三级公路路基路面 毕业设计.docx
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三级公路路基路面毕业设计
三级公路路基路面毕业设计
第一章绪论
设计是任何工程实施的灵魂和依据，只有优秀的设计才能有优质的工程。
路基路面是构成公路线形主体结构密不可分的主要组成部分，其中路面是直接供车辆行驶之用的部分，它的好坏直接影响行车速度、安全和运输成本。
路基路面裸露在大气中，其稳定性在很大程度上由当地自然条件所决定，并受人为因素的影响，经常会在还未达到规定年限时就损毁，路基的病害体现在路基沉陷、边坡滑塌、剥落、碎落和崩坍、滑坡等。
给交通运输带来了极大地不变，因此，必须加强有关部门和人民群众的意识，保养好公路已经是迫在眉睫了。
作为公路建筑的主体，路基工程具有以下特点：
工程数量大，耗费劳力多，涉及面广，投资高等。
以平原微丘区三级公路为例，每公里土石方数量为8000~16000m³，而山岭重丘区三级公路每公里土石方量可达20000~60000m³以上。
据建国以来的部分资料分析，一般公路的路基修建投资占公路总投资的25%~45%，个别山区可达65%。
路基是带状的土工构造物，路基施工改变了缘由地面的自然状态，挖、填、借、弃土涉及到当地的生态平衡、水土保持和农田水利等自然环境。
因此路基路面的设计和施工必须与当地的农田水利建设和环境保护相结合。
路基设计质量对公路的质量具有十分重要的影响，路基设计质量差，会引起路面的施工不好，而引起路基的变形或沉陷，变形破坏。
路面是供车辆直接安全、舒适、快速行驶的表面，路面设计影响到行车的质量和服务水平，因此路基路面的精心高技术的设计是十分重要的。
第二章路基工程
2.1.路基及其作用
公路是一种线性构造物。
它主要承受和满足汽车荷载的重复作用和经受各种自然因素的长期影响。
由于地形、地质和经济条件的限制，公路中线在平面上有弯曲，在竖直方向上有起伏，因此它是一条空间线，其形状称为公路的线形。
路基是公路线形的主体贯穿于公路全线，与沿线的桥梁、涵洞和隧道等相连接。
路基是按照路线位置和一定技术要求修筑的作为路面基础的带状构造物。
路基是路面的基础，它与公同承受行车的的荷载作用
2.2.路基设计的基本内容
路基设计应根据公路的性质、等级和技术标准，结合当地的自然条件，拟定正确的设计方案，作为施工的依据。
路基设计的具体内容包括以下几方面。
（1）做好沿线自然情况的勘查工作，收集必要的设计材料，作为路基设计的依据，如：
沿线地区地质、水文、地形、地貌及气象等材料。
（2）根据路线纵断面设计确定填挖高度，结合沿线地质、水文调查资料，进行路基整体工程设计。
一般路基可根据规范规定，按照路基典型断面直接绘制路基横断面图。
对下列情况，需进行单独设计：
工程地质、水文地质复杂或边坡高度超过规范规定的路基高度；修筑在陡坡上的路堤；在各种特殊条件下的路基，如浸水路堤、采用大爆破施工的路基及软土震害严重地区的路基等。
（3）根据公路沿线地下水和地表水的深度及流水情况，进行排水系统的设计，以及地面地下排水结构物的设计。
（4）路基防护与加固设计，包括坡面防护、冲刷防护与支挡结构物等的布置与设计计算。
（5）路基工程其他设施的布设与计算，如取土、弃土堆和护坡道等。
第三章路基设计
3.1.路基设计的原则
（1）路基设计应根据当地自然条件和工程工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。
河谷地段不宜侵占河床，可视具体情况设置其他结构物和防护工程。
（2）陡坡上的半填半挖路基，可根据地形、地质条件，采用护肩、砌石或挡土墙；当山坡高陡或稳定性差，不宜多挖时，可采用桥梁，悬处路台等构造物。
（3）路基设计宜避免高路堤与深路堑。
当路基中心填挖高度超过20m时、中心挖方深度超过30m时，宜结合路线方案与桥梁、隧道等构造物或分离式路基作方案比选。
本次的设计的村道，其路基应根据使用要求和当地自然条件（包括地质、水文和材料情况等）并结合施工方案进行设计，应既有足够的强度和稳定性，又要经济合理。
修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，宜将取土坑、弃土坑加以处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤赛河道。
通过特殊地质、水文条件地带的路基，结合当地实践经验，进行特别设计
3.2.路基设计
一般路基是修筑在良好的地质、水文、气候条件下的路基，其直接可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型横断面图或设计规定。
对于高填方路堤，深挖方路堑等特殊地段需要进行个别论证和验算
3.3.路基宽度
公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。
路面宽度根据通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.5～3.75m，本次设计的为三级公路，其路基宽度分为双车道8.5m和单车道4.25m，三级公路路肩宽度不得小于0.5m，否则应加宽路基。
当需要采用4.25m宽的路基时，需在适当距离（一般为200～500m）内设置错车道。
对于设置墙式护栏（护墙）路段的路基宽度，应留足墙式护栏（护墙）的内侧边缘至路面边缘的距离：
三级公路应不小于50㎝
3.4.路基高度
路基高度是指填方路基的填挖高度和挖方路基的开挖深度，即路基设计标高与地面标高之差。
由于原地面沿横断面方向往往是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差会有差别，路基高度有中心高度和边坡高度之分。
路基高度是指路基中心线处设计标高与原地面之差。
而路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方破订于路基边缘的相对高差。
路基设计标高，无中央分隔带的公路，一般为路基边缘高度，在设置超高加宽路段，则为设置加宽前的路基边缘高度。
路基设计标高是综合考虑路线纵坡要求、路基稳定性要求和工程经济要求等因素确定的。
根据路基强度和稳定性的要求，路基高度的设计，应保证路基处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合沿线具体情况和排水及防护措施确定路基的最小填土高度。
路堤填土的高矮和路堑挖方的深浅，按《公路路基设计规范》的规定，通常将大于18m的土路堤和大于20m的石质路堤视为高路堤，将大于20的路堑视为深路堑。
高路堤和深路堑的土石方数量大，占地多，施工困难，边坡稳定性差，应尽量避免。
沿河及受水浸淹的路基设计标高。
应高出设计洪水频率的计算水位0.5m以上。
注意三级道路一般路基设计洪水频率为1/25。
在本次设计中最大填方高度出现在桩号K1+980.000处为8.50m，最小填方高度出现在桩号K4+740.000处为0.03m。
最大挖方高度出现在桩号K2+240.000处为11.63m，最小挖方高度出现在桩号K2+660.000处为0.03m。
3.5.路基边坡坡度
路基边坡坡度对路基稳定是十分重要，确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。
路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，通常用1:
n（路堑）1:
m（路堤）表示其边坡坡率。
1.填方路基的边坡坡度，应根据填料的物理性质、气候条件、边坡高度以及基底的工程地质和水文地质条件进行合理的选择。
1）填土路堤边坡
如果路堤基底良好，边坡坡度可参照表3.1选用。
对边坡高度超过表中所列的总高度时，应按高路堤另行设计。
填方路基边坡坡度表3.1
填料种类
边坡高度（m）
边坡坡度
全部高度
上部高度
下部高度
全部坡度
上部坡度
下部坡度
粘质土、粉质土、砂类土
20
8
12
－
1：
1.5
1：
1.75
砾石土、粗砂、中砂
12
－
－
1：
1.5
－
－
漂（块）石土、卵石土、砾类土、碎石土
20
12
8
1：
1.5
1：
1.75
不宜分化的石块
20
8
12
1：
1.3
1：
1.5
填方边坡高时，可在边坡中部每隔8～10m设边坡平台一道，平台宽度1～3m，用浆砌片石或水泥混凝土预制块防护。
边坡平台设排水沟时，平台应做成2%～5%向内侧倾斜的排水坡度；当不设排水沟时，平台应设坡度为2%～5%向外侧倾斜的缓坡。
受水淹没的路基边坡坡度，在设计水位以下视填料情况可采用1：
1.75～1：
2.0，在常水位以下部分可采用1：
2.0～1：
3.0。
如用渗水性好的土填筑或设边坡防护时，可采用较陡的边坡。
2）填石路堤边坡
填石路堤边坡坡度，可根据石料的大小、边坡的高度以及方法，参照
表3.2选用。
边坡高度超过20m时，应按高路堤另行设计。
填石路基边坡坡度表3.2
填料规格
边坡高度
边坡坡度
施工方法
小于25㎝的石块
<6
1：
1.25～1：
1.33
填筑
小于25㎝的石块
6～20
1：
1.5
填筑
大于25㎝的石块
<20
1：
1.1
表面用较大石块砌成规则的行列，内部以一般石料分层填筑
填石边坡的外层，应选用坚硬而未风化的石料填筑，采用排砌方式可以增强其稳定性。
3.6.路基压实标准与压实度
路基压实标准是以压实度来表示的。
所谓压实度是指路基材料压实后的干密度与该材料的最大干密度（标准干密度）之比，并用百分数来表示，即：
式中：
——压实后的干密度（
）；
——标准击实试验求得的最大干密度（
）。
压实标准的制定应能满足行车荷载和自然因素对路基共同作用的要求。
路基顶面约150㎝范围内的土层，较强烈地感觉到行车荷载的反复作用以及水温的反复干湿冻融作用。
对于路基的不同层位应提出不同的压实要求，上层和下层的压实度应高些，中间层可低些。
当然，这还应同路基的填挖情况和自然因素的影响程度结合起来考虑。
下表3.3是本次道路（村道）以重型击实实验法为标准的路基压实度。
村道路基压实度表3.3
填挖类别
路床顶面以下深度（㎝）
路基压实度（%）
零填及挖方
0～30
≥92
填方
0～80
≥92
80～150
≥90
>150
≥88
注：
对于特殊干旱或特殊潮湿地区的路基压实度，上表的数值可适当降低。
第四章路面设计
4.1、面层的种类
道路的路面直接承受汽车的荷载作用，抵抗车轮磨耗。
在路面设计中，根据路面的结构力学特性，路面分为以下三种类型：
1）、柔性路面
柔性路面是指刚度较小，在车轮荷载作用下产生地弯沉较大，路面结构本身的抗弯拉强度较低，它通过各种结构层将荷载传递给路基，使路基承受较大的单位压力。
2）刚性路面
刚性路面是指面层板刚度较大，它的抗弯拉强度较高，一般指水泥混凝土路面。
3）半性路面
在沥青路面结构中含有一层或一层厚度大于15cm的半刚性基层，且能发挥其特性，在沥青路面结构成为半性路面。
4.2、对路面的要求
为了保证道路全年通车，提高行车速度，增强安全性和舒适性，降低运输成本和延长道路的使用年限，对路面具有以下要求：
1）具有足够的强度和刚度
汽车在路面上行驶时，车辆通过车轮把垂直力和水平力传递给路面，水平力又分为纵向和横向两种，此外，路面还受到车辆震动力和冲击力的作用。
路面的强度和刚度是两个既互相联系又相互区别的两个力学概念。
路面的结构应具有足够的强度，以抵抗车轮荷载引起的各个部分的各种应力，如压应力、拉应力和剪应力等，以保证路面结构不发生压碎、断裂、剪切等各种破坏。
路面结构应具有足够的刚度，使得在车轮荷载作用下不发生过大的变形和位移，保证路面不发生沉陷、车辙或波浪等病害。
2）具有足够的稳定性
路面不仅承受车轮荷载作用，由于路面袒露在大气中，因此经常受到水分湿度、大气温度等自然环境因素的影响，从而影响着路面的强度和刚度。
为了设计出适合当地气候条件、稳定性良好的路面结构，应充分调查和分析当地温度湿度状况，在此基础上选择具有足够稳定性的路面材料及路面结构。
3）具有足够的耐久性
路面在车辆荷载的反复作用下，路面使用性能将逐年下降，强度和刚度逐年衰减。
此外，路面在大气温度、湿度等自然环境因素的反复长期作用下，路面的材料性能会由于老化衰变而导致路面结构的损坏。
为了保证路面的常年的使用性能，必须精心选择有足够的抗疲劳、抗老化、抗变形的材料，更重要的是路面的精心设计和精心施工。
4）具有足够的表面平整度
路面表面平整度是影响行车安全、行车舒适性及运输效益的重要指标。
优良的平整的路面，要依据优良的施工设备、精心的设计工艺、严格的施工质量控制，此外，还应采取必要的养护措施。
随着行车的反复荷载作用，路面结构逐渐出现破坏和变形，从而使得路面的平整度下降，因此，采用强度和刚度、稳定性好的路面结构和面层材料。
5）具有足够的表面抗滑性
路面要求表面平整但不宜光滑，光滑表面，行驶时车辆在紧急制动、上下坡或转弯时容易侧滑等，容易引发交通事故。
6）具有足够的不透水性
透水的路面、雨水容易渗入路面结构和土基，这些滞留与路面表面和路面结构内部的水分，在大量车辆高速的荷载做用下，路面会出现剥落、坑洞、唧浆和网裂等早期水破坏现象。
为避免路面水的破坏，应尽量采用不透水的面层，设置路面结构排水层或有效排水层。
4.3路面的结构及组成
路面结构一般分为多层铺筑，根据使用要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同，分为若干不同层次，各层次分别承担不同的功能。
通常将路面结构分为面层、基层、垫层三个层次。
上图由上向下分别为面层、基层、垫层。
1）面层
面层是路面结构最上面的一个层次，它直接承受行车荷载的垂直力、水平力和震动冲击力的作用，并受到大气降水、气温和湿度变化等自然因素的直接影响。
因此，与其他层次相比，面层具备较高的强度、抗变形能力，较好的温度稳定性、水稳定性，良好的平整度和表面抗滑性，同时还应具有较好的耐磨性和抗渗水性。
2）基层
基层是面层的下卧层，它主要承受由面层传递的行车荷载垂直力，并将他扩散分布到垫层和土基上。
基层是面层主要的承重层，因此，它应具有足够的强度和刚度，并具有足够的扩散应力的能力。
基层经常受到雨水的侵蚀，所以，基层应具有良好的水稳定性。
同时为了保证面层有良好的平整度，还要求基层具有较好的平整度。
3）垫层
垫层处于基层和土基之间，直接与土基接触，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度、刚度、稳定性不受土基的影响。
垫层还能将基层受到的行车荷载力分布到土基中，使基层受道德压力进一步扩散，并且，能阻碍土基中的一些变形等破坏挤入到基层去。
垫层材料强度要求比一定高，但要求稳定性和隔温性能好。
第五章道路排水设计
5.1路基、路面排水系统的布置原则
5.1.1路基排水原则
1.排水设施要因地制宜，全面规划，合理布局，综合治理，讲究效益，注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。
一般情况下地面设的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过与集中，做到及时疏散，就近分流。
2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时刻适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。
3.设计前必须进行调查研究，查明水源和地质条件，考虑排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，各种排水渠道的平面布置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。
4.路基排水要注意防止附近山体的水土流失，尽量不要破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质来布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。
5.路基排水要注意和防止与当地水文条件相违背，应结合当地水文条件和道路等级的具体情况，就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须调宽经济效益。
6.为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水流入路面结构，并提供良好的排水设施，以便迅速排除路面结构上的水，以及土质松软和纵横坡较陡地段的，亦可建筑具有承受荷载和雨水共同作用的路面结构。
5.1.2路面排水原则
1.低等级公路中，路面的横坡一般应为3%～4%左右。
当位于小纵坡或超高缓和段的扭曲路面时，最小合成坡度不小于0.5%。
2.在公路交叉口排水困难地段，路面排水设计应满足行驶动力学和排水技术要求，在交叉路口前应设置泄水口。
3.对于纵坡较大的地段，弯道内侧车道、竖曲线的凹部、高路堤的桥梁端部等特殊部位，为防止过大集中水流对路基路肩、边坡冲刷，可局部设置当水缘石。
4.所有排水设施的设置，除能满足排水要求外，均应满足有利于今后养护维修。
5.为减少地表面水和地下水对面层、基层和路基的侵蚀破，迅速排除路面结构的层间水，通常将路面排水与路面结构内部排水系统综合考虑。
5.2排水系统布置及设计
本次设计的村道排水设备有边沟、排水沟，这些排水设备设在路基的不同部位，各自的排水功能，布置要求均有差异。
5.2.1边沟
设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。
边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算，根据沿线具体条件，选用标准横断面形式，边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其他人工沟渠合并使用。
边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出。
边沟的纵坡（出水沟附近除外）一般与路线纵坡一致。
平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。
特殊情况容许采用0.3%，但边沟出口间距宜缩短。
在边沟出口附近及排水困难路段，边沟应进行特殊设计。
边沟的横断面形式，有梯形、矩形、三角形及流线形等，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，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。
石方路段的边沟宜采用矩形横断面，其内侧边坡直立，坡面应采用浆砌片石防护，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。
梯形边沟的底宽与深度约0.4～0.6m，水流少的地区或低段，取底限或更小，但不宜小于0.3m；降水量集中或地势偏低的路段，取高限或更大一些。
在路堑和高路堤段，由于边沟水流向路堤坡脚处，两者高差大，必须因地制宜，根据地形与地质等条件，将出水口延伸至坡脚外，以免边沟水冲刷填方坡脚。
边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水产生冲刷，应作适当处理。
本次设计的村道边沟采用的是梯形边沟，边沟内侧坡度为1:
1.5，外侧坡度为1:
0.5，底宽和深度均为0.4m，边沟纵坡与路线纵坡坡度保持一致。
见下图5.1即为本次道路中设计的土边沟，见图5.2则为浆砌边沟。
5.2.2排水沟
排水沟主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至桥涵或路基范围以外的指定地点。
当路线受到多段沟渠或水道影响时，为保护路基不受侵害，可以设置排水沟以调节水流，整治水道。
排水沟的横断面。
一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。
用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，横断面尺寸根据设计流量确定，底宽与深度不宜小于0.5m，土沟的边坡坡度约为1：
1～1：
1.5。
排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2m，平面上应力求直捷，需要转弯时尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10～20m，连续长度宜短，一般不超过500m。
排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通，不致流速太大而产生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积，为此宜通过水文力学计算择优选定。
一般情况下，可取0.5%～1.0%，不小于0.3%，亦不宜大于3%。
若纵坡大于3%，应采取相应的加固措施。
第六章路基支挡工程设计
6.1不良地质地段路基设计原则
本次设计的四川省达州市宣汉县三级公路应根据当地水文、地质及退耕还林还草等情况，采取有效的工程或植物防护措施，防止路基病害和保证路基稳定。
6.2路基工程设计
路基防护工程一般包括坡面防护，冲刷防护，支挡防护等。
本次设计的四川省达州市宣汉县三级公路主要应用的是支挡防护工程。
6.2.1支挡工程位置及型式
本次设计路段的支挡物为挡土墙，挡土墙是支挡路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。
根据其设置的不同位置，本次设计次用的挡土墙形式主要是：
路堤挡土墙、路堑挡土墙和路肩挡土墙。
两种挡土墙均采用仰斜式，由于道路级别低，且沿线石料丰富，所以挡土墙结构形式可采用块石、片石、混凝土预制块作为砌体。
根据墙背的角度重力式挡土墙可以分为垂直式、俯斜式、仰斜式、衡重式四种类型。
在选择采用何种类型时，按结构合理，断面经济和施工方便的原则比较确定。
总结
毕业设计是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。
这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。
虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。
提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。
顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心，我的设计肯定有不足，可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我会尽快的掌握先进的知识，更好的为祖国的四化服务。
致谢
经过数月来的资料收集，分析、整理，草图创意、方案修改、确定，到设计论述的撰写，到现在基本上完成了所有毕业设计的项目——这个漫长的过程，当然是辛苦的，不过，从个人角度来说，这个更是我大学三年一次对自己专业能力的总结和升华。
毕业设计论文完结，这也意味着我在四川科技职业学院的学习奋斗生涯也即将结束。
在这里，我要感谢老师们的精心培养和教导，同学们的支持和鼓励。
我要特别感谢我们的指导老师，严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。
参考文献
[1]《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）
[2]《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）
[3]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）
[4]《沥青路面设计规范》（JTJ050—2004）
[5]《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
[6]《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）
[7]《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJD40-2002）
[8]《路基路面工程》出版社：
人民交通出版社作者：
陈忠达
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