【導讀】首先根據(jù)交通量確定道路等級，然后。結合設計規(guī)范及技術要求確定最佳路線，并進行平面設計，即初步設計。線中選取2～3公里對縱斷面、橫斷面、擋土墻和排水進行詳細設計。路段是K2+000～K4+100段，全長公里，設計車速為60km/h,路基寬度為10m。設計，要求線路順暢、填挖平衡、經(jīng)濟合理。土石方調運及借配。第1章路線設計·································································1

　　

【正文】 置了 16 個變坡點，最大縱坡為 %(760 米 )， 最小縱坡為 %，最大坡長 950 米 (%)，最小坡長 180米。 8 個凸形豎曲線， 8 個凹形豎曲線，半徑 從 3000 米到 15000 米不等 ，均滿足設計規(guī)范上的要求 。縱斷面圖詳見本設計的“縱斷面圖”。 豎曲線要素 的 計算 ： 21ii??? () LR?? () 2LT? () 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 15 RTE 22? () 22lh R? () 式中：ω — 坡度差 (%)； h— 切線上任意一點與豎曲線的距離 (m)； L— 豎曲線長度 (m)； T— 豎曲線切線長度 (m)； R— 豎曲線半徑 (m)； E— 外 矩 (m)。 豎曲線設計線形大致如下圖： 圖 縱斷面設計圖 根據(jù) 縱斷面圖 得知： 4 %i ?? ； 5 %i ?? ； 6 %i ?? ； 7 %i ? 。 (1)變坡點 4： K2+400 擬定 R=12021m，則 豎曲線要素計算 ： 4 5 4 ( 2 .5 % ) ( 4 .8 % ) 2 .3 % 0ii? ? ? ? ? ? ? ? ?坡 差 ： 為 凹 形 豎 曲 線 4 4 4 1 2 0 0 0 2 .3 % 2 7 6L R m?? ? ? ?曲 線 長 ： 44 276= 1 3 822LTm??切 線 長 ： 2 244 4 138 0 . 7 9 42 2 1 2 0 0 0TEmR? ? ??外 距 ： 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 16 設計高程計算： 豎曲線起點樁號 =(K2+400)138=K2+262 豎曲線起點高程 =+138 = 豎曲線終點樁號 =(K2+400)+138=K2+538 豎曲線終點高程 = = (2)變坡點 5:K3+100 擬定 R=14000m，則 豎曲線要素計算 ： 5 6 5 ( 0 .8 % ) ( 2 .5 % ) 1 .7 % 0ii? ? ? ? ? ? ? ? ?坡 差 ： 為 凹 形 豎 曲 線 5 5 5 140 00 % 238L R m?? ? ? ?曲 線 長 ： 55 238= 1 1 922LTm??切 線 長 ： 2 255 5 119 0 . 5 0 62 2 1 4 0 0 0TEmR? ? ??外 距 ： 設計高程計算： 豎曲線起點樁號 =(K3+100)119=K2+981 豎曲線起點高程 =+119 = 豎曲線終點樁號 =(K3+100)+119=K3+219 豎曲線終點高程 = = (3)變坡點 6:K3+640 擬定 R=7000m，則 豎曲線要素計算 ： 7 7 6 % ( % ) % 0ii? ? ? ? ? ? ? ?坡 差 ： 為 凹 形 豎 曲 線 6 6 6 700 0 % 224L R m?? ? ? ?曲 線 長 ： 66 224= 1 1 222LTm??切 線 長 ： 2 266 6 112 0 . 8 9 62 2 7 0 0 0TEmR? ? ??外 距 ： 設計高程計算： 豎曲線起點樁號 =(K3+640)112=K3+528 豎曲線起點高程 =+112 = 豎曲線終點樁號 =(K3+640)+112=K3+752 豎曲線終點高程 =+112 = 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 17 橫斷面設計 道路的橫斷面是指中線各點的法向切面，它是由橫斷面設計線和地面 線所構成的。其中橫斷面設計線包括行車道、路肩、邊溝邊坡、護坡道、分隔帶、截水溝以及取土坑、棄土坑、環(huán)境保護設施。橫斷面中的地面線是表征地脈那起伏變化的那條線。路線設計中所涉及的橫斷面設計只限于與行車道直接有關的那一部分，即各組成部分的寬度、橫向坡度等問題。 橫斷面設計一般原則 (1)設計應根據(jù)公路等級、行車要求和當?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護和使用等方面的情況，進行精心設計，既要堅實穩(wěn)定，又要經(jīng)濟合理。 (2)路基設計除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度等外，還應設置完善的排水設施和必要的防護 加固工程以及其他結構物，采用經(jīng)濟有效的病害防治措施。 (3)選線時，應盡量繞避一些難以處理的不良地段。對于地形陡峭、高填深挖的邊坡，應與移改路線位置及設置防護工程等進行比較，以減少工程量，保證路基穩(wěn)定。 (4) 沿河及受水浸水淹路段，應注意路基不被洪水淹沒或沖毀。 (5)路基設計還應兼顧當?shù)剞r(nóng)田基本建設及環(huán)境保護等的需要。 橫斷面的組成 ： 路幅是指公路路基頂面兩路肩外側邊緣之間的部分。道路的分隔方式有兩種，一種是用分隔帶分隔（整體式斷面），一種是將上下行車道分別放在不同的平面 上加以分隔（分離式斷面）。路幅布置類型包括單幅雙車道、雙幅多車道、單車道三種。設計時根據(jù)設計要求合理采用路幅形式。本設計采用整體式斷面、單幅雙車道。 如下 ： 圖 標準橫斷面圖 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 18 行車道、路肩及路拱 的 設計 行車道寬度的確定 行車道是道路上供各種車輛行駛部分的總稱 ,在一般公路和城市道路上還有非機動車道 .行車道的寬度要根據(jù)車輛總寬﹑設計交通量﹑交通組成和汽車行駛速度確定。本次設計 采用的 行車道寬為 2 =7m。 路肩 路肩是位于行車道外緣，具 有一定寬度的帶狀結構部分。從構造上來說，路肩分為土路肩和硬路肩。硬路肩是經(jīng)過了鋪裝的路肩。為了使路肩能匯集路面積水，在路肩邊緣應設置路緣石。土路肩是指不經(jīng)過任何鋪裝的路肩，它其保護路面和路基的作用，并能提供側向余寬。本次 設計采用 路肩為 寬的土路肩和 的硬路肩。 路拱 為了路面排水順暢和保證行車安全、平穩(wěn)，將路面做成由中央向兩側傾斜的拱形，稱路拱。對于不同類型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，再考慮當?shù)氐淖匀粭l件選用不同的路拱坡度。 坡度過小則排水不暢，且不利于行駛安全。本次 設計中采用的是水泥混凝土路面，路拱坡度為 2%。硬路肩采用了與路面坡度相同的 2%，而土路肩，為了能迅速排出路面上的降水，路拱坡度為 3%。路拱坡度采用雙向坡面，由路中央向兩側傾斜。 超高與加寬 為了滿足路線的線形要求，平、縱、橫三方面的協(xié)調，同時也為了滿足行車的舒適性、安全性，要做好路線彎道的超高與加寬設計。 為抵消車輛在曲線路段上行駛時所產(chǎn)生的離心力，將路面做成外側高于內側的單向橫坡的形式，這就是曲線上的超高。合理設置超高，可以全部或部分抵消離心力，提高汽車行駛在曲線上的穩(wěn)定性和舒適性。 在路拱≦ %時，半徑小于 1500 米時，要設超高。當超高橫坡度的計算值小于路拱坡度時，設置等于路拱坡的超高值或不設超高。二級公路的最大超高值為 8%。 本路段采用繞內邊線旋轉的方法進行曲線的超高。先將外側車道繞路中線旋轉，待達到與內側車道構成單向橫坡度后，整個斷面再繞未加寬前的內側邊緣旋轉，直至超高橫坡度。繞內側邊緣旋轉由于行車道內側不降低，有利于路基縱向排水。 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 19 雙車道公路超高緩和段長度按下式計算： C iBL P?? () 式中： CL — 超高緩和段長 (m)； B— 旋轉軸至車行道外側邊緣的寬度 (m)； i? — 超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差 (%)； P — 超高漸變率，即旋轉軸與車行道外側邊緣之間的相對坡度，車速 60km/h時，取 1/125。 表 繞邊軸旋轉超高值計算公式 超高位置 計算公式 注 0xx? 0xx? 圓曲線上 外緣 ch y()j j jb i b b i?? 計高之高差 起點的距離：0 yG cixLi? 距離處加寬值： x CxbbL?（比例加寬） 中線 ch? y2jj Bbi i? 內緣 ch?? ()j j j yb i b b i?? 過渡段上 外緣 cxh ( ) [ ( ) ] ( )j j G j G j y CCCxxb i i b i b B i hLL? ? ? ? 或 中線 cxh? Gjj iBib 2? y2jj CBxb i iL?? 內緣 cxh?? Gxjjj ibbib )( ?? ()j j j x yCxb i b b iL?? (資料來源：歐陽建湘：《道路課程設計》，人民交通出版社， 2021.) 汽車行駛在曲線上，各輪軌跡半徑不同，其中以后內輪軌跡半徑最小，且偏向曲線內側，故曲線內側應增加路面寬度，以確保曲線上行車的舒適與安全。為保證汽車在轉變中不侵占相鄰車道，我國現(xiàn)行的《公路工程技術標準》中規(guī)定凡圓曲線半徑小于或等于 250m 時，應設置加寬。一般在彎道內側圓曲線范圍內設置全 加寬。為了使路面由直線上的正常寬度過渡到曲線上設置了加寬的寬度，需設置加寬緩和段。在加寬緩和段上，路面具有逐漸變化的寬度。 二級公路設計中采用第 3類加寬值，并按比例過渡。在加寬緩和段全長范圍內按其長度成比例逐漸加寬，加寬緩和段內任意點的加寬值： 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 20 XX LbbL? （ ） 式中： XL — 任意點距緩和段起點的距離 (m )； L — 加寬緩和段長 (m )； b — 圓曲線上的全加寬值 (m )。 表 超高加寬計算表 交點 樁號 半徑 (m) 緩和曲線 長度 (m) 超高緩和段 長度 (m) 超高值 (%) 加寬值 (m) JD4 K2+ 275 110 110 7 0 JD5 K3+ 277 100 100 7 0 JD6 K3+ 436 90 90 4 0 橫斷面設計 的 方法 在本段路的橫斷面設計中，由于平面線形和縱斷面的不斷調整，橫斷面總體來說，小填小挖的占多數(shù)，有個別大山大溝無法調整的，采取了挖隧道和架橋的方式通過。 (1)橫斷面設計，必須結合地形、地質、水文等條件，本著節(jié)約用地的原則，選用合理的斷面形式，以滿足行車順適、工程經(jīng)濟、路基穩(wěn)定且便于施工和養(yǎng)護的要求。 (2)在具體設計每個橫斷面之前，先確定路基的標準橫斷面。 對于高填、深挖、特殊地質、浸水路堤等應單獨設計。路基標準橫斷面見“路 基標準橫斷面圖”。 土石方計算與調配 土石方計算 工程上通常采用平均斷面法來計算土石方數(shù)量。即假定相鄰兩橫斷面間為一橫斷面積為兩端斷面積平均值的棱柱體，其體積的計算公式如下： ? ?1212V F F L?? （ ） 式中： V— 體積，即土石方數(shù)量 ( 3m ）； F F2— 分別為相鄰兩斷面的面積 ( 3m )； L— 相鄰斷面之間的距離 (m )。 此方法計算簡便，較為常用，一般稱之為“ 平均斷面法 ” 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 21 土石方調配 土石方調配的目的是為確定填方用土的來源、挖方棄土的去向，以及計價土石方的數(shù)量和運量等。通過調配合理地解決路段土石方平衡與利用問題，使從路塹挖出的土石方，在經(jīng)濟合理的調運條件下移挖作填，達到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和棄土，以減少占用耕地和降低公路造價。 土石方調配方法： 土石方調配方法有多種，如累積曲線法、調配圖 法及土石方計算表調配法等，目前生產(chǎn)上多采用土石方計算表調配法，該法不需繪制累計曲線與調配圖，直接在土石方表上進行調配，其優(yōu)點是方法簡單，調配清晰，精度符合要求。具體調配步驟是： (1)土石方調配是在土石方數(shù)量計算與復核完畢的基礎上進行的，調配前應將可能影響運輸調配的橋涵位置、陡坡大溝等注明在表旁，供調配時參考。 (2)計算并填寫表中“本樁利用”、“填缺”、“挖余”各欄。當以石作填土時，石方數(shù)應填入“本樁利用”的“土”一欄，并以符號區(qū)別。然后按填挖方分別進行閉合核算，其核算式為： 填方 =本樁利用 +填缺 挖方 =本樁利用 +挖余 (3)在作縱向調配前，根據(jù)“填缺”、“挖余”的分布情況，選擇適當施工方法及可采用的運輸方式定出合理的經(jīng)濟運距，供土方調配時參考。 (4)根據(jù)填缺、挖余分布情況，結合路線縱坡和自然條件，本著技術經(jīng)濟少占用農(nóng)田的原則，具體擬定調配方案。將相鄰路段的挖余就近縱向調配到填缺內加以利用，并把具體調運方向和數(shù)量用箭頭表明在縱向調配欄中。 (5)經(jīng)過縱向調配，如果仍有填缺或挖余，則應會同當?shù)卣畢f(xié)商確定借土或棄土地點，然后將借土或棄土的數(shù)量和運距分別填注到借方或 廢方欄內。 (6)調配完成后，應分頁進行閉合核算，核算式為： 填缺 =遠運利用 +借方 挖余 =遠運利用 +廢方 (7)調配完畢，應進行合計，總閉合核算除上述外，尚有： （跨公里調入方） +挖方 +借方 =（跨公里調出方） +填方 +廢方 (8)土石方調配一般在本公里內進行，必要時也可跨公里調配，但需將調配的方向及數(shù)量分別注明，以免混淆。 (9)每公里土石方數(shù)量計算與調配完成后，須匯總列入“路基每公里土石方表”，并進行全線總計與核算。至此完成全部土石方計算與調配工作。 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 22 第 3 章 路基設計 公路路基是路面的基礎，它承受著本身 土體的自重和路面結構的重量，同時還承受由路面?zhèn)鬟f下來的行車荷載。路基是公路的承重主體。為了確保路基的強度和穩(wěn)定性，使路基在外界因素作用下，不致產(chǎn)生不允許的變形，在路基的整體結構中還必須包括各項附屬設施，其中有路基排水、路基防護與加固以及與路基工程直接相關的設施，如棄土堆、取土坑、護坡道、碎落臺、堆料坪及錯車道等。 路基類型與構造 通常根據(jù)公路路線設計確定的路基標高與天然地面標高是不同的，路基設計標高低于天然地面標高，需進行挖掘；路基設計標高高于天然地面標高，需進行填筑。根據(jù)填挖情況不同，路基橫斷面的 形式，可分為路塹、路堤和填挖結合等三種類型。 路塹 路塹是全部在天然地面開挖而成的路基。挖方邊坡可視高度和 土層情況設置成直線或折線。挖方邊坡的坡腳處設置邊溝，以匯集和排出路基范圍內的地表徑流。路塹的上方應設置截水溝，以攔截和排出流向路基的地表徑流。邊坡坡面易風化時，在坡腳處設置 ～ 的碎落臺，坡面可采用防護措施。對于本次設計中的路塹形式兩種均采用了，在挖方較大的地方設置截水溝，并設置邊溝和坡面防護。 路堤 路堤是全部用巖土填筑而成的路基。按路堤的填土高度不同，分為矮路堤、高路堤 和一般路堤。填土高度小于 1～ 為矮路堤；填土高度大于 18m（土質）或 20m（石質）的路堤為高路堤；填土高度在 ～ 20m之間的為一般路堤。本次設計中的路堤均屬于一般路堤。 半填半挖路基 半填半挖路基是指當天然地面橫坡較大，且路基較寬，需要一側開挖而另一側填筑時而行程的路基。半填半挖路基若處理的得當，可以保持土石方數(shù)量平衡，路基穩(wěn)定可靠，是一種比較經(jīng)濟的斷面形式。本次設計中的有一小段采用了。 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 23 路基設計 在工程地質和水文地質條件良好的地段修筑的一般路基設計包括一下內容：選擇路基斷面形式 ，確定路基寬度與高度；選擇路堤填料與壓實標準；確定邊坡形狀與坡度；路基排水系統(tǒng)布置和排水結構設計；坡面防護與加固設計；附屬設施設計。 路基設計的基本要求 路基設計之前，應做好全面調查研究，充分收集沿線地質、水文、地形、地貌、氣象、地震等設計資料。根據(jù)其使用要求和自然條件，并結合施工方法進行設計，既要有足夠的強度和穩(wěn)定性，又要經(jīng)濟合理。本段路基設計洪水頻率 1/50。 路基橫斷面布置 路基橫斷面布置圖如下： 圖 公路路基寬度示意圖 路基寬度 路基寬度是指公路路幅頂面的 寬度，即兩路肩外緣之間的寬度，公路路基寬度為行車到與路肩寬度之和。據(jù)任務書上各種車輛的交通量，折合成小客車的交通量為6060 輛 /日，查《公路工程技術標準》得路基寬度為 10m,取行車道寬為 2 =7m，右側硬路肩寬度為 2=，土路肩的寬度為 2=。 路基高度 路基高度是指路堤的填筑高度和路塹的開挖深度，是路基設計標高和地面標高的差值。通常路基高度是指路基中心線標高與原地面標高之差。從路基的強度和穩(wěn)定性要求出發(fā)，路基上部土層應處于干燥或中濕狀態(tài)，路基高度應根據(jù)臨 界高度并結合沿線具體條件和排水及防護措施確定路堤的最小填土高度。 湖南工業(yè)大學科技學院畢業(yè)設計（論文） 24 路基邊坡 路基邊坡坡率應根據(jù)邊坡高度及水文、地質條件合理確定。 本次設計中，路堤填方高度 H≤ 8m 時，填方路基邊坡形式采用直線形，邊坡坡率采用 1： ；路堤填方高度 8m＜ H≤ 20m 時，填方路基邊坡形式采用階梯形，在路基邊緣以下 8m內的邊坡坡率采用 1： ； 8～ 20m 采用 1： ， H≥ 20m 采用 1： 2， 8m 處設高坡平臺，平臺寬度為 2m，外傾坡率 4%，采用 漿砌片石加固。 挖方路塹整段邊坡小于等于 12m 且坡面位于下坡方向時， 路塹邊坡放緩，采用一坡到頂?shù)男问剑划斖诜铰穳q邊坡高度大于 12m 時，路塹邊坡形式采用階梯形，在路基邊緣以上 12m 內的邊坡坡率采用 1： 1； H＞ 12m 采用 1： ，第一級臺階高 8m，以上10m 設邊坡平臺，平臺寬度為 2m，采用 漿砌片石加固。 路基填料 填方路基應優(yōu)先選用級配較好的礫類土、砂類土等粗粒土作為填料，填料最大粒徑應小于 150mm。礫（角礫）類土、砂類土應優(yōu)先選作路床填料，土質較差的細粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基時，應分層填筑，每一水平層均采用同類填料。 橋涵臺背和擋土墻墻 背填料，應優(yōu)先選用內摩檫角值較大的礫（角礫）類土，砂類土填筑。細粒土做填料，當土的含水量超過最佳含水量兩個百分點以上時，應采取晾曬或摻入石灰、固化材料等技術措施進行處理。 當采用細粒土填筑時 ,路堤填料最小強度應符合