【正文】 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1章 緒 論 選題的 目的及意義 本次的嘉（蔭）蘿（北）公路 太平溝至躍進(jìn)段兩階段初步設(shè)計(jì) 位于嘉蔭和蘿北之間，嘉蔭縣位于黑龍江省東北部，小興安嶺北麓，隔黑龍江與俄羅斯與遠(yuǎn)東隔江相望。邊境線(xiàn)長(zhǎng) 249公里，被國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)為國(guó)際客貨運(yùn)輸口岸、江海聯(lián)運(yùn)港口和對(duì)外國(guó)人開(kāi)放地區(qū)。蘿北位于黑龍江省東北部，是亞洲最大的石墨礦床，林木種類(lèi)繁多，也是我省的口岸城市，對(duì)俄貿(mào)易繁榮，蘿北自然生態(tài)景觀獨(dú)特，有名山旅游經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、龍江三峽國(guó)家森林公園、望云峰滑雪場(chǎng)等名勝，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，和旅游事業(yè)的興旺，原來(lái)的公 路已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能要求，這兩個(gè)城市都是重要的邊境城市，在很多方面都有廣闊的交流空間。一直以來(lái)，隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，和旅游事業(yè)的興旺，原來(lái)的公路已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能要求，因此，經(jīng)過(guò)有關(guān)部門(mén)的研究，決定在此兩地間修建一條公路， 促進(jìn)兩個(gè)城市之間的資源流通，信息共享，共同發(fā)展，減小地區(qū)經(jīng)濟(jì)差異 。 根據(jù)兩個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，以及沿線(xiàn)自然地形條件，遠(yuǎn)景交通量，公路建成后所承擔(dān)的主要任務(wù)，擬修建二級(jí)公路， 此公路的開(kāi) 通，對(duì)公路沿線(xiàn)的居民的出行及交通運(yùn)輸和大力發(fā)展當(dāng)?shù)氐穆糜问聵I(yè)，起著非常重要的作用，有利于當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。 我 國(guó) 幅員 遼闊，公路對(duì)我們生活意義非常重要。該路的修建可以提高沿線(xiàn)附近城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，拉動(dòng)區(qū)域間的經(jīng)濟(jì)和文化交流。這條路修好之后一定會(huì)非常有利于兩地之間的發(fā)展以及沿線(xiàn)城鎮(zhèn)的發(fā)展 ！ 本次設(shè)計(jì)是在老師的具體指導(dǎo)下完成 嘉（蔭）蘿（北）公路太平溝至躍進(jìn)段 兩階段初步設(shè)計(jì)任務(wù)，以達(dá)到對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的鞏固、深化與綜合應(yīng)用，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，全面提升自己的綜合能力和素質(zhì)。要求掌握路線(xiàn)設(shè)計(jì)、路基設(shè)計(jì)、路面設(shè)計(jì)、路線(xiàn)交叉設(shè)計(jì)、小橋涵設(shè)計(jì)以及工程概算設(shè)計(jì)等有關(guān)理論和具體設(shè)計(jì)方法，并能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)獨(dú)立完成全部設(shè)計(jì)圖表。為畢業(yè)后適應(yīng)生產(chǎn)單位的 實(shí)際工作需要打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)任務(wù)及設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)任務(wù) 依據(jù)地形圖完成給定路線(xiàn)的初步設(shè)計(jì)，包括：路線(xiàn)設(shè)計(jì)、路基設(shè)計(jì)、路面設(shè)計(jì)、小橋涵設(shè)計(jì)、路線(xiàn)平面交叉設(shè)計(jì)、應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪制工程圖。 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)本路的主要依據(jù)是沿線(xiàn)的自然情況和公路規(guī)范。 本道路工程屬于一般公路黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 建設(shè)，具體設(shè)計(jì)資料如下： 地形圖，比例尺 1： 10000； 等高距為 10 米 ； 施工條件：兩側(cè)都可以取土，盡量采用機(jī)械施工 ， 地形為 山嶺重 丘區(qū)，按照中華人民共和國(guó)交通部頒布《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 [2]《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》 [3]進(jìn)行 設(shè)計(jì) ； 設(shè)計(jì)年限為 20 年 。 本公路的使用任務(wù) 功能及建設(shè)意義 本公路主要用于連通 嘉蔭 和 蘿北 兩個(gè)省內(nèi)主要 邊境 城市，以及沿線(xiàn)的小鎮(zhèn)，帶動(dòng)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。 作為與俄羅斯遠(yuǎn)東經(jīng)濟(jì)交流的窗口，急需發(fā)展更完備的基礎(chǔ)設(shè)施 。所以建這條公路可以直接帶動(dòng)兩地經(jīng)濟(jì)及文化的快速發(fā)展，對(duì)推動(dòng)兩地的發(fā)展能起到非常積極的作用。該公路位于我國(guó)的最東北部，對(duì)國(guó)防建設(shè)也有很積極的作用?？梢员ＷC人民的安居樂(lè)業(yè)。 路線(xiàn)概況 本路線(xiàn)設(shè)計(jì)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為 60km/h，路線(xiàn)位于山嶺重丘區(qū)，所以道路比較曲折，曲線(xiàn)比較多，本次設(shè)計(jì)的路線(xiàn) 共有 9個(gè)交點(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)處的特殊地形分別設(shè)置了不同的平曲線(xiàn)，其中包括四個(gè)特殊的曲線(xiàn)，一個(gè)卵形，兩個(gè) S 形，一個(gè)非對(duì)稱(chēng)。為了使公路排水通暢，免受水的危害，該路線(xiàn)上設(shè)置了 十 個(gè)涵洞，沿線(xiàn)還設(shè)了邊溝，截水溝和排水溝 及滲溝 。 查《 公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn) 》 [1]路線(xiàn)位于黑龍江省北部地區(qū)，屬于山嶺重丘區(qū)，地表植被為人工林和次生林，地勢(shì)起伏較大。公路自然區(qū)劃為 Ⅰ 2區(qū)，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季受極地大陸氣團(tuán)控制，嚴(yán)寒干燥。年平均氣溫 ℃ ，歷年極端最高氣溫 ℃ ，極端最低氣溫 ℃ ，多年平均最大凍 深 — 。 地貌類(lèi)型為溫潤(rùn)重丘，低山為主，其次為沖擊平原和沼澤，地表切割深度大部為 200— 500cm，土質(zhì)為 粉質(zhì)中液限粘土 主要自然災(zāi)害為雪害，凍脹，翻漿，水毀。年降水量 600—，地表排水暢通，不會(huì)形成長(zhǎng)期地表積水。地下水位也較低，大多路段的路基不受地下水影響。 公 路 等級(jí) 的確定及主要采用 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 確定公路等級(jí)： 10 )1( ??? nd rNN () dN — 遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年平均日交通量（輛 /日）； 0N — 起始年平均日交通量（輛 /日），包括現(xiàn)有交通量和道路建成后從其它道路吸引過(guò)來(lái)的交通量； r — 年平均增長(zhǎng)率（ %）； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 n — 遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年限 交通量年平均增長(zhǎng)率為 %，一般能適應(yīng)各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均晝夜交量 0N ? ? ?小 型 車(chē) + 中 型 車(chē) + 大 型 車(chē) ＝ 3153， 15 13 1 5 3 (1 7 .2 % )dN ???=8284，交通量在 5000～ 15000 之間，所以所選路段為二級(jí)公路 。 該道路為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為 60Km/h， 采用普通水泥混凝土路面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為 20 年，安全等級(jí)為三級(jí)，目標(biāo)可靠度 85%，目標(biāo)可靠指標(biāo) ， 變異水平為中 級(jí)，一般能適應(yīng)各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均晝夜交通量為 8284 輛 /日，在5000～ 15000 之間，交通量年平均增長(zhǎng)率為 %。 采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 表 技術(shù)指標(biāo)選取表 序號(hào) 指 標(biāo) 名 稱(chēng) 單 位 （含名山支線(xiàn)） 1 公路里程 Km 2 計(jì)算行車(chē)速度 Km/h 60 3 路基寬 度 m 4 行車(chē)道寬度 m 2 5 硬路肩寬度（全幅） m 2 6 土路肩寬度（全幅） m 2 7 中央分隔帶寬度 m 0 8 不設(shè)超高最小平曲線(xiàn)半徑 m 1500 9 最大縱坡 % 6 10 最小坡長(zhǎng) m 150 11 凸形豎曲線(xiàn)最小半徑 m 3000 12 凹形豎曲線(xiàn)最小半徑 m 3000 13 豎曲線(xiàn)最小長(zhǎng)度 m 90 14 設(shè)計(jì)洪水頻率 — 1/50 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2章 路 線(xiàn) 路 線(xiàn)方案的說(shuō)明和比較 路線(xiàn)方案說(shuō) 明 本路線(xiàn) 總長(zhǎng) 公里，地形比較復(fù)雜，道路比較崎嶇，設(shè)置的平曲線(xiàn)較多，而且由于地形比較復(fù)雜，所以特殊地區(qū)采用了一般最小半徑。由于路線(xiàn)所處地區(qū)處于山嶺重丘區(qū)，很多地方容易匯水，所以設(shè)計(jì)了良好的排水設(shè)施，共 10 個(gè)涵洞，沿線(xiàn)都設(shè)計(jì)了邊溝，截水溝和排水溝。由于某些路段地質(zhì)條件不好，所以需要對(duì)特殊地基需要進(jìn)行處理，常見(jiàn)的有基底處理，清草皮，砍挖樹(shù)根，自然橫坡較陡時(shí)地面需要挖臺(tái)階，濕軟地基處理，路基加寬填筑，防護(hù)與加固工程等。 路線(xiàn)方案的比選 如 有路線(xiàn)局部方案，應(yīng)分別進(jìn)行定線(xiàn)設(shè)計(jì)， 經(jīng)論證比較定出推薦方案 ，路線(xiàn)方案比較選擇主要考慮下列因素， 路線(xiàn)長(zhǎng)度；平 .縱面線(xiàn)形指標(biāo)的高低及配合情況；占地面積；工程數(shù)量（路基土石工程數(shù)量，橋梁涵洞）等。 對(duì)路線(xiàn)方案作深入、細(xì)致的研究，在多方案論證、比選的基礎(chǔ)上，選定最優(yōu)方案。本段路起訖點(diǎn)已定 （ N=5277830， E=22437000，高程為 360 米） ， 終點(diǎn)（ N=5277700，E=22442550， 高程為 450）， 經(jīng)分析比較，確定兩個(gè)方案，即方案一，方案二。 方案 一 是 沿河線(xiàn) ， 沿線(xiàn)高程一直增加，途中沒(méi)有遇到埡口，所以從頭到尾都是從低到高 得走向。 線(xiàn)路雖然比較平緩，但是線(xiàn)性過(guò)于普通無(wú) 法滿(mǎn)足特殊線(xiàn)性設(shè)計(jì)要求 ， 臨河一側(cè)受洪水威脅大，需做防護(hù)工程。 方案二是走 一段谷地然后沿山腰經(jīng)過(guò) 埡口，再進(jìn)入 谷底平坦地帶， 全程高程呈先升高后降低再升高，可 取到較 好的線(xiàn)形和最優(yōu)的設(shè)計(jì)， 滿(mǎn)足特殊線(xiàn)形設(shè)計(jì)要求，又方案一線(xiàn)路長(zhǎng)于方案二，所以選擇 方案二。 路線(xiàn) 平面 線(xiàn)形 設(shè)計(jì) 定線(xiàn)的原則和方法 一般原則 (1)道路平面位置應(yīng)按照道路總體規(guī)劃道路網(wǎng)布設(shè)。 (2)道路平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)應(yīng)與地形、地質(zhì)、水文等結(jié)合，并綜合考慮公路的平面、縱斷面、橫斷面三者間關(guān)系，做到平面順適、縱斷面均衡、橫斷面合理。 (3)路線(xiàn)設(shè) 計(jì)必須貫徹執(zhí)行加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和合理利用土地資源的基本國(guó)策，在確定路基、路面、橋梁、隧道、交叉、交通工程及沿線(xiàn)設(shè)施等人工構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)形式、布設(shè)位置、取棄土場(chǎng)、征用土地等設(shè)計(jì)中，應(yīng)減少因修建公路給沿線(xiàn)生態(tài)帶來(lái)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的影響，并結(jié)合綠化或采取相應(yīng)工程措施，協(xié)調(diào)、改善人工構(gòu)造物與沿線(xiàn)自然景觀間的配合，提高公路環(huán)境質(zhì)量。 (4)平面線(xiàn)形必須與地形、地物、環(huán)境、景觀等相協(xié)調(diào)，同時(shí)應(yīng)注意線(xiàn)形的連續(xù)與均衡性，并同縱斷面相互配合。 根據(jù) 171。公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范 187。[3]（ JTG D20— 2021） 規(guī)定，應(yīng)滿(mǎn)足直線(xiàn)最小長(zhǎng)度的規(guī)定，其最小長(zhǎng)度為： 當(dāng)計(jì)算行車(chē)速度≥ 60km/h 時(shí)，同向曲線(xiàn)間最小直線(xiàn)長(zhǎng)度不小于行車(chē)速度的 6 倍為宜；反向曲線(xiàn)間最小直線(xiàn)長(zhǎng)度不小于行車(chē)速度的 2 倍為宜。對(duì)于本路段，計(jì)算行車(chē)速度為 60km/h，同向曲線(xiàn)間最小直線(xiàn)長(zhǎng)度不小于 360m；反向曲線(xiàn)間最小直線(xiàn)長(zhǎng)度不小于 120m。 定線(xiàn)的方法 根據(jù)給定的起終點(diǎn)，分析其航空（直線(xiàn)）距離和所需的展線(xiàn)長(zhǎng)度，選擇合適的中間控制點(diǎn)。在路線(xiàn)各種可能的走向中，初步擬定可行的路線(xiàn)方案，（如果有可行的局部路線(xiàn)方案，應(yīng)進(jìn)行比較確定），然后進(jìn)行紙上定線(xiàn)。 (1)在 1： 10000的小比例尺地形圖上在起，終控制點(diǎn)間 研究路線(xiàn)的總體布局，找出中間控制點(diǎn)。根據(jù)相鄰控制點(diǎn)間的地形、地貌、地質(zhì)、農(nóng)田等分布情況，選擇地勢(shì)平緩山坡順直的地帶，擬定路線(xiàn)各種可行方案。 對(duì)于山嶺重丘地形，定線(xiàn)時(shí)應(yīng)以縱坡度為主導(dǎo)；對(duì)于平原微丘區(qū)域（即地形平坦）地面自然坡度較小，縱坡度不受控制的地帶，選線(xiàn)以路線(xiàn)平面線(xiàn)形為主導(dǎo)。最終合理確定出公路中線(xiàn)的位置（定出交點(diǎn)）。 (2)山嶺區(qū)地形的選線(xiàn)步驟 a 試坡 由《道路勘測(cè)設(shè)計(jì)》 [10]198定導(dǎo)向線(xiàn)。 在山嶺重丘地帶，根據(jù)等高線(xiàn)間距和所選定的平均縱坡（視路線(xiàn)高差大小，一般選 5%～ %之間）按計(jì)算得等高線(xiàn)間平 均長(zhǎng)度 a(a=等高距 /平均縱坡 ) 平均iha /? () 式中 ： a — 相鄰等高線(xiàn)間平距 平均i — 山嶺重丘區(qū)二級(jí)公路平均縱坡為 5% h — 地形圖上的等高距為 10m 所以， a =10/=20m，在 1： 10000的地形圖上， a =2cm。 將各點(diǎn)連成折線(xiàn)，即均坡線(xiàn)。 b 定導(dǎo)向線(xiàn) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 分析這條均坡線(xiàn)對(duì)地形、地物等艱苦工程和不良地質(zhì)的避讓情況。如有不合理之處，應(yīng)選擇出須避讓的中間控制點(diǎn)，調(diào)整平均縱坡，重新試坡。經(jīng)過(guò)調(diào)整后得出的折線(xiàn)，稱(chēng)為導(dǎo)向線(xiàn)。 c 平面試線(xiàn) 穿直線(xiàn)：按照 “ 照顧多數(shù)，保證重點(diǎn) ” 的原則綜合考慮平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)的要求，穿線(xiàn)交點(diǎn)，初定路線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)（初定出交點(diǎn)）。 敷設(shè)曲線(xiàn)：按照路中線(xiàn)計(jì)劃通過(guò)部位選取且注明各彎道的圓曲線(xiàn)的長(zhǎng)度。平面試線(xiàn)中要考慮平、縱、橫配合，滿(mǎn)足線(xiàn)形設(shè)計(jì)和《 公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 [3]的規(guī)定和要求 ，綜合分析地形、地物等情況，穿出直線(xiàn)并選定曲線(xiàn)半徑。 d 修正導(dǎo)向線(xiàn) 縱斷面控制：在平面試線(xiàn)的基礎(chǔ)上點(diǎn)繪出粗略縱斷面地形線(xiàn)，（可用分規(guī)直接在圖紙上量距，確定地面標(biāo)高），進(jìn)行初步縱坡設(shè)計(jì)，并根據(jù)縱坡設(shè)計(jì)情況修正平面線(xiàn)形。橫斷面較核：根據(jù)初步縱坡設(shè)計(jì)，計(jì)算出路基填挖高度，繪出工程困難地段的路基橫斷面圖（如地面橫坡陡或工程地質(zhì)不良地段等），根據(jù)路基橫斷面的情況修平面線(xiàn)形。 e 定線(xiàn) 經(jīng)過(guò)幾次修正后，最終確定出滿(mǎn)足《 公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 [3]要求，平縱線(xiàn)型都比較合適的路線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)（最終定出交點(diǎn)位置）。 根據(jù) 171。公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范 187。[3]規(guī)定，二級(jí)公路山嶺重丘區(qū)最大縱坡為 6%，最小坡長(zhǎng)限制為 150m，最大坡長(zhǎng)視其具體坡度而定。二級(jí)公路山嶺重丘區(qū)最大容許合成坡度為 9%。當(dāng)陡坡于與小半徑 平曲線(xiàn)重迭時(shí)，在條件允許的情況下，宜采用較小的合成坡度，特別是在冬季路面有積雪結(jié)冰的地區(qū)，其合成坡度必須小于 8%。為保證路面排水迅速，各級(jí)公路的最小合成坡度不宜小于 %，在超高過(guò)渡的變化處，合成坡度不應(yīng)設(shè)計(jì)為零。任意連續(xù) 3000m路段范圍內(nèi)的平均縱坡不宜大于 %。 根據(jù)以上規(guī)定，結(jié)合路線(xiàn)起訖點(diǎn)，橋涵 等控制點(diǎn)的高程，兼顧平、縱線(xiàn)形的協(xié)調(diào)和經(jīng)濟(jì)進(jìn)行拉坡。 (3) 確定各平曲線(xiàn)半徑及緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度 圓曲線(xiàn)能夠較好地適應(yīng)地形的變化，并可以獲得圓滑的線(xiàn)形，在與地形、地物等條件相適 應(yīng)的前提下，宜盡可能采用較大曲線(xiàn) 半徑，以?xún)?yōu)化線(xiàn)形和改善行車(chē)條件 ,確定圓曲線(xiàn)半徑時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 。 a 在條件許可時(shí)，爭(zhēng)取選用不設(shè)超高的圓曲線(xiàn)半徑。 b 在一般情況下，宜采用極限最小半徑的 4 至 6 倍或超高橫坡度為 2%至 4%的黑龍江工程學(xué)院本科生畢