东家冲石池高速公路施工图设计专升本毕设.docx
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东家冲石池高速公路施工图设计专升本毕设
长沙理工大学继续教育学院
自考毕业（设计）
题目东家冲~石池高速公路一阶段施工图设计
专业班级
学号
学生姓名
指导教师
设计所在单位
年月
长沙理工大学继续教育学院自考毕业设计任务书
题目
东家冲~石池高速公路一阶段施工图设计
学生姓名
学号
专业班级
指导教师
职称
教研室
毕业设计（论文）任务与要求
1．设计中能正确、灵活运用“标准”和“规范”的原则，路线方案合理，平、纵、横综合考虑较好，交通安全设施的设计合理、安全、适用。
2．设计中要求进行方案比选，以确定最优路线方案。
3．任务书中所要求的内容均较好地完成，设计文件中的说明书（含设计总说明书及各篇说明书）文字通顺，各项计算正确无误，图形和表格整洁、清晰、正确。
4．设计文件应按“公路工程基本建设项目设计文件编制办法”施工图设计的要求装订成册。
5．设计文件杜绝复印以及雷同现象。
毕业设计（论文）工作进程
起止时间
工作内容
开始日期完成日期
教研室主任（签字）系主任（签字）
长沙理工大学继续教育学院自考毕业设计开题报告
题目
东家冲~石池高速公路一阶段施工图设计
学生姓名
学号
专业名称
指导教师
开题时间
班级
一、选题目的和意义：
毕业设计是工科大学生实践教学的一个重要环节，是毕业前的一次综合性训练，是对学生在大学几年所学知识的全面检查。
通过毕业设计，可以使学生在如何进行公路施工图设计方面进行一次全面的、系统的训练，使学生了解公路施工图设计所包含的工作内容、工作程序、施工图设计文件所包含的内容及文件的编制办法等，为今后从事公路工程设计工作打下良好的基础。
通过毕业设计，既有助于提高同学们综合运用知识的能力，同时也有助于今后在工作岗位上能很快地适应工作环境。
二、主要研究内容：
1．确定路线的具体位置（含平、纵、横）；
2．计算路基超高、加宽，土石方工程数量计算及调配，确定取土坑及弃土堆的位置；
3．排水系统设计（含结构物类型及尺寸）；
4．防护工程设计（含坡面防护、支挡工程等的结构类型及尺寸）；
5．路面结构设计；
6．桥涵结构设计及布置；
7．交叉口设计（含形式选择、结构类型及尺寸、布置图）；
8．沿线设施及环境保护设施设计；
9．料场调查；
10．各项工程数量计算及统计，征地、拆迁数量计算；
11．施工组织设计；
12．编制施工图预算。
指导教师意见及建议：
签字：
年月日
教研室审核意见：
签字：
年月日
注：
此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。
长沙理工大学继续教育学院自考毕业设计中期检查表
题目
东家冲~石池高速公路一阶段施工图设计
学生姓名
学号
专业名称
指导教师
检查时间
班级
毕业设计（论文）进展情况
指导教师意见
“中期检查”主要检查毕业设计进度，主要检查以下内容：
a.学生是否清楚自己的工作内容和技术路线
b.能否按进度完成设计任务
c.能否与指导教师保持正常的师生指导关系
签字：
年月日
教研室意见
签字：
年月日
东家冲-石池高速公路一阶段施工图设计
摘要
东家冲-石池高速公路是一条新建的省级高速公路简称“东石高速”，全长2477米，设计车速100km/h,双向四车道，路基宽度为26m。
在本设计中，依据外业勘测资料，通过对K0+000至K2+477路段的原始数据的分析，根据该路段的地质情况、地形、地物及水文等自然条件的特点，依据交通部颁发的公路工程标准、设计与施工技术规范，并运用纬地道路设计软件、AutoCAD对公路的路线平面线形、纵段面线形与横断面、路基路面进行了设计与计算，绘制出路线平面图、纵段面图、横断面图、直线曲线转角表、纵坡竖曲线表、标准横断面图、路基设计表、路面结构设计图、土方计算表以及相关的其他图表，并且编写各部分相应的设计说明书等。
通过这次设计不但了解建设公路的各个步骤,而且也能熟练的运用AUTOCAD进行制图。
关键词：
高速公路；线形设计；施工图；路基；路面
Abstract
DongshihighwayisanewlybuiltprovincialhighwayfromDongjiachongtoShichi,,referredtoas"Dongshihigh-speed".Thetotallengthof2477mofthedesignpartoftheroaddesignspeedof100km/h,two-wayandfour-lane.Thewidthofsubgradeis26m.
Inthisdesign,basedonsurveydataofforeignindustry,K0+000-K2+477sectionoftherawdataanalysis,accordingtothesectionofthegeologicalconditions,topography,terrainandhydrologicalcharacteristicsofthenaturalconditions,accordingtotheMinistryofTransportationissuedhighwayengineeringstandards,designandconstructiontechniques,specifications,andtheuseofthelatitudeofroaddesignsoftware,AutoCADontherouteofthehighwayhorizontalalignment,longitudinalsectionallinearandcrosssectionofthesubgradeandpavementdesignandcalculation,tomapouttherouteplan,theverticalsegmentsurfacemap,cross-sectionaldiagram,astraightlinecurvecornertable,longitudinal,verticalcurvetable,thestandardcross-sectionaldiagram,subgradedesigntable,pavementstructuraldesign,earthworkquantitysheets,andotherrelatedgraphs,andthepreparationofthevariouspartsofthedesignspecification.
Throughthisdesignnotonlytounderstandthevariousstepsoftheconstructionofroads,butalsoskilledinusingAUTOCADdrawing.
Keywords：
expressway;alignmentdesign;constructiondrawings;subgrade;pavement
目录
摘要
Abstract
1总体设计1
1.1概况1
1.2设计标准1
1.3工程概况2
2路线4
2.1平面设计4
2.2纵断面设计4
2.3横断面设计5
3路基设计6
3.1路基横断面布置6
3.2路基压实标准6
3.3路基填料6
3.4路基处理7
3.5路基防护7
3.6路基路面排水设计7
4路面结构设计9
4.1设计原则9
4.2设计标准9
4.3交通组成、交通量及轴载换算9
4.4容许拉应力计算结果10
4.5新建路面结构厚度计算10
5排水设计12
5.1排水设计原则12
6桥涵设计12
7环境保护与景观设计12
8结论19
参考文献
致谢
第1章总体设计
1.1概况
1.1
东家冲~石池高速公路一阶段施工图设计，路基宽度为26m。
依据交通部颁发的《公路工程技术标准》JTGB01—2003和《公路路线设计规范》修订JTGD20—2006确定路线平纵面线形设计标准，具体标准执行情况如下；
（1）设计速度：
主线路线平纵面指标按设计速度100km/h控制。
（2）用地范围：
填方路基为路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外2.0m，路堑为坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外2.0m范围内的土地为公路用地范围；桥梁为桥面以外2.0m范围内的土地为公路用地范围。
1.1.1设计依据
主要设计依据为：
①《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）；
②《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）；
③《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）；
④《沥青路面设计规范》（JTGD50_2004）；
⑤《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）；
⑥《公路桥涵设计通用规（JTGD60-2004）；
⑦《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；
⑧《道路交通标志和标线》（GB5768-1999）；
⑨《公路工程预算定额》（JTG/TB06-02-2007）。
1.2设计标准
依据交通部颁发的《公路工程技术标准》（JTGB01—2003），本着公路建设标准与交通量相适应的原则，并且考虑辅道工程在本高速公路工程中的地位、作用以及服务于经济社会发展的功能要求，结合既有工程技术指标情况，采用主要技术指标表如表1-1：
表1-1主要技术指标表
序号
指标
单位
技术标准
1
设计速度
km/h
100
2
路基宽度
m
26
3
行车道宽度
m
2×7.5
4
土路肩宽度
m
2×0.75
5
硬路肩宽度
m
2×3
6
中间带
m
3.5
7
桥涵设计荷载
公路Ⅰ级
8
平曲线最小半径
m
8000
9
最大纵坡
%
3.687
10
竖曲线最小半径
m
15000
11
设计洪水频率
1/100
12
设计年限
20年
13
路面结构类型
沥青路面
14
公路等级
高速公路
第二章路线
2.1平面设计
本路段全长2477m，共设3个交点，平曲线半径都为8000m。
全线技术指标连续均衡，且与地形变化相协调，可以保证行车的安全与舒适。
2.1.1平面选线
1.2.1选线原则
（1）在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不站高产田。
平面线形应与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，造价低，运营费用省，效益好，并有利于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。
（3）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。
一般情况下路线应设法绕避特殊地基地区。
当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。
（4）选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。
1.3道路平面设计
1.3.1道路平面线性相关概念与要求
1、道路是一条带状的三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。
路线在水平面上的投影线性称为道路的平面线型，而沿中线竖直剖切再沿着道路里程展开的立面投影线型成为道路的纵断面线型。
中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。
2、在设计顺序上，一般是在尽量顾及纵、横断面平衡的前提下定平面，沿这个平面线型进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面、路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。
3、现代道路平面线型是由基本几何线型即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线型三要素”不受地形、地物限制的平坦地区或者山涧谷底、市镇及其近郊，或规划方正的农耕区、长大隧道、桥梁等构造物路段、路线交叉点及其前后路段、双车道公路提供超车的路段可以采用直线。
但直线的最大长度应该有所限制：
（1）在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车
（2）长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或者改善
2.1.2平面设计基本思路
在本路段平面线形设计中，结合公路沿线自然环境，重点考虑处理好公路与当地农业灌溉水网的关系。
使公路的修建能更方便的为当地地方经济服务，更有利方便群众，并尽量减少拆迁的干扰。
2.1.3平纵横综合设计
为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，平原地区地势平坦，纵断面以平坡为主，上、下坡多集中中在大、中桥头，由于有通航要求，桥面标高相对两侧路面标高要求高出许多，因此在桥头，桥面通常设置竖曲线，竖曲线半径要适当，既要符合高速公路技术指标要求，又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。
2.2纵断面设计
本设计路段最大纵坡3.687%，最小纵坡0.03%。
全线共设16处竖曲线，其中8处为凹形，8处为凸形，最小半径15000m；
纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。
纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。
该路地处平原区，土地资源宝贵，本项纵断面设计采用小纵坡，微起伏与该区域农田相结合，尽量降低路堤高度，路线纵断面按百年一遇，设计洪水位的要求和确保路基处于干燥和中湿状态，所需的最小填筑高度来控制标高线形设计上避免出现断背曲线，反向竖曲线之间直线长度不足3秒行程的则加大竖曲线半径，使竖曲线首尾相接。
此外，所选用的半径还满足行车视距的要求，
2.2.1纵断面设计一般要求
（1）纵坡设计必须满足《标准》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
（4）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；
（5）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；
（6）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；
纵坡变化小的，宜采用较大的竖曲线半径；
（7）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；
2.2.2纵断面设计
在本路段纵断面设计中，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；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，最小半径为15000m。
2.3横断面设计
（1）根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。
（2）根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。
（3）根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。
（4）绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。
设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。
一般直线上的断面可不示出路拱坡度。
（5）计算横断面面积（含填、挖方面积），计算土石方数量。
第三章路基设计
3.1路基横断面布置
由横断面设计部分可知，路基宽度为26m，其中路面为3.75×4=15m，中间带为3.5m，硬路肩宽度为3×2=6m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m。
路面横坡为2%，硬路肩横坡为2%,土路肩横坡为3%。
路堤坡脚或排水沟外缘2.0m，桥梁上部构造水平投影边缘外侧2.0m以内的土地为公路用地范围。
3.2路基压实标准
路基压实采用重型压实标准，压实度应符合下表的要求
表3-1路基压实度表
填挖类别
路床顶面以下深度（m）
路基压实度
零填即挖方
0~0.30
0~0.80
≥95
≥95
填方
0~0.80
0.80~1.50
＞1.50
≥95
≥93
≥90
由于路线地处水网地区，设计中应加强挖淤排水及清除表土的严格要求。
路基基底为耕地或土质松散时，应在填前进行压实，路基设计时，可考虑了清理场地后进行填筑压实，厚度按0.2m计列压实下沉所填增加的土方量。
3.3路基填料
沿线筑路用土采用备土形式，取土以利用低产田和被公路分割的边角地以及开挖河道、鱼塘等解决，在填土较高、沉降较大的地段可以利用工业废渣（粉煤灰等）做路基填料。
填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。
砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。
细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。
桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。
高速公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合表的规定，砂类土填筑。
表3-2路基填料最小强度和最大粒径要求
项目分类
路面底面以下深度（m）
填料最小强度（CBR）（%）
填料最大粒径（cm）
高速公路
填
方
路
基
上路床
0~30
8
10
下路床
30~80
5
10
上路堤
80~150
4
15
下路堤
150以下
3
15
零填及路堑路床
0~30
8
10
3.4路基处理
一般路基处理原则：
路基河塘地段，先围堰清淤、排水，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽1.0m，内倾3%，，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下0~80cm采用7%石灰土处理；路基高度≤2.0m路段，清楚耕植后，将原地面挖至25cm深压实后才可填筑，路床顶面以下均采用掺7%石灰土处理；路基高度>2.0m的路段，路床顶面以下0~60cm采用7%石灰土处理层,其他层根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。
特殊路基处理（河塘路基的处理）
路基河塘地段，先围堰，进行放水或排水挖除淤泥，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽≥1.0m，内倾3%，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m来控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下0~80cm采用7%石灰土处理。
3.5路基防护
（1）路基填土高度H≤4m时，采用拱形骨架植草防护。
（2）路基填土高度H>4m，时，采用浆砌片石衬砌人字骨架防护，骨架内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，骨架用M7.5浆砌片石镶边，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧。
（3）路线经过河塘地段时，采用浆砌片石满铺防护，并设置勺形基础，浆砌片石护坡厚30cm，下设10cm砂垫层，基础埋深60cm,底宽80cm，个别小的河塘全部填土。
3.6路基路面排水设计
3.6.1路基排水设计
（1）路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水井，渡水槽和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位0~2m以上。
（2）边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1:
1~1:
1.5,边沟的深度不应小于0.6m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致并不宜小于0.5%，边沟可采用浆砌片石，水泥混凝土预制块防护，高速公路当采用M7.5的砂浆强度，边沟长度不宜超过500m。
（3）截水沟横断面可采用梯形，边坡视土质而定，一般采用1:
1~1:
1.5，深度及宽度不宜小于0.5m，沟底纵坡不宜小于0.5%，水流通过陡坡地段时可设置跌水等或急流槽，应采用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑，边墙应高出设计水位0.2m以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2~0.4m，混凝土为0.1~0.3m，跌水的台阶高度可采用0.3~0.6m，台面坡度应为2%~3%，急流槽以纵坡不宜陡于1:
1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。
3.6.2路面排水设计
本公路的路面排水主要由拦水带、急流槽和路肩排水沟以及中央分隔带排水设施组成。
（1）路肩排水设施的纵坡应与路面的纵坡一致，当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方边坡应进行防护。
路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置排水带，并通过急流槽将水排出路基。
拦水带可采用水泥混凝土预制块或沥青混凝土筑成，拦水带高出路肩12cm,顶宽8~10cm。
急流槽的设置距按路肩排水的容许容量计算确定以20m~50m为宜，急流槽可设置在凹形曲线底部及构造物附近。
（2）中央分隔带排水
1）中央分隔带排水设施由纵向排水沟（明沟、暗沟）、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。
2）在设置超高路段，路面水由中央分隔带排水设施排出，采用凹形中央分隔带，雨水流向分隔带内部，由横向排水管排出。
设置超高段的中央分隔带的排水沟可设雨水井，雨水井的设置间距应根据流量计算确定，一般为10~30m。
3）矩形雨水井尺寸采用长×宽×深=60cm×40cm×60cm，边墙采用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑。
4）中央分隔带纵向排水沟（管）与横向排水管联接时可采用集水井的形式，横向排水管直径一般采用20~60cm水泥混凝土管或塑料排水管，管底纵坡不应小于1%，出口应采取防护措施。
多雨地区的中央分隔带，表面不作封闭时，可设地下排水渗沟，排水渗沟两侧可用沥青砂、沥青土工布或闭粘土封，排水渗沟顶与路床顶面齐平，渗沟宜采用直径5cm~8cm的硬塑料管将水引致路基边坡以外。
第四章路面结构设计
4.1设计原则
根据设计交通量，使用要求及气候、水文、土质等自然条件，并遵循因地制宜，合理选材，方便施工的原则，进行路面结构的组合设计。
4.2设计标准
沥青混凝土路面设计采用双圆垂直均布荷载
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