S公路某路段技术方案毕业技术方案

目录第一章设计任务和沿线自然条件11.1设计任务11.2沿线自然条件21.3设计依据31.4主要技术指标3第二章纸上定线62.1定线的任务和影响因素62.2纸上定线的工作步骤72.3直线形定线方法82.4曲线形定线方法9第三章线路设计93.1公路平面设计93.2路线纵断面设计143.3横断面设计173.4路基土石方数量计算与调配19第四章路基边坡稳定性分析224.1概述224.2路基稳定性验算234.3路基边坡防护与加固25第五章挡土墙设计275.1重力式挡土墙的设计要点275.2路堤挡土墙计算及验算305.3挡土墙的排水设施325.4沉降缝与伸缩缝335.5墙身材料33第六章路基排水设计346.1概述346.2路基主要排水设施356.3路基排水系统的综合设计38第七章路面结构设计397.1概述397.2水泥混凝土路面设计427.3水泥混凝土路面方案比选49第八章总结 0致谢1参考文献 1第一章设计任务和沿线自然条件1.1 设计任务本次毕业设计的任务就是在老师的指导下独立完成公路的设计工作，具体内容包括原理分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基、挡土墙设计及路面设计，设计文件的编制和图纸绘制。1.1.1资料整理与分析设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；再查找各种规范数据，对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。1.1.2设计内容设计内容要求见表 1-1；表1-1主要设计内容技术等级及标准的确定按照《公路工程技术标准》选定，要求对技术指标分析论证纸上定线在地形图上选择路线至少3个方案并简述理由；进行路线方案比较并提出推荐方案路线平面设计进行交点坐标和导线方位角设计；平曲线设计；里程（选定路线）桩号的详细推算；路线平面图的绘制路线纵断面设计（选定路转坡点位置的确定；坡度和坡长设计；竖曲线设计；线）纵断面图的绘制排水设施设计排水沟、截水沟、盲沟等沟渠设计路幅设计（宽度和路拱横坡）；超高和加宽设计；边路基横断面设计坡设计；路基设计表；视距检查，路基土石方计算及调配；路基横断面图的绘制路基稳定性验算高路堤、深路堑需进行边坡稳定性验算及软土地基稳定性验算并提出加固措施典型挡土墙设计和计算完成某段挡土墙设计和计算及全线挡土墙设计一览表及其工程数量路面结构设计及计算设计沥青路面和水泥混凝土路面1.1.3路面设计水泥混凝土路面设计内容包括： 1）进行轴载换算，推算设计年限内标准轴载累计作用次数；2）进行路面结构组合设计；3）确定路面结构层设计参数；4）确定混凝土板的平面尺寸和厚度；5）进行接缝构造、配筋设计；6）各结构层材料组成设计；7）提出各结构层的施工技术要求及质量标准；8）计算工程量和材料用量。沥青路面设计内容包括： 1）进行轴载换算，确定路面设计弯沉值； 2）拟定路面结构组合方案，进行方案比较；3）确定路基路面结构层设计参数；4）按三层体系简化法或设计程序确定路面结构层尺寸；5）按三层体系简化法或设计程序验算结构层底面拉应力和表面剪应力；6）各结构层材料组成设计；7）提出各结构层的施工技术要求及质量标准；8）计算工程量和材料用量。1.1.4设计文件毕业设计文件包括设计说明书和计算书。说明书交代设计内容、设计意图。计算书交代设计中的具体计算方法和过程。表1-2设计图纸内容比例要求补充说明路线平面设计图1：2000A3机绘图分段打印需提交纸上选（定）线手绘图路线纵断面设计图1：200～300（纵）A3机绘图分段打印1：2000（横）路基标准横断面图、1km逐桩1：200A3机绘图横断面图（典型地段）路基排水沟渠大样图设计1：10～50A3机绘图挡土墙设计详图1：100A3机绘图水泥混泥土路面结构设计图1：100A3机绘图，对于水泥混凝土路1：10～50（详图）面需绘接缝构造图1.2 沿线自然条件1.2.1地理位置北地势平坦，平均海拔 200M。是雪峰山余脉向洞庭湖平原过渡的环湖丘岗地带，属亚热带季风性湿润气候，全年日照1579.6小时，降水量1400-200016.6℃。路基土壤为中液性粘土，地下水位距挖方后地面的最低水位为位为0.8M多年最大道路冻深为180厘M。

毫M，平均气温3.45M, 最高水1.2.2气候特点黄梅县位于南岭山脉南麓，山脉多以南北走向为主，地势自北向南倾斜，构成北高南低的地貌，受亚热带季风气候影响，属中亚热带季风气候，由于地理位置及地形因素的影响，具有气候温暖、冬短夏长、春秋过渡快、四季分明、雨热同季、雨量充沛，气候资源比较丰富，各地气候差异大。东北部、中部和西南部属中、低山区，具有明显的山区气候特征。冬季受北方冷空气影响较大，常见霜冻和积雪，全年无霜期300天左右；春季常有大雾、寡照湿冷；夏、秋两季，昼夜温差大。东南部盆地丘陵区，夏秋闷热，白天气温比山区高出4~6℃，日照时数也较长。气温变化不仅有南北的差异，而且随着海拔的增高，气温亦有明显垂直变化，灾害性天气较多。1.3 设计依据1.3.1任务依据根据所给任务书的要求及各项参数，由相应规范查得此路设计车速为 60Km/h，整个路段的最大纵坡不大于 6%，同时为满足纵向排水和横向排水的需要，纵向坡度不低于0.3%～0.5%，行车道坡度为 2%，路肩坡度为 3%。路面宽度 10.0m，双向两车道，停车视距75m，最大设计洪水频率为 1/50。设计年限15 年。1.3.2公路的功能随着社会的进步，人类对于交通的需求迅速增长，形成了由多种运输方式组成的交通系统。交通运输是国民经济的基础产业之一，它把国民经济的各领域和各个地区联系起来，在生产和消费之间起着纽带作用；是保障全社会蓬勃发展的网状大动脉；也是人类在政治、经济、生活以及军事等方面交往的主要通行方式，起着工具作用。一般二级公路能适应按各种车辆折合成中型载重汽车 2000——5000辆的年平均昼夜交通量，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的公路。本次设计的二级公路，是连接两个重要地方的一条通道，它的建成将缩短城际间和沿线地区的运输时空距离，促进各城市之间的经贸往来，为地方经济的发展提供了重要的保障。1.3.3总体设计的原则设计中对公路的平、纵、横进行综合设计，做到了合理利用地形，正确运用标准，达到平面顺适、纵面均衡、横面合理，处理好了本公路与其他公路的配合与协调，结合本工程沿线的地形、地物、地质、水文、筑路材料等自然条件，合理使用了各项技术标准。线形设计时在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，尽量做到少拆迁民房、少占良田、减少工程数量，以降低工程造价。在工程数量增加不大的情况下，尽量地使用了较高的技术指标，提高公路的使用质量。路基路面设计以就地取材、保证质量、节约投资为设计原则，根据具体的地形，做好路基防护工程设计和路基、路面排水等综合设计。1.4 主要技术指标1.4.1确定道路等级（1）交通组成表1-3 本路建成初期每日双向混合交通量组成及交通量汽车车型 日交通量（辆/d）东风EQ1401438黄河JN150124黄河JN253238东风SP9250350北京BJ1301038日野KB222569桑塔纳20001738预计年平均交通量增长率为5%；（2）交通量的计算各种车辆折算系数如表1-4。表1-4各种车辆折算系数表代表类型折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和载质量＞2t～≤7t的货车大型车2.0载质量＞7t～≤14t的货车拖挂车3.0载质量＞14t的货车通过上表得各车辆的折算系数，计算得换算交通量如表 1-5。表1-5建成初期每日双向交通量换算汽车车型日交通量（辆/d）折算系数换算交通量(辆/d)东风EQ14014371.52157黄河JN1501242.0248黄河JN2532382.0476东风SP92503502.0700北京BJ13010381.01038日野KB2225692.01138桑塔纳200017381.01738换算日交通量合计7495（3）确定公路等级式中：—远景设计年平均日交通量（辆 /日）—起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量r—设计交通量年平均增长率（ %）n—设计交通量预测年限交通量年平均增长率为 5.0%。=7495×（1+5.0%）=14840辆/d，平均日交通量在 5000～15000之间，所以所选路段为二级公路。1.4.2主要技术指标本设计路段在公路网中有着重要经济作用，交通量也较大，采用的设计速度，拟定为60km/h，主要的技术指标如下：（1）计算行车速度：60km/h（2）车道数：双向2车道（3）行车道宽度：2×3.75m（4）路基宽度：10m①硬路肩：0.75m②土路肩：0.5m③路幅组成：2×（0.75m+0.5m+3.75m）（5）停车视距：75m（6）计算荷载：公路-Ⅱ级（7）平曲线技术指标：详见表1-6（8）竖曲线技术指标：详见表1-7表1-6平曲线技术指标圆曲线最小半径（m）一般值200极限值125不设超高圆曲线最小半径（m）路拱2%1500路拱>2%1900回旋线最小长度（m）50m圆曲线最大超高值（%）6平曲线最小长度（m）一般值300最小值100停车视距（m）75缓和曲线最小长度（m）一般值80最小值60可不设缓和曲线的临界半径（m）900表1-7竖曲线技术指标凸形竖曲线最小半径（m）一般值2000极限值1400凹形竖曲线最小半径（m）一般值1500极限值1000竖曲线最小长度（m）一般值120极限值50最大纵坡（%）6路基设计洪水频率（Hz）1/50纵坡最小坡长1503%1200不同坡度的最大坡长（%）4%10005%8006%600上坡容许最低速度（km/h）40最大合成纵破（%）9.5凸形曲线1000ω缓和冲击最小曲线长度（m）凹形曲线凸形曲线1406ω视距要求最小曲线长度（m）夜间行车照明1036ω凹形曲线桥下视距209ω凸形曲线75停车视距（m）凹形曲线第二章 纸上定线2.1 定线的任务和影响因素定线是根据既定的技术标准和路线方案，结合地形、地质等条件，综合考虑路线的平面、纵断面、横断面，具体定出道路中线的工作。定线工作是依据下达的设计任务书、选线阶段确定的路线走向和主要控制点、所采用的技术标准进行的。定线的任务是在选线布局阶段选定的“路线带”（或叫定线走廊）的范围内，按已定的技术标准，结合细部地形、地质等自然条件，考虑平、纵、横三面的合理安排，定出道路中线的确切位置。定线是道路设计过程中关键的一步，不仅要解决工程和经济问题，而且要充分考虑道路与周围环境的配合，道路与生态平衡的关系，道路自身线性的美观和协调等问题。道路定线是一项非常复杂、涉及面很广、技术要求较高的工作。除受地形、地质、地物等有形因素限制外，道路定线还要受技术标准、国家政策、社会需求、道路美学、风俗习惯等无形因素的制约。要求设计人员应具有广博的知识、熟练的定线技巧和精益求精的工作态度。设计者很难一次试线就能定出理想线位，复杂条件下的定线往往存在多个设计方案供定线组研究比选，每一个方案都是众多相互制约因素的一种折中方案，理想的路线只能通过比较的方法选出。定线作业组一般由路线、桥梁及水文和地质等专业人员组成，定线中还要听取当地有关部门的意见，使定线成为各专业相互协作的最佳成果。2.2 纸上定线的工作步骤纸上定线是在室内大比例尺地形图上进行，对不同的地形条件，定线考虑的侧重点不同。平原、微丘区地形平坦，路线一般不受高程限制，定线中重点是正确绕避平面上的障碍，力争控制点间路线短捷顺直；而山岭、重丘区地形复杂，横坡陡峻，定线时要利用有利地形，避让艰巨工程、不良地质地段或地物等，都涉及调整纵坡问题，且山区纵坡又限制较严，因此山岭、重丘区定线的重点是安排好纵坡。2.2.1平原、微丘区定线步骤（1）定导向点在选线布局确定的控制点之间，根据平原、微丘区路线布设要点，通过分析比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，建立一些中间导向点。（2）试定路线导线参照导向点，试穿出一系列直线并交出交点，或直接将导向点作为交点，试定出路线导线。（3）初定平曲线读取交点坐标计算或直接测转角和交点间距，其中纸上定线转角须用正切法量测计算，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，直至满足为止。（4）定线检查各技术指标是否满足标准要求，以及平曲线线位是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。2.2.2山岭、重丘区定线步骤（1）定导向线①分析地形，找出各种可能的走法。在地形图上仔细研究路线布局阶段选定的主要控制点间的地形、地质情况，选择有利地形如平缓顺直的山坡、开阔的侧沟、利于回头的地点等，拟定路线各种可能的走法。②放坡定坡度线。由等高距h和选用的平均纵坡i均(5.0%～5.5%，视地形曲折程度和高差而定），按ah/i均计算等高线间平距a，使两脚规的张开度等于a（按地形图比例尺），从某一固定点如c点，在B附近回头后再向

A点开始，沿拟定走法依次截取每根等高线的 a，b，D点截取，当最后一点的位置和高程都与 D点接近时，说明该方案成立，否则应修改走法（如改变回头位置）或调整

i

均（在

5.0%～5.5%内），在重新方坡至方案成立为止。连接AabD为具有平均纵坡的折线，称为坡度线，它验证了一种走法的成立，并可发现一些中间控制点，为下一步工作提供依据。③确定中间控制点，分段调整纵坡，定导向线。分析坡度线利用地形、避让地物或不良地质情况，找出应穿或应避的中间控制点。（2）修正导向线①试定平面和纵断面。参照导向线定出直线和平曲线即平面试线，按地形变化特征点量出或读取桩号及地面高程，点绘纵断面图的地面线，参考地面线和前面分段安排的纵坡设计理想纵坡，量出或读取各桩的概略设计高程。②一次修正导向线。目的是用纵断面修正平面，避免纵向大填大挖。在平面试线各桩的横断面方向上点出与概略设计高程相应的点，这些点的连线是具有理想纵坡、中线上不填不挖的折线，称为一次修正导向线。当纵断面上填挖过大时，应进行修改。③二次修正导向线。目的是用横断面最佳位置修正平面，避免横向填挖过大。对一次修正导向线各点绘制横断面图，用路基模板逐点找出最经济或起控制作用的最佳中线位置及其可移动范围。根据最佳位置的性质分别用不同符号点回到平面图上，这些点的连线是具有理想纵坡、横向位置最佳的平面折线，称为二次修正导向线（小比例尺地形图上显示不出最佳位置时可不做）。（3）定线定线是在二次修正导向线的基础上进行。二次修正导向线是一条平面折线，不满足技术标准的要求，必须适当取直，并用平曲线连接，定出中线的确切位置。定线必须按照二次修正导向线上各特征点的性质和可活动范围，经过反复试线才能定出满足要求的中线。定线的具体操作可采用直线形定线方法或曲线形定线方法。纸上定线是一个反复试线修改的过程，试线中是修改纵坡还是改移中线位置或者两者都改，应对平、纵、横三方面充分研究后确定。在一定程度上，试线越多，最后的成品就越好，直到无论修改哪一方面都不能显著节省工程或增进美观时，才可认为纸上定线工作结束。中线定出以后就可以进行纵断面、横断面以及相关内容设计。2.3 直线形定线方法路线上每一条直线的方向，平原、微丘区应以布局确定的控制点为依据，山岭、重丘区应参照导向线试定，最终路线要经过多方面分析比较才能确定。所定直线的长度是否满足标准规定，应采用本定线方法设置平曲线，计算直线长度，若不满足规定时应调整直线或平曲线，直至满足为止。道路中线确定后，为标定路线需要根据试定的直线、圆曲线半径及缓和曲线计算平曲线要素、曲线主点桩和加桩里程等。需要计算逐桩坐标时，应采集各交点的坐标。通常交点坐标的采集方法有两种：直接采集法：在绘有格网的地形图上读取各交点的坐标，一般只能估读到M，适用于交点前后直线方向和位置限制不严格的情况。点前后直线间接推算法：在绘有格网地形图上先固定交点前后的直线（在直线上读取两个点的坐标），再用相邻直线相交的解读法计算交点坐标，一般适用于交点前后直线方向和位置限制较严的情况。2.4 曲线形定线方法2.4.1定线步骤（1）参照导向线或控制点，徒手勾绘线性顺适、平缓并与地形相适应的概略线位；（2）用直尺或不同半径的圆曲线弯尺拟合徒手线位，形成一条由圆弧和直线组成的具有错位（设缓和曲线后圆曲线的内移值）的间断线形；（3）在圆弧和直线上各采集两点坐标固定位置，通过试定或试算，用合适的缓和曲线将它们顺滑连接，形成连续的平面线形。2.4.2确定回旋参数2.2.3坐标计算采用曲线形定线法定出的路线平面线性仍然是由直线、圆曲线和回旋线三种线形要素组成。当各线性元衔接点的坐标一经确定，路线平面线性的形状和位置就被确定。第三章线路设计3.1 公路平面设计3.1.1设计方案比选选线是根据线路基本走向和技术标准，结合地形、地质条件，考虑安全、环保、土地利用和施工条件，以及经济等因素，通过全面比较，选定路线中线的全过程。它是道路建设的基础工程,面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济条件，需要综合考虑多方面因素。为了保证选线和勘测设计质量，降低工程造价，必须全面考虑，由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤分析比较，进行多方案比选，才能定出合理的路线。路线方案比选是对有比较价值的路线方案进行技术指标、工程造价、自然环境、社会环境等重要影响因素进行同等深度的技术经济论证及效益分析，通过调查、分析、比较、选择，提出合理的推荐方案。方案比选可按下述指标进行：（1）技术指标：包括路线长度、圆曲线最小半径及个数、最大纵坡及长度、交叉个数及回头曲线个数等。（2）经济指标：包括土石方、排水及防护工程、路面、桥梁及隧道、涵洞、通道、征地及拆迁等工程数量和工程造价指标等。（3）经济效益及社会效益分析。按照上述技术、经济、效益等的计算比较，确定推荐的路线方案。根据公路线路设计方案的特点，公路路线方案比较的综合评价指标要遵守以下几条基本原则：全面性原则、科学性原则、可比性原则、可操作性原则、定量与定性分析相结合原则。根据以上原则，在本路段起终点内选择以下三条路线方案，如图 3-1：图3-1路线方案比较三种方案主要技术指标比较如表 3-1。表3-1平面选线方案比选比较工程方案1方案2方案3路线长度3.623km3.634km3.4659km路线地势坡度平缓坡度一般坡度较陡交点数目776平纵配合好一般一般占用农田情况一般最多一般平曲线最小半径132.10m140m140m安全评价安全性一般安全性一般安全性一般路基土石方高填深挖不多，土石高填深挖多，土石方高填深挖多，土石方方数量最少数量一般数量最大征地拆迁少多一般挖填方数量少挖填方多挖填方数量较少方案优点占用耕地少行车速度快房屋拆迁少房屋拆迁少方案缺点路线长度较长路线远离主要居民高填挖多，施工技转角较多区，出行不方便术难度大方案比较推荐方案参考方案参考方案3.1.2平曲线要素计算（1）平曲线计算平曲线几何要素计算公式如下：图3-2 圆曲线几何要素内移值：切线增长值：缓和曲线角：切线长：平曲线长：外距：切曲差：（2）曲线几何元素的计算○1已知JD1的，圆曲线半径，。已知曲线主点桩号。则：○2已知JD2的，圆曲线半径，。已知曲线主点桩号。则：○3已知JD3的，圆曲线半径，。已知曲线主点桩号。则：○4已知JD4的，圆曲线半径，。已知曲线主点桩号。则：○5已知JD5的，圆曲线半径，。已知曲线主点桩号。则：○6已知JD6的，圆曲线半径，。已知曲线主点桩号。 则：○7已知JD7的，圆曲线半径，。已知曲线主点桩号。则：交点平曲线几何元素详见《直曲表》。3.1.3坐标计算坐标计算是高等级公路定线中的重要工作，也是纸上定线的最后一步，在上述工作的基础上，计算出逐桩坐标。由于直线段计算较简单，不做说明。在曲线上，本次设计均以相对坐标计算，以方便在图中定出曲线位置，此方法为切线支矩法。以每20m一个点来求其坐标：在缓和曲线上各点的坐标可按下式计算：，其中：以直缓点ZH或缓直点HZ为坐标原点，以切线为轴，利用缓和曲线和圆曲线上各点的坐标（x，y）测设曲线。

XL

轴、过原点的半径为为该点到ZH或HZ

Y的距离（曲线长）。圆曲线上的计算公式如下：，式中：，L为该点到YH或HY的距离(曲线长)。路线逐桩坐标详见附表《逐桩坐标表》。3.2 路线纵断面设计3.2.1纵断面设计原则（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。3.2.2纵坡设计要求（1）设计必须满足《标准》的各项规范；（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。3.2.3纵断面设计方法及纵断面图根据道路等级、沿线的自然条件和构造物的控制标高，确定路线的标高、各坡段的纵坡和坡长，并设计竖曲线。基本要求纵坡均匀、平顺、起伏和缓，坡长和竖曲线长度适当，平面与纵断面组合设计协调，并且填挖经济、平衡。（1）纵断面设计步骤准备工作：设计之前，在纸上标注里程和桩号标高，点绘地面线并填写有关内容。标注控制点：如路线的起、终点，不良地段的最小填土高度，最大挖深等纵坡设计的标高控制点。试坡：在已标出控制点的纵断面图上，根据技术指标、选线意图并结合地面起伏的变化，在这些点位之间进行穿插取值。当同一个方向的两个坡度值较大时，应在两坡之间插入一段缓和坡，缓和坡的坡度应不大于3%，最小坡长为100m。某一坡度的坡长应不超过该坡度的限制坡长。变坡点宜落在平面线相应的圆曲线或长直线上。调整:对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制是否满足标准要求，平纵组合是否得当，如有问题立即进行调整。调整的方法是对初定的坡度线平抬、平降、延伸、缩短或更改坡度值。定坡：经调整后，逐段把直线段的坡度值、边坡桩号和标高确定下来，坡度值取到0.01%,变坡点调整到10m的整号桩。（2）纵断面图的绘制路线纵断面图由上、下两部分组成：上半部主要用来绘制地面线和纵断面设计线，下半部主要用来填写有关数据。下半部自下而上分别是：①直线与平曲线；②里程及桩号；③地面高程；④设计高程；⑤填挖高度；⑥纵坡 /坡长⑦土壤地质说明等内容。上半部纵断面图上应将下列内容在适当位置绘出：①竖曲线位置及其要素；②沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型及孔径；③与公路、铁路交叉的桩号、路名及高程；④沿线跨越的河流名称、位置、常水位及最高洪水位；⑤水准点位置、编号和高程；⑥断链桩位置、桩号及长短链关系等。3.2.4竖曲线要素计算（1）竖曲线计算竖曲线几何要素计算公式如下：图3-3 竖曲线要素示意图式中：-相邻竖曲线坡度代数差竖曲线长度竖曲线半径竖曲线切线长竖曲线上任一点竖距竖曲线外距（2）计算竖曲线要素（以边坡点 1为详例）○1变坡点1桩号为：，高程为 207.227m，坡度，，竖曲线半径 R＝5000m。（为负说明是凸形曲线）凸形竖曲线的最小长度，应满足两种视距的要求：一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。竖曲线长度：；切线长：外距：夜间行车照明：满足要求桥下视距：满足要求竖曲线起点桩号：竖曲线终点桩号：竖曲线起点高程：竖曲线终点高程：竖曲线上纵距y 的计算:此处是凸形曲线，设计高程为切线 1的高程减去标高改进差，即：切线高程=曲线起点高程+在桩号处的高程计算：横距竖距切线高程:设计高程:在桩号处的高程计算：横距竖距切线高程:设计高程:○2变坡点2桩号为：，高程为 205.422m，坡度，，竖曲线半径 R＝4000m。竖曲线长度：切线长：外距：竖曲线起点桩号：竖曲线终点桩号：○3变坡点3桩号为：，高程为 230.369m，坡度，，竖曲线半径 R＝4000m。竖曲线长度：切线长：外距：竖曲线起点桩号：竖曲线终点桩号：○4变坡点4桩号为：，高程为 222.704m，坡度，，竖曲线半径 R＝4000m。竖曲线长度：切线长：外距：竖曲线起点桩号：竖曲线终点桩号：○5变坡点5桩号为：，高程为 264.375m，坡度，，竖曲线半径 R＝4000m。竖曲线长度：切线长：外距：竖曲线起点桩号：竖曲线终点桩号：竖曲线见《纵坡、竖曲线表》。3.3 横断面设计3.3.1概述公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证公路通行能力、交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少、使公路发挥其最大的经济效益与社会效益。在设计每个横断面之前，应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、半填半挖、挖坡路基、挡土墙路基等断面。断面路幅内行车道、路肩的宽度和横坡度以及中间带的尺寸应具体确定。断面中路基的边坡坡率、边沟尺寸、挡土墙断面等应按《公路路基设计规范》

(JTGD30-2004)

的规定确定。路基路面的宽度主要取决于车道数和每个车道的宽度。公路路基的宽度为行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬车车道和紧急停车带时，还应包括这部分的宽度。3.3.2横断面组成及其设计根据规划交通量 Ne=14830辆/d，拟定为二级公路，设计时速采用 60km/h，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，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。横面设计为路基总宽为10m，硬路肩0.75m，土路肩0.5m，行车道为3.75m×2=7.5m。为了便于排水土路肩部分的横坡设置为，路拱横坡为的双向横坡。横断面图如下：图

3-4

横断面结构(1)加宽设计当半径小于等于 250m时为了保证行车安全，曲线段上的正常宽度应作适当的加宽，半径大于250m时不加宽。本路段设计属于重型交通，最小半径为 200m，查表3-2取加宽值为0.8m。表3-2双车道公路圆曲线加宽值圆曲线半径加宽（m）250＜200＜150＜100＜70～～～～～类型加宽值（m）2001501007050汽车轴距加前悬（m）150.40.60.81.01.2280.60.70.91.21.535.2+8.80.81.01.52.02.5具体圆曲线加宽值见附表《平曲线上路面加宽表》。超高设计○1超高及其作用为抵消或减小车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上做成外侧高于内侧的单向横坡形式，成为平曲线超高。合理设置超高，可全部或部分抵消离心力，提高车辆在平曲线上行驶的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，超高坡度应是与圆曲线半径相适应的全超高；而在缓和曲线上曲率是变化的，其离心力也是变化的，因此，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。从直线段的双向路拱横坡渐变到圆曲线段具有单向横坡的路段，称作超高过渡段。四级公路不设缓和曲线，但圆曲线上若设有超高，也应设超高过渡段。极限最小半径()是与最大超高值（）相对应的。对任意半径圆曲线超高值的确定，由汽车在圆曲线上行驶时力的平衡方程式可得：式中第一项是汽车行驶在圆曲线上所产生的离心加速度，只要代入相应的车速 Vkm/h）和半径R即可求得。第二项是横向系数。计算的值，要先确定的大小。值主要与圆曲线半径有关，且随半径的增大而减小。针对本次设计的速度V=60km/h，。○2计算要素（以JD1曲线为例计算）缓和曲线=80m，设计速度V=60km/h，曲线半径R=180m，超高坡度,路面宽度:B=（0.75+3.75）×2=9m绕中线旋转的超高渐变率 :超高坡度与路拱坡度的代数差 :超高过渡段长度:；取○3超高值计算本设计采用绕中线旋转超高值计算，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，整个断面仍绕中线旋转，直至超高值。，（不设加宽）圆曲线上全超高段：旋转过渡段：当时,当时, ，由以上的计算和公式得超高计算结果。详见《路基超高加宽表》。3.4 路基土石方数量计算与调配3.4.1概述路基土石方是道路工程的一项主要工程量，在设计和路线方案比选中，路基土石方数量是评价道路测设质量的主要技术经济指标之一。在编制道路施工组织计划和工程概预算时，还需确定分段和全线的路基土石方数量。因地面形状复杂，填挖不是规则的几何体，其计算只能是近似的，计算的精度取决于中桩间距、测绘横断面时采点密度和计算公式与实际接近程度等。3.4.2土石方数量计算若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定断面之间为一棱柱体。其体积的计算公式为：式中：—体积，即土石方数量（）、—分别为相邻断面的面积（）—相邻两断面之间的距离（ m）若和相差甚大，则与棱台更为接近，其计算公式为：式中：，其中第二种方法的精度较高，特别是用计算机计算时，应尽量采用。用上述方法计算的土石方体积中，包含了路面体积。若所设计的纵断面有填有挖且基本平衡时，则填方断面中多计的路面面积与挖方断面中少计的路面面积相互抵消，其总体积与实际体积相差不大。但若路基是以填方为主或以挖方为主，则填方要扣除、挖方要增加路面面积，特别是路面厚度较大时更不能忽略。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。本设计直接由纬地系统自动生成土石方表格。3.4.3路基土石方调配土石方调配是指在路基设计和施工中，合理调运挖方作为填方作业。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，要合理地解决各路段土石方平衡与利用，使从路堑挖出的土石方，在经济调用条件下移挖作填，避免不必要的路外借土和弃土，以减少耕地占用，降低道路造价，减轻对环境的破坏。（1）土石方调配的原则：①就近利用，以减少运量；②不跨沟调运；③高向低调运；④经济合理性；⑤不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应；⑥土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。2）土石方调配方法：土石方调配方法有很多种，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图与调配图，直接可在土石方表上进行调配。其优点是方法简捷，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。采用土石方计算表调配法，具体调配步骤是：①土石方调配是在土石方数量计算与复核后进行，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；②掌握各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，确定利用、填缺与挖余数量；③在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采用的运输方式定出合理经济运距，供土石方调配时参考；④根据填缺挖余分布情况，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利用，并将具体调运方向和数量用箭头标注在纵向利用调配栏中；⑤经纵向调配，如仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏内；⑥土石方调配后，应按下式进行复核检查：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+弃方以上检查一般是逐页进行复核，如有跨页调配，须将其数量考虑在内。经核证无误后，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。（3）经济运距：式中：—经济运距（km）B—借土单价（元/）T—远运运费单价[元/（mkm）]—免费运距（km）（4）平均运距：其指土石方调配时从挖方体积重心到填方体积重心的距离。为简化设计计算，按挖方路段中心至填方路段中心的距离计算。在纵向调配时，当其平均运距超过定额规定的免费运距，应按其超运运距计算土石方运量。免费运距是指不计运费的规定距离。（5）运量：土石方运量是为平均运距与土石方调配数量的乘积。在生产中，工程定额是将平均运距每10m划为一个运输单位，称之为“级”，20m为两个运输单位，称为二级，以此类推。在土石方计算表内可用符号“①”、“②”表示，不足10m时，仍按一级计算或四舍五入。由此可知：总运量=调配（土石方）方数×n式中：n—平均运距单位（级），其值为：—经济运距（m）—免费运距（m）在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”还是“调”，都应计价；但对填方要根据用土来源决定是否计价。若是路外借土要计价，若是移挖作填调配利用则不应再计价，否则形成双重计价。因此，计价土石方数量为：计价土石方数量=挖方数量+借方数量一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等工程的土石方数量。对独立大、中桥梁、长隧道的土石方数量应另外计算。土石方数量计算表详见《路基土石方数量调配表》。第四章 路基边坡稳定性分析4.1 概述路基边坡的稳定涉及岩土性质与结构、边坡高度与坡度、工程质量与经济等多种因素。一般情况下，对边坡不高的路基，例如不超过 8.0m的土质边坡、不超过 12.0m的石质边坡可按一般路基设计，采用规定的坡度值，不作稳定性分析计算。地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需求的路基，应进行边坡稳定性的分析计算，据此选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。路基边坡稳定有力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力 T与抗滑力F，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数 K，即：K=F/TK=1

时，表示下滑力与抗滑力相等，边坡处于极限平衡状态；

K＜1

时，边坡不稳定；K＞1时，边坡稳定。考虑到一些意外因素，这安全可靠起见，工程上一般规定采用K≥1.25～1.50，作为路基边坡稳定性分析的界限值。行车荷载是边坡稳定性分析的主要作用力之一，计算时将车载换算成相当于路基岩土厚度，计入滑动体重力中去。换算时可按荷载的最不利布置条件，取单位长度路段，计算式如下：式中：—行车荷载换算高度（ m）N—横向分布的车辆数，双车道 N=2，单车道N=1Q—一辆车的重力（标准车辆荷载为 550KN）L—前后轮轴最大轴距，按《公路工程技术标准》（ JTGB01—2003）规定，对于标准车辆荷载为 12.8m—路基填料的重度（）B—荷载横向分布宽度式中：b—后轮轮距,取1.8mm—相邻两辆车后轮的中心间距，取1.3m—轮胎着地宽度，汽车-10和汽车-15取0.5m，其余取0.6m行车道荷载对较高路基边坡的稳定性影响较小，换算高度可以近似分布于路基全宽上，以简化滑动体的重力计算。采用近似方法计算时，亦可以不计算荷载。4.2 路基稳定性验算4.2.1概述路基边坡的稳定性涉及到岩土性质与结构、边坡高度与坡度、工程质量与经济等多种因素。其稳定性设计方法大致可分为力学分析法和工程地质法两大类，对于土质路基稳定性分析，主要采用力学分析法，力学分析法包含数解法和图解法或表解法。数解法是指假定几个不同的滑动画，按力学平衡原理进行边坡稳定性分析，确定最危险滑动画并以此滑动画进行稳定性分析判断。而图解法或表解法是在计算机和图解分析的基础上，制定图或表，用查图或查表法进行稳定性分析，此法虽然简单易于掌握，但不如数解法精确。在用力学分析法进行土质边坡稳定性分析时，松散的砂性土和砾（石）土按直线破裂面法验算其稳定性；黏性土按圆弧破裂面法验算其稳定性；而对于上述提到的折线形的陡坡路堤，有可能沿折线形的基底下滑，采用不平衡推力传递法来验算其稳定性。不管采用哪种方法，在进行边坡稳定性分析时的假设：①不考虑滑动土体本身内应力的分布；②认为平衡状态只在滑动画上达到，滑动土体成整体下滑；③极限滑动面位置要通过试算来确定。针对本次的设计，采用条分法的表解法进行路基边坡的稳定性验算。用数解圆弧条分法计算滑动稳定系数的工作量较大，可简化为表解法和图解法，以供工程上粗略估算使用。对于均质、直线形边坡路堤，滑动面通过坡脚，坡顶为水平并延伸至无限远适用该方法。该法是应用图解和分析计算的结果绘制成一系列参数表的边坡稳定性分析方法。具体步骤如下。如图所示：图4-1 表解法的计算示图将划分土条的高度、宽度及弧长三参数，均换算为边坡高度的函数，即可表示为，，，则：式中，A和B转换系数x，y，及z有关，即：，A和B的值随路基边坡的坡度而变，如下表。表4-1边坡稳定性验算的A和B值表边坡滑动圆弧的圆心坡度ABABABABAB1：12.345.791.876.001.576.571.407.501.248.801：1.252.646.052.166.351.827.031.668.021.489.651：1.53.066.252.546.502.157.151.908.331.7110.101：1.753.446.352.876.582.507.222.188.501.9610.411：23.846.503.236.702.807.262.458.452.2110.101：2.254.256.643.586.803.197.272.848.302.539.801：2.54.676.653.986.783.537.303.218.152.859.501：2.754.996.644.336.783.867.243.598.023.209.211：35.326.604.696.754.247.233.977.873.598.814.2.2边坡稳定性分析:1）K21+240处路堤稳定性为了简化计算，本设计只粗略估算，采用表解法，不计行车荷载。查相关资料有粘性土内摩擦角，粘聚力c=25kPa（回填土），土的天然重度取，边坡高度H=5.05m，边坡坡度。因，，查表4-1得五个圆心的A与B值，由公式计算值，结果如下表所列。其余的，，，计算方式以此类推。表4-2 表解法计算结果表圆项心目A3.062.542.151.901.71B6.256.507.158.3310.104.113.773.643.774.11表中最低的稳定系数为=3.64＞K=1.20～1.30，所以该边坡是稳定的。4.3 路基边坡防护与加固路基的防护与加固工程不仅可以稳定路基，而且可以美化路容，提高公路的使用质量。尤其在高等级公路建设中，采用织物防护不仅可以消除施工痕迹，稳定路基边坡，而且可以使高等级公路景观协调，获得良好的环保效益和舒适的行车条件。特殊路基包括特殊土（岩）路基、不良地质路基和特殊条件下路基。特殊路基设计应考虑地质和环境等因素对路基的影响以及这些因素的发展变化规律，路基病害整治应遵循以防为主、防治结合、力求根治的原则，通过综合技术经济比较，因地制宜，采取合理的整治方案和有效的工程措施。4.3.1概述由岩土筑成的路基大多直接暴露于大气之中，长期受自然因素的作用，岩土在不利水温条件作用下，物理、力学性质将发生变化。浸水后湿度增大，土的强度降低；岩性差的岩体，在水温变化条件下，加剧风化；路基表面在温差作用下形成胀缩循环，在湿度作用下形成干湿循环，可导致强度衰减和剥蚀；地表水流冲刷，地下水源浸入，使岩土表层失稳，易造成和加剧路基的水毁病害；沿河路堤在水流冲击、淘刷和浸蚀作用下，易遭破坏；湿软地基承载力不足，易导致路基沉陷。所有这些，均取决于岩土的物理力学性质及自然因素，且与路基承受行车荷载的情况密切相关。合理的路基设计，应在路基位置、横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑。为确保路基的强度与稳定性，路基的防护与加固，也是不可或缺的工程技术措施。随着公路等级的提高，为维护正常的汽车运输，减少公路灾害，确保行车安全，保持公路与自然环境协调，路基的防护与加固更具有重要意义。路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤河岸冲刷防护与加固以及湿软地基的加固处治。堤岸防护与加固主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道以及路基边旁的防护堤岸等。此类堤岸常年或季节性浸水，受流水冲刷、拍击和淘洗，造成路基浸湿、坡脚淘空或水位骤降时路基内细填料流失，致使路基失稳，边坡崩坍。所以堤岸防护与加固，主要针对水流的破坏作用而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。堤岸防护与加固设施，有直接和间接两类。直接防护与加固设施中包括植物防护和石砌防护与加固两种，常用的有植树、铺石、抛石或石笼等。间接防护主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，必要时进行疏浚河床、改变河道，目的是改变流水方向，避免或缓和水流对路基的直接破坏作用。改变水流流速、流向和原来状态，可能导致堤岸对面及路基附近上下游遭害，必须慎重对待，掌握流水运动规律，因势利导，防治结合，综合治理。湿软地基的承载能力较差，如泥沼与软土、低洼的湖（海）相沉积土层、人为垃圾杂填土等，填筑路基前必须予以加固，以防路基沉陷、滑移或产生其它病害。湿软路基加固，规模大，造价高，应注意方案比较，研究技术和经济方面的可行性，力求从简，尽量就地取材。地基加固是路基主体工程的一部分，要结合路基设计（即确定路基标高，选择横断面，决定设施等），综合处治。湿软地区修筑路基时，地基加固关键在于治水和固结。各种加固方法，可归纳成换填土、辗压夯实、排水固结、振动挤密、土木格珊加筋和化学加固等五类，加筋土为土中加入某种能承受一定拉力的筋条或化学纤维，凭藉筋条与填土之间的摩擦作用，提高土的抗剪强度，改善路基抵抗变形的条件。土工布、土工格珊加筋是利用化纤材料织成布或网格，铺在软弱地基或填土层中，亦能收到良好效果。其他还有石灰桩、砂桩与砂井等。湿软地基的加固，亦可采用强夯法，利用重锥的强大冲击力，以达到地基排水固结提高承载能力的目的。4.3.2坡面防护坡面防护，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，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演进进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。坡面防护设施，不承受外力作用，必须要求坡面岩土整体稳定牢固。简易防护的边坡高度与坡度不宜过大，土质边坡坡度一般不陡于1:1～1:1.5.地面水的径流速度以不超过2.0m/s为宜，水亦不宜集中汇流。雨水集中或汇水面积较大时，应有排水设施相配合，如在挖方边坡顶部设截水沟，高填方的路肩边缘设拦水埂等。常用的坡面防护设施有植物防护（种草、铺草皮、植树等）和工程防护（抹面、喷浆、勾缝、石砌护面等）。前者可视为有“生命”（成活）防护，后者属无机物防护。有“生命”防护以土质边坡为主，无机物防护以石质路堑边坡为主。在一定程度上，有“生命”防护在边坡稳定和改善路容方面，优于无机物防护。4.3.3冲刷防护冲刷防护对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道、以及路基边旁的防护堤岸等。此类堤岸常年或季节性浸水，受流水冲刷、拍击和淘洗，造成路基浸湿、坡脚淘空，或水位骤降时路基内细填料流失，致使路基失稳，边坡崩坍。所以堤岸防护与加固，主要针对水流的破坏作用而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。堤岸防护与加固设施，有直接和间接两类。直接防护与加固设施中包括植物防护和石砌防护与加固两种，常用的有植树、铺石、抛石或石笼等。间接防护主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等，必要时进行疏浚河床、改变河道，目的是改变流水方向，避免或缓和水流对路基的直接破坏作用。改变水流流速、流向和原来状态，可能导致堤岸对面及路基附近上下游遭害，必须慎重对待，掌握流水运动规律，因势利导，防治结合，综合治理。根据当地气候、水文、地形、地质条件及筑路材料分布情况，本设计主要采取植物防护与护面墙相结合，防治路基病害，保证路基稳定，并与周围环境景观相协调。第五章 挡土墙设计在土建过程中，经常用挡土墙来支挡上下高差的土体，而重力式挡土墙是用得较多的一种形式。重力式挡土墙是依靠墙体自重抵抗土压力作用的一种墙体，所需要的墙身截面较大，一般由砖、石材料砌筑而成。由于重力式挡土墙具有结构简单、施工方便，能够就地取材等优点，在土建工程中被广泛使用。5.1 重力式挡土墙的设计要点设计重力式挡土墙，一般先通过满足挡土墙的抗滑移要求确定挡土墙的总工程量，再进行细部尺寸调整，以满足挡土墙的抗倾覆要求。5.1.1断面形式的确定根据重力式挡土墙结构类型及其特点，我们可以根据实际条件，选择不同类型的断面结构。如果地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，一定会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，而采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。只有在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。5.1.2挡土墙的截面尺寸的确定重力式挡土墙是靠自身重力来抵抗土压力，在设计时，重力式挡土墙的截面尺寸一般按试算法确定，可结合工程地质、填土性质、墙身材料和施工条件等方面的情况按经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算，如不满足条件，则应修改尺寸或采取其他措施，直到满足为止。5.1.3土压力的确定挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多，由于库伦理论概念清晰，计算简单，适用范围较广，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。（1）重力式挡土墙的计算内容从安全地角度考虑，当埋入土中不算很深时，作用于挡土墙上的荷载有主动土压力、挡土墙自重、墙面埋入土中部分所受的被动土压力，一般可忽略不计。重力式挡土墙的计算内容主要进行稳定性验算、地基承载力验算和墙身强度验算。①挡土墙的稳定性验算及强度验算挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算（采用容许应力法）。②墙身截面强度验算通常选取一、两个截面进行验算。验算截面可选在基础底面、1/2墙高处或上下墙交界处等。墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。剪应力虽然包括水平剪应力和斜剪应力两种，重力式挡土墙只验算水平剪应力。③基地应力及偏心验算基底的合力偏心距 e计算公式为：在土质地基上，；在软弱岩石地基上，，在不易风化的岩石地基上，。5.1.4挡土墙稳定性增大措施设计、验算之后，如不满足相应稳定性要求时，为保证挡土墙的安全性，必须采取必要的措施使之稳定。（1）倾覆稳定性增大的措施为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，可以在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底，以增大稳定力臂。另外可以改变墙背或墙面的坡度，以减小土压力或增大力臂。还可以改变墙面形式，如采用衡重式、拱桥式等。（2）滑动稳定性增大的措施重力式抗滑挡土墙的墙背坡度一般采用1：0.25，墙背常设卸荷平台，墙基一般做成倒坡或台阶形，墙高和基础的埋深必须按地基的性质、承载力的要求、地形和水文地质条件，通过验算来确定。此外，为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地质条件的变化和墙高、墙身断面的变化而设置沉降缝和伸缩缝。（3）挡土墙的排水处理措施挡土墙的排水设施通常由地面排水和墙身排水两部分组成。挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。5.1.5可靠度分析在重力式挡土墙设计中，传统的设计方法是安全系数。这一方法把土看作是具有某种“平均”性质的“均质”材料，将土工参数的各种指标、各种参数定值化，并选用一定的数学模式来进行计算。由于把那些未知的、不定的因素都归到一个单一的安全系数上，其所得到的结果是明确的，因此也易于为人们所接受。然而安全系数法却忽略了土木参数的不确定性，与实际是不相符的。近几年来，人们在逐渐认识到土木参数不确定的基础上，将可靠度分析方法引入了支挡结构工程。区别于传统的安全系数法，可靠度分析方法在对支挡结构稳定性的分析中用概率的方法定量地考虑了实际存在的种种不确定因素，因而更为客观、更为真实地反映了支挡结构的实际安全性。5.1.6挡土墙布置路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。（1）挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容有：①确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式；路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接，与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门，翼墙的设置做到平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸入边沟内，有时也可以横向端墙连接。②按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置；③布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶，台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1：2；④布置泻水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。（2）挡土墙的横向布置横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。（3）平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。挡土墙的基础埋置深度对于土质地区，基础埋置深度应符合下列要求：无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；有冲刷时，应在冲刷线以下至少 1m；受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯实一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。对于岩石地基，应清除表面风化层。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度，以防止地基剪切破坏。当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。5.2 路堤挡土墙计算及验算取桩号K21+700处验算：图5-1K21+700处横断面图表5-1K21+700处挖填方数量表5.2.1设计计算资料（1）墙身构造：墙高5m，墙背仰斜坡度：1：0.25（），墙身分段长度20m，其余初始拟用尺寸如图5-2所示：图5-2 挡土墙结构示意图（2）土质情况：墙背填土容重，内摩擦角，填土与墙背间的摩擦角，，地基土摩擦系数，地基承载力；（3）墙身材料：砌体容重，砌体容许压应力为，容许剪应力为，抗压极限强度；（4）荷载：汽车荷载公路等级Ⅱ级，路基宽度10m，路肩宽0.5m（土路肩）。各断面尺寸及角度：H=5m，a=1m，b=3m,d=0.5m，1.5m，-14.04°，19°38°。5.2.2破裂棱体位置确定假设破裂面交于荷载范围内：破裂角：验核破裂面是否交于荷载中部：破裂面距墙背顶点：荷载内边缘距墙背顶点：荷载外边缘距墙背顶点：因＜＜，故破裂面交于荷载中部，假设条件成立。5.2.3荷载当量土柱高度计算按照规定，当墙身高度为 5m时，附加荷载标准值：。计算附加荷载强度：5.2.4土压力计算（1）求主动土压力系数和：（2）求主动土压力及作用点位置：主动土压力为：单位墙长（1m）上土压力的水平分量：单位墙长（1m）上土压力的竖直分量：土压力作用位置：试取挡土墙顶面宽度墙低（基底）倾斜，需把求得、修正为、5.2.5墙身截面性质计算（1）截面面积：（2）作用于基底以上的重力（忽略墙顶部分填土的压力，只记墙身自重）（3）合力重心到墙趾的距离为：5.2.6墙身稳定性验算（1）抗滑稳定性验算为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其它外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。由抗滑稳定方程：由此可见，抗滑稳定性满足要求。2）抗倾覆稳定性验算为保证挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力。由抗倾覆稳定方程：由此可见，抗倾覆稳定性满足要求。5.2.7基地应力及合力偏心距验算基底应力验算：保证挡土墙基底应力不超过地基容许承载力。合力偏心距验算：使挡土墙墙型结构合理和避免发生显著的不均匀沉降。1）基底合力偏心距2）基底应力因为：所以：由此可见，基底应力符合要求。5.2.8墙身截面强度验算墙面与墙背平行，截面最大应力位于接近基底处。由基底应力计算结果知：墙身正应力满足墙体材料强度要求，墙身剪应力及弯拉应力很小，计算从略。5.3 挡土墙的排水设施挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除黏性土填料浸水后的膨胀压力。排水措施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。在非干砌的挡土墙身适当高度处设置一排或数排泄水孔，泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用的方孔或圆孔，对于重力式、悬臂式、扶壁式、等整体式墙身的挡土墙，应沿墙高和墙长设置泄水孔，泄水孔应具有向墙外的倾斜的坡度，其间距一般为2.0～3.0m，浸水挡土墙为1.0～1.5m,上下交错设置，排除墙后水。浆砌块（片）石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排泄水孔。泄水孔一般为方孔，尺寸为 5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm，或者直径为 5～10cm的圆孔 。孔眼间距一般 2～3m，对于浸水挡土墙孔眼间距一般为 1.0～1.5m，干旱地区可适当加大，孔眼上下错开布置。下排泄水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位 0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位 0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设 30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下 0.5m 的范围内铺设厚度不小于 0.3m 的砂卵石排水层，干砌挡土墙因墙身透水，可不设泄水孔。5.4 沉降缝与伸缩缝为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15m设置一道，兼起两者的作用，缝宽2～3cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m，当墙后为岩石路堑或填土路堤时，可设置空缝。干砌挡土墙，缝的两侧应选用平整石料砌筑，使成垂直通缝。5.5 墙身材料挡土墙所用的砖石及混凝土材料，应地质均匀、强度符合要求，并具有耐风化和抗侵蚀性能，在冰冻地区还应具有耐冻性。块石应大致方正，厚度不小于0.15m，宽度和长度相应为厚度的1.5～2倍和1.5～3倍较合适。片石应具有两个大致平行的面，厚度不应小0.15m，其中一条边长不小于0.3m，体积不小于0.01m。用大卵石砌筑时，石料应经过选择，并剖开凿毛，使之具有两个较大的平行面。砌筑时，不应形成通缝和过大的三角缝，砂浆需饱满。砌筑挡土墙所用的砂浆编号按规定选用。高寒地区、地震烈度 8度且墙高大于 12M和地震烈度9度以上的地震地区，砂浆强度等级提高一级。各项材料的最低强度等级为：石料抗压强度不小于 30MPa（MU30）；混凝土 C15，砖MU10。但砖砌体不应用于盐渍土地区的挡土墙。干砌挡土墙，墙高时最好采用块石砌筑，在墙身超高

6m或石料质量较低时，可沿墙高每隔3～4m设置厚度不小于 0.5m的砂浆水平层，以增加墙身的稳定。第六章路基排水设计6.1 概述6.1.1路基排水的目的及一般要求路基的各种病害和变形的产生，无不与地面水和地下水的浸湿和冲刷等破坏作用有关。水的作用加剧了路基结构的损坏，地面水对路基产生的冲刷和渗透，水渗入路基会使路基强度降低，地面水对边坡冲刷，会使路基整体稳定性受到威胁；而地下水通过毛细现象和渗透作用，浸入路基，轻则使路基湿度增大，强度降低，重则引起边坡滑塌，甚至整个路基沿倾斜的基底滑动。而在季节性冰冻区，还可能会产生冻胀及翻浆等病害。可见，水是影响路基工程质量的决定性因素之一，因此路基的排水设计是路基设计中必不可少的内容。为保证路基稳定和提高抗变形能力，须采取相应的排水措施。路基的排水包括地面排水和地下排水两部分，排水的目的是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度与稳定性。路基排水设计的任务，就是针对不同的水源，设置相应的排水设施，把影响路基强度和稳定性的水排到路基范围以外的适当的地点，将土基湿度降低到一定范围内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基、路面具有足够的强度和稳定性。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水漫流、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。路基施工中，首先应校核全线排水系统的设计是否完备和妥善，必要时予以补充或修改，应重视排水工程的质量和使用效果。此外，应根据实际情况，设置施工现场的临时性排水措施，保证路基土石方及附属结构在正确条件下进行施工作业，消除路基基底和土体内与水有关的隐患，保证路基工程质量。路基养护中，对排水设施应予以补充或修改，保持排水设施的正常使用，水流畅通，并根据实际情况不断改善路基排水条件。6.1.2路基排水设计的一般规定路基排水是关系到路基稳定性的关键。路基排水设计的任务就是把路基工作区内的土基含水率降低到许可的范围内。路基排水设计应遵循以下几个原则：①各种路基排水沟渠的设置和连接应尽量不占农田并与水利建设相配合，必要时可适当地加大涵管孔径或增设涵管以利于农田排灌；②设计前必须进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做到正确合理；③排水设计要因地制宜，经济适用。排水沟渠应选择地形、地质较好的地段通过，以节约加固工程投资，对于排水困难和地质不良地段应进行特殊设计；④排水沟渠的出入口应尽可能引接至天然（原有）边沟，以减少桥涵工程；不应直接使水流入农田，损害农业生产；⑤排水构造物的设计，应贯彻因地制宜、就地取材的原则，要能迅速有效地排除路基“有害水”，以免影响路基的强度和稳定性，保证公路运输畅通。6.2 路基主要排水设施6.2.1地面排水设施常用的地面排水设施主要有边沟、截水沟、排水沟、跌水与截流槽、渡槽、倒虹吸、拦水带、蒸发池等，这些排水设施有各自的排水功能、布置要求和构造形式，可分别设置在路基的不同部位。各类地面排水设施的沟（槽）顶面应高出设计水位10～20cm，地表排水设施的容许流量和容许流速可通过计算，并参考本地区的经验数据确定设计参数，使设计的各种沟渠横断面形状和尺寸需满足排泄流量的要求，不产生冲刷和淤积。地表排水设施宜短不宜长，以使水流不至于过多汇集，做到及时疏散、就近分流，同时也不应兼做其它流水用途。（1）边沟边沟设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。常用边沟的断面形式，一般采用梯形。高速公路和一级公路的边沟底宽与深度一般不小于0.6m，其他等级公路一般不小于0.4m，干旱地区也可采取0.3m，超高段应予以加深。图6-1 边沟的横断面形式示意图（单位： m）（2）截水沟截水沟设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡坡堤上方的适当处，用以截引路基上方流向路基的地面径流，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担。岩石裸露和坡面不怕冲刷的路段，可不设置截水沟。图

6-2

挖方路段截水沟示意图图

6-3

填方路段截水沟示意图1-截水沟；2-土台；3-边沟

1-

土台；2-截水沟截水沟的断面形式。其一般为梯形，深度和底宽不小于 0.5m。边坡坡度视土质而定，一般采用1:1.0～1:1.5，沟底纵坡不应小于0.5%。山坡覆盖层较薄（小于1.5m）且不稳定时，修建截水沟可将沟底设置在基岩上，以截除覆盖层与基岩面间之地下水，保证沟身稳定；必要时，还应与沟身加固设计作技术经济比较。截水沟沟壁最低边缘开挖深度不能满足断面设计要求时，可在沟壁较低一侧培筑土埂。土埂顶宽 1～2m，背水面坡1:1～1:1.5，迎水面坡则按设计水流速度、漫水高度所确定的加固类型而定。如土埂基底横坡陡于1:5时，沿地面须挖0.5～1.0m宽的台阶。（3）排水沟排水沟（泄水沟）用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。在平丘区，当原有地面沟渠蜿蜒曲折，并且影响路基稳定时，可用以改善沟渠路线；有时，为了减少涵洞数量，也可用于合并沟渠。边沟、截水沟、取土坑或路基附近的积水，均可用排水沟排至桥涵或路基以外的洼地或天然河流。排水沟一般为梯形断面，其大小应根据流量确定，深度与底宽均不应小于 0.5m，边坡视土质而异，一般土层可用 1:1～1:1.5。排水沟沟底纵坡应不小于 0.5%，在特殊情况下容许减至0.3%。易受水流冲刷的排水沟，应采用合适的防护措施。排水沟应尽量采用直线，如必须转弯时，其半径不宜小于 10～20m；排水沟的长度根据实际需要而定，通常宜在 500m以内。高速公路、一级公路通过耕地、居住区的填方路基宜设坡脚排水沟。路基边坡设急流槽段。排水沟距路基坡脚不宜小于 2m。边坡平台设排水沟时，平台应做成 2%～5%向内侧倾斜的排水坡度。（4）跌水与急流槽跌水与急流槽是两种特殊的路基排水沟渠，设置于需要排水的高差较大而距离较短或坡度陡峻的地段，通常是纵坡大于10%，水头高差大于1.0m的陡坡路段或特殊陡坎地段。跌水是阶梯形的建筑物，水流以瀑布跌落式通过的排水设施。有单级跌水和多级跌水形式，沟底可等宽或变宽，作用主要是降低流速和削减水的能量或改变水流方向。单级跌水适用于排水沟渠连接处，由于水位落差较大，需要消能或改变水流方向（如路基边沟水流通过涵洞排泄时）。多级跌水适用于较长陡坡地段的沟渠，为减缓水流速度，并予以消能。多级跌水的底宽和每级长度，可以采用各自相等的对称形，也可根据实际需要，做成变宽或不等长度与高度。图

6-4

边沟与涵洞单级跌水连接图图

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多级跌水纵剖面图（单位：

m）1-边沟；

2-路基；3-跌水井；

4-涵洞

1-

沟顶线；

2-沟底线急流槽是具有很陡坡度的水槽，水流以陡坡形式通过的排水设施，但水流不离开槽底。它的作用主要是在很短的距离内，水面落差很大的情况下进行排水。多用于涵洞的进出水口和高路堑边沟流入排水沟的进出水口，或在特殊情况下，截水沟流向边沟的场合。沟底纵坡可达45°。（5）倒虹吸与渡水槽当有水流需要横跨路基时，过水构造物形式取决于过流水位与路基高程的相对高差关系。若过流水位低于路基，可采用涵洞形式通过水流；若过流水位高于路面，则可根据具体情况，采用特殊的排水构造物，如倒虹吸管和渡水槽。倒虹吸是从路基下方通过敷设有压管道，多次改变水流方向，让水流跨越路基的排水设施。其利用上下