道路与桥梁公路设计-学位论文

PAGEPAGE58摘要随着社会经济的发展，公路起着越来越重要的作用。本文主要讲述了公路设计中的一个完整的过程。本设计主要分两个阶段：初步设计阶段和详细设计阶段。为了作到路线方案的最优，选择两条方案分别进行初步设计。根据一定的技术指标来进行方案的比选，选择合理的路线方案来进行详细设计设计主要内容有：路线设计，包括纸上定线、绘制路线平面图、路线纵断面设计；路基设计，完成全程横断面和路基土石方的计算及路基排水设计；路面设计，沥青混凝土路面设计；应用计算机绘制工程图，按老师指导和要求完成。关键词公路设计路基设计路面设计AbstractWiththedevelopmentofsocialeconomy,highwayplaysanincreasinglyimportantrole.Thispapermainlyintroducestheacompletehighwaydesignprocess.Thisdesignmainlydividedintotwophases:preliminarydesignstageanddetaileddesignstage.Inordertoachievetheoptimalrouteschemesrespectively,choosetwoschemepreliminarydesign.AccordingtocertaintechnicalindicatorstochoosetheplanthantochoosereasonablerouteschemesforthedetaileddesignDesignmaincontentsinclude:routedesign,includingpaperfixedline,drawroutealignmentdesign;plan,routeRoadbeddesign,completethewholeconditionscross-sectionalandroadbedcalculatedandroadbeddrainagedesign;Pavementdesign,theasphaltconcretepavementdesign;Theapplicationofcomputerdrawingengineeringdrawing,theteacherguidanceandaskedtocomplete.KeywordsHighwaydesignRoadbeddesignPavementdesign目录TOC\t"赵越超1,1,赵越超2,2,赵越超3,3"摘要 IAbstract II第1章工程概况 11.1道路建设的意义 11.2沿线自然条件 11.3总体设计的基本任务 1第2章平面设计 32.1公路等级确定 32.1.1已知资料 32.1.2交通量计算 32.1.3公路等级 42.1.4设计行车速度确定 42.2主要技术指标 42.3选线设计 52.3.1选线的基本原则 62.3.2选线的步骤 62.4平面线形设计 72.4.1直线段 72.4.2曲线段 82.5方案比选 13第3章纵断面设计 153.1纵断面设计的原则及步骤 153.1.1纵断面设计的原则 153.1.2纵断面设计步骤 153.2纵坡设计的要求 173.3竖曲线设计 17第4章横断面设计 214.1横断面设计原则及步骤 214.1.1横断面设计原则 214.1.2横断面设计步骤 214.2超高设计 224.3土石方计算与调配 254.3.1土石方计算 254.3.2调配原则 264.3.3调配方法 26第5章排水设计 285.1路基排水设计 285.1.1边沟设计 285.1.2截水沟设计 295.1.3排水沟设计 295.1.4路基防护与加固 315.2路面排水设计 31第6章挡土墙的设计 336.1挡土墙的布置及构造 336.2挡土墙的土压力计算 346.2.1主动土压力计算 346.2.2挡土墙稳定性验算 376.2.3挡土墙的排水设施 38第7章边坡防护 40第8章路面结构设计 438.1轴载分析 438.2路面结构组合设计 458.2.1面层类型和等级选择 458.2.2路面厚度计算 508.2.3弯拉应力验算 54结论 56致谢 57参考文献 58ContentsTOC\t"赵越超1,1,赵越超2,2,赵越超3,3"Abstract IChapter1Projectsummary 11.1Thesignificanceofroadconstruction 11.2Naturalconditionsalongthe 11.3Thebasictaskoftheoveralldesign 1Chapter2GraphicDesign 32.1Highwaygradeof 32.1.1Informationknowntothe 32.1.2TrafficCalculations 32.1.3Roadgrade 42.1.4Designspeedtodetermine 42.2MainSpecifications 42.3LocationDesign 52.3.1Thebasicprinciplesofrouteselection 62.3.2SelectionSteps 62.4HorizontalAlignment 72.4.1Straightline 72.4.2Curvesegment 82.5Alternatives 13Chapter3ProfileDesign 153.1ProfileDesignprinciplesandsteps 153.1.1ProfileDesignprinciples 153.1.2ProfileDesignSteps 153.2Longitudinaldesignrequirements 173.3VerticalCurveDesign 17Chapter4Cross-sectionaldesign 214.1Cross-sectionaldesignprinciplesandsteps 214.1.1Cross-sectionaldesignprinciples 214.1.2Cross-sectionaldesignsteps 214.2HighDesign 224.3Earthworkcalculationandallocation 254.3.1Earthworkcalculations 254.3.2Allocationprinciples 264.3.3Deploymentmethod 26Chapter5DrainageDesign 285.1Subgradedrainagedesign 285.1.1DitchDesign 285.1.2Designdrainageditches 295.1.3Drainagedesign 295.1.4Roadbedprotectionandreinforcement 315.2PavementDrainageDesign 31Chapter6Retainingwalldesign 336.1Layoutandconstructionofretainingwall 336.2Calculationofearthpressureretainingwall 346.2.1Checkingthestabilityofretainingwall 346.2.3Measurestoincreasethestabilityofretainingwall 376.2.4Retainingwalldrainage 38Chapter7SlopeProtection 40Chapter8PavementDesign 438.1LoadAnalysis 438.2PavementStructureDesign 458.2.1Selectthetypeandlevelsurface 458.2.2PavementThickness 508.2.3Flexuralstresscheck 54Conclusion 56Thanks 57References 58第1章工程概况1.1道路建设的意义本公路的建设通车对武宁的经济往来和贸易交流起着积极的推动作用，给当地居民带来交通上的便利，也势必将对当地的经济的发展产生极其重要的意义。道路运输的特点是激动、灵活，适应性强，直达，迅速，单车运量小。公路的建设，深刻的影响着它所服务的每一个人它接触的每一寸土地。公路的发展，不仅仅是经济的需要，也是人类文明和现代生活的一部分。1.2沿线自然条件武宁境内地形以山地、丘陵为主，地势南低北高。属于亚热带季风性湿润气候，年平均温度21℃。1985年最高日气温36.3℃，最低1.6℃。无霜期达300天以上，年日照2000-2300h；年积温7701.5℃。年降雨量1600-2000mm，雨季集中在五—八月。年平均风力二级。武宁每年六—九月常有台风袭来，最大风力达11级，台风常来暴雨或大暴雨，造成洪涝灾害。但在高温季节，台风也有助于降低气温和解除旱象。1.3总体设计的基本任务总体设计是在项目工程可行性研究报告所作项目建设必要性、经济合理性、技术可行性、实施可能性和最佳综合社会经济效益发挥的可靠性等综合研究的基础上，对路线作出的全面安排，包括如下几方面：1.路线方案路线方案是依据指定的路线总方向（路线起终点和中间主要控制点）和设计公路的性质、任务及其在公路网中的作用，考虑了社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。路线方案是否合理将直接关系到公路本身的工程投资、运输效率和使用质量，还影响到在公路网中是否起到应有作用。因此要在各种可能的方案中，通过调查分析、比选，确定出一条最优路线方案来[1]。2.线形设计(1)平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。(2)除满足汽车行驶力学上的基本要求外，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，应注意使线形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。这种线形给驾驶者造成不便，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。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。3.沿线设施依据公路的功能、设计交通量、通行能力及需要的服务水平，研究确定拟建公路的安全设施、管理设施、服务设施等的合理布局和建设规模，并检查与公路主题工程设计和环境的适应情况。收费公路还应论证收费制式、收费方式及站点布置[2]。第2章平面设计道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折[3]。2.1公路等级确定2.1.1该路段初始交通量见表2—1，交通量年平均增长率6%。表2—1交通量（单位：辆/日）小客车3600中型车尼桑CK10G90黄河JN10550三菱FR41580解放CA1OB160东风EQ140120大型车五十铃EXR181L90太脱拉138140延安SX1611502.1.2交通量计算我国标准规定，将涵盖小客车与小型货车的“小客车”定为各级公路设计交通量换算的标准车型。用于道路规划与技术等级划分的机动车折算系数见表2—2。表2—2各级公路车辆折算系数车型编号代表车型折算系数车种说明1小客车1.019座以下的客车和载质量<2t的货车2中型车1.519座以上的客车和载质量>2t且≤7t的货车3大型车2.0载质量>7t且≤14t的货车4拖挂车3.0载质量>14t的货车初始年交通量：=3600+1.5×（90+50+80+160+120）+2.0×（90+140+150）=5110（辆/日）2.1.3假设武宁A段路线远景设计年限为14年，交通年增长率为6%，则远景设计年限交通量N：N=N0×（1+k）n-1=5110×（1+6%）14-1=10899（辆/日）可得远景设计年限交通量N=11325.8(辆/日)，查《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)，可确定此公路可设计成二级公路。2.1.4设计行车速度的确定“设计车速”是在气候正常，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响时，一般驾驶员能保持安全而舒服地行驶的最大行驶速度。依据《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)从工程难易程度,工程量大小及技术经济合理的角度考虑,各级公路的设计车速按地形分为两类,查表可知设计车速为80km/h。2.2主要技术指标2.2.1(1)二级公路路基宽度、硬路肩宽度，土路肩宽度见表2—3。表2—3二级公路路基、路肩宽度（单位：m）一般值最小值路基宽度12.0010.00硬路肩宽度2.752.5土路肩宽度0.750.5在本设计中，路基宽度取14.00m，硬路肩取2.75m，土路肩取0.5m，设计车速为80km/h，双向两车道。(2)停车视距：110m(3)圆曲线最小半径见表2—4。表2—4圆曲线指标（单位：m）圆曲线最小半径一般值270极限值220不设超高最小半径路拱≤2.0%2500路拱>2.0%7500缓和曲线最小长度702.1.2(1)二级公路设计车速为80km/h时，最大纵坡为5%，纵坡长度在700m以内。(2)竖曲线最小长度和最小半径见表2—5。表2—5竖曲线最小长度和最小半径（单位：m）凸形竖曲线半径一般值4500极限值3000凹形竖曲线半径一般值3000极限值2000竖曲线长度一般值170极限值702.3选线设计道路选线是一个涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作。它是由面到带，由带到线，由粗到细的过程，是逐步具体化、逐步补充修改和提高的过程。选线要先通过总体布局解决基本走向，然后再解决局部路线方案知道具体定线[4]。2.3.1选线的基本(1)路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应。(2)在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。(3)路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。(4)选线应注意同农田基本建设的配合，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。(5)要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。(6)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。(7)选线应综合考虑路与桥的关系。2.3.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，结合平、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布置下来[5]。1.全面布局在路线总方向（起、迄点和中间必须经过的城镇或地点）确定后，从大面积着手由面到带进行总体布置的过程，此项工作最好先地形图上进行路线布局，选定出可能的路线方案，然后进行踏勘与资料收集，根据需要与可能结合具体条件，通过必选落实必须通过的主要控制点，放弃那些应避让的控制点，逐步缩小路线活动范围，进而定出大体得路线布局，为下一步定线工作奠定基础。2.逐段安排在总体路线方案既定的基础上，以相邻主要控制点间划分段落，根据道路标准结合其间具体地形通过试坡展线方法逐段加密细部控制点，进一步明确路线走法，这样就构成了路线的雏形。这一步工作和关键在于探索与落实路线方案，为实现具体定线提供可能的途径。这一步工作如做得好仔细，研究得周到，就可以减少以后的不必要的改线与返工。3.具体定线有了上述路线轮廓即可进行具体定线。根据地形平易与复杂程度不同，可分别采取现场直接定线或放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些点位中穿出通过多数点（特别是那些控制较严的点位）的直线段，延伸相邻直线段的交点，即为路线的转角点。随后拟定出曲线半径，至此定线工作基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适技术指标，以期使整个线形得以连贯协调。依据上述方法和步骤在已有的地形图上选出两个合理可行的道路方案，第一方案主要由两个同向平曲线和若干直线组成；第二方案主要由两个反向平曲线和若干直线组成。由于受到互通式立体叉匝道的限制两方案的总体走向是一致的，在各路线第二平曲线到终点段的直线重合沿河岸与立体交叉相衔接[6]。2.4平面线形设计平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。2.4.1直线是平面线形中的基本线形。在设计中，过长和过短的直线都不是好的线形。因此对直线的最大长度和最小长度应加以限制，直线使用与地势平坦、视线目标无障碍处。在平原区，直线作为主要线形要素较为适宜。直线有测设简单。前进方向明确、路线短捷等优点，直线路段能提供较好的超车条件，对双车道公路有必要在间隔适当距离处设置一定长度的直线[7]。但长直线易使驾驶员由于缺乏警觉产生疲劳而发生事故。且在地形变化复杂地段，工程费用高，因此，要避免使用过长的直线，并注意直线的设置与地形、地物、环境相适应。对此，在《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)中，由于缺乏资料尚无明确规定，但在《公路路线设计规范》(JTGD20—2006)中已明确在确定直线长度时“必须持谨慎态度，尽量不采用较长的直线”（特别是汽车专用公路）。2.4.21.平曲线要素计算平曲线曲线要素如图3-1。图3—1曲线要素图(1)第一方案①第一曲线转角=48°，圆曲线半径R1=600m，交点桩号：JD1K1+070曲线要素，计算曲线上设缓和曲线后的曲线基本要素。q===60p===1.00T1=(R+P)tan+q=(600+1)tan+60=327.6β0===5.73°L==×48×600+120=622.4LY=L-2LS=622.4-2×120=382.4E=（R+P）sec-R=(600+1.0)sec-600=750.56J=2T-L=2×327.6-622.4=32.8五个基本桩号ZH=JD-T=K1+070-327.6=K0+742.4HY=ZH+LS=K0+742.4+120=K0+862.4YH=HY+LY=K0+862.4+382.4=K1+224.8HZ=YH+LS=K1+224.8+120=K1+364.8QZ=HZ-=K1+364.8-=K1+053.6JD=QZ+=K1+053.6+=K1+070②第二曲线转角=12.2°，圆曲线半径R1=600m，交点桩号：JD1K2+060曲线要素，计算曲线上设缓和曲线后的曲线基本要素。T2=(R+P)tan+q=(600+1.0)tan+60=124.2β0===5.73°L==×12.2×600+120=247.7LY=L-2LS=247.7-2×120=7.7E=（R+P）sec-R=(600+1.0)sec-600=5016.8J=2T-L=2×124.2-247.7=0.7五个基本桩号ZH=JD-T=K2+060-124.2=K1+952.3HY=ZH+LS=K1+952.3+120=K2+055.8YH=HY+LY=K2+055.8+7.7=K2+063.5HZ=YH+LS=K2+063.5+120=K2+183.5QZ=HZ-=K2+183.5-=K2+059.65JD=QZ+=K2+059.65+=K2+060③第三曲线转角=16.6°，圆曲线半径R1=600m，交点桩号：JD1K3+100曲线要素，计算曲线上设缓和曲线后的曲线基本要素。T3=(R+P)tan+q=(600+1.0)tan+60=147.7β0===5.73°L==×16.6×600+120=293.7LY=L-2LS=293.7-2×120=53.7E=（R+P）sec-R=(600+1.0)sec-600=3516.4J=2T-L=2×147.7-53.7=1.7五个基本桩号ZH=JD-T=K3+100-147.7=K2+952.3HY=ZH+LS=K2+952.3+120=K3+072.3YH=HY+LY=K3+072.3+53.7=K3+126.0HZ=YH+LS=K3+126.0+120=K3+246.0QZ=HZ-=K3+246.0-=K3+099.15JD=QZ+=K3+099.15+=K3+100(2)第二方案①第一曲线转角=18°，圆曲线半径R1=600m，交点桩号：JD1K0+930曲线要素，计算曲线上设缓和曲线后的曲线基本要素。p===1.36T1=(R+P)tan+q=(600+1.36)tan+70=165.2β0===6.69°L==×18°×600+140=328.4LY=L-2LS=328.4-2×140=48.4E=（R+P）sec-R=(600+1.36)sec-600=3206.1J=2T-L=2×165.2-328.4=2五个基本桩号ZH=JD-T=K0+930-165.2=K0+764.8HY=ZH+LS=K0+764.8+140=K0+904.8YH=HY+LY=K0+904.8+48.4=K0+953.2HZ=YH+LS=K0+953.2+140=K1+093.2QZ=HZ-=K1+093.2-=K0+929JD=QZ+=K0+929+=K0+930②第二曲线转角=19°，圆曲线半径R1=600m，交点桩号：JD1K1+840曲线要素，计算曲线上设缓和曲线后的曲线基本要素T2=(R+P)tan+q=(600+1.36)tan+70=170.6β0===6.69°L==×19°×600+140=338.9LY=L-2LS=338.9-2×140=58.9E=（R+P）sec-R=(600+1.36)sec-600=3001.0J=2T-L=2×170.6-338.9=2.3五个基本桩号ZH=JD-T=K1+840-170.6=K1+669.4HY=ZH+LS=K1+669.4+140=K1+809.4YH=HY+LY=K1+809.4+58.9=K1+868.3HZ=YH+LS=K1+868.3+140=K2+008.3QZ=HZ-=K2+008.3-=K1+838.85JD=QZ+=K1+838.85+=K1+840③第三曲线转角=20°，圆曲线半径R1=600m，交点桩号：JD1K2+810曲线要素，计算曲线上设缓和曲线后的曲线基本要素。T3=(R+P)tan+q=(600+1.36)tan+70=176.0β0===6.69°L==×20°×600+140=349.3LY=L-2LS=663.3-2×140=283.3E=（R+P）sec-R=(600+1.36)sec-600=2816.8J=2T-L=2×176.0-349.3=2.7五个基本桩号ZH=JD-T=K2+810-176.0=K2+634HY=ZH+LS=K2+634+140=K2+774YH=HY+LY=K2+774+69.3=K2+843.3HZ=YH+LS=K2+843.3+140=K2+983.3QZ=HZ-=K2+983.3-=K2+808.65JD=QZ+=K2+808.65+=K2+8102.5方案比选根据已确定的路线的大概走向，综合考虑地形状况和技术经济指标后，选定了两套方案。路线方案是路线设计中最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率。更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有的作用，即是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。一条路线的起终点及中间必须经过的城镇或地点，通常是公路网规划所规定或领导机关根据社会主义建设需要制定的。这些制定的点称为“据点”，把据点连接成线，就是路线的总方向或称大走向。两个据点之间有许多不同的走法，有的可能沿某河、越某岭，也可能沿某几条河，翻某几个岭；可能走某河的这一岸，靠近某城镇，也可能走对岸，避开某城镇；等等。这些每一种可能的走法就是一个大的路线方案。作为选线工作的第一步就是要在各种可能的方案中，在深入调查的基础上，综合考虑路线方案选择的主要因素，通过方案的比选，提出合理的路线方案来[8]。选择路线方案应综合考虑以下主要因素：（1）路线在政治、经济、国防上意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，战备、支农、综合利用等重要方针的体现。（2）路线在铁路、公路、航道等交通网系中的作用与沿线工矿、城镇规划的关系，及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。（3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；要求的路线技术等级与实际可能达到的标准及其对路线使用任务。性质的影响。（4）影响路线方案选择的因素是多方面的，各种因素又多是互相影响的。路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，综合考虑自然条件、技术和标准、等因素，通过多方案的比较精心选择提出合理的推荐方案。根据平曲线的计算结果，可得出两条方案的主要指标见表2—6。表2—6道路主要指标比较表指标单位第一方案第二方案路线长度m42004000路线延长系数1.131.08转角个数个33总转角平均度数°25.619曲线最小半径m600600结论推荐在地形图上画出道路的平面线形,仔细观察可以看出方案一、二路线长度相差不大，路线二经过的地区填挖比较大，总转角平均度数较小，以及其他经济技术指标的比较，所以经过认真考虑和研究决定选用第一方案，对第一方案作详细的设计。第3章纵断面设计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[9]。3.1纵断面设计的原则及步骤3.1.1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合理。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。3.1.2纵断面设计步骤1．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，沿溪河线的控制标高，重要城镇通过为止的标高级受其他因素限制路线中必须通过控制点、标高等。2.试坡在已标出的“控制点”纵断面图上，根据各技术指标和选线意图，结合地面线的起伏变化，以控制点为依据，在其间穿插取值，同时综合考虑纵断面设计中的平纵组合问题，即当竖曲线和平曲线重合时，应设法使竖曲线的起、终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。试坡的要点可以归纳为“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。3.调坡根据以下两方面进行：（1）结合选线意图，将试坡线与选线时所考虑的纵坡进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际或考虑不周现象，则应全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍。（2）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，特别是要注意陡坡与平曲线。竖曲线与平曲线、路线交叉、等地方的坡度是否合理，发现问题要及时调整修正。（3）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。4.定坡经调整核对后，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。变破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一下几点：(1)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。(2)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。(3)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”。(4)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。(5)纵坡设计时，如受控制点约束导致纵面线形起伏过大，纵坡不够理想，或者土石方工程量过大而又无法调整时，可用纸上移线的方法修改平面线形，从而改善纵面线形。3.2纵坡设计的要求1.设计必须满足各项要求。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。3.3竖曲线设计竖曲线设计，首先确定合适的半径，宜选用较大的竖曲线半径。在不过分增加工程量的情况下，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。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般直坡段，直坡段长度一般不小于计算速度行驶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[10]。公路纵坡线变坡点如图3—1，d1为A点处司机视线高度，d2为B点障碍物或司机的视线高度，为变坡角。本设计中停车视距S停=110m。公路曲线最小半径见表3—1。表３—1公路曲线最小半径设计车速/（km/h）80凸曲线最小半径/m一般值4500极限值3000凹曲线最小半径/m一般值3000极限值2000本次设计路线中共有7个竖曲线，凸曲线、凹曲线半径都取10000m。图3—1变坡点示意图1.竖曲线1i1=0.026,i2=0.007,变坡点桩号K0+425竖曲线长度：L=R(i2-i1)=10000×（0.007-0.026）=190m切线长度：T===95m外距：E===0.45m起点：K0+343.0终点：K0+520.4长度：177.4m2.竖曲线2i1=0.007,i2=-0.011,变坡点桩号K0+761竖曲线长度：L=R(i2-i1)=10000×（-0.011-0.007）=180m切线长度：T===90m外距：E===0.405m起点：K0+671.6终点：K0+851.3长度：179.7m3.竖曲线3i1=-0.011,i2=0.009,变坡点桩号K1+271竖曲线长度：L=R(i2-i1)=10000×（0.009+0.011）=200m切线长度：T===100m外距：E===0.5m起点：K1+171终点：K1+371长度：200m4.竖曲线4i1=0.009,i2=0.033,变坡点桩号K1+841竖曲线长度：L=R(i2-i1)=10000×（0.033-0.009）=240m切线长度：T===120m外距：E===0.72m起点：K1+720.8终点：K1+960.8长度：240m5.竖曲线5i1=0.033,i2=0.045,变坡点桩号K2+562竖曲线长度：L=R(i2-i1)=10000×（0.045-0.033）=120m切线长度：T===60m外距：E===0.18m起点：K2+502.0终点：K2+622.0长度：120m6.竖曲线6i1=0.045,i2=0.002,变坡点桩号K3+024竖曲线长度：L=R(i2-i1)=10000×（0.002-0.045）=430m切线长度：T===215m外距：E===2.31m起点：K2+809终点：K3+239长度：430m7.竖曲线7i1=0.002,i2=0.011,变坡点桩号K3+552竖曲线长度：L=R(i2-i1)=10000×（0.011-0.002）=90m切线长度：T===45m外距：E===0.1m起点：K3+507终点：K3+597长度：90m第4章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。4.1横断面设计原则及步骤4.1.1.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、有高填深挖的边坡，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。4.1.1.确定路基标准横断面图本公路的横断面采用的是整体式。横断面组成主要包括：行车道、中间带、路肩、边坡、排水设施（边沟、排水沟等）等。2.绘制路基横断面图路基横断面图的绘制按如下步骤进行：(1)依据横断面测量资料绘制横断面地面线；(2)依据路基设计表中的有关数据，绘制路福的位置；(3)参照路基标准横断面图绘制路基边坡与地面线相交，并在需要设置支挡防护处绘制支挡结构物的断面图；(4)依据综合排水设计，绘制路基边沟等在横断面上的位置。依据上述步骤，在A3图纸上绘制的道路横断面图并计算出填挖面积，标在图上。3.路基横断面宽度设计的公路为二级公路，路基宽度为14m，行车道为3.75m，硬路肩为2.75m，土路肩为0.5m，硬路肩右侧各设置路缘石。4.2超高设计4.2.1超高设计步骤1.超高横坡度的确定当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应在曲线上设置超高。超高的横坡度依据公路等级、行车道速度、平曲线半径，并结合路面类型、气候条件和车辆组成等条件确定。2.超高缓和长度的确定(1)确定超高缓和段长度根据公路等级、设计速度和平曲线半径查表得圆曲线的超高值iy=5%,公路采用绕边线旋转，超高渐变率p=，所以超高缓和段长度：Lc===65m而缓和曲线Ls=120m,取Lc=Ls=120m，路拱坡度iz=2%,路肩坡度iJ=3%，路面宽度B=6.5m，超高横坡超高渐变率：P==>，满足排水要求，所以Lc=120m。表4—1绕内边线旋转超高值计算公式超高方式计算公式备注x≤x0x≥x0圆曲线外缘bJiJ+(bJ+B)iy计算结果均为与设计之高差；2.临界断面距超高缓和段起点：x0=Lc；3.加宽值bx按加宽公式计算中线bJiJ+iy内缘bJiJ-(bJ+bw)iy过渡段外缘bJ(iJ-iZ)+[bJiZ+(bJ+B)iy]中线bJiJ+izbJiJ+·iy内缘bJiJ-(bJ+bx)izbJiJ-(bJ+bx)iy(2)计算临界断面x0x0=Lc=×120=48m(3)计算各桩号处得超高值超高起点为ZH（HZ）点，分别计算出x值，然后分别代入表４—1的计算公式中，加宽过渡采用比例过渡，加宽值bw=1.0m。土路肩在超高起点前1m变成与路面相同的横坡，且在整个超高过渡段保持与相邻行车道相同的横坡。第一圆曲线计算结果见表4—2。表4—2超高值计算结果表桩号X(m)加宽值bx(m)外侧超高值（m）中线超高值（m）内侧超高值（m）K0+790(ZH)0<x0=480.0000.0050.0800.005K0+80010<x0=480.0830.0080.0800.003K0+85050>x0=480.4170.1550.083-0.004K0+890(HY)1.0000.3650.178-0.030K0+9001.0000.3650.178-0.030K0+9501.0000.3650.178-0.030K1+0001.0000.3650.178-0.030K1+0501.0000.3650.178-0.030K1+075(QZ)1.0000.3650.178-0.030K1+1001.0000.3650.178-0.030K1+1501.0000.3650.178-0.030K1+2001.0000.3650.178-0.030K1+2501.0000.3650.178-0.030K1+260(YH)1.0000.3650.178-0.030K1+30050>x0=480.4170.1550.083-0.004K1+35010<x0=560.0830.0080.0080.003K1+360(HZ)0<x0=560.0000.0050.0800.005第二圆曲线计算结果见表4—3。表4—3超高值计算结果表桩号X(m)加宽值bx(m)外侧超高值（m）中线超高值（m）内侧超高值（m）K1+935(ZH)0<x0=480.0000.0050.0800.005K1+95015<x0=480.1250.0500.0800.003K2+000(HY)1.0000.3650.178-0.030K2+0501.0000.3650.178-0.030K2+065(QZ)1.0000.3650.178-0.030K2+1001.0000.3650.178-0.030K2+130(YH)1.0000.3650.178-0.030K2+15045<x0=480.3750.6350.080-0.003K2+195(HZ)0<x0=5600.0050.0800.005第三圆曲线计算结果见表4—4。表4—4超高值计算结果表桩号X(m)加宽值bx(m)外侧超高值（m）中线超高值（m）内侧超高值（m）K2+925(ZH)0<x0=480.0000.0000.0800.005K2+95025<x0=480.2080.0800.0800.001K3+00050>x0=480.4170.1550.083-0.004K3+040(HY)1.0000.3650.178-0.030K3+0501.0000.3650.178-0.030K3+100(QZ)1.0000.3650.178-0.030K3+1501.0000.3650.178-0.030K3+160(YH)1.0000.3650.178-0.030K3+20075>x0=480.6250.2300.117-0.020K3+275(HZ)0<x0=480.0000.0050.0800.0054.3土石方计算与调配4.3.1土石方计算1.横断面面积计算路基横断面的面积是指横断面图中，地面线与路基设计线所包围的面积。横断面面积包括填方面积（Ar）和挖方面积（Aw），两者应分别计算。常用的土石方数量方法有两种：（1）平均断面法该方法适用于两断面之间的填方或挖方面积大小相近，其计算公式：VT=(Ar1+Ar2)VW=(Aw1+Aw2)(2)棱台法当相邻两断面的填挖面积相差较大时，采用采用方法，计算公式如下：VW=(Aw1+Aw2)L（1+）式中：m=n=4.3.2调配原则土石方调配的原则：(1)尽可能移挖作填，以减少废方和借方。如半填半挖断面的路段，首先在本路段内移挖作填，作横向平衡，然后再纵向调配。(2)废方要妥善处理。应使弃土不占或少占农田，在可能条件下，宜将弃土平整为耕地，同时，要防止水土流失、堵塞河流或冲淤农田。(3)路基填方如需路外借土，应结合地形、农田排灌等情况选择借土地点，并综合考虑借土还田、整地造田等措施。(4)综合考虑施工方法、运输条件、施工机械化程度和地形情况等因素，选用合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。4.3.3调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产线上广泛使用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种形式。本设计采用分段调用。表格调配法的方法又可有逐桩调运和分段调运两种方法。本设计采用分段调运[11]。表格调运的方法步骤如下：1.准备工作调配前先要对土石方计算进行复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件标于表旁，借调配时考虑。2.横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石带土时填入土方栏，本设计路段有石方。3.计算借方数量、废方数量和总数量借方数量=填缺—纵向调入本桩的数量废方数量=挖方—纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量本设计中土石方总运量为318382m3。4.复核①横向调运复核填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖方②纵向调运复核填缺=纵向调运方+借方挖余=纵向调运方+废方③总调运复核挖方+借方=填方+借方以上复核在本设计中是按逐页小计中进行的。5.计算计价土石方计价土石方=挖方数量+借方数量本设计中计价土石方总量为202254m3。第5章排水设计5.1路基排水设计5.1.1边沟设计边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤坡脚外侧，走向与路中线中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文、水力计算，依沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用[12]。本次设计横断面形式如图5—1，5—2，5—3。图5—1路堤边坡图5—2路堑边坡图5—3高填方路堤边坡1.边沟设置规定边沟用以汇集和排除路面、路肩和挖方边坡上的径流及少量流向道路的地表水。挖方地段的边沟在土质路段采用梯形，左右的坡度都设置为1:1，底宽0.5m，沟深0.5m；在石质路段采用矩形，底宽0.5m，沟深0.5m，内坡与纵断面的坡度一样。在低填方地段的路肩外侧根据具体地形设置不同形式的截面。5.1.2截水沟设计截水沟又称天沟，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，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方边脚不受水流冲刷。降水量较少或坡面坚硬和边坡较低以致冲刷影响不大的地段，可以不设截水沟；反之，若降水较少或坡面坚硬和边坡较低以致冲刷影响不大的地段，可以不设置截水沟；反之，若降水较多，山坡汇水面积较大，且暴雨频率较高，山坡覆盖层松软，水土流失比较严重的地段，必要时可设两道或多道截水沟。本次设计截水沟宽度和高度为0.5m，沟坡度为1:1，如图5—4。图5—４截水沟5.1.3排水沟设计排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近的积水）引致桥涵或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，还可以设置排水沟，或改变渠道，以调节水流，整治水道。排水沟的横断面形式一般采用梯形，尺寸大小应根据水利水文计算确定。用于边沟截水沟几取土坑出口的排水沟，由于流量较小，不需要特殊计算，但底宽和深度不宜小于0.5m，土沟的边坡坡度为1:1~1:1.5。1.排水沟的水文计算(1)拟定排水沟的有关数据设计流量Qs=2.0m3/s,沟底纵坡i=0.008，沟渠采用整齐土方，草皮粗糙系数n=0.025，对称梯形截面，边坡率m=1.8。(2)计算有关常数m=1.8，i=0.008，n=0.025，Qs=2.0m3/s系数:k=2=2=4.1系数:a===0.329系数:y=1.5=1.5=0.24则A===1.462(3)计算有关水利要素W0===2.189m2水流深度:h===0.976m沟底宽度:b=（k-2m）h=（4.1-2×1.8）×0.976=0.5m水力半径:R=h/2=0.976/2=0.488<1m(4)计算流速与流量V0=（1/A）=(1/1.462)=0.914m/sQ=V0×W0=0.914×2.189=2.001m/s(5)验算与结论A：||=||=0.0005=0.05%<1%符合《路基设计》(JTGD30—2004)规范要求。B：计算最小流速vminVmin=aR0.5因为是粗砂，所以可取a=0.70得vmin=0.70×0.4880.5=0.489m/s。《规范》规定草皮防护最大流速为1.6m/s。所以vmin<v实际<vmax。因此，排水沟流速在规定允许范围内，不需要进行加固处理，因为设计流量与实际流量符合要求，实际流量介于最大和最小容许流量之间，所以都满足要求，所以沟深H=0.914+0.20=1.114m。5.1.4路基防护与加固路基在水、风、气温等自然因素的长期作用下，将发生变形和破坏，若不及时防治，就将会引起严重的病害。为保证路基的稳定性，除做好路基的排水外，必须做好路基防护与加固设计。一般，防护与加固的重点是路基边坡，特别是不良水文地段及沿河路基的边坡。有时，对附近可能危害路基的河流和山坡也应进行必要的防护，以保证防护工程能正常的工作。路基边坡的防护与加固工程按其作用不同可以分为坡面防护、冲刷防护、支挡防护，本次设计主要采用坡面防护。路基的强度和稳定性与水密切相关，水的作用是路基病害的主要原因，因此，在设计施工中，必须十分重视路基排水工程。5.2路面排水设计一般公路的路面排水的设施，通常由路拱坡度、路肩横坡和边沟组成。高速公路和一级公路的路面排水，一般由路面排水、中央分隔带排水组成，必要时可采用路面结构排水[13]。本设计采用边沟排水，路面单向坡采用1.5%的坡度如图5—5。图5—5边沟排水形式第６章挡土墙的设计由于该公路的部分路段填挖高度较大，对路基的稳定性十分不利，故要在部分路段设置挡土墙。6.1挡土墙的布置及构造1.挡土墙设置的必要性和可行性挡土墙是一种能抵抗侧向土压力，用来支持天然边坡或人工边坡，保持土体稳定的建筑物。它是公路等土建工程常用的支挡结构。在公路工程中，挡土墙的用途可以归纳如下：(1)在路堑地段，若开挖后路堑边坡不能自行稳定，可在坡脚处设置挡土墙，以支撑边坡降低挖方边坡高度，减少挖方数量，避免山体失稳坍塌；(2)地面横坡较陡，填筑路基难以稳定或征地、拆迁费用高的填方路段，可在路肩或填方边坡的适当位置设置挡土墙，以收缩路基坡脚，减少填方数量或减少拆迁和占地面积，保证路基稳定性；(3)对于沿河路基，为避免沿河路基挤缩河床，防止水流冲刷，可在沿河一侧路基设置挡土墙；(4)在某些挖方路段，原地面有较厚的覆盖层或滑坡，可在路堑边坡上方设置设置挡土墙，防止山坡覆盖层下滑和抵抗滑坡[14]。2.挡土墙的布置(1)根据地形、地质条件，初步拟定一两个可能的挡土墙类型方案；(2)在路基横断面上布置挡土墙；(3)在墙趾纵断面图上布置挡土墙；(4)确定墙身纵断面尺寸；(5)根据验算结果，选择最经济合理的断面为设计断面；(6)绘制挡土墙的横、纵断面图，有必要时还应绘制平面图；(7)编制设计说明。3.挡土墙结构设计(1)挡土墙的类型：本公路K0+800—K0+900,K1+800—K1+900填方高度较大，综合考虑可设重力式路堤挡土墙。(2)设计资料：图6—1重力式路堤挡土墙墙高H=7m，假设墙顶以上填墙高a=1.5m,填料为土，重度r=18kN/m3。=35°地基容许承载力[]=240ka,基地摩擦系数f=0.5，填料与墙背间的外摩擦角为===17.5°。墙身分段长度为1.5m，设计荷载为公路二级，车辆横向分布宽度l0=14m。6.2挡土墙的土压力计算6.2.1如图6—1==3.19m根据设计资料设计荷载为公路二级，汽车荷载换算土堆高h0=，挡土墙分段长度为1.5m，车辆横向分布宽度l0=14m，Q=2×250=500kN。h0===1.32m。1.假如破裂面交于荷载内=35°+17.5°-18°=34.5°A0=（a+H+2h0）(a+H)=×（2×7+2×1.32）（2+7）=74.88B0=ab+bh0-H×（H+2a+2h0）×tan=×1.5×3.19+3.19×1.32-×7×（7+2×1.5+2×1.32）×tan（-18°）=63.6tan=-+=-tan35+=1.39=54.3°根据设计资料验算假定（H+a）tan+Htan=(7+1.5)tan54.3°+7tan(-18°)=9.55mB=19m<[（H+a）tan+Htan]=9.55m<b+l0=17.97m则假设成立。2.主动土压力系数K=（tan+tan）=[tan54.3°+tan(-18°)]×=0.0133.主动土压力E=rk-=18×0.013×=38.01kNEx=E×cos(=38.01cos(-18°+17.5°)=38.01kNEY=E×sin=38.01sin(-18°+17.5°)=3.31kN4.拟定断面尺寸挡土墙的尺寸拟定如图6—2。图6—2重力式路堤挡土墙尺寸拟定在△AMN中，==18°，=90°-=72°，=180°--（90°-）=90°所以MA=MN=2.5×0.95=2.38m，h=MA×sin=2.38×sin18°=0.74m，ON=0.24m。5.墙重=（7-0.4-0.74）×1.9×23=256.1kN=2.74×0.4×23=25.2kN=×0.74×(2.5-0.6)×23=16.17kN=×0.74×0.24×23=2.04kNG=+++=256.1+25.2+16.17+2.04=299.51kN各部分墙重对墙趾M的力臂:=++[（7-0.74-0.4）/2+0.6]×tan18°=2.45mZ2=+0.4×tan18°=1.13mZ3=×（2.5-0.24）=1.51mZ4=2.26+×0.24=2.34m6.2.2挡土墙稳定性验算1.抗滑稳定性验算Kc===3.18>[KC]所以抗滑动稳定性满足要求。2.抗倾覆稳定性验算稳定距:==3.31+256.1×2.45+25.2×1.13+16.17×1.51+2.04×2.34=688.43kN.m倾覆力矩:=E(Ey-h)=38.01×（3.31-0.5）=106.81kN.m故k0===6.45>[k0]=1.5故抗倾覆性满足要求。3.基地应力与偏心距的验算偏心距：e=-Zn≤[e]Zn=-==1.92me=-Zn=-1.92=-0.92≤[e]====由上式可知，当e>时为负，即在基底一侧出现了拉应力。但是在一般情况下地基与基础的接触面上是不容许出现拉应力的故需按无拉应力的平衡条件即设置。故基底应力满足要求。6.2.3挡土墙的排水设施挡土墙常用排水设施的可以分为地面排水和墙身排水两部分。地面排水主要是防止地表水渗入墙背土体和地基。主要措施包括：在墙后地面设置排水沟、务实地面松土，必要时采取封闭处理；对路堑挡土墙墙趾前得边沟予以铺砌加固等。强身排水主要是为了迅速排除土内积水。其方法是在浆砌挡土墙墙身的适当高度处设置一排或多排泄水孔，泄水孔尺寸一般为15cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的矩形孔，或直径为5~10cm的圆形孔。泄水孔间距一般为2~3m，干旱地区可适当增大，上下排水孔交错布置。为保证顺利泄水和避免墙外水倒灌，泄水孔应向外侧倾斜，最下一排泄水孔出口应高出地面或边沟或积水常水位0.3m。为防止水分渗入地基，最下一排底部应铺设0.3m厚的粘土隔水层。当墙背透水性差或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶一下0.5m高度范围内铺设砂卵石排水层如图6—3。图6—3挡土墙排水孔及反滤层构造第7章边坡防护路基边坡滑坍是公路上常见的一种现象，它影响到车辆的正常运营和安全，严重者甚至造成事故，中断交通。所以要根据边坡坡度及流速等因素对边坡进行防护。7.1边坡防护的类型7.1.1坡面防护1.植物防护(1)种草适应于边坡坡度不陡于1:1，不浸水或短期浸水但地面径流速度不大于0.6m/s的土质边坡。草的品种选用适应当地的土质和气候条件，最好是根系发达，叶茎低矮，多年生长，几年草籽混种。(2)铺草皮铺草皮可用于较高、较陡的边坡。当坡面冲刷严重、边坡较陡，径流速度大于0.6m/s，最大流速达1.8m/s时，应根据具体情况分别采用平铺、水平叠置、垂直坡面或与坡面成一半坡角的倾斜叠植草皮。(3)植树主要用于堤岸边的河滩上，用来降低流速，促使泥沙淤积，防止水流直接冲刷路堤。若多排林带与水方向斜交，还可以起挑水作用，改变水流方向。沙漠与雪害地区，防护林带还可以起阻砂防雪的作用。2.矿料防护对于无法采用植物防护的岩石边坡，还可以采用沙石、水泥、石灰等矿物材料进行坡面防护、(1)抹面防护适用于易风化而表面比较完整，尚未削落的岩石边坡，如页岩、泥沙岩的新坡面。常用的抹面材料有石灰炉渣混合浆、三合土和四合土等。(2)喷浆防护适用于易风化和坡面不平的岩石挖方边坡，浆层厚度一般为2.0cm。喷浆的水泥用量较大，可用于重点工程地段。(3)勾缝防护适用于比较坚硬，且裂缝多而细的岩石边坡，防止水分进入岩层内造成病害。(4)灌浆防护适应于坚硬但裂缝较深和较宽的岩石边坡，借砂浆的胶结力，使坡面表层成为防水整体。3.砌石防护(1)石砌护坡用于土质或风化岩质路堑或土质路堤边坡的坡面防护，亦可用于浸水路堤及排水沟渠的冲刷防护。(2)护面墙护面墙是一种浆砌片石覆盖层。常用与严重风化破碎的岩石挖方边坡。7.1.2冲刷防护为了防止水流直接危害沿河、滨海路堤以及有关堤坝护岸的边坡和坡脚，必须采用一定的冲刷措施。防止冲刷的措施一共有两种：一种是加固岸坡的直接防护，另一种是改变水流性质的间接防护。根据河流情况、水流性质及岸坡具体受冲刷情况，可单独使用一种，亦可两种同时使用、综合治理。1.直接防护(1)抛石防护抛石防护主要防护直接受水流冲刷的边坡或坡脚，对于季节性浸水和长期浸水的情况均适应。盛产石料地区，当水流速度大于3.0m/s或更高时，植树与砌石防护无效果，可采用抛石防护。(2)石笼防护当水流速度达到或超过5.0m/s时，可改变石笼防护。石笼用铁丝编织成框架，内填石料，设在坡脚处，以防急流和大风浪破坏堤岸，亦可用来加固河床，防止淘刷。铁丝框架可以做成圆柱形或箱形。2.间接防护设置导致构造物可以改变水流方向，消除和减缓水流对堤岸的直接破坏，同时可以使堤岸近旁缓慢淤泥，彻底消除水流对局部堤岸的损害。设导治构造物的间接防护措施主要是设坝，按与其河道的相对位置，一般可分为丁坝、顺坝(1)丁坝丁坝的作用是导流和挑流，把水挑离河岸，改变水流状况，间接保护路堤。丁坝由坝头、坝身和坝根三部分组成，其断面为梯形。丁坝所受的外力较小，其断面尺寸主要依据构造要求、施工条件和使用要素确定。(2)顺坝及格坝顺坝的作用是导流，基本上不改变原有水流的状态。当河床断面窄小，不允许过多侵占或地质条件不宜修筑丁坝时，可以采用顺坝。布置顺坝前，必须先有一个合理导致线，顺坝与上、下游河岸的衔接必须协调，坝的起点应选在水流匀顺的过渡段，以免强水冲刷，终点可与河岸连在一块。由于该地区年降雨量较大，边坡流速较大，综合考虑该公路边坡防护采用倾斜叠植草皮防护。第8章路面结构设计8.1轴载分析武宁二级公路工程A段路线沿途有大量碎石，并有水泥、石灰粉煤灰等供应，根据预测该路交通量组成见表8—1所示，使用年限内，交通量平均增长率为6%。表8—1预测交通组成车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组成后轴距（cm）交通量（次·）解放CA-10B23.7069.001双—250延安SX16149.00101.601双—600黄河JN16259.50115.001双—200交通14125.5555.101双—300延安CZ36147.6090.702双132.0200黄河JN16254.6491.252双135.01501．轴载分析路面设计以双轮单载100kN为标准轴载。(1)当以设计弯沉为指标及验算沥青层底拉应力时，各级轴载换算采用公式N=计算，小于25kN的轴载不计，计算结果见表8—2所列。表8—2轴载换算结果汇总表车型（kN）东风后轴69.2011500100.8日野KB211前轴49.0016.4400115.0后轴101.6911400428.6黄河JN162前轴59.5016.4200103.8后轴115.0011200367.3交通141前轴25.5516.44006.8后轴55.101140029.9长征CZ361前轴47.6016.415038.0后轴90.702.21150205.8太脱拉138S1前轴54.6416.410046.2后轴91.252.21100107.0合计：=1549.2二级公路沥青路面的设计年限为14年。两车道的车道系数是0.65，则设计使用期累计当量轴次为：==×0.65=8126395次(2)当验算半刚性基层层底拉应力时，各级轴载采用公式=计算，小于500kN轴载不计，，计算结果见表8—3所示：表8—3轴载换算结果总汇表车型（kN）东风EQ140后轴69.2011.050036.30黄河JN150后轴101.69118.5400424.2黄河JN162前轴59.5011.020058.1后轴115.0011.0200591.8交通141后轴55.1011.04003.4长征CZ361后轴90.7031.0150186.1延安SX161前轴54.6416.410016.7后轴91.2531.0100164.1合计：=1460.7则半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次为：===7572470次8.2路面结构组合设计沥青结构组合应该结合交通荷载、环境因素和当地建筑材料等条件，从技术经济角落出发，选择经济合理的路面结构体系，以充分发挥路面各层及结构的整体效能[15]。8.2.1面层类型和等级选择选择面层类型和等级是路面组合设计的第一步。由于面层直接承受行车荷载和环境因素作用，因此亦选择强度高、耐磨、稳定性好的材料作面层。公路等级越高、交通量越大，面层的等级也就越高，见表8—4为适应不同公路等级的路面类型。表8—4选择面层类型公路等级路面等级面层类型设计年限设计年限内累计标准（抽次/车道）高度公路一级公路高级路面沥青混泥土15>400×104二级公路高级路面沥青混泥土12200×104~400×104次高级路面热拌沥青碎石、沥青贯入式10100×104~200×104三级公路次高级路面乳化沥青碎石、沥青表面处治810×104~100×104四级公路中级路面水结碎石、泥结碎石、级配碎石、半整齐石块路面5≤10×104地基路面粒料改善土51.按路面受力特征选择各结构层次作用于路面上的行车荷载，在路面结构中所产生的应力和应变随深度的增加而降低。因此，早进行路面结构组合时，各结构层应按照强度和刚度自上而下递减的规律组合，以充分发挥各层次材料的性能。同时考虑到面层强度、刚度高，造价也高，而基层和底层强度、刚度较低，造价也较低这一情况，在厚度组合式，宜从上到下、由薄到厚，已达到经济的目的。由于直接承受行车荷载和环境因素的作用，要求用强度高、刚度高。稳定性好的材料作面层。高等级公路上的沥青面层通常采用两层或三层。表面层采用中粒式或细粒式沥青混泥土，中面层采用和底面层中粒式和粗粒式沥青混泥土。采用沥青贯入碎石作面层，通常需在其上加铺沥青表面处治或沥青砂做封层，或将其做成上拌下贯式，以防止面层渗水。各级公路沥青面层推荐见表8—