佳南至凤江二级公路设计说明书.doc

广州大学广州大学 毕业论文（设计毕业论文（设计） 课课 题题 名名 称称 佳南至凤江二级公路设计佳南至凤江二级公路设计 学学 院院 土木工程学院土木工程学院 系系 别别 道路与桥梁系道路与桥梁系 专专 业业 班班 级级 20072007 级土木工程（级土木工程（5 5）班）班 学学 生生 姓姓 名名 周家铭周家铭 学学 号号 07170101910717010191 指指 导导 教教 师师 杨国良杨国良 完完 成成 日日 期期 20112011 年年 6 6 月月 9 9 日日 教教 务务 处处 制制 1 摘要摘要： 本设计是佳南至凤江的一段丘陵区二级公路方案设计, 公路全长 1836.286 米。设计要求在给定的 1：2000 的带状地形图上，根据给定的原始数据资料，综合 考虑平纵横配合与地形特点进行纸上定线，方案比选后对所选方案进行平、纵、横 设计，路面设计，其中包括：平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基路面排水 工程设计（路基设计、路基排水设计、路面工程设计(沥青路面水泥混凝土路面的结 构组合设计) ，同时也给出了相关的表格与图纸。 关键词：关键词： 道路等级，选线，平面设计，纵断面，横断面，路基，路面，设计 abstract： this design is from jia nan to feng jiang of hills area class ii highway design. the highway is whole long 1836.286 meters. design requirements in a given band of 1:2000 topographic map, according to the original data set, considered- vertical and horizontal coordination and terrain characteristics of paper alignment, the programme after the election than the selected programme-ping, vertical, wang design, road design, including: graphic design, profile design, cross-sectional design, embankment road drainage project design (a roadbed design, embankment and drainage design, retaining walls design), pavement engineering (for asphalt pavement cement concrete pavement the combination of structural design), but also given the relevant forms and drawings. keywords： road-grade，alignment，flat surface design，longitudinal section，horizontal section，roadbed，pavement，design 1 目录目录 1.前言 .1 1.1 设计条件1 1.2 设计要求1 1.3 设计过程1 1.4 公路修建的意义2 1.5 主要参考文献2 2.道路技术等级的确定 .2 2.1 设计资料2 2.1.1 交通量（辆/日）资料.2 2.1.2 汽车折算系数3 2.2 交通量计算3 2.2.1 设计初年年平均日交通量计算3 2.2.2 远景规划交通量计算3 2.3 道路等级的确定4 3.路线技术指标的论证 .4 3.1 直线4 3.1.1 直线的最小长度4 3.1.2 直线的最大长度5 3.2 圆曲线半径及圆曲线长度5 3.2.1 公式与影响因素5 3.2.2 最小半径计算7 3.2.3 圆曲线的最大半径8 3.3 缓和曲线8 3.3.1 缓和曲线的最小长度8 3.4 行车视距9 3.4.1 停车视距9 3.4.2 超车视距9 3.4.3 会车视距.10 3.5 平面视距的保证.10 3.6 纵断面技术论证.10 3.6.1 最大纵坡.10 3.6.2 最小纵坡.10 3.6.3 最小坡长.10 3.6.4 最大坡长.11 3.6.5 缓和坡段.11 3.6.6 竖曲线的最小半径.11 2 3.7 横断面技术论证.12 3.7.1 路基宽度.12 3.7.2 道路路拱.12 3.7.3 道路边沟.12 3.7.4 道路边坡坡度.13 3.8 路基技术论证.13 3.8.1 路基设计的基本要求.13 3.8.2 路基宽度.13 3.8.3 路基高度.14 3.8.4 路基压实.14 3.8.5 边坡坡度.15 3.9 路面技术论证.15 3.9.1 路面设计的基本要求.16 3.9.2 路面等级.16 3.9.3 路拱坡度.16 3.9.4 路面排水.16 3.9.5 桥涵.16 3.10 技术指标汇总18 4.初步选线与定线设计 19 4.1 路线初步选线.19 4.1.1 选线的主要依据来源.19 4.1.2 选定路线.19 4.2 路线初步定线.19 4.2.1 纸上定线.19 4.3 平曲线初步设计.21 4.3.1 缓和曲线设计.21 4.3.2 路线的转点和转角的确定.21 4.4 纵断面的初步设计.22 4.4.1 平纵线形组合的基本要求.22 4.4.2 纵断面设计的步骤.23 4.4.3 纵断面的竖曲线设计.23 4.4.4 方案比选.24 4.4.5 平面曲线要素的确定.25 4.4.6 缓和曲线的设计.25 4.4.7 初步设计的平曲线加桩.25 5.纵断面的详细设计 26 5.1 平纵线形组合设计.26 5.1.1 平纵线形组合的设计原则.26 5.2 纵断面详细设计.27 5.2.1 纵断面线形设计的一般要求.27 5.2.2 纵断面设计的步骤.28 5.2.3 纵断面的竖曲线设计.28 3 6.横断面设计 30 6.1 横断面的组成.30 6.2 路拱的确定.30 6.2.1 弯道的超高.31 6.2.2 弯道的加宽.31 6.2.3 陡坡路堤的稳定性检验.31 6.2.4 土石方量计算和调动.32 6.3 路基边坡设计.32 6.3.1 路堤边坡.32 6.3.2 路堑边坡.32 6.4 沟渠设计.33 6.4.1 边沟设计.33 6.4.2 边沟的断面形式.33 6.4.3 边沟断面尺寸.33 6.4.4 沟渠加固.33 7.水泥混凝土路面设计 34 7.1 交通资料分析.34 7.2 标准轴载及轴载当量换算.35 7.3 标准轴载累计当量作用次数 ne 及混泥土路面交通等级的划分36 7.3.1 其他相关参数的确定.37 7.4 路面结构的初步拟定.38 7.4.1 路面结构层厚度的计算.38 7.4.2 荷载应力分析.41 7.4.3 温度应力分析.42 7.4.4 综合疲劳应力分析.43 7.4.5 水泥混凝土纵缝设计.44 7.4.6 水泥混凝土路面横缝设计.45 8.沥青路面设计 46 8.1 路面设计计算.46 8.1.1 路面设计年限.48 8.1.2 标准轴载及轴载当量换算.49 8.2 选用原材料.49 8.3 预估路基回弹模量.51 8.4 路面结构的初步拟定.52 8.4.1 路面结构初步拟定.52 8.4.2 路面设计弯沉值计算.52 8.4.3 容许层底拉应力计算.53 8.4.4 半刚性基层沥青路面.53 8.4.5 柔性基层沥青路面.55 8.4.6 最少防冻层验算.56 8.7.2 确定最佳沥青路面结构方案.57 4 结 论 .58 致 谢 .59 参考文献 60 附录 61 1.1.前前 言言 1.1 设计条件 设计为佳南至凤江的一段丘陵区二级公路常规设计，本公路位于广东省境内， 是本省的二级集散公路之一，其设计车速为 60km/h,车辆增长率 为 3.7% 。路基 属于粘质土 ，平均稠度为 0.97。路线所经地区地形图比例尺为 1：2000。两点间 多山岭，沿线无不良工程地质，其他地区无法绕越，故可供选线的地区比较单一。 1.2 设计要求 1.2.1 说明书及相关计算表格（具体标准见广州大学对毕业设计的相关规定） 。 1.2.2 路线平面图；比例 1：2000。 1.2.3 路线纵断面图；横向 1：200，纵向 1：2000。 1.2.4 路线横断面图（包括典型涵洞、挡土墙的断面形式，图纸采用 a3 纸） ； 比例 1：200。 1.2.5 路面结构组合设计图。 1.2.6 沥青路面横断面设计图。横向：1：50，纵向：1：10。 1.2.7 水泥混凝土路面平面图、剖面图。 1.2.8 水泥混凝土路面纵、横缝设计图。 1.3 设计过程 本人在设计的过程中独立完成设计的全部内容，并接受指导老师的阶段性检查， 并作出及时的修改。 在设计中，首先浏览了大量的相关课本和规范，熟悉一下设计的要求。然后， 进行路线技术指标的论证。确定直线的最小长度、最大长度、圆曲线半径及圆曲线 长度、缓和曲线的最小长度，行车视距、及纵断面技术论证、横断面技术论证、路 基技术论证、路面技术论证等相关路线技术指标的论证内容。 其次就开始进行初步选线与定线设计，完成路线平面设计。并完成纵断面和横 断面设计、完成路线部分设计说明书的编写、熟悉沥青路面和水泥路面的设计方法、 拟定沥青路面结构进行厚度计算、拟定水泥路面结构进行厚度计算。 2 最后进行的工作就是撰写完整设计说明书，打印图纸，和查漏补缺，递交老师 检查。 1.4 公路修建的意义 佳凤公路的修建解决了佳南至凤山的交通运输问题，提高车速，使车辆快速流 通，缩短物资交流周期，使人民群众生活、工作快速、高效、便利，同时也是一个 国家综合实力的付现。它不仅对城市经济的发展具有重要意义，当地居民的生活也 将随之发生改变，佳凤公路对改变沿线居民的出行条件，提高出行的效率也起到了 很大的作用。佳凤公路促进信息、物资及人员的流动，促进当地经济的发展，这对 当地居民生活环境、生活水平的提高也有重要意义。公路建设，勘察设计先行，搞 好设计是第一步，佳凤公路设计意义重大，我会全身心投入做好设计工作的。 3 2.2.道路技术等级的确定道路技术等级的确定 2.1 设计资料 2.1.1 交通量（辆/日）资料 经调查该地区设计初年年平均日交通量（辆/日）资料如表 2-1。 表 21 交通量资料 车型车辆数车型车辆数 太脱拉 138s 150 东风 cs938 100 长征 xd980 100 斯柯达 706rts 100 黄河 jn162 150 其他小汽车 1750 2.1.2 汽车折算系数 根据公路工程技术标准 ，小客车和中型载重汽车折算系数如表 2-2。 表 22 汽车折算系数 汽车代表车型车辆折算系数 小客车1.0 中型车1.5 大型车2.0 托挂车3.0 2.1 交通量计算 2.1.1 设计初年年平均日交通量设计初年年平均日交通量（辆（辆/日）：日）： =17501.0+1001.5+(150+100+150)2.0+1003.0= 3000 辆/日 o n 2.1.2 远景规划交通量计算 =（1+） （2-1） d n o n 1n 其中，车辆增长率 为 3.7%，n 为预测年限（年） ，查公路工程技术标准 可知，高速公路及具有干线功能的一级公路规划交通量应按 20 年预测；具有集散 功能的一级公路及二、三级公路的规划交通量应按 15 年预测；四级公路可根据实 际情况确定。故本设计为二级公路应按 15 年预测，即 n 取 15。 4 =（1+）=3000（1+3.7%）=4989（辆/日） d n o n 1n 115 2.2 道路等级的确定 公路根据功能和适应的交通量可得知，双车道二级公路一般能适应各种车辆折 合成小客车的年平均日交通量为 500015000 辆；双车道三级公路一般能适应各种 车辆折合成小客车的年平均日交通量为 20006000 辆-标准 。故按本设计的要 求，佳南至凤江的公路设计为二级公路，为主要供汽车行驶的双车道公路是符合道 路等级要求。 5 3.路线技术指标的论证 3.1 直线 本设计为佳南至凤江的一段丘陵区二级公路常规设计，本公路位于广东省境内， 是本省的二级集散公路之一，路基属于粘质土 ，平均稠度为 0.97，设计车速为 60km/h。 3.1.1 直线的最小长度 （1）同向曲线间的直线最小长度 对于同乡曲线间得最小直线长度：jtj011jtj0119494 公路路线设计规范 （以下 简称规范 ）规定同乡曲线间的最短直线长度（单位为 m）以不小于 6v（单位为 km/h）为宜。则根据此设计的设计车速（60km/h） ，可得同向曲线间的直线最小长 度为 360 m。 如果在受到条件限制时，宜将同向曲线改为大半径的曲线或将两曲线作成复曲 线、卵形曲线或 c 形曲线。 （2）反向曲线间的直线最小长度 而关于反向曲线，则其最小长度要考虑反向曲线超高的变化、弯道加宽驾驶人 员反应与操作方便、乘客的舒适性等几个方面的因素，反向曲线最小长应不小于设 计速度（以 km/h 计）的 2 倍为宜；则根据此设计的设计车速（60km/h） ，可得反向 曲线间的直线最小长度为 120 m。 3.1.2 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。 我国在道路设计中参照使用国外的经验值，根据德国和日本的规定：直线的最大长 度（单位为 m）为 20 v（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的直线指标。本设计为佳南至凤江的一段丘陵区二 级公路常规设计，位于广东省境内二级集散公路的之一，路基属于粘质土 ，平均 稠度为 0.97，丘陵地区地形起伏较大，设计时没有达到直线最大长度(1200m)限制。 6 3.2 圆曲线半径及圆曲线长度 圆曲线也是道路平面设计中最常用的线形之一。各级公路和城市道路不论转角 大小，在转折处均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。圆曲线具 有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，故使用十分广泛。 3.2.1 公式与影响因素 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得到： （3-1） )i(127 v r 2 b 式中：r圆曲线半径（m） ； v汽车行驶速度（km/h） ； 横向力系数； ib超高横坡值，为代数值，正超高为 ib正；反超高 ib为负。 在指定的车速 v 下，最小rmin决定于容许的最大横向力系数 max和该曲线的 最大超高ib,max。对于这些因素讨论如下： （1）最大横向力系数 max确定 max与汽车横向稳定 1 汽车横向不稳定现象主要是侧滑和侧翻。 在平曲线设计过程中，主要考虑横向滑移稳定性，保证轮胎不在路面上产生滑 移即可，因此防止侧滑这就要求横向力 x轮胎与路面之间所能提供的横向摩阻系 数f，所以只需满足条件： f （3-2） f与车速、路面种类及状态、轮胎状态等有关。一般在干燥路面上为 0.40.8；在潮湿的黑色路面上汽车高速行驶时，降低到 0.250.40；路面结冰和积 雪时，降低到 0.2 以下；在光滑的冰面上可降到 0.06（不加防滑链） 。而本设计公 路是在广东省内，属于夏炎热冬温潮湿的气候区，因此居于行车安全f可取 0.250.40 范围内。 max与行车时乘客舒适程度 2 研究指出：值的舒适界限，由 0.10 到 0.16 随行车速度而变化，设计中对 高、低速路可取不同的数值。 7 max与能源消耗 3 根据所采用的横向力系数越小，材料和能源消耗越低。 所以，值必须加以限制，对于本设计的设计速度及各种影响因素，值取 0.10-0.15 范围内。 （2）曲线的最大超高 ib,max 的确定 如果超高横坡度过大，超出轮胎与路面间的横向摩阻系数，车辆就有沿着路面 最大合成坡度下滑的危险，因此须满足： （3-3） w fmaxb,i 式中： 一年中气候恶劣季节路面的横向摩阻系数。 w f 考虑到本设计修建的公路的等级与所在地区的气候条件，以及乘客和驾驶者心 理上的安全感，ib,max可取 8%。 3.2.2 最小半径计算 横向力系数实际上是受摩阻系数f约束的，即在不发生横向滑移前提下， 值不能超过f值。因此，有f代替来计算平曲线的最小半径才更符合实际情况。 即： （3- )(127 2 bif v r 4） 式中：r圆曲线半径； v设计速度（km/h） ； f 路面与轮胎之间的横向摩阻系数； ib超高横坡度。 （1）极限最小半径 极限最小半径是指各级公路在采用允许的最大超高和允许的横向摩阻系数的情 况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。根据本设计实际情况要求，在极限最小半 径的计算中， v、ib、f与的取值分别为 60 km/h、8%与 0.15，则由式（3-4）计算 可得知本设计的极限最小半径是 123.2 m。由规范得极限最小半径为 125m，所 以本设计取 125m。 （2）一般最小半径 8 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。根据本设计实际情况要求，在一般最小 半径的计算中，v、ib、f 的取值分别为 60 km/h、8%与 0.06，则由式（3-4）计算 可得知本设计的一般最小半径可取为 202.5 m。由规范得一般最小半径为 200m，所以本设计取 200m。 （3）不设超高最小半径 不设超高最小半径是指不设超高就能满足汽车行驶稳定的最小半径，从舒适和 安全的角度考虑，当横向摩阻系数 0.035 及路拱横坡值ib -2%时能达到不设 超高就能满足汽车行驶稳定这一要求，则由式（3-4）计算可得知本设计的不设超 高最小半径可取为 1890 m。各级公路圆曲线的最小半径见表 3-1. 表 3-1 各级公路圆曲线最小半径（m） 设计速度（km/h) 1201008060403020 一般最小半径 650400250125603015 极限最小半径 10007004002001006530 路拱小于等于 2% 5500400025001500600350150 不设超高的最小半径 路拱大于等于 2% 7500525033501900800450200 3.2.3 圆曲线的最大半径圆曲线的最大半径 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 驶人员造成判断上的错误，带来不良后果。因此， 规范规定圆曲线的最大半径 不宜超过 10000m。 3.3 缓和曲线 3.3.1 缓和曲线的最小长度 为了车辆在缓和曲线上平稳地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。该值 的大小需要考虑以下因素。 （1）从旅客的舒适观点出发 9 最少缓和曲线的计算的长度为： （3-5） r v ls 3 (min) 036 . 0 故，从舒适观点考虑时，依据本设计条件，设计车速为 60 km/h，曲线一般最 小半径可取为 200m，则由式（3-5）计算得可取整为 39 m。 (min)s l （2）从超高渐变率适中 由于在缓和曲线上设置有超高过渡段，如果过度段太短则会因路面急剧地由双 坡变为单坡而形成一种扭曲的面，这样对行车和路容均不利，因此要设有适中的超 高渐变率。其与关系式为： (min)s l （m） （3- p ib ls (min) 6） 故，考虑超高渐变率适中时，依据本设计条件，其中，按本设计，b 取值为 7m，取值为 6%，p 取值为 1/125。则由式（3-6）计算得可取整为 53 m。i (min)s l （3）从行驶时间不过短 为了使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操作过于匆忙。一般认 为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有 3s，于是得到 =50（m） (min)s lt3 6 . 3 v 综上所述，为使都满足各项条件，则最终可取 5 的整倍数为 55 m。 (min)s l 表 3-2 各级公路缓和曲线最小长度 设计速度（km/h) 1201008060403020 最小值 100857050352520 本设计取最小缓和曲线长为 55m 3.4 行车视距 为了行车安全，驾驶员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前 方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必需的最短距离 即为行车视距。无论在道路的平面上或纵断面上，都应保证必要的行车视距。行车 视距可分为：停车视距、会车视距和超车视距。 10 3.4.1 停车视距 停车视距可以分解为反应距离，制动距离和安全距离，反应时间通常 1 s 2 s 0 s 为 2.5 秒，制动距离，取下坡时车速为设计速度的 90%作为计算速度。反应距离 =20m，制动距离约为 sz=50 m，安全距离 s0=5m,3/ 1 vs 10tz ssss 则停车视距可取整为 75 m。 3.4.2 超车视距 超车视距的全程可分四个阶段，分别为加速行驶距离、超车汽车在对向车道 1 s 上行驶的距离、超车完了时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离和超车汽车 2 s 3 s 从开始加速到超车完成了对向汽车的行驶距离。依据本设计各个条件，根据超车 4 s 视距的四个阶段的计算公式， 1234c sssss 超车视距可取整为 350 m。 3.4.3 会车视距 会车视距分为三部分组成，其分别为双方驾驶员在反应时间内所行驶的距离、 双方汽车的制动距离和安全距离。依据本设计各个条件，根据会车视距的三部分组 成计算公式，经计算可得知， 会车视距可取整为 150 m。 二级公路一般应满足会车视距的要求，其长度不应小于停车视距的两倍。在公 路特别困难或受其他条件限制的地段，可以采用停车视距，但必须采取分道行驶的 措施。并且应根据需要，结合地形，间隔设置一定的具有超车视距的路段。同时根 据现行规范的规定，一般情况下超车路段的总长度不应少于路线总长度的 30%，地形特殊较为困难时，也不应少于 10%，并应在全线范围内均匀分布。 3.5 平面视距的保证 汽车在弯道上行驶时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其 他障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证， 如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。 11 3.6 纵断面技术论证 3.6.1 最大纵坡 最大纵坡是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。各级道路允许采用的最大坡度是根据汽车的动力特性、道路等 级、自然条件以及工程和运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。 表 3-3 各级公路最大纵坡 设计速度（km/h)1201008060403020 最大坡度（%）3456789 因此依据本设计为设计速度为 60km/h 的二级公路，最终确定最大纵坡值为 6%。 3.6.2 最小纵坡 为了保证挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，以及 为了保证排水，防止水渗入路基而影响路基稳定性，设置不小于 0.3%的纵坡。 当必须设计平坡或纵坡小于 0.3%时，边沟应设横向排水。 3.6.3 最小坡长最小坡长 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。如果坡 长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生颠簸，导致乘客感觉不舒适， 车速越高越感突出。从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应 有一定的最小长度。各级公路最小坡长见表 3-4。 表 3-4 各级公路最小纵坡 设计速度（km/h) 1201008060403020 最小值 30025020015012010060 3.6.4 最大坡长最大坡长 道路纵坡坡度的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡，坡长越长 对行车影响也越大。主要表现在：使行车速度显著下降，甚至要换较低排挡克服坡 度阻力；易使水箱“开锅” ，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频 12 繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。 公路路线设计规范 jtg d202006 规定二级公路最大坡长见表 3-5。 表 3-5 二级公路最大坡长 纵坡坡度(%)3456 纵坡长度(m)12001000800500 对于本设计的条件，最大坡长可取为 500 m。 3.6.5 缓和坡段 标准规定缓和坡度的纵坡坡度应不大于 3%，其长度应不小于该级公路相应 的最短坡长。缓和坡段的具体位置应结合纵向地形起伏情况，尽量减少填挖方工程 量，同时考虑路线的平面线形要素。在一般情况下，缓和坡段宜设置在平面的直线 或较大半径的平曲线上，以便充分发挥缓和坡段的作用，提高整条道路的使用质量。 综上考虑因素，依据本设计的条件，本设计的公路设置的缓和坡段的纵坡不大于 3%，其长度不小于最小长度。 3.6.6 竖曲线的最小半径 为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡 点处均应设置竖曲线。 1.竖曲线最小半径 为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡 点处均应设置竖曲线。在纵断面设计中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或 最小长度。 （1）缓和冲击 （2）时间行程不过短 （3）满足视距的要求 为了保证行车安全，对竖曲线的最小半径和最小长度应加于限制。对于本设计， 在凸形竖曲线的一般最小半径为 2000m，其极限最小半径为 1400m，竖曲线最小长 度一般值为 120m，极限值为 35m；在凹形竖曲线的一般最小半径为 1500m，其极限 最小半径为 1000m。通常采用大于或等于上述一般最小半径值，当受地形条件及其 13 它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。 3.7 横断面技术指标论证 3.7.1 路基宽度 路基宽度是路基顶部边缘之间的宽度，一般公路通常是由双车道路面宽度及两 侧路肩宽度组成。当设有中间带、爬坡车道、加（减）速车道、错车道时，还应包 括这些部分的宽度。本设计为二级公路，设计车速为 60km/h，根据其功能的需要， 不需设中间带，则其路基宽度只由双车道路面宽度及两侧的硬路肩和土路肩宽度组 成。 根据本设计依据，经过计算得知，机动车道宽度为 3.50m，土路肩宽度取 0.75 米，土路肩宽度取 0.75m，则确定最终路基宽度为 10m。 3.7.2 道路路拱 为了利于路面横向排水，将路面做成由中央想两侧倾斜的拱形。路拱对排水有 利但对行车不利。路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不平稳性，同时也给乘 客以不舒适的感觉。为此，对路拱大小的采用及形状的设计应兼顾两方面的影响。 而又对于不同类型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，再考虑当地的自然条 件可选用不同的路拱坡度。对于本设计，综上考虑各因素，可将路拱坡度定为 2.0%。 3.7.3 道路边沟 边沟的主要作用是排除路面及边坡处汇集的地表水，以确保路基于边坡的稳定。 一般在公路路堑及高度小于边沟深度的低填方地段设置边沟。 边沟的断面形状主要取决于排水流量的大小、公路的性质、土壤情况及施工方 法。一般情况下边坡在石质地段多做成三角形，而在排水量大的路段多采用梯形。 本设计是在广东省境内修建的二级公路，根据其所处的自然带及地形，将其边沟设 置成为梯形。边沟的底宽于深度都为 0.6 m（0.4 m） ，边沟边坡内侧为 1：1.5， 外侧为 1：1，边沟最大长度为小于 500 m。 3.7.4 道路边坡坡度 路基边坡坡度包括了路堤边坡坡度与路堑边坡坡度，其取值应根据当地自然条 件、岩土性质、填挖类型、边坡高度和施工方法等确定。根据本设计的二级公路所 14 处的自然条件及地形情况，路堤边坡坡度与路堑边坡坡度分别取值为 1：1.5 与 1：0.5。 3.8 路基技术论证 3.8.1 路基设计的基本要求 路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施工 方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定 性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。设计排水设施时，应保 证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑。修筑路基取土坑和弃土堆时， 应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞 河道，通过特殊地质、水文条件下的路基，应做好调查研究，并结合当地实际经验， 进行个别设计。 3.8.2 路基宽度 表 3-6 各级公路的路基宽度 公路等级二级公路、三级公路、四级公路 设计速度（km/h）8060403020 车道数22222 或 1 一般值12001000850750 65（双车 道） 45（单车道） 路基宽度 （m） 最小值1000850- 公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、 紧急停车带时，尚应包括这些部分的宽度。本设计为二级公路，设计车速为 60km/h，根据其功能的需要，不需要设置中间带，则其路基宽度只由由双车道路面 宽度及两侧的硬路肩和土路肩宽度组成。按照规范 ，山岭重丘区二级公路的车 道宽度可取为 3.5m，硬路肩宽度取为 0.75m（一般值） ，土路肩宽度取为 0.75m（一 般值） 。则最终路基宽度为 10m。 3.8.3 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。 15 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 1.51.8m 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,新建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，加宽前的路基边缘标高；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。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。基于本设计是新修建的二级公路，则根据 要求其路基设计标高为路基边缘标高。 3.8.4 路基压实 公路路基的压实度应符合表 3-2 的要求： 表列数值系重型击实试验求得的最大干密度的压实度。特殊干旱或特殊潮湿地 区，表内压实数值可减少 2%3%。 表 3-7 路基压实表 填挖类别路床顶面以下深度（m）路基压实度（） 00.30 零填方及挖方 00.80 95 00.80 95 0.801.50 94填方路基 1.50 92 3.8.5 边坡坡度 （1）路堑边坡坡度 路堑边坡坡度，应根据当地自然条件、土石种类及其结构、边坡高度和施工方法确 定。当地质条件良好且土质均匀时,可参照规范所列数值范围，结合已成公路的实践 经验采用见表 3-8。可以得出本设计路堑坡度为 1:0.5。 表 3-8 路堑边坡表 土和岩石种类边坡最大高度（m）路堑边坡坡度 一般土201：0.51：1 一般岩石1：0.11：0.5 （2）路堤边坡坡度 当地质条件良好，边坡高度不大于 20m 时，其边坡坡度不宜陡于表 3-9 的规定值。 16 对边坡高度大于 20m 的路堤，边坡形式宜采用阶梯形，边坡坡度必须进行稳定性分 析计算确定，并应进行个别设计。可以得出本设计路堤坡度为 1:1.5。 表 3-9 路堤边坡坡度表 边坡坡度 填料类别 上部高度 （h8m） 下部高度 （h12m） 细粒土1：1.51：1.75 粗粒土1：1.51：1.75 巨粒土1：1.31：1.5 3.9 路面的技术论证 3.9.1 路面设计的基本要求 各级公路的行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带均应 铺筑路面。公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、性质、当 地材料及自然条件，结合路基进行综合设计。路面应具有良好的稳定性和足够的强 度，其表面应达到平整、密实和抗滑的要求。各级公路路面可根据交通量发展需要 一次建成或分期建成。 3.9.2 路面等级 路面等级一般按下表 3-10 的规定选用。所以本设计采用高级路面等级 表 3-10 路面等级 公路等级采用路面等级 高速公路、一级公路高级 二级公路高级或次高级 三级公路次高级或中级 四级公路中级或低级 3.9.3 路拱坡度 路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件，规定的数值见表 3-11。土路肩横向 坡度一般应较路面横向坡度大 1%2%。本设计为沥青混凝土路面和水泥混凝土路 面，所以路拱坡度取 2%，土路肩坡度取 3% 17 表 3-11 各种路面的路拱坡度 路面类型路拱坡度（） 沥青混凝土、水泥混凝土12 其它黑色路面、整齐石块1.52.5 半整齐石块 、不整齐石块23 碎、砾石等砾料路面2.53.5 低级路面34 3.9.4 路面排水 各级公路，应根据当地降水与路面的具体情况设置必要的排水设施，及时将降 水排出路面，保证行车安全。二级以下公路的路面排水，一般由路肩横坡和边沟排 出。 3.9.5 桥涵 公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展的需要，按照安全、经 济、适用和美观的原则进行设计。汽车专用公路上的各类桥涵和一般公路上的小桥 与涵洞的线形及其与公路的衔接一般应符合路线布设的规定。一般公路的特大桥、 大、中、桥位，原则上应从路线走向，桥路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流 稳定、地质良好的河段上。桥上纵坡不宜大于 4%，桥头引道纵坡不宜大于 5%。 规范规定山岭重丘区的小桥、涵洞及小型排水构造物的设计洪水频率为 1/50。 3.103.10 技术指标汇总技术指标汇总 下面根据路线技术指标的论证所确定的丘陵区二级公路在设计中需要的一些技 术指标汇总成表，以上为本设计所能用到的技术指标，如不全面将在后面的设计中 给出。其结果作为选线的主要依据见表 3-12 18 表 3-12 公路主要技术指标汇总 公路分类集散公路 公路等级二级公路 路面等级高级 地形丘陵 计算行车速度（km/h）60 行车道宽度（m）7.0 路基宽度（m）10 极限最小半径（m）125 一般最小半径（m）200 不设超高最小半径（m）1500 圆曲线最大半径（m）10000 缓和曲线最小长度（m）53 停车视距（m）75 超车视距（m）350 会车视距（m）150 最大纵坡（%）6 最小纵坡（%）0.3 最小坡长（m）150 凸形竖曲线一般最小半径（m）2000 凸形竖曲线极限最小半径（m）1400 凹形竖曲线一般最小半径（m）1500 凹形竖曲线极限最小半径（m）1000 竖曲线最小长度（m）50 最大直线长度（m）1200 同向曲线360 最小直线长度（m） 反向曲线120 路拱坡度（%）2 路堤坡度1:1.5 路堑坡度1:0.5 边坡坡度1:1 19 4.初步选线与定线设计 4.1 路线初步选线 4.1.1 选线的主要依据来源 本设计为佳南至凤江的一段丘陵区二级公路常规设计。本公路位于广东省境内， 是本省的二级公路之一，设计车速为 60km/h 。路基属于粘质土 ，平均稠度为 0.97。自然特征：地面起伏，山丘连绵，沟谷与水岭较深，地形对部分路段平，纵 线性有约束。丘陵地形山势平缓，山形迂回，山丘连绵，地形多变，地物随地形变 化而变化，居民点及建筑群时有出现。 4.1.2 选定路线 不同的地形有不同的矛盾，选线和定线就是根据公路的性质，任务，等级和标 准，在路线起，终点间，结合地形，地质，地物及其他沿线条件，综合平，纵，横 三方面因素，在实地或纸上选定中线位置，然后进行有关测量和设计工作。 本设计路段起点为佳南，终点为凤江，位于广东省境内，两点间多山岭，多经 济林，同时在起点附近有多处塘，沿线无不良工程地质。因地形较为复杂，选线与 定线时要综合考虑路线的平、纵、横三方面的结合。根据本设计所给资料，按比例 尺为 1：2000 路线所经地区地形图进行纸上选线，选择了两种不同的路线方案。 20 4.2 路线初步定线 4.2.1 纸上定线 定线是一个比较繁琐的过程，结合路线走向调整转点位置，控制转点的角度和 距离，并计算曲线要素及对路线进行基本定位。调整各曲线的交点位置、转角大小 和外距长度，根据选用的技术标准，结合细部地形、地质等自然条件，综合考虑安 全，环保，美观、地方建设等要求，定出道路中线的确切位置。经过初步选线与计 算，两个方案的控制点的选定及曲线要素计算结果如下所示： 方案一 2 个控制点，其曲线要素计算结果见表 4-1 至表 4-2 所示。 表 4-1 曲线 1 各要素及控制点桩号 曲线要素控制点桩号 路线交点桩号 （m） 411.86zh1=190.20 路线偏角（左偏） （o） 37.15hy1=250.20 圆曲线半径 （m） 570.00qz1=405.01 缓和曲线长度 （m） 60.00yh1=559.83 切线长度 （m） 211.66hz1=619.83 外距长度 （m） 31.61jd1=411.86 中间圆曲线长 （m） 309.63 平曲线全长 （m） 429.63 表 4-2 曲线 2 各要素及控制点桩号 曲线要素控制点桩号 路线交点 （m） 1304.69zh2=1020.36 路线偏角（左偏） （o） 44.58hy2=1080.36 圆曲线半径 （m） 620.00qz2=1291.64 缓和曲线长度 （m） 60.00yh2=1502.91 切线长度 （m） 284.34hz2=1562.91 外距长度 （m） 50.36jd2=1304.69 中间圆曲线长 （m） 422.55 平曲线全长 （m） 542.55 方案二 2 个控制点，其曲线要素计算结果见表 4-34-4 所示。 表 4-3 曲线 1 各要素及控制点桩号 21 曲线要素控制点桩号 路线交点桩号 （m） 429.81zh1=210.52 路线偏角（右偏） （o） 34.8hy1=270.52 圆曲线半径 （m） 603.64qz1=423.88 缓和曲线长度 （m） 60.00yh1=577.23 切线长度 （m） 219.28hz1=637.23 外距长度 （m） 29.22jd1=429.81 中间圆曲线长 （m） 306.71 平曲线全长 （m） 426.71 表 4-4 曲线 2 各要素及控制点桩号 曲线要素控制点桩号 路线交点 （m） 1151.03zh2=943.56 路线偏角（左偏） （o） 37.95hy2=1003.56 圆曲线半径 （m） 515.86qz2=1144.40 缓和曲线长度 （m） 60.00yh2=1285.24 切线长度 （m） 207.47hz2=1345.24 外距长度 （m） 29.95jd2=1151.03 中间圆曲线长 （m） 281.68 平曲线全长 （m） 401.68 4.3 平曲线初步设计 4.3.1 缓和曲线设计 （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 3)为设置超高和加宽提高过渡段 4）与圆曲线配合得当，美化线形 （2）缓和曲线要素的计算 带有缓和曲线的平曲线要素的计算及主点桩号的计算，其计算结果可见第 3 章 路线技术指标的论证中的缓和曲线要素确认及本章节的控制点的选定中的曲线要素 的计算。 22 根据路线技术指标的论证的结果，当曲线半径小于不设超高的圆曲线最小半径 1890m 时，要设缓和曲线同时要设置超高，缓和曲线的长度不能小于 55m，同时圆 曲线半径小于或等于 250m 时，应在该路段圆曲线内侧上要设置加宽。 4.3.2 路线转点和转角的确定 导线的确定：在 1：2000 的地形图上初步定线后，详细结果见表 4-5，路线平 面曲线部分数据汇总表。 表 4-5 路线平面曲线部分数据汇总 4.44.4 纵断面初步设计纵断面初步设计 4.4.14.4.1 平纵线形组合的基本要求平纵线形组合的基本要求 1.一般情况下，当平竖曲线半径较大时，宜将平竖曲线半径顶点对应。若两者 不能很好的配合，两者的半径都小于某一限度时，宜将平竖曲线拉开相当距离。 2.平曲线与竖曲线的大小保持均衡 转角（0） 方案 交点 转向偏角（0） 半径 (m) 缓和曲线 长度(m) 切线长 (m) 平曲线 长度(m) 路 线 总长度(m) jd1 左 37.15570.0060.00211.66411.86 方 案 一 jd2 左 44.58620.0060.00284.34542.55 1836.29 jd1 右 34.8603.6460.00219.28426.71 方 案 二 jd2 左 37.95515.8660.00207.47401.68 1726.45 23 3.竖曲线的顶部或底部，不得与反向平曲线的拐点重合，尤其是凸形竖曲线， 容易造成判断失误。 4.避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的线形。 5.缓和曲线不得与小半径竖曲线重叠。 6.不宜将小半径平曲线设置在竖曲线的底部或顶部。 4.4.24.4.2 纵断面设计的步骤纵断面设计的步骤 路线所经地区地形图比例尺为 1：2000 1.在所确定的路线上，确定加桩路线的地面高程，其高程值详见纵断面图，绘 出地面线。标出里程桩号和平面线形信息。 2.确定控制点。控制点包括：路线起终点；越岭垭口高程；地质不良地段的最 小填土高度和最大挖深；与铁路、公路交叉点；重要的电力（杆）管线的净高；重 要城镇过道点等。对于丘陵区二级公路也要考虑填挖平衡。 3.在这些控制点间穿插，初步定出坡度线。 4.调整坡度线。检查各指标是否满足，使道路的平纵线形协调，同时考虑排水 和路基设计的基本要求。 5.在完成拉坡的纵断面图上，通过坡度和坡长计算纵断面上的设计高程，所得 值详见纵断面图。 6.方案一和方案二的高程变化值详见附表 ii-1“方案一高程变化与拉坡图”与 附表 ii-2“方案二高程变化与拉坡图” 。 4.4.34.4.3 纵断面的竖曲线设计纵断面的竖曲线设计 为了提高行车的平顺性，相邻变坡点之间的距离应不小于两竖曲线间的切线长， 以便插入适当的竖曲线