道路勘测设计A.docx
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道路勘测设计A
河南城建学院
《道路勘测设计》课程设计说明书
课程名称:
道路勘测设计
题目:
河南金孟线二级公路设计
专业:
交通工程
学生姓名:
***
学 号:
071411***
指导教师:
***、****、***
设计教室:
10号教学楼*****、***、***
开始时间:
2013年**月**日
完成时间:
2013年**月**日
课程设计成绩：
学习态度及平时成绩（30）
技术水平与实际能力（20）
创新（5）
说明书撰写质量（45）
总分（100）
等级
指导教师签名：
年月日
目录
1设计任务书1
1.1课题名称1
1.2设计时间及地点1
1.3课程设计的目的1
1.4课程设计依据1
1.5沿线地理自然状况1
1.6设计要求2
1.6.1平面设计2
1.6.2纵断面设计3
1.6.3路基横断面设计4
1.6.4表格填制5
1.7路基施工注意事项5
1.8路线的起讫点5
2设计方案的拟定及说明6
3平面线形的选择及参数计算7
3.1平面选线的原则7
3.2平面选线步骤7
3.3平曲线要素的计算7
4纵断面的设计计算11
4.1道路纵断面设计概述11
4.2道路纵断面坡长及坡度限制11
4.3纵断面设计11
4.4平、纵组合的基本要求13
4.5竖曲线要素计算13
5横断面的设计15
5.1道路横断面设计的要求15
5.2路基横断面的绘图步骤15
5.3路基标准横断面图16
5.4填挖面积计算17
5.5平曲线超高17
5.6平曲线加宽17
5.7行车视距18
6设计小结19
参考文献20
1设计任务书
1.1课题名称
河南金孟线二级公路
1.2设计时间及地点
道路勘测设计课程设计时间为第14周至15周共两周（2013年12月9日—12月20日）。
设计地点十号教学楼B座502教室。
1.3课程设计的目的
通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于巩固和扩大所学的专业知识；道路勘测设计是教学计划中重要的实践性教学环节之一，在设计过程中，通过实际工程设计，结合课程教学，掌握公路勘测设计的程序和技术方法。
使理论知识与实践相结合，熟悉路线设计的步骤和方法。
进一步巩固和加深及运用课堂上所学的勘测设计原理、标准、方法、理论基础知识，培养学生的分析问题、解决问题、独立设计的能力，使知识系统化，从而为毕业实习和设计打下基础。
1.4课程设计依据
1、交通部.《公路工程技术标准》（JTJB01－2003），北京：
人民交通出版社，2004
2、交通部.《公路路线设计规范》（JTGD20－2006），北京：
人民交通出版社，2006
3、交通部.《公路路基设计规范》（JTGD30－2004），北京：
人民交通出版社，2004
4、交通部.《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》，北京：
人民交通出版社，1996
1.5沿线地理自然状况
自然环境优越，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，处于暖温带和亚热带气候交错的边缘地区，具有明显的过渡性特征。
全市年平均总日照时数为1868～2378小时，年平均气温在15.2～15.8℃。
全市年平均降水量为612～1287mm。
年平均相对湿度55.6%。
雪期，冻土期为90天左右，初雪期11月上旬至中旬，冻土期开始于11月下旬，次年3月上旬开始解冻，年最大冻土深达107cm。
1、平原微丘区地形图：
按编号对应，比例为1：
2000。
2、沿线的工程地质及水文地质情况：
境内土地，大面积已开垦为农田，植被覆盖主要是农作物，山区树木较多，常绿树种和落叶树种组成的混交林，沿线多粘质土，山
坡上1米以下是碎石土。
3、沿线的植被及土壤分布情况：
生态条件优越，森林植被长势良好，地带性植被是落叶阔叶林，地处华北平原西部边缘与黄土高原东部边缘交错区，植被类型具有明显的过渡性，树木较多，沿线多黄土，山坡上1米以下是碎石土。
4、道路建筑材料及分布情况：
沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。
，有小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。
沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。
5、交通量资料：
①近期交通量
车型
东风KM340
江淮HF140A
三菱FR415
五十铃EXR181L
江淮HF150
东风SP9135B
数量
350
100
245
110
200
120
②交通增长率：
7%。
③道路必经点：
无要求。
1.6设计要求
严格按照《公路工程技术标准》和《路线》设计手册的有关规定执行，根据所设计公路的等级，采用相应的指标进行设计，尽量不用极限值。
1.6.1平面设计
路线平面图是设计文件主要内容之一，也是平面设计的重要成果。
它综合反映了路线平面位置、线形，还反映了沿线人工构造物和工程设施的布置以及公路与周围环境、地形、地物的关系。
路线平面图应示出地形、地物、路线位置及桩号、断链、平曲线主要桩位与其它主要交通路线的关系以及县以上境界等，标注水准点、导线点及坐标格网或指北图式、示出特大、大、中桥、隧道、路线交叉（标明交叉方式和形式）位置等。
图中还应列出平曲线要素表。
比例尺用1:
1000～1:
5000，其带状宽度为中线两侧各200～250米。
本次课程设计要求路线平面图的比例尺为1:
2000，由设计资料已给出的平面外业勘测原始资料，绘出路线的导线和路中线，其设计步骤与要求为：
（1）编制出《直线、曲线及转角一览表》并复核。
（2）根据交点坐标用坐标法绘制出路线交点，得到路线平面导线。
（3）根据平曲线要素以及各里程坐标绘制平曲线。
（4）按有关规定要求标注出公里桩，百米桩、主点桩位置。
交点号、水准点位置及高程等。
（5）绘制曲线表。
1.6.2纵断面设计
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、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以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、线形平顺圆滑的理想线形，以达到行车安全、快速、舒适、工程费用较省、运营费用较少的目的。
纵断面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。
纵断面设计可分成两步，一是纵坡设计，二是竖曲线设计。
（1）纵坡设计
①准备工作。
根据校核无误的《直曲表》，中平资料。
在纵断面图上绘出公里桩，百米桩、其它各中桩，直线与平曲线位置。
点绘出地面线，并将桥涵、地质、土质、水准点等有关资料填注在纵断面图相应的栏目内。
熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
②标注控制点。
包括属于控制性的“控制点”和属于参考性的“控制点”（经济点）。
③试坡。
“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。
用三角板推平行线的办法，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合技术标准，同时又满足控制点要求而且土石方量又最省的坡度线。
④调坡。
结合选线意图和对照技术标准或规范进行。
一般要求纵坡不要太零碎（取至0.1%），变坡点设在整10米桩上。
⑤核对。
主要核对具有控制意义的特殊横断面。
如高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。
⑥定坡。
最终确定纵坡度、变坡点位置（桩号），推算并校核变坡点高程。
坡度值一般是用三角板推平行线的办法，直接读厘米格子得出，要求取值到千分之一，即0.1%。
（2）竖曲线设计
①在满足标准的前提下，按外距控制选择竖曲线半径，按切线长度选择竖曲线半径。
②计算竖曲线几何要素，包括竖曲线切线长T、曲线长L和外距E，以及竖曲线上任意点纵距y的计算、竖曲线上任意点设计标高的计算。
③点绘竖曲线。
④最后计算填挖高度，填绘有关资料，整理、上墨，完成纵断面设计图。
纵断面图的比例一般是：
横坐标（里程及桩号）1：
2000，纵坐标（水准高程）1：
200。
纵断面图的上半部包括：
①高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素
②桥涵（桥梁按桥型、孔数及孔径标绘，注明桥名、结构类型、中心桩号、设计水位；跨线桥示出交叉方式；涵洞与通道按桩号及底高绘出，注明结构类型、中心桩号、孔数及孔径）；
③隧道（按长度、高度标绘，注明名称和起始点桩号）；
④与公路、铁路交叉时的桩号及路名；
⑤水准点的位置、编号及高程；
⑥断链桩位置及长短链关系；
⑦沿线跨越河流的现有水位和设计洪水位，影响路基稳定的地下水位等。
纵断面图的下部各栏应示出：
土壤地质情况、施工高度、设计高程、地面高程、坡长及坡度、里程及桩号、直线及平曲线（包括缓和曲线）等。
1.6.3路基横断面设计
（1）路基横断面尺寸的拟定
路基宽度的确定是根据所给出的公路等级查公路工程技术标准确定。
边坡值的确定是根据路基横断面形式、填料种类、土质情况以及边坡高度等因素确定。
路堑边坡应根据开挖情况、土石成份的工程性质不同，修筑成折线形边坡；路堤边坡应根据填料的种类及路堤高度而确定。
边坡加固在横断面设计中仅确定加固类型和坡度，示意表示即可，不作详细设计。
边沟要分土质边沟和石质边沟，还要考虑边沟加固的情况。
以上各部分的具体尺寸可参照《标准》、《路基设计规范》以及设计示例确定。
（2）横断面图的设计步骤
①点绘各横断面的横向地面线；
②根据《技术标准》的规定，确定路基宽度；按照土质成分、边坡高度拟定路基边坡坡度，根据土质成分、边坡高度确定路基边坡，并进行边坡设计。
填方边坡一般采用1：
1.5。
按照排水要求拟定边沟、截水沟等尺寸。
③按弯道半径大小分别拟定超高加宽值；
④根据纵断面设计资料，按设计标高，在路基设计表上逐桩进行计算，完成路基设计表的编制；
⑤按路基设计表数据，绘出横断面设计线；陡峻山坡需设挡土墙等防护工程时，应将挡墙等防护工程处要绘出。
⑥检查弯道路段横断面内侧视距是否保证，是否需要清除障碍及设置视距台。
横断面的绘制，一般在方格纸上按桩号由下向上绘制，路基横断面设计图应绘出所有整桩、加桩的横断面图，示出加宽、超高、边坡、边沟、截水沟、碎落台、护坡道、路侧取土坑，开挖台阶及视距台等，注明用地界。
挡土墙、护面墙、护脚、护肩、护岸、边坡加固、边沟（排水沟）及截水沟加固等均绘在本图上，并注明起讫桩号、圬工种类及断面尺寸（另绘有防护工程设计图的只绘出示意图，注明起讫桩号和设计图编号）。
比例尺用1：
200。
（3）路基标准横断面图
路基标准横断面图应示出路中心线、行车道、拦水缘石、土路肩、路拱横坡、边坡、护坡道、边沟、碎落台、截水沟、用地界碑等各部分组成及其尺寸，路面宽度及概略厚度。
高速公路、一级公路按整体式路基、分离式路基分别绘制，还应示出中央分隔带、缘石、左侧路缘带、硬路肩（含右侧路缘带）护栏、隔离栅、预埋管道等设置位置。
比例尺用1:
100~1:
200。
1.6.4表格填制
（1）直线、曲线及转角一览表
列出交点号、交点坐标、偏角、曲线各要素值、平曲线主要桩位、直线长、计算方位角或方向角等。
（2）路基设计表
列出平曲线要素`纵坡（坡高、坡长、变坡点桩号及高程）、竖曲线要素、桩号、地面高程、设计高程、填挖高度、路基宽度（原宽、加宽、加宽后宽）、缓和长度超高值（左、右）、路基边缘与设计高之差（左、右）等。
边沟（排水沟）需特殊设计时还应列出沟底纵坡设计资料、形状及尺寸、沟底高程（左、右）。
1.7路基施工注意事项
路基施工应严格按照规范执行，对能作为填方用土的瓦房应尽量移挖作填，尽量减少取弃的场地。
土基填筑前应进行清表清淤，耕地填前夯实工作，做好填前排水。
排水：
挖方路段路面雨水通过路肩进入边沟，天方路段路面雨水经坡面三排至排水沟。
其他未提及的施工事项，施工时必须严格执行部颁现行《公路路基施工技术规范》、《公路路面基层施工技术规范》几其他部颁施工规范。
1.8路线的起讫点
比例尺采用1:
2000
起点桩号：
K1＋006,坐标终点桩号：
K3+216.896坐标起点高程：
1258.75米，终点高程：
1292.13米。
2设计方案的拟定及说明
根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）的要求，交通量的预测情况及公路的使用功能，确定总体设计原则如下:
1）采用的技术标准必须满足公路的使用任务、功能和远景交通量的需要。
2）避免不必要的浪费，项目建设时应适当超前考虑。
3）尽量利用老路及山地，以降低造价。
4）尽量选择高差较低的地段修路，减小工程量和土石开挖量，减小造价。
根据所给资料，参照《公路工程技术标准》JTGB01-2003（以下简称《标准》）、《公路路线设计规范》JTGD20-2006（以下简称《路线规范》）确定路线的设计等级，本路段按二级公路技术标准勘察、设计。
设计车速为60Km/小时，路基单幅双车道，宽10米。
根据所发的地形图进行定线，一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤:
①全面布局②逐段安排③具体定线。
3平面线形的选择及参数计算
3.1平面选线的原则
（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。
（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、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，应尽可能的采用较高的技术指标。
不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。
（3）选线应能满足国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，保证路线能够加强居民区特别是经济较发达地区的之间的联系，同时也应注意同农田等基本建设相配合，尽量少占用农田，避免可多的拆迁工程。
（4）在选线过程中，对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼及排水不良等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避，如必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。
（5）选线时应重视环境保护，注意由于道路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。
3.2平面选线步骤
（1）定导向线。
（2）在选线布局确定的控制点之间，根据平原微丘区路线布设要点，通过分析比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范圈，建立一些中间导向点。
（3）试定路线导线。
参照导向点，试穿出一系列直线、交汇出交点，作为初定的路线导线。
（4）初定平曲线。
读取交点坐标计算或直接量测转角和交点间距，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素。
（5）定线。
检查各技术指标是否满足《标准》要求，以及平曲线是否合适，不满足时应调整交点位置或同曲线半径或缓和曲线长度，直至满足要求为止。
在路线选定和曲线计算完成之后，要将路线加桩，直线段为50米加桩，曲线段为20米加桩。
3.3平曲线要素的计算
（1）交点间距、坐标方位角及转角值的计算
设起点坐标
，第i个交点坐标为
1、2、3…n
坐标增量：
交点间距：
象限角：
计算方位角：
转角：
当
为“+”时，路线右偏；当
为“—”时，路线左偏。
根据设计已知：
起点坐标为
（950427,1029903）；
坐标为（949974,1030378）；
坐标为（949864,1031340）；终点坐标为
（9949507,1031835）。
这里以
~
为例：
计算坐标增量：
计算交点间距：
计算象限角：
=46.36
同理可求的：
~
；
~
的坐标增量和象限角。
（2）平曲线要素
①ZY（K1+490.121）~YZ（K1+816.005）段：
如下图已知
；R=750m；
图3-1基本型曲线计算图式
由公式：
计算可得：
切线长：
T=332.258m；
平曲线长度：
L=645.88m；
即可计算各主点里程：
ZY里程=JD里程
T=923.542（m）
QZ里程=ZY里程+
=1003.542（m）
YZ里程=ZY里程+L=1083.542（m）
②ZY（K2+534.334）~YZ（K2+684.271）段：
已知
；R=450m。
同理可以计算切线长T=157.681m；计算的曲线长度L=309.937m。
即可计算各主点里程为：
ZY里程=JD里程－T=1119.999m
QZ里程=ZY里程＋
=1274.966m
YZ里程=ZY里程＋L=1429.936m
4纵断面的设计计算
4.1道路纵断面设计概述
通过道路中线的竖向刨切、再行展开即得到了路线的纵断面。
路线纵断面一般情况下是一条在竖向上有起伏的空间线形。
纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然条件以及工程经济性等确定总免线形的竖向位置与形状一边达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的。
它是道路设计的重要因素之一，它主要反映路线的起伏和地面的情况，把道路的纵断面与平面图组合起来，就能够完整的表达道路的空间位置和立体线形。
在任意横断面上设计标高与地面标高之差称为该处的施工高度，施工高度的大小即决定了路堤的高度和路堑的深度。
纵断面设计线的标高是指路基边缘标高，高速公路则指分隔带外侧边缘的标高，对于改建公路则指路面中心线的标高。
纵断面设计线的确定包括：
纵坡度的选定、坡长的限定以及竖曲线半径的拟定。
为了满足行车和排水要求，道路应有最大纵坡和最小纵坡的限制。
坡长限制应有利于行车平顺，尽量减少纵断面上的转坡点和设置大半径的竖曲线，坡长应注意做到：
缓坡宜长、陡坡宜短。
纵断面设计线拟定前，应先确定标高控制点（如桥涵标高、最小填土高度、最大挖方深度、交叉口标高等）。
对于山区公路横断面依据地面线试定合宜的填挖高度，试定拉坡，然后按照“标准”规定确定纵坡度及其长度，并拟定竖曲线。
纵断面设计长度与平面设计的长度相同。
4.2道路纵断面坡长及坡度限制
由《标准》可知，二级公路最大纵坡为6%；最小纵坡为0.3%；最小坡长为150m
下表为《标准》中对二级公路（设计速度80km/h）的不同纵坡度最大坡长的规定：
表4-1二级公路（80km/h）不同纵坡度最大坡长
坡度（%）
3
4
5
6
7
8
9
坡长（m）
1100
900
700
注：
当纵坡坡度小于或等于3%时，最大坡长没有限制。
4.3纵断面设计
（1）纵断面的设计原则
①新建二级公路的路基设计标高采用中央分隔带的外侧边缘标高，在设有超高价款的地段，其设计标高设超高加宽前该处的边缘标高。
②纵断面图形应与地形相适应，设计成视觉连续，平顺，圆滑的线形，避免短距离内起伏频繁。
相邻纵坡的坡度差小时，应尽量采用大的曲线半径。
应保持线形在视觉上连续性，能自然地引导驾驶员的视线，使之在高速行驶的情况下，能安全舒适的行车。
③边坡点处应设置竖曲线，形式为二次抛物线，因为在应用范围内和圆形几乎没有差别，所以竖曲线的半径均为圆曲线半径表示。
④高速公路平原区地形，凸形竖曲线半径一般最小值2000m,极限最小半径1400m;凹形竖曲线半径一般最小值1500m，极限最小半径1000m，竖曲线最小长度70m。
在保证有足够视距的前提下，对于高速公路、一级公路、平原区二级公路，驾驶员在任意点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个、纵面起伏不应超过三个。
⑤同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线间，如直线坡段不长，应合并成单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。
⑥考虑平纵结合，平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，最大合成坡度大于9.5%。
在积雪冰冻地区，合成坡度不应大于8%。
保持平、纵线形的技术指标大小均衡，使线形在视觉和心理方面保持协调。
选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。
设计时要注意纵坡不要接近水平状态；同时，应避免形成合成坡度过大的线形。
⑦纵断面设计应对沿线地形、地质、水文、气候和排水要求综合治理。
注意与道路周围自然环境和景观的配合。
良好的组合可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度；适宜的景观设计还能起到诱导视线的作用。
（2）纵坡设计方法
①准备工作。
纵坡设计前，应先根据中桩和水准的记录点，会出路线纵断面的地面线，绘出平面直线、曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
②标注纵断面控制点。
纵面控制点主要有路线的起终点，重要的桥梁及特殊涵洞，隧道的控制标高，路线交叉点，地质不良的地段的最小填土和最大控制标高，沿溪河线的控制标高，重要城镇通过的标高及受其它因素限制路线中须通过的控制点、标高等。
③试坡。
主要是在已标出“控制点”的纵断面上，根据技术和标准，选线意图，考虑各经济点和控制点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线的工作。
试坡的要点，可归纳为“前后照顾，以点定线，反复比较，以先交点”几句话。
④调坡。
调坡主要根据结合选线意图和对照技术标准两方面进行，调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减少纵坡度等。
调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本复合。
4.4平、纵组合的基本要求
1）平包竖；
2）平曲线与竖曲线对应关系曲中点与变坡点相重合最好；错开不超过平曲线的1/4时较好，超过其1/4时很差；竖曲线起终点分别置于两条缓和曲线上；
3）平、竖曲线半径均较小时不宜重合；
4）平、竖曲线半径大小要均匀；
5）选择适宜的合成坡度，一般最大合成坡度不大于8%，最小坡度不宜小于0.5%。
4.5竖曲线要素计算
竖曲线要素设计公式为：
式中：
为“＋”时表示凹形竖曲线，
为“－”时表示凸形竖曲线。
竖曲线长度：
L＝R
竖曲线切线长：
T＝
竖曲线外距：
E＝
根据试坡和竖曲线切线长及外距而确定的坡度值和竖曲线半径，计算各变坡点处的竖曲线要素如下：
变坡点桩号为K1＋640，为凹型竖曲线，标高为1253.58，两相邻路段纵坡为
＝－0.5%，
＝2.5%，R＝15000m。
计算竖曲线基本要素
竖曲线长度：
L＝R
=15000×3.0%＝450（m）
竖曲线切线长：
T＝
＝225（m）
竖曲线外距：
E＝
＝1.6875（m）
竖曲线起点桩号：
K1＋640－225＝K1＋415
竖曲线起点高程：
1253.58＋225×0.5%＝1254.705
竖曲线终点桩号：
K1＋640＋225＝K1＋865
竖曲线终点高程：
1253.58＋225×2.5%＝1259.205
5横断面的设计
5.1道路横断面设计的要求
（1）公路横断面设计应最大限度地降低路堤高度，减小对沿线生态的影响，保护环境，使公路融入自然。
条件受限制不得已而出现高填、深挖时，应同架桥、建隧、分离式路基等方案进行论证比选。
（2）路基断面布设应结合沿线地面横坡、自然条件、工程地质条件等进行设计。
自然横坡较缓时，以整体式路基断面为宜。
横坡较陡、工程地质复杂时，高速公路宜采用分离式路基断面。
（3）整体式路基的中间带宽度宜保持等值。
当中间带的宽度增减时，应设置过渡段。
过渡段以设在回旋线范围内为宜，长度应与回旋线长度相等。
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