道路桥梁与渡河工程毕业论文

毕 业 设 计 [论 文]

题 目： 南阳至邓州一级公路(A)

K0+000-K2+800标段施工图设计

学 院： 交通运输工程学院 专 业： 道路桥梁与渡河工程 姓 名： 王 捷 学 号： 072409122 指导老师： 张 会 远 完成时间： 2013年05月28日

河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要

摘 要

本设计是对南阳至邓州段山岭重丘区一级公路K0+000~K2+800标段进行施工图设计。设计道路全长2800米，设计速度为80km/h,双向四车道。设计的内容包括平面线设计、纵断面设计、横断面设计、路基及挡土墙设计、路基路面防排水设计、桥涵设计、路面材料选择配合比设计及结构层厚度的拟定与验算。平面设计设一个平曲线，纵断面设计设一个竖曲线。路基宽度为24.5m，最大超高6%。路基路面排水设施有边沟、截水沟、排水沟、桥涵等。桥梁与路基同宽，采用装配式预应力混凝土连续箱梁桥。设有涵洞两座，分别为钢筋混凝土箱通和钢筋混凝土圆管涵。路面设计内容包括路面类型的确定和结构厚度设计，本设计路面采用沥青混凝土路面，设计路面结构为5层依次是4cm细粒式沥青混凝土、6cm中粒式沥青混凝土、8cm粗粒式沥青混凝土、20cm水泥石灰稳定碎石、20cm石灰粉煤灰碎石。设计后期用路面结构设计软件验算拟定结构层厚度是否满足要求。用纬地道路软件进行平、纵、横三维设计生成相应图表。

关键词：平、纵、横断面设计，路基设计，桥梁设计，路面结构设计，纬地道路

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河南城建学院本科毕业设计（论文） Abstract

Abstract

The main task of the design is the construction design of Nanyang to Dengzhou section of mountainous and hilly highway K0, +000 to +800 tenders the K2. With its design speed of 80km / h and two-way four-lane , The length of this road is 2800 m . The design includes plane design, vertical section design, cross section design, roadbed and retaining wall design, subgrade and pavement selection mix formulation and checking design and structure layer thickness of the waterproof and drainage design, culvert design, pavement materials. Graphic design with a flat curve, longitudinal section design with a vertical curve. Subgrade width of 24.5m, maximum superelevation 6%. Subgrade and pavement drainage facilities in a ditch, ditches, drains, and so on. The bridge and roadbed width, using prefabricated prestressed concrete continuous box girder bridge. A culvert two, respectively for the reinforced concrete box and reinforced concrete pipe culvert. A culvert two, respectively for the reinforced concrete box and reinforced concrete pipe culvert. Pavement design includes determining thickness and structure design of pavement type, the design of pavement with asphalt concrete pavement, pavement structure design of 5 layers are fine 4cm asphalt concrete, 6cm medium-grained asphalt concrete, 8cm coarse asphalt concrete, cement stabilized gravel, 20cm 20cm of lime flyash gravel. The design of the pavement structure design software checking out the structural layer thickness meets the requirements. Flat, vertical, horizontal three-dimensional design generates the corresponding chart of hintsoftroad software.

Key words: flat, vertical, cross-sectional design, the design of embankment, bridge design, pavement structure design, Weft of road

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录

目 录

前 言 ............................................................ 1 1 绪论 ........................................................... 2

1.1 设计资料 .................................................... 2

1.1.1 道路所在地区的气象资料 ................................ 2 1.1.2 沿线的工程地质及水文地质情况 .......................... 2 1.1.3 沿线的植被及土壤分布情况 .............................. 2 1.1.4 道路建筑材料及分布情况 ................................ 2 1.1.5 交通量资料 ............................................ 2 1.2 设计标准 .................................................... 3 2 平、纵、横三维设计 ............................................. 5

2.1 选线 ........................................................ 5 2.2 平面线形设计 ................................................ 5

2.2.1 平曲线线形设计一般原则 ................................ 6 2.2.2 平纵横综合设计 ........................................ 6 2.2.3 路线方案比选 .......................................... 7 2.2.4 平面线形要素组合计算 .................................. 8 2.2.5 桩号复核与验算 ........................................ 9 2.3 纵断面设计 ................................................. 10

2.3.1 纵断面设计概述 ....................................... 10 2.3.2 纵坡设计 ............................................. 11 2.3.3 平、纵线形组合设计 ................................... 11 2.3.4 竖曲线 ............................................... 12 2.4 横断面设计 ................................................. 14

2.4.1 横断面组成及其类型 ................................... 14 2.4.2 横断面设计步骤 ....................................... 16 2.4.3 平曲线加宽设计 ....................................... 17 2.4.4 超高设计 ............................................. 17 2.4.5 超高的计算 ........................................... 19 2.4.6 土石方的计算和调配 ................................... 19 3 路基设计 ...................................................... 21

3.1 路基设计 ................................................... 21 3.2 路基排水设计 ............................................... 24 3.3 路基防护与加固 ............................................. 24 4 挡土墙设计 .................................................... 27

4.1 挡土墙的构造 ............................................... 27 4.2 挡土墙的布置 ............................................... 28

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录

4.3 挡土墙土压力计算与稳定性验算 ............................... 29 5 路面结构设计 .................................................. 32

5.1 基本资料 ................................................... 32 5.2 路面结构层分层 ............................................. 32

5.2.1 面层 ................................................. 33 5.2.2 基层 ................................................. 33 5.2.3 垫层 ................................................. 33 5.3 路面类型的选择 ............................................. 34 5.4 沥青路面设计 ............................................... 34

5.4.1 设计任务 ............................................. 34 5.4.2 设计原则 ............................................. 35 5.4.3 标准轴载及轴载当量换算 ............................... 35 5.4.4 设计年限累计当量标准轴载数和设计弯沉值 ............... 37 5.4.5 初拟路面结构 ......................................... 38 5.4.6 路面材料配合比设计与参数的确定 ....................... 39 5.4.7路面结构层厚度确定 ................................... 40 5.4.8 方案比选 ............................................. 45 5.5路面排水设计 ............................................... 45

5.5.1路面表面排水 ......................................... 45 5.5.2中央分隔带排水 ....................................... 46 5.5.3路面内部排水 ......................................... 46 5.5.4边缘排水系统 ......................................... 46 6 桥涵方案设计 .................................................. 48

6.1 桥涵设计的基本要求 ......................................... 48 6.2 方案设计 ................................................... 48 6.3平面布置 ................................................... 49 结束语 ........................................................... 50 致谢 ............................................................. 51 参考文献 ......................................................... 52

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 前言

前 言

尉邓线南阳至邓州段一级公路，是河南省一级公路网规划中的一条重要线路，是南阳连接邓州通向湖北的一个高等级公路出口，同时又是服务南水北调中线工程的一条重要道路，全长50.4km，双向四车道，设计时速80km/h。

建设南邓一级公路，将填补南阳没有一级公路的空白，实现南阳南部高速公路、一级公路和二级公路的有机结合，对完善我市路网结构，发挥公路网的整体效益，提高通行能力，具有十分重要的意义。本设计为南阳至邓州一段一级公路的设计，以此作为我们毕业设计题目有很强的实用性。

毕业设计是对大学四年所学专业课知识的总结与应用，是对我们实践能力的考验，是每个毕业生毕业时期必修的课程，本人通过参考相关规范要求综合四年所学并在老师的指导下做出此设计。

通过本设计能使我们在进行公路施工图设计方面进行一次全面的系统的训练，使我们能综合运用大学所学课程,系统地巩固基本理论和专业知识，培养分析问题和解决问题的独立工作能力;提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能,掌握公路设计原则、设计方法、步骤。同时，树立正确的设计思想及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风,具体解决各种级别公路的设计。为今后工作打下良好的基础并能提高我的综合运用知识的能力同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。

本设计为山岭重丘区一级公路，双向四车道，设计时速为80km/h。平面设计设一个平曲线，纵断面设计设一个竖曲线。路基宽度为24.5m，设6m高路堑挡土墙。排水设施有边沟、截水沟、排水沟、涵洞。路面结构面层采用4cm细粒式沥青混凝土6cm中粒式沥青混凝土8cm粗粒式沥青混凝土，基层采用20cm水泥石灰稳定碎石，垫层设20cm级配砂砾。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第一章 绪论

1 绪论

1.1 设计资料

该地区属于山岭重丘区，地形图比例为1:2000。

1.1.1 道路所在地区的气象资料

河南南阳属于我国二级区划区，处于北温带属大陆性气候春季干旱夏热多雨秋季温和冬季寒冷。年均气温14.86℃。年均降水量578.2毫米蒸发量19078毫米，主导风向为东北风和西北风。南阳主要天气气候为冬季为暴雪、低温；大雾天气较多；夏季为暴雨秋季连阴雨。

1.1.2 沿线的工程地质及水文地质情况

地形多为丘陵和重丘地段。地层岩性主要为冲积卵石层和强弱风化基岩层。卵石层埋深3.1～4.2米，具有较强的透水性；强风化片岩，易钻进。该区地下水埋深一般为1.50～3.00米；在平原微丘地貌、山岭重丘地貌区，由于地形较高，基底岩性的含水性和给水性差，大气降水主要以地表径流形式排泄，地下水位相对较深，在沟底一般为1.50～2.00米。沿线山体稳定，无不良地质状况，沿线土质为黏性土。

1.1.3 沿线的植被及土壤分布情况

境内土地大面积已开垦为农田，植被覆盖主要是农作物，山区树木较多，常绿树种和落叶树组成的混交林，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。

1.1.4 道路建筑材料及分布情况

沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。有小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。

1.1.5 交通量资料

① 近期交通量

车型 小汽车 黄河JN150 东风EQ140 解放CA10B 太脱拉138

数量 3000 1180 960 755 460

②交通增长率：6.4%。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第一章 绪论

1.2 设计标准

表1.1主要技术指标表

指 标 名 称 公 路 等 级 单 位 — 技 术 指 标 4车道 一级公路

设 计 速 度 行 车 道 宽 度 路 基 宽 度 桥 面 全 宽 极 限 最 小 平曲线一 般 最 小 半径 不设超高最小

凸 极限最小 型

一般最小

竖曲线半径

凹 极限最小 型

一般最小 凸 极限最小 型

一般最小

竖曲线长度 凹 极限最小

型

一般最小

当V≥60km/h时 同向曲线间 直线最小长度

反向曲线间 中央分极限值 中 隔带宽

一般值 间 带

左侧路极限值 缘带宽 一般值

km/h ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ

ｍ ｍ ｍ ｍ

ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ ｍ

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80 2×7.50 24.50 24.50 250 400 2500 3000 4500

2000 3000 70 170

70 170 6V 2V 1.5 2 0.25 0.5

河南城建学院本科毕业设计（论文） 第一章 绪论

中间带宽度

土路肩宽度

极限值 一般值 一般值 极限值

ｍ ｍ ｍ ｍ ％ ％ ％ ％

2.5 3.0 0.75 0.75 6 0.5 10 6 1/100 1/300 公路-Ⅱ级 标准轴载100kN

最 大 纵 坡 最 小 纵 坡 合 成 纵 坡 最 大 超 高

设计洪水频

率 车辆荷载等

级

路基及大、中、小桥、涵洞

特大桥 桥涵、路基 路面

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

2 平、纵、横三维设计

2.1 选线

道路选线的主要内容是结合各种地形条件解决路线的布局和位置问题，所涉及的线形是路线与自然地形条件之间的关系。选线是在规划道路的起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。期间，注意正确处理建设与其建设项目的关系，正确处理好路线与其他专业的关系，正确处理设计、施工、运营之间的关系等。为了保证选线和勘测设计质量，降低工程造价，必须全面考虑，由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，进行多方案比选，才能定出最合理的路线来。

（1）起终点的位置

高速公路和一级公路都以重要城市，港站、码头或大型工矿基地为起迄点或中间控制点，其具体位置应根据路网规划的路线总方向和城市规划方案综合选定。由于本设计的终点是后一位同学路边设计的起点，所以需考虑后一位同学的地形情况，因此应该从宏观上把握整个设计的地形地质情况进行比选确定。

（2）经过沿线城镇的路线布置

高速公路与一级公路与沿线城镇的关系除了公路的性质还要结合城镇发展规划，其连接方式主要有穿越、绕行或以支线连接。距城镇规划区2—5km为宜，最大不要超过8km。

（3）选线要点

山岭地区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，主要分为沿河线、越岭线、山脊线三种选线方式。

①用平均坡度，争取高度，不无谓地展长路线。 ②为纵坡设计留有余地。

③一般应从困难地段向平易地段展线。

④展线地段若无特殊要求，一般不应采用反向坡度。

特大桥是路线基本走向的控制点，中小桥和涵洞位置应服从路线走向，但斜交过大时（<450）可采取改移河道或改线措施。

本设计地形情况为山岭重丘区，少农田，河流 沿东西向贯穿始终，因此进行路线布局时河岸的选择、高度选择和桥位的选择至关重要。

2.2 平面线形设计

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

2.2.1 平曲线线形设计一般原则

(1)平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。

(2)行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足一级公路以及设计速度80km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。

(3)保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）

①长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意，若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。

②高、低标准之间要有过渡。 (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回旋线。

(5)平曲线应有足够的长度

汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显过分紧张。

2.2.2 平纵横综合设计

(1)线形组合设计要点

①公路线形设计时是按照先进行平面线形设计，后进行纵面线形设计的程序进行的。公路线形设计提供给驾驶者的是一条立体的线形。

②理想的平纵组合是平竖曲线的位置相互对应，且平曲线稍长于竖曲线。 ③平曲线与竖曲线半径的大小均衡是保证立体线形协调、平顺、连续的基本要求。

④平纵组合应考虑驾驶员的视觉感受。 (2)平纵线形的协调

为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，平原地区地势平坦，纵断面以平坡为主，上、下坡多集中中在大、中桥头，由于有通航要求，桥面标高相对两侧路面标高要求高出许多，因此在桥头，桥面通常设置竖曲线，竖曲线半径要适当，既要符合一级公路技术指标要求，又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

①平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；

②长直线上设置竖曲线，平原区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线，资料显示小坡差多处变坡视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈，对于公路的长直线，同时要满足0.3%的排水纵坡，设计时采用较大的竖曲线半径方法，以获得较好的视觉和行车效果；

③透视图的运用，平纵线形配合受到各种因素的制约和影响，同时要避免一些不良的组合，如长直线上不能设计小半径的凹曲线，直线段内不能插入短的竖曲线等，运用透视图进行检验是很好的方法，设计时对有疑问的路段进行透视图的检验，效果较好；

④平面与横断面的综合协调主要是超高的设计。 (3)线形与环境的协调

①定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性，沥青混凝土路面以减少噪音；

②路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设；

③注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。

2.2.3 路线方案比选

山岭、重丘区地形复杂，横坡陡峻，定线时要利用有利地形，避让艰巨工程、不良地质地段或地物等，都涉及调整纵坡问题，而且山区纵坡限制较严，因此山岭、重丘区安排好纵坡就成为关键问题。路线应在使用任务和性质要求的前提下，通过多方案比较，精心选择合理的方案，路线设计保证路线的整体协调，做到平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调，纵横均衡，横断面合理，根据高程地线图，采用纸上定线的方法研究可能的方案，并经过比较论证确定最佳方案。本设计根据当地实际情况，合理考虑自然条件，技术指标和工程投资，施工期限和施工设备等重大影响因素进行比较论证，力争修建一条具有高技术指标、低工程造价的道路。

本设计给出两种方案，第一种方案道路避让河流和山岭，走河谷地带，沿河选线，但是路线比较曲折，需要转折点很多，由于本设计道路等级为一级道路，对线形要求的指标很高，达不到一级道路线形指标要求，且占用大量农田，故予以舍弃。第二种方案虽然有艰巨工程，但可以结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三方面能得到合理安排，且线形好，标准高，路线纵坡小，平曲线半径大，技术指标较高，路线短捷、顺直，少占农田，不占高产田，路线的长度

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

短、工程量虽较第一种方案大、投资费用也高，但有利于施工和养护，营运费用低，综合效益好，行车安全舒适快捷，因此予以采用。

2.2.4 平面线形要素组合计算

图2.1 基本型平曲线

?—路线转角 L—曲线长（m） T—切线长（m） E—外矩（m） J—校正数（m） R—曲线半径（m） ⑴ 平曲线1: R?400m Ls?100m ??23? 曲线几何元素计算如下：

L2L4ssp??内移值： 24R2384R3 （2.1）

10021004? ?

24?4002384?4003

?1.04m

LsL3sq??切线增长值： 2240R2 （2.2）

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

1001003? ? 2240?4002 ?49.97m

Ls180?缓和曲线角：?0? （2.3）

2R??100180? ? 2?400? ?7.1?6

?)tan? q （2.4）切线长: T?(R?p

223??49.97 ?(400?1.04)tan2m6 ?131.5

平曲线长： L?R??180??Ls （2.5）

?400?23???180??100

?260.490m

外距： E?(R?p)sec?/2?R （2.6）

? ?(400 2?1.04)sec2?3/m6 ?9.25切曲差： D?2T?L （2.7）

m0 ?2.63验算： ① 2??14.32? ??23? 2???；

② 圆曲线长度LY?L?2Ls?60.490m，则Ls:LY:Ls在1:1:1～1:2:1之间。

满足设置基本型曲线的几何条件。

2.2.5 桩号复核与验算

表2.1 主点桩号验算与复合

JD1

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K1+754

河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

-T ZH +Ls HY +（L-Ls）

HZ -Ls YH -Ly/2 QZ +D/2 JD1

表2.2 主点桩号计算结果汇总

主点 ZH HY QZ YH HZ JD

131.560 K1+624.440

100 K1+724.440 160.490 K1+884.930

100 K1+784.930 60.490/2 K1+754.685 2.630/2 K1+756.000

JD1 K1+624.440 K1+724.440 K1+756.000 K1+784.930 K1+884.930 K1+756.000

2.3 纵断面设计

2.3.1 纵断面设计概述

纵断面设计的主要内容是根据道路等级，沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高，各坡段的坡度和坡长，并设计竖曲线。

1.纵断面设计原则

（1）纵坡设计必须满足《标准》的各项规定

（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段。

（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证路基的稳定和道路通畅。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

（4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就进路段填方，以减少借方和废物，降低造价和节省用地。平原微丘区地下水埋深较浅，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度，保证路基稳定。 （5）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。 2.纵断面设计步骤

（1）拉坡前的准备工作绘出中桩位置，平曲线示意图等。 （2）标注控制点位置

控制点：影响路线纵坡设计高程，如起讫点，大中桥涵等。经济点：山区公路，路基挖平横时，此点道路中心处填挖高程点称之为经济点，若纵坡设计线通过此处，横断面挖填平衡。

（3）试坡。在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，以控制点为依据，照顾多个“经济点”的原则定出坡度线。

（4）调整：将所定的坡度与选线时考虑的坡度尽量统一。 （5）核对：主要检察高填深挖等重点横断面填挖情况。

（6）定坡：所谓定坡，就是逐路段把坡度线的坡度值，变坡点位置和高程确定下来。

2.3.2 纵坡设计

最大纵坡旨在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。一级公路最大纵坡6﹪，最大纵坡考虑排水及路基的稳定性为0.3﹪-0.5﹪；平均纵坡是指一定长度的路段连续上坡或下坡路段纵向所克服高差与路段长度之比；合成纵坡是指路面上的纵向坡度与横向坡度组合成的坡度。高速、一级公路合成坡度在80km/h时的最大取10.5﹪。一般取8﹪，合成坡度不小于0.5﹪。

最小坡长主要是从汽车行驶平顺性的要求的，时速为80km/h，最小坡长一般值为250m，极限值为200m。最大坡长是考虑汽车的行驶安全上考虑的，坡长过长使刹车频繁，影响行车安全。当纵坡为3﹪时，速度80km/h下取1100米，纵坡小于3﹪可无限，但长坡长还是不宜选取。

本设计中的纵坡和坡长如表2.3所示，各项指标均满足规范要求。

表2.3 各坡段坡度与坡长

起点桩号 K0+000 K2+170

坡长（m） 2170 630

坡度（%） 0.62 0.57

终点桩号 K2+170 K2+800

2.3.3 平、纵线形组合设计

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计

平、纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和动力学的前提下，研究如何满足视觉和心里方面的连续。

1.平、纵线形组合设计的原则

（1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，保证视觉连续 （2）注意保持平、纵线形技术指标大小均衡。

（3）选择适合的合成坡度，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。

2.平、纵线形组合的基本要求

（1）竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。

（2）保持平曲线与竖曲线大小的均衡，平曲线半径如果不大于1000m竖曲线的半径为平曲线的10-20倍，平曲线800m竖曲线最好取1600m。

（3）平曲线缓而长，纵断面破差较小时，可不要求平竖曲线一一对应，平曲线可包含多个竖曲线。 （4）选择适当的合成坡度。

2.3.4 竖曲线

纵断面上两个坡段转折处，为了行车安全、舒适以及视距的的要求需要设置竖曲线。竖曲线线性有圆曲线和抛物线，在使用范围上二者差别不大，但在设计和计算上抛物线比圆曲线方便。本设计采用抛物线形竖曲线。

1.竖曲线的最小半径

（1）考虑缓和曲线冲击作用，即缓和行驶在竖曲线上时，产生径向离心力，考虑旅客舒适及视觉平顺性要求，采用a=0.278m/s2，Lmin=v2w/3.6。 （2）考虑时间行程不过短，最短满足3s行程。Lmin=v/1.2。 （3）满足视距的要求。

本设计在变坡点处设一个竖曲线，竖曲线半径取6000m。

2.竖曲线要素计算

（1）竖曲线1：

变坡点桩号：K2+170，竖曲线半径 R=6000m ①计算竖曲线要素

w?i2?i1?0.57%?(?0.62)%?1.19% (2.8) 曲线长 L?Rw?6000?0.0119?71.4m （2.9） 切线长 T?L71.4??35.7m （2.10） 22图2.2 竖曲线要素示意

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T235.72??0.106m 外距 E?（2.11） 2R2?6000②计算设计高程

竖曲线起点桩号?(K2?170)?35.7?K2?134.300 竖曲线起点高程192.400?35.7?0.0062?192.621m 桩号K2+160处：

横距 x?(K2?160?)K(?2 134.3?00)mx225.7??0.05m5 竖距 h?2R2?6000切线高程?192.621?25.7?0.0062?192.461m 设计高程?192.461?0.055?192.517m 终点桩号?(K2?170)?35.7?K2?205.700 终点高程?192.183?0.425?192.598m 桩号K2+200处：

)K(?2横距 x?(K2?200?134.3?00)m

x265.72??192.214m 竖距 h?2R2?6000切线高程?192.621?0.0062?65.7?192.214m 设计高程?192.214?0.360?192.574m 竖曲线1计算结果如表2.4所示：

表2.4 竖曲线1计算结果

桩号 K2+170 K2+160 K2+200 K2+205

横距x（m） 0 25.7 65.7 0

竖距h（m） 0 0.055 0.360 0

切线高程（m） 设计高程（m） 192.621 192.461 192.214 192.598

192.621 192.517 192.574 192.598

所设置的竖曲线在平面上均处于直线段上，切竖曲线半径足够大能够满足视距要求。

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2.4 横断面设计

2.4.1 横断面组成及其类型

道路横断面是指中线上个点沿法向的处置剖面。由横断面设计线和地面线组成，高速公路和一级公路的横断面组成主要包括：行车道、中间带、路肩、边坡、排水设施（边沟、排水沟、截水沟等）根据需要可能还有变速车道和碎落台等。 本次设计各指标汇总如下：

表2.5 横断面设计指标

车道 ：4x3.75m

土路肩：0.75m，坡度3﹪ 硬路肩：2.5m ，坡度2﹪ 中间带：3m 路缘带：0.5m

路拱横坡2﹪

边沟：底宽0.5m，坡度1:1 路堤边坡：1:1.5 路堑边坡：1:1 路基宽度：24.5m

1.路拱及路拱横坡

为了路面便于横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。其形式有抛物线型、折现型。高等级公路一般采用直线接抛物线型路拱。此外，高速公路和一级公路由于其路面较宽，当此路面处于降水交大的地区时路拱应采用高值，本设计采用2﹪直线型路拱。

2.路肩

指的是位于车行道外缘至路基边缘，具有一定宽度的带状部分(包括硬路肩与土路肩)，为保持车行道的功能和临时停车使用，并作为路面的横向支承。 路肩的作用如下：

①保护行车道等主要结构的稳定；

②为发生机械故障或遇到紧急情况的车辆需要临时停车提供位置； ③提供侧向余宽，有利于安全，增加舒适感； ④可供行人、自行车通行； 埋设地下管道的场地。

路肩从构造上又可分为硬路肩、土路肩。硬路肩是指进行了铺装的路肩，它可以承受汽车荷载的作用力，在混合交通的公路上便于非机动车、行人通行。在填方路段，如果采用集中排水方式，为使路肩能汇集路面积水，在路肩边缘应设置缘石。土路肩是指不加铺装的土质路肩，它起保护路面和路基的作用，并提供侧向余宽。

高速公路、一级公路当采用分离式断面时，行车道左侧应设硬路肩。高速公

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路、一级公路，有条件时宜采用≥2.50m的右侧硬路肩。

本设计采用2.5米宽的硬路肩和0.75米宽的土路肩。

3.中间带

公路中间带由分隔带和路缘带组成，分隔带以路缘石线等设施分界，在构造上起到分隔往返交通的作用。在分隔带的两侧设置路缘带。路缘带既引导驾驶员的视线，又增加行车安全，还能保证行车所必需的侧向余宽，提高行车道的使用效率。

（1）将上、下行车流分开，防止车祸，又能减少公路中心线附近的交通阻力。 （2）可作设置公路标志牌及其它交通管理没施的场地。

（3）设置一定宽度的中间带并种植花草灌木或设置防眩网，可防止对向车辆灯光眩目，还可起到美化路容和环境的作用。

根据行车道以外的侧向余宽、防止驶入对向行车道的护栏、种植、防眩网、被交公路的桥墩等所需的设置带宽度而定的。《标准》规定的最小中间带宽度随公路等级、地形条件变化在2.00～4.50m之间，城市道路规定与公路大致相同。左侧路缘带常用宽度为0.50m或0.75m。

4 .边沟

指的是为汇集和排除路面、路肩及边坡的流水，在路基两侧设置的水沟。 边沟设置于挖方地段和填土高度小于边沟深度的填方路段。其形式可分为L形边沟、梯形、碟形、三角形、矩形或U形边沟.又分为明沟和加设盖板的暗沟等多种形式，多为石块砌成，边沟可与路缘石结合为一整体。

图2.3 边沟示意图

一般在挖方地段都要设边沟,全挖的则两边都要,半填半挖的,在挖方一侧设边沟.如果填方高度较小的,小于最小填土高度的地段也要设边沟,保证地下水或地表水在最小填土高度以下。

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5.截水沟

截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。截水沟示意图如下图2.4。

图中距离d一般应大于5.0m，地质不良地段可采用10.0m或更大。截水沟下方一侧，可堆置挖沟的土方，做成顶部向沟倾斜2%的土台。

山坡填方路段可能遭到土方水流的破坏作用，此时必须设置截水沟，一拦截山坡水流保护路堤。

图2.4 截水沟示意图

截水沟的横断面形式，一般为梯形沟的边坡坡度，因岩土条件而定，一般采用1:1.0—1:1.5，沟底宽度不小于0.5m，沟深h按设计流量而定，亦不小于0.5m。 截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟水流不应引入边沟，当必须引入时，应增大边沟横断面，并进行防护。沟底应具有0.3%以上的纵坡。截水沟的长度以200—500m为宜。

2.4.2 横断面设计步骤

⑴根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。

⑵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。

⑶根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。 ⑷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。

⑸计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。

由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基

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土石方数量汇总表。

2.4.3 平曲线加宽设计

1.加宽值的确定

《公路工程技术标准》规定，当R≤250m时，应对行车道内侧进行加宽，路面加宽时路基一般也同时加宽四级公路和山岭重丘区的三级公路采用第一类加宽；其余各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值。

2.加宽过度段长度的确定

指的是设置平曲线加宽时，从加宽值为零逐渐加宽到全加宽值的过渡段。当公路上设置超高时，加宽缓和段与超高缓和段的长度相等；不设超高时，加宽缓和长度在一般情况下为10m，困难情况可减至5m。 3.加宽过度段的方式

（1）比例过渡

也称为线性过度，是在加宽的过渡段全长范围内按其长度正比例逐渐加宽的一种方式，适合二、三、四级公路。

（2）高次抛物线过渡

再加宽过渡段内插入一条高次抛物线。 （3）插入二次抛物线过渡段

对于设有过渡段的曲线的公路弯道，安ZH和HY点处插入一条二次抛物线。之后，过渡段的长度有所增加。

二次抛物线的切线长，Lj>50米时，T=10米。Lj<50米时可取T=5米，其余同前。

由于本设计最小平曲线半径为400米大于250米，故无需加宽设计。

2.4.4 超高设计

超高指的是汽车在圆曲线上行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆，为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 。

由汽车在曲线上行驶的力的平衡方程式，可得公式：

V2iA?u?127R(2.12)计算超高ih，先要确定横向力系数?值，当设计速度为80km/h时，?与R的

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拟合公式：

?=7804.232810.7275??0.03804 (2.13) 2RR速度v是驾驶员根据路况和环境条件变化实际采用的行驶速度，计算ih时，速度v应采用实际行驶速度，约为设计速度的70%～90%。本设计采用80%v，即64km/h。计算结果如表2.6。

表2.6 计算横向力?值与超高值ih

圆曲线半径R（m）

400

横向力系数?值

0.06

超高值ih（%）

6.6

本设计公路等级为一级公路，并且是有中间带的公路，所以该设计超高方式是绕中央分隔带边缘旋转。即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。超高计算公式如下表：

表2.7 绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式

超高位置

外C （b1+B+b2）ix 侧

计算公式

X距离处行车道横坡

值

备注

ix?iG?ibx?iGLc

1.计算结果均为与设计高之高差 2.设计高程为中央分隔带外侧边缘的高程

D 0 0

ix

内D

侧 C -（b1+B+bx+b2）

iih?iGx?x?iG3.加宽值bx按加宽计算公式计算

Lc 当x=Lx时，为圆曲线上的超高值 4.

D D ig ij ig

图2.5 超高计算点位置图

上表中符号如下：

C

ij

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；

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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。

2.4.5 超高的计算

a：超高过渡起点 K1+588 超高过渡终点 K1+724

K1+600处：外侧C=-0.109m，ix=-1.2%；内侧C=-0.195m，ix=2.3%。

K1+624处：外侧C=0.010m，ix=0.12%；内侧C=-0.260m，ix=3.06%。

K1+640处：外侧C=0.085m，ix=1.0%；内侧C=-0.297m，ix=3.5%。

K1+680处：外侧C=0.289m，ix=3.41%；内侧C=-0.399m，ix=4.70%。

K1+720处：外侧C=0.489m，ix=5.76%；内侧C=-0.501m，ix=5.90%。

HY K1+724处：外侧C=0.510m，ix=6.0%；内侧C=-0.510m，ix=6.0%。

YH K1+784:外侧C=0.510m，ix=6.0%，内侧C=0.51m，，ix=6.0%。 b：超高过渡起点 K1+884 超高过渡终点 K1+800

K1+884处：外侧C=0.010m，ix=0.12%;内侧C=-0.260m，ix=3.06%。

K1+880处：外侧C=0.030m，ix=0.35%;内侧C=-0.270m，ix=3.20%。

K1+840处：外侧C=0.230m，ix=2.70%;内侧C=-0.370m，ix=4.30%。

K1+800处：外侧C=0.430m，ix=5.00%;内侧C=-0.470m，ix=5.50%。

HY K1+784处：外侧C=0.51m,ix=6%;内侧C=0.51m，ix=6.0%。

2.4.6 土石方的计算和调配 1.调配要求

⑴土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。

⑵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）。

⑶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，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。

⑷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。

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⑸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。 2.调配方法

土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，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：

⑴准备工作

调配前先要对土石方计算惊醒复核，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。

⑵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。 ⑶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：调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见区免费运距

⑷计算借方数量、废方数量和总运量

借方数量=填缺—纵向调入本桩的数量 废方数量=挖余—纵向调出本桩的数量 总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量 ⑸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+废方 总调运量复核：

挖方+借方=填方+借方

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。 （6）计算计价土石方

计价土石方=挖方数量+借方数量。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 路基设计

3 路基设计

3.1 路基设计

1.路基横断面布置

由横断面设计（查《公路工程技术标准》（JTGB01—2003））部分及设计任务书可知，路基宽度为24.5m，其中行车道为4×3.75=15.0m，中间带为3m，硬路肩宽度为2.5×2=5.0m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m。；路面横坡为2%，硬土路肩横坡为3%。

2.路基最小填土高度

本设计地下水位相对较深，地表无积水。由自然区划道路所在为Ⅱ5区，查表得路基处于干燥状态时所对应的路基临界高度为2.1～2.5。因此路基处于干燥状态，无最小填土高度要求。 3.路基边坡

由横断面设计可知（查《公路路基设计规范》（JTJ013—95））本设计路基边坡由于路基填土高度均小于20m，且采用1：1.5的坡度，护坡道为2.0m，且由于该段公路填挖高度不超高20m，故不需要进行边坡稳定性验算。 4.路基压实标准及压实度

路基压实采用重型压实标准，压实度应符合《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）的要求 ，如下表：

表3.1 路基压实度

填挖类别

路床顶面以下深度（m）

路基压实度(%) （高速公路、一级公路）

零填及 挖方路基

填方

0～0.30 0～0.80 0～0.80 0.80～1.50 ＞１.50

— ≥96 ≥96 ≥94 ≥93

注：①表列数值以重型击实试验法为准；

②特殊干旱或特殊潮湿地区的路基压实度，表列数值可适当降低；

由于路线地处水网地区，设计中应加强挖淤排水及清除表土的严格要求。路基基底为耕地或土质松散时，应在填前进行压实。

5.公路用地宽度

根据路基布置形式，填土高度及边坡形式计算路基用地范围，《规范》要求

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 路基设计

的公路用地宽度界限为公路路堤两侧排水沟外边缘以外不小于1m范围内的土地；在有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m，此处设置为3m。 6.路基填料

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。本设计路基填土采用开挖路堑时的挖方碎石土。

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。

高速公路、一级公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合的规定（如下表），砂类土填筑。

表3.2 路基填料最小强度和最大粒径要求

项目分类

路面底面

以下深度 （cm）

填 方 路 基

上路床 下路床 上路堤 下路堤

0~30 30~80 80~150 150以下 0~30 30~80

一级公路 8 5 4 3 8 5

10 10 15 15 10 10

填料最小度 （CBR）（%） 填料最大

粒径（cm）

零填及路堑路床

注：①当路床填料CBR值达到表列要求时，可采取掺石灰或其它稳定材料处理

②粗粒土（填石）填料的最大粒径，不应超过压实层厚度的2/3。

⑴ 路基取土

路线外集中取土坑的设置，应根据各地段所需取土数量，并结合路基排水、地形、土质、施工方来确定。

取土坑设置应符合下列规定：

① 取土坑至路基之间不得影响路基边坡稳定。 ② 桥头引道两侧不宜设置取土坑。

③ 兼做排水的取土坑，应确保水流通畅排泄，其深度不宜超过该地区地下水位，并应与桥涵进口高程相衔接；其纵坡不应小于0.2%，平坦地段亦不应小于0.1%。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 路基设计

对取土坑采取必要的排水、防护和绿化措施，避免水土流失。 ⑵路基弃土

取土坑的边坡，内侧设为1：1.5，外侧宜小于1：1，沿河地段的坑底纵坡可减少至0.1%，沿线取土坑的坑底纵坡为0.3%，坑底一般宜高出附近水域的常年水位，取土坑的坑底横坡可做成向路线外侧倾斜的单向坡，坡为2%，当取土坑坑底宽度大于6m时，可做成向中间倾斜的双向横坡，并在中间设置底宽0.4m的纵向排水沟，当坑底纵坡大于0.5%时，可以不设排水沟。

路基弃土堆设计应与当地农田建设和自然环境相结合，并注意保护树木、农田、房屋及其他工程设施。

合理设置弃土堆，不得影响路基稳定及斜坡稳定。

弃土堆应堆放规则，适当进行碾压，并应进行适当的排水、防护、和绿化措施。

沿河弃土时，应防止加剧下游路基与河岸的冲刷，避免弃土阻塞、污染河道，必要时应设置防护支挡工程。桥头弃土不得挤压桥墩、阻塞桥孔。

7.路基处理

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,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,又施工建立根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。

(2)路床处理（JTG D30—2004）《公路路基设计规范》

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1：5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。

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。 路堤基底为耕地或土质松散时，应在填筑前进行压实，高速公路、一级公路和二级公路路堤基底的压实度（重型）不应小于85%，路基填土高度小于路床厚度（80cm）时，基底的压实度不宜小于路床的压实度标准；基底松散土层厚度大于30cm时，应翻挖再回填分层压实。

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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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 路基设计

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。

路基土的掺灰剂量，可根据当地情况实验确定，一般粘质土采用石灰或二灰处理，粗粒土可以采用325号水泥处理。 (3)特殊路基处理（河塘路基的处理）

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。

3.2 路基排水设计

路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跃水井和急流槽，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1:1~1:1.5，一级公路的边沟的深度不应小于0.6m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致并不宜小于0.5%，边沟可采用浆砌片石，水泥混凝土预制块防护，一级公路当采用M7.5的砂浆强度，边沟长度不宜超过500m，截水沟横断面可采用梯形，边坡视土质而定，一般采用1:10~1:1.5，深度及宽度不宜小于0.5m，沟底纵坡不宜小于0.5%，水流通过陡坡地段时可设置跌水等或急流槽，应采用浆砌片石或水拧混凝土 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，跃水的台阶高度可采用0.3~0.6m，台面坡度应为2%~3%，急流槽以纵坡不宜陡于1:1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。

3.3 路基防护与加固

路基防护（查JTJ013—95）《公路路基设计规范》

由于岩土筑成的路基直接暴露在大气之中，长期受自然因素的影响，岩土在水温条件作用下物理力学性质将发生变化，合理的路基设计，应在路基位置横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑，为确保路基的强度与稳定性、路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。

路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤防护与加固以及是软地基的加固处治。本设计有高填及深挖路基、沿河浸水路堤，故用到的防护措施有坡面防护包括植被防护和工程防护。本设计不涉及湿软地基加固问题。

（1）路基填土高度H小于3m时，采用草坪网布防护，为防止雨水对土路肩边缘及护坡道的冲刷，草坪网布被在土路肩上铺入土路肩25cm，在护坡道上铺到边沟内侧为止。植被防护示意图如下图3.1。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第三章 路基设计

图3.1 三维植被网植草防护示意图

（2）路基填土高度H大于3m时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3?H?4m时，设置单层衬砌拱，当4?H?6时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧，20号混凝土的规格分为两种，拱柱及护脚采用5cm?30cm?50cm的长方形预制块，拱圈部分采用

5cm?30cm?65cm的弧形预制块，预制块间用7.5号浆砌灌注。浆砌片石衬砌

拱防护示意图如下图3.2。

图3.2 浆砌片石衬砌拱防护示意图

（3）路堑边坡高度小于6米的采用草坪网植草防护，大于6米的采用挡土墙加护面防护。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第四章 挡土墙设计

h4?H?h1?h3?1.083m

K2a1?1?(1?h3H)?2h0h4 H2H2?1.844

(3)求主动土压力及作用点位置

E?12?H2KK1?198.089KN

E?Ecos(???)?168.833KN

E y?Ecos(???)?103.608KN

ZHa(H?h23)?h0h4(3h4?2H) y?3?3H2K?1.255m1 Zx?B?Zytg??4.111m

(4)抗滑稳定性检算

挡土墙体积V=17.617m3 挡土墙自重G=405.199KN

K[Gcos?Esin(?????

0?0)]fc?Ecos(??????2.831

0)?Gsin?0

因为kc ≥ 1.3，则抗滑稳定性验算通过。 5)抗倾覆稳定性检算

KGZE

G?yZx0?E?6.455

XZy

因为k0 ≥ 1.5，则抗倾覆稳定性验算通过。 6)基底应力检算 B=4.658m

ZGZEE

G?yZx?xZyn?G?E?2.271m

y

e?B2?Zn?0.058m

因为e≤B/6

?G?E

y6emax?B(1?B)?117.335KPa

?G?Eymin?(1?6e BB)?101.136KPa

因为σmax< σ0，则地基应力验算通过。

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(4.11)(4.12)(4.13)(4.14)(4.15)(4.16)(4.17)(4.18)(4.19)(4.20)(4.21)(4.22)(4.23)

河南城建学院本科毕业设计（论文） 第五章 路面结构设计

5 路面结构设计

5.1 基本资料

1.道路所在地区的气象资料

路线经过地区属亚热带山地季风性湿润气候，冬少严寒，夏无酷暑，春迟秋早，雾多湿重，雨量充沛，四季分明。年平均温度在7.8～17.4℃之间，年日照1160～1600小时，常年降雨量900～1200毫米。当地多年平均最大冻深为1.0米。 2.沿线的工程地质及水文地质情况

沿线山体稳定，无不良地质状况，沿线土质为粉质亚粘土，地下水位较深，地表无积水。

3.沿线的植被及土壤分布情况

树木较多，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。 4.道路建筑材料及分布情况

沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应，有小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。 5.交通量资料： ① 近期交通量

车型 小汽车 黄河JN150 东风EQ140 解放CA10B 太脱拉138

数量 3000 1180 960 755 460

② 交通增长率： 6.4%

5.2 路面结构层分层

行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加而逐渐减弱，因此对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深的增加而逐渐降低。为了适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑的，按照使用要求受力状况，土基支撑条件和自然因素程度的不同分成若干层，通常按各个层次功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和垫层。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第五章 路面结构设计

5.2.1 面层

面层是直接行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车载荷的垂直力，水平力和冲击力的作用，同时还受到较大的侵蚀和气温变化的影响。因此，面层应具备较高的结构强度、抗变形能力、较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨、不透水，还应具有良好的抗滑性和平整性。路面面层类型较多，查《规范》得路面面层类型的选用应符合规定，见表5.1。

表5.1 路面面层类型及适用范围

路面类型 沥青混凝土

适用范围 高速、一级、二级、 三级、四级公路

水泥混凝土

高速、一级、二级、 三级、四级公路

沥青灌入、沥青碎石、沥青表面处治

砂石路面

三级、四级公路 四级公路

本设计中设计速度为80km/h的山岭重丘区一级公路，路面等级较高，故本设计拟采用沥青混凝土路面。

5.2.2 基层

基层主要是承受由面层传递来的车辆荷载的垂直力，并将力扩散到下面的垫层和土基中去。实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩应力的能力。基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸蚀，所以基层结构应具有足够的水稳定性。

修筑基层的材料主要有各种结合料（如石灰、水泥或沥青等）稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣（如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等）和土、砂、石所组成的混合料等。本设计拟采用半刚性基层。

5.2.3 垫层

垫层介于基层和土层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度，刚度和稳定性不受土基水温状况变化所引起的不良影响，另一方面的功能是将基层传下来的车辆载荷应力加以扩散，以减少土基层的应力和应变，同时也能阻止路基挤入基层中，影响基层结构的性能。

修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。常用的垫层材料分为两类，一类由松散粒料如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第五章 路面结构设计

一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。

5.3 路面类型的选择

一级公路路面属于高级路面，所适用的面层类型有水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。水泥混凝土路面特别是配有钢筋的混凝土路面强度高，稳定性和耐久性好，刚度比沥青混凝土路面大的多，适用于重交通道路。但由于水泥混凝土路面需要大量的水泥和水，在当地修筑路面时水泥需要外购，且预测年限内的交通量也不大。沥青路面行车舒适性好，平稳低噪且可再生利用。因此，本设计选用沥青混凝土路面。

5.4 沥青路面设计

本设计根据《沥青路面设计规范》（JTG D—2006），采用双圆均布荷载作用下的路面整体沉降（弯沉）和结构层的层底拉应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化转换与轴载多次重复效应。

5.4.1 设计任务

沥青路面设计的任务是：确定合理的路面等级，选择适合的路面类型，进行结构组合设计、路面材料配合比设计及路面结构计算等。为确保路面设计质量，在路面设计之前，应进行专门的外业调查，搜集相关资料，以作为路面设计工作的依据。在外业调查时需收集的资料有：工程地质和水文地质条件，天然土湿度和水文资料，气象资料，路面材料产地和供应情况，当地路面使用经验和其他情况，交通量及交通组成情况，投资情况，施工单位的技术力量，机具设备、劳动力组成情况，原有路基路面状况等。

在掌握了公路沿线的野外调查资料的基础上可按下列程序进行路面的设计工作：

1.根据设计任务书的要求，并综合考虑国家政治、经济、国防、旅游、公路等级、交通量和交通组成、建设投资和其他方面的要求，确定合理的路面等级和面层类型。计算在设计年限内换算为标准轴载的单车道的累计当量轴次和路表设计弯沉值，容许拉应力值。

2.确定路基回弹模量值。按路基土组与干湿类型将路基划分为若干路段(每段长度一般情况下不宜小于500m，若为大规模机械化施工，不宜小于1km)，确定各路段土基回弹模量值。

3.确定路面材料的回弹模量值。为了保证路面结构的强度与稳定性并充分发挥各结构层的功能，应考虑当地气候、土质、材料，施工等具体情况，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案，根据实测或查表确定各结构层路面材料的回弹模

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 第五章 路面结构设计

量及设计参数。

4.根据设计弯沉值计算路面厚度。对于高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土面层和整体性材料基层、底基层应验算其拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，应通过调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比以提高极阻抗弯拉强度后再重新计算：对季节性冰冻地区的高级和次高级路面，还应验算防冻厚度是否符合要求。

5.进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。 5.4.2 设计原则

为使沥青路面设计先进，经济合理，路面安全适用并与周围环境协调，在设计工作中应遵循下列原则：

1.应根据路面使用要求与当地的自然条件(包括气候、水文、土质等)，结合当地实践经验，按面层耐久、基层坚实、土基稳定的要求进行综合设计。 2.应贯彻合理选材，方便施工，利于养护，节约投资的原则，结合当地经验进行路面结构方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、强度高稳定性好、便于机械化和工厂化施工的路面结构方案。

3.应从技术经济上论证是否有必要分期修建。对分期修建的路面工程，应合理设计结构层次与厚度，使前期工程能在后期被充分利用。高速公路和一级公路的路面不宜分期修建。

4.应积极采用并推广新技术、新材料、新工艺、新设备、推行机械化施工。对高速公路和一级公路，应采用大型、高效成套的机械设备施工．以确保工程质量。

对软土地区或高填方路基及可能产生较大沉降的路段，宜按分期修建或一次设计分期实施的原则进行设计。设计时应按远景交通量设计路面结构与厚度，修筑时可酌情减薄沥青面层厚度，待路基变形趋于稳定后，再根据路面实际情况加铺沥青面层至设计厚度。待路基变形趋于稳定后，再根据路面实际情况加铺沥青面层至设计厚度。

5.4.3 标准轴载及轴载当量换算

（1）标准轴载 表5.2。

表5.2 标准轴载参数表

标准轴载名称

BZZ-100

标准轴载名称

BZZ-100

我国路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ—100表示。如下

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