二级公路初步设计计算书

一、设计总说明

1.1地理位置图

（略，详细情况见路线设计图。）

1.2 设计依据

根据设计任务书及所给定的地形图。 查阅规范：

[1]交通部.公路工程技术标准（JTG B01-2003）[S].北京：人民交通出版社，2003.

[2]交通部.公路路线设计标准（JGT D20-2006）[S].人民交通出版社，2006. [3]交通部.公路路基设计规范（JTG D30-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]交通部.公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ D40-2002）[S].北京：人民交通出版社，2002.

[5]交通部.公路沥青路面设计规范（JTJ D50-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[6]交通部.公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006.

[7]交通部.公路排水设计规范（JTJ018-97）[S].北京：人民交通出版社，1997.

[8]交通部.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[9]交通部.公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）[S].北京：人民交通出版社，2007

[10]交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[11]交通部.公路工程基本建设项目设计文件编制办法[S].北京：人民交通出版社，2007.

[12] 杨少伟.道路勘测设计[M].人民交通出版社,1997.

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[13] 邓学均.路基路面工程[M].人民交通出版社,2002.

1.3 路线工程概况

本路线为一条丘陵区二级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为8.5米，单幅双车道，无中央分隔带，土路肩为2 ×0.75米，行车道为2 ×3.50米。设计速度为60Km/h，路线总长2000米，起点桩号K4+000.00，终点桩号为K6+000。在纵断面设计中，充分考虑平纵组合平衡的原则，对沿线地形、地质、水文、排水等综合考虑全线总共设了3个竖曲线，最大纵坡为-1.973%,最小纵坡为-0.560%，最大坡长730m，最小坡长390m。

路基排水设施设有边沟、排水沟、截水沟等，边沟为梯形，高、宽为0.6m,排水沟为梯形排水沟，高、宽为0.6m,坡度为1∶1；截水沟也设为梯形，高、宽为0.6m，坡度为1∶1。

为保证路基边坡稳定性，在K5+020~K5+080路段右侧设置仰斜式路堤挡土墙。

路面结构设计采用双轮组单轴载100KN为标准轴载，路面结构选用4cm细粒式沥青混凝土和6cm中粒式沥青混凝土作为面层，基层采用25cm水泥稳定砂砾，垫层采用15cm天然砂砾。

本线路在桩号为K4+860和K5+200处分别设置了一个圆管涵和盖板涵，圆管涵直径为150cm，盖板涵尺寸为240cm×200cm。

1.4沿线气候、地质地形条件及其与公路的关系

(1)桃马二级公路所经地区属中西热带季风湿润气候区。气候温和，阳光充足，雨量充沛，东短夏长，干湿交替。月平均最高气温35℃；月平均最低气温5℃：日最高气温41℃；日最低气温-7℃;日最大温差21℃;年平均降水量2600mm，小时最大降水量230mm；日最大风速为30m/s；当地自然气候区划属Ⅳ3区。多年平均相对湿度为81%～82%，属于湿度适中带---湿度充足带,潮湿系数为K=2.2。由于受地理和气候条件的影响，路线所经过的区域水旱灾害频繁，雨季对本路段施工有较大的影响。路基土方及构造物施工要不失时机地做好施工计划安排。

（2）公路沿线地表水系发育，属沅水水系。地表水系呈树枝状发育，每年3～8月为汛期，雨量集中，暴雨后河水陡涨；每年9月至次年2月为枯水期。

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在丰水季节，山洪爆发时、水流急，由于洪水的冲刷、侧蚀、淘蚀作用，对路基和桥涵的稳定性有一定的影响。

（3） 本合同段地处山岭丘区，地形起伏一般。植被较发育，覆盖层较薄。覆盖层以种植土、亚沙土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2米左右，稻田中种植土厚0.6米左右，下伏基岩为硅化板岩。

（4） 不良工程地质路段：根据勘测成果和实地调查，路线经过不良工程地质主要表现为以下两种：

① 特殊土类软土地基：软土主要分布在池塘、沟渠及水稻田表层，为淤泥质粘土、有机质土、软塑状粘土，主要为淤积成因，厚度一般为0.3～0.8m。施工时清除即可。

② 滑塌：（亚）粘土、碎石土，抗冲刷能力弱，路堑开挖易坍塌、滑坡，以土质、碎石质边坡为主，多系破积、残积成因，主要分布在路堑路段。

1.5 沿线材料分布情况

公路沿线5km以内有较丰富的砂砾材料、砂，当地沿线无矿石料场，矿石材料需要外购，相距约40km。相距50km左右处有水泥厂和石灰生产厂；钢材等建材，可以在相距40km范围内进货。

1.6 环境保护

本路线设计考虑了道路对自然景观的影响，尽可能多的利用原路段，减少对自然景观的破坏。对于道路施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措施。边坡防护大部分采用植物防护。

二、路线平面设计

道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。 2.1 公路等级的确定

根据毕业设计任务指导书的规定，本次设计为二级公路。

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2.2 道路选线

选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。．充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线城镇及地方经济的发展。在选线时，要考虑到尽可能少占耕地，不破坏农田水系，常用的方法是利用河堤，利用河堤好处较多，除了节省耕地，不破坏水系外，还有以下一些好处：①利用老路，这个地区以前的低等级公路大多数在河堤上建筑的，长期的自重作用和车辆荷载作用使路基沉陷趋于稳定，在路基处理时可以节省费用；②可以减少拆迁，由于有老路的存在，沿线的拆迁量减少；③由于河堤较高，可以节约土地用量，减少耕地的开挖，节省了耕地；④可以带动沿线经济的发展，河网地区城镇、乡村多倚河而建，各乡镇间距距离较小，大多不超过10km，多为一些低等级砂石路相连且人口较多，当道路等级提高后，可以带动沿线许多行业的发展，特别是旅游业，由于交通的便利，经济发展大为加快；⑤有利于公路网路建设，利用老的低等级公路网进行技术改建，提高技术标准，改造成新型的高等级网络，可以加快路网建设的速度。

2.2.1 公路选线的依据

（1）公路选线的依据主要有交通部颁发的规范，，实测和预测交通量，地形图，地方政府以及建设单位下发的文件，会议纪要，设计任务书等，它们是路线设计不可缺少的资料。

（2）实测和预测交通量。

（3）地形图比例为1：2000，用于路线的方案的选择。

（4）地方政府建设单位的下发的文件，会议纪要，设计任务书是对道路设计提车的要求，在路线设计时要能充分满足这些要求。 2.2.2 公路选线方法和步骤

公路选线方法有多种，主要有视察，初测与初步设计，实测与施工图设计等。

步骤：全面布局 → 逐段安排 → 具体定线

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2.2.3 公路选线的原则

（1）根据道路使用任务和性质，综合考虑路线区域国民经济发展情况与远景规划，正确处理好近期与远景的关系，在总体规划的知道下，合理选择方案。

（2）认真领会任务书的精神，深入现场，多跑、多看、多问、多比较，深入调查当地的地形、气候、土壤、水文等自然情况，以利于选择有价值的方案进行比较。

（3）充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术，从行车的安全、畅通和施工养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，做好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、经济。

（4）选线应与农田基本建设相配合，作到少占田地，注意尽量不占高产田、经济作物田或经济林园等。

（5）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑以及汽车运行所产生的影响与环境污染等问题。 2.2.4 山岭区选线 （1）自然特征

山岭区地形包括山岭、突起的山脊、凹陷山谷、陡峻的山坡、悬崖，峭壁等，地形复杂多变，一般地面自然坡度在20°以上。其主要特征表现在以下几个方面：

① 地形条件

山高谷深，地形复杂。由于山区高差大，加之陡峻的山坡和曲折幽深的河谷，形成了错综复杂的地形，这就使得道路路线的线形差，工程难度大。 ② 地质条件

岩石多，土层薄、地质复杂。由于山区的地质层理和地壳性质在短距离内变化很大，岩层的产状和地质构造复杂，不良地质现象较多。这些均直接影响着路线的位置和路基的稳定。选线时应处理好路线与地质的关系，并在选线设计中采取必要的防护措施，确保路线的质量和路基的稳定性。 ③ 水文条件

山区河流曲折迂回，河流陡峻、河底比降大；雨季暴雨集中、流速快、流量

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大，冲刷和破坏力很大。这样复杂的水文条件，要求在选线中正确处理好路线和河流的关系。 ④气候条件

山区气候多变，气温一般较低、冬季多冰雪，一年四季和昼夜温差很大，山高雾大，空气较稀薄，气压较低。这些气象特征对于汽车行驶的安全性有很大影响。

综上分析，由于山区自然条件极其复杂，给山岭区选线带来了很大的难度。 （2）路线特征

山岭区山脉水系分明，这也给山区公路走向提供了依据，为选定路线的基本走向、确定大的控制点指明了方向。路线的走向只有两种：顺山沿水方向和横越山岭方向。顺山沿水的路线，按其线位的高低，从低到高又可分为沿溪（河）线、山腰线和山脊线。一条较长的山区道路往往是由走向不同的线位高低不同的几种路段交互组合而成的。而且在路线布设时，一般多以纵面线形为主安排路线，其次才是横断面和平面。

2.3平曲线要素值的确定

2.3.1平面设计原则

（1） 平面线形应直捷、连续、舒适，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。 2.3.2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

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可以组合成不同的线形。

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。这种线形是经常采用的。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。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1：1：1~1:2:1。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，但后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后的线形既美观又流畅，已经达到了线形的基本要求。

在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定，除应满足最小长度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。二级公路主要技术指标如下表：

表2.1 二级公路主要技术指标表

公路等级 地形 计算行车速度（km/h） 行车道宽度（m） 路基宽度（m） 圆曲线极限最小半径（m） 圆曲线一般最小半径（m） 平曲线一般最小长度（m） 平曲线极限最小长度（m） 最大纵坡（%） 合成坡度（%） 最小坡长（m） 缓和曲线最小长度（m） 二级公路 山岭重丘 60 7.0 8.5 125 200 300 100 6 9.5 150 50 7

不设缓和曲线的最小圆曲线半径（m） 凸形竖曲线一般最小半径（m） 凸形竖曲线极限最小半径（m） 凹形竖曲线一般最小半径（m） 凹形竖曲线极限最小半径（m） 竖曲线最小长度（m） 最小直线长度（m） 同向曲线 反向曲线 1000 2000 1400 1500 1000 120 360 120 本设计公路平曲线半径分别为：125m，200m，430m，160，130；缓和曲线长度分别为55m,50m,50m,50，50， 经验证均满足要求。

2.4 路线曲线要素设计计算

2.4.1设计的线形大致如图2.1所示：

JD4(E)JD3(D)AJD2(C)GJD5(F)JD1(B)图2.1

2.4.2圆曲线计算

①JD1—ABC段

'\ 已知 a1=78?2933.5 取圆曲线半径R1=125m，如图2.2

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oLsαZHα11L1E1αJD1R1?1—路线转角 L1—曲线长（m） T1—切线长（m）

E1—外矩（m） J1—校正数（m） R1—曲线半径（m）

'\Ls=55m, a1=78?2933.5，换算为度为78.49°

LsLs355553q1=-=-=27.45(m) 22240R2240创125125LsLs4552554p1=-=-=1.0(m) 3324R2384R24创1252384125Ls55=28.6479?12.6 R125a78.49T1=(R+p)?tg1q=(125+1.0)?tg27.45=130.39(m)

22ppL1=(a-2b)R+2LS=(78.49-2创12.6)125+110=226.24(m)

180180a78.49E1=(R1+p)sec1-R=(125+1.0)?sec125=37.71(m)

22b1=28.64792J1=2T-L=2?130.39226.24=34.54(m) 主点桩号计算： ZH=K4+261.07

HY=ZH+Ls= K4+261.07+55=K4+316.07

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T11Ls（B）图2.2

HZJD2（C）

QZ=HZ+(L-2Ls)/2=K4+374.19

YH=QZ+(L-2Ls)/2= K4+374.19+(226.24-2×55)/2=K4+432.31 HZ=YH+Ls= K4+432.31+55= K4+487.31 ②JD2—BCD段

JDD）3（o2ααLs2R2L2LsE2α2HZJD2JDB）1（（C）ZHT2图2.3

?2—路线转角 L2—曲线长（m） T2—切线长（m）

E2—外矩（m） J2—校正数（m） R2—曲线半径（m）

'\已知 a2=29?2251.3 取圆曲线半径R2=200m，如上图: '\Ls=50m, a2=29?2251.3，换算为度为29.37°

LsLs350503q2=-=-=24.99(m)

2240R22240′2002 10

LsLs450′50504p2=-=-=0.52(m) 3324R2384R24创2002384200Ls50=28.6479?7.16 R200a29.37T2=(R+p)?tgq=(200+0.52)?tg24.99=77.56(m)

22ppL2=(a-2b)R+2LS=(29.37-2创7.16)200+100=152.56(m)180180b2=28.64792

E2=(R+p)seca29.37-R=(200+0.52)?sec200=7.30(m) 22J2=2T-L=2?77.56152.56=2.56(m) 主点桩号计算： ZH=K4+797.45

HY=ZH+Ls= K4+797.45+50=K4+847.45

QZ=HY+(L-2Ls)/2=K4+847.45+(152.56-2×50)／2=K4+873.73 YH=HY+(L-2Ls)= K4+847.45+(152.56-2×50)=K4+900.01 HZ=YH+Ls= K4+900.01+50= K4+950.01 ③JD3—CDE段

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T3（D）JD3αE33L33R3αLsJD2（C）Lso3JD

图2.4

'\已知 a3=13?5904.8 , 取圆曲线半径 R3=430m ，如上图: '\Ls=50m, a1=13?5904.8，换算为度为14.0°

LsLs350503q3=-=-=25.0(m)

2240R22240创430430LsLs450′50504p3=-=-=0.24(m) 3324R2384R24创4302384430Ls50=28.6479?3.33 R430a14T3=(R+p)?tgq=(430+0.24)?tg25=77.77(m)

22ppL3=(a-2b)R+2LS=(14-2创3.33)430+2?50154.95(m)

180180a14E3=(R+p)sec-R=(430+0.24)?sec430=3.47(m)

22b3=28.64792 12

4（E）ZHαHZ

J3=2T-L=2?77.77154.95=0.58(m) 主点桩号计算： ZH=K5+038.61

HY=ZH+Ls= K5+038.61+50=K5+088.61 QZ=HY+(L-2Ls)/2=K5+116.09

YH=HY+(L-2Ls)= K5+088.61+(154.95-2×50)=K5+143.56 HZ=YH+Ls= K5+143.56+50= K5+193.56 ④JD4—DEF段

T4L4HZLs4αLsR4αoJD3）D（4图2.5

'\已知 a4=41?5114.8 , 取圆曲线半径 R4=160m ，如上图: '\Ls=50m, a1=41?5014.8，换算为度为41.84°

LsLs350503q4=-=-=24.98(m) 22240R2240创160160LsLs450′50504p4=-=-=0.65(m) 3324R2384R24创16023841602 13

ZH）E4（JDα4E4）F5（DJ

b4=28.6479Ls50=28.6479?8.95 R160a41.84T4=(R+p)?tgq=(160+0.65)?tg24.98=86.39(m)

22ppL4=(a-2b)R+2LS=(41.84-2创8.95)160+2?50166.83(m)180180a41.84-R=(160+0.65)?sec160=11.99(m) 22

E4=(R+p)secJ4=2T-L=2?86.39166.83=5.94(m) 主点桩号计算： ZH=K5+310.88

HY=ZH+Ls= K5+310.88+50=K5+360.88

QZ=HY+(L-2Ls)/2=K5+360.88+(166.83-2×50)/2=K5+394.29 YH=HY+(L-2Ls)= K5+360.88+(166.83-2×50)=K5+427.71 HZ=YH+Ls= K5+427.71+50= K5+477.71 ⑤JD5—EFG段

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Go5α5R5L54（DJE）ZHLsE5α55（DJF）

T5图2.6

'\已知 a5=50?4313.9 , 取圆曲线半径 R5=130m ，如上图: '\Ls=50m, a5=50?4313.9，换算为度为50.72°

LsLs350503q5=-=-=24.97(m)

2240R22240创130130LsLs450′50504p5=-=-=0.80(m) 3324R2384R24创1302384130b5=28.6479Ls50=28.6479?11.02 R130a50.72T5=(R+p)?tgq=(130+0.80)?tg24.97=86.97(m)

22ppL5=(a-2b)R+2LS=(50.72-2创11.02)130+2?50165.08(m)180180a50.72-R=(130+0.80)?sec130=14.75(m) 2215

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E5=(R+p)sec

HZαLs

J5=2T-L=2?86.97166.08=8.85(m) 主点桩号计算： ZH=K5+812.63

HY=ZH+Ls= K5+812.63+50=K5+862.63

QZ=HY+(L-2Ls)/2=K5+862.63+(165.08-2×50)/2=K5+895.17 YH=HY+(L-2Ls)= K5+862.63+(165.08-2×50)=K5+927.71 HZ=YH+Ls= K5+927.71+50= K5+977.71

2.5 各点桩号的确定

在整个的设计过程中就主要用到了以上的三种线形，在2公里的路线中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相比较而得出该路线。

在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，且根据地形的特征与复杂程度，具体在纸上放坡定点，考虑一些控制点，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（即桩号），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。

三、 路线纵断面设计

纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，

具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。

纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。

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。

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3）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。

4）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”。

5）平、纵线形的技术指标大小应均衡。

6）合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。

7）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《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）的各项规范要求。 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。 但从行车安全、舒适和视觉良好的要求来看，要求纵断面线形注意有以下几点：

（1） 在短距离内应避免线形起伏，易使纵断面线形发生中断，视觉不良；

（2） 避免“凹陷”路段，若线形发生凹陷出现隐蔽路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全；

（3） 在较大的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓些；

（4） 纵坡变化小的，宜采用较大的竖曲线半径；

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（5） 纵断面线形设计应注意与平面线形的关系，汽车专用公路应设计平、纵面配合良好协调的立体线形；

（6）纵坡设计应结合沿线自然条件综合考虑，为利于路面和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于0.3%为宜，在受洪水影响的沿河路线及平原区低速路段应保证路线的最低标高，以免遭受洪水冲刷，而确保路基的稳定；

（7） 纵坡设计应争取填、挖平衡，尽量利用挖方作就近填方，以减少借方和废方，接生土石方量，降低工程造价；

（8） 纵坡设计时，还应结合实际情况，适当照顾当地民间运输工具，农业机械、农田水利等方面的要求。

3.3纵坡设计的步骤

3.3.1 准备工作

纵坡设计前，应先根据中桩和水准记录点，绘出路线纵断面图的地面线绘出平面直线，曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。 3.3.2 标注纵断面控制点

纵面控制点主要有路线起终点，重要桥梁及特殊涵洞，隧道的控制标高，路线交叉点，地质不良地段的最小填土和最大控梁标高，沿溪河线的控制标高，重要城镇通过位置的标高及受其它因素限制路线中须通过的控制点、标高等。 3.3.3 试坡

试坡主要是在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术和标准，选线意图，考虑各经济点和控制点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线的工作。试坡的要点，可归纳为“前面照顾，以点定线，反复比较，以线交点”几句话。

前后照顾就是说要前后坡段统盘考虑，不能只局限于某一段坡段上。以点定线就是按照纵面技术标准的要求，满足“控制点”，参考“经济点”，初步定出坡度线，然后用三角板推平行线的办法，移动坡度线，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合标准，又保证控制点要求，而且土石方量最省的坡度线，将其延长交出变坡点初步位置。 3.3.4调坡

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调坡主要根据以下两方面进行：⑴结合选线意图。将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际情况或考虑不周现象，则应全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍；⑵对照技术标准。详细检查设计最大纵坡、坡长限制、纵坡折减以及平纵线形组合是否符合技术标准的要求，特别要注意陡坡与平曲线、竖曲线与平曲线、桥头接线、路线交叉、隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理，发现问题及时调整修正。

调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短、纵坡线和加大、减小纵坡度等。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本相符。

3.3.5 根据横断面图核对纵坡线

核对主要在有控制意义的特殊横断面图上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。 3.3.6 确定纵坡线

经调整核对后，即可确定纵坡线。所谓定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。坡度值一般是用三角板推平行线法，直接读厘米格子得出，要求取值到千分之一。变坡点位置直接从图上读出，一般要调整到整10桩位上。变坡点的高程是根据路线起点的设计标高由已定的坡度、坡长依次推算而来。

设计纵坡时还应注意：

在回头曲线地段设计纵坡，应先按回头曲线的标准要求确定回头曲线部分的纵坡，然后向两端接坡，同时注意回头曲线地段不宜设竖曲线。

四、道路平、纵线型组合设计

4.1 道路平、纵线形组合设计原则

（1） 应在视觉上能自然地引动驾驶员的视线，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，以利于行车安全和路面排水。 （4） 注意与道路周围环境的配合。

4.2 线形组合的形式

（1） 平面上为直线，纵面也是直线------构成具有恒等坡度的直线。

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（2） 平面上为直线，纵面上是凹形竖曲线------构成凹下去的直线。 （3） 平面上为直线，纵面上是凸形竖曲线------构成凸起的直线。 （4） 平面上为曲线，纵面上为直线------构成具有恒等坡度的直线。 （5） 平面上为曲线，纵面上市凹形竖曲线------构成凹下去的直线。 （6）平面上为曲线，纵面上市凸形竖曲线------构成凸起的直线。

4.3 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，且平曲线应稍长于竖曲线。

（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于平曲线。

（4）要选择适当的合成坡度。

虚线为不设回旋线的情况不适当竖曲线位置适当平曲线直线回旋线圆曲线回旋线直线

图4.1 平纵线形组合

4.4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、终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）避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的

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线形。

（5） 避免在长直线上设置陡坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。 （6） 避免急弯与陡坡的不利组合。

（7）应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。

4.5 道路线形与景观的协调与配合

道路作为一种人工构筑物，应视为景观的对象来研究。修建道路会对自然景观产生影响，有时产生一定破坏作用。而道路两侧的自然景观反过来又会影响道路汽车的行驶，特别是对驾驶员的视觉、心里以及驾驶等都有很大影响。 平、纵线形组合必需是在充分与道路所经地区的景观相配合的基础上进行。否则，即使线形组合符合有关规定也不一定是良好设计。对于驾驶员来说，是有看上去具有优美的线形和景观，才能称为舒适和安全的道路。对设计速度高的道路，平、纵线形组合设计与周围景观配合尤为重要。

五、 竖曲线的设计与计算

5.1竖曲线的设计

表5.1 竖曲线各项指标 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 120 1400 1500 60 6 0.3 2000

5.2 竖曲线的计算

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根据设计所知的纵坡坡度 i1,i2 ，求出w=i2-i1，

拟定竖曲线半径R，则：

竖曲线长度：L=Rw

切线长：T=L=Rw

22T2竖曲线变坡点纵距： E=

2R

如下图所示：

Li1i2|ΨT1T2

根据计算得各竖曲线要素如下表所示：

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表5.2 竖曲线要素表

竖 曲 线 桩 号 标 高（m） K4+390 74.1984 凸曲线半径R（m） 凹曲线半径 R（m） 4870 切线长 T（m） 65.9418 外距 E（m） 0.4464 起点桩号 终点桩号 10380 K4+324.06 K4+455.94 K5+120 79.5679 9550 67.2146 0.2176 K5+052.79 K5+187.21 K5+610 76.8262 99.4087 0.5174 K5+510.59 K5+709.41

由于直线段的高程变化随坡度呈比例变化，所以可以先求出每个桩号之间的水平距离，解直角三角形可得出增加或者降低的高度，可以在直线段进行累加或累减到相应桩位，由此得出各个桩号的设计高程。

有关路线纵断面设计高程的计算结果，可以直接查看路基设计表。

六、 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。横断面设计线包括行车道、路肩、排水沟、边沟、边坡、截水沟等设施构成的。

6.1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。

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（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。

6.2 横断面设计综述

6.2.1 路基宽度

查《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）得公路等级为二级，车道数拟定两车道，车速为6km/h，两车道的路基宽度一般值为8.5m，设计车道宽度取3.50m，得总车道宽度为3.5×2＝7m，土路肩的宽度为0.75×2=1.5m. 6.2.2 路拱坡度

路拱对排水有利但是对行车不利，路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不平稳，同时也给乘客不舒适的感觉，而且当车辆在有水或潮湿的路面上制动时还会增加侧向滑移的危险。对于不同类型的路面，由于其表面的平整度和透水性不同，再考虑当地的自然条件选用不同的路拱坡度。

查《公路工程技术标准》取P25 5.0.5得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1~2%，故取路拱坡度为2%；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%~2%，故取路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。

6.2.3 路基边坡坡度

由《公路路基设计规范》（JTG D030—2004）得知，当H<6m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计。 6.2.4边沟设计

查《公路路基设计规范》（JTG D030—2004）P20 4.2.3得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，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1：2~1：3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段采用梯形边沟，考虑到本公路是二级公路，工程上通常采用底宽为0.6m，深0.6m，内侧边坡坡度为1：1。 6.2.5横断面设计步骤

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① 根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。

② 根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。

③ 根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡坡度，并确定边沟形状和尺寸。

④ 绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。

⑤ 计算横断面面积（含填、挖方），完成全图。 6.2.6 各类表格的输出

由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表、路基土石方数量汇总表及土石方调配。 6.2.7 加宽值的计算

汽车行驶在曲线上，各轮轨迹半径不同，其中以后内轮轨迹半径最小，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舒适与安全。另外，汽车行驶在横向力较大的弯道上会有一定的横向摆动，也应增加路面的宽度。

我国《规范》规定，平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽。双车道路面的加宽值查表可得。一般在弯道内侧圆曲线范围内设置全加宽。

为了使路面和路基均匀变化，设置一段从加宽值为零逐渐加宽到全加宽的过度段，称之为加宽缓和段。平曲线内无回旋线时，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。设置回旋线或超高缓和段时，加宽缓和段的长度应采用与回旋线或超高缓和段长度相同的数值，布设在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。不设回旋线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应按渐变率为1：1.5且不小于10米的设置要求.

加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法.

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为：

bx=kb 式中：k=Lx/L

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Lx—任意点距加宽缓和段起点的距离 L--加宽缓和段长 b--圆曲线上的全

bx--加宽缓和段上任一点的加宽值 本设计的加宽值详见路面加宽表。

6.2.8 超高设计

为抵消车辆在曲线路线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。合理的设置超高，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。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行驶则因回旋线曲率是变化的，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应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。

在公路工程施工中，路面的超高横坡及正常路拱横坡是不便于用坡度值来控制，而是用路中线及路基，路面边缘相对于路基设计高程的相对高差来控制的。因此，在设计中为便于施工，应计算出路线上任意位置的路基设计高程与路肩及路中线的高差。所谓超高值就是指设置超高后路中线，路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差。

双车道公路绕路面内边缘旋转超高值计算。

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式进行计算：

LC=bDip

式中： ?——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：

路拱坡度：2.0%；路肩坡度：3.0%。 本设计的超高值详见路基设计表如下表所示

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绕内边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 ,,计 算 公 式 x￡x0 bjij+(bj+b)ih Bbjij+ih 2x>x0 注 1．计算结果均为与设计高之高差 2．临界断面距缓和段起点： 圆曲 线上 ,bjij-(bj+b)ih xbj(ij-iG)+[bjiG+(bj+B)ih] lcBbjij+iG 2x0= 过渡段上 中缘hcx ,Bxbjij+ ih 2LciGLcih 3．x距离处的加宽值： 内缘hcx ,,bjij-(bj+bx)iG bjij-(bj+bx)xih Lcbx=xbLc 6.3 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。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。绘制步骤如下：

1） 在计算纸上绘制横断面的地面线；

2）从“路基设计表”中抄入路基中心填挖高度，对有超高和加宽的曲线路段，还应抄入“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据；

3） 根据现场调查得出来的“土壤、地质、水文资料”参照“标准横断面”，画出路幅宽度、填或挖的边坡坡线，在需要设置各种支挡和防护工程的地方画出该工程结构的断面示意图；

4） 根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、等的位置和断面形式。 由于手工作业工程数量极大，为提高绘制效率，本次横断面为纬地CAD自动生成。

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七、土石方的计算与调配

7.1土石方数量计算与调配

7.1.1 横断面面积的计算

为计算路基土石方数量需先求得横断面面积，当地面不规则时，常采用的方法

有积距法和几何图形法。横断面面积计算时应注意的问题：

① 填方面积和挖方面积应分开计算。

② 填方面积中填石、加固边坡、填土等也应分开计算。

③ 基底是淤泥需换土，且应先算出挖出淤泥的面积，再计算换土填方面积，即统一面积计算两次。同理，挖方台阶的面积也应计算两次。

④ 大、中桥起终点之间的土石方数量，不计入路基土石方工程数量内。 7.1.2 路基土石方工程数量的计算

各中桩的横断面面积求出后，即可进行土石方工程数量计算。常采用平均断面法计算。假定相邻两横断面间为一横断面积为两端断面积平均值的棱柱体，其高是横断面的间距，且由下列公式计算和把计算结果填在《路基土石方数量计算表》中。

V=(A1+A2)L/2

7.1.3 土石方调配

计算路基土石方工程数量后，还应进行土石方的调配，以便确定填土用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量。通过调配，合理的解决各路段土石方数量的平衡和利用问题，使路堑挖出土方，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。

7.2 调配要求

（1）土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。

（2）纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。

（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

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般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。

（4）借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。

（5）不同性质的土石应分别调配。

回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。

7.3 调配方法

土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、土石方计算表调配法等， 由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰

的优点，是目前生产上广泛采用的方法。

表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用。 表格调配法的方法步骤如下： 7.3.1准备工作

调配前先要对土石方计算进行复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。 7.3.2横向调运

即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。 7.3.3纵向调运

确定经济运距：

根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。

计算调运数量和运距：

土石方调配时，从挖方体积重心到填方体积重心的距离称为平均运距，通常平均运距为按挖方路段中心至填方路段中心的距离。当平均运距小于或等于免费运距时，可不另计运费。

7.3.4计算借方数量、弃方数量和总运量

借方数量=填缺—纵向调入本桩的数量

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弃方数量=挖余—纵向调出本桩的数量 总运量=纵向调运量+弃方调运量+借方调运量

7.3.5复核

横向调运复核：

填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余 纵向调运复核：

填缺=纵向调运方+借方 挖余=纵向调运方+弃方 总调运量复核：

挖方+借方=填方+弃方

以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核。 7.3.6计算计价土石方：

计价土石方=挖方数量+借方数量 计算、调配详细结果请查看土石方计算表。

八、 路基设计

8.1 路基横断面布置

根据本公路设计要求和《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定，本三级公路横断面技术指标为：路基宽度为8.5m，其中路面宽度为7.00m，无须设置中央分隔带，土路肩宽度为0.75×2=1.5m，路面横坡为2%，土路肩横坡为3%

路肩0.75行车道3.5行车道3.5路肩0.75 公路路基宽度示意图

8.2 路基边坡

本设计填方一律采用1：1.5的边坡坡度，挖方路段一级边坡均采用1：0.5的坡度，二级边坡采用1：0.75的坡度。

8.3 路基填料

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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。

8.4 路基处理

8.4.1 一般路基处理原则

路基河塘地段，先围堰清淤、排水，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽1.0m，内倾3%，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下0~80cm采用7%石灰土处理；路基高度≤2.0m路段，清楚耕植后，将原地面挖至25cm深压实后才可填筑，路床顶面以下均采用掺7%石灰土处理；路基高度>2.0m的路段，路床顶面以下0~60cm采用7%石灰土处理层,立即底部设3%土拱,土拱设30cm5%石灰土处理层,对于路基中部填土的掺灰,又根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。 8.4.2 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。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，地面须挖成阶梯式，梯宽2.0m，高1.0m，并做2%的反坡。

此外，路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。

水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、

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掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基说，应按特殊路基处理。 8.4.3 特殊路基处理

路基河塘地段，先围堰，进行放水或排水挖除淤泥，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽≥1.0m，内倾3%，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m来控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下0~80cm采用7%石灰土处理。

8.5 路基防护

路基防护措施根据地质、地貌、水文、填挖高度等情况确定。本公路基防护及支挡工程种类较多，包括：植草、浆砌片石护坡、人字型骨架防护、浆砌片石护面墙、浆砌片石挡土墙。

①一般地段若路基填土在常水位以上或局部浅挖方路堑地段，边坡采用网格式草皮防护。

②挖方为一级的土质路堑边坡，当路基边坡稳定时，采用网格式草皮防护；挖方为二级的的边坡下部采用3.2m浆砌片石护面墙防护，上部采用草皮防护。

④对于风化严重的泥质、粉砂质板岩，因多数地段呈碎、块状，节理及裂隙发育，坡面采用浆砌片石护面墙进行防护。

⑤部分半填半挖或陡坡路堤，根据具体情况设置护脚、护肩。

九、 路基路面排水设计

路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位0.2m以上。

边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1:1，边沟的深度为0.6m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致，边沟采用浆砌片石，截水沟横断面采用梯形，边坡采用1:1，深度及宽度为0.6m。水流通过陡坡地段时可设置跌水或急流槽，应采用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑，边墙应高出设计水位0.2m以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2～0.4m，混凝土为0.1～0.3m，跌水的台阶高度可采用0.3～0.6m，台面坡度应为2%～3%，急流槽纵坡不宜陡于1:1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。

十、 挡土墙设计

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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。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型。

10.1 挡土墙的布置

路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。

当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。

沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。 10.1.1 挡土墙的纵向布置

挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。 布置的内容有：

① 确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接，与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。

路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门，翼墙的设置做到平顺衔接，与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸入边沟内，有时也可以横向端墙连接。

② 按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。

③ 布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶，台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1：2。

④ 布置泻水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。 10.1.2 挡土墙的横向布置

横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布

33

置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。 10.1.3平面布置

对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。

10.2挡土墙的埋置深度

（1） 当冻结深度小于或等于1m时，基底应在冻结线以下不小于0.25m，并应符合基础最小埋置深度不小于1m的要求。

（2）当冻结深度超过1m时，基底最小埋置深度不小于1.25m，还应将基底至冻结线以下0.25m深度范围的地基土换填为弱冻胀材料。

（3） 受水流冲刷时，应按路基设计洪水频率计算冲刷深度，基底应置于局部冲刷线以下不小于1m。

（4） 路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于0.5m。 （5） 在风化层不厚的硬质岩石地基上，基底一般应置于基岩表面风化层以下；在软质岩石地基上，基底最小埋置深度不小于1m。

10.3 排水设施

挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。

排水措施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，不要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。

浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排泄水孔。排水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。

10.4 沉降逢与伸缩缝

为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产

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生裂缝，依情况设置伸缩缝。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15m设置一道，兼有两者的作用，缝宽2～3cm，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m。

10.5挡土墙的设计

10.5.1挡土墙设计概述

本公路为山区二级公路，地质条件较好，石料丰富且墙高适中，适合修建石重力式挡土墙。重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前最常用的一种挡土墙形式。重力式挡土墙依靠自身重力来维持平衡稳定，因此墙身断面大，圬工数量也大。在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，因而也不经济。

根据设计资料和实际地形，本公路有一处需建挡土墙，其中最大一处位于路段前部的高填方地段，其桩号为K5+020~K5+080。 10.5.2基本参数：

公路处Ⅳ3区，墙背填料：砂土湿密度 r=18KN/m3，计算内摩擦角

1f=35?，墙背填土与墙背间的摩擦角d=f=17.5 ；墙身材料：5号水泥砂

2浆片石，砌体容重gk=21KN/m3，地基容许承载力[σ0]=300 KPa，设计车辆荷载为公路—Ⅱ级。

墙面高度(m)：h1=5.5 墙背坡度(+,-)：N=0.15 墙面坡度：M=0.25 墙顶宽度(m)：b1=1 墙趾宽度(m)：db=0.5 墙趾高度(m)：dh=0.4 基地内倾坡度：N2=0.2 圬工砌体容重(KN/m3)：r1=21 路堤填土高度(m)：a=3 路堤填土坡度：M0=1.5 路基宽度(m)：b0=7 土路基宽度(m)：d=0.75

填料容重(KN/m3)：R=18 填料内摩擦角(度)：φ=35 外摩擦角(度)：δ=17.5 基底摩擦系数：μ=0.35 基底容许承载力：[σ0](KPa)=300 挡土墙分段长度(m)：L1=10

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db0dbb1M0tgα=Ntgβ=1/M0tgα0=N2tgj=MβαjNh1dbaθN2a0h0dhH 10.5.3计算结果：

①求破裂角θ

假设破裂面交与荷载内，采用相应的公式计算：

挡墙的总高度：H=6.675m 挡墙的基地水平总宽度：B=3.876m

ψ=j+a+d=61.031

A=ab+2h0(b+d)-H(H+2a+2h0)tana=0.07

(H+a)(H+a+2h0)tanq=-tan眏（cot+tanψ）（tanψ+A）=0.657 则θ=arctanq=33.305 验算破裂面是否交于荷载内：

堤顶破裂面至墙踵：(H+a)tanq=6.357m 荷载内缘至墙踵：b-Htana+d=4.249m 荷载外缘至墙踵：b-Htana+d+b0=11.249m

故破裂面交于荷载内，与原假设相符，所选用公式正确。

②求主动土压力系数K和K1

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K=h1=cos(q+j)=0.299

sin(q+ψ)d=0.929

tanq+tanab-atanqh3==3.134

tanq+tanah4=H-h1-h3=2.612

K1=1+h2hh2a(1-3)+024=1.782 H2HH③求主动土压力及作用点位置

1E=gH2KK1=213.761KN

2Ex=Ecos(a+d)=192.077KN

Ey=sin(a+d)

=93.81KN

Ha(H-h3)2+h0h4(3h4+2H)=1.559m Zy=+233HK1Zx=B-Zytana=3.526m

④抗滑稳定性验算

挡土墙体积V=14.499m3 挡土墙自重G=304.489KN

Kc=[Gcosa0+Esin(a+d+a0)]f=1.36

Ecos(a+d+a0)-Gsina0因为Kc≥1.3，则抗滑稳定性验算通过。

⑤抗倾覆稳定性验算

K0=GZG+EyZxExZy=3.316

因为K0≥1.5，则抗倾覆稳定性验算通过。

⑥基底应力验算 B=3.876m

Zn=GZG+EyZx-ExZyG+Ey=1.742m

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B-Zn=0.196m 2B

因为e￡

6e=smax=G+EyB(1+6e)=133.964KPa Bsmin=G+EyB(1+6e)=71.541KPa B因为smax

通过上述计算及验算，所拟截面满足各项要求，故决定采用此截面：顶宽b=1.0m，墙面倾斜1：0.25，墙背倾斜1：0.15，，倾斜基底1：5，仰斜式浆砌片石重力式路肩墙。

十一、路面设计

路面是用各种材料混合料铺筑在路基上供车辆行驶的层状结构物。路面按面层的使用品质，材料组成类型以及结构强度和稳定性，路面可分为四个等级，即高级路面，次高级路面，中级路面和低级路面。从力学性能来分路面可分为柔性路面、刚性路面和半刚性路面三类。本二级公路可选的路面结构采用沥青混凝土路面，下面将主要介绍这种路面的特点：

11.1沥青混凝土路面概述

沥青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和垫层所组成的路面结构，是在柔性基层、半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。

由于沥青路面使用沥青结合料，因而增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。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、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因而得到越来越广泛的应用。20世纪50年代以来，各国修建沥青路面的数量迅猛增长，所占比重很大。我国的公路和城市道路近20年以来使用沥青材料修筑了相当数量的沥青路面，沥青路面是我国高等级公路的主要路面形式。

沥青路面属柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的

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特性。沥青路面的抗弯强度较低，因而要求路面的基础应具有足够的强度和稳定性。在低温时，沥青路面的抗变形能力很低，在寒冷地区为了防止土基不均匀冻胀导致的沥青路面开裂，需设置防冻层。沥青面层修筑后，由于透水性小，土基和基层的水分难以排出，在潮湿路段易发生土基和基层变软，导致路面破坏。因此，必须提高基层的水稳性，尽可能采用结合料处治的整体性基层。对交通量较大的路段，为使沥青路面具有一定的抗弯拉和抗疲劳开裂的能力，宜在沥青面层下设置沥青结合料的联结层。采用较薄的沥青面层时，特别是在旧路面上加铺面层时，要采取措施加强面层与基层之间的粘结，以防止水平力作用而引起沥青面层的剥落、推挤等破坏。

沥青路面设计的任务是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，设计确定经济合理的路面结构，使之能承受交通荷载和环境因素的作用，在预定的使用期限满足各级公路相应的承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求。路面设计包括原材料的选择、混合料配合比设计和设计参数的测试与确定、路面结构层组合与厚度计算，以及路面结构的方案比选等内容。路面设计除行车道部分的路面外，对高速公路、一级公路还应包括路缘带、硬路肩、加减速车道、紧急停车带、收费站和服务区的场面设计及路面排水系统的设计，对其他各级公路应包括路肩加固、路缘石和路面排水设计。

11.2沥青路面的设计计算

（1）设计交通资料：

表11.1 路面设计交通资料 前轴重序号 车 型 名 称 (kN) 1 小客车 11.8 (kN) 28 1 后轴重后轴数 数 双轮组 2 中客车SH130 25.55 55.1 1 双轮组 3 大客车CA50 28.7 68.2 1 双轮组 150 1100 (m) 1500 后轴轮组后轴距交通量 39

4 小货车BJ130 13.55 27.2 1 双轮组 2400 5 中货车CAD50 24.5 68.6 1 双轮组 750 6 中货车EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 110 7 大货车JN150 49 101.6 1 双轮组 300 8 拖挂车五十铃 60 100 3 双轮组 >3 60 设计年限 12 车道系数η=0 .6 交通量平均年增长率γ =4.5 ％ （2）轴载分析：

路面设计以Bzz-100作为标准轴载，以设计弯沉值为指标验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。 ①轴载换算 轴载换算公式：N=

)4.35；

式中 N——标准轴载的当量轴次（次/d）

ni——被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）； P——标准轴载（kN）；

Pi——被换算车型的各级（单根）轴载（kN）；

C1,i——被换算车型各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计

算，轴数系数即为轴数m；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数

系数为C1,i=1+1.2（m-1）；

C2,i——被换算轴载的轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。

轴载换算结果如下表：

表11.2 轴载换算结果

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序车型 号 前轴 Pi C1 C2 ni C1C2ni（Pi/P）4.35 11.8 1 6.4 1500 1 1 小客车 后轴 28 1 1 1500 6 前轴 25.55 1 6.4 1100 19 2 中客车SH130 后轴 55.1 1 1 1100 82 前轴 28.7 1 6.4 150 4 3 大客车CA50 后轴 68.2 1 1 150 28 前轴 13.55 1 6.4 1 2400 3 4 小货车BJ130 后轴 27.2 1 2400 8 前轴 24.5 1 6.4 750 11 5 中货车CAD50 后轴 68.6 1 1 750 146 前轴 23.7 1 6.4 110 1 6 中货车EQ140 后轴 69.2 1 1 110 22 前轴 49 1 6.4 300 86 7 大货车JN150 后轴 101.6 1 1 3 1 6.4 1 300 60 60 321 42 180 前轴 60 8 拖挂车五十铃 后轴 100 41

∑ ⑧累计当量轴次计算：

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : N1=960

960 [(1+g)t-1] 365设计年限内一个车道上的累计当量轴次：Ne= ?N1?h

g[(1+0.045)12-1] 365创9600.6 =

0.045 =3.25×106 交通等级为中等交通。

（3）路面各层结构及其力学参数（见下表）：

表11.3 路面结构力学参数

层位 1 2 3 4 结构层材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 天然砂砾 抗压模量厚度(cm) (MPa)20°C 1400 1200 1300 200 劈裂强度(MPa) 1.4 1.0 0.6 4 6 20 ? — ①土基回弹模量的确定： 该路段处于Ⅳ5区，为粘质土，稠度为1.0，查得土基回弹模量为32.5。 ②设计指标的确定：

本二级公路的设计，以设计弯沉值作为设计指标，并进行层底拉应力的验算。 a、按弯沉指标要求计算天然砂砾层厚度h4

本公路为二级公路，根据规范，公路等级系数Ac=1.1；面层为沥青混凝土，面层类型系数As=1.0；基层为半刚性基层，基层类型系数Ab=1.0。

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h1=4cm， E1=1400MPah2=6cm, E2=1200MPah3=25cm, E3=900MPah4= ? cm, E4=1500MPa土基 E0=32.5MPah=4cm， E1=1400MPaH=? , E2=1200MPa土基 E0=32.5MPa

设计弯沉值：Ld=600Ne-0.2AcAsAb

=600?3.25?06)-0.2?.1?.0?.0=32.9（0.01mm） 综合修正系数：F=1.63(lsE)0.38(0)0.36

2000磀p32.932.50.36)0.38()

2000′10.650.7 =1.63( =0.555 由h/δ=

4120032.5=0.376，E2/E1==0.857,E0/E2==0.027，查诺模图得：α=6.45 10.6514001200，k1=1.52 则k2=E1ld1400′0.0329=0.568 =2pdak1F2创0.710.65?.52?.45 0.555又查得H/δ=3.39，即H=4.18?10.6536.11cm，代入当量厚度换算公式得，

36.11 =6?2.4120020?12002.41300h4 12002.42001200

解得，h4=19.89cm，采用天然砂砾厚度为20cm。 b、各层材料基底容许拉应力：

σR=（a） 细粒式沥青混凝土：

σspKs

(3.25106)0.220.09Ne0.220.09创=2.215 =Ks=1.1Ac 43

sR=1.4=0.63MPa 2.215（b） 中粒式沥青混凝土：

(3.25106)0.220.09Ne0.220.09创=2.215 =Ks=1.1AcsR=1.0=0.45MPa 2.215 （c．）水泥稳定碎石：

(3.25106)0.110.3N5e0.110.35创=1.656 Ks==

1.1AcsR=0.6=0.38MPa1.656

（4）设计资料总结：

设计弯沉值为32.5（0.01mm），相关资料汇总如下表：

表11.4 路面各层资料汇总

材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 天然砂砾 土基 H/cm 4 6 20 20 — 20℃抗压模量（MPa） 1400 1200 1300 200 32.5 容许拉应力（MPa） 0.63 0.45 0.38 — — （5） 弯拉应力的验算： ①中粒式沥青混凝土：

H=?hi0.9i=24Ei=6?Ex0.9120020?12000.9130020?12000.9200120030.59cm

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h/d=4120032.5=0.38，E2/E1==0.86，E0/E2==0.027 10.6514001200σ=-0.327MPa，为压应力，不需验算。 ②水泥稳定碎石层：

h=?44i=2Ei1300200=20?420?4E31300130032.53cm

σ=-0.065MPa，满足要求。 ③天然砂砾层：

同理，计算天然砂砾层应力，σ=0.292MPa，满足要求。

十二、桥涵的设计

12.1 涵洞的概述

当公路需要跨越沟谷、河流、人工沟渠道及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建各种横向排水构筑物，使沟谷、河流、人工渠道穿过路基，保证路基连续并确保路基不受水流冲刷以及侵蚀，从而保证路基稳定。涵洞是公路上最常见的小型排水构造物，有时为了跨越其他路线或障碍，也需修建涵洞，它的布设有时还与农田水利有着密切的关系。小桥涵就单个工程而言，其工程量比较小，费用也低，但它分布于公路的全线，故其总工程量比较大，所占投资额也相当大。

12.2 涵洞的类型、常用直径、适用范围和优缺点

12.1 不同构造型式的涵洞的常用跨径

构造型式 圆管涵 盖板涵 拱涵 箱涵 常 用 直 径 （cm） 50、75、100、125、150 75、100、125、150、200、250、300、400 100、150、200、250、300、400 200、250、300、400、500

12.2 涵洞的适用性和优缺点

构造型式 管涵 暗涵 台，圬工数量少，造价低 适 用 性 有足够填土高度的小跨径优 缺 点 对基础的适应性及受力性能较好，不需墩 45

要求过水面积较大时，低路盖板涵 堤上的明涵或是暗涵 跨越深沟或高路堤时设置。构造较简单，维修容易。跨径较小时用石板涵；跨径较大时用钢筋砼盖板 跨径较大，承载潜力较大。但自重引起的恒拱涵 山区石料资源丰富，可用石载也较大，施工工序较繁多 拱涵 整体性强，但钢筋用量较多，造价高，施工箱涵 软土地基时设置 较困难 12.3 初步确定涵洞的位置、类型、孔径和数量

本路段涵洞设置时主要考虑了：上游洞口应考虑流向，下游洞口以不危及农田村镇为原则，同时考虑到施工方法和经济效益等方面，本公路设计了圆管涵和盖板涵各一座，其位置以及孔径见下表：

12.3 涵洞数据一览表

交角序号 1 2 涵洞位置 K4+860 K5+200 结构类型 （°） 钢筋混凝土圆管涵 钢筋混凝土盖板涵 90 90 孔径 1-1 1-1 型式 锥坡 八字 φ150cm 240cm×200cm 孔数及洞口尺寸 参考文献

[1]交通部.公路工程技术标准（JTG B01-2003）[S].北京：人民交通出版社，2003.

[2]交通部.公路路线设计标准（JGT D20-2006）[S].人民交通出版社，2006. [3]交通部.公路路基设计规范（JTG D30-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]交通部.公路水泥混凝土路面设计规范（JTJ D40-2002）[S].北京：人民交通出版社，2002.

[5]交通部.公路沥青路面设计规范（JTJ D50-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[6]交通部.公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006.

46

[7]交通部.公路排水设计规范（JTJ018-97）[S].北京：人民交通出版社，1997.

[8]交通部.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[9]交通部.公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）[S].北京：人民交通出版社，2007

[10]交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[11]交通部.公路工程基本建设项目设计文件编制办法[S].北京：人民交通出版社，2007.

[12] 杨少伟.道路勘测设计[M].人民交通出版社,1997.

结束语

经历了忙碌的三个月，我的毕业设计也终将告一段落。从开题报告到设计

成果的汇总，各项设计任务总算按时完成，虚荣的成就感在没人的时候也总会冒上心头。但由于能力和时间的关系，总会有很多不尽人意的地方，可是，我又会有点自恋式地安慰自己：做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。以此语言来安抚我尚没平复的心。

毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。我想借次机会感谢四年以来给我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师冯浩雄老师，感谢您在平时的工作中给予我们的巨大帮助，帮我们解决各种问题，使我们能够顺利完成设计任务，也使我们在学习和生活中受益匪浅。

大学生活即将匆匆忙忙地过去，但我却能无悔地说：“我曾经来过。”大学四年，但它给我的影响却不能用时间来衡量，这四年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。

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致谢

四年的大学生活就快走入尾声，我们的校园生活就要划上句号，心中是无尽的难舍与眷恋。从这里走出，对我的人生来说，将是踏上一个新的征程，要把所学的知识应用到实际工作中去。

回首四年，取得了些许成绩，生活中有快乐也有艰辛。感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲，对我成长的关心和爱护。学友情深，情同兄弟。四年的风风雨雨，我们一同走过，充满着关爱，给我留下了值得珍藏的最美好的记忆。

同时，在我的十几年求学历程里，离不开父母的鼓励和支持，是他们辛勤的劳作，无私的付出，为我创造良好的学习条件，我才能顺利完成完成学业，感激他们一直以来对我的抚养与培育。

最后，我要特别感谢冯浩雄老师、崔志伟老师、刘灵勇老师、熊焱老师，是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励，使我能够顺利完成毕业设计，在此表示衷心的感激。老师们认真负责的工作态度，严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我受益匪浅。他们无论在理论上还是在实践中，都给与我很大的帮助，使我得到不少的提高，这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他们耐心的辅导。

即将结束我们的大学生活，等待我们的道路充满机遇和挑战，

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