二级公路毕业设计计算

摘要

为了巩固我们所学的知识，并在各方面得到更进一步的提高，我们选择了黄山某地区新建二级公路设计作为毕业设计，这是在毕业之前对自身学习状况的最后一次检查。

我所选择的设计路段是从K0+000至K2+561.436段，全长2561.436米，设计车速60km/h,路基宽度为10m。

此次毕业设计主要包括的内容如下：

1、路线设计：在已知平面图的情况下，进行纵断面的设计，要求线路顺畅、填挖平衡、经济合理。

2、路基设计：包括各个桩号的填挖计算、填挖较大地段的稳定分析、整个

线路的土石调运借配等。

3、路面设计：路基在不同干湿状态下，所设计的沥青路面和水泥混凝土路

面方案的比选，要求经济合理，便于施工并满足各设计规范要求。 4、路基、路面排水工程；高填挖地段的防护工程以及路基加固工程：这一

部分相当重要，对于路基排水，采用了边沟、截水沟、急流槽等排水设施；对于路面排水，除了对路面进行了路拱设计，还进行中央分隔带的排水设计；对于特殊路段的防护和加固主要采用了骨架内植草和挡土墙。

5、桥涵设计：包括桥梁和涵洞的形式、尺寸的设计。 6、英文翻译

7、专题研究：对此行业新观点或者新技术的综述。

关键词：路线；路基路面；桥涵；综合设计

Abstract

The design is very important to us. Not only because this is our last assignment before graduation, but also it can enhance our ability.

In this design, our task is to design an secondary road. The road, which is 2561.436m from K0+000 to K2+2561.436. The design speed is 60km/h and the wide of the subgrade is 10m.

Our prime contents of the design project includes:

(1) Make sure the vertical section in condition on the landform which is known. (2) The design of the subgrade, and the work involves a lot of items: analyze the stability of brae; the fill or dig height of every peg and so on.

(3) The design of pavement, and this contents that the select of the construction about concrete and asphalt pavement in different case.

(4) The design of the drainage project, protective project, subgrade reinforced project, and these are very important to the whole work.

(5) The design of the bridge and culverts which include size and form. (6) Translate an English article into Chinese.

(7) Investigate the monograph which about a new technique or a new viewpoint in this field.

Keywords：way roadbed road surface bridge culvert

绪 论

引言

50年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4%，西部地区更高，达到21.8％，技术等级构成不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。

因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点。

选题的背景

山区公路的建设问题是一个庞大的系统工程，从资金上讲它与政府、路政局及其他相关部门的建设资金以及融资有很大关系，没有多元化投资公路建设的良好环境就没有公路建设跨越式的发展。另外在政策上要制定可操作性强的各种优惠政策。没有优惠政策，就无法调动各级政府和社会各阶层修路的积极性，也就没有多元化投资公路建设的可行性和实际意义，同时也就失去了良好的社会环境。从管理上讲就是要充分发挥各分局的技术和行业管理优势，保障公路建设按公路建设总体规划规范科学的进行，使之达到远期与近期相结合，城区与郊区相结合，国道、市道、县道相结合，高速公路与一般公路相结合，达到公路资源配

置合理，充分利用，协调统一的目的。

加快山区公路建设是一个刻不容缓的问题，特别是对于距城区相对较远的一些地方更需要加快步伐，因为这些地区基础设施相对滞后，经济发展比较缓慢，而快速顺畅的交通对于拉动地方经济的发展创造良好的条件。

众所周知，公路的建设对国民经济的发展具有深远的重要意义，在加速物流，促进与其它运输方式的结构调整和合理分布，促进工业和城市化进程，节省运输成本，缓和道路交通压力，改善旅行条件，减少交通事故、加快沿线地区经济发展，从而提高沿途土地价值等方面发挥着决定性作用。公路的多种优越性，正在并不断地促进区域经济发展和沿线产业带的建设，从而促进交通运输业和国民经济现代化全面发展。

公路所创造便利的交通条件，使社会能源、原材料得以及时输入，销售产品能够及时输出，为社会降低了流通成本，通畅的运输加速资金周转为社会创造了利润，提高了市场竞争能力，创造了良好的经济效益。

随着国民经济的快速发展，我国的公路网建设进入了高速发展期，特别是公路建设开始逐步进入山区已成为当前路网建设的重要内容。从目前我国山区的发展情况看，加快公路建设是改变贫困地区状况的发展拐点。由于山区公路建设受地质地貌相应影响，在建设难度较大的前提下。我们应把地质条件、路网选线、灾害预期和区域经济协调发展等四大问题作为务必重点解决的事宜，以此作为促进贫困地区的发展拐点。在山区发展公路，不仅仅解决了出行难问题，更重要的是解决了区域经济发展问题。尤其在一些地方产业对地方经济发展的支撑作用越来越明显。因此，建设山区公路与区域经济协调发展，结合区域经济特色，有必要发展公路衍生产业。公路衍生产业是指以公路为基准，走向并扩延至公路两侧的相对集中的、经济发展水平或速度高于所在经济区域的商品产业群体。因此，使山区适时调整产业结构，引导依附于物流的产业向公路周边经济区集中，促进物流资源的有效配置，将大力推动了商业、旅游等第三产业的发展。

毕业设计的主要内容

道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平

面上的投影称作路线的平面。沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横切面。路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。三者是相互关联，既分别进行，又综合考虑。

本次设计的道路为绩溪至黄山公路中的一段，全程地势起伏较大，多以山区为主，因此填挖平衡成为此次设计的主要问题。设计内容主要包括：首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，边坡设计，沥青路面设计。

要完成这些任务必须要借助纬地等基本软件，在此软件里输入道路的基本信息，然后处理得出的成果。最后，把这整个过程整理好以论文的形式表现出来。

过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。

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，大门归纳起来主要有主观和客观两类。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、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的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线的主要依据，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，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)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、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。

做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。

2.2平曲线要素值的确定

2.2.1 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) 除满足汽车行驶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，应注意使线形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。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。

(5) 平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会

使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度

2.2.2 平曲线要素值的确定：

平面线形主要由直线、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。在做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：

一般均是按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个基本型的组合方式的。在这个设计当中还应用了S型的平面组合形式，S型曲线相邻的两个回旋线参数A1和A2之比应小于2.0，这是S型曲线设计时应该注意的。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，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；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、圆曲线之长度比设计成1：1：1。这一点非常 的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调，美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅，已经到达了要求。

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）平曲线主要参数的规定

表2.3二级公路主要技术指标表

设计车速 平曲线 一般最小半径 极限最小半径 60km/h 200m 125m 60m 路拱≤2.0% 1500m 路拱＞2.0% 1900m 缓和曲线最小长度 不设超高的圆曲线最小半径 最大纵坡 凸曲线 一般最小半径 极限最小半径 一般最小半径 凹曲线 极限最小半径 6% 2000m 1400m 1500m 1000m

2）路线方案的比选

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。

根据地形图，通过纬地软件中的平面导线法和导线模式法等可以画出平曲线图如下：

由于各方面条件的限制，本次毕业设计只做了两条路线的比选，且不做定量的比较，做定性的比选。

两方案的比较：

方案一：总长度比方案一短。在起终点之间平均圆曲线半径比方案二大，路线顺适。有三个弯道，转角较小最大限度地节约了土地资源，但是穿过了几个池塘与民居，会在一定程度上增加些拆迁和地质处理费用。拟定两个交点，线形极其平缓，较第二方案来说要好，且线路路程较短，但是沿途需要大填大挖，而且可能需要开通隧道来实现通行的目的，增加的经济费用得不偿失；

方案二：总长度比方案一长。由于转角比较大，因而在起终点之间平均圆曲线半径比方案一要小，路线比较顺畅。有五个弯道，尽量避开了陡峭的地势及其他不利的地形，走的比较平缓。由于绕行，使得路线长度有所增加，起终点与交点间的距离之和为：2561.436m。总体来说，平纵线形组合比较完美，纵坡平缓，所克服高差较小，顺应地形的要求。

所以，综合以上各种因素，本设计选择第二方案为主方案，第一方案为参考方案。

3） 设计的线形大致如下图所示：

图2.1 平面线形

交点间距计算公式为

L??X2?X1?2??Y2?Y1?2 （2.1）

（2.2）

Y?Y1导线方位角计算公式为 B?arctg2

X2?X1①由图2-2计算出起点、交点、终点的坐标如下： BP： (3326800, 503000) JD1：(3326432.287, 503173.691) JD2：(3326826.167, 503329.129) JD3：(3327169.087，503597.305) JD4：(3327822.699，503597.305) JD5：(3328286.858，504219.596) EP： (3328200.018，504399.983) ② 路线长、方位角计算 a．0-1段

D0-1=(3326432.287?3326800)2?(503173.691?503000)2?406.672m 方位角 ?01?arctg503173.691?503000?154?42'57.8\

3326432.287?3326800b．1-2段 D1-2=

(3326826.167?3326432.287)2?(503329.129?503173.691)2?423.441m

方位角 ?12?arctg503329.129?503173.691?21?32'8.7\

3326826.167?3326432.287c．2-3段 D2-3=

(3327169.087?3326826.167)2?(503597.305?503329.129)2?435.331m

方位角 ?23?arctg503597.305?503329.129?38?1'36.1\

3327169.087?3326826.167d. 3-4段 D3-4=

(3327822.699?3327169.087)2?(503597.305?503597.305)2?653.612m

方位角 ?34?arctg503597.305?503597.305?0?00'00\

3327822.699?3327169.087e.4-5段 D4-5=

(3328286.858?3327822.699)2?(504219.596?503597.305)2?776.332m

方位角 ?45?arctg504219.596?503597.305?53?16'52.2\

3328286.858?3327822.699f.5-6段

D5-6=(3328200?3328286.858)2?(504400?504219.596)2?200.201m 方位角 ?56?arctg504400?504219.596?115?42'23.9\

3328200?3328286.858g.转角计算

NNA1ZYJDQZαA2Yz

图2.2 转角坐标计算示意图

?1??12??01?21?32'8.7\?154?42'57.8\??133?10'49.1\ （左）

?2??23??12?38?1'36.1\?21?32'8.7\?16?29'27.5\ （右） ?3??34??23?0?00'00\?38?1'36.1\??38?1'36.1\ （左）

?4??45??34?53?16'52.2\?0?00'00\?53?16'52.2\ （右） ?5??56??45?115?42'23.9\?53?16'52.2\?62?25'31.7\ （右）

（2）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式

1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带

有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：

L2L4SSp??24R2384R3

）

（（2.4）

2.3

LSL3Sq?? 22240R?0?28.6479T?(R?p)tgLS （2.5） R?2?q （2.6）

L?(??2?0)?180R?2LS （2.7） ?R （2.8）

E?(R?p)sec?2 J?2T?L （2.9）

Ly?L?2LS （2.10）

图2.3按回旋曲线敷设缓和曲线

式中: T——总切线长，（m）；

L——总曲线长，（m）；

Es——外距，（m）；

J——校正数，（m）；

R——主曲线半径,（m）；

?——路线转角，（°）；

?0——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；

q——缓和曲线切线增值，（m）；

p——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（m）；

Ls——缓和曲线长度，（m）；

Ly——圆曲线长度，（m）。 2）主点桩号计算

ZH?JD?T （2.11）

（2.12） HY?ZH?LS

YH?HY?LY （2.13）

HZ?YH?LS （2.14） QZ?HZ?L/2 （2.15） JD?QZ?J/2 （2.16）

2.3路线曲线要素计算

2.3.1 路线简介

该路根据交通量设计为二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：

全长：2561.436m 交点：5个

交点桩号：K0+406.672、K0+537.806、K0+972.124、K1+620.007、K2+380.713 半径：125m 、427.375m、200m、200m、150m 缓和曲线长度：60m、80m、70m、70m、60m 2.3.2 曲线要素

JD1：K0+406.672

设R=125m，LS=60m ，?= ?1?133?10'49.1\ 则曲线要素计算如下：

L2L4602604SSp?????1.197m3324R2384R24?1252384?125 LSL360603Sq?????29.94 222240R2240?125133?10'49.1\T?(R?p)tg?q?(125?1.197)?tan?29.94?321.43m22?

?0?28.6479L?(??2?0)LS60?28.6479??13.7510 R125?180R?2LS?(133?10'49.1\?2?13.7510)??180?125?2?60?350.5543m133?10'49.1\E?(R?p)sec?R?(125?1.197)?sec?125?192.633m

22

?J?2T?L?2?321.43?350.5543?292.31m

主点里程桩号计算： JD1：K0+406.672

ZH=JD-T= K0+406.672-321.43= K0+085.241 HY=ZH+LS= K0+085.241+60= K0+145.241

YH=HY+(L-2LS)= K0+145.241+(350.5543-2*60)= K0+375.796 HZ=YH+LS= K0+375.796+60= K0+435.796 QZ=HZ-L/2=K0+435.796-350.5543/2=K0+260.518 校核: JD=QZ+J/2=K0+260.518+292.31/2= K0+406.672 交点校核无误。

其它4个交点的计算结果见“直线、曲线及转角表”。

2.4 各点桩号的确定

在整个的设计过程中就主要用到了直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线的组合线形，在2.5公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。

在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具

体在纸上放坡定点，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，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准JTG B01—2003》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。

3路线纵断面设计

沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性，道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。

3.1纵断面设计的原则

（1） 纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。

（2） 纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。 （3） 平面与纵断面组合设计应满足：

（4） 视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。

（5） 平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖” (6) 平、纵线形的技术指标大小应均衡。

（7） 合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。

（8） 与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。

3.2纵坡设计的要求

（1） 设计必须满足《标准》的各项规范

（2） 纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。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短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。

（3） 沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。 （4） 应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。

（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。

（6）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。

（7） 在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

3.3 纵坡设计的步骤

（1） 准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。

（2） 标注控制点：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，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。

（3） 试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。

（4） 调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。

（5） 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。

（6） 定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取到0.1％，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。

（7） 设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算

竖曲线要素。

（8） 计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。

3.4 竖曲线设计

竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。《标准》规定：

表3.1竖曲线指标

设计车速（km/h） 最大纵坡（％） 最小纵坡（％） 一般值 凸形竖曲线半径（m） 极限值 一般值 凹形竖曲线半径（m） 极限值 竖曲线最小长度（m） 1000 50 1400 1500 60 6% 0.3% 2000

竖曲线基本要素计算公式：

如下图3-1所示：i1和i2分别为两相邻两纵坡坡度，ω= i2- i1，ω为“+”时，表示凹形竖曲线；ω为“-”时，表示凸形竖曲线。

yT1LT2PhEQ1 ox 图3.1 竖曲线要素示意图

竖曲线长度L或竖曲线半径R：

L?R? 或R?L? 竖曲线切线长T：

T?L2?R?2 竖曲线任意一点竖距h：

h?x22R 竖曲线外距E：

E?T22R E?R?2 或8?L?8?T?4

A 变坡点1： (1) 竖曲线要素计算： 里程和桩号K0+540.000

i1=1.44% i2= -1.2398% 取半径R=7000m w= i2﹣i1=-1.2398%﹣1.44%=-2.6798% (凸形)

曲线长L?Rw?7000?|?2.6798%|?187.584m

切线长T?L187.2?5842?93.792m

T2

外距J?2R?93.79222?7000?0.628m 2x （3.1）

（3.2） （3.3） (2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=(K0+540.000)﹣93.792=K0+446.208 竖曲线起点高程=183.776-93.792×1.44%=182.425m 竖曲线终点桩号=( K0+540.000) +93.792= K0+633.792

竖曲线终点高程=183.776+ 93.792×（-1.2398%）=182.613m

B 变坡点2：

(1) 竖曲线要素计算： 里程和桩号K0+970

i2=-1.2398% i3= 1.55% 取半径R=11000 w= i3﹣i2=1.55%-（-1.2398%）=2.7898% (凹形)

曲线长L?Rw?11000?2.7898%?306.874m

切线长T?L306.874??153.437m22

T2153.4392外距J???1.070m 2R2?11000

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=(K0+970)﹣153.437 =K0+816.563

竖曲线起点高程=178.445﹣153.437×（-1.2398%）=180.347m 竖曲线终点桩号=(K0+970)+153.437 =K1+123.437 竖曲线终点高程=178.445+153.437×1.55%=180.823m

C 变坡点3：

(1) 竖曲线要素计算： 里程和桩号K1+930

i3=1.55% i4= -1.4689% 取半径R=9000 w= i4﹣i3=-1.4689%-1.55%=-3.0189% (凸形)

曲线长L?Rw?9000?|?3.0189%|?271.701m

切线长T?L271.701??135.850m22

T2135.8502外距J???1.025m 2R2?9000

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=(K1+930)﹣135.850=K1+794.150 竖曲线起点高程=193.325﹣135.850×1.55%=191.219m 竖曲线终点桩号=(K1+930)+135.850 =K2+065.850

竖曲线终点高程=193.325+135.850×（-1.4689%）=191.328m

D 变坡点4：

(1) 竖曲线要素计算： 里程和桩号K2+180

i4=-1.4689% i5= 1.1397% 取半径R=8751.942 w= i5﹣i4=1.1397%-（-1.4689%）=2.6086% (凹形)

曲线长L?Rw?8751.942?2.6086%?228.301m

切线长T?L228.301??114.150m22

T2114.1502外距J???0.744m 2R2?8751.942

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=(K2+180)﹣114.150 =K2+65.850

竖曲线起点高程=189.653﹣114.150×（-1.4689%）=191.330m 竖曲线终点桩号=(K2+180)+114.150 =K2+294.150 竖曲线终点高程=189.653+114.150×1.1397%=190.954m

4 路线横断面设计

道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括由行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。

4.1 横断面设计的原则

（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。 （2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。

（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。

（4）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。

（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。

（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要

公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面。

4.2横断面设计综述

在此二级公路的横断面设计中，设计路线基本按原路设计，为保证建设施工，全线以保证填挖平衡为主。 4.2.1 横坡的确定 （1）路拱坡度

根据规范二级公路的应采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜，不小于1.5％。

（2）路肩坡度

直线路段的硬路肩，应设置向外倾斜的横坡。 曲线外侧的路肩横坡方向及其坡度值：

表4.1路肩横坡方向及其坡度表

行车道超高值（%） 曲线外侧路肩横坡方向 曲线外侧路肩坡度值（%） 2、3、4、5 向外侧倾斜 -2 6、7 向内侧倾斜 -1 8、9、10 向内侧倾斜 与行车道行坡相同 根据规范，二级公路采用单幅路形式，行车道宽2×3.5m，硬路肩宽度：2×0.75m，土路肩宽度：2×0.75m。路基宽：7+1.5+1.5=10m，路拱坡度2%。

布置如下图4.1所示：

硬路肩行车道行车道土路肩硬路肩土路肩

图4.1 道路横断面设计简图

4.3弯道的超高和加宽

4.3.1平曲线的加宽

汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。

普通汽车的加宽值可由几何关系得到：

b =R -(R1+B) (4.1)

A2A4??...... 而R1?B?R?A?R?222R8Rb?A2A4故 2R?8R3?... 上述第二项以后的值很小，可省略不计，故一条车道的加宽：

bA2单?2R (4.2)

式中：

A ————汽车后轴至前保险杠的距离 （m）； R ————圆曲线半径 （m）。 对于有N个车道的行车道：

NA2 bn?2R (4.3)

半挂车的加宽值由几何关系求得：

2 bA11?2R (4.4)

2 b?A222R, (4.5)

式中：

b1 ———— 牵引车的加宽值；

b2 ———— 拖车的加宽值；

A1 ———— 牵引车保险杠至第二轴的距离 （m）； A2 ———— 第二轴至拖车最后轴的距离 （m）；

由于R，?R?b1，而b1与R相比甚微，可取R， = R ，于是半挂车的加宽值：

A?A2 b?b1?b2?1 (4.6)

2R22令 A12?A22 =A2 ，上式仍旧纳成为式：

NA2 b? (4.7)

2R4.3.2加宽过渡

对于R >250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。有三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。

为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。

二级公路设计中采用比例过渡，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意点的加宽值：

bx?式中：

LXb (4.8) LLX ————任意点距缓和段起点的距离 （m）； L ————加宽缓和段长 （m）； b ————圆曲线上的全加宽 （m）。 4.3.3曲线的超高

为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理设置超高，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和舒适性。当汽车等速行驶时，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适宜的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。

此二级公路设计中主要采用绕道路中线旋转的方法进行曲线的超高。先将外

侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕中线旋转，直至超高横坡度。绕中线旋转可保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小，在一定程度上减小了工作量，有利于节约成本。

横断面上超高值的计算 （1）超高

《规范》规定：二级公路的最大超高值为8％。 （2）超高缓和段 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

表4.2 绕中线旋转超高值计算公式

超高 位置 外缘hc 中缘hc 内缘hc 外缘hcx 过渡段上 ,,计 算 公 式 x?x0 bJ(iJ?iG)?(bJ?x?x0 B)(iG?ih) 2注 1、计算结果均为与设计高之高差 2、临界断面距过渡段起点： 圆曲 线上 ,BbJiJ?iG 2BBbJiJ?iG?(bJ??b)ih 22bJ(iJ?iG)?(bJ? 2iGBxxLc )(iG?ih)(或?hc) x0?iG?ih2LcLc iG(定值) 内缘hcx ,,3、X距离处的加宽值： bJiJ?(bJ?bx)iG BBxbJiJ?iG?(bJ??bx)ih 22Lcbx?xb Lc

长度按下式进行计算：

LC?B?i （4.9） p式中：LC——最小超高过渡段长度（m）；

B——旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度，（m）；

?i——超高坡度与路拱坡度代数差，（%）；

p——超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧

边缘线之间相对升降的比率。

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。 路线横断面设计综述： 1） 路拱坡度 2.0%

2） 路肩坡度 硬路肩2.0% 土路肩3.0% 3） 超高度

超高度可由平曲线半径范围选取，由《规范》：车速为60Km/h时不设超高的最小半径为：1500m

超高计算可求出各点的超高值，如下表截取数据为K0+740～K1+080的超高加宽值，因为所取圆曲线半径R﹥250M，所以路线不设加宽。

路 基 左 侧 桩 号 路基宽(m) 路面宽(m) 加宽值(m) 超高横坡(%) K0+740 K0+760 K0+780 K0+800 K0+820 K0+840 K0+860 K0+867.890 K0+880 K0+900 K0+920 K0+937.890 K0+940 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.000 5.316 5.800 5.800 3.500 3.500 3.500 3.500 3.500 3.500 3.500 3.500 3.500 3.500 3.816 4.300 4.300 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.316 0.800 0.800 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -4.000 -4.000 土路肩横坡(%) -3.000 -3.000 -3.000 -3.000 -3.000 -3.000 -3.000 -3.000 -3.000 -2.000 -2.000 -4.000 -4.000 K0+960 K0+969.259 K0+980 K1+000 K1+000.629 K1+020 K1+040 K1+060 K1+070.629 K1+080 5.800 5.800 5.800 5.800 5.800 5.269 5.000 5.000 5.000 5.000 4.300 4.300 4.300 4.300 4.300 3.769 3.500 3.500 3.500 3.500 0.800 0.800 0.800 0.800 0.800 0.269 0.000 0.000 0.000 0.000 -4.000 -4.000 -4.000 -4.000 -4.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -2.000 -4.000 -4.000 -4.000 -4.000 -4.000 -2.000 -2.000 -3.000 -3.000 -3.000 表4.3路基超高加宽表

4.4 横断面的绘制

道路横断面的布置及几何尺寸,应能满足交通\\环境\\用地经济\\城市面貌等要求,并应保证路基的稳定性.本次横断面设计选择了路线的一公里来绘制，其中包括了桩号JD1 ，桩号JD2 两个桩号.此段路的路基土石方数量见路基土石方数量计算表。路基设计的主要计算值见路基设计表。

5 土石方的计算和调配

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侧设质量的主要技术经济指标之一。在编制公路施工组织计划和工程概预算时，还需要确定分段和全线的路基上石方数量。 地面形状是很复杂的，填挖方不是简单的几何体，所以其计算只能是近似的，计算的精确度取决于中桩间距、测绘横断面时于点的密度和计算公式与实际情况的接近程度等。计算时一般应按工程的要求，在保证使用的前提下力求简化。

5.1 横断面面积计算

路基填挖的断面积，是指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，低于地面线者为挖，两者应分别计算，下面介绍几种常用的面积计算方法。

①积距法：适用于不规则图形面积计算

把横断面图划分成若干条等宽的小条，累加每一小条中心处的高度，再乘以条宽即为该图形的面积。

将断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块，每个小条块的近似面积为：

Fi=bhi 则横断面面积：

当b=1m时，则F在数值上就等于各小小条块平均高度之和Σhi。

要求得Σhi的值，可以用卡规逐一量取各条块高度的累积值。当面积较大卡规张度不够用时，也可用米厘方格纸折成窄条代替卡规量取积距，用积距法计算面积简单、迅速。若地面线较顺直，也可以增大b的数值，若要进一步提高精度，可增加测量次数最后取其平均值。 ②坐标法

已知断面图上各转折点坐标（xi，yi），则断面面积为：

A = [∑（xi yi+1-xi+1yi ) ] 1/2

坐标法的精度较高，适宜于用计算机计算。

计算横断面面积还有几何图形法、数方格法、求积仪法等。

5.2 土石方数量计算

若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：

V=（A1+A2）

L 2式中：V——体积，即土石方数量（m3）；

F1、F2——分别为相邻两断面的面积（m2）； L——相邻断面之间的距离（m）。 此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。 土石方数量计算应注意的问题：

（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）； （2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）；

（3）换土、挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量，同时还应计算填方工程量；

（4）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）； （5）路基土石方数量中应扣除大中桥所占的体积，小桥及涵洞可不予考虑。

5.3 路基土石方调配

土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向：以及计价土石方的数量和运量等。通过调配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，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃上，以减少占用耕地和降低公路造价。 填方土源：附近挖方利用 借土

挖方去向：调往附近填方 弃土

（一）土石方调配原则

（1）就近利用，以减少运量：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，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。

（2）不跨沟调运：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。

（3）高向低调运：应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土；位于山坡上的回头曲线段优先考虑上线向下线的土方竖向调运。

（4）经济合理性： 应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的比较）。

远运利用的费用：运输费用、装卸费等

借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费

为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。

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，还要综合考虑弃方或借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时移挖作填虽然运距超出一些：运输费用可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，这样，对整体来说也未必是不经济的。

（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。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损坏农田。

（二）土石方调配方法

土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线图与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。具体调配步骤是：

（1）土石方调配是在土石方数量计算与复核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）在作纵向调配前，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。方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中。

（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： 横向调运十纵向调运十借方=填方 横向调运十纵向调运十弃方=挖方 挖方十借方=填方十弃方

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，经核证无误后，即可分别计算计价上石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供上石方工程数量。 （三）关于调配计算的几个问题 （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。一般情况调运路堑挖方来填筑距离较近的路堤还是比较经济的。但如调运的距离过长，以致运价超过了在填方附近借土所需的费用时，移挖作填就不如在路堤附近就地借土经济。

因此，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”，其值按下式计算：

经济运距 L经 =

式中：B——借土单价（元／m3）； T——远运运费单价（元／m3·km）； L兔——免费运距（km）。

由上可知，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。 （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。在路线工程中为简化计算起见，这个距离可简单地按挖方断面间距中心至填方断面间距中心的距离计算，称平均运距。

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。 （3）运量

土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：m3·km

在生产中，工程定额是将平均运距每10m划为一个运输单位，称之为“级”，20m为两个运输单位，称为二级，余类推，在土方计算表内可用符号①、②表示，不足10m时，仍按一级计算或四舍五人。于是： 总运量=调配（土石方）方数×n 式中：n——平均运距单位（级），其值为：

n = （L - L免）/ A

其中：L ——平均运距； L免——免费运距。

在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”或“调”，都应予以计价。但对于填方则不然，要根据用土来源来决定是否计价。如果是路外借土，那当然要计价，倘若是移挖作填调配利用，则不应再计价，否则形成双重计价。因此计价土石方必须通过土石方调配表来确定其数量为：

计价土石方数量=挖方数量十借方数量

B+ L免 T 一般工程上所说的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。一条公路的土石方总量，一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等项目的土石方数量。对于独立大、中桥梁、长隧道的土石方工程数量应另外计算。

具体计算及调配见《路基土石方数量计算及调配表》

6 路基设计

6.1 路基横断面布置

由横断面设计，查《标准》可知，二级公路路基宽度为10m，其中路面跨度为7.00m，无须设置中央分隔带，硬路肩宽度为0.75×2=1.5m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m。；路面横坡为2%，土路肩横坡为3%

图6.1公路路基宽度示意图

6.2 路基边坡

由横断面设计查《公路路基设计规范》可知，当二级公路路基边坡小于8m时，采用1：1.5的坡度，当路基边坡大于8m时采用1：1.75，当路堑开挖有些路段大于15米，由规范采用1：0.5与1：0.75的边坡相结合。

6.3 路基填料

填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。

砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。

细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。

桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。

6.4 路基压实标准

路基压实采用重型压实标准，压实度应符合《规范》要求：

表6.1路基压实度

填挖类别 路面以下深度（m） 0～0.30 0.30～0.80 0～0.30 填方 0.30～0.80 0.80～1.50 1.50以下 路基压实度 二级公路 ≥95 ≥95 ≥95 ≥94 ≥92 零填即挖方 6.5 路床处理

（1）路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。

（2）挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。 （3）填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理

基底土密实，地面横坡缓于1：2.5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土土应予以处理深除。当陡于1：2.5时，地面须挖成阶梯

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