清华大学交通土建路桥方向二级公路毕业设计论文

目录TOC\o"1-5"\h\z第1章绪论1..1.1概述1..2.2选题意义1..第2章总体设计3.选线3.设计要素确定6.路线方案及主要技术指标确定6第3章路线设计9.概述9.选线的一般原则9.选线步骤1.0平面线形设计10平面线形设计的一般原则10线形11带缓和曲线的圆曲线计算11纵断面设计15纵断面设计原则16纵坡设计要求16竖曲线设计18超高设计20超高确定20横断面设计24横断面设计原则25各项技术指标25土石方计算和调配27土石方计算27路基土石方调配及防护工程28第4章路基设计31概述31路基设计的一般要求31填料的选择及压实标准32填料的选择32第5章排水设计34路基排水目的和要求.34路基排水设计一般原则34路基排水系统设计步骤35地面排水设施36边沟36截水沟37第6章挡土墙设计39挡土墙作用39重力式挡土墙验算.39基本参数39计算结果39砌筑方案43施工部署43施工准备45施工方法、步骤.46质量控制措施及安全技术措施50第7章路面设计53路面设计原则53路面类型与结构方案设计53路面结构设计.53路面设计步骤54路面设计55设计资料55设计方案55确定土基的回弹模量56路面结构组合设计56方案的计算情况.57第8章交通沿线防护设置设计.60概述.60交通安全设施设计.60第9章工程概算62概算定义和作用62概算定义62概算作用62概算费用组成62路线工程概算主要内容62致谢63参考文献64第1章绪论概述交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。公路运输作为其中最重要的运输方式之一，具有如下特点：(1)机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转，可以实现“库一库”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。(2)受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式。(3)适用性强，服务面广，时间上随意性强。(4)投资少，资金周转快，社会效益显著。由于公路运输的这些特点，使公路运输事业得以快速发展。到上世纪70年代，经济发达国家大多改变了一个多世纪以来以铁路运输为中心的局面，公路运输在各种运输方式中起了主导作用，是我国综合运输体系中最为活跃的一种运输方式，并显示出了广阔的发展前景。2.2选题意义综合运用已学的知识，解决土木工程专业道桥方向有关道路工程的技术问题，从而获得综合运用本专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，提高分析和解决实际问题的能力，并受到科学研究的初步训练。通过毕业设计进一步培养调查研究、检索和阅读中外文献资料、综合分析、设计计算、计算机应用、技术经济分析、绘图、撰写论文和设计说明书等方面的能力。毕业设计所采用的地形图是陕西省柞水县地区，我的设计任务为陕西省柞水县到镇安县K0+00O-K2+956.013段二级公路设计。该地形图由指导老师提供，位于陕西省柞水县附近，该设计具有现实意义。本次设计，在了解、熟悉和掌握道路及其构造物详细设计程序的基础上进行二级公路两阶段施工图设计。使学生应用所学专业理论，运用公路有关技术标准及定额，进行工程施工图设计和技术分析；培养和训练学生的专业设计能力、独立解决综合问题的能力和计算机应用能力。本次大约三公里的道路设计结合了道路勘测课程设计、路基路面课程设计、概预算课程设计等内容。此外毕业设计也是作为大学生毕业前的一次重要的演练，为我们将来顺利踏上工作岗位，但当好自己的职责具有重要的意义。第2章总体设计2.1选线路线所经地区，位于陕西柞水县，位于陕西南部，地处秦岭南坡，呈西北高、东南低，并由西北向东南呈倾斜地势。气候为暖温带间凉亚热带过渡性气候，介于亚热带和暖温带的过度地带。柞水为中国西北东线内陆地区，兼有南北气候带的特征，北部属暖温带，东南部属北亚热带，整个县域属亚热带和温暖带两个气候的过渡地带，植被繁衍群落差异明显。全年日照1860.2小时，最冷平均气温0.2C,最热平均气温23.6C0极端最高气温37.1C,最低一13.9C,无霜期209天，年降水量742mm最大降水量1225.9mm（83年），最小降水量567.6mm（76年），四季分明，温暖湿润，更无酷暑，冬无严寒，宜长、短日照和不同温湿度条件下的植物发育生长。本地区公路路线特点：地处陕西省柞水县境内，属秦岭山系，地面高度变化较大，属山岭重丘区。期间又有河流分布，乾佑河贯穿整个地区。同时又处于柞水县县城附近，综合情况复杂。该地区选线原则及依据：根据该地区地形起伏变化情况摸清地形、地质和水文条件，选出方向顺直，工程量少的路线方案。同时在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线必须深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。并且要注意一下问题：（1）注意利用有利条件减少工程量，（2）注意平、纵、横应综合设计。道路等级的确定：由于每条道路在国民经济中的作用不同，自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。《公路路线设计规范JTGD20-2006»将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级：(1)高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000〜55000辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量40000〜80000辆；八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000〜100000辆。(2)一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000〜30000辆；六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000〜55000辆。(3)二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000〜15000辆。(4)三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000〜6000辆。(5)四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000以下。单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量400以下。(1)已知资料路段初始年交通量(辆/日，交通量年平均增长率8%表1—1路段初始年交通量车型黄河JN360太脱拉138东风EQ140日野ZM440交通量550450450400(2)我国《公路工程技术标准》规定：标准车型为小客车各汽车代表车型与标准车型换算系数如下：表1—2各车型换算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0w19座的客车和载质量w2t的货车中型车1.5>19座的客车和载质量〉2t的货车大型车2.0载质量〉7t~W14t的货车拖挂车3.0载质量〉14t的货车(3)交通量计算初始年交通量：折合成小型车为：N0=5501.54502(450400)3=4275按设计年限15年考虑，交通量年增长率6%则远期交通量可达:Nd=N0(1l)n4=4275(18%)157=12557交通量处于5000〜15000之间，根据《公路路线设计规范~~JTGD20—2006》拟定该公路等级为双车道二级公路。地形为重丘区设计车速为60KM/A2.2设计要素确定路线方案及主要技术指标确定在本设计中，地形复杂、地区范围很广.由老师给出的要求，该公路为二级公路双车道，设计车速为60km/ho道路宽度为10米.(1)停车视距：75m.(2)圆曲线最小半径：一般值:200m,最小值:125m.(3)二级公路整体式断面形式不用设计中间带，其断面各部分宽度应符合：二级公路基本要求(4)路肩宽度：表2—3路肩宽度表一般值(m>最小值(m>右侧硬路肩宽度2.000.50土路肩宽度0.750.75(5)最大纵坡:6%,最小纵坡0.5%。(6)最小坡长：一般值200m最小值150m(7)竖曲线最小长度和最小半径表(60Km/h)如表2-4(8)最大坡长：如表2—5表2—4凸形竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲线半径(m>一般值2000极限值1400竖曲线最小长度(m>一般值60极限值50表2—5纵坡最大坡长表纵坡坡度(。%345取大坡长(m)12018000000连续上坡(或下坡)时，应在不大于上面所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3%,其长度应符合纵坡长度的规定。在路基设计中应符合环境保护的要求，避免引发地质灾害，减少对生态环境的影响。路基工程应具有一定的强度，耐久性和稳定性。设计前应做好地质工程勘察工作，查明水文地质和工程地质条件，或许所需的岩土物理力学参数。路基设计应从地基出路、路基填料选择、路基强度与稳定性、防护工程、排水系统，以及关键部位路基施工技术等方面进行综合设计。路基设计避免高路堤深路堑，当路基中心填方高度超过20m、中心挖方深度超过30m时，宜结合路线方案与桥梁。隧道等构造物或分离式路基作方案比选。在沥青路面设计中应遵循的原则如下：(1)开展现场资料调查和收集，做好交通荷载分析与预测，按照全寿命周期成本的理念进行路面设计。(2)调查掌握沿线路基特点，路基干湿类型，在对不良地质路段处理的基础上，进行路基路面综合设计。(3)遵循因地制宜、合理选材、节约资源与投资的原则，选择技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。(4)结合当地条件，积极、慎重地推广新材料、新工艺、新技术，并认真铺筑试验路段，总结经验，不断完善，逐步推广。(5)符合国家环境保护的有关规定，保护相关人员的安全和健康，重视材料的再生利用与废弃料的处理。在路基排水设计中的一半规定：(1)为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态，必须将影响路基稳定的地面水予以拦截，并排除到路基范围之外，防止漫流、聚积和下渗。对于影响路基稳定的地下水，应予以截断，疏干，降低水位，并引导到路基范围以外。(2)路基施工中应校核全线排水系统的设计是否完备和妥善，必要时予以补充和修改。使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。(3)路基排水设施应有合适的泄水断面和纵坡。高速公路和一级公路的边沟不应作为农业排灌渠道，其他公路不得已时可和排灌渠道结合，但应适当加大泄水断面，并采取加固措施以防水流危害路基。排水设施的进出水口，应视当地土质、水文、地形条件及筑路材料等情况，适当加固。(4)路基施工中，必须按设计要求首先做好排水工程以及施工场地附近的临时排水设施，然后再做主体工程。在无条件时，排水工程可与路基同步施工，并使其随施工进度逐步成型。第3章路线设计概述路线方案是路线设计最根本的问题。路线方案是否合理，不仅关系到道路本身的工程投资和运营效益，还关系到道路的使用功能和国家的路网规划、国家的政策和国防要求等。因此，路线基本走向的选择应综合考虑公路的等级、在路网中的作用、水文、气象、地质、地形等自然条件，结合铁路、航空、水运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况等，从所有可能的方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准，在路线起终点问综合地形，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公路中线位置，然后进行测量和有关设计工作。路线的选定与公路线形设计有密切的关系，线形设计是对公路路线平、纵、横设计的基础，平、纵、横设计也是对其深一步细化和调整的依据，故选线定线应与几何设计相结合。选线的一般原则选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原则如下：(1)在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。(2)路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也不应片面追求高指标。(3)选线注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。(4)通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。(5)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。(6)选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染等问题。选线步骤一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤：(1)首先确定起终点的位置，根据地形图上的地形地貌及相关的设计资料确定两点间路线的基本走向。(2)按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点，如沿线房屋、农田等地点要重点控制，然后连接控制点，初步完成路线布局。(3)本设计本着方便城镇出入，少占田地，尽量避免穿越池塘，尽可能利用老路，路线短，填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下，进行平纵横综合设计，以定出道路的中线。平面线形设计平面线形设计的一般原则(1)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；(2)各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量地选用较大的圆曲线半径。(3)两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连。(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。(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。3.4.2线形EJD(B)0C1/0C3Aoc2—————JD(qjd3(D图3-1线形图转角值分别为：-1=46;：♦2=21;：-3=593.4.3带缓和曲线的圆曲线计算ABCS取圆曲线半径R=200m,如图3-2图3-2ABC图3-2ABC段曲线图Ti一切线长（mLi一曲线长（nj）Ei一外矩（mLs一缓和曲线（m①设定缓和曲线长度R一曲线半径（ml一圆曲线（m依照标准取缓和曲线ls=80m②带有缓和曲线的平曲线计算公式切线长：Th=(R+P)4an+q2曲线长：Lh=：—RLs180外距：Eh=(R+P)sec-R切曲差:内移化Jh=2Th-Lh24R2384R3Ls

q-_2切线增值：2240R主点桩号计算公式ZY=JD-ThYZ=ZYLQZ=YZ--2JD-QZJ2③曲线主点桩号：JD1=QZ1J=K0524.0151"288=K0529,15922ZHi=K0403.612HYi=K0483.612QZ1=K0524.015YH1=K0564.418HZ1=K0644.418BCD段取圆曲线半径R2=250m,如图3-3图3-3BCD段曲线图L2一曲线长（n）T2一切线长（m巳一外矩（m）J2一校正数（mr一曲线半径（m①设定缓和曲线长度：依据标准取缓和曲线长Ls=90m②曲线主点桩号计算：JD2=K1233.94ZH2=K1141.381HY2=K1231.381QZ2=K1233.179YH2=K1234.976HZ2=K1324.976CDE段取圆曲线半径R3=250m,如图3-4:J.I(I)图3-4CDE段曲线图L3一曲线长（n）T3一切线长（m日一外矩（m）J3一校正数（n1R一曲线半径（m）①设定缓和曲线长度：依据标准取缓和曲线长ls=90m依据标准取缓和曲线长ls=90m②曲线主点桩号计算：JD2=K2288.630ZH2=K2102.226HY2=K2192.226QZ2=K2275.375YH2=K2358.525HZ2=K2448.5253.5纵断面设计纵断面反映了路线纵坡的的变化、路中线位置地面的起伏、设计线与原地面线的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可以完整的表达出路线作为空间曲线的立体线形效果。纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，在用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。根据道路的等级(二级公路)、沿线自然条件和构造物控制标高，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。具体路段设计可见纵断面设计图。纵断面设计原则有以下四条：(1)纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续,保证行驶安全。(2)纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。(3)平面与纵断面组合设计应满足：(4)视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。3.5.2纵坡设计要求(1)设计必须满足各项规范。(2)纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。(3)沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。(4)应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。具体规范规定如下：(1)最大纵坡是指在纵坡设计时各级公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。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。我国《公路工程技术标准》在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道路的最大纵坡。各级公路最大纵坡的规定见表3-1所示。表3—1最大纵坡计算行车速度2010018060最大纵坡(为3456(2)坡长限制最小坡长：最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的超重与失重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，加剧驾驶劳累。换挡引起能量，油料和时间的损失，加速齿轮，离合器和轮胎的磨损。为满足汽车行驶力学的要求，保证车辆行驶安全性和司乘人员在视觉和心理两方面的连续性，舒适性，《公路路线设计规范JTGD20-2006»规定了各级公路最小坡长。见表3—2:表3—2最小坡长设计速度(Km/h)1201008060最小坡长(m)：300：250200150(3)竖曲线最小半径在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三个因素决定着竖曲线的最小半径，即最小半径须满足缓和冲击、行驶时间不过短和行驶视距的要求。查《公路路线设计规范JTGD20-2006»得：设计车速为v=60Km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为1400m一股值为2000m凹形竖曲线极限最小半径为1000m一股值为1500m竖曲线最小长度为50m见表3—3:表3一3竖曲线最小半径与竖曲线长度设计速度(km/h)1201008060403020凸形竖曲线最小半径(m)一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径(m)一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度(m)一般值250210170120906050最小值1008570503525203.5.3竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。该公路全长2956.013m,全线共设两个竖曲线。其中一个凹形竖曲线，一个凸形竖曲线。变坡点桩号：K0+880,K2+150纵坡坡度：-2.404%,2.717%,-1.933%竖曲线半径：2000m3000m以变坡点1为例计算：(凹形竖曲线)如图3—5:桩号：I」4己三3一/力桩号：1工工匕日匚桩号:图3图3—5变坡点1示意图@川@川2—ii=2.717%—(—2.404%)=5.121%,为凹形曲线长：L=R;二20005.121%-102.42m切线长:外距切线长:外距:102.422=51.21m_2-2T51.212R22000-0.656m变坡点变坡点K0+880竖曲线起点桩号=K0+880-51.21=K0+828.79竖曲线终点桩号竖曲线起点桩号=K0+880-51.21=K0+828.79竖曲线终点桩号=K0+880+51.21=K0+931.21以变坡点以变坡点2为例计算：（凸形竖曲线）如图3—6:图3图3—6变坡点2示意图r=i2—i1=—1.933%—2.717%=4.65%,为凸形。曲线长：L=R=30004.65%=139.5m切线长:切线长:139.52=69.75m2____2外距：E=-=一.——=0.811m2R23000变坡点K2+150竖曲线起点桩号=K2+150-69.75=K2+080.250竖曲线终点桩号=K2+150+69.75=K2+219.750以上计算值均与软件计算值相符。超高设计超高确定设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。可采用绕中线旋转的方式来设计。由汽车在曲线上行驶的力的平衡方程式，可得公式：V2127Rih一曲线超高率，»一横向力系数，V一车速，R一半径。(1)第一段圆曲线上超高计算：①超高缓和段长度的计算由于半径R=200m设计速度K=60Km/h根据规范取超高坡度iy=4%,超高渐变率P=——175所以，超高缓和段长度为：LB」_(3.50.5)(4%2%)42mc-P-1/175-Lc一最小超高过渡段长度(项B—旋转轴至行车道外侧边缘的宽度(mj)与一超高坡度与路拱坡度的代数差(%P—超高渐变率

表3-4绕中线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备注X三XoX皂X）圆曲线上外缘hcbj(ijJg)iy+(bj+B/2)0g前h).计算结果均为与设计局之高差.临界断面距缓和段起点：X=igLc/ih.X距离处的加宽值:bx=Xb/Lcc中线,hcbjij+(B/2)g内缘''hcbi+(B/2)iG-(b+B/2+b)ihJJJ过渡段上外缘hcxbj(ij-ig)+(bj+B/2)(ij+ihJX/LciG（定值）内缘,''hcx叩-(bj+bx)icbj"+((B/2Jg—[(B/2)bj+bx](x/lc)ih+bx)Xih/LcB一路面宽度;bj一路肩宽度;iG一路拱坡度;ij一路肩坡度;ih一超高横坡度;Lc一超高缓和段长度;lo一路基坡度由iG变为ij所需要的距离，一般可取1.0m；Xo一与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离;x一超高缓和段中任一点至起点的距离;hc一路肩外缘最大抬高值；.(-一"一路中线最大抬高值；hc—路基内缘最大降低值；hcx-X距离处路基外缘抬高值；,hcx—X距离处路中线抬高值；.''hcx-X距离处路基内缘降低值；b一圆曲线加宽值；bx—x距离处路基加宽值；以上长度单位均为m②计算各桩号处超高值:超高起点为K0+403,612,直线段的硬路肩坡度与行车道相同为2%,土路肩为3%,圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同，均为4%,外侧的土路肩坡度为-3%(即向路面外侧)，内侧土路肩坡度过渡段长度为：.(3%-2%)0.75L0==0.75m1/100所以取L0=1mo内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成-2%与路面横坡相同。(2)第二段圆曲线上超高计算①超高缓和段长度的计算由于半径R2=250m,设计速度V=60km/h,根据规范取超高坡度iy=4%,超高渐变率P=,，所以，超高缓和段长度为：y175即=3.5(4%2%)P1/175②计算各桩号上超高值:超高起点为K1+141.381,取L0=1m。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成-2%与路面横坡相同。(3)第三段圆曲线上超高计算①超高缓和段长度的计算由于半径R3=250m,设计速度V=60km/h,根据规范取超高坡度iy=4%,超高渐变率P=」，所以，超高缓和段长度为：y175,B.i3.5(4%-2%)Lc==3=36.75mP1/175②计算各桩号上超高值:超高起点为K2+102.226,取L0=1m。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成-2%与路面横坡相同。此部分详细数据可见路基超高加宽表。横断面设计公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求：横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行《公路路线设计规范JTGD20-2006»规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并确定公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与之间配合，不能任意减、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小，纵

坡适宜，可考虑与路基边沟合并，但边沟断面应适当加大。路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑直立的加筋土挡墙。地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。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，综合考虑进行设计。横断面设计原则(1)设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。(2)路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。(3)还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。(4)沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。(5)当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。(6)路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。各项技术指标(1)查规范，得各项技术指标12557%①12557%设计年限15年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为公路等级为二级,车道数拟定双车道。二级公路车速为60Kmh,双车道的路基宽度一般值为10m,取设计车道宽度为3.50m,得总车道宽度为3.50X2=7.0m,②路拱坡度沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1~2%故取路拱坡度为2%路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%~2%故取路肩横向坡度为4%路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。③路基边坡坡度由《公路路基设计规范JTGD30-2004>得知，当H<6m（4路基填土高度）时，路基边坡按1:1.5设计。④护坡道当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高茶大于2m时，应设置宽1m的护坡道；当高差大于6m时，应设置宽2m的护坡道。本设计的填土高度均小于6m,再结合当地的自然条件，护坡道均设置1m,且坡度设计为4%⑤边沟设计边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1:1.0~1:1.5,外侧边坡与挖方边坡坡度相同。外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处重丘区，宜采用矩形边沟，且底宽为0.6m,7®0.6m,内侧边坡坡度为1：1。（2）横断面设计步骤①根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。②根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。③根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。④绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。⑤计算横断面面积（含填、挖方面积）,并填于图上。（3）由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基土石方数量汇总表。标准横断面布置图如下：路基宽度（10）路肩（1.50）行车道（3.50）行车道（3.50）路肩（1.50）1.000.50土路肩0.50硬路肩1.001.000.50土路肩0.50硬路肩1.00硬路肩土路肩图3—7路基典型标准横断面图（单位m）土石方计算和调配土石方计算首先是根据横断面图计算横断面面积然后计算体积，即获得土石方数量，填入土石方计算表。当地面不规则时，常采用的方法有积距法和几何图形法。横断面面积计算时应注意的问题：（1）填方面积和挖方面积应分开计算。(2)填方面积中填石、加固边坡、填土等也应分开计算。(3)如基底是淤泥需换土时，先算出挖出淤泥的面积，再计算换土填方面积，即统一面积计算两次。同理，挖方台阶的面积也应计算两次。(4)大、中桥起终点之间的土石方数量，不计入路基土石方工程数量内。具体可见土石方计算表。路基土石方调配及防护工程计算路基土石方工程数量后，还应进行土石方的调配，以便确定填土用土的来源，挖方弃土的去向，以及计算土石方的数量和运量。通过调配，合理的解决各路段土石方数量的平衡和利用问题，使路堑挖出土方，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。(1)调配要求①土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。②纵向调运的最远距离一般应小于经济运距(按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距)。③土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。④借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。⑤不同性质的土石应分别调配。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。(2)调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单,调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用。表格调配法的方法步骤如下：①准备工作调配前先要对土石方计算惊醒复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。②横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。③纵向调运确定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见区免费运距④计算借方数量、废方数量和总运量借方数量=填缺一纵向调入本桩的数量废方数量近余一纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+昔方调运量⑤复核横向调运复核：填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余纵向调运复核:填缺=纵向调运方+借方挖余+纵向调运方+废方总调运量复核：挖方+借方=填方+借方以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核⑥计算计价土石方计价土石方=挖方数量+借方数量第4章路基设计4.1概述路基是在天然地基上按路线的平面位置及纵坡要求开挖或填筑成一定断面形状的土质或石质结构物，它是道路建筑的主体，又是铁路轨道或道路路面的基础。为使路线平顺，在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤，在自然地面高于路基设计标高处要开挖成路堑。路基必须具有足够的强度和稳定性，即在其本身静力作用下地基不应发生过大沉陷；在车辆动力作用下不应发生过大的弹性和塑性变形；路基边坡应能长期稳定而不坍滑。为此，需要在必要处修筑一些排水沟、护坡、挡土结构等路基附属构筑物。路基是一种线形结构物，具有路线长、与大自然接触面广的特点，其稳定性，在很大程度上由当地自然条件所决定。合理选择线位，可以避开地质不良地段和工程艰巨路段，保证路基稳定,减少工程数量，节约工程投资。路基工程的特点是：工艺较简单，工程数量大，耗费劳力多，涉及面较广，耗资亦较多。路基施工改变了沿线原有自然状态，挖填借弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利。土石方相对集中或条件比较复杂的路段，路基工程往往是施工期限的关键之一。路基设计，通常包括路基基身、排水、防护与加固等方面。路基基身设计，主要涉及填料选择、压实标准、路基边坡及地基要求等问题。4.2路基设计的一般要求路基应根据道路等级、行车要求和当地自然条件（包括地质、水文和当地可利用材料情况等）并结合施工方案进行设计，既应有足够的强度和稳定性，又要经济合理。路基设计应选择合适的路基断面形式和边坡坡度，还应考虑影响路基强度和稳定的地面水和地下水。对于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，作好综合排水设计，形成完整的排水系统。路基作为支承路面的线形结构物，应结合路线和路面进行设计。修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，宜将取土坑、弃土堆加以处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道。路基设计应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。尽可能与当地农田水利建设相配合，不得任意减、并农田排灌沟渠，还要照顾到近期发展。需要借土和弃土时，应与挖塘、造天相结合，减少土地占用，防止河道堵塞。路基结构物应该与周围环境协调，要充分考虑地区特点，尽量有效地利用自然地形和原有景点，加强园林绿化，改善变化后的地形和景观，努力保护生态环境。4.3填料的选择及压实标准填料的选择填筑路基的材料以采用强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料为宜。在选择填料时，一方面要考虑料源和经济性；另一方面还要顾及填料的性质是否合适。为节省投资和少占耕地和良田，一般应利用附近路堑或附属工程的控方作为填料。路基填料不得使用腐土、生活垃圾土、淤泥，不得含杂草、树根等杂物，粒径超过10cm的土块应打碎。应选用级配较好的粗粒土为填料，且应优先选用砾类土、砂类土，且在最佳含水量压实。路基填方若为土石混合料，且石料强度大于20MPW,石块的最大粒径不得超过压实厚度的2/3,当石料强度小于15MP石料最大粒径不得超过压实厚度。路面填料最小强度和填粒最大粒径应符合表4-1

表4—1路基填料的技术要求路基部分填料最小强度CBR（衿填料取大粒径（cni）（路向底向以卜深度）高级路面其他路面上路床（0〜30cm）8610下路床（30〜80cm）5410上路堤（80〜150cm）4315下路堤（＞150cm）3215第5章排水设计路基排水目的和要求路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素也很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护中，必须十分重视路基路面排水工程。公路排水设施是公路工程必不可少的重要组成部分，在施工期可以提高施工效率,保障施工人员及设备的安全；在运营期，可以减少公路的返修率，减低维护费用，提高汽车运行的平稳性和安全性，提高行车速度，保证正常的通车时间，减少交通事故。路基设计时，必须将影响路基稳定性的地面水排除和拦截在路基用地范围以外，并防止地面漫流、滞积或下渗。对影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引到路基范围以外适当的地点。路基排水设计一般原则(1)排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。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，做到及时疏散，就近分流。(2)各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当的增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。路基边沟一般应用作农田灌溉渠道，两者必须合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。(3)设计前查明水源和地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑排水与桥涵布置相配合，地下与地面排水相配合，平面布置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不良的路段，还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计。(4)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，不轻易合并自然沟渠和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，对于土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注意必要的防护与加固。(5)路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固使用，又必须讲究经济效益。(6)为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，也可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。路基排水系统设计步骤路基排水系统的布置，一般利用路线平面图按下列步骤进行：(1)在路线平面图上绘出必要的路堑坡顶线和路堤坡脚线，标明路侧弃土堆和取土坑的位置等。(2)在路基的上侧山坡上可设置截水沟等拦截地表径流。为提高截流效果，截水沟大体沿等高线不止，与地面水流方向接近垂直。路堑上侧有弃土堆时，弃土堆应连续而不中断，并在其上上设置截水沟。下坡一侧的弃土堆，应每隔50〜100m设不小于1m的缺口，以利排水。(3)路基两侧按需要设置边沟或利用取土坑，必要时采用路肩排水系统和中央分隔带排水系统，汇集并排除道路表面的水。(4)根据沿线地下水的情况，设置必要的地下排水设施。(5)将拦截或汇集的水流，用排水沟管引排到指定的低洼、河沟或桥涵等处。排水沟应力求短捷远离路基，与其他水沟的联结应顺畅。(6)选定桥涵的位置，使这些沟管同桥涵连成一个完整的排水系统。对穿过路基的河沟，一般均应设桥涵，不要轻易改沟并涵。考虑到路基排水或农田灌溉的需要，也可增设涵洞。路基综合排水系统设计，除在一般的路线平纵面图上分别表明排水设施的名称（类型）、地点、中心里程桩号、沟底纵坡、跨径或宽度、长度、流向、进出口、挡水结构等有关事项外，特殊复杂的排水地段应绘制细部设计图。地面排水设施边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡郊外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。沟设置在挖方路基路肩外侧及低填方路基坡脚外侧，与路中线平行的路肩外缘均应设置的纵向人工沟渠，称之为边沟。其主要功能是汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水，以保证路基稳定。边沟排水量不大，一般不需要进行水文水力计算，依沿线具体条件，直接选用标准横断面即可。边沟由于紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流进入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。边沟不宜过长，应尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时增设涵洞，将边沟水引入路基另一侧排出。边沟的纵坡（出水口附近除外）一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟仍应保持0.3%一0.5%的最小纵坡。边沟的纵坡一般与路线的纵坡一致。边沟的横断面形式采用矩形，矩形边沟的沟底为0.6m,高0.6m,边沟采用浆砌片石，砌筑用的砂浆强度采用M7.5。边沟常用形式如图：图5—1边沟横断面图（单位m）截水沟截水沟一般设置在挖方路基边坡顶以外或山坡路堤的上方的适当位置，用以拦截路基上方流向路基的地面水，减轻边沟的水流负担，保护挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷和损害的人工沟渠，称为截水沟（又称大沟）。截水沟的横断面形式，一般为梯形，边坡坡度一般采用1:1.5,沟底宽度为0.6m,截水沟的位置应尽量与地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟应保证水流畅通，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结构物将水流引入指定地点。截水沟水流不应引入边沟，长度以200〜500m为宜。

第6章挡土墙设计挡土墙作用把防止路基或山体因重力作用而坍塌，主要起支撑作用的支挡结构物称为加固工程。本设计中的加固工程主要采用重力式挡土墙的形式。挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体的稳定的建筑物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。本设计为二级公路，路基宽10m根据该路段的原地面横坡、地质及材料来源情况，拟在该路段左侧设置挡土墙以保证其路基稳定。重力式挡土墙验算基本参数墙面高度（m）:hi=5墙背坡度（+,-）:N=0.25墙面坡度：M=0.25墙顶宽度（m）：b1=1.5墙趾宽度（m）：db=0.3墙趾高度（m）：dh=0.5基地内倾坡度：N2=0.2污工砌体容重（kN/m3）:r〔=23路堤填土高度（m）:a=3路堤填土坡度：M0=1.5路基宽度（m）:b0=9±路基宽度（m）:d=0.5填料容重（kN/m3）:R=18填料内摩擦角（度）：小=35外摩擦角（度）：6=17.5基底摩擦系数：小0.4基底容许承载力：［（70］（kPa）=300挡土墙分段长度（m）：L=10计算结果（1）求破裂角9假设破裂面交与荷载内，采用相应的公式计算：挡墙的总高度：H=6.432m挡墙的基地水平总宽度：B=4.658m甲=4+o(+6=66.5360ab2h0(bd)-H(H2a2h0)tan：f\一(Ha)(Ha2ho)=-0.01tan1--tan'-(cottan'-)(tan'-A)=0.622则9=arcot9=31.877°验算破裂面是否交于荷载的内：堤顶破裂面至墙踵：(H+a)tan9=5.865m荷载内缘至墙踵：b-Htan++d=3.392m荷载外缘至墙踵：b-Htan++d+b0=12.392m故破裂面交于荷载的内，与原假设相符，所选用公式正确。则计算图示为：blbdb0d图6—1挡土墙计算图示tan==NtanB=1/Mtano0=N2tanj=M(2)求主动土压力系数KJPK1COS(COS(F)sin(1)(tantan--)=0.346dtan-tan:=.573m,b-arctanh3二：tan-tan;=3.021mK1=1丝(1H".2h0h4_)22HH2=1.823(3)求主动土压力及作用点位置E」H2KK12=234.968KNEx=Ecos(x二4)=200.266kNEy=Esin(工-4)=122.897kN2Ha(H-1)2h0h4(3h4-2H)z=一-y33H2Kl=1.323mZx=B-Zytan：=4.094m(4)抗滑稳定性检算挡土墙体积V=17.992m3挡土墙自重G=413.824kN“[Gcos-0Esin(：：£7r：£0)]fKc二Ecosp-1>，"0)-Gsin10=2.483因为kc>1.3,则抗滑稳定性检算通过。(5)抗倾覆稳定性检算〃GZgEyZxK0一ExYy=5.475因为k0>1.5,则抗倾覆稳定性检算通过。(6)基底应力检算

B=4.658mGZgEyZx-ExZyGEy=2.209mBe=-Zn2=0.12m因为e^B/6maxGEy一B6e（17）=133.069kPaGEy6e〜『七）=97.388kPa因为o-max<o-0,则基地应力检算通过。砌筑方案施工部署(1)施工安排施工流程：挡土墙勾测量放线-土方开挖-挡土墙砌筑-土方回填-台阶、排水沟挡土墙勾(2)材料计划：表6—1主要材料一览表序号材料名称规格型号数量1水泥PO42.5、PO32.554t2砂子细度模数2.7中砂225m33毛石30〜50cmMu30565m34PVC管直径100mm200m5红砖240*115*53MU108m3(3)材料技术要求：水泥：①进仓时要有质量证明文件；②应按品种、强度、出厂期、生产厂等检查验收，并分别堆放，先到先用；③袋装水泥叠堆高度不宜超过10包；④不宜露天堆放。如露天堆放，应下有防潮垫板，上有防雨风篷布；⑤使用期不宜超过出厂期三个月，超期应先行检验其强度。砂子：宜采用中砂，并应过筛，砂的质量要求，其密度应大于2.5g/m3,其松散体积密度应大于1400kg/m3其空隙率应小于45%用肉眼观察，不宜含有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、矿渣等杂物，砂的含泥量不应超过5%。毛石：毛石进场前应检查其强度等级(Mu30、耐久性是够满足设计。检查砌筑石材的力学性质除了考虑抗压强度外，根据工程需要，还应考虑它的抗剪强度、冲击韧性等。石材的耐久性主要包括有抗冻性、抗风化性、耐火性、耐酸性等。采用的毛石应质地坚实，无风化剥落和裂纹；石材表面的泥垢、水锈等杂质，砌筑前应清除干净。毛石应成块状，中部厚度不宜小于15cnr抽查一组毛石检查试导体试验报告。PVC管：采用符合国家制定的行业标准的合格产品。外观检查管材