路桥毕业设计之商州至陕豫界高速公路上塬至宋湾段设计设计说明.docx
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路桥毕业设计之商州至陕豫界高速公路上塬至宋湾段设计路桥毕业设计之商州至陕豫界高速公路上塬至宋湾段设计设计说明设计说明商州至陕豫界高速公路上塬至宋湾段设计商州至陕豫界高速公路上塬至宋湾段设计第1章设计说明1.1设计概况1.1.1概况本设计为商州至陕豫界高速公路（K5+400K6+460）综合设计，该设计路段的实现将对带动该地区经济发展、方便地方人民群众生活起到积极作用；也是联系本地与外界的一条重要通道。
本线路设计按高速公路设计，路基宽度26.0m，双向四车道，设计速度为100Km/h，其余标准均执行公路工程技术标准JTGB012003。
本路线起点里程桩号为K5+400，坐标：
X=3735399.4641,Y=465372.073，终点里程桩号为K6+460，坐标：
X=3735208.9365,Y=466412.3874，全长1060m。
1.1.2沿线自然地质情况1、地形、地貌本路段属秦岭山区。
受复杂地质构造变动与内外地质应力长期作用，形成了山间盆地河谷丘陵为主的地貌。
总体地势西北高，东南低；河谷两侧高，向丹江河谷降低。
地貌单元为古溶原，溶原面积广阔，中间偶见风化溶蚀残余的石灰岩孤山，呈馒头状山包，高差不大，一般小于50m，基岩呈裸露或半裸露状。
2、气候、水文本路线段属北温带亚湿润气候与北亚热带湿润气候过渡带，四季分明，冬春长，夏秋短，水热同季，垂直差异明显，具山地气候特点。
年平均气温12.813.8，降水量比较丰富，降雨量725毫米，降水主要集中在夏秋两季。
夏季间有冰雹，霜期始于10月下旬，终于次年3月底，冻土深度8.616.8cm。
3、工程地质概况结合区域地质资料，本路段地质构造属秦岭褶皱系的北秦岭加里东褶皱带、纸房永平褶皱束、太白商县褶皱束，南秦岭礼县柞水华里西褶皱带等构造单元，经多次构造变动，岩层褶皱伴有侵入岩体与发育的断裂，形态不完整，节理密集，岩石破碎。
4、地震基本烈度属秦岭山地，第三纪以来区域新构造活动比较强烈，总体以断块、地垒式抬升为特征，其间还有山间盆地形成。
抬升表现为多级夷平面、多级（高低漫滩与一四级）基座式阶地，还有峡谷、河流袭夺（截弯取直）及历史地震等现象。
据国家质量技术监督局中国地震动参数区划图（GB18306-2001），本线路地震烈度为：
商州区属度区，丹凤县属度区。
1.1.3主要设计指标和技术标准
（1）公路等级：
高速公路。
（2）设计速度：
100km/h。
（3）路基宽度：
26.00m，中间带宽度：
3.5m（含路缘带），行车道宽度：
23.752m，硬路肩宽度：
3.00m，土路肩宽度：
0.75m，路缘带宽度：
中间路缘带宽0.75m，边缘路缘带宽0.5m。
（4）最大纵坡度：
0.778%；最小纵坡度：
0.359%；最大合成纵坡：
10%。
（5）不同纵坡的最大坡长：
0.778%-950m、2.294%-110m。
（6）最小坡长：
110m。
（7）凸形竖曲线最小半径：
10149.00m；（8）竖曲线最小长度：
155.92。
（9）标准轴载：
Bzz-100。
（10）设计使用年限：
沥青混凝土路面设计使用年限为15年，水泥混凝土路面设计用年限为30年。
（11）沥青路面设计使用年限内主线一个车道上的累计当量轴次：
2.27107次。
（12）路线设计起始点及设计高程：
起点桩号：
K5+400设计高程：
632.52m终点桩号：
K6+460设计高程：
637.29m1.2路线纵断面设计说明1.2.1纵断面设计原则纵坡设计原则1.纵坡设计必须满足公路工程技术标准的各项规定。
2.为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。
3.纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。
4.一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和弃方，降低造价和节约用地。
5.平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。
6.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。
平纵组合的设计原则1.平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；2.平曲线与竖曲线大小应保持均衡；3.暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理悦目；4.平、竖曲线应避免不当组合；5.注意与道路周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。
竖曲线半径选择说明1.平纵面组合设计，即竖曲线的起终点最好分别在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要在缓和曲线以外的直线或圆弧段上；2.竖曲线的半径应大于公路工程技术标准中规定的竖曲线的最小半径和最小长度；3.相邻竖曲线的衔接应平缓自然，相邻方向竖曲线之间最好插入小段直线段且这段直线段至少应为计算行车速度的3S行程，当半径比较大时应亦直接连接。
超高设计本线路K5+730至K6+000是半径R=1200的弯道。
在此段有超高设计，尤其是K5+830至K5+900为最大超高4%。
1.2.2本路线具体纵断面设计结合以上原则，进行纵断面设计。
首先从地形图上依据平面线形读取高程数据，然后在厘米图纸上点绘地面线。
标注出控制点。
在标出控制点的纵断面图上，根据技术指标选线意图，结合地面起伏变化，在这些点间进行穿插和取直，试定出若干条直坡线，初步定出变坡点，变坡点选在整10米桩上。
然后进行调整，使得所定的纵坡的最大和最小坡度、坡长满足技术标准。
最后定坡，设置竖曲线。
本路段设计纵坡为i1=0.778%，最小坡长为1540.00m。
具体计算表见“纵坡、竖曲线表”。
1.3路基横断面设计说明公路横断面设计是根据行车对公路的要求，结合当地的地形、地质、水文等自然条件，来确定横断面的形式、各组成部分的位置及尺寸。
1.3.1路基横断面设计步骤1、横断面图按1：
200的比例绘制，点绘出横断面地面线。
2、根据路基设计表的成果，将横断面的填挖值及有关资料抄于相应桩号的断面上。
3、确定边坡坡度以及边沟、排水沟、截水沟的形状与尺寸。
4、绘横断面的设计线。
5、计算横断面的填挖面积，并分别标于横断面上。
1.3.2路基横断面设计1）路基标准横断面本公路属于高速公路，采用整体式路基，双向四车道，路基宽度26m。
其中：
行车道7.50m2，硬路肩3.00m（含右侧路缘带0.5m）2，土路肩0.75m2，中央分隔带2.0m，左侧路缘带0.5m2。
2）路基横栱坡度路拱横坡度采用2%。
为保证施工简便，利于机械化。
外侧土路肩超高方式随行车道一起超高。
3）路基设计标高路基设计高为中央分隔带外侧边缘处路面标高。
4）路基超高及加宽路段超高按公路路线设计规范JTGD202006之规定设计，路基绕中央分隔带边缘旋转。
5）中央分隔带形式及开口中央分隔带采用凹起式，植树防眩、种草绿化。
中央分隔带每隔2.02.5km左右设一处开口。
6）碎落台及护坡道挖方路段边沟外侧设1.5m宽碎落台；填方路段设1.0m宽护坡道，护坡道设向外倾3%横坡。
7）边沟、排水沟、截水沟边沟截面为矩形，底宽为0.6m，深度为0.6m；排水沟截面为梯形，底宽为0.6m，深度为0.6m，内外侧边坡坡度均为1：
1；截水沟截面为矩形，底宽为0.6m，深度为0.6m。
8）填方路基一般填方路基设计路基填方边坡坡率是根据路基填料种类、边坡高度和基底工程地质条件、水文条件等确定。
一般路基边坡坡率如下：
路基边坡高度小于或等于6.0m时，边坡按1:
1.5设计；填方高度超过6.0m，边坡形式采用平台，6.0米以上边坡坡率采用1:
1.5，6.0米以下、12米以上边坡坡率采用1:
1.75，12.0米以下边坡坡率采用1:
2.0。
半填半挖路基设计为了减少半填半挖路基的纵向、横向不均匀沉降，挖方路基部分在路槽下超挖80cm后回填土方，路基纵向超挖处理渐变长度为10m。
填方路基部分，当地面横坡陡于1：
5时，地表开挖反向台阶，台阶宽度2.0m。
同时为保证路基稳定，在纵向填挖交界处设置了10米的过渡段，土质过渡段要求采用级配较好的砂类土、砾类土、碎石填筑，石质路段过渡段可采用填石路基。
在填挖交界处，必要时设置横向渗沟，并与挖方路段纵向渗沟相联接。
陡坡路堤设计陡坡路堤设计结合地形、地质条件、边坡高度等进行综合考虑。
当地面陡于1：
5时，对基底进行挖台阶处理，台阶宽度2m，阶面设向内倾斜4的横坡，并对路堤进行了稳定性分析，结合地形和填土高度，因地制宜设置了路肩挡土墙等支挡防护工程。
9）挖方路基挖方路基的边坡设计是根据地形、水文地质及工程地质、路堑边坡高度、岩层产状与路线的关系，土石方填挖平衡和该地区其它已建公路挖方边坡坡率及形式等因素综合考虑确定，挖方路基边坡按以下原则设计：
A.边坡设一级或多级平台，各级边坡高度为6m，对于局部岩石边坡，采用一坡到顶；B.每级边坡间设1.5m宽平台。
C.边坡坡率：
土质及全风化岩石地段的路堑边坡为1：
0.51：
l；强风化至弱风化的硬质岩石，弱风化至微风化软质岩石，路堑边坡坡率为1：
0.51：
0.75。
10）公路用地范围路堤坡脚或排水沟外缘1.0m、路堑边坡坡顶或截水沟外缘1.0m以内的土地为公路用地范围。
1.3.3土石方数量计算根据两里程桩号里程差及断面面积，按平均断面法算得两里程桩号间的土石方数量。
填挖部分分别计算，算得后填入路基土石方数量计算表。
计算借方数量、弃方数量和总运量：
借方数量=填缺纵向调入本桩的数量，弃方数量=挖余纵向调出本桩的数量，总运量=纵向调运量+弃方调运量+借方调运量。
计算经济运距，进行土石方运纵向调配。
应尽可能在本桩位内移挖做填，以减少弃方和借方。
运用经济运距，综合考虑施工方法，运输条件和地形情况等因素。
运用以上原则，在完成填挖方数量、本桩利用、填缺、挖余计算后，进行纵向调配。
本段总挖方量为15.69万m3，总填方为：
49.65万m3。
，在K5+400K5+820处挖余33.96m3。
1.4路基防护设计说明根据路线所经区域的地形、地貌、气象及水文等特点，对路基防护采取了以生态防护为主的边坡防护形式。
为确保路基的稳定，防护与加固必不可少。
路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、路基的支挡工程。
1.4.1边坡坡面防护1）路堤边坡防护根据填方边坡的坡率和高度，分别采用了以下的边坡防护形式。
植草护坡：
当边坡高度小于或等于6.0m时，采用植草防护。
浆砌片石方格形骨架防护：
当边坡高度大于6.0m时，采用浆砌片石方格形骨架衬砌防护。
骨架内采用客土喷播植草。
客土喷播是使用专门的设备，将植物种子、保水材料、稳定材料、疏松材料及适合植物生长的富含有机质的客土和缓释长效、速效肥料按配比充分混合，再通过压缩空气，将材料喷射到骨架内形成一定的厚度，淋水养护成坪。
草种应选用适用当地土质和气候条件、成活率高的优良品种。
浆砌片石护坡：
一般用于水塘、水库及冲刷较轻地段。
2）路堑边坡防护根据挖方边坡的地质条件、地层岩性及挖方边坡坡率和高度，分别采用了以下的边坡防护形式。
挖方植草防护：
适用于挖方高度小于或等于4.0m稳定土质（含全风化岩）挖方边坡防护。
平面网植草：
适用于挖方高度4.0mH6.0m稳定土质（含全风化岩）挖方边坡防护。
浆砌片石拱形骨架：
适用于挖方高度6.0mH20.0m稳定土质（含全风化岩）挖方边坡防护。
经坡面平整、挂网固定、覆土盖网，采用常规的湿式喷播草籽，最终养护成型的生物防护技术。
湿式喷播技术（也称液压喷播技术）是采用专门的喷播设备施工，施工时将植物种子、土壤稳定剂、肥料、覆盖料、添加剂和水等材料按一定的配比加入到喷播机内，充分搅拌后，用喷枪将混合物均匀喷射到坡面，淋水养护。
草种应选用适用当地土质和气候条件、成活率高的优良品种。
1.4.2路基的支挡工程路基支挡工程主要采用挡土墙，挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。
为防止路堤边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。
本路段主要采用重力式挡土墙。
采用M7.5号浆砌MU30片石砌筑，并采用M10号水泥砂浆勾缝。
挡土墙基础埋置在天然地面以下不小于1米的持力层中，对于岩石地基，其埋置深度不小于0.5米。
以本设计路段中K5+520桩号的横断面为例，填方高度为19.06m，其右侧的边坡若正常放坡后，路基右侧用地范围将达到100多米。
设置挡土墙后，将会大幅度收缩坡脚，同时减少损害。
拟在该处设置挡土墙以保证其路基稳定。
本线路挡土墙具体布置位置见下表1.1。
表1.1挡土墙布置表布置位置类型挡土墙墙高度（cm）K5+400-K6+100左幅重力式挡土墙1500K5+400-K5+860右幅重力式挡土墙1500K6+280-K6+360左幅重力式挡土墙960K6+320-K6+380右幅重力式挡土墙9601.5路基排水设计说明1.5.1路基排水设计路基排水设计主要根据本道路的等级和排水的通畅程度，并综合考虑工程的造价和路面的结构类型来确定的。
挖方路段及填方路堤边坡高度小于边沟深度的填方路段，应在挖方边坡或填方边坡坡脚外设置边沟，以汇集和排泄降落在坡面和路面上的表面水。
路基排水设计的一般原则为：
1）排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导、综合整治、讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。
2）各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性，并做到路基排水有利于农田灌溉。
3）设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地面排水与地下排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。
4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护和加固工程。
5）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，有必须讲究经济效益。
1.5.3排水设施1、排水沟排水沟截面型式为梯形，尺寸为上口宽180cm，下口宽60cm，高60cm，排水沟外边坡坡率为1:
1。
排水沟与原地面自然沟渠、河塘相衔接，当落差较大时采用急流槽、消力池进行过渡、消力。
为保持路基填方边坡坡脚的稳定，排水沟的位置应离路基尽可能远一些，据路基坡脚不宜小于1m，连续长度不超过500m。
2、边沟边沟为浆砌片石边沟，截面为矩形，底宽为60cm，深度为60cm,边沟沟底纵坡一般同路线纵坡，排水困难段纵坡作适当调整，最小纵坡不小于0.5%,以30cm厚的浆砌片石铺筑，坡长不小于300m，边沟水均应引离路基，排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑内。
3、截水沟截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保护挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。
截水沟的横断面形式为矩形，沟的边坡坡度因岩土条件而定，沟底宽度和沟深为0.6m。
截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。
1.6涵洞的设计说明1.6.1涵洞设计的原则1、涵洞位置应服从路线线位，注意与农田排灌相结合，适应路线平、纵要求，并与路基排水系统相协调，宜尽量使工程数量小，工程造价降低。
2、置于非岩石地基上的涵洞，根据涵洞涵底纵坡及地基情况，涵洞洞身沿整个长度进行分节，分节每段长为26m，节间用沉降缝分开，并将基础也分开，涵洞洞身分节后可一防止由于荷载分布不均匀及地基不均匀沉降而使涵洞洞身产生裂缝。
沉降缝间设置浸沥青的木板或填塞浸以沥青的麻絮，缝宽23cm。
3、涵洞涵底均应进行铺砌加固，并视地形、地质、水文情况，设置一定的坡度。
斜坡上的涵洞涵底纵坡不宜大于5%，当涵洞涵底纵坡大于5%时，涵底宜采用齿状基础。
当涵底纵坡大于10%时，洞身及基础应分段做成阶梯，前后两节涵洞盖板的搭接高度不应小于其厚度的1/4。
涵洞洞口建筑及毗连洞口建筑端节的基础，其砌筑深度应在冰冻线以下至少0.25m。
4、洞口建筑用以连接洞身与上下游水道以及路基的边坡，保证洞口周围的路基稳定，并具有调节水流状态，保持水流顺畅通过洞身的作用。
涵洞出入口应设端墙或翼墙，端墙或翼墙与洞身应设缝隔开，缝内填以不透水材料。
5、涵洞水毁大部分是由于进出口处理不当所致，并且出水口引起的问题较进水口多。
因此，必须做好涵洞进出口沟床的加固处理与防护，以保证涵洞的安全。
1.6.2本路线涵洞设计布置本路段设有一处涵洞，均选用无压力式钢筋混凝土盖板涵。
表1.2涵洞布置表桩号涵洞类型孔径（m）K5+520盖板涵2.02.01.7路面设计说明路面直接承受行驶车辆的作用，是道路工程的重要组成部分，通常都根据车辆行驶的需要，选用优质材料建成。
1.7.1路面设计基本原则1.路面应具有良好的稳定性和足够的强度，表面应满足平整、抗滑和排水要求；2.面层、基层的结构类型及厚度应与公路等级、交通等级组成相适应；3.要顾及各结构层本身的结构特性；4.要考虑水文状况的不利影响；5.适当的层厚和层数，各结构层既要满足最小厚度要求，又应考虑施工可行性；6.应与当地的气候、水文、地质状况相适应，并充分利用当地筑路材料。
1.7.2设计方法沥青路面采用双圆垂直均布荷载作用下弹性层状体系理论为基础，以路表设计弯沉作为路面整体强度的控制指标，对各结构层进行层底的容许弯拉应力验算。
水泥混凝土路面采用弹性半无限地基模型，以行车荷载和温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态。
1.7.3路面结构比选水泥混凝土路面虽然有强度高稳定性好耐久性好，养护费用少经济效益高，有利于夜间行车等优点，但是由于路面接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响舒适性；另外，开放交通迟，修复困难等诸多缺点。
沥青路面结构由于使用了沥青结合料，因而增加了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，是路面的使用质量和耐久性都得到提高，而且与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整无接缝行车舒适耐磨震动小噪音低施工期短养护维修简单适宜于分期维修等优点。
由于沥青路面结构与水泥混凝土路面结构相比具有上述优点，并结合当地的实际情况，本人认为采用沥青路面结构，更适应于当地的需要，并将更有利于当地的发展，因此，最终推荐采用沥青路面结构。
（1）路面结构如下：
沥青混凝土面层：
4cmAC-13细粒式沥青混凝土5cmAC-20中粒式沥青混凝土6cmAC-25粗粒式沥青混凝土基层：
28cm5水泥稳定碎石底基层：
22cm5石灰水泥碎石
（2）附属部位路面结构为方便施工，硬路肩、中央分隔带开口均采用与行车道相同的路面结构及厚度。
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