二级公路初步设计毕业论文.doc

引 言 初步设计是进行公路和城市道路设计施工建设的必要环节，此环节设计的好坏 直接影响着以后整个工程的施工进度和质量。它是通过所给的地形图在充分考虑当 地的地形地物条件并且结合各种规范而进行的道路的综合设计。它一般包括道路的 平纵横设计、防护设计、排水设计、路基设计、路面设计、交通工程设施设计等。 本次通过设计实例广西雷江-凤灵新建二级公路初步设计，使我们能掌握道路设 计过程的一些基本的原则，了解道路基本设计的内容和程序等。通过此次毕业设计， 可以使我们在如何进行公路施工图设计方面进行一次全面的、系统的训练，使我们 了解公路施工图设计所包括的工作内容、工作程序、施工图设计文件所包括的内容 及文件的编制办法等，为今后从事公路工程设计工作打下良好的基础。通过毕业设 计，既有助于提高我们综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快 地适应工作环境。 本次设计中的主要任务是： 1.在进行技术经济分析论证的基础上，选定广西雷江-凤灵二级公路的路线设计 方案，根据道路技术等级和道路技术标准，计算确定相关参数； 2、绘制广西雷江-凤灵二级公路路线平、纵、横断面设计图，路基路面结构图； 3、进行该道路曲线要素计算、编制相关计算结果表。 4、路基路面设计。 本毕业设计是严格在各种规范的指导之下进行的，内容严谨、详细，具有一定 的参考价值和实用价值。 2009 年 6 月 i 摘要 雷灵二级公路是全国公路往中的一条主要干线，对雷灵地区的经济发展起着很 大的作用。本路线途经山岭重丘区，本着安全、经济、实用、美观的原则，对该路 段进行施工图设计。 雷灵公路施工图设计是在所在地区的地形、地质、气候的影响下，按照设计规 范进行的。本次设计的内容有：平面线设计、纵断面设计、横断面设计。平面线设 计包括纸上选线、定线，圆曲线、缓和曲线参数设定，直线设计等；纵断面设计包 括拉坡、竖曲线设计等，超高的设定一满足了设计要求的 8%之内，在竖曲线设计时， 应注意行车视距和视线诱导问题即满足“平包纵” ，合成坡度也要满足规范要求；横 断面设计时，使行车更加舒适，为确保道路的使用年限，在路段上还做了防护和排 水设计。排水设计包括路基排水和路面排水，路面设计又有边沟设计和截水沟设计 和路拱排水。 施工图是工程的重要组成部分，可以使道路的实用性和经济性得到更好的保证， 同时，也要求道路的美观性和实用性、经济性相结合。 关键词：施工图；路基设计；平面；横断面；纵断面； ii abstract working properly to hope second class highway is the national highway go toward medium of a main trunk line, to work properly the economic development of hope the region to rise very big function.this route goes by way of the heavy area of hillock of mountain range, being in the light of the safety, economy, practical, the principle of the beauty, carry on the construction to the roads segment diagram design. working properly to hope the highway construction diagram design is under the influence of the geography, geology, weather of the place region, carrying on according to the design norm of.a contents for design have:the flat surface line design, vertical section design, cross section design, block the soil wall design and the engineering quantity calculations and grounds square dispensation.the flat surface line the design includes the paper select line, settle line, a curve, the mitigation curve parameter enactment, straight line design etc.;the vertical section design includes to pull the gradient , set extremely highly on satisfying 8% of the design request inside the vertical curve design.etc., at the vertical curve design, at the request of notice to go the car to see to be apart from to induce the problem to satisfy“ a vertical curve “ namely with view, synthesize the slope also want satisfy the norm;when the cross section design, considered the extremely high constitution, make go the car more comfortable, in order to insure the usage time limit of the road, still did the protection and drain the design on the road segment. drain the design to include the roadbed catchment and roads to face the catchment, the road faces the design and has the side ditch design and cuts the drain design and the road arch catchments. the construction diagram is the importance of the engineering to constitute the part, can make the function and economy of the road get the better assurance, at the same time, also request the beauty and function, economy of the road to combine together. keywords: diagram design；road design；flat surface design；vertical section design；cross section design. 目录 引 言 .i 摘要 ii abstractiii 目录 .i 1 依据、设计规范 .1 2 工程概况 .2 2.1 工程简介 .2 2.1.1 工程名称 2 2.1.2 设计内容 2 2.1.3 工程特点 2 2.2 设计原则 .2 2.2.1 平面设计 2 2.2.2 纵断面设计 2 2.2.3 横断面设计 3 2.2.4 路面结构设计 3 2.3 路基路面工程 .3 3 道路定线 .4 3.1 定线原则 .4 3.2 定线方法 .4 3.3 本施工设计中的定线原则 .4 4 平面设计 .5 4.1 概述 .5 4.2 直线 .5 4.2.1 直线的特点 5 4.2.2 直线长度的限制 6 4.3 圆曲线： .6 4.3.1 圆曲线几何要素 6 4.3.2 圆曲线半径 7 4.4 缓和曲线 .8 i 4.4.1 缓和曲线的作用 9 4.4.2 有缓和曲线的平曲线的曲线要素的计算 9 4.4.3 缓和曲线的最小长度 10 4.5 平面线形设计 .10 4.5.1 平面线形设计的一般原则 10 4.5.2 平曲线的最小长度 10 5 纵断面设计 .11 5.1 纵坡及坡长设计 .11 5.1.1 概述 11 5.1.2 最大纵坡 11 5.1.3 最小纵坡 11 5.1.4 坡长限制 12 5.1.5 缓和坡段 12 5.1.6 平均纵坡 13 5.1.7 合成坡度 13 5.2 竖曲线 .13 5.2.2 竖曲线最小半径 14 5.3 道路平纵组合 .15 5.3.1 平纵组合的设计原则 15 5.3.2 平曲线与竖曲线的组合 15 5.4 纵断面设计方法及步骤 .16 5.4.1 纵断面设计要点 16 5.4.2 纵断面设计步骤 16 5.4.3 纵断面图的绘制 17 6 道路横断面设计 .18 6.1 道路横断面的组成 .18 6.1.1 路幅的构成 18 6.1.2 路幅布置类型 18 6.2 行车道及路肩、路拱 .18 6.2.1 行车道宽度的确定 18 6.2.2 平曲线加宽及其过渡 18 6.2.3 路肩 19 6.2.4 路拱及超高 19 ii 6.3 横断面设计 21 6.3.1 公路横断面的设计方法 21 6.4 路基土石方计算及调配 .22 6.4.1 土石方数量计算 22 6.4.2 路基土石方调配 22 7 路基工程 .24 7.1 路基类型与构造 .24 7.1.1 路堑 .24 7.1.2 路堤 25 7.1.3 半天半挖路基 25 7.2 路基设计 .26 7.2.1 路基宽度 26 7.2.2 路基高度 26 7.2.3 路基边坡坡度 26 7.2.4 路基压实 26 7.3 路基附属设施 .27 7.4 挡土墙设计 .28 7.5 路基防护与加固 .28 7.5.1 坡面防护 28 7.5.2 地基加固 29 7.6 排水设计 .29 7.6.1 地面排水设备 29 8 路面工程 .31 8.1 路面基层设计 .31 8.2 沥青路面设计 .31 8.2.1 面层材料要求 .32 8.2.2 透层与封层 32 8.2.3 沥青混凝土的配合比设计 33 8.2.4 接缝的设计处理 33 8.3 新建沥青路面的结构厚度计算 .33 8.3.1 原始设计资料 33 8.3.2 新建沥青路面结构设计步骤 34 8.3.3 计算过程中的用到的一些理论知识 .34 iii 8.3.4 本此二级公路的路面设计计算过程 .37 8.4 路基路面施工方法及注意事项 .41 8.3.1 路基施注意事项 41 8.3.2 路面施工方法及注意事项 41 9 交通工程及沿线设施设计 .44 9.1 设计标准和依据 .44 9.1.1 公路等级及地形类别 44 9.1.2 设计行车速度 44 9.1.3 设计荷载 44 9.1.4 设计依据 44 9.2 交通工程及沿线设施 .44 9.2.1 交通标志 44 9.2.2 交通标线 46 9.2.3 安全设施 46 结论 .47 致谢 .48 参考文献： .49 附录 1 hard2006 系统简介 .50 附录 2 hard2006 总体流程 .51 0 1. 依据、设计规范 本段公路进行施工图设计的编制依据和设计规范有： 1 公路路线设计规范 （jtgd20-2006） 2 公路沥青路面设计规范 （jtgd50-2004） 3 公路路基设计规范 （jtgd302004） 4 公路路面基层施工技术规范 （jtj034-2000） 5 沥青路面施工及验收规范 （gbj50092-96） 6 给水排水管道工程施工及验收规范 （gb50268-2008） 7 国家建筑标准设计给水排水标准图集2002 年 8 公路沥青路面施工技术规范(jtgf40-2004) 9 公路路基施工技术规范 （jtg f102006） 10 乳化沥青路面施工及验收规程(cjj4291) 11 公 路 桥 涵 通 用 规 范 (jtgd602004) 12 公 路 排 水 设 计 规 范 (jtj018-97) 13 公 路 路 面 基 层 施 工 技 术 规 范 (jtj034-2000) 14 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 道 路 交 通 标 志 和 标 线 (gb5768-1999) 1 2. 工程概况 2.1 工程简介 2.1.1 工程名称 广西雷江-凤灵二级公路建设工程初步设计。 2.1.2 设计内容 k00+0.000k03+340.954 范围内的道路平纵横设计、路基路面设计。 2.1.3 工程特点 广西雷江-凤灵二级公路是南宁府城至雷江二级公路的重要组成部分，是通往大 明山景区最快捷、最重要的高等级公路。雷江-凤灵区段地形比较复杂、地势起伏较 大。本次设计地形为山岭重丘区。为了达到高等级公路的规范标准，填挖方较大。 本设计本着多挖少填的原则，确保路基的稳定性。 2.2 设计原则 2.2.1 平面设计 道路为山岭重丘区二级公路，设计车速为 60km/h，道路全长 3340.954m，起点 桩号为 k00+0.000，终点桩号为 k03340.954。 本次设计的平面线形中全线共设交点 3 个，平均每公里交点数为 1.497 个，平 曲线占路线总长 26.397%，最小平曲线半径 200 米/2 处，最小圆曲线半径为 200m， 最大圆曲线半径为 320m。最大直线段的长度为 1110.572m。 2.2.2 纵断面设计 在本设计项目中最大纵坡 5.978，420.026 米/1 处。最短坡长 151.385，变坡 点共 8 个，平均每公里纵坡的变更次数为 2.993%，竖曲线占路线总长 36.143，竖 曲线的最小半径是 2000.000 米。竖曲线增长系数:1.03079。 2 2.2.3 横断面设计 此公路为山岭重丘区二级公路，计算行车速度为 60km/h，路基宽度为 10m，其 中行车道宽 7.0m，两边土路肩各 0.75m，硬路肩各 0.75m。 路拱坡度为 1.5，路肩坡度为 1.5，详见道路标准横断面。 2.2.4 路面结构设计 行车道路面结构为： 4cm 中粒式沥青混凝土 6cm 粗粒式沥青混凝土 1cm 沥青透油层 22cm 水泥稳定碎石（水泥剂量 5.5） 18cm 级配碎石 2.3 路基路面工程 工程路基主要是根据当地的地形地物合理的设计出路基的类型和构造。必须严 格保证路基的压实。压实时采用重型击实标准控制，土方要求分层碾压，按道路路 基施工规范要求进行施工。填方路段路堤在路槽以下 080cm 深度范围内压实度为 95%，80150cm 深度范围内压实度为93%，挖方路段路堑在 030cm 深度范围内压 实度为95%。 路面工程主要有沥青路面结构层的设计，根据所给的交通资料合理的计算出路 面的结构组成。 3 3. 道路定线 3.1 定线原则 根据交通部公路路线设计规范 （jtgd302004）的有关规定及广西区交通厅路网 改造精神，公路布线遵循经济合理的原则。尽可能少拆迁，少占用农田，利用有利 地形布线，使公路路线与自然景观协调统一，并以充分利用旧路改建减少工程投资 为目的进行选线。 定线的任务是按照一定的技术标准，在选线布局阶段选定的“路线带” （或叫定 线走廊）的范围内，结合细部地形、地质条件、综合考虑平、纵、横三面的合理安 排，确定并通常实地定出道路中线的确切位置。 定线是公路设计过程中很关键的一步。它不仅要解决工程、经济方面的问题， 而且对如何使公路与周围环境想配合，以及公路本身线形的美观等问题都要在定线 过程中给予充分的考虑。 定线应吸收桥梁、水文、地质等专业人员参加，发挥各种专业人员的才能和智慧， 使定线成为各专业组协作的共同目标。 3.2 定线方法 公路定线质量还在很大程度上取决于采用的定线方法，常用有直接定线和纸上定线 两种方法。在道路的勘测设计中，一般是先在地形图上进行纸上定线，然后进行实 际定线，技术标准高的、地形、地物复杂的路线必须使用“纸上定线” ，然后把纸上 路线敷设在地面上。 “直接定线”省去了纸上定线这一步，所以只适用于标准较低的 路线。在本设计中，道路等级为二级，且地形、地物较为复杂，故线路采用“纸上 定线”的方法。 3.3 本施工设计中的定线原则 本项目是公路新建工程，由于地形比较复杂、落差较大，故为了减少填挖方量，达 到标准要求，优化线形，采用了沿等高线的走向布线。个别无法避免的地方，只好 直穿等高线了，但尽量使其交角小。 4 4. 平面设计 4.1 概述 道路是带状的三维空间结构实体，一般由线形、路基、路面、桥梁、涵洞、隧 道和沿线设施等组成。不论是公路还是城市道路，其路线位置的选定都会受到社会 经济，自然地理和技术条件等多重因素的制约。需要设计者再进行充分调查，掌握 大量可靠资料的基础上，利用现行的技术标准和设计规范，结合当地的地形，地质 和地物等条件，设计出一条经济，合理而又与自然景观协调的路线来。道路平面设 计就是在平面图上研究确定路中线几何形状的原理和方法的工作。 直线是最简单的平面线形，然而从道路的起点到终点之间往往不能用一条直线 将其连接起来，由于受地形、地物等因素的制约，路线在平面上往往出现很多转折， ，为了保证行车的安全性和平稳性，在转折处需要用圆曲线加以连接。如果圆曲线 半径较小，还要进行曲率过渡，即加设缓和曲线。因此，道路的平面线形要素是由 直线，圆曲线和缓和曲线构成的，通常称之为“平面线形三要素” 。直线是曲率为零 的线形；圆曲线是曲率为常数的线形；缓和曲线是曲率逐渐变化的线形。三要素是 道路平面线形最基本的组成，在道路上各要素所占比例难以量化规定，但只要各组 成要素使用合理，组合得当，均可以得到较为理想的平面线形。 4.2 直线 4.2.1 直线的特点 作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中的使用最为广泛，当地势 平坦，地物障碍较小时，定线人员往往首先考虑使用直线线形通过。这因为两点之 间的连接长度以直线最短；汽车在直线上行驶时受力简单，方向明确，驾驶操作容 易；同时，路线测设简单、方便。基于直线的上述优点，在个种线形工程中都有着 其独特的地位。 当然直线线形也有其缺点:直线线形灵活性差，难以与地形，地物等周围的环境 相协调；过长的直线易使驾驶员感到单调、疲倦，注意力难以集中；直线路段上难 以准确目测车辆之间的距离；长直线上容易导致高速行车，引发交通事故等。因此， 在运用直线线形和确定其长度时，需要持谨慎态度，尽量不采用过多和过长的直线 线形。 5 4.2.2 直线长度的限制 (1)直线的最大长度： 我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。 我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值，根据德国和日本的规定:直线的最大 长度(单位 m)为 20v(v-设计速度，km/h)。虽然地域不同，环境不同，但一般情 况下应尽量地避免追求过长地直线指标。 (2)直线的最小长度： 为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定地直线长度。这个直线长度是 指前一曲线的终点(缓直 hz 或圆直 yz)到后一曲线起点(直缓 zh 或直圆 zy)之间的长 度。 对于同向曲线间的最小直线长度: jtgd20-2006(以下 简称)规定同向曲线间地最短直线长度(单位为 m)以不小于 6v(单位 km/h) 为宜。另外，对于计算行车速度 v40km/h 地山岭重丘区公路地特殊困难地段，可 以适当放宽。 对于反向曲线间的最小直线长度:规定反向曲线间最小直线长度(单 位为 m)以不小于 2v(单位为 km/h)为宜。 4.3 圆曲线： 4.3.1 圆曲线几何要素 各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的重 要组成部分。路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交 点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。圆曲线具有易与地形相适应、可循环 好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。 四级公路可以不设缓和曲线，其他各级公路当曲线半径大于或等于“不设缓和 曲线的半径”时也可不舍缓和曲线，因而在此类弯道中只有圆曲线。本次公路为二 级公路，故应该合理的设置缓和曲线。 圆曲线几何要素及公式如下： 6 (4-1)ltjrer tgt2)1(sec0745.82 式中：t切线长（m） ； l曲线长（m） ； e外距（m） ； r圆曲线半径（m） ； 转角（度） 。 4.3.2 圆曲线半径 行驶在曲线上的汽车由于受离心力作用其稳定性受到影响，而离心力的大小又 与曲线的半径密切相关，半径愈小愈不利，所以在选择平曲线半径时应尽可能采用 较大的值，只有在地形或其他条件受到限制时才可以使用较小的半径。为了行车的 安全，标准规定了圆曲线半径在不同情况下的最小值。 (1)圆曲线半径的计算公式与影响因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得到 （4-2）)(127bivr 式中 r圆曲线半径，m； v-行车速度，km/h；横 向 力 系 数 ； -超高横坡度，。bi 在公路等级和地形条件已定时，设计车速 v 也就唯一确定了，圆曲线半径 r 的 大小取决于横向力系数 和曲线的超高横坡度 的取值范围。 值的采用影响到行bi 车的安全、经济与舒适度等。在计算最小平曲线半径时，应综合考虑汽车行驶的横 向稳定性、驾驶员的驾驶操作、燃料消耗和轮胎磨损以及乘车的舒适性等因素，采 用一个适当的值。经分析得出的 的取值范围： 值最好0.10，最大0.16。 (2)超高横坡度 bi 超高横坡度有最大超高横坡度与最小超高横坡度之分。在制定最大超高横坡度 7 要综合考虑道路所在地区的气候条件、驾驶员和乘客的心理上的安全感。对山max,bi 岭重丘区、城市附近、交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路上，最大超高横 坡度比一般道路还要小些。超高值的大小与设计速度、半径、路面类型、当地的自 然条件等因素有关，设计时可根据半径大小等条件确定具体超高的采用值。本次设 计为二级公路最大超高为 8%。 道路的最小超高横坡度不应小于道路直线段的路拱横坡度，否则不利于道路的 排水，因此有 （4-3）1min,b 式中 路拱横坡度。1i (3)圆曲线最小半径的计算 圆曲线最小半径包括极限最小半径、一般最小半径和不设超高的的最小半径。 极限最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其行车的安全的 最小允许半径。它是圆曲线半径允许采用的极限最小值，只有当地形条件特殊困难 或受其他条件严格限制时，方可采用。根据我国规范规定的极限最小半径值本 次设计的二级公路极限最小半径为 125m。 一般最小半径是指通常情况下各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其安 全性和舒适性行车的推荐采用的最小半径。对此，我国的规范也做了相应的规 定，本次设计取 200m。 当平曲线半径较大时，根据情况可以不设超高。此时我国的规范所制定的 “不设超高的最小半径”是取 0.035， ，由半径计算公式计算得015.(max)hi 出。因而在本次设计中，对于不设超高的最大半径 ，即当圆曲线半径大于 1400m 时，就可以140)5.03.(1276)(127bivr 不设置超高。对于本次设计中所有交点的半径均小于 1400m,故每个交点都应设置合 理的超高，以确保行车的安全、稳定。 (4)圆曲线最大半径 选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大曲线半径。 但是，当半径大到一定程度时，其几何性质与直线区别不大，而且容易给驾驶员造 成判断上的失误，因此， 规范规定了圆曲线的最大半径不宜超过 10000m。 4.4 缓和曲线 缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间的或两个圆 8 曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。 标准规定，除四级公路可以不设缓和曲线 外，其余各级公路在其半径不小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。 4.4.1 缓和曲线的作用 （1）曲率逐渐变化，便于驾驶操作； （2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变； （2）为设置超高和加宽提供过渡段； （4）与圆曲线配合得当，美化线形。 4.4.2 有缓和曲线的平曲线的曲线要素的计算 道路平面线形三要素的基本组成是：直线回旋线圆曲线回旋 线直线。图 3.2 所示的组合形式是最常见的在直线与圆曲线之间假设缓和曲线 后的形式。 图 3.2 “基 本 型 平 曲 线 (1)曲线要素计算公式 （4-4）rpell qth ss2sec)( 1801802tan)p(外 距 ：曲 线 长 ：切 线 长 ： htj切 曲 差 ： 9 4.4.3 缓和曲线的最小长度 为了车辆在缓和曲线上平稳的完成曲率的过渡与变化，保证线形顺适美观，同 时为在圆曲线上设置的超高和加宽提供过渡段，应规定缓和曲线的最小长度。通过 考虑了离心加速度的变化率、驾驶员的操作反应时间、超高渐变率和视觉条件，我 国规范规定了各级公路缓和曲线最小长度值，本次设计为二级公路，设计速度 为 60km/h，取缓和曲线最小长度 50m。 4.5 平面线形设计 4.5.1 平面线形设计的一般原则 (1)平面线形应直接、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。 (2)各级公路不论转角大小均应敷设直线，并尽量地选用较大地圆曲线半径。当 公路转角过小时，应设法调整平面线形，当不得已而设置了小于 7的转角时，必 须设置足够长的平曲线。 (3)两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得已短直线相连。否则，应调整线 形，使之成为一条单曲线或复曲线，也可以运用回旋线组合成卵形、c 型、复合型 等曲线。 (4)两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜。否 则，应调整线形或运用回旋线而组合成 s 型平曲线。 (5)曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。 (6)应避免连续急转弯的线形。 4.5.2 平曲线的最小长度 (1)平曲线的极限最小长度 现行的规范规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度， 本次设计的二级公路最小长度取 100m。 (2)平曲线的一般最小长度 公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线和一段圆曲线组合而成的，中间圆曲 线的长度也不宜小于 3s 行程。 10 5. 纵断面设计 沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面即为路线纵断面。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，确定起伏空间线的位置，以便达到行车安全迅速、运输经济合理以及乘客感觉 舒适的目的。 5.1 纵坡及坡长设计 5.1.1 概述 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 济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。 纵断面设计根据地形、地质、 水文、地物，综合考虑平面、横断面而设。设计纵坡连续、协调、充分利用旧路。 纵断面是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一，见 纵断面设计图 。 在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中线上各桩点的高程 而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化情况；另一条是设计 线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状 的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和长度影响着 汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的 限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。 在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线 有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。 5.1.2 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。本次设计二级公路设计速度为 60km/h，最大纵坡取 6%。 5.1.3 最小纵坡 挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。在 长路堑以及其他横向排水不利地段，为了防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级 11 公路均应设置不小于 0.3的最小纵坡，一般情况不小于 0.5。当必须设计平坡或 纵坡小于 0.3的路段时，边沟应作纵向排水设计。 5.1.4 坡长限制 （1）最小坡长限制 最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。本次设 计取 150m。 （2）最长坡长限制 所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶时，当车速下降到最低允许速度 时所行驶的距离。 规定规定的最大坡长如表 5.1 所示。 表 5.1 各级公路最长坡长 本次设计中的最大坡长为 630.583m，最小坡长为 151.385m，均符合设计要求。 5.1.5 缓和坡段 当连续纵坡大于坡长限制时，应在不大于表 5.3 所规定长度处设缓和坡段，用 以恢复在陡坡上降低的速度和保证安全。 标准规定缓和坡段的纵坡度应不大于 3，其长度应不小于该级公路相应的最短坡长。在必须设置缓和坡段而地形又困难 的地段，可将缓和坡段设置于半径较小的平曲线上，但应适当增加缓和坡段的长度。 此时缓和坡段的长度应予增加，所增加的长度为该平曲线的半径值。 设计速度 /(km/h) 120 100 80 60 40 30 20 3 900 1000 1100 1200 4 700 800 900 1000 1100 1100 1200 5 600 700 800 900 900 1000 6 500 600 700 700 800 7 500 500 600 8 300 300 400 9 200 300 坡 度 / 10 200 12 5.1.6 平均纵坡 平均纵坡是指由若干坡段组成的路段所克服的高差与路现长度之比，是衡量线 形质量的重要指标，目的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驶的限制性指标。本公路的相对高差小于 200m，顾可以不考虑 平均纵坡。 5.1.7 合成坡度 合成坡度是指由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 即为流水线方向。合成坡度的计算公式为： （5-1）2iih 式中 i合成坡度，； 超高横坡或路拱横坡，；hi 路线设计纵坡坡度，。 各级公路最大允许合成坡度值的规定如表 5.4 所示。 本次设计中最大合成坡度为： ，%25.90463.8.im22 iaxh 9.25250m 的圆曲线，由于其加宽值比较小，可以不加宽。 对于本次工程来说，只有 jd1 处的半径大于 250，不设置加宽；其它四处均设 置合理的加宽。 （2）加宽的过渡 加宽的过渡方式有比例过渡、高次抛物线过渡、回旋线过渡和插入二次抛物 线过渡。本次设计中采用的是比例过渡方式。计算公式如下： （6-1）blx 式中 任意点距缓和段坡点的距离（m） ；xl l加宽缓和段长（m） ； b圆曲线上的全加宽（m） 。 比例过渡简单易于操作，但经过加宽以后的路面内侧与行车轨迹不符，缓和段 的起终点出现破折，于路容也不美观。这种方法一般可用于二、三、四级公路。加 宽如下表： 加宽表 交 点 桩号 平曲线 半径(m) 加宽宽 度(m) 圆曲线 长度(m) 缓和段 长度(m) 总加宽 长度(m) 加宽总面 积(m 2) jd2 k2+050.810 200 0.8 179.99 50 279.99 183.99 jd3 k3+127.838 200 0.8 222.85 50 322.85 218.28 6.2.3 路肩 各级公路都要设置路肩。路肩对于一条道路来说有很重要的作用。从构造上来 说，路肩分为土路肩和硬路肩。硬路肩是经过了铺装的路肩。在体那方路段，为了 使路肩能汇集路面积水，在路肩边缘应设置路缘石。土路肩是指不经过任何铺装的 路肩，它其保护路面和路基的作用，并能提供侧向余宽。路肩的最小宽度为 0.5m。 本次路肩为 1.5m 宽的土路肩和 1.5m 的硬路肩。 6.2.4 路拱及超高 （1）路拱及路肩的横坡度 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，称路拱。其倾 斜大小以百分率表示。对于不同类型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，再 19 考虑当地的自然条件选用不同的路拱坡度。 高速公路和一级公路由于其路面较宽，迅速排除路面降水尤为重要，所以此种 公路处于降雨强度较大的地区时应采用高值，在降雨强度很大的地区，路拱坡度可 适当增大。 土路肩的排水性远低于路面，其横坡度较路面宜增大 1020，硬路肩 视具体情况（材料、宽度）可与路面同一横坡，也可稍大于路面。 本次设计中采用的是沥青混凝土路面，路拱坡度采用 1.5。 （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，可以全部或部分地抵消 离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。 超高横坡度由直线段的双坡路拱，过渡到与圆曲线半径相适应的单向横坡的路 段，称作超高缓和段或超高过渡段。 超高横坡度的计算确定 超高横坡度可由平曲线最小半径公式： 得出 （6-2） 对此，我国现行的公路工程技术标准中规定：凡半径小于不设超高的最小 半径的平曲线均应设置超高。超高的横坡度按设计速度、半径大小，结合路面类型、 自然条件和车辆组成等情况确定。高速公路、一级公路的超高横坡度不应大于 10，其他各级公路不应大于 8。 在本次设计中，由上面的计算得知当圆曲线半径大于 1400m 时，可以不设置超 高。 超高的过渡 超高的过渡分为无中间带道路和有中间带道路的过渡，本次设计采用的无中间 带道路的超高过渡方式。下面介绍一下此种过渡方式。 无中间带的道路行车道,无论是双车道还是单车道,在直线路段的横断面均以中 线为脊向两倾斜的路供.路面要由双向倾斜的路段形式过渡到具有超高的单向倾斜的 超高形式,外侧须逐渐抬高,在抬高过程中,行车道外侧是绕中线旋转的。 当超高坡度大于路供坡度时,可分别采用以下三种过渡方式: a.先将外侧车道绕路中线旋转,待达到与内侧车道构成单向横坡后,将整过再绕 未加宽前的内侧车道边缘旋转,直至超高横坡度值,如图 6-1a 所示。 20 b.绕中线旋转:先将外侧车道绕路中线旋转,待达到与内侧车道构成单向横坡度 后,整个断面绕中线旋转,直至超高横坡度.如图 61b 所示。 c.绕外侧边缘旋转:先将外侧车道绕外边缘旋转,与此同时,内侧车道随中线的降 低而相应降低,待到达单向横坡度后,整个断面仍绕外侧车道边缘旋转,直至超高横坡 度,如图 61c 所示。 本次设计采用的是图 61b 中的绕路基中线旋转的超高方式。 6.3 横断面设计 路面横断面的形式是随着道路的等级的不同而有所，可选择不同的形式，通常 分为槽式横断面和全铺式横断面。对于槽式横断面它与全铺式横断面的最大一个不 同点是槽式横断面中路面结构层是等厚的，而全铺式中是非等厚的。本次设计所采 用的是槽式横断面。 6.3.1 公路横断面的设计方法 （1）公路横断面设计要求 横断面设计，必须结合地形、地质、水文等条件，本着节约用地的原则，选用 合理的断面形式，以满足行车顺适、工程经济、路基稳定且便于施工和养护的要求。 21 （2）路基标准横断面 在具体设计每个横断面之前，先确定路基的标准横断面（或称“典型横断面” ） 。 在标准横断面图中，一般要包括：路堤、路堑、半堤半堑、砌石路基等，断面中的 边坡坡率、边沟尺寸、挡墙断面等，必须按现行公路路基设计规范的规定处理。 对于高填、深挖、特殊地质、浸水路堤等应单独设计。路基标准横断面见“路基标 准横断面图” 。 6.4 路基土石方计算及调配 6.4.1 土石方数量计算 平均断面法:若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近,则可假定两断 面之间为一棱柱体,其体积的计算公式为: v=(f1+f2)l/2 （6-4） 其中: v-体积,即土石方数量(m 3) f1,f2-分别为相邻两断面的面积(m 2) l-相邻断面之间的距离(m) 6.4.2 路基土石方调配 土石方调配的目的是为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，在经济合理的调运条件下移挖作填，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）土石方调配方法 土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等， 目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线与调配图，直接可 在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。具体调配 步骤是： 土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可 能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁，供调配时参考。 弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。 在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运 22 距，供土石方调配时参考。 根据填缺挖余分布的情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农 的原则，具体拟定调配方案。方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到 填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中。 经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃 土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或弃方栏内。 土石方调配后，应按下式进行复核检查： 横向调配+纵向调配+借方填方 横向调配+纵向调配+弃方挖方 挖方+借方=填方+弃方 检查一般是逐页进行复核的，如有跨页调配，须将其数量考虑在内，通过复核 可以发现调配与计算过程有无错误。经过核证无误后，即可分别计算计价土石方数 量、运量和运距等，为编制施工预算提供土石方工程数量。 23 7. 路基工程 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。路基是公路的承重主体。为了确保路基的强度和 稳定性，使路基在外界因素作用下，不致产生不允许的变形，在路基的整体结构中 还必须包括各项附属设施，其中有路基排水、路基防护与加固以及与路基工程直接 相关的设施，如弃土堆、取土坑、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。 7.1 路基类型与构造 通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，路基设计标 高低于天然地面标高，需进行挖掘；路基设计标高高于天然地面标高，需进行填筑。 由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堑、路堤和填挖结合等 三种类型。 7.1.1 路堑 路堑是全部在天然地面开挖而成的路基。图 71 是几种常见的横断面形式，有 全挖路基、台口式路基及半山洞路基。 24 挖方边坡可视高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚处设置边 沟，以汇集和排出路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排 出流向路基的地表径流。挖方弃土可堆放在路堑的下方。边坡坡面易风化时，在坡 脚处设置 0.51.0m 的碎落台，坡面可采用防护措施。 对于本次设计，路堑形式采用的是 a 图所示的形式，在挖方较大的地方设置截 水沟，并设置边沟和坡面防护。 7.1.2 路堤 路堤是全部用岩土填筑而成的路基。按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、 高路堤和一般路堤。填土高度小于 1.01.5m 的，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 1.520m 之间的属于 一般路堤。随其所处的条件和加固类型的不同，还有浸水路堤、护脚路堤和挖沟填 筑路堤等形式。本次设计中的路堤均属于一般路堤。其横断面形式如图 7-2 所示。 25 7.1.3 半天半挖路基 半填半挖路基是指当天然地面横坡较大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧 填筑时而行程的路基。半填半挖路基若处理的得当，可以保持土石方数量平衡，路 基稳定可靠，是一种比较经济的断面形式。 7.2 路基设计 在工程地质和水文地质条件良好的地段修筑的一般路基设计包括一下内容：选 择路基断面形式，确定路基宽度与高度；选择路堤填料与压实标准；确定边坡形状 与坡度；路基排水系统布置和排水结构设计；坡面防护与加固设计；附属设施设计。 7.2.1 路基宽度 路基宽度为行车道路面以及两侧路肩宽度之和。路面宽度根据设计通行能力及 交通量的大小而定，一般每个车道宽度为 3.503.75m。各级公路路基宽度按公 路工程技术标准的规定进行设计。 26 7.2.2 路基高度 路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高 的差值。通常路基高度是指路基中心线标高与原地面标高之差。从路基的强度和稳 定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并 结合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。 7.2.3 路基边坡坡度 公路路基边坡坡度，可用边坡高度 h 与边坡宽度 b 之比表示，并 h1，h：b1：0.5（路堑边坡）或 1：1.5（路堤边坡） 。 ，通常用 1：n（路堑）或 1：m（路堤）表示其坡率，称为边坡坡率。 7.2.4 路基压实 路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。土质路堑开挖至设计标高以后， 需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密实度通常低于设计要求，必要 时挖开后再分层压实，使之达到一定的密实度。压适度是以应达到的干密度绝对值 与标准击实法得到的最大干密度之比的百分率表征。表 7.1 和表 7.2 分别列出了以 重型和轻型击实方法为标准的路基压实度。 表 7.1 路基压实度（重型） 填挖类型 路面地面以下深度 cm 压实度 上路床 030 93 下路床 3080 93 上路堤 80150 90 填 方 路 堤 下路堤 150 以下 90 零填及路堑路床 030 93 表 7.2 路基压实度（轻型） 填挖类型 路面地面以下深度 cm 压实度 上路床 030 95 填方 下路床 3080 95 27 上路堤 80150 90路堤 下路堤 150 9