二级公路综合设计毕业设计.docx
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二级公路综合设计毕业设计
毕业设计说明书
课题名称 **二级公路综合设计
学院（部）
专业
班级
学生姓名
学号
04月26日至05月29日共7周
摘要
本设计为南宁到玉林二级公路综合设计。
根据设计公路的交通量及其使用任务和性质，确定为双车道二级公路。
道路所经地区为丘陵区，高差变化不大，但受地形等环境条件限制。
全线总长5028米，有7个平曲线、5个竖曲线、14个过水涵洞，设计车速60km/h，路基一般宽度10m。
路面为沥青混凝土结构。
本设计说明书进行路线方案的论证，确定合适的设计方案，并推荐一个最佳方案进行详细的技术设计，包括路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，环境评价等各方面内容。
关键词：
玉林，丘陵，二级公路，平、纵、横设计，路基，路面，排水,沥青混凝土
Abstract:
ThedesignisforanewbuilthighwayinYuLinProvinceofGuangxi.Accordingtothegiventrafficvolumeservicelevelandattributeoftheproposedhighway,thehighwayisdefinedasthe2-classhighwayliesinthecenterofGuangxiProvinceofGuilinProvincetoLiuzhou,andtheroutinegoesthroughHillyregionarea.Thelengthoftherouteis5198.401meters.Thereare6culverts,4plancurves,and12Waterculvertsalongtheroutine.Thedesighvehiclespeedis80km/handthewidthofthesubbaseis12m.Thepavementismadeupofcementconcrete.Thedeterminationofhighwaygrade,horizontalalignmentdesign,verticalalignmentdesign,subgradeanddrainagedesign,pavementdesignaredescribedinthistechnicalmanaul.Thedeterminationofculverts'location,typeandspanarealsointroducedinthisderection.
Keywords:
Hillyregion,Secondgradehighway,Horizontalalignmentdesign,Verticalalignmentdesign,Subgrade,Pavement,Drainage,Asphaltconcrete
第一章绪论
交通运输是国民经济的命脉，是联系工业与农业、城市与乡村、生产与消费的纽带，在政治、经济、军事、文化等方面都有重要的作用和地位。
世界经济的发展证明，要实现国民经济的现代化，必须实现交通运输的现代化，同时交通运输的现代化程度，既反映国民经济的发展水平，也是综合国力的体现。
从改革开放以来，我国的公路交通事业得到了迅速的发展，到2005年底中国公路总里程达到192万Km全国有十四个省区高速公路突破2000km，公路运输已经深入到经济建设和社会生活得各个方面，在国民经济中占有越来越重要的地位。
高速公路的建设和使用，为汽车快速、高效、安全舒适的运行提供了良好的条件，标志着我国的公路运输事业和科学技术水平进入了一个崭新的时代。
我国的公路建设虽然取得了很大成就，但公路的落后状态仍未得到改变，与发达国家相比还有很大差距。
我国高速公路总量仅相当于美国上世纪六十年代初的水平，占公路网的比重大大低于一些发达国家，高速公路总量同我国人口、经济、资源的客观需求相比，存在较大的差距。
另一方面，我国公路不仅数量少，而且等级偏低，多为三、四级路，路面质量差，这和我国公路的设计水平较低是分不开的。
随着现代工业和现代科学技术的迅速发展,无论发达国家还是发展中国家都投入了大量的资金进行基础设施建设，公路已成为一个国家生产力是否发达的重要标志，也是一个国家实力的重要组成部分。
第二章设计技术标准的确定
2.1该公路的设计意义
南宁，广西壮族自治区首府，位于广西西南部，与越南社会主义共和国毗邻，是红豆的故乡，也是一座历史悠久的边陲古城，具有深厚的文化积淀，古称邕州，是一个以壮族为主的多民族和睦相处的现代化城市。
南宁市的旅游资源十分丰富。
早在宋代，当时的文人墨客就评出了古“邕州八景”（望仙怀古、青山松涛、象岭烟岚、罗峰晓霞、马退远眺、弘仁晚钟、邕江春泛、花洲夜月）。
在国家实施西部大开发和建立中国——东盟自由贸易区之际，具有承东启西，连南接北的区位优势，是中国经济快速发展的新区域和外商投资的新热点。
玉林，古称郁林州，州郡史两千多年，玉林是广西东南部一座具有千年历史的古城；同时也是一座正在崛起的泛北部湾中小企业名城。
现辖玉州区、福绵管理区、玉东新区（2009年12月6日挂牌成立）、北流市、容县、陆川县、博白县和兴业县。
被评为“广西文明城市”，是全国最大的内燃机生产基地、全国最大的日用陶瓷生产出口基地之一，国家级的建材生产出口基地、皮革服装基地和食品加工基地，福绵管理区被誉为“世界裤都”，博白县获国家级“中国编织工艺品之都”称号，陆川县荣膺“中国铁锅之都”。
全市有华侨及港澳台同胞100多万人，是广西最大、全国著名的侨乡。
**二级公路的建设，使玉林接首府南宁又多了一条快捷通道，玉林作为广西北部湾经济区的4+2城市，与首府南宁的空间距离心理距离进一步拉近，玉林丰富的自然资源和农副产品资源将得到更好地开发利用。
人流物流信息流将向玉林汇集，这条公路将是玉林实现较快发展的希望之路，也是玉林人民的幸福之路。
这条公路对于南宁来说，更加巩固了其作为广西首府的交通枢纽的地位，有利于其在加快构建区域性物流基地、商贸基地和旅游开发。
这条公路的建设不光是一条致富之路，更是一条和谐之路，汉族与少数名族共同发展之路。
1.2沿线地貌，地形，地质，及自然地理特征
1.2.1气候特点
玉林市地处北回归线以南，属典型的亚热带季风气候，气候温和，年均气温21°C，雨量充沛，年平均降雨量为1650毫米；光热充足，年平均日照时数为1795小时；无霜期长，年平均无霜期天数为346天。
玉林市历史上没有出现过大旱大涝的年景。
玉林终年林木苍翠，鲜花盛开，一直来被人传为风水宝地，四季皆宜旅游。
1.2.2降水量及地下水埋深
路线所经地区面向热带海洋，降水量丰富。
雨日、雨量、雷雨次数较多，属中国暴雨分区第9区。
年降水量在1600—2000mm之间，其降雨特点为平原少于山区，迎风坡多于背风坡，雨型为夏雨和台风暴雨，最大雨期长2.5—4.5天。
暴雨强度大，径流速度较快，一般汇水在10cm以下。
汇流时间一般约为30分钟左右。
潮湿系数为0.75---2.0之间。
地下水埋深一般丘陵地区为2.3米左右，平原及沟谷处约为1.3米左右。
1.2.3地形与地貌
路线所经地区地形为湿润?
?
?
?
、低山及平原，属云贵高原与东南沿海三角洲平原的过渡地区。
丘陵、低山坡面陡峻，陡达40%以上。
沟谷两侧坡面曲折，局部地段呈鸡爪地形。
该地区河流及沟谷水量丰富，地面径流资源丰富，水土流失不太严重。
1.2.4地质与土质
本地区位于南岭中等山地工程地质区的西南部。
第四纪多残积层土质为砖红色粘性土、属高液限的粘土，多为碳酸岩风化的残积土。
该地区岩石风化破碎较重，丘陵地区属于自然营力的长期作用，局部地方有岩石出露。
岩石以碳酸岩为主，花岗岩次之。
据实地调查，路线所经山地丘陵区均按土质考虑,其中松土占30%，普通土占70%；路线所经山岭重丘区：
（1）凡岩石悬崖地区，土层厚1米，为普通土，以下为岩石中，软石占40%，次坚石60%;
（2）凡有土质陡坎地区，均为土质，其中松土占30%，普通土占30%，硬土占40%;
（3）凡无陡坎悬崖地区，土层覆盖厚度约为1.5米左右，其中松土占10%，普通土占60%，硬土占30%，以下为岩石中，软石占30%，次坚石占40%，坚石占30%,土质密实，岩石风化程度中等。
1.2.5植被、作物等概况
根据中国自然地理区划，路线所经地区地处热带北部季雨林型长绿阔叶林---砖红壤性土小区，自然地理特征为热带湿润长绿林，林种主要有杉木，毛竹等用材林和油茶、油桐、剑麻等多种经济林。
主要生长于山区和半山区的丘林地带。
1.3道路等级和主要技术指标的论证和确定
道路做为一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线性构造物。
公路的路线位置受社会经济、自然地理和技术条件等因素的制约。
我们设计的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省而且美观的路线。
1.3.1交通量计算及公路等级的选用
公路等级的选用应根据公路的功能和规划交通量，结合项目所在地区的综合运输体系，远景发展，路网规划，经论证后确定。
1、规划交通量的计算
规划交通量（也称设计交通量）是指拟建道路到预测年限时所能达到的平均日交通量（辆/日），其值根据历年交通观测资料预测求得，目前多按年平均增长率计算确定。
（1.1）
——规划交通量
——起始年平均日交通量（辆/日）
γ——年平均增长率（%）
n——预测年限（年）
交通资料表
序号
汽车型号或车型
交通量（辆/日）
车辆折算系数
合计
1
小汽车
1500
1.0
1500
2
解放CA15
700
1.5
1050
3
黄河JN162
500
2.0
1000
4
东风EQ140
1000
1.5
1500
5
尼桑CWL40HD
200
3.0
600
6
长征CZ361
150-
2.0
300
由表可得起始年平均日交通量
=1050+1000+1500+300=4450辆/日
由公式（1.1）可知
=4450*（1+5.5%）=8020辆/日
根据《公路路线设计规范》（JTGD20—2006）2.1.1得双车道二级公路应能将适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为5000-15000辆。
经上述计算知到设计年限末的交通量为8020辆/日，在此区间内。
2、公路的功能
公路是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，公路运输在整个交通运输系统中也处于基础地位。
此条新建公路，将惠及南宁与玉林地区以及沿线人民，成为两地政治、经济、文化、生活交流的又一大通道。
3、公路的使用性质
新建公路为干线公路，在自治区具有政治经济意义。
4、远景发展
此条道路在未来12年内，为玉林到南宁的快速路。
随着经济的发展，人员物资的来往越来越密切，预测年平均增长率为5.5%，到第12年，此公路需满足交通量约为8020辆/日。
5、路网规划
新建公路是于南宁公路网计划的一部分，《南宁市公路网发展规划》规划到2020年，公路总里程达到11192.57公里，基本形成以南宁市为中心，以县城为节点，以高速公路为主干，以国道、省道、县道、县际公路为骨架的高等级公路网，达到“一小时交通圈”的交通要求，实现交通现代化。
从以上五个方面综合考虑，确定此条新建公路等级为二级，这样既能满足经济发展的需求，又能使资源得到合理的利用，避免修建高速公路资金筹措的困难，也避免了因为路的等级低而造成的后续高养护费用问题。
1.3.2行车速度
《公路工程技术标准》JTGB01—20032.0.5各级公路设计速度规定如表
公路等级
高速公路
一级公路
二级公路
三级公路
四级公路
设计速度（km/h）
120
100
80
100
80
60
80
60
40
30
20
南宁地区为丘陵区，沿线地理复杂，该路设计为二级公路且为干线公路，故选用行车速度V=60km/h
1.3.3最小半径的确定
当汽车在弯道上行驶时，会受离心力的作用，为保证汽车行驶安全，曲线上的路面做成外侧高，内侧低的单向横坡形式，即超高。
此时水平力可以抵消离心力的作用。
X=F*cosα-G*sinα
Y=F*sinα+G*cosα
由于α较小，故可视为sinα=tgα=ih，cosα=1;
所以，X=F-G*ih=G（v2/gR-ih）
设μ=X/G=v2/gR-ih=V2/127R-ih，该是表达了横向力系数与车速、平曲线半径及超高之间的关系，μ值愈大，汽车在平曲线上的稳定性愈大。
式中：
R--平曲线半径（m）；
μ--横向力系数；
V--行车速度（KM/h）;
v--行车速度（m/s）;
ih--横向超高系数。
不产生横向倾覆的最小平曲线半径R≥V2/[127（b/2hg+Ih）];
不产生横向滑移的最小平曲线半径R≥V2/[127（φh+ih）]
汽车在平曲线上行使时的横向稳定性主要取决于横向力系数μ值得大小。
现代汽车在设计制造时重心较低，一般b≈2hg,而φh<0.5，所以φh
依旧是汽车在平曲线上行使时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象，为此，设计中只要保证不产生横向滑移，也就保证了横向倾覆稳定性。
即半径满足R≥V2/[127（φh+ih）]即可。
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.14圆曲线最小半径规定如下表
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
一般值（m）
1000
700
400
200
100
65
30
极限值（m）
650
400
250
125
60
30
15
不设超高最小半径（m）
路拱
≤2.0%
5500
4000
2500
1500
600
350
150
路拱
＞2.0%
7500
5250
3350
1900
800
450
200
本次设计选用的圆曲线最小半径一般值为200m。
1.3.4最大纵坡、最小坡长、最大坡长；竖曲线最小半径和长度的确定
（1）最大纵坡：
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.16最大纵坡规定如下表
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最大纵坡（%）
3
4
5
6
7
8
9
本次设计选用的最大纵坡为6%
（2）最小坡长：
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.17-1纵坡最小坡长规定如下表
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最小坡长（m）
300
250
200
150
120
100
60
本次设计选用的最小坡长为150m
（3）不同坡度最大坡长：
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.17-2不同纵坡最大坡长规定如下表
设计速度
最大坡长（m）km/h
纵坡坡度（%）
120
100
80
60
40
30
20
3
900
1000
1100
1200
——
——
——
4
700
800
900
1000
1100
1100
1200
5
——
600
700
800
900
900
1000
6
——
——
500
600
700
700
800
7
——
——
——
——
500
500
600
8
——
——
——
——
300
300
400
9
——
——
——
——
——
200
300
10
——
——
——
——
——
——
200
本次设计选用的最大坡长为1200m
（4）竖曲线最小半径和最小长度：
公路纵坡变更出应设置竖曲线。
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.18竖曲线最小半径和最小长度规定如下表
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
凸形竖曲线半径（m）
一般值
17000
10000
4500
2000
700
400
200
极限值
11000
6500
3000
1400
450
250
100
凹形竖曲线半径（m）
一般值
6000
4500
3000
1500
700
400
200
极限值
4000
3000
2000
1000
450
250
100
竖曲线最小长度（m）
100
85
70
50
35
25
20
综上凸形竖曲线最小半径一般值2000m，极限值1400；凹形竖曲线最小半径1500m,极限值1000m；竖曲线最小长度为50m。
1.3.5缓和曲线的确定
缓和曲线是道路平面线形要素之一，它曲率连续变化，便于车辆遵循，离心加速度逐渐变化，乘客感觉舒适，可增加视觉美观。
当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。
缓和曲线采用回旋曲线。
缓和曲线的长度从以下几个方面考虑确定：
（1）一般汽车驾驶操作从容，旅客感觉舒适
lsmin=0.0214V3/R*αs=0.0214*803/400*0.4=68.5m
（2）由于在缓和曲线上设置有超高渐变段，如果缓和曲线太短会因路面急剧的由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。
按规范规定的适中的超高渐变率，导出缓和段最小长度。
lsmin=BΔi/p=9*0.06/（1/150）=81m
（3）车在缓和曲线上的行驶时间不应少于3秒，即缓和曲线不应短于67m。
综合考虑，缓和曲线尽量不要短于80m左右，至少不应小于规范给定的60米的要求。
1.3.6车道宽度、路肩宽度和路基宽度
（1）车道宽度：
《公路工程技术标准》3.0.2规定
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
车道宽度（m）
3.75
3.75
3.75
3.50
3.50
3.25
3.00（单车道为3.50）
本次设计选用的车道宽度为3.5*2=7m
（2）路肩宽度：
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.5路肩宽度应符合下表规定
设计速度
（km/h）
高速公路、一级公路
二级公路、三级公路、四级公路
120
100
80
60
80
60
40
30
20
右侧硬路肩宽度（m）
一般值
3.00或
3.50
3.00
2.50
2.50
1.50
0.75
——
——
——
最小值
3.00
2.50
1.50
1.50
0.75
0.25
土路肩宽度（m）
一般值
0.75
0.75
0.75
0.50
0.75
0.75
0.75
0.50
0.25
双车道
0.50
单车道
本次设计选用的硬路肩宽度为0.75m，土路肩宽度为0.75m
（3）路基宽度：
二级公路路基宽=土路肩宽+硬路肩宽+行车道宽=0.75*2+0.75*2+3.50*2=10m
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.11规定设计速度60km/h的二级公路路基宽度一般值为10m，最小值为8.5m，最小值为条件受到限制时可采用的值，本次设计需用一般值10m.
1.3.7视距的确定
《公路工程技术标准》JTGB01—20033.0.12表规定如下
设计速度（km/h）
80
60
40
30
20
停车视距（m）
110
75
40
30
20
会车视距（m）
220
150
80
60
40
超车视距（m）
550
350
200
150
100
综上停车视距为75m,会车视距为150m，超车视距为350m。
1.3.8本次设计主要技术指标
根据以上论证,这段南宁—玉林二级公路设计选用的各项技术指标为：
指标名称
单位
指标名称
单位
计算行车速度
60km/h
车道数
2
行车道宽
7m
路基宽度
10m
硬路肩宽
0.75m
土路肩宽
0.75m
停车视距
75m
会车视距
150m
超车视距
350m
圆曲线一般
最小半径
200m
圆曲线极限半径值
125m
缓和曲线最小值
60m
不设超高最小半径
1500m
最小坡长
150m
最大纵坡
6%
最大坡长
1200m
竖曲线极限
最小半径
1400m（凸）
竖曲线一般
最小半径
2000m（凸）
1000m（凹）
1800m（凹）
竖曲线最小长度
50m
超高横坡度最大值
8%
第二章路线设计
2.1路线平面设计
路线方案是根据指定路线总方向和设计道路的性质、任务以及在公路网中的作用，考虑社会、经济因素和自然条件来拟定路线走向，路线方案是否合理，不但关系到公路本身的工程投资和运输效率，更重要是的影响到路线在公路网中是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。
路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，通过多方案的比较，提出合理的推荐方案。
选线是在道路规划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。
根据设计要求、公路现状,确定公路线路走向的基本原则是:
（1）该地区公路作为旅游资源开发的主干线,其走向既要符合旅游开发发展总体规划,又要与沿乡镇规划紧密结合,合理衔接；
（2）避让村镇、干渠及高压干线等,尽可能减少拆迁民房等建筑物；
（3）新建线路选择应尽可能避免和减少破坏现有水利灌溉系统；
（4）坚持技术标准,尽可能缩短行车里程。
2.1.1平面线形设计
该地区属山地重丘区，二级公路的选线原则是以工程投资量和公路的线性指标为主导，结合并有效利用自然地形，正确安排平面线形，合理解决避让、穿越、趋近地物等问题，同时考虑纵坡的限制。
此设计段地形对路线的走向限制很大，布线应在合理有效利用自然地形、避免大填大挖的气体下，着重考虑政治、经济因素，正确处理对地物地质的避让与趋就，找出一条理想的路来。
综合以上特点，选线时注意以下要点：
（1）平面线形应力求直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调
本设计地区大部分地形对路线走线限制很大，路线不能做到直捷，但力求顺适，在平面线形要素中曲线长度所占比例比较大。
尤其在设计路线的前面地段，受地形的限制要进行绕山而行，所以有较长的曲线，路线基本上都是曲线。
（2）处理好路线与原有道路关系
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