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Foshan University 毕业设计说明书毕业设计说明书 南山路两阶段初步设计南山路两阶段初步设计 学学 院：院： 环境与土木建筑学院环境与土木建筑学院 专专 业：业： 土木工程土木工程 学学 号：号： 20077142092007714209 学生姓名：学生姓名： 叶远亮叶远亮 指导教师：指导教师： 蒋忠海（讲师）蒋忠海（讲师） 二二一二年六月一二年六月 I 目目 录录 1 工程概况 .1 1.1 该公路的设计意义1 1.2 沿线自然地理、地形、地质、水文概况 .1 1.2.1 地理位置 .1 1.2.3 地形地貌 .1 1.2.4 地质、土质、水文 .1 1.2.5 自然区划及土基干湿类型 .1 1.2.6 地震情况 .1 1.3 主要技术指标 .1 2 路线设计 .2 2.1 路线方案确定 .2 2.2 平面线形设计 .2 2.2.1 平面线形的设计步骤 .2 2.2.2 平面设计中的基本原则 .3 2.2.3 线形设计 .3 2.3 路线纵断面设计 .4 2.3.1 最大纵坡 .4 2.3.2 最小纵坡 .4 2.3.3 合成坡度 .4 2.3.4 平、纵面线形组合设计要点 .4 2.3.5 纵断面线形设计方法和步骤 .5 3 路基设计 .5 3.1 路基横断面的组成 .5 3.1.1 行车道宽度 .6 3.2 横断面设计步骤 .6 3.3 土石方的调配 .6 3.3.1 取土、弃土方案，环保及节约用地措施6 3.4 路基设计 .7 3.4.1 填方路基 .7 3.4.2 挖方路基 .7 3.5 路基排水设计 .8 3.5.1 路基排水设计的一般原则 .8 3.5.2 常用的路基地面排水设备 .8 3.6 路基防护设计 .9 3.7 特殊路基处理 .9 3.8 路面设计 .9 3.8.1 路面设计基本原则 .9 3.8.2 路面设计要求 10 3.8.3 路面结构层划分 10 II 3.8.4 路面结构设计方案比选 10 3.8.5 基层及底基层 10 3.8.6 路面结构组合 11 3.8.7 路面类型比较 11 4 桥涵设计 12 4.1 涵洞设计 12 4.1.1 涵洞设计概述 12 4.1.2 涵洞布置 12 4.1.3 涵洞型式选择 13 4.1.4 涵洞进出口的防护和加固 14 5 其他沿线设施及环境保护 14 6.1 结论 15 参考文献： 16 致 谢 17 1 1 工程概况 1.1 该公路的设计意义 本设计内容是南山路新建工程两阶段初步设计，本路段北起南大路，终点位于山远路，总 长约 3.259 公里，双向两车道，设计速度 40km/h。本项目对进一步完善区域路网，改善投资 环境，疏导区域交通，发挥 重要作用 ，对促进沿线经济发展和乡镇发展新格局，具有深远 的意义。 1.2 沿线自然地理、地形、地质、水文概况 1.2.1 地理位置 该路段位于安徽省境内，路线总体走向由北往南。 1.2.3 地形地貌 项目地处丘陵地带，海拔较低，一般海拔在 10700 米之间。 1.2.4 地质、土质、水文 路线通过地区的地层主要为第四系地层。第四系地层覆盖于三迭系地层上，地表覆土层为 砂砾土层、粘土层(04.5m)，泥质砂岩和细砂岩(4.5m 以下)。老路土基上部平均相对稠度为 1.0。 地下水位：谷地一般埋深 1.3m，山岭埋深2m。 1.2.5 自然区划及土基干湿类型 本路段位于山地过湿区，土基要求按中湿状态设计。 1.2.6 地震情况 路线位于地震烈度 VI 度区内。 1.3 主要技术指标 表表 1 1- -1 1 路路线线主主要要技技术术指指标标表表 序号指标名称单位指标规范值 1 道路类别 三级公路 2 设计速度 Km/h40 3 道路横断面形式 整体式路基 4 路面宽 m23.5 7 土路肩宽度 m20.75 8 停车视距 m40 9 平曲线最小半径 m 100（一般值） ，60（极限值） ，600（不设超高） 10 缓和曲线最小长度 m35 11 最大纵坡 %7 12 最小坡长 m120 13 凸形竖曲线最小半径 m 700（一般值） ；450（极限值） 14 凹形竖曲线最小半径 m 700（一般值） ；450（极限值） 2 15 竖曲线最小长度 m35 2 路线设计 2.1 路线方案确定 丘陵地区的地面高度变化较小，地形简单，平缓，对于公路路线的选择比较容易，摸出地 形地势的走势，就能为路线的选择提供了走向。走向对确定路线的基本走向，选择控制点是十 分重要的。 在丘陵地区选线工作中，掌握区域地形地质情况，处理好路线与地质的关系。在选线中采 取必要的防护措施，对于确保路线质量和路基稳定具有十分重要的意义。 选线中要注意处理好路线与河流的关系，选择好桥位并对路基和排水构造物采取必要的加 固措施，确保路基稳定。 根据设计要求，确定公路线路走向的基本原则是: (1)避让村镇、干渠及高压干线等,尽可能减少拆迁民房等建筑物； (2)新建线路选择应尽可能避免和减少破坏现有水利灌溉系统； (3)坚持技术标准,尽可能缩短行车里程。 根据以上原则,最终在方案一和方案二中进行了方案比选.方案一中间段所走路线比方案二 地势稍高，地下水离路面较远，容易将路面处理成干燥状态。从纵断面上看方案一的路面不会 有太大的填挖工程，由此相对于方案二，方案一的优点是可以合理利用沿线的筑路材料，减小 了运土的困难，同时不会占用方案二所走路线的良田以及果园，避免了增添大量通道所带来的 工程量。于是选定方案一为最终方案。 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，研究并 拟定起伏空间线几何构成的大小及长度以 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。 在平原区路段，综合考虑了地下水、地表积水的影响，以及设置涵洞的要求，拉坡时，一 般保证填土高度在 1m 以上，以保证路基稳定，但一些地方考虑到工程量不太大以及填挖均衡， 出现一些矮路堤。 2.2 平面线形设计 2.2.1 平面线形的设计步骤 平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中：应保 证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足行驶力 上的要求。 （1）路线的交点主要确定路线的具体走向位置，因此其位置的确定非常重要。必要时应做 相应的比较方案进行比选，保证方案可行、经济、合理、工程量小。 （2）曲线和缓和曲线长度的确定 首先在满足曲线及缓和的最小长度的前提下，初步拟定其长度，然后平曲线半径及缓和曲 线长度可以根据切线公式或外距公式反算 （1-1） qtgpRT)( 2 （1-2） RSecpRE)( 2 3 在初步设计时可忽略 p,并近似取 q=Ls/2,由（1-1） 、(1-2）即可得： (1-3) )(/ 22 tgTR La (1-4) )(/ 22 SecER La 在确定 R,Ls 以后就计算各曲线要素，推算各主点里程及交点的里程桩号。最后由平面设计 的成果可以得到直线曲线及转交表。 (3) 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 （4）公路平面线形是由直线、圆曲线和缓和曲线构成。直线作为使用最广泛的平面线性， 在设计中我们首先考虑使用。 2.2.2 平面设计中的基本原则 在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有： 平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调； 本设计地区部分地势开阔，处于平原微丘区，路线直捷顺适，在平面线形三要素中直线所 占比例较大。在设计路线中间地段，地势有较大起伏，路线多弯，曲线所占比例较大。路线与 地形相适应，既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题。直线、圆曲线、缓和曲线 的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主， 或人为规定三者的比例都是错误的。 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足： 高速公路、一级公路以及计算行车速度60Km/h 的公路，应注重立体线形设计，尽量做到 线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑 的因素越应周全。本路线计算行车速度为 40Km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计 相适应，尽量做到了“平包竖” 。 (1) 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，应注意各线形要素保持连续性而不出现技 术指标的突变。在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出 现长直线以及高低标准的过渡。 (2)避免连续急弯的线形； 连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中可在曲线间 插入足够的直线或回旋线。 (3)平曲线应有足够的长度； 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。缓和曲线的长度不能 小于该级公路对其最小长度的规定；当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接。 路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。 这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，7应属小转 角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。 2.2.3 线形设计 路线的平面设计所确定的几何元素是以设计行车速度为主要依据的。本路段平面线形主要 以基本线形和 S 型为主。按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合 。为了 实现行连续，协调，回旋曲线圆曲线回旋线之比尽量符合 1:1:1.最小缓和曲线长度 35m . 设计路线共有 7 个交点 ，为提高公路使用性能，在圆曲线半径的选择过程中尽量选取较大 的半径。当地形限制较严时方可采用极限。本设计中偏角均大，不存在小偏角问题。 4 2.3 路线纵断面设计 纵断面的设计主要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，在变化起伏的空间线中选取合适的组合、搭配，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。 2.3.1 最大纵坡 根据公路工程技术标准（JTG B01_2003）规定，三级公路的最大纵坡，应不大于 7%，在长 路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于 0.3%的纵坡。制定最大纵坡时不仅 从设计车型的爬坡能力考虑，还要考虑汽车在纵坡上能否快速，安全及行车的经济性。设计时， 应尽可能选用小于规定最大纵坡的坡值。 2.3.2 最小纵坡 在长路堑地段。设置边沟的低填方地段以及其他横向排水不畅地段，为满足排水要求，防 止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于 0.3%的纵坡，并做好纵、横断面的排水设计。 2.3.3 合成坡度 在有平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流 水线方向。将合成坡度控制在一定范围之内，目的是尽可能避免急弯和陡坡的不利组合，防止 因合成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险，保证车辆在弯道上安全而顺适的运行。当路线 的平面和纵坡设计基本完成后，应检查合成坡度 I。如果超过最大允许合成坡度时，可减小纵 坡或加大平曲线半径以减小横坡，或者两方面同时减小。 2.3.4 平、纵面线形组合设计要点 平曲线与竖曲线的组合： 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即所谓的“平包竖” 。 平曲线与竖曲线大小应保持平衡，是指平、竖曲线几何要素要大体平衡、匀称、协调， 不要把过缓与过急、过长与过短的平曲线和竖曲线组合在一起。 暗、明弯与凸、凹竖曲线，暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理、悦目 的。 平、竖曲线应避免的组合： a:设计车速40km/h 的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平 曲线。 b:凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不得与反向平曲线的拐点重合。 c:小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。 d:平面转角小于 7的平曲线不宜与坡度角较大的凹形竖曲线组合在一起。 e:在完全通视的条件下，长上（下）坡路段的平面线形多次转向形成蛇形的组合线形，应 极力避免。 直线回旋线圆曲线 不适当 回旋线直线平曲线 竖 曲 线 位 置 虚线为不设回旋线的情况 适当 图图 2-12-1 平曲线与竖曲线的各种组合平曲线与竖曲线的各种组合 2.3.5 纵断面线形设计方法和步骤 (1)在 1：2000 地形图上，用等高线内插法，读出各中桩地面高程值 (精确到 0.1 米)。 (2)点绘纵断面地面线。 (3)纵坡设计。 方法步骤： 5 标注控制点。即对路线纵坡有控制作用的点位，如路线起点、终点、中间高程控制点、 垭口设计标高、桥涵隧道控制标高、沿溪线洪水控制标高、交叉口控制标高以及其它因素（如 重要城镇、重要建筑物、不良地质限制等）控制的标高，标注于纵断面图上。 试坡。根据“满足控制点要求，照顾多数经济点”的原则，用推平行线的方法，试定坡 度线，交出变坡点初步位置。 调坡。结合路线平面和纵面的设计标准逐段检查，调整坡度线。 核对。在纵断面图上读出填挖值，用路基设计透明模板在横断面图上检查核对。核对不 是逐桩进行，而是选择控制性较严、横坡较陡、高填深挖的特殊横断面进行核对。对于路基稳 定性不能满足或采取工程措施而工程量较大的路段，经分析比较，可局部调整纵坡。 定坡。其步骤为： A：确定坡度。一般用推平行线办法求得坡度，一般取到 0.1%的精度。 B：确定变坡点桩号。一般取到整 10 米桩上。 C：计算坡长和变坡点高程。相邻两变坡点里程相减即为坡长，变坡点高程是根据前一变 坡点高程，由已定的坡度和坡长推算而得，要求取到 0.01 米的精度。 （4）竖曲线设计 根据道路等级和情况，确定竖曲线半径，并计算竖曲线要素，根据标准规定的选择半 径的原则，选定的竖交点的半径取整。 3 路基设计 路基应根据其使用要求和当地自然条件，并结合施工方案进行设计，既有足够的强度和稳 定性，又要经济合理。 影响路基强度和稳定的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以 外的措施，并结合路面排水，综合排水设计，形成完整的排水系统。修筑路基取土和弃土时， 应符合环保要求，以适当处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。 3.1 路基横断面的组成 高速公路路基横断面组成包括：行车道、路肩（土路肩） 、边沟、边坡。 3.1.1 行车道宽度 标准规定，设计车速为 40Km/h 时，行车道宽度为 2x3.5 米。 3.1.2 路肩宽度 标准规定，高速公路设计车速为 40Km/h 时。土路肩宽度的一般值为 0.75 米。 3.1.3 路拱的确定 路拱虽然对排水有利，但是对行车不利，根路拱坡度取为 2。 土路肩由于其排水性远低于路面，为了迅速排除路面水，其横坡度一般较路拱坡度增加 12。硬路肩一般与路面采用同一横坡度，也可稍大于路面。 3.2 横断面设计步骤 点绘横断面地面线。纸上定线则可以从大比例尺的地形图上内插获得。 1 根据路线和路基资料，将横断面的填挖值及有关资料抄于相应桩号的断面上。 2 确定边坡坡度以及边沟的形状与尺寸。 3 绘横断面的设计线，俗称“戴帽子” 。在弯道上还应示出超高、加宽。一般直线段上的 4 断面可不示出路拱坡度。 计算横断面的填挖面积，完成全图。本 5 设计采用积距法计算面积，精确到 0.1 m2。 6 3.3 土石方的调配 通过土石方的调配，合理解决各路段土石平衡与利用问题，达到填方有所“取” ，挖方有 所“用” ，尽量少“借”少“废” ，少占耕地。 土石方调配的一般要求： （1）土石方调配应先在本桩位内移挖作填，以减少纵的运量。 （2）综合考虑，选用合理的经济运距。但经济运距不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或 借方的占地、赔偿青苗损失和对农业生产等的影响问题。 （3）废方要作妥善处理。 （4）调配土石方时应考虑桥涵位置，一般不作跨沟调运，也应考虑地形情况，一般不宜往 坡方向调运。 （5）不同性质的土石方应分别调配，以做到分层填筑。可以以石代土，但不能以土代石。 （6）回头曲线部分应先作上下线调配。 （7）土石方工程集中的路段，可单独进行调配。 调配的结果示于土石方数量表上，并可按下式复核： 横向调运+纵向调运+借方填方； 横向调运+纵向调运+弃方挖方； 挖方+借方填方+弃方。 最后算得计价土石方数量，即：计价土石方数量挖方数量+借方数量。 3.3.1 取土、弃土方案，环保及节约用地措施 取土坑的设计原则是：揭除山体覆土，然后集中堆放在一旁。取土完毕后，为防止水土流 失，把堆在一侧的盖山土填筑在取土坑底部，植草、种灌木，并设置排水设施。公路沿线土地 珍贵，弃土困难。设计考虑采取以下弃土方案：废弃土方一般为挖边沟、清表土、清淤泥的土 方，数量不大，可用于填筑中央分隔带、路侧鱼塘超填（反压护道）及排水沟平台。 环保及节约用地方面，路线布设尽量与已有规划协调配合，少占地、少拆迁，减小工程对 7 自然环境的破坏；尽量保持现有的水利设施和迳流系统，理顺因工程建设而改变的排灌系统， 确保水流畅通，减少水土流失；对路基边坡进行了全面绿化防护，使环境破坏减少到最少，施 工时应做好施工组织计划，使施工期间对环境的不利影响降低至最小程度，工程完工后还应做 好沿线场地清理、平整工作，整饰路容。 3.4 路基设计 横断面的组成由设计交通量、交通组成等因素确定，在保证必要的通行能力和交通安全与 畅通的前提下，尽量做到用地省，投资少。 本公路采用单幅双车道，混合交通，只要各行其 道、视距良好，车速一般不受影响，但当交通量很大时，受大型车、非机动车影响。 由于本 公路上圆曲线半径均较大，可以不加宽。土路肩主要保护路面和路基，提供侧向余宽。为迅速 排出路面和路肩上的降水，将路面和路肩做成有一定横坡的斜面（如下图所示） 。为消除曲线 上的离心力，曲线采取绕内边线旋转超高方式。公路用地取路堤两侧排水沟外缘以外，或路堑 坡顶截水沟外沿以外不少于 2m 的土地范围。 图图 3-13-1 路基设计图路基设计图 3.4.1 填方路基 砾类土、砂类土应优先选作填料，细粒土可填于路堤底部。基地土密实、地面横坡缓于 1：5,路堤可直接填筑，地表树根草皮和腐土应清除，若坡度陡于 1:0.5,则应做成台阶状，台 阶宽不得小于m，阶底有 2%-4%内向倾斜坡度。 图图 3-23-2 填方路基设计图填方路基设计图 对于跨沟的高路堤应避开滑坡、冲沟等不良地质段，对地表水采取拦截、排除措施，防止 湿陷和冲沟，减少地基土下沉。 3.4.2 挖方路基 挖方边坡应根据边坡高度、土的状况、地下水的状况等因素确定，由于花都地区土质为粘 性土，且本设计中挖方均小于 10 米，故选用了 1：0.5 的边坡。同时挖方坡没有设碎落台。为 减少地面水冲刷挖方边坡，应在挖方边坡坡顶外设置截水沟或挡水堰。 图图 3-33-3 挖方路基设计图挖方路基设计图 8 3.5 路基排水设计 路基的强度与稳定性同水的关系十分密切，水的作用是导致路基病害的主要因素之一，因 此，路基设计、施工和养护中，必须重视路基排水工程。 地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象。渗 入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度。路基设计时，必须考虑将影响路基稳定性的 地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水浸流、滞积或下渗。对于影响路基稳 定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引至路基范围以外的适当地点。 3.5.1 路基排水设计的一般原则 （1）排水设计要因地制宜，全面规划，综合治理，讲究实效，注意经济，并充分利用地形 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，及 时疏散，就近分流； （2）路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相结合； （3）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 溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠； （4）路基排水要结合当地水文条件，就地取材，以防为主。 3.5.2 常用的路基地面排水设备 包括边沟、截水沟、排水沟等，必要时亦有渡槽、倒虹吸及蓄水池等。这些排水设备，分 别设在路基的不同部位，各自的主要功能、布置要求或构造形式，均有所差异。 (1)边沟 设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基 范围内或流向路基的少量地面水。边沟的排水量不大，一般根据沿线具体条件，选用标准横断 面形式。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟和低洼地带。土质或软弱石质 边沟，一般都用梯形，其底宽与深度约为 0.6m，内侧边坡一般为 1：1，外侧边坡通常与挖方 边坡一致。 (2)排水沟 其主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至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，可以设置排水沟或改移渠道，以调节 水流，整治水道。排水沟的横断面形式，一般采用梯形，用于边沟、截水沟及取土坑出水口的 排水沟，不需特殊计算，底宽与深度均为 0.6m，土沟的边坡坡度约为 1：1.5。 在实际工程中，由于自然条件、路线布置及其其他人为因素不同，情况往往比较复杂，需 要进行路基排水的综合设计，以提高排水效果，发挥各类排水设备的优点，降低工程费用。 排水综合设计中，流向路基的地面水和地下水，需在路基范围以外的地点，设置截水沟与 排水沟进行拦截，引离指定地点。路基排水一般向低洼一侧排除，必须横跨路基时应利用桥涵。 对于沟槽不明显的漫流，应加以调节，尽量汇集成沟，导流排除，注意因势利导，不可轻易改 变流向。为提高截流效果，减少工程量，地面沟渠宜大体沿等高线布置，尽可能使沟渠垂直与 流水方向，且力求短捷。各种排水设备，必须地基稳固，并具有适当纵坡，以控制与保持适当 的流速。沟底沟壁必要时予以加固，不能溢水和渗水，防止损害路基和引起水土流失。 在本设计中，为方便施工，在满足排水的前提下，将边沟，排水沟，截水沟设计成了尺寸 大体一致的形式。其中挖方路段的边沟，外侧坡度设成了 1:1。如 3-4 图所示： 路堑边沟 路堤边沟 截水沟 图图 3-43-4 边沟、排水沟设计图边沟、排水沟设计图 9 路基的强度与稳定性同水的关系十分密切，水的作用是导致路基病害的主要因素之一，因 此，路基设计、施工和养护中，必须重视路基排水工程。路基排水一般是疏散为主，结合农田 水利建设。个别复杂地段需作特殊处理，排水考虑先重点后一般，先地下后地面。 地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体稳定性受损害，形成水毁现象。渗 入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度。路基设计时，必须考虑将影响路基稳定性的 地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水浸流、滞积或下渗。对于影响路基稳 定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引至路基范围以外的适当地点。 3.6 路基防护设计 由岩土填筑的路基，大面积暴露于空间，长期受自然因素的强烈作用，沿途在不利水温作 用下，物理力学性质常发生变化，强度和稳定性减弱。为确保路基的稳定，防护与加固必不可 少。路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、路基的支挡工程等。 坡面防护主要是保护路基边坡表面，免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，保护边 坡的整体稳定性。对于填方路段，采用植物防护，美化路容，协调环境，调节边坡土的湿温， 防雨水冲刷和产生裂缝，起到固定和稳定边坡的作用，可以种草、铺草皮和植树。对于挖方路 段，边坡防护设计详见支挡工程设计图。 3.7 特殊路基处理 鉴于本项目有部分路段的路基未软土路基，但平均处理深度不大，所以采用换土垫层法来 进行处理。该方案适用于各种软弱土地基，使用范围较广。其原理是将软弱土或不良土开挖至 一定深度，回填抗剪强度较高、压缩性较小的材料，如砂、砾、石碴等，并分层实，形成双层 地基。垫层能有效扩散基底压力，提高地基承载力、减少沉降。 具体处理方案详见软土路基处理设计图。 3.8 路面设计 路面直接承受行驶车辆的作用，是道路工程的重要组成部分，通常都根据车辆行驶的需要， 选用优质材料建成。路基作为路面结构的基础应具有足够的强度和稳定性。以回弹模量作为评 价路基强度与稳定性的力学指标。坚固的路基，不仅是路面强度与稳定性的重要保证，而且能 为延长路面使用寿命创造有利条件，所以路基路面的综合设计至为重要。 为确保路基的强度与稳定性，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。 3.8.1 路面设计基本原则 1.路面应具有良好的稳定性和足够的强度，表面应满足平整、抗滑和排水要求； 2.面层、基层的结构类型及厚度应与公路等级、交通等级组成相适应； 3.要顾及各结构层本身的结构特性； 4.要考虑水文状况的不利影响； 5.适当的层厚和层数，各结构层既要满足最小厚度要求，又应考虑施工可行性； 6.应与当地的气候、水文、地质状况相适应，并充分利用当地筑路材料。 3.8.2 路面设计要求 路面是路基顶面上各种材料或混合料分层修筑的供车辆行驶的一种层状结构物，路面是直 接为汽车服务的，路面状况对道路运输关系极大。因此路面工程是道路工程的主要内容。路面 10 必须满足以下各项基本要求： （1）具有足够的强度和刚度； （2）具有足够的稳定性； （3）具有足够的平整度； （4）具有足够的抗滑性； （5）具有良好的不透水性。 3.8.3 路面结构层划分 行车荷载和自然因素对路面的影响随作用深度而逐渐减弱，因而对路面材料的刚度和稳定 性的要求也随深度而逐渐降低。为适应这样的特点，路面通常是分层修筑的多层结构，按使用 要求、自然因素影响程度的不同，在路基顶面采用不同规格的材料分别铺设垫层、基层和面层 等结构层。 （1）面层 面层是直接同行车和大气相接触的表面层次，它直接承受行车荷载的竖向力，特别是水平 力和冲击力的作用，同时有受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响，因此，同基层或垫层相比， 面层具有较高的结构强度和刚度、不透水性和温度稳定性，并且表面还应有良好的平整度和粗 糙度。 （2）基层 基层位于面层之下，是路面结构中的主要承重层，主要承重由面层传递下来的车辆荷载的 竖向力，并将其扩散到下面的层次中，因此对基层材料的要求是应具有足够的刚度和抗压强度， 同时应具有足够的水稳定性，以防基层湿软后变形大，从而导致面层破坏。 （3）垫层 垫层是处于基层和土基之间的层次，其主要作用是一方面调节和改善土基的湿度和温度状 况，以保证路面结构的稳定性和抗冻能力，另一方面的功能是将基层传下来的车辆荷载应力加 以扩散，以减少土基产生的应力和变形。 3.8.4 路面结构设计方案比选 3.8.4.1 沥青混凝土面层 本公路等级为三级公路，经调查得，近期交通量如下表所示。交通量年平均增长率为 8%， 设计年限为 15 年，该路段处于区。 面层采用沥青贯入式 3.8.4.2 水泥混凝土面层 面层采用设接缝的普通混凝土，经计算面层厚度不小于25cm 即可满足弯拉强度要 求。故路面采用 23cm 水泥混凝土面层。 3.8.5 基层及底基层 3.8.5.1 基层：沥青路面基层采用石灰土（8%12%） ；水泥混凝土路面基层采用 5%水泥稳定碎石。 3.8.5.2 底基层：皆采用级配碎石。 3.8.6 路面结构组合 沥青混凝土路面 面层：5cm 沥青贯入式 基层：20cm 石灰土（8%12%） 11 底基层：45cm 级配碎石 总厚度：70cm； 水泥混凝土路面 面层：23cm 水泥混凝土 基层：22cm 水泥稳定碎石 底基层：20cm 级配碎石 总厚度：65cm。 3.8.7 路面类型比较 技术比较 沥青混凝土路面整体性能好，路面平整、行车舒适、噪音小，具有足够的强度和耐久 性；对路堤变形适应性强；施工周期短，可及时开放交通。便于维修养护，通过二期罩面 容易恢复其优良的使用性能。但沥青混凝土路面使用周期短，热稳定性、水稳定性及抗滑 性能较差，沥青混凝土路面施工相对复杂，对施工队伍素质、原材料等要求高。 水泥混凝土路面具有使用寿命长，路面强度高，抗车辙，热稳定性、水稳定性、抗滑 性能好，路面能见度好，材料来源广泛，日常维修工作量小、维修费用低等优点。但水泥 混凝土路面接缝多，接缝施工工艺较复杂，路面平整度较差，噪音大、行车舒适性较差； 施工期长；对路堤变形适应性较差，易导致路面破坏，维修时对通车影响大。 维修方案 沥青混凝土路面设计使用年限为15 年。15 年期间考虑进行中修 (运营第 8 年)、大 修(运营第 15 年)。并考虑全寿命周期成本分析 ,在运营第 23 年再次进行中修。中修 :铲 除 4cm 上面层,再进行罩面 【4cmSMA（改性沥青混凝土） -13】 。大修:铲除上、中面层 , 再进行罩面 (4cmSMA13+6cmAC-20I 中粒式改性沥青砼 )。共需 2 次中修 1 次大修。 水泥混凝土路面设计使用年限为20 年。20 年期间考虑进行 1 次大修(运营第 8 年)、 1 次中修(运营第 20 年)。大修方案 :对旧路进行补强处理并进行双层沥青砼罩面。中修: 铲除上面层 ,再进行罩面。共需 1 次中修 1 次大修。 两者比较水泥混凝土路面维修费用相对较低。 环保 沥青混凝土路面行车产生噪音很小，对沿线居民影响较小。具较小量反光和热辐射性。 废渣基本无毒，具轻微化学活性。废旧利用价值较低。 水泥混凝土路面行车产生噪音较大，经沿线居民区有一定影响。具小量反光和热辐射 性。废渣无毒，不具化学活性。废旧结构仍可作柔性路面基层或其他之用。 地区适应性 沥青混凝土路面所用主要材料沥青需进口，沥青价格不断攀升，增加了国家外汇负担。 而且本地区合格的表层骨料较匮乏，仅有的几处玄武岩料场早已供不应求。 水泥混凝土路面所用主要材料水泥无需进口，为工程所在地所盛产，可促进当地相关 行业的发展，对当地国民经济发展有更大作用。路面用碎石来源丰富，可就近取材。 本区域虽为软基路段，路基不均匀将影响水泥混凝土路面的使用效果，但其在使用8 年后进行大修（沥青罩面），完全可以达到优良的使用性能和美观的路容。 综合上述四 个方面的比较， 推荐采用水泥混凝土路面结构。 4 桥涵设计 12 4.1 涵洞设计 4.1.1 涵洞设计概述 涵洞是公路排水构造物的重要组成部分之一，在公路跨越沟谷.河流,人工渠道以及排除路 基内侧边沟水流时，常常需要修建各种横向排水构造物，以及使沟谷、河流、人工渠道穿过路 基，使路基连续，确保路基不受水流冲刷或侵袭，从而达到路基稳定。 涵洞设置地点： （1)天然河沟与路线相交处； （2)农田灌溉渠与路线相交处； （3)路基边沟排水渠； （4)与其他路线相交； （5)为满足路基干燥而设置的排水涵洞。 涵洞位选择时应遵循一下原则： （1）涵位设置应该服从路线走向； （2）涵址应布设在地址条件良好，河床稳定的河段的； （3）涵址应选择在水文、水利较好的河段； （4）涵洞位置选择要综合考虑各种因素并进行技术经济比较，使涵洞桥涵工程量最小， 以减少工程造价和养护费用。 表表 4-14-1 涵洞布置表涵洞布置表 序号涵洞位置结构类型洞口型式 1K0+260钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 2K0+520钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 3K0+574.999钢筋混凝土暗板涵八字翼墙 4K1+080钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 5K1+240钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 6K1+480钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 7K1+700钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 8K1+900钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 9K2+340钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 10K2+660钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 11K2+840钢筋混凝土圆管涵八字翼墙 4.1.2 涵洞布置 根据路线的平面图，纵断面图以及横断面图考虑到涵洞位置选择的原则和设置地点确定涵 洞位置，根据地质地形条件确定采用涵洞的类型。 （1)平面布设 结合沟谷情况，环境条件，使全线排水通畅，本次涵洞设计采用了正交涵洞。正交涵洞的 优点： 正交涵洞具有长度短.工程数量小.施工简便等优点。 斜交涵洞一般布置在不依该沟设涵的地段，或者采用正交涵洞出口出现水流直冲农田、 房舍、道路等情况，亦采用斜交涵，以免出现水害。 （2）横断面布设 13 根据纵断面和横断面的条件、地形地址条件、材料供应条件以及运输条件、建筑高度等的 限制，本次设计采用了钢筋混凝土圆管涵,下面介绍钢筋混凝土盖板涵洞的特点和使用条件： 主要特点： 建筑高度较小，受填土高度限制较小； 能采用工厂预制，现场装配，施工简便迅速； 为简支结构，对地基条件要求布高； 遭受破坏后容易修复； 由于使用钢筋水泥等材料，一般造价较高。 使用条件: 通常使用在石料短缺，填土高度受限以及公路等级较高的情况； 使用在桥涵分布集中并有运输及吊装设备条件的公路； 涵洞孔径的确定 设计流量是确定小桥涵孔径的主要依据，桥涵流量的推算方法有：暴雨推理法，径流形成 法，形态调查法以及直接类比法四种，一般我们按水文统计的频率分析方法来确定设计流量。 跨径和台高应用一定的比例关系，其经济比例通常为 1:1-1:1.5。 （3）洞口的形式 本次设计采用的洞口主要有：八字式洞口。 4.1.3 涵洞型式选择 （1）新建涵洞以采用无压力式涵洞为主。为了提高宣泄设计流量，在不造成淹没上游农 田、村庄的前提下，允许涵前较大壅水高度时，可采用压力式或半压力式涵洞。 （2）设计流量在 10m3/s 左右时，一般宜采用圆管涵。担当路堤高度过的，圆管涵顶填土 高度不足时，宜采用盖板涵（先考虑采用暗涵，当盖板涵顶填土高度不足时，再考虑采用明涵） 。 设计流量在 20m3/s 以上时，宜采用盖板涵。担当设计流量更大时，特别是当路堤较高时， 宜采用拱涵。 涵洞基础对涵洞质量影响很大。砖管、拱涵都要求有较坚实的地基基础，其他类型的涵洞 也要求基础不能有过大沉陷，而且沉陷必须均匀。 涵洞位置应尽量避免在地基松软、坚硬不均匀或地质条件不良地段设置。当地基过分松软 无法避让时，应采取对地基的加固或对基础的加强处理措施，也可以采用钢筋混凝土箱涵，选 择时应对各种可行的处理方案进行技术和经济比较后确定。 a)从经济角度，因地区不同，造价往往差异很大。在盛产石料的山区，一般选用石涵比较 经济；在缺乏石料的地区，当设计流量较小时，选用钢筋混凝土盖板涵或拱涵比较经济。宣泄 同样设计流量的圆管涵，单孔比多孔经济。 b) 涵洞设计要方便施工。一段线路上不宜采用过多的涵洞类型，应尽可能定型化，便于 集中预制，以节省模板和保证质量。 4.1.4 涵洞进出口的防护和加固 （1）进水沟床加固处理 为使进水洞口和天然河沟连接，防止水流冲涮洞口，致使洞口破坏必须对进水洞口进行处 理。因为进水洞口的地势坡度很缓，几乎为平坡，因此采取的加固方式为仅对进口采用干砌片 石进行加固，铺砌长度为一米，具体见涵洞布置图。 （2）出口沟床的加固防护 14 小桥涵对天然河床都有较大的压缩致使通过小桥涵下流速特别是下游的流速增大。流速增 大导致桥涵下游产生局部冲涮。所以必须对桥涵的下游出口采取加固处理。现根据具体的情况 采用铺砌加固型式。 5 其他沿线设施及环境保护 公路的环境评价主要考虑公路建设对社会经济的影响，噪音、大气污染的影响，对周边区 域发展的影响以及对生态环境的影响。 1.公路建设不可避免的要占用农田、果园等，在山区本来耕地就少，因此更要注意尽量少 占农田及果园。同时要注意减少拆迁。 2.由于本公路主要用于促进旅游资源的开发，考虑到这一点，因此选线时尽量接近旅游区。 并且利用绿化，降低路上噪音，缓解大气污染同时保持生态平衡、美化环境。 3.该公路的修建进一步加强了旅游资源的开发和利用，同时带动了本地区的塘渔业、饲养 业以及其他副业的发展。 4.公路建设还应注意对生态环境的影响，例如对周围植被、地质、土壤及水文的影响。 6 结论及存在的问题 6.1 结论 南山路两阶段初步设计，是对我大学期间所学的