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高速道路设计毕业设计说明书
HEBEIUNITEDUNIVERSITY
毕业设计说明书
GRADUATEDESIGN
设计题目：
京建公路（唐山段）养护改造工程
—K0-K10段施工图设计
2013年5月29日
摘要
本设计是京建公路（唐山段）养护改造工程—K0至K10段施工图设计。
此工程起于龙景关（承唐界），途经拔子、道马寨村、洒西河桥镇、草头峪、烟囱山、杨家河沿村、小寨村，张胖沟、受益店、滦阳镇、矾石峪、张家店,止于胡家店，全长约10公里。
原路路基宽7.5m，路面宽7m。
现拟建按路基宽10.5m，路面宽10m（沥青混凝土路面）的二级公路标准设计。
主要作了如下工作：
采用纬地进行了路线设计、平面设计、纵断面设计、横断面设计以及土石方量计算，接着在路线设计的基础上进行了路基路面设计，包括一般路基设计、路面设计。
关键词京建公路（唐山段）；二级公路；沥青混凝土；养护改造
Abstract
ThedesignisthereconstructionandconservationprojectofBeijingbuildinghighway（Tangshansegment）—theconstructiondrawingdesignofK0toK10segment.TheprojectbeginswithLongJingguan（ChengtangBoundary）andendswithHuJiadian,viaBazi,DaomazhaiVillage,SaxiHeqiaoTown,CaotouValley,YancongMountain,YangjiaHeyanVillage,XiaozhaiVillage,ZhangpangChannel,ShouyiDian,LuanyangTown,FanshiValleyandZhangJiadian,withtotallengthoftenkilometers.Theroadbedwidthoftheoldrouteis7.5metersandtheroadwidthis7meters.Theproposedprojectisaccordingtosecondaryroadstandard,theroadbedwidthofwhichis10..5metersandtheroadwidthis10meters（AsphaltConcretePavement）.Themajorworkisthefollowing:
Finishingthelinedesign,thegraphicdesign,theverticalalignmentdesign,thecrosssectiondesignandtheearthworkcalculationsbyHintCAD.Whatismore,completetheroadbedandpavementdesignbasedonthelinedesign.
KeywordsBeijingbuildinghighway（Tangshansegment）;secondaryroad;AsphaltConcrete;thereconstructionandconservationproject
第1章绪论
京建公路S355（唐山段）是目前沟通唐山和承德两大重要地级市的主要道路，在地区路网中的地位极其重要，随着交通量迅速增长，重载车辆的不断增加，现有路面已经出现了裂缝、坑槽、推移、沉陷等病害，严重影响了道路的通行能力和行车安全，制约了经济的发展。
因此唐山市政府决定对其进行改建。
本项目的养护改造对加强唐、承两地区域间的经济技术合作、交流具有重要意义。
同时，也是促进区域经济发展，加快沿线群众脱贫致富，拉动县域经济增长的关键环节。
此工程起自龙景关（承唐界），经拔子、道马寨村、洒西河桥镇、草头峪、烟囱山、杨家河沿村、小寨村，张胖沟、受益店、滦阳镇、矾石峪、张家店,止于胡家店，全长约10公里。
原路路段路基宽7.5m，路面宽7m，两侧各设0.25m路肩石。
原路路面结构为沥青混凝土路面。
现该路路面和基层破坏严重，坑洼不平，出现了裂缝、坑槽、沉陷等现象，严重影响道路的交通运输能力及沿线居民出行。
现拟建按路基宽10.5m，路面宽10m（沥青混凝土路面）的二级公路标准设计。
第2章项目简介
2.1工程概述
该项目起自龙景关（承唐界），经栗树湾、岔沟村、汉儿庄、大韦庄、烈马峪、赵庄子、洒河镇、受益店、滦阳镇、矾石峪、张家店，终于胡家店，全长约10公里。
原路路基宽7.5m，路面宽7m。
原路路面结构为沥青混凝土路面。
现该路路面和基层破坏严重，坑洼不平，严重影响道路的交通运输能力及沿线居民出行。
现拟建按路基宽10.5m，路面宽10m（沥青混凝土路面）的二级公路标准设计。
此二级公路路线设计技术指标为：
路基宽度为10米，双向车道，无中央分隔带，行车道为2×3.75m。
设计速度为40km/h，路线总长10020.045m,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K10+020.045。
本设计路线平曲线半径最大为60m，最小为40m，在转角较小的平曲线处，采用不设超高设计，半径最大为800m，最小为600m。
本次纵断面设计设置了6个变坡点，全为凹形竖曲线，最大半径为8000m，最小半径为6000m。
在满足路线设计规范要求的前提下，以充分利用旧路减少占地、拆迁，保护环境，降低工程造价为原则布线。
村镇段基本沿旧路中线布设平面线位，纵断面设计高程基本维持原有标高；野外段基本以单侧加宽为主布设平面线位，纵断面设计高程基本以原路标高抬高路面结构层厚度进行控制，并对局部平纵线形进行调整以满足道路升级后的要求。
2.2设计原始资料
（1）设计路段1/2000的带状地形图一份
（2）区域地质资料简介一份
2.3任务依据
根据唐山市交通局关于《京建公路（唐山段）养护改造工程勘察设计委托书》进行设计。
2.4技术依据
（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
（2）《公路路线设计规范》（JTGB20-2006）
（3）《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）
（4）《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）
（5）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
（6）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
（7）《公路排水设计规范》（JTJ018-97）
（8）《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD50-2006）
（9）《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
2.5自然条件
2.5.1地理位置
拟建项目位于迁西县北部。
2.5.2河流、水文
拟建项目地处的迁西县北部山区，河流较多，主要有黑河、洒河及其支流等，各河均属山溪性河流，河道弯曲，受季节性影响较大，雨季受降水影响河水暴涨暴落，流量变化较大，其它季节水量较小，甚至干枯。
拟建项目所在区域稳定地下水埋深约为4-4.8m，拟建项目所在区域内地表水及地下水均为淡水，水质良好，宜作为生活、建筑用水。
2.5.3气象
拟建项目所在区域属暖温带半湿润大陆性季风气候，年平均气温约为12.1℃，年平均降水量764.2毫米，最大冻深73厘米。
2.5.4地形地貌
拟建项目所在区域位于燕山山脉南麓，地势高低起伏，公路途经区多山，山体连绵起伏。
公路所处区域地貌全部为山地，地形较为复杂。
其间山丘起伏，沟谷纵横，地貌受地层岩性的影响明显。
2.5.5地层岩性
拟建项目所在区域在整个地质历史中，形成了不同时代的地层，因形成陆地时间较久，剥蚀强烈，保留至今的只有太古界、元古界以及第四系地层。
2.5.6地质构造与地震活动
拟建项目所在区域大地构造单元为华北地台之燕山台褶带，没有隐伏活动断裂，路线影响区域断裂构造在近期未发生明显活动。
地震烈度为Ⅶ度，地震动峰加速度为0.1g。
2.6交通特性
2.6.1设计车辆
设计车辆是指道路设计所采用的具有代表性的车辆。
道路上行驶的车辆主要是汽车，对于混合交通的道路还有一部分非机动车。
汽车的行驶性能，外廓尺寸以及不同种类车辆的组成对道路几何设计具有决定作用，比如确定路幅组成，车道宽度，平曲线加宽，纵坡大小，行车视距等都与设计车辆有密切关系。
因此，选择有代表性的车辆作为道路设计的依据是必要的。
道路上行驶的车辆的种类较多，按使用目的，结构或发动机的不同，作为道路设计依据的车辆可分为四类：
小客车，载重汽车，鞍式列车，铰接车。
本条公路所采用的设计车辆为小客车和载重汽车。
2.6.2设计速度与运行速度
设计速度
设计速度（又称计算行车速度），是指当气候条件良好，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要素，路面，附属设施等）的影响时，中等驾驶技术的驾驶员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度。
设计速度是决定道路几何形状的基本依据。
道路的曲线半径，超高，视距等直接与设计速度有关。
同时还影响车道宽度，中间带宽度，路肩宽度等指标的确定。
运行速度
对一条道路设计速度是一个固定值，设计速度对极限指标的选用，如最小半径，最大纵坡等；具有控制作用，但对非极限指标无控制作用。
设计中，只要自然条件允许，尽量采用对提高车速有利的指标值，使汽车实际行驶速度比设计速度高出很多；相反，受自然条件限制时，不得不采用小的指标值，使行驶速度低于设计速度。
在这种道路上汽车的实际行驶速度变化很大，与固定值设计速度不一致，车速由高到低无足够的过渡时，便产生速度的突变，容易引发交通事故。
针对设计速度存在的不足，避免产生速度突变，保证汽车行驶的连续性，引入运行速度的概念和应用方法。
运行速度是指中等技术水平的驾驶员在良好的气候条件，实际道路状况和交通条件下所能保持的安全速度。
通常采用测定的第85百分位行驶速度作为运行速度。
应用运行速度的设计方法：
根据设计速度初定道路线形，通过测算模型计算路段运行速度，用速度差控制标准检查和修正线形，已修正后的运行速度为依据确定路线其他设计指标。
2.6.3设计交通量
交通量是指单位时间内通过道路某一断面的车辆数，其计量单位常用年平均日交通量或小时交通量。
设计交通量是指拟建道路到预测年限是所能达到的年平均日交通量，其值根据历年交通观察资料预测求得，目前多按年平均增长率计算确定。
其计算公式为：
AADT=ADT×（1+r）n-1（1.1）
式中：
AADT—设计交通量（pcu/d）；
ADT—起始年平均日交通量（pcu/d）；
r—年平均增长率（%）；
n—预测年限（年）
第3章平面设计
3.1选线设计
3.1.1选线的基本原则
（1）以服务沿线经济发展为原则，路线布设力求与公路沿线产业布局的现状及规划相协调。
（2）路线布设及沿线设施的设置与城镇规划发展、城市区域路网与辅设路网相协调。
（3）路线方案以旧路充分利用为原则，除拆迁量较大及平纵指标较低段进行适当的绕避、优化。
（4）尽量减少占用基本农田、果园和其它经济林地，避免大量拆迁，减少对群众利益的侵扰。
（5）合理避绕矿产及矿产采空区和不良地质地段，保障拟建公路的安全和减少投资。
（6）注重文物保护，重视环境保护，减少水土流失。
3.1.2选线的方法与步骤
道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。
在电子版地图上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纬地软件选线把路线的平面布置下来。
（1）路线方案选择
路线方案选择主要解决起、终点间路线基本走向问题。
（2）路线带选择
在路线基本方向选定的基础上，结合地形、地质、水文等自然条件，用纬地平面设计拾取交点，即选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带。
（3）具体定线
定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。
3.2平曲线要素值的确定
3.2.1平面设计原则
充分研究本地区的特点，通过全面的调查分析，合理利用地形。
根据沿线工程地质条件，现有道路、村镇、河流等地物的实际情况，以及环境保护的要求选择合适的线位。
（1）路线应符合起终点和主要控制点，尽可能沿旧路布设，对旧路局部指标较低的路段，在不过多增加工程量的前提下，尽量改善其技术指标，以保证行车安全，以提高公路使用质量。
（2）新建路段结合本项目的特点，尽可能采用与地形、地貌相适应的技术指标，不追求脱离地形条件的高标准，但也不轻易采用技术标准规定的最小值。
（3）妥善处理好与相关河流、公路、管线的关系。
（4）尽量少占田地和经济作物田。
（5）选线时应深入了解当地的工程地质和水文地质情况，弄清它们对工程的影响。
（6）路线线位由平、纵、横三方面综合考虑确定。
避免只顾纵坡平缓，而使路线弯曲，平面标准过低；避免只顾平面顺捷、纵坡平缓、而造成高填路基，工程量过大及环境破坏严重。
3.2.2平曲线要素值的确定
在纬地软件平面设计对话框中输入各交点处圆曲线要素，计算演示后，再点即时修改进行调整。
平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。
当然三个也可以组合成不同的线形。
本设计中主要用到基本型，即按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。
缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和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。
它的曲率连续变化，便于车辆遵循，旅客感觉舒适，行车更加稳定，增加线形美观等功能。
设计时要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：
1：
1。
在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小外还要考虑超高和加宽的要求。
3.2.3圆曲线要素计算公式
（1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。
其要素计算公式如下：
（3.1）
q=
－
（3.2）
（3.3）
（3.4）
（3.5）
E=（R+P）sec
－R（3.6）
J=2T–L（3.7）
（3.8）
图3.1按回旋曲线敷设缓和曲线
式中:
—总切线长（
）；
—总曲线长（
）；
—外距（
）；
—校正数（
）；
—主曲线半径,（
）；
—路线转角（°）；
—缓和曲线终点处的缓和曲线角（°）；
—缓和曲线切线增值（
）；
—设缓和曲线后，主圆曲线的内移值（
）；
—缓和曲线长度（
）；
—圆曲线长度（
）。
（2）主点桩号计算
ZH=JD–T（3.9）
HY=ZH+Ls（3.10）
YH=HY+Ls（3.11）
HZ=YH+Ls（3.12）
QZ=HZ-L/2（3.13）
JD=QZ+L/2（3.14）
（3）路线曲线要素计算表：
表3-1部分曲线要素计算表
交点号
曲线要素值（m）
半径
缓和曲
缓和曲
切线
曲线
外距
校正值
线长度
线参数
长度
长度
JD1
600
36.934
73.7743
1.1357
0.093
JD2
600
19.489
38.9642
0.3164
0.014
JD3
50
40
44.721
67.398
114.6746
19.9353
20.121
JD4
50
40
44.721
57.691
103.4757
13.7416
11.907
JD5
600
37.849
75.597
1.1926
0.1
JD6
800
161.912
319.508
16.2202
4.316
JD7
200
40
89.443
53.758
106.7888
3.1586
0.727
JD8
600
57.917
115.4769
2.7889
0.358
JD9
600
21.976
43.9326
0.4023
0.02
JD10
300
40
109.545
66.148
131.5173
3.7487
0.779
JD11
200
50
100
89.634
174.7505
10.684
4.518
JD12
60
40
48.99
46.388
89.039
6.5901
3.736
JD13
600
81.133
161.2881
5.4606
0.978
JD14
40
30
34.641
43.698
79.0085
10.0308
8.387
JD15
600
14.466
28.927
0.1744
0.006
JD16
500
30.492
60.9081
0.9289
0.076
JD17
600
43.291
86.4317
1.5597
0.15
第4章纵断面设计
4.1纵断面设计原则
（1）纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，线形平顺而圆滑，避免在短距离内出现频繁的起伏。
（2）纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。
（3）平面与纵断面组合设计应满足。
（4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
（5）平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”
（6）平、纵线形的技术指标大小应均衡。
（7）与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。
4.2纵坡设计
4.2.1二级公路纵断面设计
二级公路纵断面的设计标准规定如下表：
表4-1二级公路设计速度为40km/h纵断面的设计指标
序号
指标名称
指标值
单位
指标名称
指标值
单位
1
最大纵坡
8
%
合成坡度
≤9
%
2
最小坡长
200
m
最大纵坡
≤5
%
3
竖曲线最小长度
50
m
坡长限制
3%
1200
m
4
凸曲线最小半径
极限1400
m
4%
1000
m
一般2000
5
凹曲线最小半径
极限1000
m
5%
800
m
一般1500
4.2.2纵坡设计的一般要求
（1）满足《工程技术标准》中有关纵坡的各项规定；
（2）纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁，并应尽量避免标准中的极限值，对一般公路，应注意考虑运输，农业机械等方面的要求；
（3）应综合考虑沿线的地形，地质，气候等情况，并根据需要采取适当的技术措施，并保证公路的稳定和畅通；
（4）尽量减少土石方和其它工程数量，以降低工程数量。
（5）在实地调查的基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。
4.2.3平曲线与竖曲线的组合一般原则
（1）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即所谓的“平包竖”。
（2）曲线与竖曲线大小应保持均衡。
（3）要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。
（4）半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。
（5）曲线段最好只设一个竖曲线，最多不宜超过两个竖曲线。
（6）平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。
对计算行车速度高的公路，线形设计和周围环境配合尤为重要。
4.3纵断面设计步骤
（1）每100m一点输入道路上各点的地面高程，生成.HDM数据，然后画出道路纵向的原地面图。
（2）试坡，以“控制点”为依据，考虑平纵结合、挖方、填方以及排水沟设置等众多因素初步拟订坡度线。
然后进行计算。
调坡时应结合选线意图，对照标准所规定的最大纵坡、坡长限制以及平纵线形组合是否得当进行调坡。
对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。
（3）调整，初定纵坡后，将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。
然后对照技术规范检查设计的最大、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理。
（4）核对，选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，初画横断面，检查是否填挖过大、坡角落空或过远等。
（5）定坡，经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高记确定下来。
4.4本路段设计
结合以上原则，对路段进行实际设计，本路段最大纵坡坡度为1.082%，最小纵坡坡度为0.302%。
本路段共设8个变坡点，见下表：
表4-2竖曲线要素计算值
序号
桩号
竖曲线
标高（m）
凸曲线半径R（m）
凹曲线半径R（m）
切线长T（m）
外距E（m）
0
K0+000
155.7
1
K0+000
155.7
7000
65535
65535
2
K1+480
143.699
4000
10.164
0.0129
3
K4+400
134.863
5000
15.179
0.0230
4
K6+180
140.284
6000
13.445
0.0150
5
K7+590
150.897
8000
13.485
0.0113
6
K9+760
174.547
5000
18.401
0.0338
7
K10+020
179.295
第5章横断面设计
5.1横断面设计基本要求
横断面的设计要求，是使道路横断面的布置及几何尺寸应能满足交通、环境、用地经济等要求。
路基是支承路面，形成连续行车道的带状土、石结构物。
它既要承受由路面传来的车辆荷载，又要承受大自然因素作用。
因此，路基横断面设计必须满足以下基本要求：
（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。
（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。
（3）还应结合路线和路面进行设计。
选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。
对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。
（4）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔
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