东南大学公路工程专业本科毕业设计设计说明书模板

设 计 说 明 书 一、概述 该公路建设项目位于南京市境内，属于乡镇道路，是南京市北部郊区 1 号公路与 2 号公路之间的横向连接线。该工程的实施方便了 1 号公路与 2 号公路之间的交通转换， 提高该地区的干线公路网的通行能力，减少了需要转换交通车辆的绕行距离，同时可以 缓解道路交通拥挤，减少交通压力，具有十分重要的作用。 1. 任务依据 国家及交通部颁布的有关技术标准、规范及规程： 公路工程技术标准JTG B01-2003 公路路线设计规范JTG D20-2006 公路路基设计规范JTG D30-2004 公路沥青路面设计规范JTG D50-2006 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004 道路交通标志和标线GB5768-1999 2.设计标准 本项目全线采用二级公路标准，设计速度采用 60 km/h；路基宽度 10m。其主要技术 指标表见表 1-1。 主要技术指标表 表 1-1 项目 指标名称 单位 1 号公路至 2 号公路 一 综合指标 1 建设里程 km 1.862 2 地形 平原区 3 公路等级 二级公路 4 设计速度 km/h 60 二 路基指标 1 路基宽度 m 10 2 行车道宽度 m 2（3.5+0.75+0.75）=10.0 3 路基设计洪水频率 1/50 三 路线指标 1 平曲线极限最小半径 m 125.0 2 平曲线一般最小半径 m 200.0 3 不设超高最小平曲线半径 m 1500.0 5 停车视距 m 75.0 6 最大纵坡 % 6 7 最短坡长 m 150 8 竖曲线极限最小半径(凸/凹) m 1400/1000 9 竖曲线一般最小半径(凸/凹) m 2000/1500 10 竖曲线最小长度 m 50 四 涵洞指标 1 涵洞设计荷载 公路级 2 涵洞设计洪水频率 小桥涵 1/50 3.测设简况 利用 12000 数字化地形图在纸上对路线方案进行了深入研究，画出了测图走廊带。 进一步进行纸上定线，集体步骤：定导向线（在选线布局确定的控制点之间，根据平原 区路线布设要点，通过分析比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，建立 一些间导向点） ；试定路线导线（参照导向点，试穿出一系列直线、交汇出交点，作为初 定的路线导线） ；初定平曲线（读取交点坐标计算或直接量测转角和交点间距，初定圆曲 线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素） ；定线（检查各技术指标是否满足标准要求， 以及平曲线线位是否合适，不满足时应该调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度， 直至满足为止） 。 纸上定线结束后，通过与指导教师的交流，进一步核查、优化调整，确定了路线的 最终平面方案，即确定为推荐方案。 4. 路线的走向、起讫点、主要控制点 路线起点位于 2 号公路，向南途径一个村庄，绕过邻近的几个小山丘，尽量绕过池 塘，少占用农田，接于 1 号公路。路线全长 1.862 公里。 路线经过的主要控制点有：起点（2 号公路） 、沿线村庄（房屋建筑） 、沿线学校、 沿线微丘、沿线池塘、终点（1 号公路） 。 路线所经主要河流沟渠有：沿线河渠。 沿线的控制工程：沿线学校（绕避） 。 2 5. 占用土地情况 在路线布设中，尽量靠着山丘底部布线，避免直穿农田。在纵断面设计时候， 尽量避免高填深挖，从而达到减少土地占用面积的效果。 二、沿线自然地理概况 1.地形地貌 本项目位于江苏省南京市北部，地处长江中下游平原地区，是属冲积平原的过渡地 带。路线行经平原区，地形开阔、平坦，海拔在 10.0 米30.0 米之间，微地貌有倾斜平 地、冲蚀洼地和孤立岗地等，沿线城有村庄和学校，土壤肥沃，农田水利设施较为完善 和配套。 2.工程地质 （1）地层岩性 路线区位于长江中下游冲积平原区，地势平坦，地形地貌变化不大，地层分布较为 简单。路线沿线及其附近主要被新生界第四系地层覆盖，为公路主要岩土界质。沿线地 层分布如下： 下第三系（E） 分布在丘陵岗坡地带，零星出露，岩性主要为砂岩，暗红、砖红色、中粒结构， 薄厚层状，夹紫色薄层状泥岩，全风化弱风化。 第四系（Q） 沿线第四系地层广泛分布于冲积平原、河流阶地、河漫滩及丘陵区和山前倾斜平原 地带，影响公路工程地质条件的主要因素，也是本次工程地质调查的主要对象。本区第 四系以冲积、洪积为主，其它如湖积、残坡积的成因类型分布较少，根据第四系沉积物 的岩性特征、对工程区的第四沉积物时代的结构概略描述如下： 中更新统（Q 2）：上部为褐红色、棕红色粉土质亚粘土、轻亚粘土；下部为褐红 色、红黄色砂砾石层、粉土质亚粘土等。厚 718m ，其厚度变化受地形控制，与下伏第 三系地层呈不整合接触。主要分布于丘陵区及山前倾斜平原地段。 上更新统（Q 3）：上部为浅黄、灰黄、褐黄色黄土状粉土质重亚砂土、轻亚粘土， 含不规则钙质结构层或钙质层，其中夹透镜状砂砾石层、淤泥层；下部为浅灰、灰色疏 松砂砾石层、砂层及粉砂层等，是二元结构，呈水平分布，厚 1825m ，主要分布于二 级阶地及中更新分布外围倾斜平原区。 全新统（Q 4）：上部浅黄、灰黄色粉土质重亚粘土、亚砂土；下部为灰黑、黑色 粘土、亚粘土，含少量钙质结核，近水平状；河床及河漫滩主要为砂层、粉砂及砂土层， 局部夹淤泥等，厚 513m，具二元结构。广泛分布于一级阶地、冲积平原、河漫滩及河 床中。 （2） 地质构造 本项目所在区域地质构造属新华夏系第二沉降带华东拗陷交接复合，先后受六次地 壳运动的影响，形成比较复杂的构造骨架。以早期形成的北西向褶皱和晚期形成的一系 列北西向断陷盆地为主，伴随有断裂和扭曲。受新构造运动的影响，山前相互分隔的盆 地，形成为广阔的沉降带，并接收了更新世晚期的三角洲沉积物。平原区以沉降为主， 具有明显的震荡性和继承性，上部受晚近期地壳运动和气候控制，大部分被第三、四系 地层覆盖，构造行迹不清，均为推断的隐伏构造，活动微弱，对工程影响不大。 （3）工程地质评价 路线区地形平坦，地貌地层简单，土质变化不大，以第四系粘性土、砂性土为主。 粘性土一般不具膨胀性，其物理力学性质相差不大，工程地质条件属简单类型，基本无 大面积、长段落不良地质现象，主要表现为局部性和危害程度较低的低洼地潮湿地基。 测区内上部浅层地基土除部分沟谷河渠存在第四系全新统冲积砂土及新近沉积土外， 均为第四系上全新统冲积低液限粘土及高液限粘土。土质结构均匀，局部孔隙发育，有 水平层理，粘土层膨胀性较弱，工程性质一般，地基承载力较高。 3. 水文、水文地质 （1）地表水：区域内河流径流主要来自地表径流，并具有鲜明的季风型气候区的特 点。河川径流年内分布极不均匀，丰水期和枯水期明显，丰水年和枯水年相差悬殊，水 位变化幅度大，洪水灾害频繁。地表径流分布与大气降水总趋势一致，一般是夏季最多， 春秋季次之，冬季最小，69 月份径流量占年径流量的 6070。 （2）地下水：项目所经区域地下水类型主要为第四系松散土类孔隙潜水和上第三系 碎屑岩孔隙潜水，主要由大气降水补给，河水和渠系侧渗补给次之。含水层顶板厚度 615 米，水位埋深 26 米，厚度 725 米，年变幅 13 米。水质良好，为重碳酸钙 性水，矿化度一般小于 0.5g/L。按地下水侵蚀性标准判定，可不考虑地下水对构筑物的 3 侵蚀性。 三、路线 1.路线布设原则 根据本项目的特点，考虑沿线的地形、地貌、水文和地质等自然条件，以及城市规 划、环境保护、路线与周围景观的协调等因素，在路线布设过程中主要遵循如下原则： （1）路线走向应符合河南省县乡公路网和许昌市鄢陵县道路总体规划，并考虑沿线 政治、经济、文化的发展要求，结合农业布局、交通现状、路网结构，合理布设路线。 （2）路线位于平原区，新建路段布线时应力求路线短捷、顺直，缩短建设和营运里 程。 （3）合理利用地形，正确运用技术标准，注重线形的连续性、均衡性、行车舒适性， 为车辆行驶提供安全、舒适、流畅的运营空间。同时，注意减少工程数量，降低造价。 （4）路线设计应重视保护环境和景观设计，合理控制路基设计高度，认真研究防护 及构造物的选型，使是公路线形、桥涵、交叉及沿线设施与自然景观相协调。 （5）在符合二级公路技术标准的前提下，尽量少占耕地，特别是少占高产耕地和经 济林，尽量减少对已有农田灌溉设施的占用和干扰，避免过多拆迁房屋及电力、电讯设 施，对通讯光缆以避让为主。 （6）路线尽可能避免穿越村庄，减少对村庄的干扰，一般从村庄外围通过，既能方 便群众，又能促进当地经济发展。 （7）最大可能地照顾当地地方政府的合理要求，发挥地方政府的积极性，确保本项目 顺利实施，尽早发挥其经济效益和社会效益。 2.路线布设情况 本项目采用设计速度为 60km/h 的二级公路标准，路段路基宽度采用 10.0m，其中行 车道宽度 23.5m，两侧设置 0.75m 的硬路肩和 0.75m 的土路肩。路线布设结合沿线地 形、地物条件，合理利用平纵面技术指标，综合考虑各种工程因素，确定路线线位，具 体布线情况介绍如下： 路线起点位于 2 号公路，向南途径一个村庄，绕过邻近的几个小山丘，尽量绕过池 塘，少占用农田，接于 1 号公路。路线全长 1.862 公里。 3.主要技术指标采用情况 本项目位于南京市北部，路线主要经过平原区，地势平坦，农田水利设施较为完善 和配套，路网密度较小。路线设计时，新建路段为保证 1 号公路与 2 号公路交通转换的 要求，力求路线短捷、顺直，采用较大的平纵面指标，并注重线形的连续性、均衡性、 行车舒适性。 路线平面设计注重与沿线地形、地物相协调，以直线为主。本段共设平曲线 4 个，平均 每千米 2.15 个，曲线占路线总长 25.032 ，最小平曲线半径 400.0m，曲线间最大直线 长度 260.691m。 路线纵断面设计主要考虑满足路基和桥涵设计水位标高，使路基处于干燥或中湿状 态的最小填土高度，纵坡变化不宜过于频繁，平纵曲线的配合及与地形相协调等因素进 行设计。本段共设变坡点 10 个，平均每公里 2.8 个，竖曲线最小半径凸形为 18000m， 凹形为 20000m，最短坡长 330m，最大纵坡 1.682。 纵断面设计新建路段在考虑工程经济，满足路基和涵洞设计水位标高的前提下，尽 量减缓纵坡，力求纵断面线形连续平顺，平、纵配合协调，有利于排水和满足视觉要求。 四、路基、路面及排水 （一）路基 1设计依据 路基设计主要根据沿线地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件，依据交通部部 颁公路工程技术标准(JTG B012003)、 公路路基设计规范 (JTGD30 2004)、 公 路路基施工技术规范(JTGF102006)以及外业调查资料和有关规程、规范等进行设计。 2路基横断面 （1）路基横断面 本项目设计速度 60km/h 时，路基宽度采用 10.0m,两侧各 3.5m 的行车道宽，0.75m 的硬路肩和 0.75m 的土路肩，两侧路边石宽各 0.25m； （2）路基设计高及路拱横坡 本项目路段路基设计标高的位置为路基中心线标高，行车道、硬路肩横坡采用 8 4 2，土路肩横坡采用 3。 （3）路基超高及加宽 根据标准相关要求，本项目的平曲线半径小于 530m 的设置了 4%的超高。本项目 的平曲线半径均大于 250m，不需要设置加宽。 （4）路基边坡设计 路段路基以填方为主，填方路段地表土层以亚粘土、亚砂土为主，路堤边坡，根据 填料的物理力学性质，气候条件、边坡高度及基底的工程地质条件等综合因素确定。当 采用粘性土填筑路基时，边坡坡率采用 1：1.5。挖方边坡根据土质、岩石风化程度、地 下水发育状况等因素综合确定，土质边坡采用 1：0.5。 （5）公路用地范围 路段路线中心线左右各 15m 范围以内为公路用地范围，并埋置公路界碑。 3路基防护工程 由于本项目的路基填土高度均较小，无必要浆砌防护，边坡采用适合当地自然条件 的植草、种树等植物防护措施。 4路基路面排水 避免行车道路面范围内出现积水，路面表面排水采用分散排水措施，即降雨径流通 过路面和路肩的纵、横合成坡度向路基两侧分散漫流。当路基横断面为路堑时，横向排 流的表面水汇集于边沟内；当路基横断面为路堤时，路面表面水以横向漫流形式向路堤 坡面分散排放。 当路线经过农田等地段时，填方坡脚下设纵向排水沟。排水沟采用 0.6m0.6m 的梯 形横断面，沟身不加固。 在边沟及纵向排水沟出口，设置将水引离路基并送入河沟的排水沟，排水沟采用 0.6m0.6m 的梯形横断面。 （二）路面 1.设计依据 路面设计在综合沿线地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件基础上，依据有关 标准、规范和指导性意见进行。主要依据有： 公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)； 公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)： 公路水泥混凝土路面设计规范(JTGD402002)； 公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTGF30-2003)： 公路路面基层施工技术规范(JTJ 034-2000)； 路面设计采用标准轴载 BZZ100。设计使用年限：沥青混凝土路面为 12 年。 2.沥青混凝土路面设计 2.1沥青路面结构组合及厚度计算 (1)设计理沦及厚度计算 沥青混凝土路面结构计算采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论为 基础， 以路表设汁弯沉值作为路面整体刚度的控制指标进行验算。 (2)主要设计参数 计算采用设计参数如表 1： 路面材料主要设计参数 表 1 抗压模量（MPa）材 料 参数 结构层名称 200C 150C 劈裂强度 （MPa） 细粒式沥青混凝土（AC-13） 1500 2100 1.4 水泥稳定碎石（水泥剂量 5%） 1500 0.5 水泥稳定碎石（水泥剂量 4%） 1400 0.4 石灰稳定土（石灰剂量 10） 550 0.225 (3)设计方法 路面采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以路表设计弯沉作为 路面整体刚度的控制指标，以沥青混凝土面层，水泥稳定碎石基层、石灰稳定土底基层 的容许弯拉应力进行验算，(路面厚度计算和弯拉应力验算采用了与公路沥青路面设计 规范配套的沥青路面设计与验算系统APDS97Verl.0 专用设计程序计算。) (4)路面结构组合设计 路面结构组合设计按交通量、道路等级对路面的使用要求，结合沿线气候、水文、 地质及当地筑路材料的分布、施工经验等情况，经计算确定路面结构层次以及厚度，如 表 2： 沥青混凝土路面结构组合设计结果 表 2 路 面 结 构 层 厚 度 cm） 细粒式沥青混凝土（AC-13） 5 水泥稳定碎石（水泥剂量 5%） （上基层） 17 水泥稳定碎石（水泥剂量 4%） （下基层） 17 石灰稳定土（石灰剂量 10） （底基层） 15 78 40 39 5 为了便于施工和保证路面的整体性、稳定性，路面采用满铺结构形式，路肩边缘采 用 C20 水泥砼现浇或者预制的路边石。 2.2沥青混凝土路面结构层材料及混合料配合比设计 (1)沥青混合料 沥青混合料、矿料的级配组成要求应满足以下指标： 沥青混合料矿料级配范围 表 3 通过下列方孔筛（mm）的重量百分比（%）结构 类型 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 AC-13 100 90 100 68 85 38 68 24 50 15 38 10 28 7 20 5 15 4 8 沥青混凝土马歇尔试验技术指标 表 4 试 验 指 标 单 位 密 级 配 沥 青 混 凝 土 击实次数（双面） 次 50 空隙率 VV % 36 稳定度 MS 不小于 KN 5 流 值 FL mm 24.5 沥青饱和度 VFA(%) % 7085 (2)其他材料要求 粗集料：面层骨料应具备良好的抗压、抗磨耗性能要求，其技术指标应满足公 路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)中表 4.8.2 至表 4.8.7 的有关要求，粗集料质 量要求见表 5。 沥青混合料用粗集料质量要求 表 5 指标 单位 数量 石料压碎值,不大于 % 30 洛杉矶磨耗损失,不大于 % 35 表观相对密度,不小于 % 2.45 吸水率,不大于 % 3.0 针片状颗粒含量(混合料),不大于 % 20 水洗法0.075mm 颗粒含量,不大于 % 1 软石含量,不大于 级 5 粗集料与沥青黏附性,不小于 4 细集料:细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质。其颗粒级配和质量应符合公路 沥青路面技术施工规范 （JTGF402004）中表 4.9.2 至表 4.9.4 的有关要求,细集料质 量要求见表 7,混合料用天然砂规格见表 6。 沥青混合料用细集料质量要求 表 6 项 目 单位 指标要求 表观相对密度 不小于 2.45 砂当量 不小于 % 50 含泥量(小于 0.075mm 的含量) 不大于 % 5 天然混合料用天然砂规格 表 7 通过各筛孔的质量百分率（）筛孔尺寸 （mm） 粗砂 中砂 细砂 9.50 100 100 100 4.75 90100 90100 90100 2.36 6595 7590 85100 1.18 3565 5090 75100 0.60 1530 3060 6084 0.30 520 830 1545 0.15 010 010 010 0.075 05 05 05 矿粉：宜选用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。 原石料中的泥土杂质应除尽。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，其颗粒级配 和质量应符合公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)中表 4.10.1 的有关要求， 见表 8。 沥青混合料用矿粉质量要求 表 8 项 目 单位 指标要求 表观密度,不小于 t/m3 2.45 含水量,不大于 % 1 0.6mm % 100 0.15mm % 90100粒度范围 0.075mm % 70100 沥青：路面面层沥青混凝土采用 A 级 90 号道路石油沥青，其质量应符合公路沥 青路面施工技术规范(JTGF402004)中表 4.2.1-2 的有关要求,见表 9。 A级 90号道路石油沥青技术要求 表 9 指 标 单 位 沥青标号（A 级 90 号） 针入度（25 0C,5s,100g） 0.1mm 80100 针入度指数 PI -1.5+1.0 软化点（R&B）不小于 0C 45 600C 动力粘度不小于 Pas 160 38 41 6 100C 延度不小于 cm 20 150C 延度不小于 cm 100 蜡含量（蒸馏法）不大于 % 2.2 闪点 不小于 0C 245 溶解度 不小于 % 99.5 密度（15 0C） g/cm3 实测记录 质量变化 不大于 % 0.8 残留针入度比（25 0C）不小 于 % 57 TFOT(或 RTFOT) 后 残留延度（10 0C）不小于 cm 8 3.基层 路面基层采用水泥稳定碎石。水泥稳定碎石具有良好的结构强度，是面层下较为合 理的半刚性结构层，可以充分利用沿线富产的石灰岩轧制而成。沥青路面水泥稳定碎石 基层的水泥剂量：上基层采用 5.0%，下基层采用 4.0%，集料级配范围应符合表 10 要求。 基层碎石压碎值不大于 35%，水泥稳定基层压实度不小于 98%（重型） ，7 天侵水无侧限 抗压强度不小于 3.0MPa。 水泥稳定碎石所用水泥应选用普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，水泥初凝时间和 终凝时间应分别在 3h 和 6h 以上，快硬、早强水泥不得使用。宜采用标号 325 或 425 的 水泥。 水泥稳定碎石集料级配范围 表 10 通过下列方孔筛（mm）的质量百分率（）筛孔尺寸 37.5 31.5 19.0 9.5 4.75 2.36 0.6 0.075 级配碎石 100 90100 6080 2949 1532 620 05 4.底基层 路面底基层采用 10石灰稳定土。底基层压实度不小于 95%，7d 浸水抗压强度不小 于 0.8MPa。石灰质量应符合级以上消石灰或生石灰的技术要求。细粒土土的塑性指数 宜在 1520 间。 五、桥梁及涵洞 （一）设计依据与标准 1、设计依据 （1） 部颁公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ； （4） 部颁公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） ； （5） 部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） ； （6） 部颁公路圬工桥涵设计规范 （JTG D612005） ； （7） 部颁公路桥涵地基与基础设计规范 （JTJ 024-85） ； （8） 部颁公路桥涵施工技术规范 （JTJ 041-2000） ； （9） 部颁公路涵洞设计细则 （JTG/T D65-04-2007） （10） 其它相关技术规程、规范。 2、设计标准 （1）设计荷载：公路级 （2）涵洞宽度：涵洞与路基同宽 （3）设计洪水频率：涵洞 1/50 （4）地震动峰值加速度：0.05g （二）沿线地质概况 1.地形地貌 本项