一级公路设计说明书

...wd......wd......wd...摘要本设计根据既定的资料，通过对带状地形图的分析,根据广州地区的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据《公路工程技术标准》、《公路路线设计标准》等交通部给定的相关标准,在教师的指导和同学的帮助下完成的。本设计的主要内容是：道路线性设计和构造设计，包括正确进展道路的定线，路线平、纵横设计计算、个体工程及概算编制等内容。由此圆满完成了广州北三环二期一级公路的的初步设计。关键词：一级公路、定线、个体工程、概算编制ABSTRACTThisdesignaccordingtothegivendata,throughtheanalysisoftopographicmap,accordingtotheGuangzhouareageology,landform,terrain,hydrologyandothernaturalconditions,accordingtotechnicalstandardofHighwayEngineering,specificationofthehighwayroutedesign，theMinistryofcommunicationsgivenspecification,Undertheguidanceoftheteacherandstudents.Themaincontentofthisdesignis:roadlineardesignandstructuredesign,includingfixedlinethecorrectroad,Theflatsection,profileandcrosssectiondesignoftheroute,theindividualprojectandbudgetetc..ThesuccessfulcompletionoftheGuangzhouNorththirdringroadtwofirst-classhighwaypreliminarydesign.Keywords:first-classhighway;alignment;individualproject;budgetestimatemaking.目录摘要IABSTRACTII目录I第1章路线概况11.1设计原始资料11.2主要技术标准11.3可行性研究11.3.1地理位置及地形地貌11.3.2工程地质11.3.3气侯2第2章道路设计32.1路线设计原则32.1.1道路选线32.1.2路线平面设计原则32.1.3路线平面设计中本卷须知52.1.4平面的设计步骤52.1.5设计说明62.1.6平曲线要素计算72.2纵断面线形设计112.2.1设计原则及要求112.2.2设计说明132.2.3竖曲线要素计算15第3章路基设计173.1路基横断面设计173.1.1路基主要形式183.1.2路基根本构造203.2横断面绘制及计算213.3路基排水系统构造和布置213.3.1路基路面排水设计原则213.3.2路基纵向排水设计213.3.3横向排水设计22第4章路面设计244.1新建沥青路面设计244.1.1设计内容244.1.2设计依据244.1.3计算过程244.2路面设计计算244.3路面排水314.3.1路面地表排水314.3.2路面内部排水324.4涵洞324.4.1涵位选择规定324.4.2此公路涵洞的设置334.4.3涵洞管径的计算33完毕语35致谢36参考文献37第1章路线概况1.1设计原始资料本路段全长9.47659km，起点：K46+000，坐标为〔X=2589716.520，Y：453841.226〕；终点：K55+476.959，坐标为〔X=2593745.218，Y=443701.772)1.2主要技术标准序号技术指标名称单位指标值1公路等级一级公路2车道数43设计速度Km/h804停车视距m1605一般平曲线最小半径m7006极限平曲线最小半径m4007不设超高平曲线最小半径m40008最大纵坡％39凸形竖曲线一般最小半径m10000极限最小半径m650010凹形竖曲线一般最小半径m4500极限最小半径m300011路基宽度整体式路基m24.5别离式路基m2×12.2512桥涵设计荷载公路－I级13桥梁、涵洞、路基设计洪水频率特大桥1/300，其他1/10014桥涵宽度m与路基同宽15隧道净宽m2×[0.75+0.25+2×3.75+0.5+0.75]=2×9.7516地震动峰值加速度g0.1(地震根本烈度Ⅵ度)17路面类型沥青混凝土路面18路拱正常横坡％2.0表1-11.3可行性研究1.3.1地理位置及历史背景广州市地处美丽、富饶的珠江三角洲的中部，与香港、澳门相邻，是广东省的省会，同时也是广东省的政治、经济、文化、商贸中心，华南地区重要的交通、通讯枢纽，改革开放20多年，广州市一直处于高速开展的阶段，在各个领域都取得了巨大的成就。广州增城沙庄至花都北兴公路二期工程〔荔城至花都北兴段〕位于广州市东北部，是珠江三角洲经济区外环高速公路的东北环线，北接京珠高速公路辐射华中、西南府邸，难连增莞深高速公路直通深圳、香港，是广深间的第二条快速通道，同时又是衔接广州新国际机场综合运输、疏导机场东面交通需要。1.3.2工程地质枣庄市位于鲁西南腹地,地处黄淮平原与鲁中南山地的交接地带，地貌类型以平原为主,低山丘陵仅占全区面积的25%左右。土质是棕粘性土和砂砾土，粗砾岩和可溶岩。1.3.3气侯枣庄市属暖温带大陆性季风气候，光照充足，热量丰富，降水较多，四季清楚；全市多年平均气温在13.2～14.2℃，各季气温差异明显。全市多年平均降水量在750～950毫米之间，是山东省降雨量最充分的地区之一。第2章道路设计2.1路线设计原则2.1.1道路选线公路技术等级的选用应根据公路网的规划，从全局出发，适当考虑远景开展的交通量，结合公路的使用任务和性质综合确定，一般由上级有关交通部门确定。本设计拟定为一级公路。即此公路能适应按各种车辆折合成小型客车的年平均昼夜交通量为25000～55000辆。选线是在道路规划起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。但影响选线的因素有很多,这些因素有的互相矛盾,有的又相互制约,各因素在不同的场合重要程度也不一样,不可能一次就找出理想方案来,所以最有效的方法就是进展反复比选来确定最正确路线。路线方案是路线设计是最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率。更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有作用，即是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。2.1.2路线平面设计原则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。在地势平坦的地区，尽量使用直线，使路线直捷，当地势起伏很大时，路线多弯曲。在地势平坦开阔的平原微丘区，路线直捷舒顺，在平面线形三要素中直线所占比例较大。而在地势有很大起伏的山岭和重丘区，路线则多弯曲，曲线所占比例则较大。可以设想，如果在没有任何障碍物的开阔地区〔如戈壁、草原〕成心设置一些不必要的弯道，或者在上下起伏的山地硬拉长直线都给人以不协调的感觉。路线要与地形相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护环境的问题。直线、圆曲线、盘旋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。2.满足行驶力学上的要求，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调安全舒适。高速公路以及计算行车速度>100km/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。计算行车速度愈高，现行设计所考虑的因素愈应周全。计算行车速度<80km/h的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值，在条件允许，不过多增加工程量的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量防止和减轻不利的组合，一起充分发挥投资利益。3.保持平面线形的均衡与连贯，各线形要素保持连续而不出现技术指标突变。以下两点在设计中应充分注意：〔1〕长直线尽头不能接以小半径曲线长的直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，假设突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。特别是在下坡方向的尽头更要注意。假设由于地形所限，小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。〔2〕高、低标准之间要有过渡同一等级的公路由于地形的变化在指标的采用上也会有变化，或同一条公路按不同计算行车速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。遇有这种高、低变化的路段，除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，防止出现突变。不同标准路段相互衔接的地点，应选在交通量发生变化处或者驾驶者能够明显判断前方需要改变行车速度的地方。〔3〕防止连续急弯的线形这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或盘旋线。〔4〕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，所以《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006〕规定了平曲线〔包括圆曲线及其两端的缓和曲线〕最小长度。公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线〔或超高、加宽缓和段〕和一段圆曲线组成。缓和曲线〔一般采用盘旋线〕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宜大于3s的行程，当条件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时的圆曲线长度等于0，一般情况下圆曲线与缓和曲线之间的长度比为1:1:1。2.1.3路线平面设计中本卷须知1.尽量使平面线形直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调；2.各级公路不管转角大小，均应敷设曲线并尽量选较大的R；3.两同向曲线应有足够长的曲线，不得以短直线相连，否则应调整线形使之成为单曲线或复曲线或卵形、复合形、凸形；4.两个反向曲线间夹直线时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜，否则应调整线形或运用盘旋线组合成S；5.行驶力学上的要求是根本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足；6.应防止连续急弯的线形可在曲线间插入足够长的直线或盘旋线；7.反向曲线的直线最小长度以不小于行车速度的2倍为宜；8.同向曲线的直线最小长度以不小于行车速度的6倍为宜；9.不得在长直线尽头设置小半径平曲线；10.设计平面线形时，应注意与纵断面线形相联系。2.1.4平面的设计步骤1.全面布局解决路线的根本走向，即在路线总方向间寻找出最合理的通过点作为大控制点，这些大控制点的连线即为路线根本走向。2.逐段安排解决局部性路线方案，即在路线根本走向的根基上根据地形地质等情况定出一些小控制点选定能提高路线标准值、降低工程造价的有利路线。3.具体定线最终确定公路中线的具体线位，并进展路线的平纵组合，定出中线的最终位置。2.1.5设计说明1.圆曲线(1)直线最大长度《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006〕规定直线的长度不宜过长。受地形条件或其他特殊情况限制而采用长直线时，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。因此本设计平面直线并无最大长度限制，只是考虑结合实际情况考虑。(2)直线的最小长度考虑到线形的连续和驾驶的方便，相邻两曲线之间应有一定的直线长度。同向曲线间的最短直线长度以不小于6V为宜，反向曲线间的最短直线长应以不小于2V为宜。本设计设计车速为80km/h，所以同向曲线间的最短直线长度不小于480m，反向曲线间的最短直线长不小于160m。(3)曲线的最小半径圆曲线最小半径是以汽车在曲线上能安全而又顺适地行驶为条件确定的。圆曲线最小半径的实质是汽车行驶在曲线局部时，所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。根据《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006〕得到设计圆曲线半径最小值见表2-1所示。表2-1圆曲线半径表设计车速〔km/h〕80一般最小半径〔m)400极限最小半径〔m)250不设超高最小半径〔m)路拱≤2500路拱3350(4)曲线的最大半径根据实践经历，驾驶者在大半径曲线上行驶，方向盘几乎与直线上一样无须调整。当圆曲线半径大于9000m时，视线集中的300～600m范围内的视觉效果同直线没有区别，因此圆曲线半径不宜超过10000m。本设计圆曲线半径选择说明：处路线转角为29°35′47.4″，取430m。路线转角为47°26′53.4″，取450m。(5)弯道的超高和加宽为了满足路线的线形要求，平、纵、横三方面的协调，同时也为了满足行车的舒适性、安全性，要做好路线弯道的超高与加宽设计。《公路工程技术标准》〔JTGB01－2004〕可知：在路拱≤2.0%时，半径小于2500米时，要设超高。当半径小于等于250米时，要设加宽。《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006〕规定，各圆曲线所设置的超高值应根据设计速度、圆曲线半径、公路条件、自然条件计算确定。计算行车速度为80km/h时，绕中线旋转的公路超高渐变率为1/200，不设缓和曲线的圆曲线最小为半径2500m。本路段设计半径为430m和450m因此需要设置超高。对R>250m的圆曲线，因其加宽值甚小，可不加宽。2.缓和曲线缓和曲线即在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向一样的圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。缓和曲线作为道路线形中的高级曲线而被广泛采用于各级道路，尤其是高等级道路。经过纬地计算，本段设计的缓和曲线长度取407m和567m。2.1.6平曲线要素计算平曲线要素计算包括：导线间距离，导线方位角、偏角，圆曲线以及缓和曲线长、外距、切线长〔本路段未设缓和曲线〕，交点及曲线特征点桩号等。1.导线要素计算设起点坐标为〔，〕，第个交点的坐标为〔，)，=1，2，3……………n则：坐标增量〔2－1〕〔2－2〕点间距〔2－3〕象限角〔2－4〕计算方位角A： ，，，，转角 为“+〞路线右偏，为“－〞时路线左偏。2.路线转角，交点间距，曲线要素及主点桩计算(1)圆曲线几何要素计算如下：计算公式：〔2－5〕〔2－6〕〔2—7〕〔2－8〕〔2－9〕〔2－10〕〔2－11〕式中：T——切线长〔m〕； L——曲线长〔m〕； E——外距〔m〕； J——校正系数或称超距〔m〕； R——圆曲线半径〔m〕；——转角〔度〕。例如处右角转角29°35′47.4″取A=R/2由可得缓和曲线长度内移值切线增值缓和曲线角切线长曲线长其中：圆曲线长度=外距切曲差主点桩号K2+211.688330.359K1+917.577+200K2+106.577+184.5994K2+284.734+300K2+484.734392.2997QZK2+195.6560.9966K2+211.688其他交点的计算同上经软件平面标准检查结果如表2-2所示。表2-2平曲线计算要素交点号转角值曲线要素值〔m〕半径缓和曲线长度缓和曲线参数切线长度曲线长度外距校正值29°35′47.4″430180/190278.209/285.832205.209/208.641407.11918.1796.53947°26′53.4″450190/200292.404/300294.576/298.734567.65645.3825.6533.道路参数：道路等级：一级公路；设计车速：80km/h4.平面现形参数检查结果：设计标准：《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006〕直线局部：所有直线局部满足标准要求；圆曲线局部：所有圆曲线单元满足标准要求；缓和曲线局部：所有缓和曲线单元满足标准要求；平曲线长度局部：所有平曲线曲线单元长度满足标准要求；线形组合局部：线形组合满足标准要求。2.2纵断面线形设计2.2.1设计原则及要求纵断面线形设计是研究直坡线与竖曲线这两种线形要素的运用与组合，以及对纵坡的大小和长短、前后纵坡的协调、竖曲线半径大小及与平面线形的配合等有关问题。1.一般原则(1)纵面线形应与地形、周围环境相适应，设计成纵坡缓和、视觉连续且平顺圆滑的线形；(2)应防止出现能看见近处和远处而看不见中间凹下局部的线形；(3)应防止在两个同向凹形竖曲线间插入短直线，应把两个竖曲线合并成一个大的竖曲线或改成复曲线；(4)纵坡设计应考虑汽车的性能；(5)相邻纵坡之代数差小时，竖曲线的半径应尽可能大些；(6)纵坡设计要与被穿插道路密切配合，立体穿插和平面穿插处前后的纵坡宜平缓一些，以利于行车安全；(7)各级公路的最大纵坡及坡长限制长度不应轻易采用，一般以采用纵坡平缓、坡长适当的纵面线形为宜。公路线形的设计，是从路线选线定线开场，最终以平、纵、横面所组成的立体线形反映与驾驶员的视觉上。由此可见，在纵断面设计中，平纵线形的组合是至关重要的，如组合的不好，不仅有碍于其优点的发挥，而且会加剧两方面存在的缺点，造成行车的危险，也就不可能获得最优的立体线形。2.平、纵组合的设计原则(1)平、纵线形的合理组合设计，应保持线形在视觉上的连续性；(2)平纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持平衡；(3)使用恰当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全；(4)平纵组合设计应注意线形和自然环境和景观的配合与协调。3.平纵组合的根本要求(1)平曲线与竖曲线在相互重合时，平曲线应稍长于竖曲线，即“平包竖〞；(2)平曲线与竖曲线的顶点对应关系，最理想的是顶点相重合，如果平曲线与竖曲线的顶点错开不超过平曲线长度的四分之一时，还可以得到较理想的线形；(3)平曲线与竖曲线半径均较小时不宜重合；(4)平曲线和竖曲线半径大小应保持均衡，可使线形顺滑优美，视觉上获得美学上的满足，且行车安全舒适，这是平纵线形组合设计的重要环节；(5)选择适宜的合成坡度。4.平纵线形组合与景观的协调配合原则(1)应在道路的规划，选线，设计，施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选线阶段，比方对风景旅游区，自然保护区，名胜古迹区等景点和其他特殊地区，一般以绕避为主；(2)尽量少破坏沿线自然景观，防止深挖高填。比方沿线周围的地貌，地形，天然树林，池塘，湖泊等。纵面尽量减少填挖；横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补必要填挖对自然景观的破坏；(3)应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。充分利用自然风景或人工建筑物，以消除单调感，并使道路与自然密切结合；(4)可采用修整，植草皮，种树等措施加以补救；(5)条件允许时，以适当放缓边坡或将其变破点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面形状，增进路容美观；(6)应进展综合绿化处理，防止形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线，点缀风景以及改造环境的一种专门技术措施。2.2.2设计说明1.纵坡值纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度，直接影响公路的服务水平，行车质量和运营本钱，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡坡度、坡长及其相互组合进展合理安排。(1)最大纵坡汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进展限制。最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006)对设计车速为80km/h时，最大纵坡规定如下：最大纵坡为5%。为使道路上行车快速安全和通畅，希望道路纵坡设计的越小越好。但是，在长路堑，低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。本段道路在进展纵坡设计时，严格将纵坡值控制在了5％以内，0.3％以上。(2)最小纵坡各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡〔0.0%)或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。(3)最大坡长汽车沿长距离的陡坡上坡时，因需长时间低档行驶，易引起发动机效率降低。下坡时，由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命，影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑，对不同坡度的最大坡长应加以限制。《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006)对设计速度80km/h时公路最大坡长作出规定见表2-3：纵坡长度表表2-3纵坡长度表纵坡坡度〔%)345纵坡长度〔m)1100900700(4)最小坡长如果坡长过短，变坡点增多，形成“锯齿形〞的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性，应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求，同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反响时间和换档时间，通常汽车以计算行车速度行驶9s～15s的行程作为规定值。《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006)规定设计速度为80km/h对应的最小坡长为200m。本设计坡长最小为730m。(5)平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所抑制的高差与路线长度之比，是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利的行使的限制性指标。2.竖曲线(1)竖曲线极限最小半径当汽车行驶在纵坡变坡点时，为了缓和因车辆动能变化而产生的冲击和保证视距，必须插入竖曲线。1〕凹形竖曲线最小半径对凹形竖曲线最小半径确实定主要考虑：限制离心加速度、确保夜间行车视距和确保净空有障碍时的视距三个方面计算分析确定。《公路路线设计标准》规定在设计速度为80km/h时，凹形竖曲线一般最小半径为3000m，极限最小半径为2000m。2〕凸形竖曲线最小半径确定凸形竖曲线最小半径主要考虑限制失重不至于过大和保证纵面行车视距两个方面。《公路路线设计标准》规定在设计速度为80km/h时，凸形竖曲线一般最小半径为4500m，极限最小半径3000m。(2)一般最小半径竖曲线极限最小半径是缓和行车冲击和保证行车视距所必须的最小值，该值只有在地形或线形受限制迫不得已时才采用。通常在实际设计中，为了安全和舒适，应采用所列最小值的1.5～2.0倍或更大值。《公路路线设计标准》〔JTG-D20-2006)规定在设计速度为80km/h时，凹形竖曲线和凸形竖曲线的一般最小半径分别为3000m、4500m。本设计中，在考虑了各控制点高程和平纵配合等问题后，最终设置了3个变坡点。(3)竖曲线的最小长度当竖曲线坡度很小时，即使采用较大的半径，竖曲线长度也很短，这样容易使司机产生变坡很急的错觉。同时，因竖曲线过短，汽车在其上倏然而过，乘客也会感到不适，故应限制在竖曲线上的行程时间。因此，竖曲线的最小长度按3s行程时间计算。即：设计中竖曲线最小长度为444满足标准要求。2.2.3竖曲线要素计算竖曲线〔2－12〕〔2－13〕式中： ——变坡点相邻两纵坡坡度〔％〕；——竖曲线半径〔m〕；——竖曲线长度〔m〕；——竖曲线切线长〔m〕；——竖曲线外距〔m〕。竖曲线几何要素如下：〔2－14〕〔2－15〕表2-4竖曲线计算要素桩号竖曲线凸曲线半径凹曲线半径切线长外距K0+000K1+5305200100.620.9734985K2+1006900185.38155412.490313086K2+940510082.154205070.661697393K3+543.592例如：变坡点K1+530,高程：676.3918，，R=5200m坡差：该坡为为凹型曲线长：切线长：外距：第3章路基设计公路路基是路面的根基,是公路工程的重要组成局部。路基与路面共同承受交通荷载的作用,应作为路面的支承构造物进展综合设计,它必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。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超过允许值的变形，在路基的整体构造中还必需包括各项附属设施，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其它设施。路基应根据其使用要求和当地自然条件〔包括地质、水文和材料情况等〕并结合施工方案进展设计,应有足够的强度、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,做好综合排水设计,形成完整的排水系统。公路路基设计,一般宜移挖作填,当出现大量弃方或借方时,应配合农田水利建设和自然环境等进展综合设计。路基设计的根本要求：路基必须密实、均匀、稳定。填方路基的填料选择、路床的质量要求以及填方路堤的基底处理应符合《公路路基设计标准》〔JTG-D30—2004)的规定。必须采取防治地面水和地下水侵入路面、路基的措施，以保证路基的强度和稳定性。设计时，宜使路基处于枯燥和中湿状态。潮湿、过湿状态的路基应采取掺入固化材料或换填砂、砂砾、碎石渗水性材料，以及设置土工合成材料等加强路基排水的技术措施，进展综合处理。一般路基，通常是在正常的地质与水文等条件下，路基填挖不超过设计标准或技术手册所允许的范围下进展。否则，为确保路基由足够的强度和稳定性，并具有经济合理的横断面形式，需进展个别特殊设计。在路基横断面设计中，为考虑到在不利气候或不利季节条件下，路面排水顺畅，行车道采用2%的路拱横坡，硬路肩及土路肩采用3%的路拱横坡，并且，在路面设计中，考虑到路面防滑要求和路面防水。3.1路基横断面设计路基横断面应根据公路等级、技术标准，充分考虑公路所在地的地形、地质、水文、填挖等具体情况选用。按照路基断面形式一般分为填方路基、挖方路基、半填半挖路基等。在山岭地区的路线上，半填半挖是路基横断面的主要形式。公路横断面是中线上各点的法向切面,它是由横断面设计线和地面线所构成的,包括路面、路肩、边沟、边坡等。公路横断面的组成和各局部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。路基横断面应根据公路等级、技术标准，充分考虑公路所在地的地形、地质、水文、填挖等具体情况选用。路基横断面的典型形式，可归纳为填方路基﹙路堤﹚、挖方路基﹙路堑﹚和填挖结合等三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基，路堑是指全部在原地面开挖而成的路基，此两者是路基的根本类型。当由于原地面横坡大，且路基较宽，需一侧开挖而另一侧填筑时，为挖填结合路基，也称半填半挖路基。3.1.1路基主要形式1.填方路基填方高度小于1.0～1.5m者，属于矮路堤。设计时要特别注意控制最小填土高度，力求不低于按自然区划和土质等所规定的临界高度，使路基处于枯燥或中湿状态。矮路堤的高度，往往接近或小于应力作用区深度，除填方本身要求高质量以外，地基往往需加特殊处置和加固，路基排水亦极为重要。填方高度在1.5～12.0m范围内，一般情况下属于正常的路堤，可以按常规设计，采用规定的横断面尺寸，不做特殊处治。(1)填料选择 填方路基应采用级配较好的粗粒土作为填料。砾〔角砾〕类土、砂类土应优先选做路填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部。用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均应采用同类填料。路基填料最小强度和最大粒径要求见表3-1(2)压实填方路基应分层铺筑，均匀压实。碾压不低于六次〔来回算一次〕，路基压实度〔重型〕应符合表3-2的规定表3-1路基填料工程分类路面底面以下深度〔cm〕填料最小强度〔CBR)〔%)填料最大粒径填方路基上路床0～30810下路床30～80510上路堤80～150415下路堤150以下315零填及路堑路床0～30810表3-2压实资料工程分类路面底面以下深度〔cm〕压实度〔%〕填方路基上路床0～30≥96下路床30～80≥96上路堤80～150≥94下路堤150以下≥93零填及路堑路床0～30≥96(3)填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理[3]。基底土密实、地面横坡缓于1:5时，路堤可直接修筑在天然地面上，地表有树根草皮和腐殖土应予去除。路堤基底范围内由于地表水和地下水影响路基稳定时，应采取拦截、引排等措施，或在路堤底部修筑不易风化的片石、块石或砂砾等透水性材料。路堤基底为耕地和土质松散时，应在填筑前进展压实。水稻田、湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它土加固措施进展处理。当为软土地基时，应按特殊路基处理。2.挖方路基常见形式有全挖路基、台口式路基、半山洞路基。路堑开挖后破环了原地层的天然平衡状态，其稳定性主要取决于地质与水文条件，以及边坡深度和边坡陡度。(1)土质挖方边坡设计应根据边坡高度、土的湿度、密实程度、地下水、地表水的情况、土的成因类型及生成时代等因素确定。(2)挖方地段地质条件不良或土质松散、渗水、湿软、强度低时，应采取防水、排水措施或掺石灰处理等措施，处理深度可视具体情况确定。3.填挖结合路基位于山坡上的路基，通常采用路中心线的设计标高即原地面标高。其目的为减少土石方数量，防止高填深挖和保持土石方数量的横向挖填平衡。这时即形成大量挖填结合的路基横断面。从路基稳定性需要，较陡山坡上的路基宁挖勿填；在陡峭山坡上，尤其是沿溪路线，为减少石方的开挖数量，防止大量废方阻塞溪流，有时又需要少挖多填。因此，挖填结合的路基，在选定路线和线形设计时，应予统一安排，进展路线的平、纵、横三者综合设计，权衡利弊，择优而定。挖填结合的路基横断面，兼顾路堤和路堑的设置要求。填方局部的地面横坡陡于1:5时，土质应挖台阶或石质应凿毛；挖方局部应设边沟或同时设置截水沟。3.1.2路基根本构造1.路基宽度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、应急停车带等时，应包括这些局部的宽度。本设计公路路基宽33m，中间带3m，其中车道数为6，两侧行车道各11.25m，硬路肩6m，土路肩1.5m。2.路基高度(1)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，同时要考虑地下水、毛细水和冰冻水的作用，不致影响路基的强度和稳定性。(2)路基设计标高，无中央分隔带的公路，应为路基边缘高度；有中央分隔带的公路，应为中央分隔带外侧边缘的高度；在设置超高加宽路段，则为设置超高加宽前的路基边缘高度。(3)路堤最小填土高度，应根据临界高度，并结合沿线具体条件和排水及防护措施，按照公路技术等级有关规定，一般应保证路基处于枯燥或中湿状态。3.2横断面绘制及计算1.对照地形图按照1:400比例绘出地面线。2.从“路基设计表〞中抄入路基中心填挖高度，对于有超高和加宽的曲线路段，还应抄入“左高〞、“右高〞、“左宽〞、“右宽〞等数据。3.根据土壤、地质、水文资料，参照“标准横断面图〞，画出路幅宽度，填或挖的边坡坡线，在需要设置各种支挡工程和防护工程的地方画出该构造的断面示意图。4.计算土石方体积。当各中桩的横断面积求出后，即可进展土石方数量计算。目前生产单位多采用平均法来计算土石方数量。〔3-1)式中：V——土石方体积〔m³〕；A1，A2——相邻两桩号的横断面积〔m²〕全部桩号土石方体积计算与上类似3.3路基排水系统构造和布置3.3.1路基路面排水设计原则1.路基、路面排水设计结合路线设计，在充分考虑沿线地形、水系、排灌系统的根基上，进展总体设计，使之形成统一完整的排水系统；2.在不断总结生产实践经历和科学试验的根基上，积极采用新材料、新技术和新工艺；3.对于所有排水设施的设计，均考虑便于施工、检查和养护维修；4.穿越城镇的时候，排水设计与城镇现有规划的排水系统和设施相协调。3.3.2路基纵向排水设计1.边沟设计路基排水主要靠路基坡脚外的边沟，设置在挖方路基的外侧以及填方高度较低〔本设计取填高不超过1米〕的路堤坡脚外侧的纵向人工沟渠，称之为边沟。其主要功能在于聚集和排出路基范围内和流向路基的少量地面水。通过边沟与附近河道相沟通，使路基水能顺畅地通过边沟排入河道。(1)边沟的断面形式本设计采用矩形边沟，在填方低于1m的路堤两侧设置边沟，边沟采用混凝土防护。(2)边沟的断面尺寸《公路排水设计标准》规定一级公路的边沟的深度不得小于0.6m，本设计中的边沟深度采用1m，底宽取1m。边沟的内侧坡度和外侧坡度均为1:1。边沟的排水量不大时，一般不需要进展水文、水利计算。依据沿线具体条件，选定标准横断面形式，边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水汇入，也不能与其他人工沟渠和并使用。2.排水沟考虑排水沟主要用于排除来自边沟的水流，并将其引至路基范围以外的指定地点。排水沟的断面形式一般为梯形，底宽不应小于0.5m，深度按流量确定，但不宜小于0.5m。边坡坡度视土质而定，一般土层可用1:1.5。沟底纵坡以1%～3%为宜，纵坡大于3%，需进展加固，大于7%时，应设置跌水或急流槽。排水沟的长度应根据实际需要确定，通常宜在500m以内。排水沟距路基的距离一般不小于3～4m。3.沟渠加固沟渠加固措施应结合地形、地质、纵坡和流速等条件，因地制宜，就地取材，简便易行，经济实用。本设计中考虑到路线处于季节性降水区，故采用浆砌片石对边沟、排水沟进展加固。3.3.3横向排水设计1.确定路拱坡度路拱坡度确实定，应以路面排水和保证行车安全、平稳为原则。结合当地实际情况，确定路面类型为沥青混凝土路面，查阅相关水文资料，最后确定路拱横坡度为2％。2.路拱形式确实定路拱的根本形式有直线形、屋顶线形和抛物线形三种。综合考虑本设计采用直线型路拱，即采用双向坡面，即路拱两侧是倾斜直线，拱顶在路面的中心线上。这种路拱形式有利于机械化施工，如行车后路面稍有沉陷，雨水亦可排出比拟符合设计、施工和养护的要求。3.路拱横向坡度路肩一般应设置向路基外侧倾斜的横向坡度，为能迅速排出路面上的降水，路肩横向坡度一般应比路面横坡大1％～2％，本设计采用路肩坡度为3.0％。路肩坡度的方向均向路肩外侧倾斜，以免路肩上的雨水流入行车道。路基防护应按照设计施工与养护相结合的原则，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，选用适当的工程类型或采用综合措施，以保证路基的稳固。路堤和路堑边坡的坡面暴露在大气中，常常受到自然因素的反复干湿、冻融、冲刷和吹蚀作用。对于易受自然因素作用而破坏的土质或岩质边坡，在路基基身施工完毕以后，应及时进展坡面护理。〔1〕植物防护植物防护是一种经济有效的防护措施，特别是在气候潮湿、草皮易于生长的地区，但采用时必须注意保证其成活。本设计填方按土方计，因此容易保证植物的存活。〔2〕混凝土护坡对于较陡的土质边坡〔1:0.75～1:1〕和易风化和破碎的岩石边坡，可采用混凝土护坡。综合考虑在本设计中的地下水埋深等实际情况，采用植物防护和混凝土防护两种形式。填方和挖方小于2.5m时采用植草防护。填方大于4m时，采用混凝土防护。在本设计中，采用铺草皮和混凝土两种防护形式。第4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局部，通常都根据车辆行驶的需要，选用优质材料建成。路基作为路面构造的根基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。稳固的路基，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。本次路面设计把握如下原则：平整度高，整体性好，抗滑能力强，高温稳定性好，水稳性好。4.1新建沥青路面设计4.1.1设计内容路面设计应包括路面构造原材料的选择、混合料配合比设计、设计参数的测试与确定，路面构造层组合与厚度计算，路面构造的方案比选等内容，以及路面排水系统设计和路肩加固等的设计。4.1.2设计依据路面设计应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，计算路面构造厚度。4.1.3计算过程1.轴载分析路面设计以双轮组单轴BZZ-100为标准轴载。2.交通量预测4.2路面设计计算1.路面设计原则路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经历，进展路基路面综合设计，应遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则，比选路面构造设计方案。在条件许可下，优先选用便于机械化和工厂化施工的方案，使设计具有技术先进、经济合理、安全适用。表4-1交通组成车型前轴重〔KN〕后轴重〔KN〕后轴数后轴轮组数后轴距〔m〕交通量小客车3600解放CA10B19.4060.851双轮组400黄河JN15049.00101.601双轮组560交通SH36160.002×110.002双轮组130.00220太脱拉13851.402×80.002双轮组132.00200吉尔13025.7559.501双轮组340尼桑CK10G39.2576.001双轮组2802.确定路面等级和面层类型因为要求设计的公路等级为一级，设计年限为20年，查相关表得路面等级应为高级路面，面层类型为沥青混凝土。3.确定标准轴载与轴载换算当以弯沉值作为设计指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次1〕轴载换算，公式为：〔4-1〕计算结果如表4-2所示2〕累计当量轴次根据设计标准，一级公路沥青路面的设计年限取20年，六车道的车道系数是0.3～0.4，取0.35，=0.1，则其交通量在~中，故属重型交通。表4-2轴载换算结果车型轴〔KN〕〔次/日〕当量轴次解放CA10B前轴19.40后轴60.8540010.141黄河JN150前轴49.005602.576后轴101.605601712.917交通SH361前轴60.0022023.691后轴2×110.00220216.390太脱拉138前轴51.402001.937后轴2×80.02001.292吉尔130前轴25.75后轴59.5034010.084尼桑CK10G前轴39.25后轴76.0028013.469962.497注：轴载小于50KN不计4.确定该路段的干湿类型和土基的回弹模量对于新建路段，路基尚未完成，可以用路基临界高度作为判别标准。由于该路位于Ⅱ5区，土质为棕黏性土和砂砾土，稠度为1.00经查表知该路段干湿类型为中湿。由设计资料可以得到其土基回弹模量值=33.5MPa。5.确定路面构造层次、初拟各构造层厚度参考其各材料的施工最小厚度，初步拟定路面构造面层采用沥青混凝土，一级公路沥青层推荐厚度10～15cm取15cm。基层采用石灰粉煤灰碎石〔取25cm〕，底基层采用级配碎砾石〔厚度待定〕。对于的一、二级公路，路面面层多为双层构造，上层为密级配的细粒式或中粒式沥青混凝土〔取密级配的中粒式厚7cm〕，下层为粗粒式沥青混凝土、沥青碎石或沥青贯入式〔取粗粒式沥青混凝土厚8cm〕。初步拟定厚度如以下图：中粒式沥青混凝土7cm粗粒式沥青混凝土8cm石灰粉煤灰碎石25cm级配碎砾石待定土基图4.1初拟路面构造图6.计算确定路面容许弯沉值lR因设计公路等级为一级沥青混凝土路面，所以=1.0、=1.0半刚性基层沥青路面取为1.07.各层材料的容许层底拉应力〔4-2〕中粒式密级配沥青混凝土：〔4-3)粗粒式密级配沥青混凝土：〔4-4)石灰粉煤灰碎石：〔4-5)级配碎砾石：〔4-6)8.设计资料总结表4-3设计弯沉值28.01〔0.01mm〕相关设计资料汇总材料名称中粒式沥青混凝土7180012001.00.3344粗粒式沥青混凝土8120010000.80.2817石灰粉煤灰碎石2515000.50.2793级配碎砾石305500.2250.0978土基－33.5－－9.确定级配碎砾石层厚度单轴双轮组弯沉修正数查表，弹性三层体系外表弯沉系数诺谟图，得又∵得∴由及，查表得，得故级配碎砾石层厚度为30cm10.构造层的拉应力验算(1)中粒式密级配沥青混凝土层底拉应力查表，三层连续体系上层底面拉应力系数诺模图得＜0，即沥青上面层层底受压应力。(2)粗粒式密级配沥青混凝土层底拉应力查表得＜0，即沥青下面层层底拉应力。(3)石灰粉煤灰碎石基层层底拉应力查图，三层连续体系上层底面拉应力系数诺模图得=0.1851.30.85＜0.3787，满足该层层底弯拉应力的要求。11.验算防冻层厚度该设计路段的一般路基处于中湿状态，此类状态下砂石类粉性土的最小防冻层厚度为45～50cm，路面构造层厚度为70cm，满足防冻要求。4.3路面排水4.3.1路面地表排水1.路面外表排水路面外表排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩的外表水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。路面外表设计原则如下：(1)降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，防止行车道路路面内出现积水；(2)在路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面外表水；(3)在路堤较高，边坡坡面在未做防护而易遭受路面外表水流冲刷，或者坡面虽已采取防护措施但仍有可能受到冲刷时，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，聚集路面外表水，然后通过泄水口和急流槽排离路堤；(4)设置拦水带聚集路面外表水时，拦水带过水面内的水面，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘线，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。2.中央分隔带排水(1)宽度小于3m且外表采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的外表水排向两侧行车道，其坡度与路面的横坡度一样；在超高路段上，可在分隔带上侧边缘处设置缘石或泄水口，或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或碟形混凝土浅沟和泄水口，以拦截和排泄上侧半幅路面的外表水。(2)宽度大于3m且外表未采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的外表水聚集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。(3)外表无坡面且未采用外表排水措施的中央分隔带，降落在分隔带上的外表水下渗，由分隔带内的地下排水设施排除。4.3.2路面内部排水新建路面需设置各种接缝，而路面在使用期间又出现各种裂缝、松散、坑槽等病害。降落在路面外表的水，会通过路面接缝、裂缝、路面外表孔隙和路肩渗入路面，或是由高水位地下水、截断的含水层和当地泉水进入路面构造。此外，道路两侧有临时积水时，水分也可能侧向渗入路面构造内部。1.路面边缘排水路面边缘排水系统是由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟、纵向排水沟、横向出水管和过滤轴织物组成的边缘排水系统。该系统是将渗入路面构造内部的自由水，先沿路面构造层间空隙或某一透水层横向流入由透水性材料组成的纵向集水沟，并汇流入沟中的带孔或槽口集水管内，再由间隔一定距离布设的横向出水管排引出路基。2.排水基层的排水基层排水系统是直接在面层下设置透水性排水基层，在其边缘设置纵向集水沟和排水管及横向出水管等，组成排水基层排水系统，采用透水性材料作基层，使渗入路面构造内的水分，先通过竖向渗流进入排水层，然后横向渗流进入纵向积水和排水管，再由横向出水管排引出路基。4.4涵洞4.4.1涵位选择规定1.在路线通过较长的低洼、泥沼地带时，在具有天然纵坡