武穴市长乐大道B7段道路毕业设计

武汉科技大学城市学院毕业设计

武穴市长乐大道B7段公路设计

摘 要

本次毕业设计为武穴市长乐大道B7段公路设计，所处位置的地貌为长江中下游丘陵地貌单元，场地地貌单元大部分为丘陵，剥蚀堆积岗地。

主要进行公路线形、路基和路面设计。其中，线形设计包括选线、方案比选、平面设计和纵断面设计；路基设计包括横断面设计、路基边坡设计等；路面设计包括路面结构层设计、路面结构层厚度设计和路面结构层验算。

通过对当地交通量、地形、气候、水文、地质等状况的深入调查, 确定了道路的等级以及道路设计的各个技术指标，为公路路线方案的比选准备了原始材料，确定了线路的平面位置。并且本设计对方案进一步细化。

对路线的平面和纵断面进行了综合分析，根据技术标准及当地实际情况确定了路基宽度、高度及边坡坡度并且对路面材料、横断面布置、曲线超高及加宽的设置做了精心设计。

关键词: 线形; 缓和曲线; 竖曲线; 路基; 路面

I

武汉科技大学城市学院毕业设计

Mayor Le Duan Boulevard B7 Wuxue highway design

Abstract

This graduation design is a design of Changle road B7 highway in Wuxue City, the location of the landscape as the middle and lower reaches of Yangtze River hilly landform unit, most of the field geomorphic units are the hills, and denudation.

This road mainly carrys on the road alignment, roadbed and pavement design. Then,alignment design includes to choose the line, project to compare to choose, the flat surface design and vertical section design.The roadbed design includes the cross section design and the roadbed side slope design etc; The pavement design includes pavement structure layer design, pavenent structure layer thickness design and pavement structure layer to check to calculate. According to investigating the further state of the volume of traffic, local topography,climate,hydrology,geology,etc,then confirms the class of highway and technical standard,selecting to prepare the firsthand material of scheme of the highway, and fixing the level of the circuit.

On the route of the plane and vertical section are analyzed, according to the technical standard and the local actual situation to determine the roadbed width, height and slope and pavement materials, cross section layout, curve superelevation and broadening the settings made elaborate design.

Key words: Alignment; Easement curve; Vertical curve; Road bed; Pavement

II

武汉科技大学城市学院毕业设计

目 录

中文摘要...............................................................................................................................I 外文摘要..............................................................................................................................II 1 设计原始资料和依据............................................................................................1

1.1

地形.......................................................................................................................1

1.1.1 地形地貌........................................................................................................1 1.1.2 水文.................................................................................................................1 1.1.3 气象.................................................................................................................1 1.1.4 植被.................................................................................................................2 1.1.5 区域地质条件..............................................................................................2 1.1.6 筑路材料及运输条件................................................................................3 1.1.7 交通量............................................................................................................3 1.2

设计依据.............................................................................................................3

2 路线设计.......................................................................................................................4

2.1 道路技术等级确定.........................................................................................4 2.2

路线方案的拟定与比选...............................................................................4

2.2.1 选线原则........................................................................................................4 2.2.2 选线的步骤和方法:....................................................................................5 2.2.3 山岭区选线要点.........................................................................................6 2.3

平面设计技术指标的确定.........................................................................6

2.3.1 平面设计原则..............................................................................................6 2.3.2 平曲线要素值的确定................................................................................6 2.4 道路平面设计...................................................................................................7

武汉科技大学城市学院毕业设计

2.4.1 道路平面线性相关概念与要求............................................................7

2.4.2 平面线形要素组合计算..........................................................................8 2.5

道路纵断面设计............................................................................................14

2.5.1 纵断面设计原则.......................................................................................14 2.5.2 平纵组合设计............................................................................................15 2.5.3 最小填土高度的确定..............................................................................15 2.5.4 桥梁、通道控制标高的确定................................................................15 2.5.5 道路坡长及坡度确定..............................................................................15 2.6 道路平、纵线形组合设计..........................................................................16

3 道路横断面设计.....................................................................................................20

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

横断面布置及加宽、超高.........................................................................20 横断面布置......................................................................................................20 路拱横坡...........................................................................................................20 超高设计与计算 ............................................................................................ 21 边沟、排水沟设计 ....................................................................................... 24 中央分隔带形式及开口 ............................................................................. 24

4 路基设计.....................................................................................................................25

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

路基设计............................................................................................................25 一般路基设计 ................................................................................................. 25 路基压实标准与压实度 ............................................................................. 28 路基施工要求及注意事项 ........................................................................ 28 路基土石方量计算 ....................................................................................... 30

5 路面结构设计...........................................................................................................31

5.1

路面类型及结构层组合..............................................................................31

武汉科技大学城市学院毕业设计

5.2 5.3 5.4

设计原则 ........................................................................................................... 31 路面类型确定 ................................................................................................. 31 水泥混凝土路面设计（方案一） ......................................................... 32

标准轴载及轴载换算..........................................................................................32 交通分析.....................................................................................................................32 初拟路面结构..........................................................................................................32 路面材料参数确定................................................................................................33 荷载疲劳效应.........................................................................................................34 温度疲劳效应.........................................................................................................34

5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6

5.5

水泥混凝土路面设计（方案二） ............................................................ 35

5.5.1 轴载分析......................................................................................................................35

结构组合材料............................................................................................................35 确定各层材料的抗压模量与劈裂强度.......................................................35 土基回弹模量的确定............................................................................................36 设计指标的确定.......................................................................................................36 设计参数汇总............................................................................................................37

5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.5.6

5.6 路面方案必选.....................................................................................................40 5.7 排水设计 ............................................................................................................... 40

结 论 ..................................................................................................................................... 45 参考文献 ............................................................................................................................. 46 致谢 ....................................................................................................................................... 47 外文原文及译文.............................................................................................................................48

武汉科技大学城市学院毕业设计

1 设计原始资料和依据

1.1 地形

1.1.1 地形地貌

武穴市位于鄂东南，长江中游北岸，东经115.55464o，北纬29.8523o。是重要的工业城市和原材料基地，距武汉市80公里，有公路、铁路和水路与外界相连，交通较为便利。所处位置的地貌为长江中下游丘陵地貌单元。场地地貌单元大部分为丘陵，剥蚀堆积岗地。

1.1.2 水文

1.1.2.1 地表水

场地地表水主要为沿线丘谷中分布的农田水、鱼塘水，主要接受大气降水、地表径流及人工补给，受气候及人工活动影响明显，对工程影响有限。施工时可及时抽排疏干处理或采取围堰施工。港沟宽1～4m，水深1.5m左右。 1.1.2.2 地下水

在勘探孔揭露的深度范围内，拟建场地地下水主要为上层滞水。主要赋存于地势较低地段上部耕土中，受大气降水、灌溉用水入渗补给，水位、水量与地形及季节关系密切，并受人类活动影响明显。对工程影响微弱。施工时可及时抽排疏干处理。地下水位与所在小范围地形有关。

1.1.2.3 地下水及地表水腐蚀性判定

沿线未见强污染离子源，环境地质条件没有受到污染与破坏。按照《岩土工程勘察规范》有关规定，判定沿线地下水对混凝土结构具微弱腐蚀性。在干湿交替条件下，地下水对钢筋混凝土结构中钢筋具有弱腐蚀性。

1.1.3 气象

武穴市属亚热带湿润气候，一年内日均温等于或大于10摄氏度，植物生产期长，雨量较多。春季开始在3月中旬，夏季开始在5月下旬，秋季开始在10月上旬，冬季开始在11月下旬。夏季炎热，梅雨明显，秋高气爽，冬季较暖，气候温和湿润，是适宜于农林牧渔全面发展的多宜地区。

1

武汉科技大学城市学院毕业设计

1.1.4 植被

拟建公路所在区域雨量充沛、植物生长期长，土壤适宜种性广，在海拔200～500m的丘陵地带多已垦殖为农业区域，并栽培有众多经济作物等。由于自然、人为因素的干扰，评价区内的地带性自然植被已经不复存在，现有植被多为次生林和人工林、灌丛、草丛和人工植被。

1.1.5 区域地质条件

该段地质构造依次为得胜场向斜，杨高寺背斜，杨九场向斜翘起端。出露地层为侏罗系中统上、下沙溪庙组（J2s、J2xs），其岩性为紫红色泥岩、粉砂质泥岩与灰黄、青灰、灰绿色厚层块状长石石英砂岩、石英砂岩，泥岩中含钙质结核，钙质粉砂岩条带；侏罗系上统遂宁组（J3s），其岩性为砖红、棕红色泥岩、粉砂质泥岩夹石英粉砂岩；第四系全新统残坡积堆积层及淤泥质层，其岩性主要为碎石土和饱和粘性土。勘探深度范围，场地主要由填土、第四系坡残积粘土、粉质粘土、强烈风化的闪长岩、微风化石灰岩构成。根据野外钻探情况结合室内土工试验成果综合分析，可将场地勘探深度范围内地层划分为5层，地层分布及岩性特征等见工程地质分层表、工程地质剖面图。

表1.1 工程地质分层表

层型号 层名 填土 （Q4ml） 淤泥 (Q4l) 粘土 粉质粘土 强风化闪长岩 微风化石灰岩 层层顶标高(米) 28.1～42.8 26.4～37.8 23.8～33.6 24.5～43.1 15.2～28.7 2.0～8.4 1.2～2.6 6.0～23.2 3.6～20 >10 1180~1950 冶炼炉渣、粘性土，松散-稍密。6060~6700 主要成份由粘性土组成。厚度大。 零星分布 5500~7000 0～5500 0～5500 灰色－深灰色，软－流塑状。 黄色、红褐色，稍密到中密。可-硬塑状 黄色、黄白花斑色粉质粘土。由闪长岩风化而成 岩石风化强烈。结构已经改变，成土状结构 灰色隐晶质结构,中厚层状构造.微风化程度 Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅲ 松土 松土 普通土 硬土 硬土 厚度（米） 主要分布 情况 岩 性 特 征 土石 等级 土石类别 1-1 1-2 ② ③ ④ ⑤ 10.4～60 >20 5600~7000 Ⅵ 坚石 2

武汉科技大学城市学院毕业设计

1.1.6 筑路材料及运输条件

项目区建材工业水平很发达，可满足本项目实施对成品建材的大量需求。电力、钢材、石油沥青、水泥、石灰和木材供应充足。自采材料沿线料场分布广泛，平均运距较近。材料质量符合项目要求。

1.1.7 交通量

根据本路段OD调查和各交通观测站历年观测资料分析，2012年平均日交通量组

成如表1.2所示。年平均增长率为 7% 。

表1.2 交通量组成

车 型 小型货车 中型货车 大型货车 拖挂车 大中型客车 相当型号 跃进NJ131 切贝尔D420 斯堪尼亚 L760 扶桑CW(L)40HD 解放CA15 交通量（单位：辆/日） 1100 800 660 560 600 1.2 设计依据

根据批准的设计任务书、地质勘测报告、国家关于公路设计施工的《规范》、《规程》、《标准》：

1) 《公路工程技术标准》（JTG B01-2003） 2) 《公路路线设计规范》（JTG D20-2006） 3) 《公路路基设计规范》（JTG D30-2004） 4) 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006） 5) 《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40-2011） 6) 《城市道路设计规范》（CJJ 37-90）

3

武汉科技大学城市学院毕业设计

2 路线设计

2.1 道路技术等级确定

由交通量组成表，折算成以小客车为标准进行计算,见表2.1：

表2.1 交通量折算表

车型 小型货车 中型货车 大型货车 拖挂车 大中型客车 交通量（辆/日） 1000 880 660 560 600 总 计 折算系数 1.0 1.5 2.0 3.0 1.5 折算交通量（辆/日） 1100 1320 1320 1680 900 6320 计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式（2.1）计算 Nd=N0(1+γ)n-1 (2.1)

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7%； n—远景设计年限，取20年；

所以 Nd=6320×(1+7%)20-1=22857（辆/日） 根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003 ）[3]，

高速公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的平均昼夜交通量25000辆以上。 一级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的平均昼夜交通量15000~30000辆。 二级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的平均昼夜交通量5000~15000辆。 由远景交通量可知本次设计车道等级为一级公路。

所以根据所给的条件，本次设计路线为丘陵区一级公路。

拟定该条道路为双向四车道的一级公路，设计车速为80km/h,设计采用的服务水平为一级，采用整体式路基。

2.2 路线方案的拟定与比选

2.2.1 选线原则

1)在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不站高产田。

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，不应轻易采用最小或极限指标，也不应片面追求高指标。

4

武汉科技大学城市学院毕业设计

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。

5) 路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应,要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。

6）选线时应综合考虑路与桥的关系。

2.2.2 选线的步骤和方法:

道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平纵横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面的布置下来。 (1)全面布局

全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体在方案比选中体现。

路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网络中的任务和作用。而客观条件就是指道路所经过地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文气象等自然条件。上述主观条件是道路选县的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。 (2)逐段安排

在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。 (3)具体定线

在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平纵横三方面因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形情况，全面考虑前后线性衔接与平纵横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，

5

武汉科技大学城市学院毕业设计

使整个线形得以连贯顺畅协调。

2.2.3 山岭区选线要点

山岭地区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，路线平纵横三方面都受到约束；同时地质、气候条件多变，都影响路线的布设。但山脉水系清晰，给选线指明了方向：不是顺山沿水，就是横越山岭。

纵面线形结合桥涵、通道、隧道等构造物的布局，合理确定路基设计高度，纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。

2.3 平面设计技术指标的确定

2.3.1 平面设计原则

（1）平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。 （2）除满足其车型是力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。

（3）保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线性要素保持连续性而不出现技术指标的突变。

（4）应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶员造成不便，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缓和曲线。

（5）平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶的时间过短会使驾驶操作来不及调整，一般都应该控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。

2.3.2 平曲线要素值的确定

平面曲线主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在这次设计中主要用到的组合有以下几种： （1）基本形曲线几何元素及其公式：

按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《标准》规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其余各级公路都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车道遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之

6

武汉科技大学城市学院毕业设计

长度比设计成1:1:1。这一点非常重要。

在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。

1)道路技术标准确定

表2.2 道路技术指标

序号 1 2 路基宽度 项目 设计车速 一般值 最小值 一般值 3 极限值 平曲线 半径 4 5 6 7 不设超高最小半径 平曲线最小长度 缓和曲线最小长度 最小纵坡 最大纵坡 最小坡长 相应纵坡的最大坡长 停车视距 竖曲线 半径 凸形 凹形 一般值 极限值 一般值 极限值 3% 4% 5% <3% 9 m m m m m m % 路拱≤2.0% 路拱>2.0% m m % % m 单位 km/h m m 主要技术指标 80 24.5 21.5 400 250 2500 m 3350 400 70 0.3 5 200 1100 900 700 不限制 110 4500 3000 3000 2000 70 8 8 m 10 11 12 竖曲线最小长度 平曲线最大超高 2.4 道路平面设计

2.4.1 道路平面线性相关概念与要求

1)道路是一条带状的三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。路线在水平面上的投影线性称为道路的平面线型，而沿中线竖直剖切

7

武汉科技大学城市学院毕业设计

再沿着道路里程展开的立面投影线型成为道路的纵断面线型。中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。

2)在设计顺序上，一般是在尽量顾及纵、横断面平衡的前提下定平面，沿这个平面线型进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面、路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。 3)现代道路平面线型是由基本几何线型即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线型三要素”。不受地形、地物限制的平坦地区或者山涧谷底、市镇及其近郊，或规划方正的农耕区、长大隧道、桥梁等构造物路段、路线交叉点及其前后路段、双车道公路提供超车的路段可以采用直线。但直线的最大长度应该有所限制： (1)在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车

(2)长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或者改善

2.4.2 平面线形要素组合计算

1. 对称形曲线设计与计算

图2.1对称基本型平曲线计算图式

平曲线几何元素的计算公式：

4L2LS 内移值 p?S?（m） (2.5) 324R2384RLLs（m） 切线增长值 q?s?(2.6)

2240R2 LS180o 缓和曲线角 ?0? (°) (2.7)

2R? 8

3武汉科技大学城市学院毕业设计

切线长 T = ?R?P?tan?2?q

o(2.8)

平曲线长 L =R???2?0? 圆曲线长 LY=R???2?0??180+2LS (2.9)

(2.10)

?180o

外距 E =?R?p?sec??R (2.11)

2 校正值 D = 2T – L 式中：T—切线长，m；

L—曲线长，m； E—外距，m；

D—校正数或称超距，m； R—圆曲线半径，m；

LS— 缓和曲线长度，m

α—转角，°。

1) JD1：

R = 300m，?1= 35°，LS=80m

p?L2L4SS80280424R?2384R3=24?300?2384?3003=0.888m

3?LsLs802803q2?240R2=2?240?802=40m T = ?R?p?tan?2?q=?300?0.888?tan35?2?40=134.76 L??2????80180???Y=R?0?180o=300?????35?2?2?300????180?=103.17m L =R???2??0?180?+2LS=263.17m

E =?R?p?sec?35?2?R= ?300?0.888?sec2?300=15.5m D= 2T – L = 6.35m

9

(2.12)

武汉科技大学城市学院毕业设计

交点桩号校核：

JD1 K0+156.00 – 134.76(T)

ZH K0+ 21.24 + 80.00 (LS)

HY K0+101.24 + 103.17(LY)

YH K0+204.41

+ 80.00(LS)

HZ K0+284.41

– 131.59(L/2)

QZ K0+152.82

+ 3.18(D/2)

JD1 K0+156.00

校核无误。

交点1和交点2之间的直线距离为844.00m

2) JD2：

R = 460m，?2= 20°，LS=80m

4248080L2LS?p?S?== 0.58m 3324R2384R24?4602384?460LsLs800803q???= = 40m 22240R2240?4602T = ?R?p?tan3?2?q=?460?0.58?tan20??40=121.05 2?80180???LY=R???2?0??=460?20??2??o??180?=80.49m 1802?460????L?R???2?0??2Ls?240.49180? E =?R?p?sec??2?R= ?460?0.58?sec20??460=7.69m 2 10

武汉科技大学城市学院毕业设计

D = 2T – L =1.61m

交点2处的桩号：JD1桩号+两交点之间的距离-JD1的校正值（D）=K0+993.65

JD2 K0+993.65 –

121.05(T)

ZH K0+872.60

+ 80.00(LS)

HY K0+952.60 +

80.49(LY)

YH K1+ 33.09

+ 80.00(LS)

HZ K1+113.09 –

120.245 (L/2)

QZ K0+992.845

+ 0.805(D/2)

JD2 K0+993.65

校核无误。

交点2和交点3之间的直线距离为710.00m

JD3处的桩号为：K0+993.65+710.00-1.61=K1+705.26

3) JD3：

R = 290m，?3=27°，LS= 70m

702704L2L4SS?p?? ==0.7m 3324?2902384?29024R2384RLsLs70703q??=?= 35m 222240R2240?290T = ?R?p?tan3?2?q=?290?0.7?tan27??35= 104..79m 2 11

武汉科技大学城市学院毕业设计

?70180???LY=R???2?0?=290??27??2?2?290????180?=66.59m 180o??L =R???2?0????180?27?E =?R?p?sec?R= ?290?0.7?sec?290=8.96m

22D = 2T – L = 2.91m 交点桩号校核：

JD3 K1+705.26 –

+2LS=206.59m

104.75(T)

ZH K1+600.51

+ 70.00(LS)

HY K1+670.51 +

66.59(LY)

YH K1+737.10

+ 70.00(LS)

HZ K1+807.10 –

103.295(L/2)

QZ K1+703.805

+ 1.455(D/2)

JD3 K1+705.26

校核无误。

交点3到交点4的直线距离为726.00m

JD4处的桩号为：K1+705.26+726.00-2.91=K2+428.35 R = 290m，?3=27°，LS= 70m

702704L2L4SS?p?? ==0.7m 3324?2902384?29024R2384RLsLs800803q???= = 40m 222240R2240?460 12

3武汉科技大学城市学院毕业设计

T = ?R?p?tan?2?q=?290?0.7?tan27??35=104.79m 2?70180???LY=R???2?0?=290??27??2?2?290????180?=66.59m 180o??L =R???2?0?+2LS=206.59m

180??27?E =?R?p?sec?R= ?290?0.7?sec?290=8.96m

22D = 2T – L = 2.91m 交点桩号校核：

JD4 K2+428.35 –

?? 104.75(T)

ZH K2+323.60

+ 70.00(LS)

HY K2+393.60 +

66.59(LY)

YH K2+460.19

+ 70.00(LS)

HZ K2+530.19 –

103.295(L/2)

QZ K2+426.895

+ 1.455(D/2)

JD3 K2+428.35

校核无误

JD4后的直线段长508.00m

终点桩号：K2+428.35+508.00-2.91=K2+933.44 2.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，在上述纸上 定线的基础上，计算出逐桩坐标。

13

武汉科技大学城市学院毕业设计

直线段计算较简单，不做说明。

曲线上，本次设计的均以相对坐标计算。这样方便在图中定出曲线位置，此方法为 切线支距法。在曲线上的点进行加密，以每 20 米一个点来求其坐标： 在缓和曲线上各点的坐标可按下式计算：

X=L-L540RLs2

Y=

L3

6RLs 其中：以直缓点 ZH 或缓直点 HZ 为坐标原点，以切线为 x 轴，过原点的半径为 y 轴， 利用缓和曲线和圆曲线上各点的坐标（x，y）测设曲线，l 为该点到 ZH 或 HZ 的距离（曲线长）。

圆曲线上的计算公式如下：X= R sin φ + q Y=R( 1 -cos φ ) + p 其中，l为该点到HY或YH的距离。

2.5 道路纵断面设计

2.5.1 纵断面设计原则

1)纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。纵坡设计的一般要求为：

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，和理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。

3)纵坡设计应对沿线地形、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)纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。

14

武汉科技大学城市学院毕业设计

6)对连接段纵坡，如大、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。 7)在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。

2.5.2 平纵组合设计

1设计原则

(1)应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 (2)注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。

(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。

(4)注意与道路周围环境的配合，它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。

2平曲线与竖曲线的组合

(1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于平曲线。 (2)平曲线与竖曲线大小应保持平衡。

3暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理、悦目。

2.5.3 最小填土高度的确定

由于设计路段属一级公路，故路基要求保持干燥状态。该区处于IV2区，路基所用填料为粘性土，根据规范，路基临界高度参考值H1=2.0～2.4 m，为安全起见，取2.4 m。根据地质条件，该区地下水位埋深为15～20 m，所以本地区只需考虑最小填土高度即可。根据规范要求该地区的最小填土高度为0.4～0.7 m，同时，需满足0.5 m设计洪水位的要求，所以最小填土高度取1.2 m。

2.5.4 桥梁、通道控制标高的确定

道路纵断面设计标高是指路基顶面边缘的标高，高速公路则是指中央分隔带外侧边缘的标高。在本设计中，路线所穿越的河流没有通航要求，河流上的桥梁只需满足路线和洪水的要求，洪水位为4～8 m。

由于该段公路为一级公路，有些路段填方高度较高，故需设置通道，以避免人、畜影响交通。

2.5.5 道路坡长及坡度确定

道路最大纵坡和最小纵坡的限制。是为满足行车和排水要求，为使车辆行驶平顺，应尽量减少纵断面上的转坡点并设置大半径的竖曲线，坡长坡缓宜长，坡陡宜短。根据《公路工程技术标准》 JTGB01-2003[3]规定，丘陵区一级公路最大纵坡为5%，最小坡

15

武汉科技大学城市学院毕业设计

长为200m。

纵断面设计时所用图2.3如下：

LT1T2i2PQEi1

图2.3 竖曲线要素示意图

（1） 计算竖曲线要素

如图2.3所示，i1 和i2分别为两相邻纵坡坡度，

??i2?i1，

?为―+‖时，表示凹形曲线，?为―－‖时，表示凸形竖曲线。

竖曲线长度 L=Rω (2.13)

T2T?L??? 竖曲线外距 E? (2.14) 2R48 竖曲切线长 T?LR? (2.15) ?22x2 竖曲线上任一点竖距 h? (2.16)

2R 式中 L—竖曲线长度，m；

ω—坡差，%； R—竖曲线半径，m； E—竖曲线外距，m； T—竖曲线切线长，m。

x—竖曲线上任一点至竖曲线起点的距离，即，横距 对于凸形竖曲线，设计高程 H＝H1－h 对于凹形竖曲线，设计高程 H＝H1＋h。

2) 竖曲线几何元素计算

变坡点桩号为K0+460.000，高程为315.000m，两相邻路段的纵坡为

i i1= -2.1% ，2=1.0%，竖曲线半径R=10000m

16

武汉科技大学城市学院毕业设计

① 计算竖曲线要素

??i2?i1??1.0%???2.1%???3.9%，为凹形。

曲线长： L?R??10000?3.9%?390m 切线长： T?L2?3902?155 外 距： E?T22R?15522?10000?1.2

② 求竖曲线起点和终点桩号

竖曲线起点桩号：K0+480.000－T＝K0+325.000 竖曲线终点桩号：K0+480.000＋T＝K0+635.000 ③ 竖曲线上各桩号设计高程计算对K0+480.000有： 横距 x = K0+480.000 – K0+325.000= 155m

x2竖距 h?2R?1.2 变坡点桩号为K0+810.000，高程为319.000m，i1?1.0%，i2??0.8%，竖曲线半径R=10000m

① 计算竖曲线要素

??i2?i1???0.8%?1.0%???1.8%，为凸形。 曲线长： L?R??10000?1.8%?180m 切线长： T?L2?1802?90m 外 距： E?T29022R?2?10000?0.405m

② 求竖曲线起点和终点桩号

竖曲线起点桩号：K0+810.000－90＝K0+720.000 竖曲线终点桩号：K0+810.000＋90＝K0+900.000 ③ 竖曲线上各桩号设计高程计算 对K0+810.000有：

横距 x = K0+810.000 – K0+720.000= 90m

竖距 h?x22R?0.405m 17

两相邻路段的纵坡为

武汉科技大学城市学院毕业设计

变坡点桩号为K0+810.000，高程为319.000m，两相邻路段的纵坡为

i1?1.1%，i2??1.2%，竖曲线半径R=6000m

① 计算竖曲线要素

??i2?i1???1.2%?1.1%???2.3%，为凸形。 曲线长： L?R??6000?2.3%?140m 切线长： T?L140??70m 22T2702 外 距： E???0.408m

2R2?6000② 求竖曲线起点和终点桩号

竖曲线起点桩号：K2+030.000－70＝K1+960.000 竖曲线终点桩号：K2+030.000＋70＝K2+100.000 ③ 竖曲线上各桩号设计高程计算 对K2+030.000有：

横距 x = K2+030.000 – K1+960.000= 70m

x2?0.408m 竖距 h?2R变坡点桩号为K2+600.000，高程为312.000m，两相邻路段的纵坡为

i1??1.1%，i2?0.9%，竖曲线半径R=10000m

① 计算竖曲线要素

??i2?i1??0.9%?1.1%??2.0%，为凹形。 曲线长： L?R??10000?2.0%?200m 切线长： T?L200??100m 22T21002 外 距： E???0.5m

2R2?10000② 求竖曲线起点和终点桩号

竖曲线起点桩号：K2+600.000－100＝K2+500.000 竖曲线终点桩号：K2+600.000＋100＝K2+700.000 ③ 竖曲线上各桩号设计高程计算

18

武汉科技大学城市学院毕业设计

对K2+600.000有：

横距 x = K2+600.000 – K2+500.000= 100m

x2?0.5m 竖距 h?2R2.6 道路平、纵线形组合设计

对于设计时速大于或等于60Km/h的道路，必须注意平、纵的合理组合，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。 (1) 平、纵线形组合的基本要求

1) 当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长与竖曲线。其优点是：当车辆驶入凸形竖曲线的顶点之前，即能清楚地看到平曲线的始端，辨明转弯的方向。若平、竖曲线的半径都很大，则平、竖曲线的位置不受上述限制。若做不到竖曲线与平曲线较好的配合，且两者的半径都小于某限度时，宁可把平、竖曲线拉开相当距离，是平曲线位于直坡段上或竖曲线位于直线上。

2) 要保持平曲线与竖曲线大小的均衡

3) 当平曲线缓而长，纵断面坡差较小时可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长与平曲线。

4) 要选择合适的合成坡度。

(2) 平、纵线形设计中应注意避免的组合

1) 避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。

2) 避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。 3) 避免使竖曲线顶底部与反向平曲线的拐点重合。

4) 避免在长直线上设置陡坡获取线长度短、半小的凹形竖曲线。 5) 避免急弯与陡坡的不利组合。

此外，在平、纵、横组合设计时不应只顾纵坡平缓，而使路线弯曲，平面标准过低；或者只顾平面直捷，纵面平缓，而造成高填深挖，工程过大；或者只顾经济， 分迁就地形，而使平、纵面过多地采用极限或接近极限的指标。

19

武汉科技大学城市学院毕业设计

3 道路横断面设计

3.1 横断面布置及加宽、超高 3.2 横断面布置

根据设计交通量，拟建高速公路，其横断面各组成部分的取值可根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件和抗震设防等因素确定，并且应该符合公路建设的基本原则和相关规范的具体要求。

本路段路基按四车道一级公路（80 km/h）标准，其标准横断面如图3.1： 路基全宽24.5m，单向行车道2×3.75 m，左侧路缘带0.5 m，硬路肩2.5 m(含右侧路缘带0.5 m)，中央分隔带2.0 m，土路肩为0.75 m。

路基宽度=行车道宽+分隔带宽+路肩宽＝24.5 m

路肩土路肩硬路肩路缘带行车道路缘带中央分隔带中间带路缘带行车道路缘带路肩硬路肩土路肩0.7520.53.75×2=7.50.5224.50.53.75×2=7.50.520.75

图3.1 标准横断面示意图

3.3 路拱横坡

路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。查《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)[3]，沥青路面横坡宜取1.0～2.0%。考虑到该地区降雨量，路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用2.0%的路拱横坡。公路的硬路肩，采用与行车道相同的横坡。土路肩的横坡采用3%，路拱形式拟采用直线形式。

3.4 超高设计与计算

1、超高

设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。

V2超高值的计算公式： ih ? u ? (3.1)

127R 《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)[3]规定：超高横坡度按计算行车速度、半径大小，结合路面类型、自然条件等情况确定。一级公路的超高横坡度不超过5% 。

有中间带道路的超高过渡可有三种形式：

20

武汉科技大学城市学院毕业设计

（1）绕中央分隔带中线旋转； （2）绕中央分隔带边线旋转； （3）绕各自行车道中线旋转。

图3.2 绕中央分隔带边线旋转

本设计采用图3.2所示绕中央分隔带边线旋转设计超高过渡形式。 2、超高缓和段

从直线上的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面，是一个逐渐变化的过渡路段，这一逐渐变化的过渡路段称为超高缓和段，一级公路的超高缓和段原则上利用缓和曲线段。 （1）超高过渡方式

所设计的公路是有中间带的丘陵一级公路，采用绕中央分隔带边线旋转，以这样的方式，将两侧行车道分别绕绕中央分隔带边线旋转使之成为整体的单向超高断面。 （2）超高缓和段长度

为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下是进行计算：

Lc?B?i (3.2) P式中： B—旋转轴至行车道（设路缘带为旋转轴）外侧边缘的宽度，m；

?i—超高坡度与路拱坡度的代数差（%）

P—超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为旋转轴）外侧边缘线之

21

武汉科技大学城市学院毕业设计

间相对坡度。

超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。 3、超高的计算

（1）第一段圆曲线上超高计算： ①超高缓和段长度的计算

超高缓和段长度的计算公式见表3.1。

表3.1 绕中央分隔带边线旋转超高值计算公式

超高位置 外侧 C D 内侧 D C

计算公式 （b1+B+b2）ix X距离行车道横坡值 备注 1.计算结果为与设计高之差 2.设计高程为中央分隔带外侧D点的高程3.加宽值按加宽计算公ix?0 0 -（b1+B+bx+b2）ix iG?ibx?iGLc ix?式计算4.当x=L时，为圆曲线上ih?iGx?iGLc的超高值 ij

ig

D

D

ig

C

ij

图3.3超高计算点位置图

上表中符号如下：

B---左侧（或右侧)行车道宽度，m；

b1---左侧路缘带宽度，m； b2---左侧路缘带宽度，m； bx---x距离处路基加宽值，m； ih---超高横坡度； iG---路拱横坡度；

x---超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点的距离，m。

由于半径R=700m，设计速度V=80km/h，根据规范取超高坡度iy?4%， 超高渐变率p=1/125

所以，超高缓和段长度为： Lc?缓和曲线长度Ls=100m

22

B?i7.5?(4%?2%)??56.2m5 P1/125武汉科技大学城市学院毕业设计

所以取Lc?1，则横坡从路拱横坡过渡到超高横坡时的超高渐变率为： p?7.5??4%?2%?11??满足排水要求。

100222330②计算各桩号处超高值

超高起点为K0+160，直线段的硬路肩坡度与行车道相同为2﹪，土路肩 为3﹪，圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同，均为 4﹪，外侧的土路肩坡度为-3﹪（即向路面外侧），内侧土路肩坡度过渡段长度为：

L0?(3%?2%)?0.5?0.5m

1/100所以取L0?1m。

内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成?2﹪与路面横坡相同。 （2）第二段圆曲线上超高计算 ①超高缓和段长度的计算

由于半径R=300，设计速度V=80km/h，根据规范取超高坡度iy=4%， 超高渐变率p?1，所以， 125B?i7.5??4%?2%???56.25m P1/125 超高缓和段长度为：

Lc?缓和曲线长度：

Ls?120m?Lc 同上，取Lc?120m

②计算各桩号上超高值：

超高起点为K1+654.785，取L0=1m。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之 前，变成?2﹪与路面横坡相同。

（3）第三段圆曲线上超高计算

①超高缓和段长度的计算

由于半径R3=300m，设计速度V=80km/h，根据规范取超高坡度iy=4%，超 高渐变率p=1/125，所以，

超高缓和段长度为：

23

武汉科技大学城市学院毕业设计

Lc?缓和曲线长度：

B?i7.5??4%?2%???56.25m P1/125 Ls?150m?Lc 同上，取Lc?150m ②计算各桩号上超高值：

超高起点为K1+654.785，取L0=1m。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之 前，变成?2﹪与路面横坡相同。

3.5 边沟、排水沟设计

边沟设置在挖方路基路肩的外侧，或低路堤坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。排水沟是用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。

查《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）[7]得知，边沟、排水沟横断面一般采用梯形，梯形沟内侧坡度为1:1.0~1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。本设计路段采用梯形边沟、排水沟，底宽、沟深均为0.6m，内侧坡度为1:1。边沟、排水沟的长度，一般地区不宜超过500m，多雨地区不超过300m。

3.6 中央分隔带形式及开口

中央分隔带表面采用凸式，全宽2.0m，表面种草绿化、植树防眩；为抢险、急救和维修方便，中央分隔带每2km左右设一处开口，开口端部为半圆形。

24

武汉科技大学城市学院毕业设计

4 路基设计

4.1 路基设计 4.2 一般路基设计

1)一般规定

(1)路基设计之前，应做好全面调查研究，充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料。

(2)路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。

(3)沿河路基边缘标高，应不低于路基设计洪水频率的水位加雍水高、波浪侵袭高，以及0.5 m的安全高度；并根据冲刷情况，设置必要的防护设施。沿河路基废方应妥善处理，以免造成河床堵塞、河流改道或冲毁沿线构造物、房屋等不良后果。 2)路基断面形式、坡度

本路段路基采用整体式断面，其边坡坡率确定如下：

(1)当填土高度小于6m时，边坡坡率采用1:1.5；大于6m时，6m以上部分采用1∶1.5，6m以下部分采用1:1.75。本设计路段填土高度均小于6m，所以边坡坡率均采用1:1.5。

(2)当为土质边坡挖方时，边坡坡率采用1:1；由于自然条件差异，本区岩质边坡挖方时，边坡坡率采用1:0.5 3)填料选择及填筑方式

(1)填料选择 一般原则如下：

①路床填料应均匀、密实，填料最大粒径应小于100 mm，路床顶面横坡应与路拱横坡一致。

②路床加固应根据土质、降水量、地下水类型及埋藏深度、加固材料来源等，经比选采用就地碾压、换土或土质改良、加强地下排水、设置土工合成材料等加固措施。

③填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料，填料最大粒径应小于150 mm。

④泥炭、淤泥、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直接用于填筑路基。

⑤液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土。不得直接作为路堤填料。

25

武汉科技大学城市学院毕业设计

⑥浸水路堤应选用渗水性良好的材料填筑。当采用细砂、粉砂作为填料时，应考虑振动液化的影响。

⑦桥涵台背和挡土墙背应优先选用渗水性良好的填料。在渗水材料缺乏的地区，采用细粒土填筑时，宜用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料进行处治。

填料要求如下:

本设计路段土质为粘性土，所需填料尽可能在沿线集中设置的线外取土坑取。又因为本线路挖方量较大，山坡削下的岩石和隧道挖出的岩石可以作为路基填筑使用。如岩石块太大粒径不能要求时，应对岩石块进行破碎使其满足粒径要求，然后用于路基下部填筑，上部还是用粘土填筑。

对地下水位相对较高且随汛期变化较大的地区，为保证填筑后路基的强度和稳定，满足路基填料强度和压实度标准及路基施工要求，采用细粒土作填料时，土的含水量应接近最佳含水量，当含水量超过最佳含水量过高时，应采取晾晒或掺入石灰、水泥、粉煤灰等材料进行处治，并通过试验确定其配合比，其CBR值必须满足表4.1的数值。

通过掺加石灰从而有效的改善土质含水量，便于路基的压实，保证路基的强度和施工过程中的工期要求。又因沿线填土含水量的大小与地层、施工季节、降水情况及施工方案有较为密切的关系，如果路基填料强度和含水量能满足要求，或在施工工期允许的情况下，通过翻晒等方法能降低土的含水量,则可以不掺或少掺石灰。

表4.1 路基填料最小强度、粒径及压实度要求

项目分类 上路床 填方路基 下路床 上路堤 下路堤 路面底面以填料最小强度压实度（％） 最大粒径 （cm） 下深度（m） （CBR）（%） 0～0.30 0.30～0.80 0.80～1.50 1.50以下 8 5 4 3 ?96 ?96 ?94 ?93 10 10 15 15 注：当路基填料的CBR值达不到表列要求时，可掺石灰或其他稳定材料处理。 (2)填筑方式

一般路基填筑:

一般路基均采用分层摊铺分层碾压，有利于压实，保证强度均匀。每填一层，经过压实符合标准规定后方可再填上一层。松铺厚度与地基条件、土质、松铺土层干密度有

26

武汉科技大学城市学院毕业设计

关。用不同材料填筑路基时，须遵守下列规则：

①不同性质的填料应分层铺筑，不得混杂乱填（但可掺配后使用），以免形成水囊或滑动面。每种填料层累计总厚不宜小于0.5m。

②不同填料的层位安排，应考虑路基工作条件。凡不因潮湿或冻融影响而变更其体积的优质土应填在上层；路堤的浸水或受水位涨落影响的部分，宜尽可能选用透水性好而不易被水冲蚀的材料，如漂（卵）石、砂砾、片（碎）石等；当路堤稳定受到地下水或地表长期积水影响时，路堤底部也应填以水稳性好、不易风化的砾石材料或采用无机结合料处治的土。

根据该地区路基填土的实际情况，中间部位考虑到施工工期、季节、填料含水量情况等因素，施工过程中应在保证路基强度、压实度及水稳定性的前提下依照实际情况决定处理的土层及掺灰量，设计时按中部总体积30%掺5%石灰控制掺灰总量。

桥涵处路基填筑:

为了减少路基在构造物两侧产生不均匀沉降，减轻跳车现象，提高高速公路车辆行驶的舒适性，对桥梁和涵洞两侧路基填筑需进行特殊处理。

① 涵台后路基处理范围

对桥梁、涵洞的台后路基处理范围见表4.2：

表4.2 桥涵构造物台后路基处理范围

构造物类型 桥梁 涵洞 底部长度（m） ≥3～4 ≥2～3 上部长度（m） ＞3+2H ＞2+2H 备注 含台前溜坡及锥坡且需超常0.3m压实，H为台后路堤高度 ②桥台后路基填料要求 桥台后路基范围内的路基填料要求采用石灰土（石灰含量5%～8%）填筑，其材料的CBR除路床顶面以下30 cm大于8%以外,其余均要求大于5%，该范围内的压实度﹥96%。

4)边坡设计与防护 ①边坡设计

路基边坡设计一般分路堤边坡和路堑边坡，当填挖高度较高或填方用不同土质分层填筑时可采用折线边坡。当边坡高度超过20m时，应进行稳定性分析。查《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）[7]得知，当路基填土高度小于6m时，路基边坡按1:1.5设计。

27

武汉科技大学城市学院毕业设计

②路基边坡防护

主要是保证路基边坡表面免受降水、日照、气温、风力等自然力的破坏，从而提高边坡的稳固性，还可美化路容，增加行车的舒适感。

4.3 路基压实标准与压实度

提高路基的密实度，可以增加强度和稳定性，降低土体的压缩性、透水性和膨胀性，控制水分积聚和侵蚀引起的病害。

压实度是指土压实后达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值。路基压实度标准是通过对原有道路的大量调查研究，并考虑路基的实际工作情况和使用要求以及施工条件等因素而制订的。路基上层受行车荷载和气候因素的影响大，压实要求应高一些；路基下层影响较小，要求可适当降低。路面等级高时，对行车平稳性的要求也高，路面容许产生的变形量要小，压实要求应提高；路面等级低时，可相应下降。 路基压实宜采用分层填筑，分层碾压，最大松铺厚度不宜超过30㎝。碾压时，应控制在最佳含水量的±2%以内。路基的压实度采用重型压实度为准

4.4 路基施工要求及注意事项

1）路基施工要求

路基的填挖，首先必须搞好施工排水，包括开挖地面临时排水沟槽及设法降低地下水位，以便始终保持施工场地的干燥。

路基填挖范围内的地表障碍物，事先应予以拆除，其中包括原有房屋的拆迁，树木和从另茎根的清除，以及表层种植土，过湿土与设计文件或规程所规定之杂物等的清除。

路基取土与填筑，必须有条不紊，有计划有步骤地进行操作，这不仅是文明施工的需要，而且是选土和合理利用填土的保证。

路堑开挖应在全横断面进行，自上而下一次成型，注意按设计要求准确放样，不断检查校正，边坡表面削齐拍平。

路堤应视路基高度及设计要求，先着手清理和加固地基。潮湿地基尽量疏干预压，如果地下水位较高、因工期紧或其他原因无法疏干，第一层填土适当加厚或填以砂性土后再予以压实。一般情况下，路堤填土应在全宽范围内分层填平、充分压实，每日施工结束时表层填土应压实完毕，防止间隔期中雨淋或曝晒。 2）施工注意事项 ①路堤填筑应注意的问题

28

武汉科技大学城市学院毕业设计

路堤一般都是利用当地土石作填料，按一定方案在原地面上填筑起来的。为了保证路堤的填筑质量，必须注意以下问题。

路堤基底的处理。路堤基底指路堤填料与原地面的接触部分，为使两者结合紧密，避免路堤岩基底滑动，需视基底土质、水文、坡度和植被情况及填土高度采取相应的处理措施。

填料选择。由于沿线土石的性质和状态不同，用其填筑的路基稳定性亦有很大差异，为保证路堤的强度与稳定性，应尽可能选择当地稳定性良好的土石做填料。

填土压实。填土压实是保证路堤填筑质量的关键。为此，必须控制土的含水量和压实度，选择合适的压实机械与压实厚度，以及合理的施工填筑方案等。 ②堑开挖应注意的问题

路堑地段的病害主要是排水不畅，边坡过陡或缺乏适当支挡结构物。为此，无论在整个施工过程中或竣工后都必须充分重视路堑地段的排水，设置必要而有效的排水设施。路堑边坡应按设计度，由上而下逐层开挖，并适时进行边坡修整和砌筑必要的防护设施.

4.5 路基土石方量计算

土石方数量计算及调配

路基填挖的断面积，是指横断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填方，低于地面线者为挖方。

(1) 土石方数量计算 横断面面积计算：

横断面上各转折点坐标(xi,yi),则断面面积为：

1n A???xiyi?1?xi?1yi?

2i?1土石方数量计算： V?1?F1?F2?L 2式中 V— 体积，即土石方数量 F1,F2—分别为相邻两断面的面积 L—相邻断面之间的距离

29

武汉科技大学城市学院毕业设计

(2) 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，一般大沟不作跨越调运，同时尚应注意施工的可能与方便。

3) 土方调配―移挖作填‖固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一指标，还要综合考虑弃方或借方占地，对环境的影响等。

30

武汉科技大学城市学院毕业设计

5 路面结构设计

5.1 路面类型及结构层组合 5.2 设计原则

1)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验，进行路基路面综合设计。

2)在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。

3)结合当地条件，积极推广成熟的科研成果，对行之有效的新材料、新工艺、新技术应在路面设计方案中积极、慎重的加以运用。

4)路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全。 5)为提高路面工程质量，应进行机械化施工。

5.3 路面类型确定

目前，我国等级较高的公路一般采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面，两种路面类型各有优缺点，比较见表5.1：

表5.1 路面类型比较表

比较项目 类型 接缝 噪音 机械化施工 施工速度 稳定性 养护维修 开放交通 晴天反光情况 强度 行车舒适性 沥青混凝土路面 柔性 无 小 容易 快 易老化 方便 快 无 高 好 水泥混凝土 刚性 有 大 较困难 慢 水稳、热稳均较好 困难 慢 稍大 很高 较好

由交通量的计算知本道路为重交通，则路面要选择高等级路面。通过对两种不同类型路面的比较，结合当地材料来源及路面设计原则综合考虑，选用沥青混凝土路面类型。

31

武汉科技大学城市学院毕业设计

5.4水泥混凝土路面设计（方案 1）

5.4.1 标准轴载及轴载换算

表5.2 轴载当量换算表

车型 交通量 轴重（KN） 前轴 跃进NJ131 1000 后轴 前轴 切贝尔D420 880 后轴 前轴 斯堪尼亚L760 660 后轴 尼桑CW（L）40HD 解放CA15 前轴 560 后轴 前轴 600 后轴 合计 70.38 1.00 2.1744 13036.29008 120.00 50.00 187.60 20.97 1.00 412.85 338.24 599.88 783.5620 12202.3611 3.5271 44.5482 54.80 70.00 1.00 357.24 0.0582 0.0582 38.20 28.20 1.00 528.14 0.0002 0.0007 20.20 δi 606.61 Ns 0.0000

5.4.2 交通分析

根据《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTJ D40-2002)规范表 3.0.1[7]，一级公路的 设计基准期为 30 年，安全等级为二级。查规范表 A.2.2，临界荷载处的车辆轮迹横向分 布系数取 0.20，，交通量年平均增长率为 7%，按规范式 A.2.2 计算得到设计基准期内设 计车道标准荷载为8.989?107属特重交通等级。

载累计作用次数为： N??Ns?[(1?g?)t?1]g?13036?[(1?0.007)30?1]?365?0.20?89.9 ?365? ?0.075.4.3 初拟路面结构

由规范表 3.0.1[7]，相应于安全等级二级的变异水平等级为低-中级。根据一级公路、

特重交通等级和低-中级变异水平等级，查表 4.4.6，初拟普通混凝土面层厚度为 250mm， 基层选用水泥稳定粒料（水泥用量 5%），厚 0.18m，垫层为 0.15m 低剂量无机结合料稳 定土，普通混凝土板的平面尺寸为宽 4.5m，长 5.0m，纵缝为设拉杆平

32

武汉科技大学城市学院毕业设计

缝，横缝为设传 力杆的假缝。 5.4.4 路面材料参数确定 按规范表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0Mpa，相应弯拉弹性模

量标准值为31Gpa。路基回弹模量取30Mpa，查规范表F.2，低剂量无机结合料土垫层回弹模量取600Mpa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300Mpa。

按规范式B.1.5计算基层顶面当量回弹模量如下： E?h21E1?h22E2xh?0.182?1300?0.152?6000.182?0.152Mpa 21?h22 =1014Mpa DEh3?E32h1??1x?112?h21?h212?14??1?E?1h1E2h?? 2? =（1300×0.183+600×0.153）/12+

?1 (0.18+0.15)2×??11??1300?0.18?600?0.15??

=2.57MN·m

h3x?312Dx/Ex?12?5.57/101m=0.312 4 ?0.45 a=6.22×??1?1.51??EX???? ??E0???? = 6.22× ???1014??0.45??1?1.51????30????

? =4.294

?0.55 b=1-1.44×??EX????E 0?? ?0. =1-1.44×??1014?55?30??

33

(5.2)

(5.3) (5.4) (5.5)

(5.6)

武汉科技大学城市学院毕业设计

=0.792

?ExbE0? Et?ahx?E?0????1/3 (5.7)

1/3 =4.294×0.312 =166Mpa

0.729?1014?×30×???30?Mpa

普通混凝土面层的相对刚度半径按式B.1.3-2计算：

γ=0.537h3Ec/Et?0.537?0.25?331000/166?0.767 (5.8)

5.4.5 荷载疲劳效应

按规范式 B.1.3，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为

?ps?0.077?0.60h?2?0.077?0.767?0.25?2?0.945Mpa (5.9)

因纵缝为拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数 kr=0.87。考虑设计基准期内荷 载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数 Kf?N?v?9.885?106?2.504，根据公路等 级，由表 B.1.2，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数 kc=1.20。 按规范 B.1.2，荷载疲劳应力为

?p??k?kfkc?ps=0.87×2.504×1.20×0.945=2.47Mpa (5.10)

??5.4.6 温度疲劳应力

由规范 3.0.8，V2区最大温度梯度取 86（℃/m），板长 5m，由规范图 B.2.2 可查普通混凝土板后 h=0.25m，Bx=0.61。按规范式 B.2.2，最大温度梯度 的混凝土板的温度翘曲应力为：

?tm??cEChTg2Bx?2.08Mpa

温度疲劳应力系数 kt，由规范，自然区 V 区中 a=0.871，b=0.071，c=1.287，kt为： kt?f??tm???tm?a??f????c1.287?5.0???2.08?????0.071???0.506Mpa (5.11) ??b?2.08??0.871??5.0?????????由规范式 B.2.1 计算温度疲劳应力为

?t??kt?tm?0.506?2.08?1.05 (5.12)

34

武汉科技大学城市学院毕业设计

查规范 3.0.1，一级公路的安全系数为二级，相应二级安全等级的变异水平等级为 低-中级。目标可靠度为 90%，查规范表 3.0.3，确定可靠系数 γ = 1.16。 按规范式 3.0.3 有：

????p???t???1.16??2.47?1.05??4.08Mpa?f??5.0Mpa (5.13) 因而，所选用普通混凝土面层厚度（0.25m）可以承受设计基准期内荷载应力和温 度应力的综合疲劳作用。

5.5 水泥混凝土路面设计（方案二）

5.5.1 轴载分析

路面设计以双轮单轴载 100KN 为标准轴载。

①当以设计弯沉值及沥青层层底拉应力指标时，各级轴载换算结果如下表： 车型 跃进NJ131 后轴 前轴 切贝尔D420 后轴 前轴 斯堪尼亚L760 后轴 尼桑CW（L）前轴 40HD 解放CA15 后轴 后轴 120 50 93.8 70.38 1 1 2 1 合计 注：小于 25kN 的轴载不计。 1 6.4 1 1 660 560 560 600 1458.7 175.7 932.6 130.2 3694.8 54.8 70 1 1 1 6.4 880 660 64.3 895.2 Pi?KN? C1 C2 4.35 N（次/日）C1C2Ni?Pi/P?i38.2 28.2 1 1 1 6.4 1000 880 15.2 22.9 根据设计规范[6]，一级公路沥青路面的设计年限为 15 年，四车道的车道系数是 0.40~0.50，取 η = 0.45，γ=7%。 则累计当量轴次为 N??[(1??)t?1]?365?Ni?=15250072(次) (5.13)

②当以半刚性材料结构层层底拉应力为指标时，各级轴载计算如下表：

35

武汉科技大学城市学院毕业设计

车型 切贝尔D420 斯堪尼亚L760 尼桑CW（L）40HD 解放CA15 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 后轴 Pi?KN? C1 C2 N（次/日）i880 66 66 560 560 600 C1C2Ni?Pi/P?7.1 703.9 2837.9 40.5 1006.8 36.1 4632.3 8 54.8 70 120 50 93.8 70.38 合计 1 1 1 1 3 1 1 18.5 1 18.5 1 1 注：轴载小于 50kN 的轴载不计。 累计当量轴次为： N??[(1??)t?1]?365?Ni?=19119495(次) (5.14)

5.5.2结构组合与材料 计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为 2000 万次左右，所以面层 宜选用沥青混凝土，又该路面为高等级路面，承受重交通，因此采用三层式结构，即表 层采用 4cm 细粒式密级配沥青混凝土、中层采用 5cm 中粒式密级配沥青混凝土、下层 采用 6cm 粗粒式密级配沥青混凝土。

根据规范推荐结构，并考虑到的水泥、石灰供应充足，自采材料沿线料场分布广泛， 基层采用水泥稳定碎石（取 30cm），底基层采用石灰土（厚度待定） 5.5.3确定各层材料的抗压模量与劈裂强度 查规范附录 D，按设计弯沉计算厚度时 20℃抗压模量，细粒式密级配沥青混凝土 为 1400Mpa，中粒式密级配沥青混凝土为 1200Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土为 1000Mpa。 验算面层层底弯拉应力时 15℃抗压模量，细粒式密级配沥青混凝土为 2000Mpa，中粒式 密级配沥青混凝土为 1800Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土为 1400Mpa。水泥碎石为 1500Mpa，石灰土为 550Mpa。各层材料劈裂强度为：细粒式密级配沥青混凝土为 1.4Mpa， 中粒式密级配沥青混凝土为 1.0Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土为 0.8Mpa，水泥碎石为 0.5Mpa，石灰土 0.225Mpa。

5.5.4 土基回弹模量的确定 该路段处于 V2区， 路槽底距地下水的平均高度为 1.2m+0.7m=1.9m，查表知此高度介于 H1(2.0-2.2m)和 H2（0.9-1.1m）之间，属于中湿路基，查表知路基平均稠度介于 ?c1 36

武汉科技大学城市学院毕业设计

（1.10）- ?c2（0.95）之间，取 ω = 1.0，查表得到土基回弹模量为 33.5Mpa。

5.5.5 设计指标的确定 对于一级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉应力验算。

①设计弯沉值

路面设计弯沉值根据公式 Ld?600N??0.2AcAsAb 计算。该公路为一级公路，公路等

级系数为 1.0，面层为沥青混凝土，面层系数为 1.0，半刚性基层沥青路面，路面结构类型 系数取 1.0。

Ld?60N0??0.2?0.2×1.0×1.0×1.0=21.95 AcAsAb=600×15250072 ②各验算层材料的容许拉应力

?R??sp/Ks 细粒式密级配沥青混凝土： Ks?0.09A?N?0.220.22/Ac?0.09?1.1?19119548/1.0?3.60

?R??sp/Ks?01.4/3.60?0.389Mpa 中粒式密级配沥青混凝土： Ks?0.09A?N?0.220.22/Ac?0.09?1.0?19119548/1.0?3.60

?R??sp/Ks?1.0/3.6?0.278Mpa 粗粒式密级配沥青混凝土： Ks?0.09A?N? 水泥碎石： Ks?0.45N? 石灰土： Ks?0.45N?

0.110.11/Ac?0.45?19119549/1.0?2.85 0.110.11/Ac?0.35?19119549/1.0?2.21 0.220.22/Ac?0.09?1.1?19119548/1.0?3.96

?R??sp/Ks?0.8/2.096?0.202Mpa

?R??sp/Ks?0.5/2.21?0.226Mpa

?R??sp/Ks?0.225/2.85?0.079Mpa

5.5.6 设计参数汇总

设计弯沉值为 21.95（0.01mm），相关设计参数汇总如表 5.4 所示：

37

武汉科技大学城市学院毕业设计

表5.4设计参数汇总表 20℃抗压模15℃抗压模破裂强度量/Mpa 1400 1200 1000 1500 550 33.5 量/Mpa 2000 1800 1400 - - - σ/Mpa 1.4 1 0.8 0.5 0.225 - 材料名称 h/cm 允许拉应力/Mpa 细粒式密级配沥青混凝土 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 石灰土 土基 4 5 6 30 - - 0.389 0.278 0.202 0.226 0.079 - （7）确定石灰土层厚度

①将路面结构换算为三层体系，如表5.5所示

表5.5 多层体系路表弯沉等效换算示意图

h=3cm h=2.7cm h=2.5cm E1=1400MPa E2=1200MPa E0=34Mpa ②求弯沉综合修正系数： 取 Ls?Ld?26.17（0.01mm） F?1.63?LsE?0.38?0?0.36=0.5167 2000?P③计算实际弯沉系数和理论弯沉系数

ac?LsE1/2000P?F

=26.17×1400/（2000×0.7×10.65×0.5167） =4.756

④按设计弯沉值计算石灰土层厚度 h/??3/10.65?0.28 E2/E1?0.68 E0/E2?0.028

38

武汉科技大学城市学院毕业设计

查三层体系表面弯沉系数诺谟图得到： K1?1.45

a=6.5

K2?ac/?ak1??0.505

查三层体系表面弯沉系数诺谟图得 H/??4.9

则 H=4.9×10.65=52.19cm ⑤按容许拉应力验算设计层厚度

(a)验算细粒式密级配沥青混凝土层底拉应力 将路面结构换算为三层体系，如表5.7所示

表5.7 上层底面弯拉应力等效换算示意图 h=3cm h=2.7cm h=2.5cm E1=1400MPa E2=1200MPa E0=34MPa h/??3/10.65?0.28 E2/E1?0.86 查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图可知??0，所以 ??pm1m2??0。所以上层底面不存在拉应力，显然层底拉应力小于容许拉应力，验算满足要求。

(b)验算中粒式密级配沥青混凝土层底拉应力

方法同细粒式密级配沥青混凝土层底拉应力验算，验算结果：层底拉应力小于容许拉应力，验算满足要求。

(c )验算粗粒式密级配沥青混凝土层底拉应力

方法同细粒式密级配沥青混凝土层底拉应力验算，验算结果：层底拉应力小于容许拉应力，验算满足要求。

(d)验算基层层底拉应力

方法同细粒式密级配沥青混凝土层底拉应力验算，验算结果：层底拉应力小于容许拉应力，验算满足要求。

(e)验算底基层层底拉应力

方法同细粒式密级配沥青混凝土层底拉应力验算，验算结果：层底拉应力小于容许拉应力，验算满足要求。

(8)路表实际弯沉值计算

39

武汉科技大学城市学院毕业设计

重新计算得 H=52.25cm，h/??0.28，H/??4.91 ，E2/E1?0.86，E0/E2?0.028 查三层体系表面弯沉系数诺谟图得到： K1?1.40，a?6.5，K2?0.51

ac?aK1K2?6.5?1.45?0.52?4.64 Ls?2000P?/E1acF?25.53cm?Ld?26.17cm ⑼确定路面结构层

最终采用的路面结构如表 5.8 所示

表 5.8 路面结构图

细粒式密级配沥青混凝土 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 石灰土 土基 h1=3 h2=4 h3=5 h4=20 h5=30 - E1=1400MPa E2=1200MPa E3=1000MPa E4=1500MPa E5=550MPa E0=34MPa [注：公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）[8]条文 7.0.5 说明指出：“本次规范删去简化法，直接采 用多层弹性体系理论的精确解编制的 APDS97 专用设计程序进行厚度计算。”考虑到教学需要及各种现实情 况，本算例仍采用简化法设计。在实际工程中应采用程序设计，该程序操作非常简单，在此不赘述。]

5.6 路面方案比选

水泥混凝土路面有强度高，稳定性好，耐久性强，能见度好等优点，但对水泥和水的需要量大，有接缝（增加施工和养护难度），开放交通较迟，修复困难。

与水泥混凝土路面相比，沥青混凝土具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨耗、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜分期修建等优点。

本工程所在地的路面材料丰富，对路面材料几乎没有制约，所以从材料角度来看，水泥路面和沥青路面都可以，但考虑到沥青路面表面平整、抗滑性好、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、施工期短、养护简单、适宜于分期修建等优点，决定采用沥青路面

5.7 排水设计

路基路面的排水系统主要有路基排水和路面排水组成的综合排水系统。 (1)路基排水

路基排水的目的是在于确保路基能始终处于干燥、坚实和稳定状态。为此，应可能将停滞在路基范围内的地表水迅速排除，并防止用地范围内的地面水对路基的侵蚀和冲刷，同时也要降低地下水位，防止地下水危害路基。因此，路基排水可分为地表排水和地下排水两大类。地表排水的设施由边沟、截水沟、排水沟、跌水井与急流槽、拦水带、蒸发池等组成。

40

武汉科技大学城市学院毕业设计

各类地表排水设施的沟槽顶面应高出设计水位 0.1～0.2m。

在本设计中主要用到的地表排水设施由边沟、截水沟，排水沟。边沟主要设置在挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤，主要用来排泄路基用地范围内的地面水，其型式一般采用梯形横断面，内侧边坡为 1:1.5，外侧边坡为 1:0.5，底宽为 0.8m，深1m。截水沟设置在路堑坡顶 5m 或路堤坡脚 2m 以外，截水沟的长度以 200～500m 为宜，超过 500m 时，可在中间适宜位置增设泄水口，由急流槽或急流管分流排引。截水沟的位置应尽量与地表水方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。其型式一般采用梯形横断面，内侧边坡为 1:1，外侧边坡为 1:0.5，底宽 0.8m，深 1m。排水沟主要用来排泄来自边沟、截水沟或其他水源的水流，以形成整个排水系统。排水沟的布置必须结合地形等自然条件，平面上立求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径（10～20m 以上）；纵断面上控制最大和最小纵坡，以 1％～3％为宜，纵坡大于 3％，应需要加固，大于 7％则应改用跌水井或急流槽。其断面型式为梯形断面。沟均以 25cm 厚的 7.5 号浆砌片石铺砌。

地下排水设施主要有明沟、暗沟（管）、渗沟与渗井。在特殊路基（如滑坡）的排水，还可以采用边坡渗沟、支撑渗沟，平式排水孔、渗水隧洞等。进行地下排水设计前，应进行野外工程地质和水文地质调查、勘探和测试，摸清地下水的类型和补给来源、地下水的活动规律，以及有关的水文地质参数。在排除地下水的同时，应采用措施防止地表水下渗而造成对地下水的补给，也允许将地表水放入地下水排水设施内。因此对于地下水排水设施的设计，要进行地下水流量、流速的计算，由于时间的限制，所以地下排水设计可以不做要求。

(2)路面排水

路面排水是高等级公路路面设计的重要部分。路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。如果路面排水不畅，那么首先会影响高速行车安全，同时还会透过路面面层渗入到基层，这样会使路基软化冲刷和唧浆，影响路面整体强度，最终导致路面过早破坏。

高等级公路路面排水属于地表排水范围，路面排水设施包括路肩排水设施和中央分隔带排水设施。路面表面排水设计应遵循的主要原则：

①降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排流，避免行车道路面范围内出现积水；

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流的方式排除路面表面水；

③在路堤较高、边坡坡面未做防护而易遭受路面表面水冲刷，或者坡面虽已采取防护措

41

武汉科技大学城市学院毕业设计

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堤；

④设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在高等级公路上不得漫过右侧车道外边缘；

路肩排水设施主要有拦水带、急流槽和路肩排水沟组成。路肩排水的纵坡与路面的纵坡一致。当路面纵坡小于 0.3％时，可采用横向分散排水方式将路面水排水路基，但路基填方边坡应进行保护。路堤边坡较高时，采用横向排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置拦水带，并通过急流槽将水排出路基。但硬路肩汇水量较大时，可在土路肩上设置路肩排水沟，其型式可采用―U‖形水泥混凝土预制构件砌筑，沟底纵坡同路肩纵坡，并不小于 0.3％。

中央分隔带排水是高等级公路排水设计的重要组成部分，中央分隔带的排水方式与分隔带宽度、绿化和交通安全设施的形式，以及分隔带表面处理方案有关。其设施有纵向排水沟、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。在设置超高路段，路面水由中央分隔带排水设施排出，在干旱少雨区，采用凸形中央分隔带的可设开口明槽，雨水流向下半幅路面排出。中央分隔带排水沟（管）的断面尺寸及分段长度由流量计算确定。一般采用孔径 20～40cm，沟（管）底纵坡可与路面纵坡相同，最小纵坡不宜小于 0.3％，扁平式排水沟横断面可采用蝶形、三角形。U 形或矩形，路拦式排水沟多用圆形或侧沟形。中央分隔带排水沟（管）可采用水泥混凝土预制件或浆砌片石砌筑。纵向排水沟（管）与横向排水管连接时，可采用集水井的形式。设置超高路段的中央分隔带的排水沟可设雨水井。多雨地区的中央分隔带，表面不作封闭时，可设地下排水渗沟，其两侧可用沥青砂，沥青土工布或粘土封闭。排水渗沟顶应与路床顶面齐平，渗沟内宜采用直径为 5～8cm 的硬塑管将水引至路基边坡外。

(3)路面内部排水

为了保持路面基层和路基的干燥状态，可设置良好的路面内部排水系统。其中，透水性基层可用多孔水泥稳定碎石、沥青稳定碎石和贫水泥混凝土等。

5.8 路基防护与加固 1 路基防护措施

路基防护是确保道路安全使用，使路基不致因地表水流和气候变化而失稳的主要工程措施之一，是路基设计的主要内容之一。随着公路等级的提高，为维护正常的交通运输，减少公路病害，确保行车安全，保持公路与自然环境协调，路基的防护和加固更具有重要意义。

42

武汉科技大学城市学院毕业设计

实践证明，在高等级公路建设中，防护工程对保证公路使用品质、提高投资效益均具有重要的意义。路基防护的方法一般可分为坡面防护和冲刷防护。

(1)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、剥蚀演变进程，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好和协调自然环境。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。常用的坡面防护措施主要有植物防护（种草，铺草皮、植树）和工程防护（抹面、喷浆、勾缝、石砌坡面等）。前者视为有―生命‖防护，主要适应于土质边坡为主，后者属于无―生命‖防护，主要适应于石堑边坡为主。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―生命‖防护。

①植物防护

植物防护可以美化路容，协调环境，调节边坡土的湿度，起到固结和稳定边坡的作用。它对于坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面是一种简易有效的防护设施。主要有种草，铺草皮和植树。

种草适用于冲刷轻微，边坡高度较小，坡度缓于 1:1 的边坡防护。选用的草籽应注意当地的土壤和气候条件，通常应以容易生长、根部发达、叶茎低矮、枝叶茂密或有匍匐茎的多年生草种为宜。当坡面冲刷比较严重，边坡较陡，应根据具体情况来铺草皮。植树主要用在堤岸边的河滩上，用来降低流速，促使泥沙淤积，防水直接冲刷路堤。多排堤岸与水流方向斜交，还可起到排水改变水流方向的作用。树木的品种与种植位置及宽度，应根据防护要求，流水速度等因素，参见有关手册、结合当地经验而定。

②工程防护

当不宜植物防护或考虑就得取材，采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护是常用的防护形式。它主要有砂浆抹面、勾缝或喷涂以及石砌护坡或护面墙。这些防护形式各自适合一定条件。抹面防护适应于石质挖方坡面，岩石表面风化，但比较完善，尚未剥落，如页岩、泥砂岩、千枚岩的新坡面。对此应及时给予封面，以预防风化成害。操作前，应清理坡面风化层、浮土与松动碎块，填坑补洞，洒水润湿。抹面后，应拍浆、抹平和养生。喷浆施工简面，效果较好，适应于易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡，厚度一般为 5-10cm，喷浆的水泥用量很大，比较重大的工程选用。喷浆前后的处治与抹面相同。对于比较坚硬的

43

武汉科技大学城市学院毕业设计

岩石坡面，为防水渗入缝隙成害，视缝隙深浅与大小，分别予以灌浆、勾缝或嵌补等。这些方法可以局部处治，综合使用，并与放缓边坡等方法加以比较，力求实用和经济。 (2)冲刷防护

冲刷防护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，以及路基边旁堤岸等的防护。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料流失，致使路基失稳，边坡崩塌。所以，堤岸的冲刷防护与加固，主要针对水流的破坏作用而设，起防水病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。

堤岸防护直接措施，包括植物防护、石砌防护或抛石与石笼防护，以及必要时设置的支挡结构物。其中植物防护与石砌防护，同坡面防护所述基本类同，当水流速度达到或超过5m/s 时，则改用石笼防护，也可就地取材。抛石防护，类似在坡脚处设置护脚，不受气候条件限制，路基沉实以前均可施工，季节性浸水或长期浸水均可用。

间接防护措施主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、放洪堤、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。 2 软土地基加固

在软土地基上填筑路堤有可能出现失稳，或者沉降量和沉降速度不能满足要求等情况需对软土地基进行适当的加固处理，以增加其稳定性、减少沉降量或加速沉降

44

武汉科技大学城市学院毕业设计

结 论

经过3个多月的时间，武穴市长乐大道B7段公路设计结束了。在做设计的过程中，运用到了大学里所学到的专业知识，得到了一次非常难得的锻炼。在设计过程中并不是一番风顺的，遇到了很多问题。我向老师和同学请教，翻阅大量相关资料，复习并学会了不少东西，自己有了比较大的进步。但是由于是初次设计，设计中也有做的不足的地方，需要改进。

总体的设计体会是，路线设计应在所选定的路线走向与主要控制点的基础上，做出全线总体布局设计方案，然后按总体设计要求，结合主要技术指标的运用，进行路线方案比选、论证，确定合理的设计方案。当采用不同设计速度、技术指标或设计方案对工程造价、自然环境、社会经济效益等有明显影响时，应作同等深度的多方案技术经济比较。路线设计应结合地形、地物条件，并在充分进行工程地质、水文地质、山地自然灾害、地震、断裂带、筑路材料等调查的基础上，综合考虑沿线小区域气候(如暴雨中心、雾区、风口)等自然条件，进行方案研究，以选定路线线位及主要平、纵面技术指标。

45

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4hpr.html