一级公路施工设计图交通土建设计.docx
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一级公路施工设计图交通土建设计
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毕业设计（论文）
题目：
陕西省商州至陕豫界一级公路施工设计图
第一章绪论5
1.1.1设计标准5
致谢..................................................................................................................................................35
参考文献..........................................................................................................................................36
摘要
随着社会的发展，我国的公路建设取得了巨大的成就。
陕西省商州至陕豫界一级公路是道路是一条三维空间的实体。
它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。
一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。
路线在水平面上的投影称作路线的平面。
沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。
中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横切面。
路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。
三者是相互关联，既分别进行，又综合考虑。
本设计论文首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、耕地、建筑物等的分布情况。
然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，边坡设计，沥青路面设计。
关键词：
路基；路面；涵洞；沥青；砼；横断面
ABSTRACT
WiththesocialdevelopmentofChina's,ShanxiProvince,circlesaoftheroadcenterline.Theprojectionofthelineintheoftheroute.Thecenterlineofanypointoflawtothecutsurfaceisthecross-sectionoftheroadatthatpoint.Routedesignistodeterminetheroutespatiallocationandsizeofthevariouspartsofthework,thatiscommonlyreferredtoastheroutegraphicdesign,routeprofiledesignandcross-sectionaldesign.Threeareinterrelated,andbothwere,andconsidering.Thedesignthesistobefamiliarwithtopographicmapsandtotheoriginaldata,andanalysisofthedistributionofitstopography,thelineselection,programcomparisonandselection,line,graphicdesign,profiledesign,thecross-sectionaldesign,earthworkcalculations,ofEarthwork,slopedesign,thedesignoftheasphaltpavement.
Keywords:
roadbed;pavement;culverts;asphalt;concrete;cross-section
第一章绪论
1.1.1设计标准
根据本项目工程可行性研究报告和交通部文件，结合陕西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
单位
规范值
采用值
公路等级
四车道高速公路
四车道高速公路
服务水平
级
一
一级
设计速度
公里小时
80
80
路基
整体式路基宽度
米
24.5
24.5
路面
沥青混凝土
沥青混凝土
平面
圆曲线一般最小半径
米
700
5000
圆曲线极限半径
米
400
--
圆曲线不设超高最小半径
米
4000
5000
缓和曲线最小长度
米
85
200
平曲线最小长度
米
170
269.353
纵断面
最大纵坡
%
4
2.0833
最小坡长
米
250
233.430
凸形竖曲线一般最小半径
米
10000
53130
凸形竖曲线极限半径
米
6500
---
凹形竖曲线一般最小半径
米
4500
11560
凹形竖曲线极限半径
米
3000
--
竖曲线最小长度
米
85
360.008
设计荷载
计算荷载
公路—I级
公路—I级
设计洪水频率
特大桥
1300
1300
大中小桥、涵洞、路基
------
1.1.2路线走向及工程概况
起点位于窑家坳，起点桩号为K0+000，终点位于横冲，终点桩号为K2+803.432，全长2.803Km。
全线采用四车道高速公路标准：
计算行车速度采用800公里小时，路基宽度24.5米，桥涵设计荷载采用公路Ⅰ级。
该段路线全场长2.8公里，全线挖方202353m3,填方400551m3，小桥562米1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
路线大致沿南东-北西向展布，路线起于窑家坳、青草坝、茶园、止于横冲。
沿线交通较为方便。
测区地形起伏大，海拔高程多在38m～235m，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，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4.5度，四季有大风，春秋冬季多偏北风，夏季多地方性大风大雨。
公路沿线经过的河流主要为渌水一级支流潭水。
每年3～8月为汛期，雨量集中，暴雨后河水陡涨；每年9月至次年2月为枯水期。
因此暴雨季节汇流较快，水力坡降大，流速较大。
路线所经区域按全国水文分区为59区。
1.1.3.3工程地质条件
1）、地形地貌
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38～235m，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103～5°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。
勘察区褶皱发育，一般为直立的背、向斜。
本段大的褶皱楚东桥短轴背斜等。
褶皱轴部走向为北东或北北东向。
背斜的核部为泥盆系。
本段一般以中小型断层为主。
共发育14条断层（F1～14）。
，本段较大规模的断层为发育于板杉铺旋卷构造附近的黎家桥逆断层（F2）、石回咀逆断层（F3）、十里长冲逆断层（F9或F13）。
其中黎家桥逆断层倾向南东，倾角约50°；石回咀逆断层倾向北西，倾角约60°；十里长冲逆断层倾向南东，倾角约30°路线两次与该断层相交，断层带附近的泥质板岩受挤压痕迹较显著。
除这三条规模较大的断层外，其余一般为平移断层。
区内发育的断层一般未直接出露，均被第四系覆盖，发育宽度一般不明。
勘察区构造以单斜构造及褶皱为主，未见活动断裂发育的痕迹，新构造运动地震动反应谱特征周期为0.35S，因此，路线所经地段区域稳定性良好。
区域地质构造对路基稳定无大的影响。
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。
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。
勘察区地下水主要有第四系松散堆积物孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水三种类型。
孔隙水主要赋存于砂卵石及山间谷地砂性土或碎石土中，主要接受大气降水补给，以渗流形式排泄于湘江及其支流中。
基岩裂隙水主要赋存于岩石的表层裂隙中，接受大气降水补给，水量一般较小；但在节理裂隙发育的岩石中，水量较大。
岩溶水分布于灰岩中，大气降水通过溶沟、溶槽、溶蚀裂隙下渗，储存于溶洞、溶沟、溶蚀裂隙等管道。
1.1.4建设条件
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。
1.1.5与周围环境协和自然景观相协调情况
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。
1.1.6路基路面
1.1.6.1设计依据
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。
1.1.6.2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
整体式路基
1
路基宽度
米
24.5
2
中央分隔带
米
2.0
3
路缘带
米
2×0.5
4
行车道
米
4×7.5
5
硬路肩
米
2.5
6
土路肩
米
0.75
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6.0m时，边坡按1:
1.5设计；当边坡高度大于6.0m时，大于6.0m的部分，根据地形变化情况分别采用路肩墙、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1.5m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。
4）、对于斜坡路堤、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
路堤挡墙控制在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20米内，对于高挡墙，均需进行特殊计算。
1.1.7桥梁、涵洞
1.1.7.1桥梁部分
桥梁以简支梁桥为主，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。
桥梁采取的荷在等级为公路Ⅰ级，桥面宽为26米，起点K0+547终点K0+577，全长30米。
桥梁平面，在直线上。
纵断在i=1.03%的纵坡上。
上部结构采用3x10普通钢筋混凝土简支梁桥，下部结构为：
柱式墩、扩大基础，U型桥台、扩大基础。
1.1.7.2涵洞部分
圆管涵预制管节中节长1.0m节，端管节0.5m节。
管涵内径1m，管壁厚10cm，埋置超过9米适当增加管壁厚度，涵基础厚度用2倍管涵壁厚，基础砂砾垫层20㎝，涵身每4～6m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150cm。
涵洞基础埋置深度见设计图纸。
涵洞施工注意事项：
1）、涵洞设计中基本采用标准斜交角。
施工中可根据实际地形、地质情况，选拔非标准交角，合理调整涵位，或者对涵洞进出口型式作必要的调整，但应注意进出口与路基排水系统及原沟渠的协调处理。
2）、为使涵台与盖板连接起到支撑作用，涵台顶面作成椅背与盖板顶面齐平抵紧。
也可采用栓钉连接的方式，此时台帽应预埋与盖板锚栓孔位置相对应的锚栓钢筋。
3）、对于钢筋混凝土明板涵，在台帽上设置三角垫层，以使涵面形成1.5%的横坡。
4）、台帽或涵台顶面，应铺设厚度不小于1cm的油毛毡垫层。
5）、管节必须在混凝土达到设计强度的70％以后，才能脱模、堆放和运输。
脱模时应在管壁上注明适用的填土高度。
6）、涵洞顶上及涵身两侧在不小于两倍孔径范围的填土须分层对称夯实，相对密度达到95%。
7）、施工过程中，当洞顶覆土厚度小于0.8m时，严禁任何重型机械和车辆通过。
8）、与涵台结合部分的涵洞基础，必须戳毛并预留钢筋，使涵台与基础结合更好。
1.1.7.3通道及人行天桥
本项目通道及人行天桥的设置，共分以下几种类型：
机耕通道兼排水净宽5.0m净高3.5m主要供行人车通行及排水
机耕通道净宽4.0m净高3.0m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，本标段共布设通道6处，设置天桥2处。
第2章平纵横设计
2.1.1选线
2.1.1.1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。
2.1.1.2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）路线的布设结合沿线地形、地物、地质等自然条件，路网布局、互通式立交设置，严格遵照《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003）及《公路路线设计规范》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。
2.1.2道路等级的确定
2.1.2.1已知交通量资料
表2.1路段初始年交通量（辆日,交通量年平均增长率6.85%）
三菱
T653B
黄河
JN163
江淮
HF150
太脱拉138S
解放SP9200
湘江HQP40
东风EQ155
436
486
636
436
486
686
536
2.1.2.2折算标准
如下：
表2.2各汽车代表车型与换算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
＞19座的客车和载自量＞2t的货车
大型车
2.0
载质量＞7t至≤14t的货车
拖挂车
3.0
载质量＞14的货车
2.1.2.3交通量计算
根据表2.1和表2.2计算初始年交通量为：
N0=436×1.0+486×1.0+636×2.0+436×1.5+486×3.0+686×3.0+536×2.0=7436辆日
2.2.4确定公路等级计算
查《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003）1.0.4该公路远景设计年限为20年，远景设计年限交通量N按《道路勘测设计》P13公式（1-1）计算：
N=N0×（2.1）
由公式（2.1）得：
N=N0×（1+k）20-1=7436×（1+6.85%）20-1=26185.2辆日
拟定该公路为高速公路四车道，设计车速为100kmBC=70°14′14″
BC=109°45′46″
（二）、转角计算
=109°45′46″-10423′4″=5°22′44″（右）
2.1.3.3圆曲线计算
（1）ABC段即JD2
已知=5°22′44″，圆曲线半径R=5000m,缓和曲线长=200m.
平曲线图大致如下:
其中：
—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）
图2.2JD2平曲线图
根据《道路勘测设计》公式（3-13），公式（3-14），公式（3-15），公式（3-16），公式（3-17），公式（3-18），公式（3-19）：
q=（2.3）
p=（2.4）
（2.5）
外距：
（2.9）
超距:
（2.10）
由公式（2.3）计算得：
q=2-=99.999m
由公式（2.4）计算得：
p==0.249
由公式（2.5）计算得：
=1.15
由公式（2.6）计算得：
由公式（2.7）计算得：
=669.353（m）
由公式（2.8）计算得：
=269.353（m）
由公式（2.9）计算得：
=5.846（m）
由公式（2.10）计算得：
=0.339（m）
AK0+000.000
+LAB+1403.378
JD2K1+403.378
－T－334.864
ZHK1+068.515
+LS+200
HYK1+268.515
+LY+269.353
YHK1+537.868
+LS+200
HZK1+737.868
-L2-669.3532
QZK1+403.192
+J22+0.3392
JD2K1+403.378
校核无误。
2.1.4纵断面设计
纵断面设计中，本着保护自然环境的设计理念，尽量使路线顺应自然地形的起伏；充分考虑与地方道路在纵面的交叉关系，处理好上跨或下穿的关系；尽量控制路基填土高度，以减小拆迁占地；变坡点位置及标高、坡率和坡长、在满足平纵组合的情况下优化组合，竖曲线半径尽量采用较大值。
2.1.4.1纵断面设计的原则
（1）纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。
（2）纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。
（3）平面与纵断面组合设计应满足：
（4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
（5）平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。
（6）平、纵线形的技术指标大小应均衡。
（7）合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。
（8）与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。
2.1.4.2纵坡设计的一般要求
①纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003）的有关规定，一般不轻易使用极限值。
②纵坡应力求平缓，避免连续陡坡，过长陡坡和反坡。
③纵断面线形应连续，平顺，均衡，并重视平纵面线形的组合。
2.1.4.3曲线设计注意要点
竖曲线设计计算从行车安全，舒适和视觉良好的要求来看，要求纵断面线形注意有以下几点：
在短距离内应避免线形起伏，易使纵断面线形发生中断，视觉不良；
避免“凹陷”路段，若线形发生凹陷出现隐蔽路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全；
在较大的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓些；
纵断面线形设计应注意与平面线形的关系，汽车专用公路应设计平、纵面配合良好协调的立体线形；
纵坡设计应结合沿线自然条件综合考虑，为利于路面和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于0.3%为宜，保证排水要求。
考虑设计洪水位保证路线的最低标高，以免遭受
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