土木工程毕业设计总长5165KM二级公路设计说明书

1、第一部分:设计说明书内容摘要：根据设计公路的交通量及其使用任务和性质，确定公路等级。 在此基础上，结合沿线自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案 论证与比选，确定合理的设计方案。并推荐一个最佳方案进行详细技术 设计，内容包括：路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计， 给出环境评价，并完成施工图设计阶段应完成的各种图、表及设计说明 书。关键字：交通量，公路等级，自然条件，技术标准，平、纵、横设计， 路基路面，排水，环境评价AbstractThe subject of the design is a new highway on plain in Si chuan district. A

2、ccording to the given traffic volume, service level and attribute of the proposed highway, the highway is d efined as the second - grade road. With the local natural cond ition and main technical standard, through analysis and compar ision of several feasibleplans, the most proper one of these i s r

3、ecommended and subsequently carried out in detail, includi ng the design of alignment, surgrade, pave-ment, drainage, culver t and bridge.Keywords:Traffic volume, natural conditions, technical standard, second-grade, subgrade, pavement, plan curves, vertical curves, drainage, culture, bridge.目录 TOC

4、o 1-5 h z 第一章设计技术标准的确定2第一节该公路的设计意义2第二节沿线地貌，地形，地质，及自然地理特征2第三节道路等级和主要技术指标的论证和确定2第二章路线设计4第一节路线方案确定4第二节路线平面设计4第三节路线纵断面设计5 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 第三章路基设计6第一节路基横断面设计6第二节路基排水设计6第三节路基防护设计7 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 第四章路面设计8第一节路面结构类型选择8第二节沥青混凝土路面设计8第五章桥涵布置10 HYPERLINK l boo

5、kmark100 o Current Document 第六章其他沿线设施及环境保护10 HYPERLINK l bookmark107 o Current Document 第七章小结11 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 附录主要参考资料11第一章 概 述第一节该公路的设计意义南宁市地处我国广西壮族自治区南部，座落在四周环山的小盆地中心，地 形南北高、中间低，东部略高于西部。全市面积一万零二十九平方公里，是自 治区的政治经济、文化、教育、科技中心，是祖国南疆的一颗灿烂的明珠。南宁是一座“草经冬而不枯，花非春仍奔放”的具有浓郁亚热带风光的城

6、 市。处处浓荫覆盖，鲜花盛开，呈现了半城绿树、半城楼的瑰丽景色。南宁地 区名胜迭出、清秀河山、美洞奇石、幽谷飞瀑，令人目不暇接。加上南宁具有 两千年的悠久历史，独特的民族文化、风土人情，都给这个地区笼上了美丽的 光环，吸引了国内外大量的旅游观光者。南宁秀美，但最美是北郊。南宁-柳州公路的修建，将能促进南宁旅游资源 开发和壮乡经济的发展。该公路位于壮族人民分布最为稠密的地方，粗犷而不 失细腻的舞蹈，情意绵绵的情歌，风格独特的竹楼吸引着旅游者前去探秘。因 此，该公路的修建，将为人们的观光旅游带来了便利，而且也使具有悠久历史 以及独特的民族文化、风土人情的壮族自治区加快了与外界的交流.在促进旅游 的

7、同时，新建公路也将给当地带来新的发展机遇，带动沿线加工工业的发展及 丰富的矿产资源的开发，对当地少数民族的经济发展具有重要意义。第二节沿线自然地理特征.2. 1气候特点南宁地区的气辰特点是气温高，热量资源丰富;夏长冬暖，夏湿冬干，雨量 充沛。夏季多台风，但破坏性很小。最高月平均气M3OoC32. 5oC, 一月份平均 气温大于6。该地区具有亚热带季风性气候特性，属东南湿热区，无冰冻现象。1. 2. 2降水量及地下水埋深路线所经地区面向热带海洋，降水量丰富。雨日、雨量、雷雨次数较多， 属中国暴雨分区第9区。年降水量在1600-2000mm之间，其降雨特点为平原少 于山区，迎风坡多于背风坡，雨型为

8、夏雨和台风暴雨，最大雨期长2. 54.5天。 暴雨强度大，径流速度较快，一般汇水在10km2以下。汇流时间一般约为30分 钟左右。潮湿系数为0. 752. 0之间。地下水埋深一般丘陵地区为2. 3米左右, 平原及沟谷处约为1. 3米左右。平微区低洼地方地表有长期积水。1. 2. 3地形与地貌路线所经地区地形为湿润丘陵重丘、低山及平原、属云贵高原与东南沿海 三角洲平原的过渡地区。丘陵、低山坡面陡峻，陡达40%以上。沟谷两侧坡面曲土木工程毕业设计 折，局部地段呈鸡爪地形。该地区河流及沟谷水量丰富，地面径流资源丰富， 水土流失不太严重。广阔平坦，村镇、田地、水利建筑设施等较多。1. 2. 4地质与土

9、质本地区位于南岭中等山地工程地质区的西南部。第四纪多残积层土质为砖 红色粘性土、属高液限的粘土，多为碳酸岩风化的残积土。该地区岩石风化破 碎较重，丘陵地区属于自然营力的长期作用，局部地方有岩石出露。岩石以碳 酸岩为主，花岗岩次之。据实地调查，路线所经平原微丘区均按土质考虑，其中松土占30%,普通土 占70%；路线所经山岭重丘区：凡岩石悬崖地区，土层厚1米，为普通土，以下为岩石中，软石占40%, 次坚石60%;凡有土质陡坎地区，均为土质，其中松土占30%,普通土占30%,硬土 占 40%;凡无陡坎悬崖地区，土层覆盖厚度约为1.5米左右，其中松土占10%,普 通土占60%,硬土占30%,以下为岩石

10、中，软石占30%,次坚石占40%,坚石 占30%, 质密实，岩石风化程度中等。1.2.5植被、作物等概况根据中国自然地理区划，路线所经地区地处热带北部季雨林型长绿阔叶林 -砖红壤性土小区，自然地理特征为热带湿润长绿林，林种主要有杉木，毛竹 等用材林和油茶、油桐、剑麻等多种经济林。主要生长于山区和半山区的丘林 地带。平原微丘及宽阔河谷地带多田地，粮食生产以水稻为主。旱地作物主要是 甘薯、玉米和豆类等，主要在丘陵地区。饲养业和池塘养鱼业也较多。路线所 经地区，由于降水量较大，山坡坡面较陡，地表水对路基有一定的冲刷影响，平原 地带则公路用地与农业有一定矛盾。第三节 道路等级和主要技术指标的论证和确定

11、道路作为一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿 线设施所组成的带状构造物。公路的路线位置受社会经济、自然地理和技术条 件等因素的制约。我们设计的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上， 设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。1. 3. 1道路等级的确定道路等级的确定应根据公路网的规划，从全局出发，按照公路的使用任务、 功能和远景交通量综合确定。1. 3.1.1交通量计算及公路等级的选用设计路线位于广西南宁地区，坐落于四面环山的小盆地中心，为平原微丘 区。根据调查的交通资料可计算出设计年限的远景交通量，计算如下：汽车型号父通里(辆/日)总重 (KN)载重

12、(KN)前轴重(KN)后轴重(KN)轴数后轴轮组数解放CA1573091.3550. 020. 9770. 381双轮组东风 EQ14064092.9050. 023. 7069. 201双轮组黄河 JN162370174. 50100.059. 50115.01双轮组小汽车1350前后轴载均 小于25KN, 忽略不计。预测交通组成表年平均增长率：6. 9%,交通量换算采用小客车为标准车型，其系数规定为:小客车二1. 0 (W19座的客车和载质量W2t的货车)中型车二1. 5019座的客车和载质量2tW7t的货车)大型车二2. 0 (载质量7tW14t的货车)拖挂车二3. 0 (载质量14t的

13、货车)根据以上规定，各种汽车折合成小客车远景设计年限平均昼夜交通量N为: ,d起始年平均日交通辆 N=730X (1+0. 069) XI. 5+640 X (1+0. 069X1.5)+370X (1+0. 069) X2+1350X (1+0. 069) =4431(辆/日)则 N=N (l+r)n i=4431 X (1+0. 069) s二 11277 (辆/昼夜)根锢机路工程技术标准JTG-B01-2003,公路等级选为平原微丘区二级 公路，设计年限n二15年。3. 1. 2确定道路等级按规范规定，二级公路所适应的年平均昼夜交通量为5000-15000辆，故 该设计公路的等级定为平原

14、微丘区二级公路。3. 2主要技术指标的论证和确定3. 2. 1行车速度南宁地区为平原微丘区，该路设计为二级公路，故选用行车速度V=80km/h3. 2. 2最小半径的确定当汽车在弯道上行使时，会受到离心力的作用，为保证汽车行驶安全，曲 线上的路面做成外侧高，内侧低的单向横坡形式，即超高。此时水平分力可以 抵消离心力的作用。X二F*cosa -G*sinaY= F*sina +G*cosa由于a 较小，故可视为sina =tga =i , cosa =1;h所以，X二F-G*i 二G(V2/gR-i )hh设|J =X/G=v2/gR-i = V2/127R-i ,该是表达了横向力系数与车速、平

15、曲线半 hh径及超高之间的关系，|J值愈大，汽车在平曲线上的稳定性愈大。式中：R一平曲线半径（m）；|J 一横向力系数；V一行车速度（KM/h）;v-行车速度（m/ s）;i -横向超高系数。不产生段向倾覆的最小平曲线半径RN V2/127（b/2h+I）;q h不产生横向滑移的最小平曲线半径RN V2/127（p +i） h h汽车在平曲线上行使时的横向稳定性主要取决于横向力系数M值得大小。 现代汽车在设计制造时重心较低，一般b2h,而（p 0.5,所以（p g(a)R =(E )/ Sec(Q在确定R,甚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

16、线曲线及转交表。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。南宁地区的该新建二级公路，所 经区域既有平原区，也有山区，本设计在平原区主要采用了较高的技术指标以 争取较好的线形。在山区，由于本地区山岭石质主要为石灰岩，且坡度极为陡 峻，故采取了避让的措施，采用了指标较低的线形，以减少工程量。同时应注 意同向曲线间的直线最小长度应不小于6V,即480米；反向曲线间的直线最小 长度应不小于2V,即160米。2.1.2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：

17、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，这一点对于处于旅游区的地区来说特别重要。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

18、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 80Km/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”。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。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。平曲线应有足够的长度；土

19、木工程毕业设计 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；中间圆曲线的长度也最好 有大于3s的行程，当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此 时圆曲线长度为0。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，0W7。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。1. 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。

20、按直线一一回旋线一一圆曲线一一回 旋线一一直线的顺序组合。为了实现行连续，协调，回旋曲线一一圆曲线一一 回旋线之比尽量符合1:1:1.最小缓和曲线长度70m .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 于7。，不存在小偏角问题。第三节路线纵断面设计2.2.1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. 2最大纵坡根据公路工程技术标准(JTG B01_200

21、3)规定，二级公路(平原微丘区) 的最大纵坡，应不大于5%,在长路堑瓯段，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。纵坡的长度不小于200米。当坡度为4%时，最大坡 长为900米；当坡度为5%时，最大坡长为700米。当连续纵坡大于5%时，应在 不大于上述长度处设置缓和坡段，缓和坡段的纵坡应不大于3%,且其长度不小 于200米。平均纵坡一般以接近5. 5%为宜，且任何相连3Km路段的平均纵坡不 宜大于5.5%O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最小纵坡在长路堑地段

22、。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. 4坡长二级公路平原微丘区最小坡长为200m.2 2 5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。在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的 合成坡度值不得超过9. 0%o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

23、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。2.2.6纵面设计经计算机反复电算优化，挖填基本合理，纵坡均匀平缓，利 于排水。竖曲线半径尽量采用较大值。本路段线位高程在121-143之间，共设 有变坡点四处。平纵面组合基本顺适，方向明确，组合合理。2. 7纵断面设计步骤：边坡点的确定主要依据公路工程技术规范的规定，比如：最大纵坡、最大 及最小坡长的限制、填挖工程量、经济点、施工要求以及路基稳定需要等来确 定。最终确定边坡点高程、桩号、坡长、坡度以及竖曲线半径、长度等。传统 做法如下：.准备工作，从地形图上依据平面线形读取高程数据，然后在厘米图 纸上点绘地面线。.标注

24、控制点，控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。本设计路段 的标局控制点主要为：涵洞的路基控制标局、净至要求等。.试坡，在一标出控制点的纵断面图上，根据技术指标选线意图，结 合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据的原则，在这些点间进行穿插和取 直，试定出若干条直坡线。初步定出变坡点，变坡点应选在整10米桩上。.调整，将所定坡度对照技术标准检查设计的最大最小纵坡坡长等是 否满 足平纵配合。.定坡，经调整后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号高程确定下 来，坡度值由两相邻变坡点的高差和坡长之比求得。.设置竖曲线第三章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

25、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。第一节路基横断面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大于250m,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

26、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2ni的土地范围。1. 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2m,阶底有2%4%内向倾斜坡度。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。1. 2挖方路基挖方边坡应根据边坡高度、土的状况、

27、地下水的状况等因素确定，由于南 宁地区土质为粘性土，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。第二节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

28、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。2.1路基排水设计的一般原则为：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。2. 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

29、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。2. 3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0.40.6m,内侧边坡一般为1： 1,外侧边坡通常与挖方边坡一致。3. 2. 4截水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 截路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保

30、护挖方边坡和填方 坡脚不受流水冲刷。截水沟的横断面形式，一般为梯形，沟的边坡坡度因岩土 条件而定，沟底宽度和沟深不应小于0.5m。截水沟的位置，应尽量与绝大多数 地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。3. 2. 5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 与深度均不应小于0.5m, 土沟的边坡坡度约为1： 11： 1. 5o排水的位置应离 路基尽可

31、能远一些，据路基坡脚不宜小于2m,连续长度不超过500m。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

32、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。 如下图所示：路堤边沟路堑边沟截水沟3.2.6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。3. 2. 7地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基

33、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。为保持路基填方边坡坡脚的稳定，排水沟的位置应离路基尽可能远一些， 据路基坡脚不宜小于2ni,连续长度不超过500m。第三节路基防护设计3.3.1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

34、固设施，主要有边坡 坡面防护、路基的支挡工程等。3.3.2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。3.3.3路基支挡工程主要采用挡土墙，挡土墙是用来支撑天然边坡或人工 填土边坡以保持土体稳定的建筑物。为防止路堤边坡或基底滑动，确保路基稳 定，同时可收缩坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。挡土墙有自己的排水设施，以疏干墙后土体，避免墙背积水形成静水压

35、力。 墙背回填土上部以相对不透水的粘性土夯实封闭，泄水孔进水端设反滤层（砂 砾石）。为避免地基不均匀沉陷引起墙身开裂，需在地质条件变化处设置沉降缝； 为防止用工硬化收缩和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝，一般合二为一， 缝宽23mo本路线中由于填挖量较小，占用农田有限，考虑到施工的方便和降低造价, 没有设计挡土墙。第四章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

36、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。1路面结构类型选择4. 1. 1路面设计基本原则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；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；要顾及各结构层本身的结构特性；要考虑水文状况的不利影响；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；应与当地的气候、水文、地质

37、状况相适应，并充分利用当地筑路材料。4. 1. 2路面结构推荐水泥混凝土路面虽然有强度高、稳定性好、耐久性好，养护费用少、经济效益高，有利于 夜间行车等优点，但是由于平凉地区该公路为山岭重丘区二级公路，等级较低，若采用水泥混 凝土路面，水泥和水的需要量大，工程造价高；路面接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且 容易引起行车跳动，影响乘客的舒适性；另外，开放交通迟，修复困难等诸多缺点。沥青路面结构由于使用了沥青结合料，因而增加了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度 和稳定性，是路面的使用质量和耐久性都得到提高，而且与水泥混凝土路面相比，沥青路面具 有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、震动小、噪音低、

38、施工期短、养护维修简单、适宜于 分期维修等优点。由于沥青路面结构与水泥混凝土路面结构相比具有上述优点，并结合当地的 实际情况，本人认为采用沥青路面结构，更适应于当地的需要，并将更有利于当地旅游业及相 关产业的发展，因此，最终推荐采用沥青路面结构。2新建沥青混凝土路面设计4. 2. 1设计理论和方法沥青混凝土路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉 值为路面整体刚度的设计指标，计算路面结构厚度。对二级公路的沥青面层和半刚性材料的基 层、底基层应进行层底拉应力的验算。2. 2面层面层直接同行车和大气接触，承受较大的行车荷载的垂直力、水平力和冲击抗变形能力， 较好的水稳定

39、性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水，表面还应具有良好的抗滑性和平整度。通过计算设计年限内计算累计当量轴次1000多万次，则确定该二级公路采用沥青混凝土高 级路面，设计年限为12年。鉴于南宁地区交通荷载较重，车辙破坏严重，故根据规范推荐，面 层厚度设计为15cm,采用密级配沥青混合料，提高动稳定度，以改善车辙影响。面层分为三层, 上面层为4cm中粒式密级配沥青混凝土（ AC-16）,中面层为5cm中粒式密级配沥青混凝土 （AC-20）,下面层为6cm粗粒式密级配沥青混凝土（AC-25）。沥青混合料中，沥青采用AH-90, 中集料选用碎石，细集料选用石屑，填料采用石灰岩矿粉。2. 3基层基层主要

40、承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去，应具有 足够的强度和刚度，并具有良好的扩散应力的能力。为增加基层的强度和稳定性，减少低温收 缩裂缝，采用半刚性基层。半刚性基层整体性强，承载力高，刚度大，水稳定性好，且较为经 济。通过调查，基层缺陷是诱发沥青路面早期龟裂唧浆的主要因素，主要体现在基层厚度、分 层施工上下层的分层厚度以及分层施工的时间间隔等方面，造成龟裂唧浆主要原因在于基层厚 度太薄。基层分层一定要保证各分层的最小施工厚度，就我国目前施工状况及施工水平而言， 基层厚度不合理易造成薄的夹层最终导致路面损坏。分层施工时间间隔应为10-18天。石灰稳定类石灰与土结合，使土

41、的塑性降低，最佳含水量增大和最大密实度减少，提高土的强度和稳 定性。由于石灰土强度形成需要一定的湿度和强度，高温和适当的湿度对其的强度形成有利， 高温使反应过程加快，适当的湿度为Ca（OH）2结晶和火山灰反应提供了必要的结晶水。但是度 过大会影响新生物的胶凝结晶硬化，从而影响石灰土强度的形成。石灰稳定土具有较高的抗压强度，也具有一定的抗弯强度，且强度随龄期增长，但因其抗 干缩、温缩能力较差，一般不选用作高级路面的基层。水泥稳定类水泥矿物与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，改善土性，提高强度。水泥稳定土强 度随水泥剂量增加而增加，但应有一个合理的范围。含水量对其强度有重大影响，混合料中含 水量

42、不足时，水泥与土争水；若土对水有较大亲和力，就不能保证水泥充分作用。水泥稳定土 强度的形成与含水量有着极大的关系，适用于温差不大的地区。二灰稳定类在石灰土中加入粉煤灰，石灰土最佳含水量增大，最大干密度减少，但其强度、刚度和稳 定性均有不同程度的提高，尤其是抗冻性有显著改善，而湿度收缩系数比石灰土有所减少，对 抗裂有重要意义。粉煤灰是一种缓凝物质，在火山灰中反应缓慢，这导致其后期强度高，而早 期强度底。条件可能时，优先选用二灰稳定类，具有较强的胶结能力和稳定性，成板体，抗水、 抗裂、抗冻性好，抗干缩与温缩能力都较强，适宜各种气候环境和水文地质，可适用于不同地 区。主要解决早强不足的问题。基层厚度

43、一般按设计计算或经验得到，应不会对路面早期病害形成构成多大影响，然由于 目前施工水平、施工设备等限制，以及施工管理不善，很容易造成施工缺陷而引发路面早期病 害。综合考虑以上问题，本设计中基层采用水泥稳定碎石16cm，底基层采用石灰土，根据程序 计算为30cm，符合施工厚度的要求。4.2.4垫层垫层主要用于改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度、刚度和稳定性，不 受土基水温状况变化所造成的不良影响。常用松散材料或稳定类材料，选用粗、中砂。在地下水位高，排水不良，路基经常处于潮湿、过湿的路段，以及排水不良的土质路堑， 有裂隙水、泉眼等水文不良的岩石挖方路段应该设置垫层。季节性冰冻地区中湿

44、、潮湿路段、 可能产生冻胀时需要设置防冻垫层，基层或底基层可能受污染以及路基软弱的路段，也需要设 置垫层。在本设计的路线中，路基均处于干燥状态，不需要设置垫层4.2.5路面设计计算过程（一）交通分析1.设计原始资料如表4.1。表4.1车 型解放 CA10B东风EQ140黄河JN162日野KB222小汽车增长率拟建成 时间辆/日6504305207807000.052007.7.12.标准轴载及轴载换算沥青路面设计以双轮组单轴载100KN（BZZ-100）为标准轴载。根据设计任务书所给的资料， 先将各种轴载换算为标准轴载1）当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，将各级轴载（大于25KN）

45、 ?的作用 次数气换算成标准轴载P的当量作用次数，如表4.2。1表4.2车型P.CC2n.（次/日）N.解放CA10B后轴60.851165074.9东风EQ140后轴69.201143086.7黄河JN162前轴59.5016.4520347.8后轴115.0011520955.1日野KB222前轴50.2016.4780249.1后轴1043011780936.8N=EN4 =E C1 C2 n.(P,/P) 4.352650.4注：轴载小于25kN的轴载作用不计。2）半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载Pj的作用次数七均应换算成 标准轴载P的当量作用次数N如表4.3。

46、1表4.3车型P.C/C/ 2n.（次/日）N.解放CA10B后轴60.85111 65012.2东风EQ140后轴69.201143022.6黄河JN162前轴59.5011.8552015.1后轴115.00115201590.7日野KB222前轴50.2011.857805.8后轴10430117802020.9N= EN. =E C/1 C/2n. (P./P) 83667.3注：轴载小于50kN的轴载作用不计。3.准轴载的累计当量轴次根据该公路等级为平原微丘区二级公路，车道数为双车道，按公路沥青路面设计规范 JTJ01497规定，双车道的车道系数n是0.60.7，取n =0.65，设

47、计年限t=12年。则累计当 量轴次为：N = （1 + 丫）一 1 x 365 n 门=（1 + 0.5）121 乂竺乂 265.4 x 0.65 = 1000880?次eY10.05N / = （1 + 丫）一1 x 365 n n=里+0.5）12一1 X 竺 X 冬 X 竺=13848965次ey10.05由上面计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴载次约为1000万左右，属于中交通，根据公路沥青路面设计规范JTJ014-97推荐结构，并考虑当地材料来源，路面结构层采用 沥青混凝土 （15cm）,基层采用水泥碎石（16cm）,底基层采用石灰土（厚度待定）。（二）确定路基土回弹模量该路

48、段处于IV6区，为粘性土，查公路沥青路面设计规范MTJ01497附录E “土基回弹 模量参考值”表E “二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MP）”，十燥路基，取3 =1. 1, 2ac再查表确定E =45. 0Mpao 0（三）结构组合与材料选取由上述计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次大于1000万次。根据规范推荐结 构，并考虑到该地区含有丰富的石灰石，为了便于就地取材，节省造价，拟路面结构面层采用 沥青混凝土 （15cm），基层采用水泥碎石（取20cm），底基层采用石灰土（厚度待定）规范规定沥青面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成。查公路沥青路面设计规范 JTJ014-97中

49、表4.2.1 “沥青混合料类型的选择（方孔筛）”，拟采用三层式沥青面层，上面层 采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度4cm），中面层采用中粒式密集配沥青混凝土（厚度5cm）, 下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度6cm）.（四）各层材料的抗压模量于劈裂强度查公路沥青路面设计规范JTJ01497附录D 材料设计参数”的表D “沥青混合料 1设计参数”和表D “基层材料设计参数”，选取各层材料的抗压模量与劈裂强度。抗压模量取20C 2的模量，各值均取规范给定范围的中值，则20C的各层材料的抗压模量为：细粒式密级配沥青混凝土 1400MPa中粒式密集配沥青混凝土 1200MPa粗粒式密级配沥青混凝土

50、1000MP a水泥碎石1500MPa石灰土 550MP a .各层材料的劈裂强度为：细粒式密级配沥青混凝土 1. 4MPa中粒式密集配沥青混凝土 1. 0MPa粗粒式密级配沥青混凝土 0. 8MPa水泥碎石0. 5MP a石灰土 0. 225MPa（五）设计指标的确定对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。1）设计弯沉值路面设计弯沉值根据公式1二600N -。.2A - AA计算，该公路为二级公路，由规范可知， dec s b公路等级系数A=l. L面层系数A =1.0,底基层总厚度大于20cm,基层类型系数A =1.0.所以 csb设计弯沉值为：1 =60

51、0X （10008807） 0.2XI. 1X1. 0X1. 0=26. 27 （0. 01mm） d2）各层材料的容许层底拉应力：6 =6 /K R sp s6 路面结构层材料的容许拉应力（MP ） Ra6 -沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度（MP ）spaK抗拉强度结构系数。S对沥青混凝土面层：K =0. 09A - N o.22/A sa ec式中：A沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0,粗粒式密级配沥青 a混凝土为1.1;对无机结合料稳定集料类：K =0. 35N o.ii/Asec对无机结合料稳定细粒土 ： K二0. 45N o.ii/Asec由上述公式可得:细粒式密

52、级配沥青混凝土:K=0. 09A - No.22/A =0. 09 X 1. 0sa ec(10008807)0.22/I. 1=2. 846 =6 /K =1.4/2. 84=0. 4653MPR sp s中粒式密级配沥青混凝土:K=0. 09A - No.22/A =0. 09 X 1. 0sa ec(10008807)0.22/1, 1=2. 846 =6 /K =1.0/2. 84=0. 3521MPR sp s粗粒式密级配沥青混凝土:K=0. 09A - No.22/A =0. 09 XL 1sa ec(10008807)0.22/I. 1=3. 126 =6 /K =0. 8/3.

53、 12=0. 2564 MPR sp sa水泥碎石:K=0. 35N 0.11/A =0. 35 X (13848965) o.n/1. 1=1. 94 sec6 =6 /K =0. 5/1.94=0. 2577 MPR sp sa石灰土：K=0. 45No.ii/A =0. 45 X (13848965) o.n/1. 1=2. 50 sec6 =6 /K =0. 25/2. 50=0. 09MPR sp sa拟定路面结构一级路面面层需要有三层结构，表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久的服务功能, 同时应具有高温抗车辙、抗低温开裂、抗老化等品质。中、下面层应密实、基本不透水，并具 有高温

54、抗车辙、抗剪切、抗疲劳的力学性能。因为密级配细粒式沥青混凝土虽然密实性好，但 高温稳定性不好，不适于南宁地区，可以把上面层设为中粒式沥青混凝土或中粒式沥青玛蹄脂 碎石，三层面层的厚度分别为4、5、6厘米。对半刚性基层要注意减少低温缩裂、防止反射裂缝。上基层采用骨架密实型的水泥稳定碎 石，可以发挥其较好的抗反射能力，使面层不宜出现反射裂缝。由于沿线有丰富的石灰可以利 用，底基层采用水稳性良好的石灰土，同时可以降低造价。根据这种思路，反复进行对路面结 构层的计算，使其有较合理的厚度达到较佳的经济性和适当的压实厚度。路线所经过的地区属于东南湿热区，无冰冻现象。最高月平均气温30-32. 5度，一月平

55、均 气温大于6度。面向热带海洋，降水量丰富。雨日，雨量，雷雨次数较多，属中国暴雨分区第 九区。年降水量在1600-2000mm之间，其降雨特点为平原少于山地，迎风坡多于背风坡，雨型 为夏雨和台风暴雨，最大月雨期长2. 5-4. 5天。暴雨强度大，径流速度较快，一般为0.75-2.0 之间。地下水埋深一般丘陵地区给为2. 3米左右，平原及沟谷处越位1.3米左右。平微区低洼 地方地表有长期积水。这些因素在设计中都应予了充分考虑。现拟定路面结构如下：Wc=l. 10E20 CE15C6spi上面层:中粒式密级配沥青混凝土h =4cm1120018001. 0AC-16中面层:中粒式密集配沥青混凝土h

56、 =5cm2120018001. 0AC-20卜面层:粗粒式密级配沥青混凝土h =6cm3100014000.8AC-25基层:水泥碎石h =16cm4150015000. 5底基层:石灰土h =? cm5505500. 225土基： E =45. OMpa 0由东南大学公路沥青路面设计系统程序电算得如下结果:1项目类型参数项目类型新建项目2设计弯沉(0. 01mm)已知3验算内容验算方式弯拉应力验算4弯沉参数设置设计弯沉(0. 01mm)26.275交通参数设置公路等级二级公路6路面等级高级路面7 土基模量参数土基模量(MPa)458泊松比0. 359结构组合(基层&垫层)层号110是否控制

57、层位否11材料类型沥青混凝土类12材料名称中粒式密级配沥青混凝土1315度材料模量(MPa)18001420度材料模量(MPa)120015材料厚度(cm)416泊松比0. 2517容许弯拉应力(MPa)0.352118层号219是否控制层位否20材料类型沥青混凝土类21材料名称中粒式密级配沥青混凝土2215度材料模量(MPa)18002320度材料模量(MPa)120024材料厚度(cm)525泊松比0. 2526容许弯拉应力(MPa)0.352127层号328是否控制层位否29材料类型沥青混凝土类30材料名称粗粒式密级配沥青混凝土3115度材料模量(MPa)14003220度材料模量(MP

58、a)100033材料厚度(cm)634泊松比0. 2535容许弯拉应力(MPa)0. 256436层号437是否控制层位否38材料类型无机结合料稳定集料类39材料名称水泥碎石4020度材料模量(MPa)150041材料厚度(cm)1642泊松比0. 2543容许弯拉应力(MPa)0. 257744层号545是否控制层位是46材料类型无机结合料稳定细粒土类47材料名称石灰土(8%12%)4820度材料模量(MPa)55049最小材料厚度(cm)1050最人材料厚度(cm)5051泊松比0. 2552容许弯拉应力(MPa)0. 09co tT昇牛果54路面设计弯沉值(0. 01mm)26.2755

59、路面结构的实测弯沉值(0. 01mm)26.2625556路面第1层厚度(cm)457路面第2层厚度(cm)558路面第3层厚度(cm)659路面第4层厚度(cm)1660路面第5层厚度(cm)30. 561设计控制层厚度(cm)30. 562第1结构层顶面施工控制省沉(0. 01mm.)26.2625563实际路面结构第1层底最大拉应力(MPa) 064第2结构层顶面施工控制驾沉(0. 01mm)28. 791865实际路面结构第2层底最大拉应力(MPa)066第3结构层顶面施工控制驾沉(0. 01mm)28. 7577267实际路面结构第3层底最大拉应力(MPa)068第4结构层顶面施工控

60、制驾沉(0. 01mm)28. 9488869实际路面结构第4层底最大拉应力(MPa) 0 . 130513770第5结构层顶面施工控制驾沉(0. 01mm)33. 6603471实际路面结构第5层底最大拉应力(MPa) 0. 078200372土基层顶面施工控制弯沉(0. 01mm)207. 0104故设计曾可设为30. 5 cm。第五章 涵 洞5.1小桥涵设计原则：桥涵设计应遵循适用、经济、安全和适当美观的原则，并使小桥涵与 公路等级、任务、使用性质和规范的需要相适应。因地制宜，就地取材和便于施工养护。与农田水利密切配合。2桥涵位置的选择：天然河流与路线相交处(上游汇水面积大于0. lkm