毕业设计计算书

湖南工业大学本科生毕业设计（论文）

第1章、 0.绪论

1.1、概 述

本项目为湖南株洲至湖南邵阳段段高速公路设计，是加快湖南道路建设的重要一段。本项目的建设将加快国道主干线的进程，缩短省内市间的运输时空距离，对加强省内县市的经贸往来、文化交流和合作发挥重要作用；对促进我国经济建设逐步向中、西部地区转移，打开我国西部的出口通道具有重要意义。同时本项目的建设将极大地完善区域交通运输网络，促进湖南省长、株、潭一体化建设的进程。

1.1.1.设计标准

结合湖南高速公路路网规划和经济发展要求，根据本项目交通量发展需要，全线设计速度采用100公里/小时高速公路技术标准。其主要技术指标见表1.1。

表 1.1 主要技术指标表

指 标 名 称 公路等级 服务水平 设计速度 路基 整体式路基宽度 路面 圆曲线一般最小半径 圆曲线极限半径 平面 圆曲线不设超高最小半径 缓和曲线最小长度 平曲线最小长度 纵断面 最大纵坡 1

单 位 级 公里/小时 米 米 米 米 米 米 % 规 范 值 四车道高速公路 二级 100 26 沥青混凝土 700 400 4000 85 170 4 采 用 值 四车道高速公路 二级 100 28 沥青混凝土 1800 -- 4000 120 359.253 2.7 湖南工业大学本科生毕业设计（论文）

最小坡长 凸形竖曲线一般最小半径 凸形竖曲线极限半径 凹形竖曲线一般最小半径 凹形竖曲线极限半径 竖曲线最小长度 设计荷载 计算荷载 特大桥 设计洪水频率 大中小桥、涵洞、路基 米 米 米 米 米 米 250 10000 6500 4500 3000 85 公路—I级 1/300 1/100 500 10000 --- 12000 -- 280.008 公路—I级 1/300 1/100 （资料来源：《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003））

1.1.2、路线走向及工程概况

起点位于太平寺，起点桩号为K2+520终点位于南塘冲，终点桩号为K4+900，全长2380Km。

全线采用四车道高速公路标准：计算行车速度采用100公里/小时，路基宽度26米，桥涵设计荷载采用公路-Ⅰ级。

该段路线全场长2380公里，全线挖方872493m3, 填方548545m3，防护工程4521.43m3，圆管涵4道，通道涵4道，桥梁一座，全线设有配套交通工程及沿线设施。

1.1.3 沿线自然地理概况

1.1.3.1地理位置

路线起点位于湖南省与江西省萍乡市交界处，终点位于湖南株洲。路线大致沿南东-北西向展布，路线起于横冲、火烧岭、撞老冲、止于牛奶子坡。沿线交通较为方便。测区地形起伏大，海拔高程多在50m～150m，高差一般在6m～40m左右。路线沿线丘陵连绵起伏，沟谷普遍分布。 1.1.3.2 气象及水文

本项目研究区域属亚热带过渡的季风湿润气候，光热充足，雨量充沛，

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严寒期短，四季分明，多年平均降雨量1450mm，且多集中在4～8月。月平均最高气温27.9℃，极端最高气温40度；月平均最低气温8.5度，极端最低气温-5度，四季有风，春秋冬季多偏北风，夏季多地方性大风大雨。 1.1.3.3工程地质条件

1）、地形地貌

路线起点位于湖南省与江西省萍乡市交界，终点位于湖南株洲。路线大致沿南东-北西向展布，沿线为丘陵地貌，地势起伏较大，植被发育。地面黄海高程为50m～150m，相对高差一般为6～40m。山丘平面形态一般呈带状或不规则圆形，剥蚀较强烈，山丘自然边坡10～35°局部地段基岩裸露。冲沟中地势一般较平缓，冲沟宽度一般50～400m，冲沟遍布农田、水塘，冲沟中地面高程一般为40～65m。本段水系为渌水及渌水的支流，侧向侵蚀为主，河曲发育；路线所经较大的水系为渌水的支流潭水。路线走向一般与山丘及冲沟走向大角度相交。

2）、地层岩性

冲沟中上覆土层为亚粘土，一般为可硬塑状，厚度2.5～6.0m；局部地段池塘中发育流塑软塑淤泥、淤泥质粘土，软土厚0.5～1.0m，采用清淤换填处置即可。山坡上上覆土层为硬塑粘土及亚粘土等，厚度一般3.5～6.5m；局部地段厚达20.0m以上，下伏基岩泥盆系灰岩与钙质砂岩、泥灰岩等，以灰岩和钙质砂岩为主。灰岩为弱风化，岩石英钟一般完整，坚硬，局部地段灰岩中发育溶沟、溶洞等岩溶现象，充填物为流软塑粘性土。钙质砂岩、泥灰岩等薄中厚层状，岩石一般较破碎，节理裂隙发育，全~强风化层厚度一般1.50～5.5m。挖方地段既有土质边坡，也有石质边陂。边坡上部的强风化砂岩易风化可能会出现碎落、坍塌，工程地质条件较复杂

3）、地质构造及地震

沿线地质构造较为复杂，醴攸盆地、株洲盆地，盆地走向为北北东；勘察区石回咀北东向构造发育较为明显，该北东向构造发育于元古界板溪群中；另外，勘察区花岗岩发育地段，位于板杉铺旋卷构造中，岩层走向与线路走向一般大角度相交。沿线分布的一系列向斜、背斜等褶皱构造，控制着区内溪流、沟谷的发育方向。

4）、水文地质条件

勘察区属中亚热带季风湿润气候，四季分明，雨量充沛。历年平均气温17.2～17.6℃；年平均降水量为1367～1432mm，全年无霜期为275～288天。

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所经地域属湘江流域范围，地表水系较发育河水位受季节性降水影响大，河流流向一般由西向东，在株洲渌口流入湘江。

1.1.4、建设条件

1.1.4.1、建筑材料

本项目筑路材料分别来源于江西省萍乡市湘东区、株州市地区。各料场储藏量丰富，与国道、省道、县道相互连接，交通运输方便，材料支距相对较近，材质、规格和数量均能满足本项目工程结构物、路面材料的施工要求。

1）、石料

玄武岩料场位于湖南省醴陵市攸县新市镇，由攸县强远玄武岩开发有限责任公司经营，储量丰富，开采条件好，料场能生产各种规格的碎石。石灰岩料场沿线基本有分布，醴陵市境内栗山坝镇大石寺村石场和萍乡市湘东区泉田村石场、下埠镇长春牛栏塘村石场三料场材料运距相对较远，平均超过30公里以上。料场有专有道路连接G320。株州境内荷塘区董家冲村石场、石峰区龙头铺镇龙头铺村两料场材料支距近，一般小于5公里。花岗岩料场位于株州市白关镇白关村，现名为株州市白关铁路采石场。石场正在投资扩大规模建设，未正式开采。

2）、砂

砂砾料场位于本项目区域内醴陵市马脑绿水河、浏阳市普迹浏阳河河边、株州市曲尺、湘潭市易家湾湘江江边，料场有专有道路连接G107、G106、省道、县道。材料支距相对较近，一般为3～38公里。中粗砂料场位于本项目区域内醴陵市马脑绿水河、浏阳市普迹浏阳河河边、株州市曲尺、湘潭市易家湾湘江江边。料场有专有道路连接G107、G106、省道、县道。材料支距相对较近，一般为3～38公里。

3）、石灰

料场位于醴陵市境内栗山坝镇大石寺村石灰厂，石灰质量好，色度白，氧化钙含量较高，年产量约5万吨，可用于路基土改良掺灰材料。株州石峰区龙头铺镇也有石灰厂，但现在未生产。

4）、水

沿线水系主要有禄水、潭水河及均匀分布于路线附近的水库、山塘和人工机井，水质较好，未受严重污染，可用于施工，生活用水以打机井水源饮用为宜。

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5）、其他材料

本工程所需钢材、木材、沥青等其他材料，除从湖南省境内供应外，部分材料需进口。通过公路和铁路运输至工地。 1.1.4.2、生产用电

沿线地区电力供应较充足，施工用电容易解决，但需与供电部门协商，并准备一定数量的发电机，以备急需。

1.1.5、与周围环境协和自然景观相协调情况

萍株高速公路地处湖南东部，属于丘陵地区，植被茂盛，自然环境优美。为使高速公路建设与周围景观协调，减少对生态环境和人文景观的破坏，在测设工作中，本着防、治结合的原则采取以下措施：

1）.路线布设尽量与沿线地物、地形、环境、景观及规划相协调；尽量避开村庄和城镇规划，减少拆迁，少占良田，降低工程建设对环境的不良影响；

2）.尽量维持既有水利设施，完善因工程建设而改变的排灌系统，确保水系畅通；

3）.合理设置立交和通道等构造物，减少因公路建设而给沿线群众带来的生产和生活的不便；

4）.注意桥梁构造物与周围环境、景观的协调，尽量避免采用呆板、单一的结构形式，增加构造物的美感；

5）.加强高边坡、路基及沿河防护，最大限度地避免水土流失，路基防护突出绿化为主的思想；

6）.加强景观设计，做好美化，在中央分隔带、护坡道、取土坑等处种植各种适宜生长的灌木、乔木和花卉等，既可隔蔽噪声，又可吸收部分废气、减少尘土，净化环境；

7）.施工中注意环境保护，合理选择利用施工场地，减少施工期间污水、废料、噪音等污染。竣工后应及时清理河道、沟渠及道路上堆积物，及时清除临时工程及废弃物，恢复原有地貌景观；加强环境保护设计，尽量使公路设计与周围环境和自然景观相适应，使公路融入大自然中。

1.2、路基路面

1.2.1设计依据

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根据沿线的地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件，依据以下规程、规范及有关指导性意见等进行设计：

《公路工程技术标准》 （JTGB01－2003） 《公路路基设计规范》 （JTGD30－2004） 《公路排水设计规范》 （JTJ018－97） 《公路路基施工技术规范》 （JTJ033－95） 其它有关的规程、规范及设计指导意见。

1.2.1公路横断面的设置情况

1）、公路路基横断面

表 1.2 横断面指标表

序号 指标名称 单 位 1 2 3 4 5 6 路基宽度 中央分隔带 路缘带 行车道 硬路肩 土路肩 米 米 米 米 米 米 26 3.5 230.75 433.75 233 230.75 整体式路基 （资料来源：《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003）

2）、高填深挖路段

在施设阶段认真贯彻了交通部要求的尽量控制挖方边坡高度不大于30米，填方边坡不大于20米的环保思想。结合本路段地形起伏大、横坡陡峻的自然特点，通过对路线平面、纵面的优化以及局部路段与桥梁、隧道方案的认真比较，最大限度的减少了高填、深挖路段。填方路基边坡高度小于或等于8.0m时，边坡按1:1.5设计；当边坡高度大于8.0m时，大于8.0m的部分，根据地形变化情况采用多级边坡或采用路肩墙、护脚的形式收缩坡脚。挖方路基边坡设一级或多级平台，各级边坡高度一般为8～10m（土质为8m，石质为10m），对于局部岩石边坡，采用一坡到顶；每两级边坡间设1.m宽平台，平台外侧设回填种植土槽，进行绿化。

3）、边坡防护

挖方边坡坡比采用1：0.75～1：1.5，植草绿化，最大限度的增加了坡面绿化。

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4）、对于高路堤、斜坡路堤、半填半挖路基及填挖交界处，采用级配较好的砂类土、砾类土、碎石填筑，石质路段过渡段对路床进行加固处理，可减少路基的沉降，确保路基的稳定。

5）、挡土墙

路肩挡墙控制在200米内。减少路基占用农田数量，使道路与周围环境相协调。由于项目处在山岭区，结合以往湖南高速公路的经验，挡墙高度控制在12m以内。

1.3、桥梁、涵洞

1.3.1桥梁部分

桥梁以梁板桥为主，标准化、定型化，方便施工。并使特殊桥梁各具特色，桥梁布置贴近自然，充分体现与环境相协调。施设阶段结合详勘资料以及地形、地质和水文、水力情况，对初设桥梁进行了进一步的优化，以确保桥梁安全并经济合理。根据本段地形情况，本段不需要架设桥梁。

1.3.2涵洞部分

圆管涵预制管节中节长1.0m/节，端管节0.5 m/节。管涵内径1m，管壁厚15cm，埋置超过9米适当增加管壁厚度，管涵基础采用180度管基形式，360度护涵，最小厚度为20cm ，涵基础厚度用2倍管涵壁厚，基础砂砾垫层20㎝，涵身每4～6 m设一道沉降缝。圆管涵进出水口、八字翼墙未端或锥坡未端，用25cm,厚7.5号浆砌片石+10cm砂砾垫层。 并在铺砌未端设隔水墙，宽40cm, 深120cm。涵洞基础埋置深度见设计图纸。

本路段设计根据道路沿线的具体情况共设5处钢筋混凝土圆管涵（K0+448.000，K0+980.000，K1+096.000，K2+048.000，K1+550.000）。

涵洞设计的原则

1. 涵洞位置应服从路线线位，注意与农田排灌相结合，适应路线平、纵要求，并与路基排水系统相协调，宜尽量使工程数量小，工程造价降低。

2.当天然沟床纵坡较大时，出水口涵底标高应以下游洞口沟床标高为控制。

3.涵洞洞身沿整个长度进行分节，分节每段长为2—6m，节间用沉降缝分开，并将基础也分开，涵洞洞身分节后可一防止由于荷载分布不均匀及地

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基不均匀沉降而使涵洞洞身产生裂缝。沉降缝间设置浸沥青的木板或填塞浸以沥青的麻絮，缝宽2—3cm。

4.涵洞洞底均应进行铺砌加固，并视地形、地质、水文情况，设置一定的坡度，洞底纵坡不宜大于6%，也不能小于0.4%。涵洞洞口建筑及毗连洞口建筑端节的基础，其砌筑深度应在冰冻线以下至少0.25m；中间节的基础厚度可以较进口减少30%。

5.洞口建筑用以连接洞身与上下游水道以及路基的边坡，保证洞口周围的路基稳定，并具有调节水流状态，保持水流顺畅通过洞身的作用。

6.洞身由若干个钢筋混凝土圆管管节组成，管节一般采用预制安装，其管节长度通常有0.5m和1.0m两种。管壁厚约为10cm。管节接头采用热沥青浸炼的麻絮填塞，外表用满涂沥青的油毛毡围裹，圆管的配筋设计见《圆管涵设计图》。

7.对于砂性土、粘性土、细砂及破碎岩石地基，可采用基础垫层30cm。 涵洞洞口加固与防护

涵洞水毁大部分是由于进出口处理不当所致，并且出水口引起的问题较进水口多。因此，必须做好涵洞进出口沟床的加固处理与防护，以保证涵洞的安全与行车畅通。

1.纵坡小于10%的顺直河沟上，涵洞顺河沟纵坡设置，进水洞口一般在翼墙间采用干石铺砌加固。

2.洞出水口处的流速，一般都大于河沟的天然流速当流速大于土壤允许不冲刷流速时，可使出水口处的沟床产生不利的局部冲刷。因此，对涵洞出口沟床进行加固防护，不仅有利于涵洞下游沟床自身的稳定和防护，而且可以曾大流速，减小孔径，降低工程造价。

当河沟纵坡小于15%，设置缓坡涵洞时出水口可采用延长铺砌，加深截水墙的处理方法，以抵抗水流冲刷和稳定河床。

3.该设计采用八字翼墙式洞口，为了减小冲刷，翼墙敞开角做成30°，经验证明，其敞开角度不宜过大，过大时靠近翼墙处则发生涡流，是冲刷加剧。这种洞口型式使用于平坦顺直，河沟较宽，纵断面高差变化不大的河沟。它具有工程量小、水利条件好、施工简单、经济等优点。

本设计均按照以上设计原则进行设计。

1.3.3通道及人行天桥

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本项目通道及人行天桥的设置，共分以下几种类型：

人行通道 净宽 4.0m 净 高 2.5m 主要供行人通行 机耕通道 净宽 4.0m 净 高 4.0m 主要供拖拉机通行 人行天桥 净宽 4.0m 桥下净高 5.0m 主要供行人通行 凡下穿高速公路的乡村路、机耕道、人行道，从洞口翼墙外向两端各20m范围改造为水泥砼路面结构（即设计文件中的通道路面结构图）。

根据地方公路等级、与主线交叉的具体情况，通过实地勘测，广泛收集地方意见，结合当地路网规划，在初步设计的基础上，对本标段的通道及人行天桥的布置进行了合理增减、改移、归并，本标段共布设钢筋混凝土盖板涵通道6处（K0+186.000，K0+853.000, K1+025.000,K1+075.000,K1+843.000, K2+301.000）。

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第2章、平纵横设计

2、1选线

2.1.1 丘陵地区路线特点：

山丘连绵，岗坳交错，地势起伏较大，植被发育，山形迂回曲折，领低脊宽山坡较缓，丘谷相对高差不大。路线受地形的限制。

2.1.2 选线原则及依据

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，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。

1）江西萍乡至湖南株洲高速公路是国道主干线上海至云南瑞丽高速公路的重要组成部分，路线的布设结合沿线地形、地物、地质等自然条件，以及株洲市、长沙县、湘潭市等城市发展规划、路网布局、互通式立交设置，严格遵照《公路工程设计标准》（JTG B01—2003）及《路线设计规范》（JTG D20-2006），合理布设路线方案。

2）合理利用地形，正确运用标准，在选用线形要素和技术标准时，进行全面研究分析论证；在造价增加不多的情况下，尽量选用较高的技术标准，以提高公路的使用质量。

3）注意立体线形设计，使线形顺适、连续、技术指标均衡，平、纵、横相互配合协调，保证行车安全、舒适，并能满足驾驶员视觉、心理方面的要求。

4）本路段经过农田密区，农村道路较多，村庄及高压电网密布，路线布设应满足地方道路规划要求，尽量避开村庄、农田保护区及不良地质地段，少拆高压电网，降低造价。

5）路线的布设应与周围的自然环境相协调，并做好道路的景观设计。

2.2 道路等级的确定

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