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公路毕业设计说明书
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二○一二届毕业设计
清镇至贵阳公路第四合同段综合设计
学院：
公路学院
专业：
公路工程
姓名：
张晓根
学号：
2101080607
指导教师：
潘兵宏
完成时间：
2012年6月
摘要
该设计是清镇至贵阳二级公路第四合同段的综合设计。
该路段位于全国公路自然区划的Ⅲ区，土质为粉质土，稠度为1.05。
根据公路网的规划、当前交通量和远景交通量，公路的使用任务、功能和性质综合确定该道路等级应为（山岭重丘区）双车道的二级公路，设计车速为60km/h。
在此基础上，结合沿线自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案论证与比选，确定合理的设计方案。
并推荐一个最佳方案进行详细技术设计，内容包括：
路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，并完成施工图设计阶段应完成的各种图、表及设计说明书。
关键字：
交通量，公路等级，自然条件，路基路面，排水
ABSTRACT
ThisisacomprehensivesecondclasshighwaydesignofQingtowntoGuiyangcityinGuizhouprovince.ThisareaislocatedatIII4whichisonthebasisoftheNationalHighwaydivideddistricts.Thesoilispulverousanditsconsistencyindexis1.05.Accordingtothegiventrafficvolume,servicelevelandattributeoftheproposedsecondclasshighway,whichisdesignedtobetwo-lanesandthedesignedvelocityis60km/h.Withthelocalnaturalconditionandmaintechnicalstandard,throughanalysisandcomparisonofseveralfeasibleplans,themostproperoneoftheseisrecommendedandsubsequentlycarriedoutindetail,includingthedesignofalignment,subgrade,pavement,drainage,culvertandbridge.Therearealsovariousmaps,tables,directionswhicharedesiredinstagesofthedesign.
KEYWORDS:
trafficvolume,naturecondition,subgradeandpavement,drainage
第一章概述
1.1公路建设意义
贵阳是中国贵州省的省会，位于中国西南云贵高原东部，是我国西南地区重要的中心城市之一，是贵州省的政治、经济、文化、科教、交通中心和西南地区重要的交通通信枢纽、工业基地及商贸旅游服务中心。
贵阳是中国首个”国家森林城市“，被中国气象学会评为“中国避暑之都”，良好的气候资源，尤其是在夏季让人感到凉爽和舒适，非常适宜旅居和外地客商避暑。
面积：
8034平方公里。
人口：
4324561人（2010年）。
气候条件：
亚热带湿润温和型气候。
地区生产总值：
1383.07亿元（2011年）。
清镇至贵阳公路的建设对完善和提高全国和贵州省的公路网，促进和加强省内地区之间的交通往来和经济联系以及进一步加强贵州省的联系具有重要作用；同时对贵州省社会经济发展、带动沿线城市化进程和促进沿线旅游业的发展都具有十分重要的现实意义。
1.2沿线自然地理特征
1.2.1地理位置：
贵阳市位于贵州省中部，地处云贵高原的东斜坡上，川黔、贵昆、黔桂三铁路交点，大西南川、滇、黔、藏四省中距出海口最近的省会，属全国东部向西部高原过渡地带（东经106°07′～107°17′，北纬26°11′～27°22′之间）。
地形、地貌走势大致呈东西向延展，地势起伏较大，南北高，中部低。
奇特的喀斯特地貌大量分布，既有高原山地和丘陵，又有盆地和河谷、台地，海拔最高为1762米，最低506米，市区中心海拔1071米。
东、南与黔南布依族苗族自治州的瓮安、龙里、惠水、长顺4县接壤，西靠安顺市的平坝县和毕节地区的织金县，北邻毕节地区的黔西、金沙两县和遵义市的遵义县。
1.2.2气候:
贵阳是低纬度高海拔的高原地区，市中心位于东经106度27分，北纬26度44分附近，海拔高度为1100米左右，处于费德尔环流圈，常年受西风带控制，属于亚热带湿润温和型气候，兼有高原性和季风性气候特点。
冬季常受“昆明准静止锋的影响，易出现连阴雨天气。
夏季受西南季风影响，降水充沛。
贵阳市年平均气温为15.3℃，年极端最高温度为35.1℃，年极端最低温度为-7.3℃，其中，最热的七月下旬，平均气温为24℃，最冷的一月上旬，平均气温是4.6℃。
年平均相对湿度为77%，年平均总降水量为1129.5毫米，年平均阴天日数为235.1天，年平均日照时数为1148.3小时，年降雪日数少，平均仅为11.3天。
夏无酷暑，冬无严寒，空气不干燥，四季无风沙，宜人的气候是贵阳的骄傲，博得了“上有天堂，下有苏杭，气候宜人数贵阳”之美誉。
尤其在夏季，贵阳夏季平均温度为23.2℃，最高温度平均在25-28℃之间，最低温度平均在17-20℃之间。
最高温度高于30摄氏度的日数少，紫外线强度较弱。
即使出现30℃的温度，早晚也很凉爽，只要不在烈日下曝晒，室内通风状况良好，没有空调设备也绝无汗流浃背、夜不能寐的炎热。
在街头很少见人手持扇子，晚上还得盖薄被，而在高山上却有“一雨变成冬”之说，是“天然大空调”。
特别是与素有“火炉”之称的城市相比，贵阳不愧为名副其实的避暑胜地。
在2006年“中国十佳避暑旅游城市”评选中，贵阳以“具有夏季特别是最热月平均气温舒适度的优势”荣登榜首。
在联合国亚太组织等七大机构的八大硬指标中，贵阳气候的舒适度占据了极大比重。
从2006年开始，每年的“中国十佳避暑旅游城市”的评选中都摘得桂冠。
贵阳夏季雨水充沛，为500毫米左右，夜间降水量占全年降水量的70%，干湿季不明显。
重工业基本远离市区，城市污染轻，全年出现轻度污染日数少，空气质量良好，无灰霾天气发生，空气清新，宜人舒适。
贵阳市年雷电日数平均为49.1天，雷电电解空气中的水汽，产生较多的负氧离子，同时贵阳市拥有植被完整的环城林带，素有“林城”之称，环城林带更提供了富足的负氧离子，在景区空气的负氧离子含量高，平均每立方厘米达2700个以上，超过正常值的几倍，居全国各著名景区的前列，可谓“天然氧吧”。
1.2.3环境:
贵阳市环境保护工作已形成较为完整的管理体系和地方性环境法规体系。
“十二五”期间确保单位GDP能耗继续下降；清洁能源使用率提高到60%；主要污染物排放总量控制在国家和省的要求以内，空气质量优良率稳定在95%；城市生活污水集中处理率达95%以上，切实加强耕地尤其是基本农田的保护；森林覆盖率达到45%。
2004年11月，全国绿化委员会、国家林业局授予贵阳“国家森林城市”称号。
2007年，贵阳市森林面积达到427.27万亩，森林覆盖率达到41.78%，城市建成区绿地面积5148.04公顷，绿化覆盖率41.12%，绿地率39.88%，人均公共绿地9.45平方米，中心区人均公共绿地5.15平方米。
2008年，贵阳市建成区绿化覆盖率已达42.1%，荣获建设部“国家园林城市”称号。
总面积132万亩的第二环城林带已经形成。
再加上原先建成的长70公里、宽1－7公里，总面积13.6万亩的一环林带，无疑为贵阳的生态环境装上了“双保险”。
贵阳城区绿化走上了“绿化、美化、彩化”协调发展的道路，形成了以公园、市区主干道、滨河、广场绿化及环城绿带为主体，各次干道绿化及机关、学校、企业、住宅区庭院绿化为补充的点、线、面相结合的园林绿化体系，达到了“三季有花、四季常绿”的绿化标准。
贵阳步入了中国园林绿化先进城市行列，被国家建设部评为“全国园林绿化先进城市”。
贵阳还拥有全国卫生城市、中日环境合作示范城市、中国优秀旅游城市等称号。
第二章公路等级及主要技术标准确定
2.1交通量分析
交通组成以及交通量如下表2.1所示。
表2.1交通组成以及交通量
车型
解放CA15
黄河JN162
东风EQ140
小汽车
辆/日
780
460
800
1650
根据《公路工程技术标准》JTGB01-2003-2.0.2款，交通量换算以小客车为标准车型。
其系数规定为：
表2.2所示
表2.2各汽车代表车型与车辆折算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
说明
小客车
1.5
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
＞19座的客车和载质量＞2t～≤7t的货车
大型车
2.0
载质量＞7t～≤14t的货车
拖挂车
3.0
载质量＞14t的货车
根据以上规定，各种汽车折合成小客车，起始年平均日交通量
现在标准交通量为N0，远景设计交通量为Nα，交通量年均增长率为4.7%。
假定为一级，则设计年限为15年，Nα=N0（1+i）（n-1）=（1650×1.0+780×1.5+800×1.5+460×2.0）×（1+0.047）（15-1）=9397（辆/日）
2.2等级和设计速度的确定
有《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（以下简称《标准》），上述交通量符合双车道二级公路交通量（5000-15000辆/日）。
根据技术标准1.0.5，作为干线公路，在促进地区经济发展，立体交通网的形成，旅游事业的发展及抗洪防灾方面都具有积极意义，确定该公路的等级为二级公路。
该公路地处山岭重丘区，所以设计速度为60km/h。
2.3主要设计技术标准
根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），本公路各项指标如下表2.3所示：
表2.3主要设计指标表
一般最小半径
200米
极限最小半径
125米
不设超高最小半径
1500米
缓和曲线最小长度
60米
圆曲线部分最大超高值
8%
超高渐变率最大值
1/125
超车视距
350米
停车视距
75米
同向曲线间直线最小距离
360米
反向曲线间直线最小长度
120米
最大纵坡坡度
6%
最小纵坡坡度
0.5%
凸型竖曲线半径
一般值
2000m
竖曲线最小长度
一般值
120m
最小值
1400m
最小值
50m
凹型竖曲线半径
一般最小
1500m
路基宽度
10m
极限最小
1000m
行车道宽度
3.5m
路拱横坡
2%
土路肩横坡
3%
硬路肩宽度
0.75m
土路肩宽度
0.75m
根据《标准》规定，路基设计洪水频率如表2.4所示
表2.4路基设计洪水频率
公路等级
高速公路
一
二
三
四
设计洪水频率
1/100
1/100
1/50
1/25
按具体情况确定
为了保证路面排水，《规范》还规定各级公路的最小合成坡度不宜小于0.5%；当合成坡度小于0.5%时，应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。
第三章路线平面设计
3.1选线原则及初步定线
3.1.1平面设计原则
在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：
（1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
（2）设计速度为60km/h公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。
本路线计算设计速度为60Km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适应，尽量做到了“平包竖”。
（3）保持平面线形的均衡与连贯
为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。
在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。
本设计中长直线后面的圆曲线半径都相对较大。
（4）避免连续急弯的线形
连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。
在设计中可在曲线间插入足够的直线或回旋线。
（5）平曲线应有足够的长度
平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整。
缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程。
路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。
这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。
一般认为，θ≤7°应属小转角弯道。
在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。
3.1.2平面线形设计指标的确定原则
路线的平面设计所确定的几何元素是以设计行车速度为主要依据的。
本路段平面线形主要以基本线形和S型为主。
按直线——回旋线——圆曲线——回旋线——直线的顺序组合。
为了实现行连续，协调，回旋曲线——圆曲线——回旋线之比尽量符合1:
1:
1～1:
2:
1.
（一）直线
作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中最为广泛。
一般在定线时，只要地势平坦，无大的地物障碍，定线人员都应首先考虑使用直线。
笔直的道路给人以短捷直达的良好印象，具有明确的方向性，汽车受力简单，驾驶员操作简易。
但是过长的直线并不好，直线线性大多难于与地形相协调，过长的直线易使驾驶员单调﹑疲倦。
所以运用直线适应根据路线所在地段的地形、地物、地貌并考虑驾驶者的视觉，心理状态等因素合理布设。
直线的最大长度应有所限制，在长直线上纵坡不宜过大，长直线应与大半径凹形竖曲线组合为宜，但在任何情况下都要避免追求长直线的错误倾向，道路两侧宜采取种植不同的树种或设置一定的建筑物。
直线线形亦不宜过短，考虑到线性的连续和驾驶的方便，相邻两曲线之间应有一定的直线长度。
同向曲线间若插以短直线，容易把直线和两端的曲线看成为反向曲线的错觉，甚至把两个曲线看成是一个曲线。
这种线形破坏了线形的连续性，容易造成驾驶员操作的失误。
其中间的直线长度是指前一曲线的终点到后一曲线的起点之间的距离。
这种线形，当直线较短时，在视觉上容易形成直线与两端曲线构成反弯的错觉；当直线过短甚至把两个曲线看成是一个曲线，破坏了线形的连续性，形成所谓的“断背曲线”。
因此《规范》规定：
当设计速度≥60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h）的6倍为宜。
本段设计中同向曲线间的直线最小长度为360m。
反向曲线是指两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所形成的平面线形。
由于两弯道转弯方向相反，考虑到其超高和加宽缓和的需要，以及驾驶人员操作的方便，其间的直线最小长度应予限制。
《规范》规定：
当设计速度≥60km/h时，反向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜。
当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S型曲线。
本段设计中反向曲线间直线最小长度为120m。
直线的最长长度没有具体规定，值得注意的是无论是高速公路还是低速路在任何情况下都要避免追求长直线的错误倾向。
（二）圆曲线
各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。
在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。
在确定圆曲线半径时应注意：
一般情况下，在地形条件许可时，应力求使半径尽可能接近不设超高最小半径；地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线性要素相协调，使之构成连续﹑均衡的曲线线形；应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合。
为便于驾驶操作和行车安全与舒适，汽车在任何一段线性上行驶的时间都不应短于3s,在曲线上行驶里程需要9s；如果中间的圆曲线为零，形成凸型曲线，但凸型曲线两回旋线衔接，对行车不利，只有在受地形限制的山嘴或特殊困难情况下方可使用。
因此在平曲线设计时，圆曲线的最小长度一般要有3s行程。
该设计中最小长度为50m。
我国《标准》对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径三个最小半径，见表3-1，
表3.1各级公路圆曲线最小半径
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
极限最小半径（m）
650
400
250
125
60
30
15
一般最小半径（m）
1000
700
400
200
100
65
30
不设超高的最小半径（m）
路拱≤2%
5500
4000
2500
1500
600
350
150
路拱>2%
7500
5250
3350
1900
800
450
200
在运用平曲线半径的三个最小半径时，应遵循的一般原则是，在地形条件许可时，应力求使半径尽可能接近不设超高最小半径，一般情况下或地形有所限制时，应尽量采用大于一般最小半径，只有在地形特别困难不得已时，方可采用极限最小半径。
选用曲线半径时，最大半径值一般不应超过10000m为宜。
（三）缓和曲线
缓和曲线是道路线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。
其作用是曲率连续变化，便于车辆遵循，离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适，超过横披及加宽逐渐变化，行车更加平稳，与圆曲线配合，增加线形美观。
在一般情况下，特别是圆曲线半径较大时，车速较高时，应该使用较长的缓和曲线。
由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度，以使驾驭员能从容地打方向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完成。
所以，应规定缓和曲线的最小长度。
由于在缓和曲线上设置有超高过度段，如果过度段太短则会因路面急剧地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。
在超高过渡段上，路面外侧逐渐抬高，从而形成一个“附加坡度”，当圆曲线上的超高值一定时，这个附加坡度就取决于过渡段长度，附加坡度或称超高渐变率太大和太小都不好，太大会使行车左右剧烈摇摆影响行车安全，太小对排水不利。
《规范》规定了适中的超高渐变率，由此可导出计算过渡段最小长度的公式：
（m）（3-1）
式中：
B——旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；
△i——超高坡度与路拱坡度代数差（%）；
p——超高渐变率。
本例中满足超高的缓和曲线长度为58.125m。
缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短，过短会使驾驶员操作不便，甚至造成驾驶操纵的紧张和忙乱。
一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s，于是
（m）（3-2）
考虑了上述影响缓和曲线长度的各项因素，《标准》制定了各级公路缓和曲线最小长度，如表3-2。
表3.2各级公路缓和曲线最小长度
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
缓和曲线最小长度（m）
一般值
130
120
100
80
50
40
25
最小值
100
85
70
60
40
30
20
综上所得缓和曲线最小长度为60m。
当圆曲线半径大于1500m时，满足不设超高最小半径，可以不设缓和曲线。
本例中最小缓和曲线分别于JD3、JD4、JD5处设置为60m。
同时平曲线最小长度不得小于表3-3之规定。
表3.3各级公路平曲线最小长度
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
一般值（m）
1000
850
700
500
350
250
200
最小值（m）
200
170
140
100
70
50
40
3.2综合分析
该设计路段的平面地形图，比例为1：
2000，等高线的等高距为2米。
整个地段，地势起伏较大，高差大。
地形上属于山岭重丘区。
但后半段有比较平坦整齐的平地可以利用。
（1）尽量少占农田。
（2）起终点高差较大，属于典型的山岭重丘区，纵坡方向基本上沿起终点的大致方向不变，因此，不宜设置反向的纵坡。
（3）从填挖工程上看，起点附近填挖较大，中间段、终点附近基本贴着地面先走填挖平衡较好，所以必须综合考虑整体的工程量及填挖平衡问题。
（4）道路平面主线确定后，要注意细部的控制和处理。
通过调整避开了神峪中心卫生院。
（5）在满足平面线形要求的条件下，尽量减少填挖，平面指标的选择也应考虑纵向的指标，使平纵指标相协调。
3.2.1方案拟定
在平曲线半径设计方面一般应考虑曲线的变化不宜过大，故采用近似的平均布置。
由于一些地段较难布线故采用了布设圆曲线的方法来避绕建筑等，如交点6处，采用半径为400的圆曲线以此来绕避城镇。
路线方案的初步拟定
初步拟定了以下两种较好的可能路线方案（详见平面设计图纸）：
方案（起点→JD1→JD2→JD3→···→JD8→终点）
方案的确定考虑到了干线公路的作用以及远景规划目标，：
线形好，标准高，指标均衡等，并且反向曲线半径较大，在一定程度上改善了线形的美观和行车的安全及舒适性。
3.2.2选线遇到的问题及解决方案
（一）平均纵坡问题：
设计路段的起终点高差不大，而起终点间距离有6500m左右，因此，路线走向主要考虑的是行车的安全、稳定、舒适性，没有刻意的限制纵坡的坡长和坡度，很好的考虑到了填挖方平衡。
（二）交点6的确定：
在第一次定线时，未设交点6，路线要穿过城镇，虽然路线较近，指标也较高，但需要拆迁，工程量大，后来设交点6后，路线避开了城镇，减少了工程量。
（三）交点2的确定：
第一次定线时，交点2位置靠下，目的是避开山脊，但后面路段侵占了大量的农田，虽然路线线性条件较好，但不满足尽量少占农田的原则，故修改了交点2的位置，使路线在交点2后避开了农田。
第四章纵断面设计
4.1设计原则与相关指标控制
4.1.1纵断面设计步骤及其注意的问题
路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计，由于公路路线是一条空间带状曲线，路线的平面、纵断面和横断面相互影响，因而在纵断面设计之前的选（定）线阶段，设计人员实际上已对纵坡设计的部分内容进行过考虑。
在室内进行纵断面设计时，设计人员一般要根据实地选（定）线时的意图，以及桥涵、路基、地质等方面对路线纵断面设计的要求，综合考虑工程技术与工程经济因素，定出路线的纵坡，再选择合适的竖曲线半径。
其步骤如下：
（一）平面数据和纵断面地面线数据的准备
拉坡前需要准备平面线形设计数据、纵断面地面线数据。
本次设计采用的是电子地形图，平面定线完成后，建立数模优化地面线高程后，进行纵断面插值获得平面线形通过的地面线数据
（二）试坡
试坡主要是在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术标准、选线意图，结合地面起伏情况，以“控制点”为依据，在这些点位之间进行穿插和裁弯取直，试定出若干坡度线。
经过对各种可能的坡度线方案进行反复比较，最后选出既符合技术标准，又能满足控制点要求，而且土石方数量较省的设计线作为初定坡度线。
试坡时应该注意以下问题：
A.注意纵断面线形组合
相邻两个同向凹
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