土木工程道路设计.docx
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土木工程道路设计
摘要
该说明书主要介绍了此次设计的整个过程，且对施工技术要求进行了说明。
说明书中对整个设计过程的思路、参考依据、设计路段的地质，地物等情况，还有各指标的拟定以及各个部分的计算都做了详细的说明。
该说明书包含文字说明和计算说明两部分，主要内容为：
路线方案比选、纸上定线、平面线形设计、纵断面线形设计、平纵面线形的组合设计、路基横断面设计、涵洞设计、挡土墙设计、路面结构设计、施工预算文件编制、主要参考文献等几个方面。
设计全过程严格按照国家规范执行。
该设计是以道路教研室下发的《毕业设计任务书》及《毕业设计指导书》为指导，严格按照《公路工程技术标准》进行设计。
关键词:
设计，施工技术，文字说明，计算说明，方案比选
ABSTRACT
Thisinstructionmainlyintroducesthewholeprocessofthedesign,andmakessomeinstructionsintherequirementofconstructionskill.Inthisinstruction,itexplainsthedesign'sthread,basisofreferences;thesection'sgeology;theprocessofworkingoutthetarget,andtheprocessofcounting.Theinstructionisconsistedoftwoparts:
theliteralinterpretationandcalculationspecification,whichinclude:
thecomparisonandchoosingofplans,paperlocation,thedesignofflatalignment,profilealignment,associatingflatandprofilealignment,roadbedtransect,culvert,abamurus,thestructureofroadsurface;thedrawingofconstructionbudgetfile,andtheinformationofreferences.Thewholeprocessofthedesigniscarriedoutaccordingtothecriterionofnation.Thedesignisguidedstrictlyby《DiplomaProjectCommission》and《DiplomaProjectInstruction》issuedbyRoadStaffRoom,andthedesigniscarriedoutaccordingto《HighwayTechnicalStandard》.
KEYWORDS:
design,constructionskill，thesection'sgeology;choosingofplans,theliteralinterpretation，calculationspecification
第1章设计综述
1概述
1.1.1设计要求
1.设计必须符合“重庆交通大学本科毕业设计规范化要求”的内容。
2.所有设计图均要求在坐标纸上（路线平面图直接在地形图上完成），手工绘制（计算机绘制的路线平面图只完成路线与曲线表部分）。
3.说明书必须用计算机打印；表格可采用计算机绘制。
4.图幅要求：
297×420（A3复印纸）。
5.设计文件在答辩完后进行装订，共装订成二册，第一册为说明书，第二册为设计图表。
6.设计文件（包括说明书）严禁雇人代做、抄袭。
一经查出，毕业设计成绩为“不及格”。
1.1.2设计的主要目的
1、通过道路综合设计，对设计的《标准》、《规范》等有关知识进一步熟悉和合理运用，提高学生在将来现场分析和解决实际问题的能力。
2、加强设计、计算、绘图（包括计算机运用）、文字表达等的实际训练，为学生毕业后适应生产实践的需要打下坚实的基础。
3、培养学生树立正确的设计思想、踏实严谨及理论联系实际的工作作风。
1.1.3设计任务
完成在指定的起、终点之间（3公里左右）的新建公路设计,设计阶段为一阶段施工图设计,要求按公路等级二级、设计车速60km/h进行设计.设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定.路基宽度10米，桥涵与路基同宽；路面宽度7米，路面、硬路肩横坡2.0%；路肩宽3米，土路肩横坡3.0%。
1.1.4设计数据
公路所经地区地形图4张（比例1：
2000）。
1.1.5交通量组成
交通量:
交通量年增长率为7%,近期交通量如下（表1.1）
车型
交通量
车型
交通量
车型
交通量
黄河JN162
250
交通SH141
150
解放CA10B
100
东风EQ140
100
延安SX161
50
长征CZ361
100
1.1.6地理、地质状况
1、气候：
自然地理条件:
该区属湿润的亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6度左右。
冬季最冷的1月平均12.8摄氏度，夏季最热的7、8月平均28.2摄氏度。
年均降雨量达1304.2毫米，平均相对湿度为79%,主要气候特点是炎热潮湿。
一般是夏季潮湿，而冬季稍显干燥，干湿季节分明。
春秋两季气候温和，集中的雨季是在夏天。
2、地质：
1～3米为粘土，以下为砂页岩。
3、材料及设施供应情况：
沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石，沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应。
1.1.7其它数据
有关数据由指导老师给定（如起终点位置,等级,设计车速,设计洪水位,专题特色设计数据等）。
1.2设计后应提交的设计文件
1.2.1说明书
1.2.2设计图
1.路线平面设计图（全线）
2.路线纵断面设计图（全线）
3.路基标准横断面设计图（1公里）
4.横断面设计图（1公里）
5.小桥设计图（一座）
6.涵洞设计图（一道）
7.路基防护工程设计图（挡土墙1整段）
8.路面结构图（全线）
9.专题特色设计
1.2.3设计表格
1.直线、曲线及转角表（全线）
2.路基土石方数量计算表（1公里）
3.路基设计表（1公里）
4.路基排水及防护工程数量表（1公里）
5.路面工程数量表（全线）
6.平曲线上路面加宽表（全线）
7.施工图预算表
1.3设计说明
1.3.1设计概况
本次我的毕业设计课题是对一条新建二级公路进行线性设计，从多种方案中选出最优方案。
路线全长2662.480米，设计阶段为两阶段施工图设计，设计车速60km/h，线路起点高程173.07米，终点高程139.85米，高差33.22米。
平曲线最小半径220米，最大半径500米。
缓和曲线最小长度50米，最大长度120米。
最小纵坡长360米，最大纵坡长730米，最小纵坡0.551%，最大纵坡4.425%。
纵坡最大半径4000米，最小半径2000米。
路线（方案比选，平曲线的设计计算，纵断面的设计计算）
路基（横断面设计，土石方调配）
路面（结构组合，厚度计算，拉应力验算）
桥涵（涵位选择，主要材料，地基基础，施工要求）
挡土墙（设置、验算及说明）
施工图预算
问题及建议
1.3.2设计标准
主要技术指标表（表1.2）
序号
指标名称
单位
规定指标值
采用指标值
1
地形类别
山岭重丘区
2
公路等级
二级公路
二级公路
3
设计速度
公里/小时
60
60
4
路基宽度
米
10
10
5
行车道宽度
米
7
7
6
硬路肩宽度+土路肩宽度
米
2×0.75+2×0.75
7
圆曲线一般最小半径
米
200
220
8
圆曲线极限最小半径
米
125
9
最小缓和曲线长度
米
50
50
10
平曲线最小长度
米
100
156.716
11
最大纵坡
%
6
4.425
12
最小纵坡
%
0.3
0.551
13
最小坡长
米
150
360
14
凸型竖曲线一般最小半径
米
2000
4000
15
凸型竖曲线极限最小半径
米
1400
16
凹型竖曲线一般最小半径
米
1500
2000
17
凹型竖曲线极限最小半径
米
1000
18
竖曲线最小长度
米
50
61.878
19
路面结构
沥青砼路面
第2章技术指标的确定
2.1平面线形指标的确定
2.1.1直线的适用条件
1、路线完全不受地形，地物限制得平原区或山区得开阔谷底；
2、市镇及其近郊或规划方正得农耕区等以直线为主体的地区；
3、为缩短构造物长度，便于施工，创造有利的引道条件；
4、平面交叉点附近，为争取较好的行车和通视条件；
5、双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好的超车路段。
2.1.1.1直线的最大长度
直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。
规范规定，山岭重丘区二级公路最大直线长度为1200米，本设计速度不大于60km/h故无最大长度限制。
2.1.1.2直线的最小长度
同向曲线间的直线最小长度为6V，即360米。
反向曲线间的直线最小长度为2V，即120米。
2.1.2圆曲线
圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。
1.线的最小半径
（1）极限最小半径
（2）一般最小半径
平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此《规范》规定了一般最小半径。
（3）不设超高最小半径
当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。
圆曲线半径（表2.1）
技术指标
60（KM/h）
一般最小半径
200
极限最小半径
125
不设超高
最小半径
路拱
1500
路拱
1900
2、曲线的最大半径
选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。
3、曲线半径的选用
在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为500米，极限最小半径及一般最小半径均未采用，设置曲线最小半径为220米。
4、曲线的最小长度
公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。
由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。
平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。
2.1.3缓和曲线
缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：
（1）离心加速度变化率不过大；
（2）控制超高附加纵坡不过陡；
（3）控制行驶时间不过短；
（4）符合视觉要求；
因此，《规范》规定：
二级公路（V=60km/h）缓和曲线最小长度为50m。
2.2纵断面设计技术指标的确定
2.2.1纵坡
纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。
1、最大纵坡
汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其它阻力增加,必然导致行车速度降低。
一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。
尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。
因而，应对最大纵坡进行限制。
最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，《规范》对V=60km/h的二级公路最大纵坡规定如下：
二级公路：
最大纵坡为6%。
本设计中设置最大纵坡为4.425%。
2、最小纵坡
各级公路的路堑以及其它横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡。
当必须设计平坡（0.0%）或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。
3、最小坡长
如果坡长过短,变坡点增多，形成“齿形”的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。
为提高公路的平顺性，应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求，同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换檔时间，通常汽车以计算行车速度行驶9s－15s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。
《标准》规定二级公路（V=60km/h）最小坡长的Smin=150m
4、最大坡长
汽车沿长距离的陡坡上坡时，因需长时间低挡行驶，易引起发动机效率降低。
下坡时，由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命，影响行车安全。
一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑，对坡度的最大坡长应加以限。
《标准》规定二级公路（V=60km/h）最大坡长如下表：
二级公路（V=60km/h）的纵坡长度限制（表2.2）
纵坡坡度（%）
3
4
5
6
纵坡长度（m）
1200
1000
800
500
5、平均纵坡
平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。
为了合理运用最大纵坡、缓和坡段及坡长，应控制路线总长度内的平均纵坡，《规范》规定二级公路越岭路线的平均纵坡以接近5.5%（相对高差为200-500米）和5%（相对高差大于500米）为宜。
并注意连续3000m路段范围内的平均纵坡不宜大于5.5%。
i平均=h/L
式中i平均——平均纵坡
h——相对高差
L——路线长度
2.2.2竖曲线
为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡点处均应设置竖曲线。
1、竖曲线半径
（1）凹形竖曲线最小半径
对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：
限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。
《规范》规定取Rmin=1500m的要求设计竖曲线，设计中设置的凹曲线最小半径为2000米。
（2）凸形竖曲线最小半径
确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。
通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时，由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。
此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。
当变坡角较小时，不设竖曲线也能保证视距，但变坡角较大时，必须设竖曲线以满足行车视距的要求。
《规范》规定取Rmin=2000m的要求设计竖曲线，设计中设置的凸曲线最小半径为2500米。
（3）一般最小半径和极限最小半径
在条件许可的条件下，应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求，但上述的最小半径，在条件较差时，并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。
《标准》规定在设计速度为60km/h时，凹形竖曲线半径的一般值为2000m；极限值为1400m；凸形竖曲线半径的一般值为1500米，极限值为1000米，竖曲线最小长度为50m。
当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值，当受地形条件及其它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。
2.3路基
2.3.1路基设计的基本要求
路基应根据其使用要求和自然条件（包括地质、水文和材料情况等）并结合施工方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。
影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。
设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑。
修筑路基取土坑和弃土堆时，应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道，通过特殊地质、水文条件下的路基，应做好调查研究，并结合当地实际经验，进行个别设计。
2.3.2路基宽度
公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。
当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时，尚应包括这些部分的宽度。
《标准》规定设计速度为60km/h时，山区二级公路的车道宽度为3.5米，硬路肩宽度取0.75米（一般值）或0.25米（最小值），土路肩宽度取0.75米（一般值）或0.5米（最小值）。
本设计取路基宽度为10米，其中行车道宽度为3.50米，硬路肩宽度为0.75米，土路肩宽度为0.75米。
2.3.3路基高度
路基高度有中心高度和边坡高度之分。
中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。
边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。
路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的地下水﹑毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性。
路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。
若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。
使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。
填土高度小于1.0－1.5m，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5－18m范围内的为正常路堤。
大于20m的路堤为高路堤。
路基设计标高,新建公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高，加宽地段，则为设置超高，加宽前的路基边缘标高。
改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。
设有中央分隔带的高速公路，一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。
2.3.4边坡坡度
（1）路堑边坡坡度
路堑边坡坡度，应根据当地自然条件、土石种类及其结构、边坡高度和施工方法确定。
当地质条件良好且土质均匀时,可参照规范所列数值范围，结合已成公路的实践经验采用。
路堑边坡表（表2.3）
土和岩石种类
边坡最大高度（m）
路堑边坡坡度
一般土
20
1：
0.5～1：
1
一般岩石
－
1：
0.1～1：
0.5
（2）路堤边坡坡度
路堤边坡坡度，当路堤的基底情况良好时可参照规范规定。
2.4路面
2.4.1路面设计的基本要求
各级公路的行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带均应铺筑路面。
公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、性质、当地材料及自然条件，结合路基进行综合设计。
路面应具有良好的稳定性和足够的强度，其表面应达到平整、密实和抗滑的要求。
各级公路路面可根据交通量发展需要一次建成或分期建成。
2.4.2路面等级
路面等级一般按下表的规定选用（表2.4）
公路等级
采用路面等级
汽车专用路
高速公路、一级公路
高级
二级公路
高级或次高级
一般公路
二级公路
高级或次高级
三级公路
次高级或中级
四级公路
中级或低级
2.4.3路拱坡度
路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件，按规定的数值采用。
土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%－2%。
各种路面的路拱坡度（表2.5）
路面类型
路拱坡度（％）
沥青混凝土、水泥混凝土
1~2
其它黑色路面、整齐石块
1.5~2.5
半整齐石块、不整齐石块
2~3
碎、砾石等砾料路面
2.5~3.5
低级路面
3~4
2.4.4路面排水
各级公路，应根据当地降水与路面的具体情况设置必要的排水设施，及时将降水排出路面，保证行车安全。
高速公路与一级公路的路面排水，一般由路肩排水与中央分隔带排水组成；二级以下公路的路面排水，一般由路肩横坡和边沟排出。
第3章线形设计
3.1平面设计
3.1.1选线原则
1、确定路线特性
路线前半段左侧有一段山岭，穿越难度比较大，山谷下还有一座水坝由于路线不能影响水坝,因此涉及路线与水坝距离的确定,是路线起始阶段的一个重要控制点,路线后半段沿线右侧又是一段山岭，但左侧比较平缓。
使得路线的工程量比较大，因此应以纵断面为主安排路线，控制路线高程,其次是横面和平面。
故路线几乎是沿着山岭和山谷进行选线。
2、公路选线原则
选线是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，选线人员必须认真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。
山区地区公路选线应符合以下原则：
（1）根据道路使用任务和性质，综合考虑路线区域国民经济发展情况与远景规划，正确处理好近期与远景的关系，在总体规划的知道下，合理选择方案。
（2）认真领会任务书的精神，深入现场，多跑、多看、多问、多比较，深入调查当地的地形、气候、土壤、水文等自然情况，以利于选择有价值的方案进行比较。
（3）充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从行车的安全、畅通和施工养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，做好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、经济。
（4）充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线城镇及地方经济的发展，但是人口密集，特别是耕地尤为紧张能，人均耕地0.5~1.0亩，修一条高等级公路要占用许多土地，在选线时，要考虑到尽可能少占耕地，不破坏农田水系，常用的方法是利用河堤，利用河堤好处较多可以减少拆迁，可以节约土地用量，可以带动沿线经济的发展利于公路网络建设，可以加快路网建设的速度。
3.1.2选线步骤
1.全面布局
全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。
就是在起讫点及中间必须通过的控制点之间寻找可通过的路线带，并确定一些大的控制点（比如：
垭口、特殊桥位），连接起来形成路线的基本走向。
全面布局是通过路线视察，经过方案比较来确定的。
方案比较是选线中确定路线总体布局的有效方法，在可能布局的多种方案中，通过方案比较决定取舍，选择出技术合理，费用经济，切实可行的最优方案。
路线方案的取舍是路线设计中的重要问题，方案是否合理，不仅直接关系到公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响到路线在公路网中的作用，直接关系到是否满足国家政治，经济及国防的要求和长远利益。
2.逐段安排
逐段安排是在大控制点间，结合地形、地质、水文和气候等条件逐段定出小控制点。
3.具体定线
这是在逐段安排的基础上，根据技术标准并结合自然条件，综合考虑平、纵、横三方面因素，反复穿线插点，具体定出路线位置的工作。
我国现采用实地定线和纸上定线两种。
本次设计采用纸上定线的方法。
纸上定线是在大比例地形图上具体定出公路中线位置的方法。
它包括纸上定线和实地放线两个步骤。
首先定导向线，在地形图上定线；再次修正导向线，作平面移线。
纸上定线要从经济合理性出发确定中线最终位置，纸上定线必须反复比较考虑，多次移线。
正确采用技术标准，在工程量变化不大的情况下采用较高标准，一般不采用极限指标；也不能片面采用高指标，尽量少占房地、减少拆迁，不要破坏过多自然环境，定线与环境保护相结合。
1）定直线
根据地物,地形,地质以及其它因素确定的平面控制点,用“
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