一级公路设计毕业论文.doc

湖南科技大学潇湘学院本科生毕业设计（论文）一级公路设计毕业论文目 录前 言1第一章 工程概况及设计标准21.1 工程概况21.1.1 路线走向、起讫点21.1.2 地形、地质、气候、水文等自然地理特征21.1.3 沿线施工条件21.2 设计标准21.2.1 设计依据21.2.2 主要技术指标及参数31.2.3 主要名词解释4第二章 平面设计52.1 选线52.1.1 选线的原则52.1.2 选线的步骤和方法52.1.3 选线方案的确定62.2 平曲线设计72.2.1 平面线形设计的一般原则72.2.2 设计参数的确定82.2.3 平面线形要素的组合类型82.2.4 平曲线要素计算82.3 逐桩坐标计算102.3.1 直线上中桩坐标计算102.3.2 设缓和曲线单曲线中桩坐标计算11第三章 纵断面设计133.1 纵坡及坡长设计133.1.1 纵面线形设计的一般规定133.1.2 平曲线与竖曲线的组合一般原则133.1.3 纵坡设计技术规范要求143.1.4 纵坡设计步骤143.2 竖曲线设计153.2.1 设计技术规范153.2.2竖曲线要素计算16第四章 横断面设计194.1 概述194.2 横断面设计194.2.1 横断面形式194.2.2 横断面组成194.2.3 路拱、超高及加宽214.2.4 视距的保证22第五章 路基设计235.1 概述235.1.1 一般路基设计的内容235.1.2 设计要求235.2 路基填料及其压实标准245.2.1 填料选择245.2.2 压实标准和压实度245.3 路基土石方数量计算及调配245.3.1 横断面面积计算255.3.2 土石方数量计算255.3.3 路基土石方调配255.4 可行性论证265.4.1 合成坡度265.4.2 停车视距的保证275.5 软基处理285.5.1 概述285.5.2 软基处理295.6 边坡稳定性分析295.6.1 概述295.6.2 路堤边坡稳定性分析305.6.3 路堑边坡稳定性分析36第六章 挡土墙设计386.1 概述386.1.1 挡土墙的用途386.1.2 挡土墙的类型386.1.3 其他说明396.2 路堤挡土墙的设计396.2.1 设计资料396.2.2 挡土墙具体计算406.3 挡土墙附属设施设计486.3.1 排水设施486.3.2 沉降缝和伸缩缝486.3.3 施工注意事项49第七章 公路排水及防护工程507.1 概述507.1.1 公路排水的重要性507.1.2 公路排水设计的内容507.2 路基及路表排水507.2.1 路基排水设计的任务507.2.2 地表排水517.3 涵洞设计537.3.1 涵洞分类537.3.2 各种涵洞的适用性及优缺点537.3.3 涵洞选用原则547.3.4 桥涵的拟定547.4 边坡防护工程587.4.1 植物防护587.4.2 工程防护59第八章 路面结构设计608.1 概述608.1.1 路面结构组成608.1.2 路面类型608.2 沥青混凝土路面的设计608.2.1 设计资料608.2.2 设计过程61参 考 文 献70致 谢71附录：A72附录：B75附录：C78附录：D81- 116 -前 言毕业设计是学生对大学四年所学专业知识及相关学科知识经行综合运用，是对学生动手能力和操作能力的重要检验手段。它能将专业基础知识、办公软件和相关学科综合起来以实践化，同时增强自己对电脑的动手能力及对专业转件的熟悉和学习等。本设计为贵州省水口至榕江格龙一级公路K0+000K1+900段的初步设计，要求在近三个月的时间里完成毕业论文，包括设计说明书和路线平面图、路线纵断面图、路线横断面图、路面结构图、路堤挡土墙设计图、坡面防护一般设计图、涵洞构造图以及路基设计表、路基土石计算表、直线、曲线及转角表、纵坡、竖曲线表等图纸、表格及相关内容。在本设计过程中部分设计资料不足，本人参考了交通部有关设计技术规范、相关专业书籍、不断向老师和同学请教和讨论，争取做到规范、合理。其论文共分八章进行阐述，并配有相关的插图和表格。由于理论知识和实践经验有限，尽管在设计中借助了一些文献及参考资料，在设计中仍存有许多不足的地方，敬请各位老师和同学们多多指正，本人将非常感谢！设计者：彭潜2011年6月3日第一章 工程概况及设计标准1.1 工程概况1.1.1 路线走向、起讫点本设计为贵州省水口至榕江格龙一级公路K0+000K1+900段的初步设计，设计标准为双向四车道一级公路，设计车速60km/h，路基宽23m。设计主线由西向东总体走向，路线起始于谢岗村王屋组，终点位于沐河村马滩组。1.1.2 地形、地质、气候、水文等自然地理特征本路段地处云贵高原向广西丘陵过渡的边缘地带，地势自西北向东南倾斜，河流深切，中间地势低落，山地特色明显，属于丘陵区。沿线土质基本上以粘性土为主，深挖地段下为发育良好的岩石层。本项目区气候属亚热带湿润季风气候，气候温和，雨量充沛，无霜期长。年均降水量1177-1200毫米，降雨主要集中在三到五月份，其次为九到十一月份；年平均日照1300多小时，无霜期超过310天；年均气温18.5，一月极低气温-1.6，七月极高气温37.7，最热月七月平均最高气温26.9。冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。1.1.3 沿线施工条件线路的起点和终点都为人口稀少的小村庄，其周边交通条件较好，线路及附近区域的山坡谷地均有粘土、亚粘土，可作路基填料。在本路段附近区域有一个石料相当丰富的采石场，故可采用石料作为浆砌片石挡土墙的原材料。工程用水可从沿线居民家接入，较为方便，无侵蚀性，可直接作为工程用水，沿线电力充沛施工时电也可就近搭接。1.2 设计标准1.2.1 设计依据公路工程技术标准 （JTG B01-2003） 人民交通出版社公路路线设计规范 （JTG D20-2006） 人民交通出版社公路路基设计规范 （JTG D30-2004） 人民交通出版社公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） 人民交通出版社公路沥青路面设计规范 （JTG D50-2006） 人民交通出版社公路水泥混凝土路面设计规范 （JTG D40-2002） 人民交通出版社公路排水设计规范 （JTJ 018-97） 人民交通出版社公路排水设计手册 （第一版） 人民交通出版社公路路基设计手册 （第二版） 人民交通出版社道路勘测设计 （第三版） 人民交通出版社路基路面工程 （第三版） 人民交通出版社1.2.2 主要技术指标及参数主要技术指标见表1-1表1-1 主要技术指标表序号指 标 名 称单位技 术 指 标1公 路 名 称主线2公 路 类 型新建公路3公 路 等 级一级公路4车 道 数 量四车道5设 计 速 度km/h606行 车 道 宽 度277路 基 宽 度23.08平曲线半径极 限 最 小 值1259一 般 最 小 值20010不 设 超 高 最 小 值150011竖曲线半径凸型一 般 最 小 值200012凸型极 限 最 小 值140013凹型一 般 最 小 值150014凹型极 限 最 小 值100015最 大 纵 坡616最 大 超 高817设计洪水频率路基、小桥涵1/10018设计洪水频率大中桥1/10019车辆荷载等级桥涵、路基公路级20车辆荷载等级路面双轮组单轴100kN1.2.3 主要名词解释路 线：公路的中线。设计车速：指公路几何设计采用的车速。路线平面：公路中线在水平面上的投影。纵 断 面：用一曲面沿公路中线竖直剖切，展开的平面。横 断 面：沿公路中线上任一点作法向剖切面。缓和曲线：指在直线和圆曲线或者半径不同的同向曲线之间设置曲率连续的曲线。设计标高：即路基的设计标高。在本设计中采用的是中央分隔带外侧边缘标高。路基标准横断面：路幅范围的各组成部分的布置及尺寸。路 基：按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够强度，稳定性，耐久性。第二章 平面设计2.1 选线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及经济等因素，通过全面比较，选定道路中线位置的全过程。2.1.1 选线的原则（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用节省、效益好、并有利于施工和养护。（3）选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染。（7）对于高速公路和一级公路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下车道分离的形式设线。2.1.2 选线的步骤和方法选线的任务就是在众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。选线一般按工作内容分三步进行：（1）路线方案选择路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向。此项工作通常是在小比例尺地形图上从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选，确定数条有比较价值的方案，然后通过多方案的比选得出一个最佳的方案。（2）路线带选择在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带，也称路线布局。这些细部控制点的取舍，自然仍是通过比选的办法来确定的。（3）具体定线经过上述两步的工作，路线雏形已经明显勾画出来。定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。2.1.3 选线方案的确定（1）路线总体布局路线基本走向的选择，应根据指定的路线走向(路线起、终点和中间点的主要控制点)和公路等级，及其在公路中的作用，结合铁路、航空、空运、管道的布局和城镇、工矿企业资源情况，以及水文、气象、地质、地形等自然条件，由面到带，从所有可能的路线方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。水榕一级公路K0+000K1+900段地形为丘陵地区。选线时应注意丘陵区选线的条件，应充分适应地形，路线纵断面有起伏，平面以曲线为主，随行经地带具体地形布线。丘陵区选线时，应注意以下几项原则：微丘区应充分利用地形，处理好平纵组合。不迂回曲折，不强拉长直线，避免高填深挖；重丘区选线类似山岭区选线。利用地形减少工程量，注意平纵组合，少占耕地、良田。丘陵区布线方式：平坦地带：按平原区以方向为主导的原则布线。较陡横坡地带：沿匀坡线（两控制点间，顺自然地形，以均匀坡度定的地面点连线）布线。起伏地带：两控制点间有一组或多组起伏，路线走直线和匀坡线之间。（2）路线方案比选方案一：该方案的优点是：所经地区占用田地较少，地基相对较为稳定。缺点是：上半部分相对高程非常大，导致路线后半部分填方路基太高，从而使边坡防护困难，并且往下放坡使得占用田地面积非常大；此路线土石调配难，且填挖严重不平衡；多次与低等级公路相交并横穿村庄，改赔多条道路以及拆迁会导致工期延误和影响当地居民的生活。方案二：该方案的优点是：所经地区地形起伏变化相对比较小，纵断面的拉坡相对容易，且不会出现过多的高路基。缺点是：所经地区占用较多的良田，且地基处理难度大；由于地势较低会造成路基受水的冲刷较大；横穿村庄，造成征地拆迁困难，导致工期延误以及影响当地居民的生活。方案三：该方案的优点是：相对方案二路线设计高程有所提高，路基处理相对容易，且路线较短。缺点是：路线前半段大部分比地面线低，造成路基路面防排水工作艰难；所经地区占用较多的良田，且地基处理难度大；有一处与高压线柱相隔太近，将会导致施工受阻。方案四：该方案聚集了前面三种方案的绝大多数优点，并克服了众多缺点，它是在方案三的基础上移线比较的出的。它相对方案三的路线设计高程又有所提高，路基路面受水的影响较小，且纵断面的拉坡相对容易；并且占用良田也相对较少，绝大部分是荒废的旱地。虽然它也需征用用少量良田和房屋，但是这在高等级公路上来说是不可避免的。综合上述原因以及参考各方案的平纵横设计和土石方比选后，路线最终采用第四方案。路线方案比选图见下图2-1。图2-1 路线方案比选图2.2 平曲线设计2.2.1 平面线形设计的一般原则（1）平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；（2）行驶力学上的要求是基本的、视觉和心理上的要求根据不同等级的公路而加以考虑；（3）保持平面线形的均衡连贯：直线尽头不能接以小半径曲线；高、低标准之间要有过渡。（4）应避免连续急弯的线形；（5）平曲线应有足够的长度（即满足最小平曲线长度）；（6）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径；（7）两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连，否则应调整使之成为一个单曲线或运用回旋线组合成卵形、凸形、复合形等曲线；（8）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度为宜；（9）应避免连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。2.2.2 设计参数的确定（1）设计车速度：60km/h（2）直线最小长度：同向曲线间：360m 反向曲线间：120m（3）圆曲线最小半径：一般值：200m 极限值:125m（4）不设超高的圆曲线最小半径：路拱2%：1500m 路拱2%：1900m（5）缓和曲线长度最小长度为：最小值：50m（6）平曲线最小长度：一般值：300m 最小值：100m2.2.3 平面线形要素的组合类型本路段共设计两个平曲线。都采用基本型组合即：直线回旋线圆曲线回旋线直线，且两个回旋线长度相等，即对称基本型。2.2.4 平曲线要素计算（1）根据各交点坐标计算出各点的方位角及两点间的距离，然后根据方位角计算出各交点的转角。即得计算结果如表2-1：表2-1 交点坐标、转角表交点号交点坐标X交点坐标Y转 角（）距 离（m）计算方位角（）QD2899273.822498810.779733.334985346.22JD12899160.416499535.291左250725.8760.911734620.42JD22899373.056500265.886左343410.7418.575391209.71ZD2899697.416500530.453（2）图2-2为含有缓和曲线的道路平曲线,其几何要素计算公式如下： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） （2-5） （2-6） （2-7）图2-2 平曲线对称基本型曲线（3）曲线几何元素具体计算如下：对于JD1：拟定切线长：(m)曲线总长：(m)外距：(m)切曲差：(m)对于JD2：拟定：切线长：(m)曲线总长：(m)外距：(m)切曲差：(m)（4）平曲线几何要素计算成果详见直线、曲线及转角表2.3 逐桩坐标计算根据前面算出来的方位角和平曲线要素，进行逐桩坐标的计算。本设计采用的是绝对坐标，在进行计算时分直线和曲线计算,曲线段采用综合曲线放样，直线段采用直线放样。计算原理：（1）坐标系统的采用，本设计是在已有平面控制网的地区，所以沿用了原有的坐标系统进行计算；（2）“逐桩坐标”即道路中线上各桩点的坐标，其计算和测量的方法是按“从整体到局部”的原则进行。计算时使用了卡西欧Fx-5800P计算器，并且亲自为此使用卡西欧Fx-5800P计算器编写了“公路路线任意中边桩正反算”程序和“坐标反算”程序复核了逐桩坐标，该程序编程详见：附录A。2.3.1 直线上中桩坐标计算设交点坐标为，交点相邻直线的方位角分别为和，则ZH点坐标： （2.8a） （2.8b）HZ点坐标： （2.9a） （2.9b）设直线上加桩里程为，、表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标（）： （2.10a） （2.10b）后直线上任意点坐标()： （2.11a） （2.11b）2.3.2 设缓和曲线单曲线中桩坐标计算曲线上任点的切线横距：= （2.12）式中：缓和曲线上任意点至 (或)的曲线长；：缓和曲线长度。（1）第一缓和曲线（）任意点坐标： （2.13a） （2.13b）式中：转角符号，右偏为“+”，左偏为“-”。（2）圆曲线内任意点坐标：YH： （2.14a） （2.14b）式中：圆曲线内任意点至HY点的曲线长；、：点的坐标。： （2.15a） （2.15b）式中：圆曲线内任意点至YH点的曲线长。（3）第二缓和曲线()内任意点的坐标 （2.16a） （2.16b）式中：第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。（4）各中桩坐标计算成果详见逐桩坐标表。第三章 纵断面设计纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。沿着道路中线竖直剖开然后展开即为道路纵断面，纵断面图反映了路中线地面高低起伏的情况及设计路线的坡度情况，从而可以看出纵向土石方工程的挖填情况。把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能完整的表达出道路的空间位置。3.1 纵坡及坡长设计3.1.1 纵面线形设计的一般规定（1）纵面线形应平顺、圆滑、视觉连续，并与地形相适应，与周围环境相协调。（2）纵坡设计应考虑填挖平衡，并利用挖方就近作为填方，以减轻对自然地面横坡与环境的影响。（3）连续上坡路段的纵坡设计，除上坡方向应符合平均纵坡、不同纵坡最大坡长规定的技术指标外，还应考虑下坡方向的行驶安全。凡个别技术指标接近或达到最大值的路段，应结合前后段各技术指标设置情况，采用运行速度对连续上坡方向的通行能力与下坡方向的行车安全进行检验。（4）相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。（5）路线交叉处前后的纵坡应平缓。（6）位于积雪或冰冻地区的公路，应避免采用陡坡。3.1.2 平曲线与竖曲线的组合一般原则（1）平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即满足“平包竖”的原则；（2）平曲线和竖曲线的大小应保持均衡，一条平(竖)曲线不宜设两个或两个以上的竖(平)曲线；（3）暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的、悦目的；（4）平、竖曲线应避免的组合：要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠；计算行车速度40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线；（5）平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。对计算行车速度高的公路，线形设计和周围环境配合尤为重要。3.1.3 纵坡设计技术规范要求（1）最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的重要控制指标。设计时速为60km/h的公路的最大纵坡为6%。（2）最小纵坡在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡（一般情况下以采用不小于0.5%为宜），故本设计采用最小纵坡设为0.5%。（3）坡长限制坡长是两个变坡点之间的水平距离。最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。设计时速为60km/h的公路的最短坡长为150m。最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。设计时速为60km/h的公路的最大坡长限制为：2%不限；3%1200m；4%1000m；5%800m；6%600m。（4）平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与路线的长度之比，是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行使的限制性指标。由于本路段是一级公路，且平均高差不大，故不予考虑平均纵坡。3.1.4 纵坡设计步骤（1）准备工作：拉坡之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求；（2）标注控制点：控制点是影响纵坡设计的标高控制点。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及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等；（3）试坡：试坡主要是在已标注“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，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置；（4）调整：初定纵坡后，将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术规范检查设计的最大、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理；（5）核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，初画横断面，检查是否填挖过大、坡角落空或过远等；（6）定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高记确定下来；（7）通过反复拉坡比较后，最后确定纵坡设计如表3.1所示。其中在纵坡设计中做了大量的比选工作。比如：在试坡后发现填挖方高度太大、填挖严重不平衡以及刚好穿过低等级公路等。表3-1 纵坡设计成果表变坡点桩号（m）变坡点高程（m）变坡点间距(m)纵坡值（%）起点: K0+0001109.57300.8变坡点1: K0+7301115.34300-5变坡点3: K1+0301100.348700.5终点: K1+9001104.693.2 竖曲线设计竖曲线是设在纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车，起缓和作用的一段曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差别，但在设计和计算中，抛物线比圆曲线更为方便。因此，本设计采用二次型抛物线型竖曲线。3.2.1 设计技术规范（1）公路路线线形设计规范（JTG D20-2006）中规定的竖曲线一般最小半径和极限最小半径见表3-2。表3-2 计算行车速度V=60km/h的竖曲线的最小半径竖 曲 线 半 径凸 形凹 形一般最小值2000 m1500m极限最小值1400m1000m（2）选择竖曲线半径时应考虑以下因素：选择半径应符合公路路线线形设计规范（JTG D20-2006)一般最小半径和极限半径的要求。在不过分增大土石方数量的情况下，为使行车舒适，应采用较大的半径。过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工和排水来看，都是不利的，选择半径时应考虑。夜间行车交通量较大的路段应考虑灯光照射的方向，使前灯照射范围受到限制，选择半径时应适当放大，以使其有较长的照射距离。3.2.2竖曲线要素计算图3-1 竖曲线要素示意图如上图3-1所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为和，它们的代数差用表示，即，当为“”时，表示凹形竖曲线；为“”时，表示凸形竖曲线。（1）用二次抛物线作为竖曲线的基本方程式：或 （31）式中：坡差（%）；L竖曲线长度(m)；R竖曲线半径(m)。（2）竖曲线要素计算公式：竖曲线长度L或竖曲线半径R或 （32）竖曲线切线长T( TT1T2): （33）竖曲线上任一点竖距h因为 ，则 （34）竖曲线外距E或 （35）（3）竖曲线计算变坡点1：K0+730，高程为1115.34m计算竖曲线要素由于0.8%，-5%，R2800m，故，为凸形。曲线长: 切线长: 外 距: 计算设计高程竖曲线起点桩号：竖曲线起点高程：计算竖曲线上20m整桩的设计高程,以桩号K0+660为例：横距：竖距：切线高程：设计高程：变坡点2：K1+030，高程为1100.34m计算竖曲线要素由于-5%，0.5%，R2400m，故，为凹形。曲线长：切线长：外 距：计算设计高程竖曲线起点桩号：竖曲线起点高程：计算竖曲线上20m整桩的设计高程，以桩号K0+980为例：横距：竖距：切线高程：设计高程：路线上其余各个整桩的设计高程计算原理同上；同时计算时还使用了卡西欧Fx-5800P计算器，并且亲自为此使用卡西欧Fx-5800P计算器编写了“公路路线任意里程高程计算”程序复核了各个桩号的高程。该程序编程详见：附录A。各桩号设计高程详见路基设计表。第四章 横断面设计4.1 概述道路的横断面，是指公路中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。横断面设计反映了路基的形状和尺寸，在设计时，应符合公路建设的基本原则和现行标准的规定要求，综合考虑公路等级、行车要求、自然地质条件、施工方法，兼顾当地农田建设，保证路基的稳定和排水，来作出正确的设计。4.2 横断面设计道路的横断面，是指公路中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。横断面设计反映了路基的形状和尺寸，在设计时，应符合公路建设的基本原则和现行标准的规定要求，综合考虑公路等级、行车要求、自然地质条件、施工方法，兼顾当地农田建设，保证路基的稳定和排水，来作出正确的设计。4.2.1 横断面形式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、路堑和填挖结合等三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基；路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基；当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为半填半挖路基。4.2.2 横断面组成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、地形条件等因素确定。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，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。一级公路的路基横断面组成包括：行车道、路肩、分隔带、边坡、排水设施等。在某些路段，可能要增加爬坡车道，在边坡上可能有护坡道、碎落台等。（1）路基宽度确定路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。根据规范与地形条件，本计路线采用4车道整体式路基横断面，其路幅宽为23.0米。土路肩宽0.5米，硬路肩宽2.5米，行车道宽43.5米，路缘带宽0.5米，中央分隔带宽2.0米。整个路幅宽度组成如下图4-1所示：（2）路基高度路基高度有中心高度和边坡高度之分。中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的地下水、毛细水和冰冻的作用，不致影响路基的强度和稳定性。路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。填土高度小于1.01.5m，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.518m范围内的为正常路堤。大于20m的路堑为深路堑。路基设计标高指新建的二、三、四级公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高，加宽地段，则为设置超高、加宽前的该处边缘标高；设有中央分隔带的高速公路，一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。本设计的一级公路以道路中央分隔带的外侧边缘标高作为路基设计标高。沿河及受水浸淹的路基设计标高应高出设计洪水频率（1/100）计算的设计水位加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度。（3）路基边坡，路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示。路堤边坡根据沿线工程地质特性，结合公路路基设计规范（JTGD302004）的有关规定，经综合考虑后，拟定路基边坡：当路堤填土高度小于或等于8m时，边坡坡度为1:1.5；当填土高度大于8m时，采用二级边坡，即上部8m边坡坡度为1:1.5，下部边坡坡度为1;1.75，中间1.5设平台。填方高度超过20m时，须按特殊设计施工。高路堤的填方数量大占地多，为使路基稳定和横断面济济合理，可以在适当位置设置挡土墙。为防止水流侵蚀和坡面冲刷，高路堤的边坡采取适当的坡面防护和加固措施。本设计路段路堤8m以内边坡坡度取1:1.5，大于8m后下部边坡变为1:1.75上部还是1:1.5。路堑边坡根据路堑工程地质特性进行边坡稳定分析和验算，拟定路堑边坡坡率：土质或强风化岩质边坡20m以内为1:0.75，大于20m时为1:1，岩质边坡采用1:0.3或1:0.5。边坡高度超过20m时设置一级宽2m的平台，切方路段边沟外侧设宽1.0m的碎落台。本设计中对于路堑路段，其地面以下20米以内为土质。而本设计路堑边坡都不超过20m所以本设计路堑边坡坡度均为1:0.75。半挖半填路基半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足的同时，横向陡坡地段的半填半挖路基，在挖方一侧宽度不足一幅行车道宽时，应将路床深度内的原有土质全部挖除换填，并在上、下路床底面铺设土工格栅以保证行车道内土基的均匀性。坡脚为陡坡地的，每1米高设一层土工格栅。4.2.3 路拱、超高及加宽（1）路拱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。根据规范本设计路拱由中央分隔带边缘向两侧倾斜。行车道和硬路肩横坡度取2.0%，土路肩横坡度取3.0%。路拱的形式采用折线形。（2）超高为抵消车辆在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形式，这就是曲线上的超高。合理地设置超高，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。根据规范，本设计超高坡度采用3%。超高过渡方式采用中央分隔带保持水平，两行车道各自形成独立超高体系，即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自形成独立的超高体系，此时整体式路基中央分隔带保持水平。超高的计算当汽车行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行使则因回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高，即为超高缓和段。具体计算成果见路基设计表。（3）道路加宽汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中后轮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和安全，同时在道路内侧加宽工程量较小，且有利于路容美观。对于R250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。而本设计中R1550m，R2=400m，所以路基不加宽。4.2.4 视距的保证在道路的弯道设计中，除了要考虑诸如曲线半径R、超高、加宽等因素外，还必须注意路线内侧是否有树林、房屋、边坡等阻碍司机的视线，这种处于隐蔽地段的弯道称为“暗弯”。根据所需横净距绘制包络线，即“视距曲线”。在视距曲线与轮迹线之间的范围，是应保证通视的区域，在这个区域内如有障碍物则要予以清除。在弯道各点的横断面上，汽车轨迹线与视距曲线之间的距离叫横净距。设回旋线的横净距的计算公式如下：（1）本设计中平曲线设有缓和曲线，且，因此横净距计算公式如下： （4-1） （4-2）式中：视距线所对的圆心角（）；视距（m）；曲线内侧行驶轨迹的半径（m），其值为未加宽前路面内缘的半径加上1.5(m)；最大横净距（m）。（2）具体计算一级公路设计速度为60km/h每条车道的停车视距为75m。因此：JD1处：由于内侧路肩宽度都有0.5+2.5=3m1.303m，所以满足视距要求。JD2计算方法同上。第五章 路基设计5.1 概述公路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，是公路的承重主体。5.1.1 一般路基设计的内容（1）选择路堤填料与压实标准；（2）路基土石方数量计算及调配；（3）路基排水系统布置和排水结构设计；（4）软基处理；（5）边坡稳定性分析；（6）附属设施设计等。5.1.2 设计要求（1）路基设计应符合公路建设的基本原则和现行标准的具体要求；（2）路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要，尽量少占农田；（3）沿河线的路基设计，应保证路基不被洪水淹没或冲毁；（4）必须穿过耕种地区的路基，必要时可进行边坡加固或修建矮墙，以防边坡坍塌，并尽量节约用地，原有的梯田，因筑路受到破坏，应给予修复；（5）横坡陡于1:5的坡地上的填方路基，在修筑前，要将地面挖成台阶，台阶宽度不小于1m，台阶顶面应做成2%-4%的反向横坡；（6）山坡上的半填半挖路基，若原地面横坡较陡，填方坡脚伸出很远，施工很困难，且边坡稳定性较差时，可设置挡土墙；（7）山坡坳形地段路基设计除应根据当地土质及水文情况适当放缓挖方边坡外，还应在挖方坡脚设置矮墙；（8）尽量考虑路基工程的经济性，使填、挖达到基本平衡；（9）路基不能产生给路面带来不良的不均匀的沉降，填方路基要充分压实；（10）挖方、填方路基与桥梁构造物一样，其设计须与周围环境协调。因此，因充分考虑地区特点，尽量有效地利用自然地形，减少土石方量；加固园林绿化，改善变化后的地形和景观。5.2 路基填料及其压实标准5.2.1 填料选择路基施工破坏土体的天然状态，致使结构松散，颗粒重新组合。为使路基具有足够的强度与稳定性，必须予以压实，以提高其密实程度。路基的压实工作是提高路基强度与稳定性的技术措施之一。当泥炭、淤泥、强膨胀土及易溶盐在土中的含量超过允许量时，不得直接用于填筑路基。本设计路基主要填料为残坡积粘土填路堤。5.2.2 压实标准和压实度填方路基应分层铺筑，均匀压实。桥梁、通道、涵洞的台背部位应采用渗水性的级配砂砾填筑。路基压实度及填料规格应满足表5-1的要求，当填料无法满足规范要求时，须采取适当处理措施。表5-1 路基压实度及填料要求表填挖类型路面底面以下深度(cm)填料最强度（CBR,%）填料最大粒径（cm）路基压实度（重型,%）填方路基上路床0-3081096下路床30-8051096上路堤80-15041594下路堤150以下31593零填及挖方路基0-308109630-8051096填土压实应采用重型压实标准，严格控制松铺厚度并保证满足压实度要求。为保证路基边缘压实度，路基填方施工宽度每侧超填不少于50cm，按技术规范，本设计超填数量未计入。土路肩培土的压实度应不小于94%，粗粒土填料的最大粒经不应超过压实度的2/3。5.3 路基土石方数量计算及调配路基土石方是公路工程的一项重要工程量，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。其工程量大小直接影响公路工程造价土石方计算与调配的主要任务：计算路基土石方工程数量，合理进行土石方调运，并计算土石方的运量。为编制公路工程概预算，公路施工组织，施工计量支付提供依据。5.3.1 横断面面积计算路基填挖的断面积，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。常用的面积计算方法有：积距法、坐标法和数格子法。本设计中横断面面积计算在计算机上完成，具体数据见路基土石方数量计算表。5.3.2 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两断面间为以棱柱体，按平均断面法计算，体积计算图示如下图5-1所示：其体积的计算公式为： （5.1）式中：V：体积即土石方数量（）；,：分别为相邻断面的面积（）；L：相邻断面之间的距离（m）。此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。 图5-1 体积计算图5.3.3 路基土石方调配土石方调配的目的是为了确定填方用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。（1）土石方调配原则：在半填半挖断面中，先考虑横向平衡，再作纵向调配，以减少总的运输量；选择适当的运输方式，确定合理的经济运距；考虑桥隧位置对施工运输的影响，尽可能避免和减少上坡运土；土方和石方根据需要分别调配，借土和弃土妥善处理。（2）土石方调配方法：土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法以及土石方计算表调配法等，但多