道路设计二级公路毕业设计论文

'21道路勘测设计1.1设计概况本设计为桂林至梧洲专用二级公路马江段，路线至长为1191.737m本路段以丘陵地貌为主，地面相对高差大多为5～20m，局部见低山，地形起伏不算太大；沿路需经过一道山脊和一块高产田，交通便利。桂林属典型的喀斯特地貌石灰岩地形，大部分为丘陵，有很多面积较小的山间盆地。桂林市区坐落在湘桂走廊中的一個相对较大的平原里。桂84林市南部有破碎的丘陵平原，西部、北部和东部是大面积的山地。桂林在自然地理带上属温带，气候带属亚热带，气候为亚热带季风性湿润气候，属中亚热带湿润季风区，温和多雨，雨热同期，气候适宜。桂林夏季温度有時在30攝氏度以上，偶尔有40度以上的高温。冬季大约在零度左右，很少下雪。桂林年平均气温约19攝氏度。桂林全年无霜期为309天。年降水量1926mm。桂林属于「梅雨」地区，夏季降水集中，雨量大。降梅雨时，天气闷热，空气潮湿，河水暴涨。经常形成洪灾，对桂林的经济特別是旅游业造成极大的危害。因为雨季相对来说时间比较长，跨度比较大，所以路基土方及构造物要不失时机地做好施工计划安排。勘察区无大的主干水系通过，地表水主要分布在山塘、溪流中，其水位与水量随季节性变化大。沿线地下水类型主要有：孔隙水、裂隙水。地下水位随大气降水及季节的变化而波动较大，山坡上地下水位一般埋深较大，勘察时一般没有测到。冲沟中地下水位一般埋深较浅，对路基影响一般不大，但对冲沟中的构筑物基坑开挖有不利影响，施工时应采取排水措施。地表水对场地边坡有一定冲刷作用，应采取适当的坡面防护。地下水对钢筋混凝土无侵蚀性。1.2设计标准1.2.1设计依据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）《公路路基设计规范》（JTGD202006）《公路工程技术标准》（JTGD20-2003）《路面》设计手册《路基》设计手册《涵洞》设计手册2 2《公路勘测设计》张雨化（人民交通出版社）《路基路面工程》邓学钧（人民交通出版社）《桥涵水文与水力学》闻德荪（人民交通出版社）1.2.2主要技术指标221、公路等级：平原微丘区汽车专用二级公路2、公路类型：新建汽车专用二级公路3、设计荷载：公路一级荷载4、直线最大长度：1600m5、设计车速：80km/h6、直线最小长度：同向曲线间：480m反向曲线间：160m7、圆曲线最小半径：400m21018、缓和曲线最小长度：70m9、竖曲线最小半径：凸形Rmin=5000m凹形Rmin=4000m1.2.3主要名词解释1.路线：公路的中线。2.设计车速：指公路几何设计采用的车速。本设计采用二级公路80km/h3.路线平面：公路中线在水平面上的投影。4.纵断面:用一曲面沿公路中线竖直剖切，展开的平面。5.横断面：沿公路中线上任一点作法向剖切面。6.线形：公路中线的空间形状。7.缓和曲线：指在直线和圆曲线或者半径不同的同向曲线之间设置曲率连续的曲线。本设计交点2和交点3处设置了缓和曲线。8.设计标高：即路基的设计标高。在本设计中是路基中线的标高。9.路基标准横断面：路幅范围的各组成部分的布置及尺寸。10.路基：按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够的强度，稳定性，耐久性。101 10111.边沟：为汇集和排除路面边坡的流水,在路堑两侧设置的纵向水沟。本设计采用了矩形边沟设计。12.水泥混凝土路面：指以水泥混凝土面板和基层所组成的路面，亦称刚性路面。13.柔性路面：在柔性基础上铺筑沥青面层或用一塑性细粒土稳定各种集料的中，低级路面结构，因具有较大的塑性变形能力,而称为柔性路面。14.沥青路面：在柔性基层，半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料面层的路面结构。1.3公路的平面设计1.3.1选线的一般原则1、在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、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、迅速的前提下做到工程量小、造价低、经济适用。3、在平原地区尽量少占田地和经济作物田。4、选线时应深入了解当地的工程地质和水文地质情况，弄清它们对工程的影响。5、选线时还要注意环境的保护。1.3.2选线的步骤本设计为桂林至汽车专用二级公路，选线方法采用纸上选线，根据1:2000的地形图并结合当地地质、水文资料，初步拟订线路。具体步骤如下：1、路线带选择本路段大部分在落差不是很大的山岭穿行，并于起点和中间处经过一块高产田，地形不是很复杂，但填挖方的地方比较多，而且需要在经过高产田的时候需要进行软地基处理，在该重丘地形中地形起伏均在5m∽20m内，公路设计中力求少占农田和经济作物田。本路段为丘陵地形，在路线布置中自然要尽量避开为数不多的水稻田及桔林。特别是在水田集中的地段尽量选择了较短距离的穿越方案。2、具体定线经过以上工作，路线雏形已经明显勾画出来。根据技术标准地形及路线方案，做到减少工程量，避免高填深挖，同时又尽量缩短路线长度。在起点和第一个交点处尽量做到少占用田地，尽量饶过高产田，并且留出一定的空隙，但是为了符合线形设计规范，在第一个交点处还是占用了小部分的高产田。尽量把线形控制在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计，最后定出了道路中线。（平面线形布置如图1-2）1.3.3平曲线要素计算101 101图1-1平曲线计算图示1、对JD1进行平面要素设计计算。拟定,,,,2、对JD2进行平面要素设计计算。101 101拟定,,,,交点3同样进行平曲线要素设计计算。得出曲线计算表如表1-1。1.3.4总结方案依照公路选线的一般原则，本设计中选线尽量少占农田，在平原微丘区地形中综合考虑了地形及线路曲直因素，做到减少工程量，避免高填深挖，同时又尽量缩短路线长度。本设计中圆曲线半径以及缓和曲线长度等取值都满足《公路路线设计规范》和《公路工程技术标准》要求。具体线形指标见《直线、曲线及转角表》。101 101图1-2线路平面布置图1.3.5平曲线计算成果表1-1平曲线计算成果表交点号起点JD1JD2JD3终点交点坐标X692205.64692110.34692407.52692600.80101 101692703.05Y521479.59521711.04522178.88522178.88522399.82交点桩号K0+000.00K0+250.305K0+787.223K0+967.437K1+191.737转角值54°48′22.5″(Z)57°34′29.1″(Z)65°10′01.2″(Y)半径（m）200125101 101125缓和曲线长度（m）808080切线长度（m）144.321107.828101.969曲线长度（m）271.3099185.6086202.1723外距(m)26.7783.82101 10124.934校正值（m）17.3320.7919.1541.3.6逐桩坐标计算1、本设计路段已有地区的平面控制网，因此逐桩坐标计算采用原有坐标系统进行计算。2、逐桩坐标计算即路线中桩坐标计算，其计算方法、原理、步骤具体如下：（1）计算交点坐标，其坐标可从地形图上直接量取。（2）计算各中桩坐标，可先计算直线和曲线主要点坐标，然后计算缓和曲线上每一个中桩的坐标，计算公式如下：直线上中桩坐标计算设交点坐标为JD（XJ，YJ）交点相邻直线的方位角分别为A1和A2则ZH点坐标：(1-1)(1-2)HZ点坐标：(1-3)(1-4)设直线上加桩里程为L，ZH，HZ表示曲线起终点里程，则前直线上任意点坐标（L≤ZH）(1-5)(1-6)后直线上任意点坐标(L>HZ)101 101(1-7)(1-8)设缓和曲线单曲线中桩坐标计算曲线上任点的切线横距(1-9)式中：—缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)的曲线长；—缓和曲线长度。第一缓和曲线（ZH—HY）任意点坐标(1-10)(1-11)式中：—转角符号，右偏为“+”，左偏为“-”。圆曲线内任意点坐标(i)由HY～YH时(1-12)(1-13)式中:—圆曲线内任意点至HY点的曲线长；XHY、YHY—HY点的坐标。（ii）由YH～HY时(1-14)(1-15)式中:—圆曲线内任意点至YH点的曲线长。101 101第二缓和曲线（HZ～YH）内任意点的坐标(1-16)(1-17)式中:—第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。3、坐标计算成果见逐桩坐标表.1.4竖曲线设计1.4.1纵曲线线形设计的一般原则1、纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续，平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁的起伏。2、应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处之线形。3、较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近坡顶的纵坡宜适当放缓。4、相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。5、交叉处前后的纵坡应平缓。6、在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。1.4.2平曲线与竖曲线的组合一般原则1、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”。2、平曲线与竖曲线大小应保持均衡。3、要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。4、小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。5、平曲线段最好只设一个竖曲线，最多不宜超过两个竖曲线。6、平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。对计算行车速度高的公路，线形设计和周围环境配合尤为重要。1.4.3纵坡设计步骤⑴准备工作：拉坡之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。⑵101 101标注控制点：控制点是影响纵坡设计的标高控制点。如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。⑶试坡：试坡主要是在已标注“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，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。⑷调整：初定纵坡后，将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术规范检查设计的最大、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理。⑸核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，初画横断面，检查是否填挖过大、坡角落空或过远等。⑹定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高记确定下来。在本设计中，按照设计步骤制定竖曲线，由于这条路段高差一般在20m左右，所以为了达到挖填平衡，设置了2个变坡点，并依照平曲线及横断面考虑到了涵洞的设计，由于中间经过了几处高产田，所以为了少占用田地面积，从而使纵坡在这些路段尽量与高产田在高程上相等，以减少拉坡和放坡，少占用良田面积。1.4.4设计依据根据《公路路线设计规范》平原微丘区汽车专用二级公路，凹、凸型竖曲线最小半径均为4500m，最大纵坡坡度为6%，最小坡长为200m。综合考虑填挖平衡，平纵曲线搭配等因素本设计设置一个前凸后凹型竖曲线，并将变坡点设置在K0+430和K0+808号桩上,两个变坡点边坡度分别为1.92%≈2%和-1.05%≈-1%与-1.05%≈-1%和1.02%≈1%，凹型竖曲线半径取3000m，凸型竖曲线半径取5000m。1.4.4竖曲线要素及各中桩高程计算变坡点桩号：K0+430.00变坡点高程271.6m1、竖曲线要素计算：曲线长：101 101图1-3竖曲线计算图示切线长：外距：第一个变坡点处竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线终点桩号竖曲线终点高程2、各中桩设计高程计算：以K0+400桩为例计算设计高程横距竖距切线高程设计高程其他20米整桩及平曲线主点的中桩设计高程见路基设计表表1-2路基设计表桩号地面设计填挖高度高程高程101 101(ｍ)(ｍ)(ｍ)填挖K0+000256.5264.197.6920259.8264.534.7340261.4264.883.4860262.4101 101265.222.8280264.2265.571.37100263.4265.912.51120264.8266.261.46140265.8266.60.8101 101160264.4266.952.55180264.1267.293.19185.984264.1267.43.3191.737263.1267.494.39200263.4267.644.24101 101220260.2267.987.78240260.1268.338.23260260.3268.678.37280261269.028.02297.294261101 101269.318.31300263.4269.365.96320268.7269.711.01340272.5270.052.45360276.1270.395.71101 101380277.7270.746.96400278.4271.087.32420277.1271.435.67440278.4271.766.64460279.8272.03101 1017.77K0+480280.4272.21838.18500278.4272.325056.07520276.4272.35184.05540276.7272.298554.4560277101 101272.16534.83580275.4271.963083.44600273.1271.751851.35620272.4271.540620.86640271.4271.329390.07101 101660276.4271.118165.28680274.5270.906943.59700271.4270.695710.7720268.4270.484482.08740264.4270.273255.87101 101759.395264.4270.068415.67760264.1270.062025.96780264.3269.850795.55800263.8269.639565.84820263.2101 101269.449036.25825.004262.4269.418947.02840263.5269.378755.88860262.9269.441816.54865.004262.9269.478446.58101 101865.468262.9269.482266.58880263.4269.625136.23900260.8269.829159.03905.468260.8269.884939.08K0+920260.4270.033169.63101 101940261.1270.237189.14960266.4270.44124.04980268.4270.645212.25987.641269.7270.723161.02K1+000272.4101 101270.849231.5520275.4271.053244.3540276.4271.257265.1460277.4271.461285.9467.641275271.539223.46101 10180268.1271.665293.57100259.4271.8693112.47120264.1272.073327.97140265.8272.277346.48160272.4272.481360.08101 101180276.4272.685373.71191.737276.7272.80513.89图1-4纵断面示意图1.4.5竖曲线设计方案101 101本路线属于微丘区和典型的喀斯特地形，最高处和最低处落差不是太大但不均匀，既要避开经过高产田的路线设计，又要注意沿路挖填方的合理布置，避免从更远处进行挖田，根据规范里面二级公路纵坡设计的标准进行设计，在坡脚的转折处也很好的处理了竖曲线的设计。充分考虑了视距以及纵平面的线形组合设计。1.5横断面设计1.5.1设计依据根据中华人民共和国交通部发布《公路路线设计规范》（2006年版），丘陵地区汽车专用二级公路横断面标准，设计横断面如下：行车道宽7.5m，路肩宽0.75m,路基宽7.5+0.75×2=9m，路拱坡度6%，路肩坡度3%。根据规范小于250m圆曲线需设加宽，本设计中需设置加宽。不设超高的圆曲线最小半径为2500m，故都应设置超高，并采用绕路中线旋转方式。1.5.2加宽计算二级公路，三级公路等圆曲线半径小于或者等于250m时，应设置加宽。圆曲线上的路面加宽应设置在圆曲线的内侧。在各级公路的路面加宽后，路基也应相应的加宽，本设计半径为125m和200m，为了避免在半径比较小的地方发生汽车转向时的意外和危险性，所以在交点处都应设置加宽，加宽表见表S3-3。设置回旋线或超高过度段时，加宽过度段长度应采用与回旋线或超高过度段长度相同的数值。不设置回旋线或者超高过度段时，加宽过度段长度应按渐变率为1：15且长度不小于10m的要求设置。1.5.3超高计算超高的公式依据《道路勘测设计》（人民交通出版社）P115，5-10公式计算如下，表1-3超高公式超高位置计算公式圆曲线上外缘101 101中线内缘过渡段上外缘中线内缘101 101式中:—路面宽度；—路肩外缘最大抬高值；—路肩宽度；—路中线最大抬高值；—路拱坡度；—路基内缘最大降低值；—路肩坡度；—距离处路基外缘抬高值；—超高横坡度；—距离处路中线抬高值；—圆曲线加宽值；—距离处路基内缘降低值；—距离处路基加宽值。—超高缓和段长度（或缓和曲线长度）；—与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离；—超高缓和段中任一点至起点的距离；1、JD1上应设置超高，对JD1进行超高计算。圆曲线上超高计算：超高横坡度ih=6%外缘：中线：内缘：2、路基超高加宽表如下。表1-4路基超高加宽表(左侧)桩号路基左侧101 101路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K0+0006.0003.7500.000-2.000-3.000K0+0206.0003.7500.000-2.000-3.000K0+0406.0003.7500.000-2.000-3.000101 101K0+0606.0003.7500.000-2.000-3.000K0+0806.0003.7500.000-2.000-3.000K0+1006.0003.7500.000-2.000-3.000K0+1206.1403.8900.140-2.000-3.000101 101K0+1406.3404.0900.340-2.000-3.000K0+1606.5404.2900.540-3.402-3.402K0+1806.7404.4900.740-5.402-5.402K0+185.9846.8004.5500.800-6.000-6.000101 101K0+191.7376.8004.5500.800-6.000-6.000K0+2006.8004.5500.800-6.000-6.000K0+2206.8004.5500.800-6.000-6.000K0+2406.8004.5500.800-6.000-6.000101 101K0+2606.8004.5500.800-6.000-6.000K0+2806.8004.5500.800-6.000-6.000K0+297.2946.8004.5500.800-6.000-6.000K0+3006.7734.5230.773-5.729-5.729101 101K0+3206.5734.3230.573-3.729-3.729K0+3406.3734.1230.373-2.000-3.000K0+3606.1733.9230.173-2.000-3.000K0+3806.0003.7500.000-2.000-3.000101 101续表1-4路基超高加宽表(右侧)桩号路基右侧路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K0+0006.0003.7500.000-2.000-3.000K0+0206.0003.7500.000-2.000-3.000K0+0406.000101 1013.7500.000-2.000-3.000K0+0606.0003.7500.000-2.000-3.000K0+0806.0003.7500.000-2.000-3.000K0+1006.0003.7500.000-2.000-3.000K0+1206.000101 1013.7500.000-0.598-3.000K0+1406.0003.7500.0001.402-3.000K0+1606.0003.7500.0003.402-3.000K0+1806.0003.7500.0005.402-3.000K0+185.9846.000101 1013.7500.0006.000-3.000K0+191.7376.0003.7500.0006.000-3.000K0+2006.0003.7500.0006.000-3.000K0+2206.0003.7500.0006.000-3.000K0+2406.000101 1013.7500.0006.000-3.000K0+2606.0003.7500.0006.000-3.000K0+2806.0003.7500.0006.000-3.000K0+297.2946.0003.7500.0006.000-3.000K0+3006.000101 1013.7500.0005.729-3.000K0+3206.0003.7500.0003.729-3.000K0+3406.0003.7500.0001.729-3.000K0+3606.0003.7500.000-0.271-3.000K0+3806.000101 1013.7500.000-2.000-3.0001.6可行性论证论证要素：视距，合成坡度，平纵线形的配合1.6.1视距各级公路都要求有合理的视距，据《公路路线设计规范》JTJ(011-94)7.9.2要求：汽车专用二级公路的视距应满足会车视距的要求，其长度不小于停车视距的两倍，汽车专用二级公路的停车视距为110m，因此视距要满足不小于220m。（1-18）—行驶速度，当设计车速为120～80km/h时采用设计车速的85%(km/h)；—感觉和制动反应的总时间，一般取2.5s；—路面与轮胎之间的附着系数；—道路阻力系数。（干燥水泥混凝土路面附着系数：；水泥混凝土路面滚动阻力系数：；道路纵坡度：上坡，下坡）上坡：下坡：可见在本设计中视距要求小于规范规定最小值，故可采用规范规定视距进行设计。在第二个变坡点处计算视距。（上坡i=-0.01，下坡i=0.01）101 101上坡：下坡：1.6.2合成坡度根据《公路路线设计规范》〔JTGD20-2006〕表8.5.1中，平原微丘区汽车专用二级公路的最大容许合成坡度为，且最小合成坡度不宜小于0.5%，在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%。合成纵坡计算公式为：（1-19）式中:-----合成坡度(%)；-----纵坡坡度(%)；-----超高坡度或路面横坡(%)。（本设计中：路面横坡为2%；纵坡为和2%；圆曲线上超高坡度为3%）验算如下：演算前部分上坡合成坡度。所以在本设计中，上坡的合成坡度在限界以内，满足规范的要求。演算后部分下坡合成坡度。所以在本设计中，下坡的合成坡度也在限界以内，满足规范的要求。所以说明所采用的坡度满足规范要求。1.6.3平纵线形的配合《公路路线设计规范》〔JTGD20-2006〕中，9.4.4中规定：在平纵线形设计中应避免以下组合：1、直线段内不能插入短的竖曲线。2、小半径曲线不宜与缓和曲线相互重叠。3、直线上的纵面线形应避免出现驼峰，暗凹跳跃等使驾驶员视觉中断的线形。101 1014、避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短，半径小的凹形竖曲线。5、凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不能插入小半径的平曲线。6、凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得与反向平曲线的拐点重合。经上述计算论证，本设计中的线形组合满足以上要求的规定。2路基设计2.1设计要求设计应符合公路建设的基本原则和设计规范。路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要，尽量少占农田。路线的路基设计，应保证路基不被洪水淹没或冲毁。必须穿过耕种地区的路基，必要时，可进行边坡加固或修建矮墙，以防边坡坍塌，并尽量节约用地，原有的梯田，因筑路受到破坏，应给予修复。坡陡于1：5的坡地上的填方路基，在修筑前，要将地面挖成台阶，台阶宽度不小于1m,台阶顶面应做成2%-4%的反向横坡。坡上的板填半挖路基，若原地面横坡较陡，填方破脚伸出很远，施工很困难且变坡稳定性较差时，可设置挡土墙。坡坳形地段路基设计除应根据当地土质及水文情况适当放缓挖方边坡外，还应在挖方破脚设置矮墙或上挡墙。尽量考虑路基工程的经济性，使填挖达到平衡。路基不能产生给路面带来不良的不均匀的沉降，填方路基要充分压实。加强园林绿化，改善变化后的地形和景观101 1012.2路基断面尺寸2.2.1路基宽度根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）6.1.2可知，平原微丘区汽车专用二级公路的路基宽度为12m，双车道的行车道宽度为2×3.75m，路肩宽度为0.75m。图2-1标准横断面示意图2.2.2路基高度1、《公路路线设计规范》〔JTGD20-2006〕8.1.1.1规定新建公路的路基设计标高采用路缘外侧的标高。2、沿河及受水淹浸的路基设计标高应高出设计洪水频率（1/50）计算的水位加上壅水位再加上0.5m以上。3、在填方边坡中，路堤填土高度小于8m的，路堤边坡值为1：1.5，当填土高度大于8m时，路堤上部边坡值为1：1.5，8m以下边坡值为1：1.75。4、在挖方边坡中，当边坡高度大于10m时，路堑下部边坡值为1：0.5，10m以上边坡值为1：0.75，而且在变化处设1m宽的碎落台。2.3路堤边坡稳定性分析由于填土均质，采用直线形边坡路堤，按表解法进行边坡稳定性分析。将土体划分各小块，其宽度为b、高为a、滑弧全长L，将此三者换算成边坡高度H的表达式，即（2-1）（2-2）（2-3）每一米坡长的土块总量为（2-4）101 101其法向和切向分为（2-5）（2-6）稳定系数为（2-7）令：由此得（2-8）式中：H———边坡高度，m;（取10）c———土的粘聚力，KP；（取10）———土的容重，kN/m3;(取20)f———土的内摩擦系数，，为土的内摩擦角，º；（取=25º）A，B———查《路基路面工程》表4-3得表2-1稳定性数据分析表101 101A3.042.542.151.91.71B6.256.507.158.3310.101.731.511.361.301.30边坡稳定系数，满足稳定系数要求（1.25～1.5）2.4路基填土与压实2.4.1填土的选择路基的强度与稳定性，取决于土的性质和当地的自然因素。并与填土的高度和施工技术有关。在填土时应综合考虑，据《公路路基设计规范》（JTGD202006）可知，路基填料最小强度和最大粒径如表2-1表2-1路基填料强度和粒径101 101项目分类路面底面以下深度（cm）填料最小强度（汽车专用二级公路（CBR）（%）填料最大粒径（cm）填方路基上路床0-30610下路床30-80410上路堤80-150315下路堤101 101150以下215零填及路堑路床0-306102.4.2不同土质填筑路堤1、如透水性较小的土层，位于透水性较大的土层下面，则透水性较小的土层表面应自填方轴线向两边做成不小于4%的坡度。2、如透水性较大的土层位于透水性较小的土层下面，则透水性较大的土层表面应做成平台。3、为了防止雨水冲刷，可覆盖透水性较小的土层。4、允许使用取土场内上述各种土的天然混合物。5、透水的土与不透水的土，不能非成层使用，以免在填方内形成水囊。2.4.3路基压实为了保证路基的强度和稳定性，使路面有一个必要的稳固基础，在填筑土质路堤时，在压实路基时，必须分层压实，其压实标准据《路基设计规范》（JTJD20-2006）3.3.2如下表2-2表2-2压实标准项目分类路面底面以下深度（cm）压实度（%）（汽车专用二级公路）填方路基101 101上路床0-30≥93下路床30-80≥93上路堤80-150≥90下路堤150以下≥90零填及路堑路床0-30≥932.4.4路基处理因为本设计路线经过一片田地，属于软土地基，需要经过处理，采用的方法为换填法。101 101软土地基在我国分布很广，软土地基，通常情况下地基承载力达不到其上面构造物要求的承载力，或虽在建筑物施工时能达到要求，但在后期使用过程中由于地基本身的原因或水的原因，使地基失稳，造成路面严重破坏，处理好路基，是设计的重大环节。公路是一条带状的承受动静两种荷载的特殊人工建筑物，由于它分布较广，使用要求较高，因而对地基提出了较高的要求。本设计所经过的路段除田间，冲沟，水塘地段有淤泥的不良地段外，其他地段的地基承载力很好，地质也良好。对于有淤泥层的地段，由于深度都在3-5米以内，一般通过清淤泥换填法进行处理。填料采用碎石土，石渣等，其上铺0.5米的砂砾垫层土工隔栅。对于地质条件差，且在路基范围内有少量地下水渗出的土质地堑，边坡采用护面墙进行防护。对于挖方大于30米以上的特殊地基采用锚杆加固以及预应力锚杆挂网喷混凝土进行处理，增强路基稳定性。2.5路基土石方计算与调配路基土石方工程量是公路工程的主要工程项目，在公路工程中占有很大比重，土石方工程量又是公路方案评比与比选的主要经济技术指标之一。土石方计算与调配的主要任务：计算路基土石方工程数量，合理进行土石方调运，并计算土石方的运量。为编制公路工程概预算，公路施工组织，施工计量支付提供依据。2.5.1土石方计算的基本公式路基土石方计算工作量较大，加之路基填挖的不规则性，要精确计算土石方体积是十分困难的，在工程上通常采用近似计算：假定相邻两断面间为以棱柱体，按平均断面法计算：(2-9)式中,—两断面面积；—相邻断面的间距。2.5.2土石方调配土石方调配是指路基挖方合理移用于填方路堤，以及适当布置取土坑及齐土堆的土石调运和运量计算工作。通过合理调配，合理解决路段土石方平衡与利用问题，达到‘填’方有所‘取’，‘挖’方有所‘用’，避免不必要的路外借土和弃土，尽量减少占用耕地。调配要求：1、土石方调配应按‘先横向后纵向’的次序；2、纵向调运的最远距离一般应小于经济运距。(2-10)式中—借方单价—免费运距101 101—远运运距费单价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，少做上破调运。4、借方，弃方应与借土迁田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响。5、不同性质的土质应分别调运，调运时可以以石代土，但不能以土代石。6、回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。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，表格法又分逐桩和分段调运两种方法，一般采用分段调运。表格调配法的方法步骤如下：1、准备工作：调配前先对土石方计算进行复核，确认后方可进行。2、横向调运：即计算本桩利用，填缺，挖余3、纵向调运：（1）确定经济运距。（2）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。（3）计算调运数量和运距。（4）计算借方数量和废方数量和总数量。借方数量=填缺-纵向调入本桩的数量(2-11)废方数量=挖余-纵向调出本桩的数量(2-12)总数量=纵向调数量+废方数量+借方调运数量(2-13)计算后分土石填入表格中。4、复核（1）横向调运复核：填方=本桩利用+填缺(2-14)挖方=本桩利用+挖余(2-15)（2）纵向调调运复核：101 101挖余=纵向调运+废方(2-16)（3）总调运量复核：挖方+借方=填方+废方(2-17)5、计算计价土石方：计价土石方是指概预算编制中需要单独计算费用的土石方数量，土石方计算中所有挖方都应以计价，但对于填方则不然，因为移挖作填的调运方已在挖方中计算了费用，只有在路外的借方才计价，因此，计价土石方必须通过土石方调配后才能确定其数量。计价土石方=挖方数量+借方数量(2-18)一般工程中指的某公路的土石方总数量，就是指计价土石方的总数量。桂林地区属于喀斯特地形，岩石比较多，纯粹的土块比较难以挖掘，所以尽量达到填挖平衡。以减少开支。101 1013挡土墙设计计算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。在公路工程中，它广泛应用于支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。挡土墙的形式很多，最常用的是重力式挡土墙。因而本设计中采用重力式挡土墙。挡土墙是用来承受土体侧压力的构造物，它应具有足够的强度和稳定性挡土墙可能的破坏形式有：滑移、倾覆、不均匀沉陷和墙身断裂等。因此挡土墙的设计应保证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能力和偏心距不超过容许值。这就要求在拟定墙身断面形式和尺寸之后，对上述几方面进行验算。挡土墙的验算方法有两种：一是采用总安全系数的容许应力法；二是采用分项安全系数的极限状态法。本段设计中大部分的路基为填方路基,最高的填方高度达21m。由于部分路段经过农田考虑到尽量少占农田以及经济效应，需设置挡土墙，其最大填方高度有12.4m之多，为安全起见，以下将以10m为设计高进行挡土墙设计演算。但桂林地区土质较硬，多岩石，比较稳固。所以挡土墙强度可稍微放低。3.1设计资料1．墙身构造：拟采用浆砌片石挡土墙，填土边坡1:1.5。墙高H=10m，填土高a=3m，墙身背仰斜角1：M，墙底倾斜角1：N等其余参数根据设计要求和规范自行拟定（取1:M=1：0.251:N=1:0.25）墙体分段长度10m..2.车辆荷载：计算荷载，公路Ⅰ级荷载3.土壤地质情况：墙背填土容重r=20KN/m3,计算内摩擦角；粘土类土地基，容许承载力[σ]=250KPa基底摩擦系数。4.墙身材料：5号砂浆砌25片石，砌体容量,砌体容许压应力，容许剪应力。容许拉应力[]=80KPa5.公路等级：山岭区二级公路；设计车速：80km/h6.设计依据：《路线设计手册》、《路基路面工程》重力式挡土墙设计计算图，如图3-1所示：101 101图3-1重力式挡土墙设计图3.2车辆荷载检算墙背后填土表面会有车辆荷载作用，使土体中产生附加的竖向应力，从而产生附加的侧向应力。可以近似的按均布荷载来计算。3.2.1计算荷载（1）设破裂面交于荷载范围内。（3-1）=0.317m（3-2）Bο=(H+a)tgθ－(b－Htgα)=(10+3)tg30°14′－(4.5+10×0.25)=1017m（2）求纵向分布长度一辆重车的扩散长度为大于挡土墙分段长度10m,取计算长度L=22.23m。布置一辆重车的总重力为550KN。101 101（3）计算车辆荷载总重之Q车轮中心距路基边缘0.5m，，重车右破裂棱体内仅能布置轴重的一半。（4）换算土层厚度hO=∑Q/(γBOL)=275/(20×1.177×22.23=0.526m3.2.2验算荷载挂车-100，按,布置在路基全宽。3.3主动土压力计算3.3.1设计荷载：公路Ⅰ级荷载1）求破裂角θ假设破裂面交于荷载内，采用相应的公式计算A=（3-3）==0.35tg=0.649θ=arctg0.649=32°58′验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵:（H+a）tgθ=13×0.608=7.904m荷载内缘至墙踵:因7.5＜7.904＜14.5故破裂面交于荷载内，与原假设相符，所以选用的的公式正确。b－Htgα+d=4.5+10×0.25+0.5=7.5m荷载外缘至墙踵:b－Htgα+d+bo=7.5+7+14.5m（2）求主动土压力系数K和K1=0.132101 101（2）求主动土压力及作用点位置Z：（3）基底倾斜土压力对墙趾力臂：3.3.2验算荷载：公路Ⅰ级荷载计算方法与采用公式同设计荷载相同，在式中取ho=0.96m,d=0m。计算结果如下：θ=32.9°=0.138=1.661比较设计荷载与验算荷载的计算结果可知，验算荷载时的土压力大。若墙身断面尺寸关系由滑动控制，则可肯定按验算荷载时的土压力计算，因对Kc的要求均为本算例中，基底摩擦系数小，仅为f=0.3，估计为滑动控制，故先采用挂车-100的土压力计算。101 1013.4挡土墙截面设计选择墙面不平行于墙背，基底倾斜1:5（）。通过试算，拟定墙顶。3.4.1计算墙身重G及其力臂EQ墙身重G及其力臂EQ计算结果列如表3-1表3-1墙重G及其力臂EG表体积V（m3）重量（KN）力臂EG（m）101 1013.4.2抗滑稳定性验算（3-4）3.4.3抗倾覆稳定验算（3-5）稳定性验算的结果表明，断面尺寸由滑动控制，上述估计符合实际，故可不必采用汽车—超20级的土压力计算。3.4.4基底应力的计算3.4.5截面应力验算101 101墙面，墙背互相平行，截面的最大应力出现在接近基底处。由基底应力检算可知偏心距及基底应力均满足地基的要求，墙身截面也能满足墙身材料的要求，故可不做检算。通过上述计算所拟定的截面尺寸符合要求，决定采用此截面。顶宽2.5米，墙高10米，墙背，墙面平行且仰斜1:0.25。3.5挡土墙的施工3.5.1布置本设计的档土墙为路堤重力式挡土墙，纵向每隔10米设一伸缩缝或者沉降缝，并填以沥青麻筋。当墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底做成1:5的纵坡。当地基为岩石时，可沿纵向做成台阶。台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不大于1:2。横向选择在墙高较大、墙身断面或基础形式有变异处，以及其他必须桩号的横断面图上进行。3.5.2排水设施：设置地面排水沟；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗；设置墙身泄水孔，孔径为0.1米，孔距为3米并错开设置。3.5.3其它设施墙底采用换填石砾土，墙后填以粗粒料20厘米，每排泄水孔下设10厘米的粘土隔水层。3.6防护工程土质挖方路段，当挖方高度小于等于3m时，填方路段边坡包括已设置挡土墙的路段均采用直接植草皮防护，保证公路沿线没有黄土裸露。对于填挖方较大的边坡采用以下方法进行处理，以保证边坡的稳定。3.6.1抹面对部分路堑边坡采用抹面防护。材料采用水泥石灰砂浆（厚度3厘米）。工程数量见表3-6-1表3-2工程数量表材料体积比每平方米用料水泥10%101 1013.5kg石灰20%3.0kg砂70%0.03施工注意事项：防护时要严格封闭，如在其边坡顶部做截水沟，沟底及沟边也要用抹面防护；大面积抹面时，每隔10米设伸缩缝，伸缩缝宽2厘米，缝内用沥青麻筋填塞紧密；沥青的软化点要高于当地气温，用量为0.3kg/；抹面厚度为10厘米，采用等厚度截面；应对抹面工程经常检查，发现裂缝开裂或脱落应及时灌浆修补。3.6.2护面墙对部分路堑边坡采用抹面，顶宽0.4米，底宽0.4+0.1H=0.5米。沿墙身长度每隔10米设置2厘米宽的伸缩缝一道，用沥青麻筋填塞深入12厘米，护面墙基础修筑在不同岩石时，在其相邻处设置沉降缝一道，2要求同伸缩缝。墙身上下左右每隔3米设泄水孔一个，每排错开设置，在边坡水流较多处适当加密泄水孔，孔口大小为10厘米×10厘米。在泄水孔后面用碎石和砂作成反滤层。护面墙设在可靠的地基上，埋置深度在冰冻线下0.25米。护面墙的墙底做成向内倾斜的反坡，其倾斜度（m=0.75）。为增加护面墙的稳定性，墙背每5米高设一耳墙，耳墙宽1米，当岩石中有凹陷时，应局部用石砌圬工填塞镶砌，并使圬工深入软弱岩层或局部凹陷处，支托突出的岩石。护面墙的顶部应用原土夯填，以免边坡水流冲刷渗入墙后引起破坏。修筑护面墙前对所防护的边坡应清除风化层至新鲜岩面，凹陷处可挖成错台，对风化迅速的岩层等边坡，清挖出新鲜岩面后应立即修筑护面墙。101 101图3-2护面墙剖面图3.6.3拱形浆砌片石骨架护坡对路堤边坡和部分路堑段边坡采用，拱内种草。骨架应镶入坡面一定深度，其表面及草皮平顺。为便利养护，应在适当的位置设置阶梯形踏步。施工前应清除坡面浮土碎石，填补坑凹。骨架内草皮应与坡面和骨架密贴，以防表水渗入。在桂林地区这种旅游区比较发达的地方，仅仅做挡土墙虽然可以使边破或者路堑稳固，但不如适当的做护面墙种植花草。可以使沿路风光更加漂亮。本设计采用了拱形浆砌片石骨架护坡的设计。101 1014路基路面排水4.1路基排水设计4.1.1地表排水设备的类型边沟：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。截水沟：设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当处，用以截引路基上方流向路基的地表径流，防止冲刷和浸蚀挖方边坡和路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担。排水沟：用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。积水池：设置在年降雨量不大，晴天数多，空气相对湿度小，多风易蒸发的空旷荒野平坦地段。急流槽：在陡坡或深沟地段设置的坡度较陡、水流不离开槽底的沟槽。4.1.2边沟设计1.边沟的流量1）.本设计中路基边沟流量仅作概略估计2）.其他排水沟渠的水流一般应避免进入边沟3）.为了防止边沟水流漫溢或产生冲刷，应尽量可能利用当地有利的地形条件，采取相应措施，将边沟水流分段排除于路基范围外。2.边沟断面形式1）.边沟断面形式采用矩形，内，外侧边坡为1:0.52）.一般二级公路边沟的深度及底宽不小于0.4米，在本设计中采用0.6米，边沟纵坡值与路线纵坡值一致。如图4-1、4-2、4-3所示：图4-1边沟示意图101 101图4-2边沟示意图3.边沟出水口（1）边沟底与填土坡脚高差较大时，则应结合当地地形，地质条件采取下例措施：1）设置排水沟将路堑边沟水沿出口的山坡引向路基范围外，使之不冲刷填方边沟。2）自边沟与填方毗连处设砥水或急流槽，将水流直接引到填方坡脚以外。（2）当边沟水流流向桥涵进水口时，为避免流水冲刷，应作如下处理：1）在涵洞进口处设置窨井，或根据地行需要在进口前设置急流槽或砥水等构造物，将水流引入涵洞。2）在桥头翼墙或挡土墙之后设置急流槽，将水引入河道。4.边沟长度不超过500米。4.1.3截水沟设计1.截水沟设计的一般要求：（1）.当路基挖方上侧山坡汇水面积较大时，应设置截水沟。（2）.截水沟的设计应能保证迅速排除地面水。（3）.截水沟应结合地形合理布置。（4）.若因地形限制，截水沟绕行，工程艰巨，附近又无出水口时，可分段考虑中部急流槽衔接。（5）.若由于地形限制，汇水量较大，如将截水沟的水流引到自然沟或路堤地段有困难时，可在挖方低处设置涵洞，直接将水引到路基的另一侧。2.截水沟的断面形式：101 101在本设计中采用梯形断面形式，内、外侧边坡均为1:1，底宽0.5米，高0.5米。其长度为200米～500米。如图4-3所示路堑截水沟，图4-4路堤截水沟：图4-3路堑截水沟图4-4路堤截水沟3.截水沟离开路基的距离（1）.山坡路堤上方的截水沟，离开路堤坡脚至少2.0米，并用开挖截水沟的土在路堤与截水沟之间修成向沟倾斜2%的土台，见路基横断面详图。（2）.截水沟离开挖方路基坡顶的距离，因土质而异，以不影响边坡稳定为原则，对于一般土层，距离≥5m，见路基横断面详图。4.截水沟的出水口（1）.截水沟内的水流一般应避免排入边沟。（2）.应尽量利用地形，将截水沟中的水流排入截水沟所在的山坡一侧的自然沟中，或直接引到桥涵进口处，以免在山坡上造成冲刷。（3）.截水沟的出水口，应与其他设备平顺的衔接，必要时设置急流槽和砥水。（4）.截水沟的长度不宜超过500m。4.1.4排水沟设计101 1011.排水沟断面形式：本设计中排水沟为梯形断面，其大小为深度与沟底宽度均为0.6米。本设计中排水沟边坡采用1：1。排水沟沟底纵坡不小于0.5%，在特殊情况下允许减小到0.2%。2.排水沟的平面线形排水沟应尽量采用直线，排水沟的长度根据实际需要而定，通常在500米以内。4.1.5急流槽急流槽应采用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑，各部位尺寸应根据水文、地形、地质及当地气候条件确定，必要时应作水力计算。边墙应高出设计水位0.2m以上。急流槽的横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2～0.4m，边墙顶面宽度：浆砌片石为0.2～0.4m，混凝土为0.1～0.3m。急流槽的进水口应予防护，出水口应防止冲刷，可设置消力池等消能设备。为防止基底滑动，急流槽底面每隔2.5～5m设置凸榫嵌入基底中。4.1.6水力计算1.由路基设计横断面详图和以上设计的资料可得到：纵坡i=0.005，边坡率m=1.5。根据《路基设计规范》4.2.5.1假定沟底宽b=0.6m，参见《路基路面工程》表7-11，当m=1.5时，b/h=1.5，因此取h=0.6m，如图4-5图4-5水力计算截面图2.计算各水力要素（1）水流横断面面积（2）湿周x（横断面系数，对于对称梯形，=0.6+1.8×0.6=1.68m（3）水力半径R101 101=0.46m（3）实际流量与流速流速系数C（4-1）式中：n——沟渠表面的精糙系数，查《路基路面工程》表7-8得n=0.017R——水力半径y——当R≤1时，y==0.2即：（4-2）=（4-3）=0.78×2.4=1.872m3/s（4）验算因为设计流量（Qs）与实际流量（Qs=1.872）比较符合要求。4.2路面排水路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。路面排水由路面横坡、拦水带、急流槽和路肩排水沟等组成。路面排水设施的设计，按暴雨强度采用当地任意连续30min的最大径流厚度（mm）。路面表面排水应遵循的原则：1.降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，避免出现积水。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表面水。3.在路堤较高，边坡坡面在未做防护而易遭受路面表面水流冲刷，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，汇集路面表面水，然后通过泄水口和急流槽排离路基。101 1014.设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在高速公路及一级公路上不得漫过右侧车道外边缘，在二级及二级以下公路上不得漫过右侧车道中心线。本设计中，路面横坡采用：路拱坡度1.5%，路肩坡度3%，超高缓和段分别设置成2%和3%的单向横坡。路堤边坡较高，采用纵向集中排水方式，在路肩外侧边缘设置拦水带，并通过泄水口、急流槽将水排除路基。拦水带可采用水泥砼筑成。当用水泥砼缘石时，应注意沥青路面与混石间灌缝密实，以防止地面水下渗影响路基路面的稳定。拦水带的外露高度不宜超过12cm，顶宽不宜超过10cm，拦水带的泄水口可设置成开口形式，设在纵坡段上的泄水口，宜设成不对称的喇叭口，并在硬路肩边缘外侧逐宽的低凹区。4.3路基地下排水4.3.1暗沟作用暗沟是设在地面以下引导水流的沟渠，无渗水和汇水的作用。使用条件（1）.当路基范围内遇到泉眼，泉水外涌，路线又不能避开时，为了将泉眼水引到填方坡脚以外或挖方边沟，加以排除，可在泉眼与出口之间修建暗沟。（2）.暗沟造价一般高于明沟，且暗沟易堵塞，设计时应充分与明沟进行经济比较。3.构造（1）.暗沟的构造一般比较简单，井深应保证盖板涵顶面的填土厚度不小于50厘米，井深按泉眼的范围大小决定，高为20厘米，暗沟宽20-30厘米。（2）.过水暗沟，可采用混凝土水管，其构造简单，施工方便，造价低注意事项：1）防止泥土或沙砾落入沟槽或泉眼。2）暗沟流量据实际情况考虑，一般不作计算。6.2.2渗沟为降低地下水位或拦截地下水，可在地下设置渗沟。渗沟可分为填石、管式和洞式。当水量较大时，渗沟底部可增设排水管（孔）。101 101图4-6管式渗沟101 1015路面设计计算5.1沥青路面设计5.1.1施工概况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、振动小、噪音底、施工期短、养护维修简便、适宜于分期建设等优点。沥青路面属于柔性路面，其强度和稳定性很大程度上土基和基层的特性。在该地区地质较好，强度较高，很适合修建沥青路面。桂林地区属于旅游区，往来客运比较繁忙，行车舒适对于游人很重要，养护也很方便，综合上面比较结果来看选用沥青路面是比较好的，故该公路选用柔性路面进行施工。沥青路面属柔性路面，是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层所组成的路面结构。而沥青路面的缺点是沥青路面的施工工艺复杂，各项技术指标较难控制，这都影响沥青路面的性能和使用寿命。结合桂林当地的实际情况和未来的发展趋势，沥青工艺水平的不断成熟提高，特别是改性沥青比之普通沥青各方面性能均大大提高，是当前十分理想的路面材料，更适合高速、大交通量的路况，且修复容易。尽管沥青路面设计年限较混凝土路面少一半，但我国经济高速发展，交通量增长迅猛，特别是对于这种旅游发达地区，设计能使用三十年的公路是不太经济的做法。年交通量增长率6％。该路段上层为粘土在区，稠度较大，但属于喀斯特地形，沿途有大的随石集料，并有石灰供给。表5-2预测交通组成表车型尼桑CK20L东风EQ140解放CA340黄河JN162101 101解放CA15日野KB222沃洛沃N8648次/日10015020080200100805.1.2设计任务试按设计弯沉控制，设计路面结构5.1.3设计依据《公路沥青路面设计规范》（JTGD20-2003）5.1.4新建路面结构设计1、轴载分析路面设计以双轮单轴载100KN为标准轴载（1）以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次①轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：101 101(5-1)计算结果如表5-3所示：表5-3轴载换算结果表（弯沉）车型(kN)(次/日)尼桑CK20L前轴49.851.006.40100.0030.97101 101后轴100.001.001.00100.00100.00东风EQ140前轴23.701.00150.00后轴69.201.001.00150.0030.24解放CA340前轴22.101.00101 101200.00后轴56.601.001.00200.0016.82黄河JN162前轴59.501.006.4080.0053.51后轴115.001.001.0080.00146.94101 101解放CA15前轴20.971.00200.00后轴70.381.001.00200.0043.39日野KB222前轴50.201.006.40100.0031.93后轴104.30101 1011.001.00100.00120.10沃洛沃N8648前轴55.001.006.4080.0038.01后轴120.001.001.0080.00176.82注：轴载小于25KN作用不计②累计当量轴次根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取12年，无分隔带双车道系数为0.6～0.7，取0.65累计当量轴次：101 101（2）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次①轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：（5-2）计算结果如表5-4所示表5-4轴载换算结果表(半刚性基层)车型(kN)(次/日)尼桑CK20L前轴101 10149.851.00100.00后轴100.001.001.00100.00100东风EQ140前轴23.701.00150.00后轴69.201.001.00150.00101 1017.89解放CA340前轴22.101.00200.00后轴56.601.001.00200.002.11黄河JN162前轴59.501.0018.580.0023.25后轴101 101115.001.001.0080.00244.72解放CA15前轴20.971.00200.00后轴70.381.001.00200.0012.04日野KB222前轴50.201.0018.5101 101100.007.46后轴104.301.001.00100.00140.05沃洛沃N8648前轴55.001.0018.580.0012.39后轴120.001.001.0080.00343.98注：轴载小于50KN作用不计101 101(次/日)②累计当量轴次:2、结构组合与材料选择由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约350万次左右。根据规范推荐结构，路面结构面层采用沥青混凝土（取12cm），基层采用水泥碎石（取20cm），底基层采用水泥石灰砂砾土（厚度待定）。采用三层沥青面层，表面采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度5cm），中面采用中粒式密级配沥青混凝土（厚度4cm），下面采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度3cm）。3、各层材料的抗压模量与劈裂强度表5-5各层材料的抗压模量与劈裂强度材料名称抗压模量（20℃）（MPa）劈裂强度（20℃）（MPa）细粒式密级配沥青混凝土14001.4中粒式密级配沥青混凝土12001.0101 101粗粒式密级配沥青混凝土10000.8水泥碎石15000.5水泥石灰砂砾土8000.3土基404、土基回弹模量的确定该路段属于区，为粘性土，由规范知地基土回弹模量为40.0MPa5、设计指标的确定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。设计弯沉值路面设计弯沉值根据以下计算：(5-3)Ac－公路等级系数,二级公路的公路等级系数为1.1AS－面层类型系数，沥青混凝土面层类型系数为1.0Ab－基层类型系数，由总厚度大于20cm，故其为1.0各层材料的容许层底拉应力：101 101（5-4)细粒式密级配沥青混凝土结构强度系数:中粒式密级配沥青混凝土:粗粒式密级配沥青混凝土水泥碎石:水泥石灰砂砾土:6、设计资料总结101 101表5-6设计资料总结表材料名称厚度（cm）抗压模量（Mpa）容许拉应力（MPa）细粒式密级配沥青混凝土514000.636中粒式密级配沥青混凝土412000.454粗粒式密级配沥青混凝土310000.330水泥碎石2015000.303水泥石灰砂砾土20101 1018000.141土基-40-7、确定水泥石灰砂砾土层厚度：根据JTJ011—97规范修订说明公式(7.0.5-2)求得弯沉综合修正系数其中（规范中规定标准轴载BZZ-100的，）又根据公式：(5-5)求得理论弯沉系数：∴，查《路基路面工程》图14—14得101 101∴由查图得由公式（14—46）得：(5-6)即：求出，取即水泥石灰砂砾土的厚度为20cm。5.1.5验算容许拉应力将五层体系换算成三层体系：实际路面结构中沥青面层的层底均承受压应力，故只须验算水泥碎石层底和水泥石灰。表5-7砂砾土层底的最大拉应力H1=3cmE1=1400MP〓h=34.49cmE1=1400MPH2=4cmE2=1200MPH3=5cmE3=1000MPH4=20cmE4=1500MP101 101H5=20cmE5=800MPH=20cmE2=800MPE0=40MPE0=40MP根据《路基路面工程》公式（14—49）和图14—18得水泥碎石层底：说明水泥碎石层底满足要求。水泥石灰砂砾土层底：说明水泥石灰砂砾土层底满足要求.101 1016涵洞设计涵洞主要是为了排泄地面水泥流而设置的横穿路基的小型排水构造物，其布置应结合地形、地物、地质等条件沿路合理布置，用来排水的涵洞应尽量与水流方向一致，与路线方向垂直，避免布置不当引起的壅水、涡流、下游冲刷过大等现象。涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点按结构型式不同可分为管涵、盖板涵、拱涵、箱涵。⑴管涵：①适用于有足够填土高度的小跨径暗涵。②对基础的适应性及受力性能较好、不需墩台，圬工数量少，造价低。⑵盖板涵：①适用于要求过水面积较大时，低路堤上的明涵或一般路堤的暗涵。②结构较简单，维修容易。跨径较小时用石盖板；跨径较大时用钢筋混凝土盖板。⑶拱涵：①适用于在跨越深沟或高路堤时设置。山区石料资源丰富，可用石拱涵。②跨径较大,承载潜力较大。但自重引起的横载也较大,施工工序较繁多。⑷箱涵：①适用于在软土地基时设置。②整体性强。但用钢量多,造价高,施工较困难。本设计路段大都在平原微丘，经综合平面线形和地形进行考虑，在K0+260.00处，K0+920.00处和K1+100.00处分别设置用于排水的3.4×2钢筋混凝土盖板涵用于排水，下以K0+720处涵洞为例进行设计。6.1设计资料：设计荷载：公路一级荷载广西地区设计洪水频率为1/50；汇水区表面为亚粘土，汇水面积；主河沟平均坡度；汇水面积重心至涵址距离为1km；汇水区水平带埂梯田占80%。参考文献《公路桥涵设计手册—涵洞》6.2设计流量Qs计算：本设计采用迳流形成法计算设计流量，其公式如下：(6-1)101 101式中：Qs——设计流量（/s）——地貌系数F——汇水面积（）h——暴雨迳流厚度（mm）z——植物截留或地表洼地滞流的拦蓄厚度（mm）——洪峰传播的流量折减系数——降雨不均匀折减系数根据水文地质资料，查《公路桥涵设计手册—涵洞》确定有关系数查表4-8得：；查表4-9a得：土的吸水类属于Ⅲ类；查表4-10得：汇流时间为；查表4-11得：径流厚度为；查表4-12得：水平带埂梯田,中等稠度林；查表4-13得：洪峰传播折减系数；查表4-14得：第5暴雨分区为季风气候区，降雨不均匀折减系数；因此：（6-2）6.3确定涵洞孔径及水力计算：根据《公路桥涵设计手册——涵洞》查表5—10，选用钢筋混凝土盖板涵（进口不升高式）如下表：表6-1钢筋混凝土盖板涵型式标准跨径L（m）净跨径（m）净高（m）101 101进水口升高式43.42型式临界水深（m）收缩断面水深（m）临界流速（m/s）进水口升高式1.231.113.41型式泄水能力Q（m）`涵前水深H（m）进水口水深（m）进水口升高式14.211.921.67型式临界坡度（%）最大流速时的最大坡度（%）101 101进水口净高（m）进水口升高式4.723.52型式收缩断面流速（m/s）进水口升高式3.79在实际敷设时，应使涵底坡度满足条件：，则涵底纵1坡取。整个设计过程满足桂林地区的要求范围。101 101参考文献[1]张雨化主编.《道路勘测设计》[M].北京.人民交通出版社.1997[2]孙家驷、李松青编.《道路设计资料集3》—[M]路基设计.北京.人民交通出版社.2002[3]交通部第一公路勘察设计院主编.《公路工程设计规范汇编》[M].北京.人民交通出版社.2001[4]交通部第二公路勘察设计院主编.《公路设计手册——路基》[M].北京.人民交通出版社.1997[5]吴邦颖主编.《路基工程》[M].北京.西安交通大学出版社.1995[6]田平主编.《课程设计指导》[M].北京.人民交通出版社.2001[7]陈忠达编著.《公路挡土墙设计》[M].北京.人民交通出版社.1999[8]交通部第二公路勘察设计院主编.《公路设计手册——路面》[M].北京.人民交通出版社.1997[9]邓学钧主编.《路基路面工程》[M].北京.人民交通出版社.2000[10]陆鼎中、程家驹主编.《路基路面工程》[M].北京.同济大学出版社.1995[11]顾克明、苏清洪、赵嘉行主编.《公路桥涵设计手册——涵洞》[M].北京.人民交通出版社.1995[12]叶镇国编著.《水力学与桥涵水文》[M].北京.人民交通出版社.1998[13]人民交通出版社编.《公路定额及编制办法汇编》[M]上、下册）.北京.人民交通出版社.2002[14]刑凤歧主编.《公路工程投资估算与概、预算编制示例》[M].北京.人民交通出版社.2000[15]张起森.《公路施工组织及概预算》[M].北京.人民交通出版社.1999101 101致谢做毕业设计的时候不是以往闲敲棋子落灯花的日子了，不能悠闲也不可能悠闲，在紧张和匆忙中度过了设计的这一段时间，付出许多同时也收获更多，不仅是对知识的巩固和反刍，而且让我们学习和认识到了做设计和施工这一行的知识之外的许多精神和意志上面的东西，态度决定一切，这是一句永远不会过时的话，态度，责任心，和时间观念。这是让我感触最深的几点。毕业设计是对我四年所学专业知识的一次检阅，对我的动手操作能力、信息搜集能力、文字表达能力、资料整理能力等都是一次不小的锻炼。通过此毕业设计，使我深刻地认识到作为一名公路设计工作者，首先要具有扎实的专业基础知识、全面的专业知识以及计算机软件应用、查阅资料等方面的知识。其次是要具备严谨的科学态度和踏实的工作作风，公路设计看似很简单，其实是一项工作量大而工作，每一环节的设计都与整体设计密切联系，而且能看出一个人对知识的驾驭能力。在这次毕业设计中，由于自己部分知识学得不扎实，在设计中走了一些本不该走的弯路，经常返工，给我很深刻的教训。再次是要做到理论与实践相结合。公路设计有很多东西都是在实践的基础上总结出来的，设计中我尽量做到把规范与实际相结合，体现出设计的合理性。在整个设计过程中，经历了很多挫折和错误，但是我总是相信有错即改就是一种很好的对待生活的方式，而且无论做什么事情，态度总是最重要的，虽然在设计中，我甚至出现过很多的难题，但在老师和同学的帮助下，都一一越过了这些难关。在完成毕业设计过程中101 101路桥教研室的其他老师对我的设计给予了热心的指导，能够不厌其烦的给我解决难题也让我深深感动，一直感谢能在这里遇上了这么好的老师们。我的同班同学也在设计中给我不小的帮助，使我得以如期、顺利地完成毕业设计，在此深表感谢！设计者：指导老师：目录1道路勘测设计11.1设计概况11.2设计标准11.2.1设计依据11.2.2主要技术指标21.2.3主要名词解释21.3公路的平面设计21.3.1选线的一般原则21.3.2选线的步骤21.3.3平曲线要素计算21.3.4总结方案21.3.5平曲线计算成果21.3.6逐桩坐标计算21.4竖曲线设计21.4.3纵坡设计步骤21.4.4设计依据21.4.4竖曲线要素及各中桩高程计算2101 1011.4.5竖曲线设计方案21.5横断面设计21.5.1设计依据21.5.2加宽计算21.5.3超高计算21.6可行性论证21.6.1视距21.6.2合成坡度21.6.3平纵线形的配合22路基设计22.1设计要求22.2路基断面尺寸22.2.1路基宽度22.2.2路基高度22.3路堤边坡稳定性分析22.4路基填土与压实22.4.1填土的选择22.4.2不同土质填筑路堤22.4.3路基压实22.4.4路基处理22.5路基土石方计算与调配22.5.1土石方计算的基本公式22.5.2土石方调配23挡土墙设计计算23.1设计资料23.2车辆荷载检算23.2.1计算荷载23.2.2验算荷载2101 1013.3主动土压力计算23.3.1设计荷载：公路Ⅰ级荷载23.3.2验算荷载：公路Ⅰ级荷载23.4挡土墙截面设计23.4.1计算墙身重G及其力臂EQ23.4.2抗滑稳定性验算23.4.3抗倾覆稳定验算23.4.4基底应力的计算23.4.5截面应力验算23.5挡土墙的施工23.5.1布置23.5.2排水设施：23.5.3其它设施23.6防护工程23.6.1抹面23.6.2护面墙23.6.3拱形浆砌片石骨架护坡24路基路面排水24.1路基排水设计24.1.1地表排水设备的类型24.1.2边沟设计24.1.3截水沟设计24.1.4排水沟设计24.1.5急流槽24.1.6水力计算24.2路面排水25路面设计计算25.1沥青路面设计2101 1015.1.1施工概况25.1.2设计任务25.1.3设计依据25.1.4新建路面结构设计25.1.5验算容许拉应力26涵洞设计26.1设计资料：26.2设计流量Qs计算：26.3确定涵洞孔径及水力计算：2参考文献2致谢2101'