二级公路毕业设计说明

目 录第一部分：平、纵、横三维断面设计1一、选线1二、道路技术标准2三、平纵横综合设计2四、平面线形设计2五、纵断面设计3六、超高设计6七、横断面设计7第二部分：路基设计8一、路基设计8二、路基路面排水设计81. 路基排水目的和要求82. 路基排水设计一般原则83.路基排水系统设计步骤94.地面排水设施9(1) 边沟9(2)截水沟9第一部分：平、纵、横三维断面设计一、选线1二级公路设计要求及特点 该地区二级公路工程技术标准应为汽车专用公路，工程技术标准要求较高，要求设计行车速度达到80km/h；竖曲线最大纵坡不大于5%，坡段最小长度不小于200m，凸形竖曲线极限最小半径3000m，一般最小半径4500m，凹形竖曲线极限最小半径2000，一般最小半径3000m，竖曲线最小长度70m；路基顶宽不小于8.5m；设计洪水频率为50年一遇，要达到这样高的技术标准，是比较困难的，因为设计时不但需要考虑地形、地质、水文、气象、地震等自然因素的影响，同时还要受到当地经济、土地资源，筑路材料来源、施工条件、劳动力状况诸多因素的限制，这要求我们在路线设计时要做到规范与实际相结合，在学习规范的同时，灵活应用规范，努力做到实用与经济相结合。2二级公路选线原则及依据 选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。3该地区公路选线应符合以下原则(1)根据道路使用任务和性质，综合考虑路线区域国民经济发展情况与远景规划，正确处理好近期与远景的关系，在总体规划下，合理选择方案。(2)认真领会任务书的精神，深入现场，多跑、多看、多问、多比较，深入调查当地的地形、气候、土壤、水文等自然情况，以利于选择有价值的方案进行比较。(3)充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从行车的安全、畅通和施工养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，做好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、经济。 在二级公路中，桥涵构造物和沟塘处理费用要占总造价的一半以上，因此所选路线直接影响着工程的总造价，在选线时要作认真的比较，绕避沟塘和减少中小桥涵的数量、合理选择大桥桥位可使桥长缩短，交角变小，但这样往往又会使路线变小，对一些方案的路线，进行估算比较后选择造价较低的路线。 (4)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。常用的方法是利用河堤。二、 道路技术标准公路等级：二级公路路基宽度：12m计算行车速度：80km/h极限最小半径：250m一般最小半径：400m停车视距：110m最大纵坡：5%凸形竖曲线一般最小半径：4500m凹形竖曲线一般最小半径：3000m最小竖曲线长度：70m路面设计标准荷载：BZZ100设计洪水频率：涵洞1/50路基设计标高位置：路基中线三、 平纵横综合设计1平纵线形的协调 为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。（1） 平曲线与竖曲线的配合（2） 长直线上设置竖曲线，该区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线，资料显示小坡差多处变坡视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈.（3） 透视图的运用，平纵线形配合受到各种因素的制约和影响，同时要避免一些不良的组合，如长直线上不能设计小半径的凹曲线，直线段内不能插入短的竖曲线等，运用透视图进行检验是很好的方法，设计时对有疑问的路段进行透视图的检验，效果较好。（4） 平面与横断面的综合协调主要是超高的设计。2线形与环境的协调（1）定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性，沥青混凝土路面以减少噪音。（2）路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设。（3）注意绿化，对路基边坡加强绿化和防护，在护坡道上用地范围内的空地上均考虑绿化。（4）对位置适当的桥梁在台前坡脚（常水位以下）设置平台，以利非机动车辆和行人通过。（5）对位于公路两侧的建筑物建议注意其风格，以求和道路协调，增加美感。3纵断面线性与景观、城镇规划的结合4利用老路时的平、纵、横综合设计5远近期结合的平、纵、横综合设计四、平面线形设计1设计的线形原理如下图所示：2.由计算出起点、交点、终点的桩号如下：A： KO+405.75 JD1：KO+579.86B： KO+747.55 3、圆曲线计算（1）、ABC段 已知 取圆曲线半径缓和曲线长，如下图：路线转角 L1曲线长（m） T1切线长（m）E1外矩（m） J1校正数（m） R1曲线半径（m）q缓和曲线切线增长值（m） 缓和曲线角特殊点桩号校核： 校核无误。五、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该路地处该区，土地资源宝贵，本项纵断面设计采用小纵坡，微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50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。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 纵坡设计必须满足标准的有关规定，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0.3%为宜，在受洪水影响的沿河路线及该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，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20m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。5.4竖曲线计算 该公路全长1Km，全线共设两个竖曲线。两个均为凸形竖曲线。变坡点桩号：K0+224.794，K0+597.526纵坡坡度：4.578%，-0.857%，-2.541%竖曲线半径：5000m，15000m以变坡点1为例计算：（凸形竖曲线）如图：，为凸形。曲线长： 切线长： 外 距： 变坡点K0+224.794竖曲线起点桩号 = K0+224.794-135.875 =K0+88.920竖曲线终点桩号 = K0+224.794+135.875 =K0+360.669以变坡点2为例计算：（凸形竖曲线）如图：，为凸形。曲线长： 切线长： 外 距： 变坡点K0+597.526竖曲线起点桩号 = K0+597.526-126.3 =K0+471.226竖曲线终点桩号 = K0+597.526K2+126.3 =K0+723.826以上计算值均与软件计算值相符。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：左半部分：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。 直线上点到相邻变坡点的距离六、 超高设计设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。可采用绕中线旋转的方式来设计。由汽车在曲线上行驶的力的平衡方程式，可得公式: 曲线超高率，横向力系数，车速，半径。第一段圆曲线上超高计算：超高缓和段长度的计算由于半径R=500m，设计速度K=80Km/h根据规范取超高坡度5%，超高渐变率所以，超高缓和段长度为:最小超高过渡段长度（m）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（%）超高渐变率绕中线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备 注XX0XX0圆曲线上外缘1计算结果均为与设计高之高差2临界断面距缓和段起点:X= iG Lc/ ih3X距离处的加宽值:bx=Xb/中线内缘过渡段上外缘 (iJ iG) （定值）内缘(bJ bx)(bx)X/路面宽度；路肩宽度；路拱坡度；路肩坡度；超高横坡度；超高缓和段长度；路基坡度由变为所需要的距离，一般可取1.0m；与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离； 超高缓和段中任一点至起点的距离；路肩外缘最大抬高值；路中线最大抬高值； 路基内缘最大降低值；X距离处路基外缘抬高值；X距离处路中线抬高值；X距离处路基内缘降低值；圆曲线加宽值；距离处路基加宽值；以上长度单位均为m。计算各桩号处超高值:超高起点为K0+405.75，直线段的硬路肩坡度与行车道相同为2，土路肩为3，圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同，均为5，外侧的土路肩坡度为-3（即向路面外侧），内侧土路肩坡度过渡段长度为:所以取。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成-2与路面横坡相同。七、横断面设计1查规范，得各项技术指标1、路基宽度公路等级为二级，车道数拟定2车道。该二级公路车速2车道的路基宽度为12m,取设计车道宽度为4m，得总车道宽度为428m，由公路工程技术标准得知二级公路车速为的右侧硬路肩宽度可为1.52=3m，土路肩的宽度为0. 52=1.0m，2、路拱坡度 查（JTJ00197）公路工程技术标准P25 5.0.5得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为12%，故取路拱坡度为2%；路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。3、路基边坡坡度 由公路路基设计规范得知，当H6m（H路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计。4、边沟设计查公路路基设计规范得边沟横断面可采用矩形。本设计路段用矩形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m，内侧边坡坡度为1：1。3横断面设计步骤根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。4由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基土石方数量汇总表。第二部分：路基设计一、路基设计1路基横断面布置 已知路基宽度为12m，其中路面跨度为8.0m，硬路肩宽度为1.52=3m，土路肩宽度为0. 52=1.0m。；路面横坡为2%，土路肩横坡为3%2路基边坡填方边坡坡率由横断面设计可知（查公路路基设计规范）本公路路基边坡当路基填土高度均小于6m时，采用1：1.5的坡度，护坡道为1.0m，当路基填土高度均大于6m时，需要进行边坡稳定性验算，采用分级放坡形式，每级间护坡道为1.0m。挖方路基边坡坡率视开挖高度、地质情况决定，挖方边坡坡率采用 1：1.0。3.路基压实标准填方路基应分层填筑，均匀压实，路基压实度按轻型击实标准应符合表2规定： 表2 路基压实度表 填挖类型路面底面以下深度（cm）压实度(%)填方路基上路床0-3096下路床30-8096上路基80-15094下路基15093零填及挖方路基0-8096挖方地段的路床为岩石时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。4路基施工的一般规定路基施工宜以挖作填，减少土地占用和环境污染。路基施工中各施工层表面不应有积水，填方路堤应根据土质情况和施工时气候状况，做成2%4%的排水横坡。雨季施工或因故中断施工时，必须将施工层表面及时修理平整并压实。施工过程中，当路堑或边坡内发生地下水渗流时，应根据渗流水的位置及流量大小采取设置排水沟、集水井、渗沟等设施降低地下水位。排水沟的出口应通至桥涵进出口处。取土坑应有规则的形状，坑底应设置纵、横坡度和完整的排水系统。当设计未规定取土坑位置或规定的取土坑的贮土量不能满足要求须另寻土源上四，应按照下列规定办理：二、路基路面排水设计1. 路基排水目的和要求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。公路排水设施是公路工程必不可少的重要组成部分，在施工期可以提高施工效率，保障施工人员及设备的安全；在运营期，可以减少公路的返修率，减低维护费用，提高汽车运行的平稳性和安全性，提高行车速度，保证正常的通车时间，减少交通事故。路基设计时，必须将影响路基稳定性的地面水排除和拦截在路基用地范围以外，并防止地面漫流、滞积或下渗。对影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引到路基范围以外适当的地点。2. 路基排水设计一般原则(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)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涵管或加大涵管孔径，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。(3)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。(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。3.路基排水系统设计步骤路基排水系统的布置，一般利用路线平面图按下列步骤进行：(1)在路线平面图上绘出必要的路堑坡顶线和路堤坡脚线，标明路侧弃土堆和取土坑的位置等。(2)在路基的上侧山坡上可设置截水沟等拦截地表径流。为提高截流效果，截水沟大体沿等高线不止，与地面水流方向接近垂直。路堑上侧有弃土堆时，弃土堆应连续而不中断，并在其上上设置截水沟。下坡一侧的弃土堆，应每隔50100m设不小于1m的缺口，以利排水。(3)路基两侧按需要设置边沟或利用取土坑，必要时采用路肩排水系统和中央分隔带排水系统，汇集并排除道路表面的水。(4)根据沿线地下水的情况，设