公路工程设计施工组织设计毕业论文

'公路工程设计施工组织设计毕业论文第一章概述1.1毕业设计的目的和意义本次毕业设计是在学习完《道路勘测设计》、《路基路面工程》、《桥梁工程》及其它有关专业课程的基础上，并在教师的悉心指导下，完成一段公路的两阶段初步设计。毕业设计是教学计划中最后一个重要的教学环节，是培养学生综合应用所学的道路交通基础理论、基本知识和基本技能，进行道路交通工程设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是学生综合素质和工程实践能力培养的重要阶段。通过此次设计可以培养我们的综合设计能力,进而把学过的知识加以系统的应用和巩固，使理论与生产实践相结合。掌握路线设计、路基设计、路面设计、小桥涵设计的理论和具体方法，熟练运用纬地道路设计软件，提高AUTOCAD、office等软件的运用，能够独立完成全部设计的图表。并能熟练的查阅使用各种道路规范等资料，具有初步撰写科技论文的能力，养成遇到问题解决问题，深入思考的良好习惯，并培养学生的团队合作精神，为今后进入岗位，更好更快的适应工作做好必要的准备！通过这次毕业设计使学生受到道路交通工程师所必须的综合训练，有利于更好地向工作岗位过渡，为自己走向工作岗位后适应生产实践的需要打下坚实的基础。-58- 1.2设计概要本次毕业设计是甘肃省西和至成县K44～K48段公路工程设计，此设计路线全长3.635km。本公路是陇南市“六纵六横”中第四纵的一段，是陇南市重要的一条纵向干线公路，它北接S316线，南连S205线，在路网中有着极其重要的作用。公路全线采用三级公路标准设计，设计速度30km∕h,路基宽7.5米，路面宽度6.5米，两侧为0.5米土路肩；桥涵设计荷载为公路-Ⅰ级，设计宽度与路基同宽，路基及涵洞设计洪水频率为1∕25。全线路面结构为5厘米厚沥青贯入式面层+15厘米厚石灰土稳定碎石基层+20厘米厚级配砂砾垫层。设计采用的是HintCADv5.9软件和东南大学公路路面设计程序系统(HPDS2006)，利用该软件可以对该路段进行平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路基排水设计、支挡防护设计和路面结构设计等。1.3设计任务1.3.1设计题目甘肃西和至成县K44～K48段公路设计1.3.2设计原始资料1.地形图甘肃西和至成县K44～K48段公路电子版地形图，比例尺1：2000。2.沿线自然地理概况(1)地形、地貌特征本公路沿线在西和县境内地形类型有漾水河漫滩地形和构造剥蚀黄土梁峁沟壑区及侵蚀构造中高山地，其中漾水河漫滩地高出漾水河1～10米，坡度为6°～15°，表面覆盖2～8-58- 米深的砂质粘土，土质粗松，蓄水保墒性强，出露岩层有第三系和泥盆系的砂砾青灰泥岩。构造剥蚀黄土梁峁沟壑区主要指漾水河及各支流两岸山地，相对高差为200～300米，极个别地区高差达500米。地表以黄土覆盖，沟壑纵横，河流平川切割，坡度较小，梁坡平缓，坡度在6°～25°之间，冲沟发育明显，呈“V”字形，山头相连而相间，呈锯齿状，并有大小不等的断陷谷地镶嵌其间。侵蚀构造中高山地在石峡一带分布，相对高差200～500米，山势高亢，岭背狭窄，陡坡削壁，沟谷纵横，源短流急，冲沟多呈“V”字形，出露岩层含炭质灰岩、晶体钙质千枚岩、钙质砂岩、石英砂岩、红色泥岩、粘土等。本公路所在地成县地形地貌由以下单元组成：侵蚀构造中高山区：以横岭山为主，起伏蜿蜒东西向分布，山势高亢，陡坡削壁，岩石裸露，构成项目段分水岭区。构造剥蚀黄土梁峁沟壑区：黄土状土大面积分布于河谷两侧，形成梁峁地貌、沟壑纵横。构造侵蚀河谷漫滩及阶地区。分布于各河流两侧，一般可见2～3级阶地。本工程所在地西和县在区域性地质构造上，位于西秦岭海西褶皱带北端，地层出露齐全，除第三系、第四系和三迭系外，主要有中泥盆统地层出露，其中白垩纪地层分布最广，地层岩石有砂岩、千枚岩和灰岩。第三系出露岩性有浅灰绿色、白色粘土质、泥页岩、红色泥岩。红色泥岩底部夹砂砾岩，顶部夹灰白色钙质层及钙质结构。项目区所处的南部地区出露上层为绿泥石绢云母千枚岩、绿泥方解石绢云母千枚岩、变长石英砂岩，下部为变粉砂岩，鱼鳞状变化石英砂岩夹砂质灰岩。成县按甘肃大地构造单元划分属西秦岭北部海西冒地槽褶皱带由上古生界组成。东段主要为中泥盆西汉水群海相碎屑岩及类复理石建造。次为灰岩，局部有火山岩。-58- 该地槽是在加里东运动中局部下陷的基础上发展起来的。海西运动中期，东段开始逐渐上升成陆。二叠纪末地槽全面迴返，除岩层褶皱外，还伴有断裂活动和酸性及少量中性、超基性岩的侵入。(2)气候及水文特征本公路所处的西和县、成县地处内陆腹地，全年盛行偏南风，呈大陆性季风气候，雨量较为充沛，年平均气温8.4℃，年平均降水量为555.7mm，年最大降雨量为784.4mm，最小为302.6mm，降雨主要集中于夏季（6～8月），平均降雨量为243.4mm，秋季次之，历年平均蒸发量为1234.6mm，属湿润和半湿润区。西和境内最大冻土深度为42厘米，成县境内最大冻土深度为56厘米。本公路所在区域内河流均为西汉水支流，总属嘉陵江水系，与项目有关的河流主要有漾水河、横岭河，石硖河及其大小支流、支沟。漾水河发源于西和县境，由南向北，平均比降为1.0‰，多年平均流量为2.05立方米/秒。石硖河发源于西和县境，向南与页水河交汇，平均比降2.0‰，多年平均流量为1.743立方米/秒。横岭河为漾水河支流，发源于横岭山，由南向北流入漾水河。区域内地下水相对较为丰富，主要是大气降雨和地表水入渗补给。（3）地震及主要自然灾害本公路所处的西和县历史上曾多次发生地震，文献记载的最大震级八级，在全国地震区划中，地震烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度系数为0.30g，成县地震烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度系数为0.20g，大暴雨是西和县和成县主要的自然灾害形式，最大的大暴雨及降雨量高达110mm。（4）交通量资料（见表1-1）-58- 2009年交通量调查表表1-1车型数量（辆/日）小客车2100中型车870大型车420拖挂车110预测年平均增长率：5％，初定设计年限：15年1.3.3公路建设等级与设计标准根据《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）表2.0.2“各汽车代表车型与车辆折算系数”确定现有交通量的折算数，以小客车为标准进行交通量预测：计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式（1-1）计算(1-1)式中Nd—远景设计年平均日交通量，辆/日；N0—起始年平均日交通量，辆/日；γ—年平均增长率，取5%；n—远景设计年限，取15年；起始年平均日交通量N0=N小客×1.0＋N中型×1.5＋N大型×2.0＋N拖挂×3.0=2100×1.0＋870×1.5＋420×2.0＋110×3.0=4575pcu/d则Nd=4575×(1.0+0.05)14=9058pcu/d根据本公路预测年末交通量为9058辆，查《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）中公路分级标准，确定此公路等级为三级公路，并确定此公路设计速度为30km/h,路基宽采用7.5m，路面宽采用6.5m，两侧采用土路肩，其宽度为0.5m。查《公路工程技术标准》（JTGB01—2003-58- ）及《公路路线设计规范》（JTGD20—2006）得三级公路主要设计标准见表1-2：三级公路主要设计标准表1-2项目设计标准设计年限（年）15年设计速度（km/h）30路基宽度（m）7.5行车道宽度（m）6.5停车视距（m）30一般最小半径（m）65缓和曲线最小长度（m）30最大纵坡（%）8路基设计洪水频率1/25涵洞设计洪水频率1/25新建桥涵设计荷载公路—Ⅰ级1.3.4设计成果要求1.图表部分（1）路线平面图（2）路线纵断面图（3）直线、曲线及转角表（4）路基标准横断面图（5）路基横断面设计图（6）超高方式图（7）路基防护工程设计图（8）路基设计表（9）路基土石方数量表（10）路面结构设计图-58- （11）排水设计图（12）辅助构造物设计图（涵洞，小桥，挡墙,立交设计）（13）其它辅助表格2.设计说明书1.3.5主要设计规范1.《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）；2.《公路工程水文勘察设计规范》（JTGC30—2002）；3.《公路路线设计规范》（JTGD20—2006）；4.《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）；5.《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）；6.《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2011）；7.《公路排水设计规范》（JTJ018—97）；8.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）。1.4计算机辅助设计本次设计采用的设计软件是纬地道路HintCADV5.9，其功能强大，用HintCADV5.9版进行公路路线设计的一般步骤如下：1．点击“项目”→“新建项目”，指定项目名称、路径，新建公路路线设计项目。2．点击“设计”→“主线平面设计”，进行路线平面线形设计与调整；直接生成路线平面图，在“主线平面设计”对话框中点击“保存”得到*.jd数据和*.pm数据。3．点击“表格”→“输出直曲转角表”功能生成路线直线及曲线转角一览表。4．点击“项目”→“设计向导”，根据提示自动建立：路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制文件（*.ctr）、桩号序列文件（*.sta)等数据文件。-58- 5．点击“表格”→“输出逐桩坐标表”功能生成路线逐桩坐标表。6．使用“项目管理”或利用“HintCAD专用数据管理编辑器”结合实际项目特点修改以下数据文件：路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制数据文件（*.ctr）等，这些数据文件控制项目的超高、加宽等过渡变化和纵面控制条件等情况。7．点击“数据”→“纵断数据输入”输入纵断面地面线数据（*.dmx）；“数据”→“横断数据输入”功能输入横断面地面线数据（*.hdm）；并在项目管理器中添加该数据文件。8．点击“设计”→“纵断面设计”进行纵断面拉坡和竖曲线设计调整，保存数据至（*.zdm）文件中。9．点击“设计”→“纵断面绘图”生成路线纵断面图，同时根据设计参数控制文件（*.ctr），标注各类构造物，点击“表格”→“输出竖曲线表”计算输出纵坡、竖曲线表。10．点击“设计”→“路基设计计算”，生成路基设计中间数据文件（*.lj）；并可由路基设计中间数据文件，点击“表格”→“输出路基设计表”计算输出路基设计表。11．点击“设计”→“支挡构造物处理”输入有关挡墙等支挡物数据，并将其保存到当前项目中。12．点击“设计”→“横断设计绘图”，绘制路基横断面设计图，同时直接输出土石方数据文件（*.tf）、根据需要输出路基横断面三维数据文件（*.3DR）和左右侧边沟沟底标高数据（C:Hint58Lstzgdbg.tmp）、（C:Hint58Lstygdbg.tmp）。13．点击“数据”→“控制参数输入”修改设计参数控制数据文件中关于土石比例分配的控制数据，点击“表格”→“输出土方计算表”计算输出土石方数量计算表和每公里土石方表。-58- 14．点击“绘图”→“绘制总体布置图”绘制路线总体设计图。15．点击“绘图”→“绘制公路用地图”可绘制公路占地图。第二章路线平面设计2.1公路选线2.1.1选线原则1.在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不占高产田。2.路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，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，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。3.选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。一般情况下路线应设法绕避特殊地基地区。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。4.选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。2.1.2路线方案选择路线方案见图2-1所示。该公路为甘肃西和至成县公路，本次设计段为K44+000-K48+000，根据路线所指起终点，路线有两个方案供选择：沿河东岸布线、沿河西岸布线。1.沿河东岸布线：路线起点桩号K44+000.000，线形质量一般，坡度均匀、平缓，可以少占农田，且有丰富的砂石和水源，但临河一侧受洪水威胁，防护工程较多，终点桩号K47+634.546，路线较长。-58- 2.沿河西岸布线：直穿河道，需设桥梁一座，线形标准高，终点桩号K47+426.542，路线较方案1短200多米，但建桥不经济，且该方案工程量比较大。路线方案图图2-1如有路线局部方案，应分别进行定线设计，经论证比较定出推荐方案，路线方案比较选择主要考虑下列因素：（1）路线长度；（2）平、纵面线形指标的高低及配合情况；（3）占地面积；（4）工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量）；（5）造价等。在本设计中，由于路线等级较低，长度较短，工程量小，且所选线路满足设计使用要求，故未做过多比选。综上所述，沿河东岸布线优点较多，路线经济顺畅，推荐沿河东岸布线方案。2.2定线2.2.1平面线形设计一般原则1.平曲线形应直捷、连续、均衡，并与地形地物相适应，与周围环境相协调。2.不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径。转角过小时，应设法调整平曲线形，当不得已而设置小于7的转角时，则必须设置足够长的曲线。-58- 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，否则应调整线型使之成为一个单曲线或复合曲线或运用回旋线组合呈卵形、凸型、复合形等曲线。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为宜，否则应调整线形或运用回旋线而组合成S形曲线。5.三级公路两相邻反向曲线无超高、加宽时可径向衔接；无超高有加宽时，中间应设置有长度不小于10m的加宽缓和段。6.道路平面线形应与地形、地质、水文等结合,并符合各级道路的技术指标。7.道路平面设计应处理好直线与平曲线的衔接，合理的设置缓和曲线、超高、加宽等。8.平曲线形标准需分期实施的，应满足近期使用要求，兼顾远期发展，减少废弃工程。2.2.2平曲线设计的原则1.在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径（R<10000m）。2.一般情况下使用极限半径的4～8倍或超高为2～4%的圆曲线半径值。3.从现形设计要求方面考虑，平曲线长度取最小值得5～8倍。4.地形受限时曲线半径应该尽量大于一般最小半径。5.为使线形连续协调宜将回旋线与圆曲线长度比例定位1：1：1，当曲线半径较大，平曲线较长时也可以为1：2：1。根据设计资料，本次设计段路为三级公路，设计速度为30Km/h，设计年限15年，全线共设10条平曲线，三级公路其中全为基本型曲线。2.2.3定线本设计使用纬地道路软件HintCAD5.9进行路线设计。1.圆曲线半径的确定三级公路平面线形应由直线、圆曲线和缓和曲线三种要素组成，其几何元素见图(图2-2)。-58- 圆曲线几何要素图2-2（2-1）（2-2）（2-3）式中：T—切线长（m）；L—曲线长（m）；E—外距（m）；R—圆曲线半径（m）；—转角（度）。（1）在实际设计中确定三要素方法甚多，常见一种是偏角法。首先通过全站仪等仪器测得交点处的偏角，然后假定一个外距E，通过上面的公式（2-3）算得半径R。-58- （2）通过纬地软件确定圆曲线半径就简单多了，只需要在纬地软件的主线平面线形设计对话框中输入半径值或者点击拖动按钮，电子地图上便会实时显示圆曲线各要素值，然后单击计算绘图即可。如果R不合适，可反复试几次，直到线形美观且合乎规范。依次设计完每一个圆曲线，单击存盘按钮即可得到*JD和*PM数据文件。2.逐桩坐标计算点击纬地软件“项目”→“设计向导”，根据提示自动建立：路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制文件（*.ctr）、桩号序列文件（*.sta)等数据文件。然后点击“表格”→“输出逐桩坐标表”功能生成路线逐桩坐标表。2.3路线平面设计成果2.3.1平曲线检查平曲线设计应满足以下规范要求，见表2-1平曲线规范要求值表2-1平曲线极限最小半径35m平曲线一般半径65m平曲线最小长度一般值250m最小值50m圆曲线间最小直线长度同向180m反向60m缓和曲线最小长度30m1.平曲线半径检查：本次设计的路线中总共有10个圆曲线，JD4处（K45+075.523）圆曲线半径最小为65m，JD5处（K45+386.359）最大半径为600m，所有R均必须满足平曲线半径规范要求。-58- 2.曲线间直线长度检查：JD8与JD9之间（K46+819.480-K47+039.814）的直线（61.258m）最短,满足规范中规定的最小直线长（60m）要求，其余均满足规范要求。3.平曲线曲线长度检查：平曲线曲线长度满足规范要求。2.3.2绘制平面图点击纬地软件“绘图”-“平面分图”，设置出图比例为1:2000即可绘制出平面设计图，见图纸SⅡ-1。2.3.3绘制相关表格点击纬地软件“表格”→“输出直曲转角表”功能即可生成路线直线及曲线转角一览表，见图纸SⅡ-3。点击“表格”→“输出逐桩坐标表”功能即可生成路线逐桩坐标表，见图纸SⅡ-5。-58- 第三章纵断面设计3.1纵断面设计的原则纵断面线形由均匀坡度线和竖曲线组成的，设计时通常是在平曲线形初定之后，结合地形、地物、环境和土石方工程量等条件，将几何要素进行合理组合，满足行车安全、舒适、与环境协调、工程经济的要求。设计中应遵守的一般原则有：1.纵断面线形与地形相适应，设计成视觉连续，平顺而圆滑的线形，避免在短短距离内出现频繁起伏。2.应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处之地形。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.相邻纵坡只代数差小时，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。3.2设计要点及方法3.2.1设计的要点1.纵坡设计的基本要求（1）纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）的各项规定。（2）为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。-58- （3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。（4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量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。（5）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些。（6）在实地调查基础上，充分考虑农田水利等方面的要求。2.纵坡规范要求（1）最大纵坡：最大纵坡是指在纵坡设计时各级道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。（2）最小纵坡：为使道路行车舒适、安全和畅通，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑、底填以及其他横向排水不畅地段，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。干旱少雨地区最小纵坡可不受此限制。依上述要求，本次设计的道路为三级公路，其最大纵坡3.890%，在K44+000–K44+420之间；最小纵坡0.840%，在K45+920-K46+580之间，均满足规范要求。（3）纵坡坡长①三级公路的最小坡长规范规定为100m。②三级公路不同纵坡的最大坡长规定见表3-1所示。三级公路纵坡长度限制表3-1设计速度（km/h）30纵坡坡度%3—4110059006700-58- 75008300920010—依据纵坡坡长的要求，本次设计的甘肃西和至成县道路的最大纵坡坡度均小于4%，故对坡长没有限制，满足规范要求。（4）平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向克服的高差与路线长度之比，是为合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行驶的限制性指标。三级公路连续坡段的平均纵坡大于6%时，应在不长于2km处，设置缓和坡段，缓和坡段纵坡不大于3%，其长度不应小于40km。本次设计的甘肃西和至成县道路平均纵坡小于6%，所以不需要设置纵坡缓和段。（5）高原纵坡在海拔2000m以上的高原地区，三级公路的最大纵坡应按表3-2的规定折减。高原纵坡折减值表3-2海拔高度（m）2000～30003000～40004001～50005000以上折减值（%）2345（6）合成坡度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1%-58- 的规定。冬季路面有积雪或结冰的地区、自然横坡较陡的傍山路段、非汽车交通比率高的路段，这些特殊地区的村道其合成坡度必须小于8%。在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%。当合成坡度小于0.5%时，应采取综合排水措施，保证路面排水畅通。《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）规定三级公路的最大允许合成坡度为10%，本次设计的甘肃西和至成县道路合成坡度均小于10%，满足要求。3.2.2设计方法及过程1.平纵线形组合设计方法平纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心里方面的连续、舒适与周围环境的协调和良好的排水条件。（1）平纵组合设计原则①应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性；②平纵线形的技术指标大小应均衡，它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关；③选择组合得当的合成坡度，以利于地面排水和行车安全；④注意道路与周围环境的配合。（2）平曲线与竖曲线的组合①平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长与竖曲线，即所谓“平包竖”；②平曲线与竖曲线大小应保持均衡；③暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸型竖曲线及明弯与凹曲线的组合是合理的、悦目的；④平、竖曲线应避免的组合：要避免使凸型竖曲线的顶部与凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合，前者易发生交通事故，后者易产生积水，路面排水困难；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠，对凸型竖曲线诱导性差，对凹形竖曲线排水不良；-58- （3）直线与纵断面的组合平面的长直线与纵断面的直坡线配合，对双车道道路超车方便，在平坦地区易于地形相适应，但行车单调乏味，易疲劳；直线上一次变坡是很好的平纵组合，从美学观点上讲以包括一个凸型竖曲线为好，而包括一个凹形竖曲线次之。2.本次设计采用纬地道路软件，其纵断面设计过程如下（1）确定纵断面地面高程运用纬地软件三维数模（DTM）读取纵断面地面高程，步骤如下:①建立三维数模（DTM）：打开“纬地项目”-“数模”-“新数模”-“三维数据读入”-“DWG格式”-“三角构网”-“网格显示”-“优化三角网”-“数模组管理”-“保存数模”。②应用DTM读取纵断地面高程：点击“数模”-“数模应用”-“纵断面插值”-“纵断面地面高程文件*DMX”-“保存”即可。（2）绘制纵断面拉坡图点击纬地软件“设计”-“纵断面设计”-“计算显示”即可绘制得到纵断面拉坡草图。（3）标出控制点步骤如下：①点击纬地软件“数据”-“控制参数输入”，在“控制参数输入”选项卡上输入地质概况、涵洞通道、桥梁、隧道等控制项目的参数。②点击纬地软件“设计”-“纵断面设计”-“控制”-“重绘拉坡图”-“计算显示”即可绘制得到标有控制点的纵断面拉坡草图。本设计中，路线起、终点的设计标高高程不可变，为标高控制点。由于该路线为沿河线，河流的设计洪水位高度也是纵断面的标高控制点，本设计中以高出河岸1m为洪水位控制标高。-58- 为排水考虑，本路线共设置涵洞8处，各个涵洞洞顶标高也是控制标高，路线设计高程不得低于涵洞洞顶标高。（4）拉坡设计（拉坡）本设计的纵断面拉坡时，重点考虑了纵断面设计中的平、纵组合问题，即当竖曲线和平曲线重合时，应设法使竖曲线的起、终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内,其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段内。使用纬地道路软件进行拉坡设计，步骤如下；①点击“设计”－“纵断面设计”－“选点”，在拉破草图上选取路线起点，然后点击“插入”，插入变坡点1，依次选定各个变坡点并确定；②点击“纵断面设计”对话框的“实时修改”按钮，拖动竖曲线交点，调整坡度，直到满足要求为止。（5）竖曲线设计点击“设计”－“纵断面设计”，在“纵断面设计”对话框中依次输入每一个变坡点处的竖曲线半径值，单击“计算显示”，即可将竖曲线设计完成，然后“存盘”，得到竖曲线设计数据文件*ZDM。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围上二者几乎没有区别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便。在此设计中采用二次抛物线型竖曲线。竖曲线诸要素的计算公式：设变坡点相邻两纵坡坡度分别为和，它们的代数差用表示，即-，当为“+”时，表示凹形竖曲线；当为“-”时，凸形竖曲线。竖曲线长度L：(3-1)竖曲线半径R：(3-2)竖曲线切线长T：-58- 因为，则(3-3)竖曲线上任一点竖距h:因为(3-4)则(3-5)竖曲线外距E：或(3-6)本次设计中，纵断面共设4处变坡点，其中：最大纵坡：3.890%/372.342m；最短纵坡长：321.706m,竖曲线占路线长：17.413%。竖曲线设计见纵断面设计图。3.纵断面设计相关图纸（1）纵断面图：单击纬地软件“设计”-“纵断面绘图”，在“纵断面绘图”对话框上对绘图控制、绘图栏目、标注构造物等进行相关设置，单击“批量绘图”即可得到道路纵断面图。（2）纵坡及竖曲线表：单击纬地软件“表格”-“绘制竖曲线表”即可得到纵坡及竖曲线表。3.3纵断面设计成果3.3.1纵断面检查本次三级公路设计的竖曲线规定见表3-3所示。三级公路竖曲线最小半径和最小长度表3-3设计速度（km／h）30凸形竖曲极限最小值250-58- 线半径（m）一般最小值400凹形竖曲线半径（m）极限最小值250一般最小值400竖曲线最小长度（m）251.纵坡坡度检查：最大纵坡3.890%，坡度符合规范。2.纵坡坡长检查：路线变坡点3与变坡点4间（K46+580-K47+040）纵坡长最短（321.706m），符合规范规定的最小坡长100m.3.竖曲线半径检查：竖曲线半径符合规范要求。4.竖曲线曲线长检查：竖曲线长度符合规范要求。3.3.2纵断面设计图，见图纸SⅡ-2。3.3.3纵坡及竖曲线表，见图纸SⅡ-4。-58- 第四章路基横断面设计道路的横断面是指中线上各点的法相切面，由横断面设计线和地面线构成。低等级公路的横断面采用不设分隔带的整体式断面，包括行车道、路肩以及爬坡车道、错车道等组成部分。4.1横断面设计4.1.1确定路基横断面宽度根据《公路工程技术标准》（JTGB01—2003），由公路等级（三级）及设计时速（30km/h）确定路基横断面车道数为双车道，行车道宽度为3.25m,行车道外侧设置宽度为0.5m的土路肩，路基总宽度为7.5m。4.1.2资料收集1.平曲线起终点桩号，平曲线半径和桩号在平面设计中读取。2.每个桩的填挖高度在纵断面设计中读取。3.读取横断面地面高程：路基宽度为7.5m,在路线平面图上的各中桩横断面范围内并向外延伸一定距离读取若干点，读取各点地面高程，得到各桩横断面地面线数据表。本设计采用纬地道路软件，运用此软件三维数模读取横断地面高程的步骤如下；（1）打开“纬地项目”文件，建立三维数模（DTM）(方法步骤前面纵断面设计中已述及，此处不再累赘)。（2）点击“数模”-“数模应用”-“横断面插值”，打开“横断面插值”对话框，设置插值方式为“所有地形变化点”，两侧宽度各8m,桩号范围为K44+000.000-K47+634.546,单击“开始插值”即可得到横断地面高程文件*HDM。4.根据现行《公路排水设计规范》(JTJ018-97)，结合地形条件选用梯形边沟，边沟内边坡为1:1.5，外边坡为1:0.5，深度为-58- 0.4m,底宽0.4m。5.根据线路所处地区的地质情况，查现行《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）第3.3、3.4条规定，取填方路堤边坡为1:1.5，取路堑边坡为1:0.5。4.1.3道路的超高与加宽1.平曲线路段的加宽(1)确定各交点处圆曲线上的全加宽值按现行《公路路线设计规范》规定，三级公路（30km/h）采用第一类加宽值，即汽车轴距加前悬总长为5m时的加宽值。依据设计平曲线的半径值，对于R>250m圆曲线可以不设加宽，各级公路路面加宽后，路基也相应加宽。路面的加宽在行车道内侧。双车道公路平曲线全加宽值见表4-1。公路平曲线加宽表表4-1交点序号交点桩号半径（m）全加宽值（m）JD1K44+420.8342000.6JD2K44+622.215701.2JD3K44+898.279901.0JD4K45+075.523651.2JD5K45+386.359600—JD6K45+612.2321001.0JD7K46+042.3252000.6JD8K46+819.4802500.4JD9K47+039.8142000.6JD10K47+303.9351200.8（2）加宽的过渡本次设计中采用的加宽方式为比例过渡方式，即在加宽段内按其长度比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意一点的加宽值：-58- （4-1）式中：——任意点距缓和段起点的距离；——加宽缓和段长；——圆曲线上的全加宽值。（3）加宽缓和段的长度对于设有缓和曲线的平曲线，加宽缓和段采用与缓和曲线相同的长度。本次设计中，各交点处的平曲线均设有缓和曲线，所以加宽缓和段与缓和曲线同长。2.曲线段路基超高的设计（1）确定路拱及路肩横坡度为了利于路面横向排水，应在路面横向设置路拱。按《公路路线设计规范》第6.5条，采用折线形路拱，路拱横坡度为2%。由于土路肩的排水能力低于路面，其横坡度一般应比路面大1%~2%，故土路肩横坡度取3%。（2）超高横坡度当平曲线半径小于不设超高的平曲线最小半径时，应在曲线上设置超高。这段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，就是超高缓和段。合理地设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。超高取值表表4-2交点序号交点桩号半径（m）超高值（%）JD1K44+420.8342003JD2K44+622.215706JD3K44+898.279905JD4K45+075.523656JD5K45+386.359600—-58- JD6K45+612.2321004JD7K46+042.3252003JD8K46+819.4802502JD9K47+039.8142003JD10K47+303.9351204超高缓和段长度按下式计算：（4-2）式中：——超高缓和段长（m）——旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（m）——超高坡度与路拱坡度的代数差（%）——超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘之间的相对坡度，其值如下表4-3。超高渐变率表4-3计算行车速度（km／h）超高旋转轴位置中线边线1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50根据上式计算得超高缓和段长度，应凑成5m的整倍数，并不小于10m长度。-58- 4.2路基设计4.2.1一般路基设计的原则1.路基设计应根据当地自然条件和工程工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。河谷地段不宜侵占河床，可视具体情况设置其他结构物和防护工程。2.陡坡上的半填半挖路基，可根据地形、地质条件，采用护肩、砌石或挡土墙；当山坡高陡或稳定性差，不宜多挖时，可采用桥梁，悬处路台等构造物。3.路基设计宜避免高路堤与深路堑。当路基中心填挖高度超过20m时、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。本次设计的三级公路，其路基应根据使用要求和当地自然条件（包括地质、水文和材料情况等）并结合施工方案进行设计，应既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，宜将取土坑、弃土坑加以处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤赛河道。通过特殊地质、水文条件地带的路基，结合当地实践经验，进行特别设计。4.2.2路基横断面的布置在本次设计中，所选的路段为三级公路，由填挖情况的不同，路基横断面的形式，可归纳为路堤、路堑、半填半挖三种类型。具体见标准横断面设计图。4.2.3路基设计要点一般路基是修筑在良好的地质、水文、气候条件下的路基，其直接可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型横断面图或设计规定。对于高填方路堤，深挖方路堑等特殊地段需要进行个别论证和验算。1.路基宽度-58- 公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。路面宽度根据通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.5～3.75m，本次设计的为三级公路，其路基宽度为双车道7.5m，路肩宽度两边各0.5m，否则应加宽路基。2.路基高度路基高度是指填方路基的填挖高度和挖方路基的开挖深度，即路基设计标高与地面标高之差。由于原地面沿横断面方向往往是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差会有差别，路基高度有中心高度和边坡高度之分。路基高度是指路基中心线处设计标高与原地面之差。而路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方破订于路基边缘的相对高差。路基设计标高，无中央分隔带的公路，一般为路基边缘高度，在设置超高加宽路段，则为设置加宽前的路基边缘高度。路基设计标高是综合考虑路线纵坡要求、路基稳定性要求和工程经济要求等因素确定的。根据路基强度和稳定性的要求，路基高度的设计，应保证路基处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合沿线具体情况和排水及防护措施确定路基的最小填土高度。路堤填土的高矮和路堑挖方的深浅，按《公路路基设计规范》的规定，通常将大于18m的土路堤和大于20m的石质路堤市委高路堤，将大于20m的路堑视为深路堑。高路堤和深路堑的土石方数量大，占地多，施工困难，边坡稳定性差，应尽量避免。沿河及受水浸淹的路基设计标高。应高出设计洪水频率的计算水位0.5m以上。三级公路一般路基设计洪水频率为1/25。3.路基边坡坡度路基边坡坡度对路基稳定是十分重要，确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，通常用1:n（路堑）1:m（路堤）表示其边坡坡率。-58- （1）填方路基的边坡坡度，应根据填料的物理性质、气候条件、边坡高度以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选择。①填土路堤边坡如果路堤基底良好，边坡坡度可参照表4-4选用。对边坡高度超过表中所列的总高度时，应按高路堤另行设计。填方路基边坡坡度表4-4填料种类边坡高度（m）边坡坡度全部高度上部高度下部高度全部坡度上部坡度下部坡度粘质土粉质土砂类土20812－1：1.51：1.75砾石土粗砂中砂12－－1：1.5－－漂石土卵石土砾类土碎石土201281：1.51：1.75不宜分化的石块208121：1.31：1.5填方边坡高时，可在边坡中部每隔8～10m设边坡平台一道，平台宽度1～3m，用浆砌片石或水泥混凝土预制块防护。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；当不设排水沟时，平台应设坡度为2%～5%向外侧倾斜的缓坡。受水淹没的路基边坡坡度-58- ，在设计水位以下视填料情况可采用1：1.75～1：2.0，在常水位以下部分可采用1：2.0～1：3.0。如用渗水性好的土填筑或设边坡防护时，可采用较陡的边坡。②填石路堤边坡填石路堤边坡坡度，可根据石料的大小、边坡的高度以及方法，参照表4-5选用。边坡高度超过20m时，应按高路堤另行设计。填石路基边坡坡度表4-5填料规格边坡高度边坡坡度施工方法小于25cm的石块<61：1.25～1：1.33填筑小于25cm的石块6～201：1.5填筑大于25cm的石块<201：1.1表面用较大石块砌成规则的行列，内部以一般石料分层填筑填石边坡的外层，应选用坚硬而未风化的石料填筑，采用排砌方式可以增强其稳定性。（2）路堑边坡设计路堑边坡时，首先从地貌和地质构造上判断其稳定性。在遇到工程地质或水文地质条件不良的地层时，应尽量使路线避绕它。①土质路堑边坡土质（包括粗粒土）挖方边坡，需要先判别其密实程度，然后再结合边坡高度、地下水和地面水的情况等因素，参照表4-6选用合适的边坡坡度值。当挖方边坡高度超过20～30m时，应按深路堑另行设计。土质挖方边坡坡度表表4-6-58- 密实程度边坡高度（m）<2020～30胶结1：0.3～1：0.51：0.5～1：0.75密实1：0.5～1：0.751：0.75～1：1.0中密1：0.75～1：1.251：1.0～1：1.5较松1：1.0～1∶1.51：1.5～1∶1.75②岩石路堑边坡岩石路堑边坡，一般根据地质构造与岩石特性，对照相似工程的成功经验选定边坡坡率。岩石的岩性、地质构造、风化程度及边坡的高度等，是决定坡率的主要因素，设计时可根据这些因素参照表4-7选用。石质路堑边坡坡度表表4-7岩石种类风化破碎程度边坡高度（m）<2020～301.各种岩浆岩2.厚层灰岩或硅、钙质砂砾岩3.灰岩、石岩、大理岩轻度1：0.1～1：0.21：0.1～1：0.2中度1：0.1～1：0.31：0.2～1：0.4严重1：0.2～1：0.41：0.3～1：0.5极重1：0.3～1：0.751：0.5～1：1.01.中薄层砂、砾岩2.中薄层灰岩3.较硬的板岩、千层岩轻度1：0.1～1：0.31：0.2～1：0.4中度1：0.2～1：0.41：0.3～1：0.5严重1：0.3～1：0.51：0.5～1：0.75极重1：0.5～1：1.01：0.75～1：1.251.薄层岩、页岩2.轻度1：0.2～1：0.41：0.3～1：0.5-58- 千枚岩、云母、绿岩泥、滑石片岩及岩质页岩中度1：0.3～1：0.51：0.5～1：0.75严重1：0.5～1：1.01：0.75～1：1.25极重1：0.75～1：1.251：1.0～1：1.5注：本次设计中考虑了地震对边坡坡度的影响，取了较小的坡度值。4.2.4路基压实标准与压实度路基压实标准是以压实度来表示的。所谓压实度是指路基材料压实后的干密度与该材料的最大干密度（标准干密度）之比，并用百分数来表示，即：（4-3）式中：—压实后的干密度（）；—标准击实试验求得的最大干密度（）。压实标准的制定应能满足行车荷载和自然因素对路基共同作用的要求。路基顶面约150cm范围内的土层，较强烈地感觉到行车荷载的反复作用以及水温的反复干湿冻融作用。对于路基的不同层位应提出不同的压实要求，上层和下层的压实度应高些，中间层可低些。当然，这还应同路基的填挖情况和自然因素的影响程度结合起来考虑。4.3纬地道路横断面设计4.3.1纬地设计向导1.平面设计完成后，打开纬地“项目”-“设计向导”，程序自动从项目中提取“项目名称”、“平面线形文件”以及“项目路径”等数据，选择项目类型为“公路主线”，指定设计起终点桩号，单击下一步按钮；2.打开“纬地设计向导（分段1第一步）”对话框，单击下一步；3.打开“纬地设计向导（分段1-58- 第二步）”对话框，设计向导提示对应的典型路基横断面型式和具体尺寸组成，设置左右行车道为3.25m，路拱横坡度为2.0%，土路肩宽为0.50m,坡度3%，检查路幅宽度正确单击下一步；4.打开“纬地设计向导（分段1第三步）”对话框，程序引导完成项目典型填方边坡的控制参数，设置为一级台阶，填方坡率为1:1.5，单击下一步；打开“纬地设计向导（分段1第四步）”对话框，程序引导完成项目典型挖方边坡的控制参数，设置为一级台阶，挖方坡率为1:0.5，单击下一步；5.打开“纬地设计向导（分段1第五步）”对话框，引导路基两侧边沟型式及典型尺寸设置，设置为梯形边沟，沟底宽度及深度为0.4m,单击下一步，打开打开“纬地设计向导（分段1第六步）”对话框，引导路基两侧排水沟型式及典型尺寸设置，设置为梯形排水沟，沟底宽度及深度为0.4m,单击下一步；6.打开“纬地设计向导（分段1第七步）”对话框，确定该项目路基设计所采用的超高和加宽类型、超高旋转、超高渐变方式及外侧土路肩超高方式，本次设计平曲线半径都大于规范规定的不设超高、加宽的最小半径，故选择不超高、不加宽按钮，单击下一步；7.打开“纬地设计向导（分段1第八步）”对话框，点击“自动计算超高加宽”按钮，系统将根据前面所有项目的设置结合项目的平面线形文件自动计算出每个交点曲线的超高和加宽过渡段，单击下一步按钮，8.打开“纬地设计向导结束对话框”，可设定逐桩桩号间距（如20m-58- ），程序将以此间距自动生成桩号序列文件，并增加所有曲线要素桩。程序把将要自动生成的四个数据文件列于对话框中，在这里还可以修改所输出数据文件的名称。点击“完成”按钮，系统即自动计算生成路幅宽度文件（*.wid）、超高设置文件（*.sup）、设计参数控制文件（*.ctr）和桩号序列文件（*.sta），并自动将这四个数据文件添加到纬地项目管理器中。4.3.2路基设计计算完成“纬地设计向导”后，单击“设计”-“路基设计计算”，打开“路基设计计算”对话框，保存“路基设计中间数据文件”，然后单击“计算”即可完成路基设计计算，然后单击“表格”-“输出路基设计表”得到路基设计表。4.3.3横断面设计绘图完成路基设计计算后，单击“设计”-“横断面设计绘图”，打开“横断面设计绘图”对话框，在“设计控制”、“土方控制”、“绘图控制”选项卡上分别进行相关设置，单击“设计绘图”即可得到横断面设计图。4.4路基横断面设计成果4.4.1.路基设计表（见图纸SⅢ-1）4.4.2.路基标准横断面图（见SⅢ-2）4.4.3.路基横断面设计图（见SⅢ-3）4.4.4.路基超高加宽表（见SⅢ-4）4.4.5.平曲线超高方式图（见SⅢ-5）横断面图中各断面的排列顺序是按里程从左到右、从下到上排列，具体的路基横断面设计图见图纸SⅢ-3。第五章路基土石方数量计算与调配-58- 路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线方案比较中，路基土石方数量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一。土石方调配的目的是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。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，做到填方有所“取”,挖方有所“用”，避免不必要的路外弃土或借土，以减少占用土地和公路造价。5.1土石方调配原则与方法5.1.1.土石方调配原则1.在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调配，以减少总的运输量。2.土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不做跨越调运，同时尚应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土。3.为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方法，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。4.土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑借方或弃方占地，赔偿青苗损失以及农业生产影响等。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。5.1.2土石方调配方法-58- 土石方调配方法有很多种，如累计曲线法、调配图法及土石方计算表调配法，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累计曲线图与调配图，直接可在土石方计算表上调配，其优点是方法简便，调配清晰，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。本次设计土方计算由纬地软件自动计算，具体调配步骤如下：1.土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等标注在表旁，供调配时参考。2.弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。3.在做纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，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。5.经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后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的，如有跨页调配，须将其数量考虑在内，通过复核可以发现调配与计算过程有无错误。5.2关于调配计算的几个问题5.2.1经济运距填方用土来源，一是路上纵向调运，二是就近路外借土。采取“调”还是“借”，有个限度距离问题，这个限度距离即所谓“经济运距”，其值按下式（式5-1）计算：(5-1)-58- 式中：B—借土单价（元/m3）；T—远运运费单价（元/m3·km）Lm—免费运距（km）根据定额规定，土方作业包括：挖、装、运、卸四项工序，在规定距离内（一般人工运输为20m，轻轨运输为50m，汽车运输1000m）只按方量计价，不另计费用，这一规定不单独计价的基本运距叫免费运距。在纵向调运计算运距时应扣除免费运距Lm。由此可知，经济运距是确定借土或调运的限界，当调运距离小于经济运距时，采取纵向调运是经济的，反之，则可考虑就近借土。5.2.2平均运距土方调配的运距，是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。在路线工程中这个距离简化为按挖方断面间距中心至填方断面间距中心的距离计算，称平均距离。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。5.2.3运量土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。计价土石方必须通过土石方调配表来确定其数量为：计价土石方=挖土数量+借方数量5.3土石方调配过程5.3.1基本资料1.松实系数：一类土：1.16，二类土：1.16，三类土：1.09.2.免费运距：Lm=1000m，就近利用最大运距500m.3.挖方土石比例：一类土:20%,二类土：60%，三类土：20%。-58- 5.3.2本桩利用本次采用纬地软件进行土石方计算并自动生成土石方计算结果表（见土石方数量表），在此不再累赘其计算过程。5.3.3纵向就近调运在做完各桩号间路基填挖横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量后，逐桩逐段的将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏。5.3.4纵向远运再考虑经济运距的前提下，进行纵向远运。远运运距在经济运距以内的，可进行纵向远运，远运运距大于经济运距时，可路外借方或废方。本工程中，由于路线长度较短，没有考虑经济运距，可尽量利用远运完成填缺、挖余的纵向调配，如纵向调配后仍有填缺或挖余量，可直接借方或弃方。5.4土石方调配成果路基土石方数量表（见图纸SⅢ-6）路基每公里土石方数量表（见图纸SⅢ-7）第六章路面设计6.1基本资料6.1.1交通量资料据调查，初始年交通组成及数量见表；公路等级为三级：预测年平均增长率：5%，初定设计年限：8年。2009年交通量调查表表6-1车型数量（辆/日）小客车2100-58- 中型车870大型车420拖挂车1106.1.2沿线自然地理特征1.气候及降水量特点：本公路所处的西和县、成县地处内陆腹地，全年盛行偏南风，呈大陆性季风气候，雨量较为充沛，年平均气温8.4℃，年平均降水量为555.7mm，年最大降雨量为784.4mm，最小为302.6mm，降雨主要集中于夏季（6～8月），平均降雨量为243.4mm，秋季次之，历年平均蒸发量为1234.6mm，属湿润和半湿润区。西和境内最大冻土深度为42厘米，成县境内最大冻土深度为56厘米。2.地形地貌：本公路沿线在西和县境内地形类型有漾水河漫滩地形和构造剥蚀黄土梁峁沟壑区及侵蚀构造中高山地，其中漾水河漫滩地高出漾水河1～10米，坡度为6°～15°，表面覆盖2～8米深的砂质粘土，土质粗松，蓄水保墒性强，出露岩层有第三系和泥盆系的砂砾青灰泥岩。构造剥蚀黄土梁峁沟壑区主要指漾水河及各支流两岸山地，相对高差为200～300米，极个别地区高差达500米。地表以黄土覆盖，沟壑纵横，河流平川切割，坡度较小，梁坡平缓，坡度在6°～25°之间，冲沟发育明显，呈“V”字形，山头相连而相间，呈锯齿状，并有大小不等的断陷谷地镶嵌其间。侵蚀构造中高山地在石峡一带分布，相对高差200～500米，山势高亢，岭背狭窄，陡坡削壁，沟谷纵横，源短流急，冲沟多呈“V”字形，出露岩层含炭质灰岩、晶体钙质千枚岩、钙质砂岩、石英砂岩、红色泥岩、粘土等。3.土质与路材：土质为粘质土，一般路基处于干燥状态，沿线路段有大量的砂砾、岩石块，水源充足，筑路材料丰富。-58- 6.2路面设计6.2.1轴载分析路面设计以单轮-双轮组100kN为标准轴载。我国路面设计以双轮单轴载100kN为不标准轴载，以BZZ—100的各项参数见下表6-2。标准轴载BZZ—100各项参数表6-2标准轴载名称BZZ—100标准轴载名称BZZ—100标准轴载p（kN）100轮胎接地压力p（MPa）0.70两轮中心距1.5d单轮当量圆直径d（cm）21.30以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标累计当量轴次计算1.轴载换算轴载换算结果见下表表6-3（以以下这几种车型代表中型、大型及拖挂车）轴载换算结果表（弯沉和层底拉应力）表6-3车型Pi（kN）C1C2ni(次/d)C1C2ni(Pi/P)4.35(次/d)东风EQ140前轴23.7016.487010.61后轴69.2011870175.38黄河JN162前轴59.5016.4420280.92后轴115.011420771.41长征CZ361前轴47.6016.411027.87后轴2×90.72.21110158.27C1C2ni(Pi/P)4.35(次/d)1424.462.累计当量轴次计算-58- 根据设计规范，设计年限取为8年，双车道车道系数是0.60~0.70，取为0.65.设计年限累计当量轴次为：6.2.2结构组合和各层材料的选取根据公路路面设计规范知，该次路面的等级为次高级路面。根据要求,路面面层采用沥青贯入式，厚度为5cm，基层采用石灰土稳定碎石，厚度待定；垫层采用级配砂砾，厚度为20cm。各层所选路面材料参数见表6-4。材料参数表表6-4材料名称抗压模量（MPa）15ºC劈裂强度（MPa）沥青贯入式600_石灰土稳定碎石10000.35级配砂砾200_6.2.3土基回弹模量的确定该路段位于Ⅴ1区，粘质土，干湿状态为干燥，根据有关的“土基干湿状态的稠度建议值”以及“二级自然区各土基回弹模量参考值”取稠度取得到土基回弹模量为34MPa。6.2.4设计指标的确定根据规范，三级公路只取设计弯沉值作为路面刚度指标，进行路面厚度设计，不进行层底拉应力验算。设计弯沉值计算：公路等级系数取1.2（三级公路），面层类型系数取1.1（沥青贯入式），基层类型系数取1.0(半刚性基层)。-58- 根据沥青路面设计弯沉值公式计算：6.2.5确定石灰土稳定碎石的厚度利用东南大学路基路面软件(HPDS2006)计算结果如下:公路等级:三级公路新建路面的层数:3标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:39.5(0.01mm)路面设计层层位:2设计层最小厚度:150(mm)层位结构层材料名称厚度20℃平均抗压标准差(mm)模量(MPa)(MPa)1沥青贯入式5060002石灰土稳定碎石?100003级配砂砾20020004新建路基34设计弯沉值Ld=39.5(0.01mm)H(2)=150mmLS=5.7(0.01mm)由于设计层厚度H(2)=Hmin时LS<=LD,故弯沉计算已满足要求。路面设计层厚度：H(2)=150mm(仅考虑弯沉)验算路面防冻厚度：路面最小防冻厚度400mm验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。通过对设计层厚度取整以及对路面厚度进一步的修改，-58- 最后得到路面结构设计结果如下：----------------------------------------沥青贯入式50mm----------------------------------------石灰土稳定碎石150mm----------------------------------------级配砂砾200mm----------------------------------------新建路基6.3路面设计成果6.3.1每延米路面工程数量表（见表6-5）6.3.2路面结构设计图，见图纸SⅢ-8。每延米路面工程数量表表6-5材料名称厚度（cm）体积（m3）沥青贯入式50.13石灰土稳定碎石151.125级配砂砾201.50第七章道路排水设计7.1路基、路面排水系统的布置原则7.1.1路基排水原则1.排水设施要因地制宜，全面规划，合理布局，综合治理，讲究效益，注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面设的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过与集中，做到及时疏散，就近分流。-58- 2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时刻适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。3.设计前必须进行调查研究，查明水源和地质条件，考虑排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，各种排水渠道的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。4.路基排水要注意防止附近山体的水土流失，尽量不要破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质来布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。5.路基排水要注意和防止与当地水文条件相违背，应结合当地水文条件和道路等级的具体情况，就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须调宽经济效益。6.为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水流入路面结构，并提供良好的排水设施，以便迅速排除路面结构上的水，以及土质松软和纵横坡较陡地段的，亦可建筑具有承受荷载和雨水共同作用的路面结构。7.1.2.路面排水原则1.三级公路中，路面的横坡一般应为2%左右。当位于小纵坡或超高缓和段的扭曲路面时，最小合成坡度不小于0.5%。2.在公路交叉口排水困难地段，路面排水设计应满足行驶动力学和排水技术要求，在交叉路口前应设置泄水口。3.对于纵坡较大的地段，弯道内侧车道、竖曲线的凹部、高路堤的桥梁端部等特殊部位，为防止过大集中水流对路基路肩、边坡冲刷，可局部设置当水缘石。4.所有排水设施的设置，除能满足排水要求外，均应满足有利于今后养护维修。-58- 5.为减少地表面水和地下水对面层、基层和路基的侵蚀破，迅速排除路面结构的层间水，通常将路面排水与路面结构内部排水系统综合考虑。7.2排水系统布置及设计本次设计的三级公路排水设备有边沟、排水沟，涵洞等这些排水设备设在路基的不同部位，各自的排水功能，布置要求均有差异。7.2.1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和流向路基的少量地面水。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算，根据沿线具体条件，选用标准横断面形式，边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。边沟的纵坡（出水沟附近除外）一般与路线纵坡一致。平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。特殊情况容许采用0.3%，但边沟出口间距宜缩短。在边沟出口附近及排水困难路段，边沟应进行特殊设计。边沟的横断面形式，有梯形、矩形、三角形及流线形等，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，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。石方路段的边沟宜采用矩形横断面，其内侧边坡直立，坡面应采用浆砌片石防护，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。梯形边沟的底宽与深度约0.4～0.6m，水流少的地区或低段，取底限或更小，但不宜小于0.3m-58- ；降水量集中或地势偏低的路段，取高限或更大一些。在路堑和高路堤段，由于边沟水流向路堤坡脚处，两者高差大，必须因地制宜，根据地形与地质等条件，将出水口延伸至坡脚外，以免边沟水冲刷填方坡脚。边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水产生冲刷，应作适当处理。本次设计的三级公路边沟采用的是梯形边沟，边沟内侧坡度为1:1.5，外侧坡度为1:0.5，底宽和深度均为0.4m，边沟纵坡与路线纵坡坡度保持一致。除K44+000～K44+200左右两侧和K45+640～K45+720左右两侧路段外，其余路段均为土质边沟。见下图7-1即为本次道路中设计的土质边沟，见图7-2则为浆砌边沟。梯形土质边沟图7-1梯形加固边沟图7-2-58- 7.2.2排水沟排水沟主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至桥涵或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，为保护路基不受侵害，可以设置排水沟以调节水流，整治水道。排水沟的横断面。一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，横断面尺寸根据设计流量确定，底宽与深度不宜小于0.5m，土沟的边坡坡度约为1：1.0～1：1.5。排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2m，平面上应力求直捷，需要转弯时尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10～20m，连续长度宜短，一般不超过500m。排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通，不致流速太大而产生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文力学计算择优选定。一般情况下，可取0.5%～1.0%，不小于0.3%，亦不宜大于3%。若纵坡大于3%，应采取相应的加固措施。在本次设计的在道路填方段设置土质排水沟，部分路段加固。根据当地的水文条件可以确定排水沟底宽与深度均为0.4m，边坡坡度为1：1，纵坡为0.5%，加固排水沟材料为M7.5浆砌片石。7.2.3涵洞1.确定设计流量查《路基路面工程》图7-37知，甘肃陇南地区5年重现降雨历时强度为，在查表7-9得该地区10年重现期转换系数为，查图7-38知该地区60min降雨强度转换系数，由表7-10可查的10min降雨历时转换系数为-58- ，于是10年重现期10min降雨历时的降雨强度为。设计径流量为2.确定涵洞孔径及水力计算根据设计流量，综合考虑实际情况以及经济因素，确定涵洞形式为钢筋混凝土圆管涵，钢筋混凝土圆管涵是力学性能好、构造简单、工程量小、工期短，施工方便，也适用于石料缺乏地区，可用于孔径为0.5m～1.5m、流量为以下的小型涵洞。本次设计的道路设置钢筋混凝土圆管涵8处。查《桥涵水文》表8-8-3知，桩号K46+800.000处圆管涵：涵洞孔径：d=1.0m涵前水深：H=1.20m临界水深：m收缩断面水深：m临界流速：m收缩断面流速：m/s临界坡度：当收缩断面最大允许流速m/s时.在实际敷设时，应使涵底坡度满足条件，则涵底纵坡取为8%。3.涵洞长度计算：涵洞长度L=L上+L下-58- 式中：L上—涵洞上游长度；L下—涵洞下游长度。又因为有八子墙，所以L`=2.7mL=L上+L下+L`=4.65+5.12+2.7=12.47m。第八章路基支档工程设计8.1不良地质地段路基设计原则本次设计的甘肃西和至成县公路应根据当地水文、地质及退耕还林还草等情况，采取有效的工程或植物防护措施，防止路基病害和保证路基稳定。经过对实地地形的考察需设计挡土墙进行防护。-58- 本公路所处的西和县历史上曾多次发生地震，文献记载的最大震级八级，在全国地震区划中，地震烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度系数为0.30g，成县地震烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度系数为0.20g，大暴雨是西和县和成县主要的自然灾害形式，最大的大暴雨及降雨量高达110mm。8.2路基防护工程设计路基防护工程一般包括坡面防护，冲刷防护，支挡防护等。本次设计的甘肃西和至成县公路主要应用的是支挡防护工程。8.2.1支挡工程位置及型式本次设计路段的支挡物为挡土墙，挡土墙是支挡路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。根据其设置的不同位置，本次设计次用的挡土墙形式主要是：路堑挡土墙。挡土墙位置为桩号K44+010～K44+050、K45+640～K45+700及K46+680～K46+740处。本次设计挡土墙采用重力式，由于道路级别低，且沿线石料丰富，所以挡土墙结构形式可采用块石、片石、混凝土预制块作为砌体。根据墙背的角度重力式挡土墙可以分为垂直式、俯斜式、仰斜式、衡中式四种类型。在选择采用何种类型时，按结构合理，断面经济和施工方便的原则比较确定。8.2.2支挡工程的设计验算以桩号K44+010.000～K44+050.000处的路堑挡墙为例：1.设计资料：拟采用浆砌片石重力式路堑墙，墙身高，由此确定基础埋深，墙顶宽，墙背仰斜1：0.4，墙底宽。墙身分段长度10m。挡土墙示意图如下:-58- 挡土墙计算示意图图8-1土壤地质情况：墙背填土容重，填料内摩擦角，填土与墙背间的摩擦角；粘性土地基，粘聚力c=19kN/，容许承载力[σ]=300kpa，基底摩擦系数墙身材料：2.5号砂浆25号片石，砌体容重2.土压力计算（1）墙前被动土压力计算：（8-1）（8-2）—朗金被动土压力系数。—作用点在离墙踵h/3=1.5/3=0.5m处。-58- （2）主动土压力计算（8-3）（8-4）（8-5）（8-6）3.挡土墙结构自重（8-7）4.抗滑稳定性验算挡土墙的滑动稳定方程与抗滑稳定系数应满足：（8-8）（8-9）式中：G—作用于基底水平滑动面上的墙身重力、基础重力、基础上填土重力；—挡土墙后主动土压力的水平分力；—挡土墙后主动土压力的竖向分力；—挡土墙前被动土压力；—基底摩擦系数，在此取为0.4；—地基土的内摩擦系数，—主动土压力分项系数，在此取为1.3；-58- —被动土压力分项系数，在此取为0.4。将相关数值代入式（8-8），得抗滑动稳定系数按式（8-9）计算：故挡土墙抗滑稳定性满足要求。5.挡土墙的抗倾覆稳定性验算倾覆稳定方程与应满足：（8-10）（8-11）式中：、、、—相应各力对墙趾的力臂（m）。将相关数值代入式（8-10），得抗倾覆稳定系数按式（8-11）计算：故挡土墙抗倾覆稳定性满足要求。6.地基承载力验算地基承载力验算按下式计算：（8-12）-58- 式中：—地基承载力抗力值；—地基承载力应力标准值，查规范知在此取为150kPa；，—承载力修正系数；查表知在此取为0.3，1.6；—基底下持力层土的天然重度（kN/m3）；—以下各土层的加权平均重度（kN/m3）；—基础底面宽度小于3m时取3m，大于6m时取6m；—基础底面的埋置深度，在此取为1m。将相关数值代入式（8-12），得f=150+0.3×17.0×(3.0-3.0)+1.6×17×(1.5-0.5）=177.2kPa<[σ]=300kpa故地基承载力满足要求。桩号K45+640～K45+700和K46+680～K46+740处挡墙拟定墙高H=2.0m,顶宽0.8m,底宽1.5m,计算过程与此类似，此处不再累赘，演算结果满足要求。第九章路线交叉9.1平面交叉的设计原则1.平面交叉位置的选择应综合考虑公路网现状和规划、地形、地物和地质条件、经济与环境因素等。-58- 2.平面交叉形式应根据相交公路的功能、等级、交通量、交通管理方式、用地条件和工程造价等因素而确定。3.平面交叉选型应选用主要公路或主要交通流畅通、冲突点少、冲突区小，且冲突区分散的型式。4.平面交叉几何设计应结合交通管理方式并考虑相关设施的布置。5.平面交叉范围内相交公路线形的技术指标应能满足视距的要求。6.相交公路在平面交叉范围内的路段宜采用直线；当采用曲线时，其半径宜大于不设超高的圆曲线半径。纵面应力求平缓，并符合视觉所需的最小竖曲线半径值。7.平面交叉设计应以预测的交通量为基本依据。设计所采用的交通量应为设计小时交通量。8.平面交叉处行人穿越岔路口的设施应根据行人流量、公路等级和交通管理方式等设置人行横道或人行天桥或人行通道。9.平面交叉的几何设计应与标志、标线和信号设施一并考虑，统筹布设。视距不良的小型平面交叉，可根据具体情况设置反光镜。10.平面交叉改建时，除应收集交通量以外，还应调查交通延误以及交通事故的数量、程度、原因等现有交叉的使用状况。9.2平面交叉采用的类型9.2.1公路与公路平面交叉本次设计的公路与公路平面交叉的形式，应根据交通量大小及交叉口地形等情况选定。平面交叉路线应为直线并尽量正交。当必须斜交时，交叉角应大于-58- 。平面交叉点前后各交叉公路的停车视距长度所构成的三角形范围内，应保证通视。当条件受限制时，这两个停车视距均可减少30%，并在适当位置设置限制车速的标志。平面交又范围内的纵坡宜设置为平坡，紧接该段的纵坡，一般不应大于3%，困难地段不应大于5%。三级公路与等级公路交叉时可采用平面交叉。平面交叉应选在视距良好的地点，并与被交叉路线合理相接。本次设计主要是路线起点处与村间道路的丁字交叉。9.2.2管线等与公路交叉电讯线、电力线、电缆、渠道等均不得侵入公路建筑限界，不得妨害公路交通安全，并不得损害公路的构造和设施。架空电线路与公路交叉时，宜为正交：必须斜交时，交叉角应大于45°。架空送电线路跨越公路时，送电线路导线与公路交又处距离路面的最小垂直距离必须符合相应送电线路标称电压规定的要求。原油管道、天然气输送管退与公挤交叉时，应为正交；必须斜交时，交叉角应大于60°。严禁天然气谕送管道、输泊管道利用公路桥梁跨越河流。第十章交通工程及沿线设施10.1设置要求本次公路几何设计按三级公路标准进行设计，应满足公路路线设计规范和公路工程技术规范。路线设计取了较小纵坡，较大的大平曲线半径，完善了排水设施。本次设计的西和至成县三级公路是主要为陇南-58- 经济、文化、行政服务的，并且能够适应各种车辆折合成小客车的年平均日交通量为2000辆以上。公路等级应根据当地发展规划，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。公路的建设应因地制宜，经济适用，保护耕地，节约用地，结合农田灌溉完善桥涵防护排水及安全设施。公路建设必须重视环境保护，与当地扶贫开发，山、水、田、林综合治理，陇南建设及资源利用等相结合，做好环境保护，坚持可持续发展战略。随着经济的发展，各类机动车辆急剧增加，陇南旅游资源的整体开发和以及农副产品的产销流通，现有交通状况远不适应经济的发展。此条路的修建，为促进当地的经济发展、加快小康建设的步伐发挥着举足轻重的作用，对当地经济发展具有重要意义。10.2设置情况本条道路的设计以“安全、经济、美观”为原则。依据《公路交通安全设施设计及技术规范》（JTJ074-94）和《道路交通标志和标线》（GB5768-1999），在沿线设置完善的标志、标线、安全护栏、里程碑、百米桩和公路界碑等，以利于行车安全。-58- -58-'