并促进该地区经济发展。1.2区域概况1.2.1气候特点 宜昌位于中亚热带与北亚热带的过渡地带，属亚热带季风性湿润气候。有四季分明，水热同季，寒旱同季的气候特征。多年平均降水量1215.6毫米。平均气温16.9摄氏度，极端最高温度41.4摄氏度（7月），极端最低温度零下9.8摄氏度(元月)。年平均大于10度的活动积温5200摄氏度以上，持续天数达250天。无霜期250300天，年平均辐射量100.7千卡每平方厘米，年平均日照时数15381883小时，日照率40。年平均风速为1.4米/秒，38月份平均风速1.5米/秒,，是全年平均风速最大月份，12月次年1月平均风速最小（1.2米/秒）。从季节分布看，春季、夏季平均风速大，秋冬季风速小。瞬间最大风速多为东北风、东偏北风，北风和西风，其它风向较少，全年以静风和东南风出现频率最高，静风频率为28%，东南风为13%。全年平均雷暴日数40天，主要集中出现在39月份，平均每月出现雷暴日数2.5天以上，78月平均每月出现雷暴日数1011天。秋冬季节平均每月不到1天。一年内冬季大雾最多，春季次之，夏秋季最少。一天中大雾多出现在凌晨3点至上午10点左右。1.2.2降水量及水文地质 年平均水量为992.11404.1毫米之间。降水量主要集中于夏半年，春夏两季降水总量约占全年降水量的73%，秋季占22%，而冬季降水量迅速减少，仅占全年的6%。68月仅3个月的降水量，几乎占全年降水量的一半。从月分布来看，7月最多，1月最少。造成降水的这种年、月、季分布特点的直接原因是季风。本区属于季风气候区，冬半年常处于来自北方的干冷气团控制之下，气层稳定，不利于降水天气系统的产生和发展，所以降水甚少；而夏半年，来自热带的暖湿气流强盛，在长江流域一带冷暖气流交汇，易诱发降水天气系统的发生和发展，导致降水量的急骤增加。全年的降水日数中，以小雨的天气日数为主，约占总降水日数的75%左右，随着降水强度的增加，降水日数逐步减少。全年平均暴雨日数3天左右，主要分布在410月，集中出现在68月。11月到次年3月，没有暴雨出现。45月、910月出现暴雨的频率明显低于68月。1小时最大降水量为114.4毫米，24小时最大降水量为229.1毫米。年平均空气相对湿度为75%，7月份空气相对湿度达到最大(80%)，其次是8月份，冬季12月份最小，仅为73%左右，其余月份为7577%。空气相对湿度的时间分布与降水分布一致，降水多的季节或月份，空气相对湿度较大，降水少的季节，空气相对干燥。本区境内水系属外流水系，以长江为主脉，河流多、密度大、水量丰富，年平均总水量4741.4立方米，市境内长度大于10公里的河流有99条，其中集水面积载50平方公里以上的河流有64条，总长3793公里，总集水面积占全区的83.9%。本区主要河流有长江、清江、沮漳河、黄柏河、香溪河。1.2.3地形与地貌区内地形比较复杂，高低相差悬殊。西部山地占全区总面积的69%，主要分布在西部，大部分山脉在海拔千米左右不少山脉海拔高度在1000米以上。中部丘陵处于山地与平原的过渡地带，由低山或坡度较缓、连绵不断的高阶地经长期风化、剥蚀和切割而成，海拔100米500米，坡度5度25度，占总面积的21%，分布在远安、宜都、夷陵的东部和当阳北部。东部平原位于江汉平原西缘，海拔在100米以下，占总面积的10%，分布在枝江、当阳东南部、城区东南部和宜都、远安沿长江、清江下游两岸、沮漳河流域谷地两侧。宜昌市位于长江北岸、三峡东口，地跨东经1101511204、北纬29563134之间，东西最大横距174.08公里，南北最大纵距180.6公里，地势最高2427米。1.2.4地质与土质本区地理环境复杂多样，地质构造较为复杂，距今18亿年前的元古界到距今百万年前的新生界之间的各个地质时代的地层均有分布，且发育完整，出露齐全。地层是中国南方标准地层区之一，出露的许多典型地质剖面在中外地质领域享有盛名。黄花场奥陶系剖面地层发育完整，化石丰富齐全。本区无大断层通过，地壳相对稳定，无孕震构造。地质构造总的轮廓是，地域内中、北部为黄陵背斜，东边有当阳盆地，西边为秭归盆地，南边为长阳背斜、仁和坪向斜，西南边为五峰向斜，西北边为神农架背斜，北侧为台缘褶皱带。从地质力学角度看，为新华夏系一级构造第三隆起带南段与淮阳山字型构造体系的复合部位。本区土壤类型较为复杂，主要有水稻土、潮土、黄棕壤、黄褐土、石灰（岩）土、红壤、黄壤及紫色土等，这8个土类占全区总耕地面积的98.65%。其中水稻土占总耕地面积50.35%，潮土19.03%，黄棕壤占14.54%，其他5个土类的面积占总耕地面积比均小于5%。黄壤分布于本区海拨5001200米的中山区，居基带红壤之上，册地黄棕壤之下。其分面下限阪峰较高，群山较低。土壤层次分异明显，呈酸性，有机质含量较高，平均比红壤高22.4，其它矿质氧分与红壤相近或略丰，富铝化作用、淋溶作用和粘粒淀积现象较为明显。多表现较为严重的水土侵蚀，该土壤的农业垦种历史较长，利用方式多种多样，结构面上经常覆有铁、锰胶膜或结核。一般质地粘重，土体紧实。石灰土分布广泛，遍及80%的县、市。保留了母质特征，富含碳酸盐，PH值较高，一般在6.5以上，为中性至微碱性，土质较粘，含砾石较多，石芽出露面积大，荒山荒坡较多，不便于耕作，低产土壤比重较大。紫色土土壤有机质含量较低，速效磷、钾含量的丰缺差异较大。土壤一般通气透水性能良好，具有一定的保肥蓄水能力。1.3道路等级和主要技术指标的论证及确定 1.3.1设计原始资料道路等级的确定是根据道路所在地区的地形，道路的性质，使用任务及交通量，经过充分的技术经济论证，最后参考公路工程技术标准（JTGB012003）（以下简称标准）中对道路等级的规定从而确定的。设计相关原始资料如下：（1）约4公里湖北宜昌地区地形图，比例1:2000（2）根据调查资料，基本年交通量组成如表1.1所示（辆/日）表1.1 交通量组成 车型数量桑塔纳（2000）512黄海（DD680）349东风（EQ140）627黄河（JN163）549（3）交通量年增长率：5%1.3.2确定公路等级交通量换算采用小客车为标准车型。确定公路等级的各汽车代表车型和车折算系数规定如表1.2所示：表1.2 车型和车辆折算系数 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3t5t的货车大型车2载质量14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车表1.3 基年交通量及组成 车型桑塔纳（2000）黄海（DD680）东风（EQ140）黄河（JN163）辆/日512349627594换算系数11.51.52 （式1-1）远景设计年平均日交通量(辆/日)基年年平均日交通量年平均增长率交通量预测年限为了加速本地的经济发展，考虑到对外运输的必要性，初步假定公路等级为二级，预测设计年限为15年。标准规定双车道二级公路应满足各种车辆折合成小汽车远景设计年平均日交通量为500015000辆/日。计算结果大于标准中的5000(辆/日)，因此，结合该地区经济发展前景确定该公路等级为二级。1.1.3主要技术指标根据标准并结合当地地形，确定二级公路主要技术指标如下：（1）基本规定设计行车速度为60km/h；车道宽3.5m，双车道，路面宽7m；路肩采用硬路肩与土路肩相结合，其中硬路肩为0.75m，土路肩为0.75m；路基宽3.52+0.752+0.752=10m；路拱横坡2%，硬路肩横坡2%，土路肩横坡3%；路面等级为高级路面；小桥涵与路基同宽。（2）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。（3）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。 圆曲线的最小半径表1.4 圆曲线最小半径表设计速度（km/h） 60一般值（m）200最小值（m）125不设超高最小半径（m）路拱2% 1500路拱2% 1900 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。 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：300m 平曲线最小长度极限值取：100m（4）缓和曲线 最小长度缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：离心加速度变化率不过大；控制超高附加纵坡不过陡；控制行驶时间不过短；符合视觉要求。因此，公路路线设计规范（JTG D20-2006）规定：二级公路（60km/h）缓和曲线最小长度一般值为80m，最小值为60m。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。 最大超高渐变率内边线为1/125，中线为1/175；（5）行车视距 行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。 二级公路（60km/h）停车视距取75m,会车视距为150m，超车视距为350m。（6）纵坡与坡长 最大纵坡与最小坡长如表1.5所示：表1.5 最大纵坡与最小坡长设计速度（km/h）60最大纵坡（%）6最小坡长（m）150 不同坡度最大坡长如表1.6所示：表1.6 不同坡度最大坡长纵坡坡度（%） 最大坡长（m）设计速度（km/h）（km/h）60312004100058006600 最大合成坡度为9.5%；（7） 竖曲线表1.7 竖曲线最小半径和最小长度设计速度（km/h）60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（8）路基路面路基路面应根据公路功能、公路等级、交通量，结合沿线地形、地质及路用材料等自然条件进行设计，保证其具有足够的强度、稳定性和耐久性。同时，路面面层应满足平整和抗滑的要求。路基设计应重视排水设施与防护设施的设计，取土、弃土应进行专门设计，防止水土流失、堵塞河道和诱发路基病害。路基断面形式应与沿线自然环境相协调，避免因深挖、高填对其造成不良影响。通过特殊地质和水文条件的路段，必须查明其规模及其对公路的危害程度，采取综合治理措施，增强公路防灾、抗灾能力。（9）路基设计洪水频率规范规定，二级公路路基设计洪水频率取1/50。路基高度设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时考虑地下水、毛细水和冰冻的作用，不使其影响路基的强度和稳定性。沿河及受水浸淹的路基边缘标高，应高出规定的设计洪水频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度。（10）路堤基底应清理和压实。基底强度、稳定性不足时，应进行处理，以保证路基稳定，减少工后沉降。路基防护应根据公路功能，结合当地气候，水文，地质等情况，采取相应防护措施，保证路基稳定。路基防护应采用工程防护与植物防护相结合的防护措施，并与景观相协调。深挖、高填路基边坡路段，必须查明工程地质情况，针对其工程特性进行路基防护设计。对存在稳定性隐患的边坡，应进行稳定性分析，采用加固、防护措施。沿河路段必须查明河流特性及其演变规律，采取防止冲刷路基的防护措施。凡侵占、改移河道的地段，必须做出专门的防护设计。（11）路面设计标准轴载与路面结构 路面设计标准轴载为双轮组单轴100KN。路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。同时路面垫层材料宜采用水稳性好的粗粒料或各种稳定类粒料。（12）路基路面排水规范规定：路基、路面排水设计应综合规划、合理布局，并与沿线排灌系统想协调，保护生态环境，防止水土流失和污染水源。根据公路等级，结合沿线气象、地形、地质、水文等自然条件。设置必要的地表排水、路面内部排水、地下排水等设施，并与沿线排水系统相配合，形成完整的排水体系。特殊地质环境地段的路基、路面排水设计，必须与该特殊工程整治措施相结合，进行综合设计。第二章 路线平面设计2.1选线原则与要点 2.1.1选线原则 选线是根据路线基本走向和技术标准，结合地形、地质条件，考虑安全、环保、土地利用和施工条件，以及经济等因素，通过全面比较，选定路线中线的全过程。路线是道路的骨架，它的优劣影响道路功能的发挥和在路网中的作用。路线除受自然条件影响外，尚受诸多社会因素的制约。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系，其基本原则如下：（1）在路线设计的各个阶段，运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，使工程量小、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。（3）路线设计注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济园林。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，要与周围环境、景观相协调，并适当照顾美观，重视保护原有自然状态和重要历史文物地址。（5）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。（6）选线要重视环境保护，注意因修建道路及汽车运行所产生的影响和污染。2.1.2山岭区选线要点 山岭地区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，路线平纵横三方面都受到约束；同时地质、气候条件多变，都影响路线的布设。但山脉水系清晰，给选线指明了方向：不是顺山沿水，就是横越山岭。纵面线形结合桥涵、通道、隧道等构造物的布局，合理确定路基设计高度，纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。2.2路线平面设计 2.2.1设计原则（1）平面线形应直捷、连续、顺舒，与地形、地物相适应，与周围环境相协调。（2）除满足其车型是理学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。（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，应注意使线性要素保持连续性而不出现技术指标的突变。（4）应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶员造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。（5）平曲线应有足够的长度。若平曲线太短，汽车在曲线上行驶的时间过短会使驾驶操作来不及调整，一般都应该控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。2.2.2选线具体步骤道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，包括平纵横三方面因素，在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面的布置下来。（1）全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起点以及中间必须通过的点间寻找可能通过的路线带。具体在方案比选中体现。路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网络中的任务和作用。而客观条件就是指道路所经过地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。（2）逐段安排在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，眼神相邻直线的交点，即为路线的转角点。（3）具体定线在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平纵横三方面因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形情况，全面考虑前后线性衔接与平纵横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺畅协调。2.2.3路线方案拟定与比选路线设计是确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，主要分为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计，三者既要分开考虑又要注意综合。根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。 综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定两个方案： 方案一：从点（498.08，379.32）开始，到达点（501.57，379.42），线路总长为3666.11m。该线路高差相对较大，所经区域较多为山地，避开部分地质不良路段，土石方工程量相对较小。该线路共设置5条平曲线，均为圆曲线与缓和曲线相连接组成。该路线直线段距离在满足行车速度60km/h的前提下，距离较短。反向曲线连接紧密并满足要求，线形较为顺畅。方案二：从点（498.08，379.32）开始，到达点（501.57，379.42），线路总长为3731.64。该路线高差相对较小，所经区域大多为山地，穿过谷地、村庄并经过多个地质不良路段，如沟壑，土石方工程量大。该路线共设置4条平曲线，均为圆曲线与缓和曲线相连接组成，其中同向曲线间直线距离较短，不满足要求，线形条件相对较差。 表2.1 方案比选方案一方案二优缺点优点：1土石方工程量小，利于环境保护；2均为反向曲线，线形顺畅，易满足规范要求；3路线所经地区地质条件较好，征地量较小。缺点：1距离村庄较远，不利于带动经济发展；2路线高差相对较大。优点：1穿过村庄，易带动经济发展；2路线较为平缓。缺点：1同向曲线（C形曲线）线形较差，曲线间直线距离较短；2拆迁量较大，环境破坏严重，征地量大；3途径多个沟壑，填挖量较大。 二级公路投资比较大，所以在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价最低。综合考虑：（1）从景观上看，方案二优于方案一，从行车视觉上看，方案一较好；（2）从路线平面指标上看，方案一较好；（3）从规模及施工难度上看，方案一较好；（4）从发展经济上看，方案二较好。综合考虑以上各种因素,最终选择方案一作为最终设计方案。2.2.4平面线形确定与计算 本设计公路平曲线半径分别为半径：350m、300m、210m、200m；缓和曲线长度分别为：90m、90m、80m、80m；竖曲线半径分别为：8000m、7000m、10000m，经验证，均满足要求。（1）设计线形大致如图2.1所示： 图2.1 路线走向图由图2.1计算出起点、交点、终点的坐标如下：QD：（498.08,379.32） JD1：（499.17,379.37）JD2：（499.79,379.05） JD3：（500.41,379.32）JD4：（501.03,379.23） JD5：（501.33,379.47）ZD：（501.57,379.42）路线长、方位角计算结果如下：表2.2 路线长度及方位角交点路线长度（m）方位角QDJD11086.4301939JD21779.48494312JD32444.6531021JD43070.2245143JD53439.6548340ZD3666.11（1）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式 在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线（几何要素简图），如图2.2所示，其要素计算公式如下： 图2.2 几何要素简图 （式2-1） （式2-2) （式2-3） （式2-4） （式2-5） （式2-6） （式2-7）式中： 总切线长（m）； 总曲线长（m）； 外距（m）； 校正数（m）； 主曲线半径（m）； 路线转角； 缓和曲线终点处的缓和曲线角； 缓和曲线切线增值； 设缓和曲线后，主圆曲线的内移值； 缓和曲线长度。 主点桩号计算 (式2-8) (式2-9) (式2-10) (式2-11) (式2-12) (式2-13)（3）以为例，已知的桩号为K1+799.48，=494312，拟定=300m，=90m；（按半径控制计算） 反推计算=184.52m 平曲线几何要素计算 主点桩号计算： 校核： 2.3路线纵断面设计 沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面，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。2.3.1设计原则 （1）纵断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）纵坡均匀连续、起伏平缓、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、纵线形的技术指导大小应均衡。（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。 2.3.2平纵组合设计（1）设计原则 设计必须满足标准的各项规范，沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等进行综合考虑，并在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。 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。 注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。 应尽量做到填挖平衡，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。 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。 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。 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 注意与道路周围环境的配合，它可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。（2）平曲线与竖曲线的组合 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于平曲线。 平曲线与竖曲线大小应保持平衡。 暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理、悦目。2.3.3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，根据技术标准、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取值，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路线作为初定试坡线，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）校核：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，做横断面设计图，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，若有问题应进行调整。（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，计算书曲线要素。（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。2.3.4技术指标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半径。（1）标准规定： 表2.3 竖曲线指标 设计车速（km/h）60最大纵坡（%）6%最小纵坡（%）0.3%凸形竖曲线（m）一般值2000极限值1400凹形竖曲线（m）一般值1500极限值1000竖曲线最小长度（m）50（2）合成坡度的检验：合成坡度是指路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向为流水方向，其计算公式为： （式2-14）式中：合成坡度 超高横坡度或路拱坡度 路线纵坡坡度设计中出现的最大合成坡度： 满足标准要求。2.3.5竖曲线设计（1）本次设计采用二次抛物线作为竖曲线，具体竖曲线要素图示如图2.3所示： 图2.3 竖曲线要素示意图 竖曲线基本要素计算公式：坡差： (式2-15） 当0时为凹形竖曲线，当0时为凸形竖曲线； ，：相邻变坡点坡度（上坡为“+”，下坡为“-”）。竖曲线长度： (式2-16）竖曲线半径（m）切线长： (式2-17）外矩： (式2-18）竖曲线或包含于平曲线之内或变坡点落在直线上。 竖曲线主点桩号计算： 竖曲线起点桩号=变坡点桩号-切线长 (式2-19） 竖曲线起点高程=变坡点高程切线长 (式2-20）竖曲线上某点横距=该点桩号-竖曲线起点桩号 (式2-21） 竖距=横距的平方（2竖曲线半径） (式2-22）切线高程=竖曲线起点高程+横距 (式2-23） 设计高程=切线高程竖距 (式2-24） （2）例：桩号为K1+800，高程为1106m处的竖曲线，该点变坡点前后的坡度分别为，设其半径R=10000m，则： 竖曲线要素计算 凹形竖曲线 竖曲线上各点设计高程计算竖曲线起点桩号=变坡点桩号-切线长 =竖曲线起点高程=变坡点高程-切线长 = 如桩号为K1+780处：横距 竖距 切线高程= 设计高程= （3） 各变坡点曲线要素 表2.4 竖曲线要素设计编号变坡点桩号高程（m）半径（m）切线长（m）外矩（m）1K0+720.001066.008000153.601.4752K1+340.001097.007000106.40.8093K1+800.001106.0010000136.50.9324K2+440.001136.007000125.31.1215K3+430.001147.001000076.50.2932.4路线横断面设计 道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。 公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素。在保证必要的通行能力和交通安全与通畅前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大经济效益与社会效益。2.4.1横断面设计原则（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高天深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。（4）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定的防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。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。2.4.2横断面布置 根据设计交通量，拟建二级公路，其横断面各组成部分的取值可根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件和抗震设防等因素确定，并且应该符合公路建设的基本原则和相关规范的具体要求。本路段路基按双车道二级公路（60 km/h）标准，其横断面如图2.4：路基全宽10m，单向行车道3.5 m，硬路肩0.75 m，土路肩为0.75 m。路基宽度=行车道宽+路肩宽10 m 图2.4 横断面示意图2.4.3路拱横坡 路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。查公路工程技术标准(JTGB01-2003)，沥青路面横坡宜取1.02.0%。考虑到该地区路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用2.0%的路拱横坡。公路的硬路肩，采用与行车道相同的横坡。土路肩的横坡采用3%，路拱形式拟采用直线形式。2.4.4路堤和路堑边坡坡度的确定由公路路基设计规范，结合实际的工程地质条件综合考虑：填筑高度小于8米的路堤边坡坡度为1：1.5，812米部分的高路堤坡度为1：1.75；路堑边坡取为1：0.5。对于路堑地段，在保证边坡稳定的同时，增设1.0米宽的碎落台，以保证边坡排水的顺畅，利于养护。边沟采用梯形边沟，尺寸为：宽40cm,深40cm，坡度1:1，在路堑边坡顶部设截水沟，截水沟尺寸与边沟一样。地面自然横坡陡于1:5时基底设成台阶时，台阶的尺寸宽为2.0米，向内倾斜2%的坡度后再填筑路基。2.4.5加宽值的计算汽车行驶在曲线上，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势与安全。 由于本设计为新建二级公路，故采用加宽过度的方式加宽，即加宽在全缓和曲线长度内完成，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽。加宽缓和段内任意一点加宽值： （式2-25） 式中： 任意点距缓和段起点的距离（m）； 加宽缓和段长（m）； 圆曲线上的全加宽（m）；设计速度为60km/h的二级公路一般采用第三类加宽，标准规定的双车道路面加宽值见表2.5。 表2.5 不同半径对应的加宽值加宽值（m）半径（m）250200200150150100100 7070505030302525202015汽车轴距加前悬（5.3+8.8）m 0.81.01.52.02.5-注：对于半径大于250米的圆曲线不设加宽。 本次计算所截取路段平曲线半径分别为350m和210m，故在曲线半径为350m处不需进行加宽，在曲线半径为210m处加宽值取0.8m。 计算实例（以对应的平曲线加宽计算为例） 在处QD桩号为K2+942.70，HY桩号为K3+022.70，路拱横坡为2%，全加宽值为0.8m，路面宽7m，硬路肩、土路肩均为0,75m计算出桩号为K2+960的路面加宽值，路基宽度。 m m m m2.4.6超高的确定为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线的超高。合理设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。当汽车等速行驶时，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应与圆曲线半径相适宜的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。在确定超高时应注意一下几点：（1）高速公路、一级公路的超高横坡不应大于10%，其他各级公路不大于8%；（2）在积雪、冰冻地区，最大超高不超过6%；（3）各级公路圆曲线最小超高为直线段的路拱坡度值；（4）各级市镇或与市镇连接而作为街道使用的公路，按规定设置超高有困难，且对车速有限制时，可特殊处理。本次设计属于新建公路，故超高设置方法采用绕内边线旋转的方法进行曲线的超高。即先将外侧车道绕外边旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边缘线旋转直至超高横坡度。绕内边线旋转由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水。 超高规范规定：二级公路一般地区圆曲线部分最大超高值不大于8%，合成坡度不大于9.5%。 超高率的确定 极限最小半径是与最大超高率相对应的，对任意半径圆曲线超高值的确定，由车辆在圆曲线上行驶时的力的平衡方程可得： （式2-26）式中： 超高横坡度； 行驶速度（60km/h） 横向力系数； 平曲线半径； 是由路面与轮胎之间的摩阻力提供的，并与驾乘人员感受到的横向力抗衡，其值与设计速度和平曲线半径有关：设计速度为60km/h时： （式2-27） 超高过渡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计算： （式2-28）式中：最小超高过渡段长度； 旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（m）； 超高坡度与路拱坡度的代数差； 超高渐变率； 由式（2-28）计算的超高过渡长度，应取为5m的整数倍，并不小于10m。超高缓和段的长度主要从两个方面考虑：一是行车舒适性来考虑，缓和段长度越长越好；二是从横向排水来考