道路勘测课程设计.docx
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道路勘测课程设计
课程设计说明书
设计题目：
道路勘测课程设计
系别：
土木工程与建筑学院
第一章工程设计任务书3
第二章路线平面设计4
第一节平面选线原则4
第二节平面选线设计4
第三章纵断面设计7
第一节纵断面设计方法原则与要求7
第二节纵坡设计8
第三节竖曲线设计10
第四节平、纵线性组合11
第四章横断面设计12
第一节横断面组成12
第二节超高设计12
第五章路基设计表及土石方计算的计算说明14
第一节路基设计的内容与要求14
第二节土石方调配15
第三节计算说明及设计图纸15
总结16
鸣谢16
第一章工程设计任务书
《道路勘测设计》课程设计任务书
一、目的
培养学生综合运用所学知识和技能，分析和解决工程实际问题的能力，使学生受到工程技术的基本训练，掌握道路勘测设计的专业基本理论，巩固课堂教学内容、学以致用。
二、设计内容
设计一条二级公路。
三、相关资料
数字地形图1份，或电子地形图1份，已知数据如下：
起点桩号：
自定起始桩号
现有山区旧路一条，可利用改造、可重新选线定出一条新路。
四、设计要求及提交成果
1．在地形图上完成选线、定线工作；
2．路线平面设计图，直线、平曲线要素及转角表，里程表；
3．路线纵断面设计图，纵坡及竖曲线要素表；
4．标准横断面图，加宽和超高设计与计算，逐桩横断面图及填挖面积，路基设计表，土石方计算表；
5．完成时间：
1周。
五、参考资料及技术标准
1．国标.公路工程技术标准（JTGB01—2003）.人民交通出版社，2010.
2．国标.公路路线设计规范（JTGD20—2006）.人民交通出版社，2006.
3．国标.城市道路设计规范（CJJ37—90）.人民交通出版社，1990.
4．国标.公路勘测规范（JTJ061-99）.人民交通出版社，1999.
六、格式要求
第一章工程设计任务书
第二章路线平面设计
第三章纵断面设计
第四章横断面设计
第五章路基设计表及土石方计算的计算说明
总结
鸣谢
图表全部装订成册：
平面设计图、道路线元表、逐桩坐标；纵断面设计图、纵断面要素表、中桩高程
标准横断面图、逐桩横断面图及填挖面积；路基设计表、土石方计算表
A3标准图、A4表格
七、所用设计软件：
纬地CAD、东南大学EICAD、道路测设大师、PDA公路测量助理等
第二章路线平面设计
第一节平面选线原则
⑴平面线形应直捷、连续、顺势，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
在地形平坦开阔的平原微丘区，路线直捷舒顺，在平面线形三要素中直线所占比例较大，而在地势有很大起伏的山岭重丘区，路线则多弯曲，曲线所占比例较大。
⑵保持平面线形的均衡与连贯，高低标准之间要有过渡。
结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。
⑶应避免连续急弯的线形，这种线形给驾驶员造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。
设计时曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。
⑷平曲线应有足够的长度，《公路路线设计规范》规定了困难时的平曲线最小长度见表2.1。
表2.1公路平曲线最小长度
公路等级
高速公路
一级公路
二级公路
三级公路
四级公路
设计速度
120
100
80
100
80
60
80
60
40
30
20
平曲线最小长度
200
170
140
170
140
100
140
100
70
50
40
第二节平面选线设计
一、公路等级确定
根据设计任务书所给的资料，所获得的道路交通密度及其组成按所在地区的地形、道路的性质、使用任务及交通量，经过充分的技术经济论证，最后确定道路的技术等级为三级公路，设计时速为80km/h。
二、二级公路的主要技术指标
1、直线
1）直线的适用条件
⑴路线完全不受地形，地物限制得平原区或山区得开阔谷底；
⑵市镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区；
⑶长达桥梁、隧道等构造物路段；
⑷路线交叉点及其附近；
⑸双车道提供超车的路段。
2）直线的最大长度
我国目前的《标准》和《公路路线设计规范》中未对直线的最大长度规定具体的数值，但总的原则是：
公路线形应与地形相适应，与景观相协调，最大长度应有所限制；当采用长直线时为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应技术措施。
3）直线的最小长度
由《公路路线设计规范》得知：
同向曲线间的直线最小长度为6V，即480米；反向曲线间的直线最小长度为2V，即160米。
当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连,构成S形曲线。
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）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，如下表2.2。
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。
表2.2各级公路圆曲线最小半径（m）
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
极限最小半径（m）
650
400
250
125
60
30
15
一般最小半径（m）
1000
700
400
200
100
65
30
不设超高的最小半径
（m）
路拱≤2%
5500
4000
2500
1500
600
350
150
路拱＞2%
7500
5250
3350
1900
800
450
200
选用圆曲线半径时，最小长度一般要求要有3s的行程，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。
2）圆曲线半径的选用
在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，采用了设超高的半径曲线，一般最小半径为400米，极限最小半径250米。
由于地形限制，满足最小直线长度要求，故设计未采用缓和曲线，采用S型曲线。
3、行车视距
我国《标准》规定二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距见表2.4
表2.4二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距
设计速度
80
60
40
30
20
停车视距
110
75
40
30
20
会车视距
220
150
80
60
40
超车视距
550
350
200
150
100
5、本设计根据上述条件采用的设计技术指标见表2.4
表2.4本设计采用指标
设计车速
80km/h
圆曲线
一般最小半径
400m
极限最小半径
250m
不设超高的圆曲线最小半径
2500m
曲线最小坡长
120m
最大纵坡
4%
凸曲线
一般最小半径
4500m
极限最小半径
3000m
凹曲线
一般最小半径
3000m
极限最小半径
2000m
同向曲线间的最小长度
480m
反向曲线间的最小长度
160m
停车视距
110
会车视距
220
超车视距
550
圆曲线计算公式：
第三章纵断面设计
第一节纵断面设计方法原则与要求
一、方法与原则
路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。
根据选线时的意图，以及桥涵、地质等方面对路线纵断面设计的要求，综合考虑工程技术与工程经济因素，定出路线的纵坡，再选则合适的竖曲线，最后才计算出各桩号的设计标高和填挖值。
进行道路纵坡设计时，一般应遵循以下原则：
⑴应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）
⑵纵坡应均匀平顺。
纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁；变坡点尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；垭口处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段。
⑶设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；沿河线路线标高应在设计洪水位以上0.5m以上。
⑷纵断面设计应与平面线形和周围地形景观相协调，应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵断面的设计线。
⑸应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。
⑹依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农用机械、农田水利等方面要求。
二、纵坡设计要求
根据《公路规范》纵坡设计的一般要求如下：
⑴为保证车辆能以一定速度安全顺势的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。
⑵丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大。
山区的沿河线，应采用平缓的纵坡，坡长不宜超过规定的限值，纵坡不宜大于6％。
⑶山区的越岭线纵坡应力求均匀，不应采用极限或接近极限的坡度，更不宜连续采用极限长度的陡坡夹短距离缓坡的纵坡线形。
越岭展线不应设置反坡。
⑷山区的山脊线和山腰线，除结合地形不得已时采用较大的纵坡外，在可能条件下应采用平缓的纵坡。
三、竖曲线设计要求
纵断面上两个坡段的转折处，为了行车的安全、舒适以及视距的需要用一段缓和，称为竖曲线。
竖曲线有用圆曲线的，也有用抛物线形的。
但是设计上一般采用二次抛物线作为竖曲线。
根据《路线规范》纵坡设计的一般要求如下：
⑴竖曲线应选用较大的半径。
当地形条件受限制时，应采用有大于或接近于竖曲线最小半径的“一般值”；地形条件困难不得已时方可采用“极限值”。
⑵注意相邻竖曲线的衔接。
a同向竖曲线间．特别是同向凹形竖曲线之间，当竖曲线半径小于1米，有时，如直线坡段不长，宜合并设置为单曲线或复曲线。
b反向竖曲线间宜插入直线坡段，亦可直接连接，直坡段的长度应大于3s设计速度的行程长度。
四、纵断面设计的步骤
路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。
其步骤可归纳为以下几点：
1．拉坡前的准备工作
内业设计人员在熟悉有关设计标准的基础上，首先在纵断面图上点绘出每个中桩的位置、平曲线示意图（起、讫点位和半径等），写出每个中桩的地面标高，并绘出地面线。
2．标注控制点位置
所谓控制点，是指影响路线纵坡设计的高程控制点。
此外，对于山区公路，还应根据路基填挖平衡要求来选择控制路中心处填挖的高程点，称之为“经济点”。
其含义是：
如果纵坡设计线刚好通过该点，则在相应的横断面上将形成填挖面积大致相等的纵坡设计。
3．试坡
试坡主要是在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，根据技术标准、选线意图，结合地面起伏情况，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插和裁弯取直，试定出若干坡度线。
经过对各种可能的坡度线方案进行反复比较，最后选出既符合技术标准，又能满足控制点要求，而且土石方数量较省的设计线作为初定坡度线，再将前后坡度线延长交会，即可定出各变坡点的初步位置。
4．调整
试定纵坡后，首先将所定的坡度与选（定）线时考虑的坡度进行比较，两者应基本符合。
若有较大差异，则应全面分析，找出原因，然后对照《标准》检查设计的最大纵坡、合成坡度、坡长限制等是否超过规定限值，以及平面线形与纵面线形的配合是否适宜等。
若发现有问题，应进行调整。
调整时应以少脱离控制点、少变动填挖值为原则，以使调整后的纵坡与试定期纵坡变化不太大。
5．核对
根据调整后的坡度线，选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、陡峭山坡路基、挡土墙、重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对应中桩的填（挖）高度，然后按该填（挖）值用“模板”在横断面图上“戴帽子”。
检查是否有填挖过大、坡脚落空或挡土墙工程过大等情况。
若发现有问题，应及时调整纵坡。
6.定坡
纵坡设计在经调整核对无误后即可定坡。
所谓定坡，就是逐段把坡度线的坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。
变坡点—般要调整到10m整桩位上，变坡点的高程则是根据坡度、坡长依次计算确定的。
第二节纵坡设计
一、纵坡的技术指标
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。
二、纵坡坡度及坡长
1、最大纵坡
（1）概念
最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。
它是道路纵断面设计的重要控制指标。
在山岭重丘区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。
（2）最大纵坡的影响因素
各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的。
各级公路最大纵坡的规定见表所4.2.1示
表3.1各级公路最大纵坡
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最大纵坡（%）
3
4
5
6
7
8
9
2、最小纵坡
《规范》规定各级公路在挖方路段、设置边沟的低填方路段以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基而影响稳定性，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、坡长限制
a.最小坡长限制
最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。
《标准》规定，各级道路最小坡长应按表3.2和表中3.3选用。
表3.2各级公路最小坡长
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最短坡长（m）
300
250
200
150
120
100
60
b.最大坡长限制
道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶的影响很大。
纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也将越大。
所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。
《标准》规定的最大坡长见下表3.3。
表3.3.各级公路纵坡长度限制（m）
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
坡
度
%
3
900
1000
1100
1200
―
―
―
4
700
800
900
1000
1100
1100
1200
5
―
600
700
800
900
900
1000
6
―
―
500
600
700
700
800
7
―
―
―
―
500
500
600
8
―
―
―
―
300
300
400
9
―
―
―
―
―
200
300
10
―
―
―
―
―
―
200
设计纵坡时应注意的问题
（1）在回头曲线路段，路线纵坡有特殊规定，因此应先定出回头曲线部分的纵坡，然后再从两端接坡。
同时应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。
（2）大、中桥上一般不宜设置竖曲线，桥头两端在不得已设置竖曲线时，其起、终点应设在距桥头10m以外。
（3）小桥涵允许在斜坡路段或竖曲线上，但为了保证路线的平顺性，应尽量避免在小桥涵处出现急变的“驼峰式”纵坡。
（4）纵坡设计应注意交叉口处的纵坡衔接。
公路与公路平面交叉，一般宜设在较小坡段；较小坡段最小长度应不小于《标准》规定，紧接较小坡段的纵坡应不大于3％，山区工程艰巨地段应不大于5％。
第三节竖曲线设计
一、竖曲线设计
1．竖曲线设计标准
竖曲线最小长度与平曲线相似，当坡度角较小时，即使采用较大的竖曲线半径，竖曲线半径的长度也很短，这样容易使驾驶员产生急促的变坡感觉，同时，竖曲线长度过短，宜对行车造成冲击。
我国公路按照汽车在竖曲线上3s的行程时间控制竖曲线的最小长度。
规定竖曲线最小半径和竖曲线长度如下表9所示：
表3.4竖曲线最小半径和竖曲线长度
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
凸形竖曲线最小半径（m）
一般值
17000
10000
4500
2000
700
400
200
极限值
11000
6500
3000
1400
450
250
100
凹形竖曲线最小半径（m）
一般值
6000
4500
3000
1500
700
400
200
极限值
4000
3000
2000
1000
450
250
100
竖曲线长度（m）
一般值
250
210
170
120
90
60
50
最小值
100
85
70
50
35
25
20
择竖曲线半径时，为更好的视觉效果，还应将竖曲线的半径选的大一些，使视觉上感觉到舒适顺畅。
相邻竖曲线衔接时应注意：
⑴同向竖曲线:
特别是同向凹形竖曲线，如果直坡段接近或达到最小坡长时，宜合并设置为单曲线或复曲线。
⑵反向竖曲线：
反向竖曲线之间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3s行程。
⑶竖曲线设计应满足排水要求。
第四节平、纵线型组合
一、线形组合原则
平面与纵断面的线形组合是指在满足汽车动力学和力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续性、舒适感，研究与周围环境的协调和良好的排水条件。
公路平、纵线形组合的基本原则是：
（1）应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
（2）平面与纵断面的技术指标大小应均衡，不要悬殊太大，使线形在视觉上和心理上保持协调。
（3）设计速度小于等于40km/h的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确的运用线形要素最小值，在条件允许，不过多增加工程量的情况下，力求做到各种线形要素合理组合，并尽量避免和减轻不利组合，以充分发挥投资效益。
二、平、纵线形组合的基本要求
对于设计速度≤80km/h的道路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用线形要素指标，在条件允许的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合。
（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。
（2）要保持平曲线与竖曲线大小的均衡。
平曲线与竖曲线的大小如果不均衡，会给人以不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。
（3）当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。
（4）要选择适当的合成坡度。
合成坡度过大对行车不利，特别是在冬季结冰期更危险，合成坡度过小对排水不利也影响行车，车辆行驶时有溅水干扰。
虽然《标准》对合成坡度的最大允许值作了规定，但在进行平、纵面线形组合时，如条件可能，最好使合成坡度小于8%，最小合成坡度不应小于0.5%。
第四章横断面设计
第一节横断面组成
公路中线的法线方向剖面图称为公路横断面图，简称横断面，它是出横断面设计线与横断面地面线所围成的图形。
在横断面上的内容包括：
行车道、中间带、路肩、边坡、边沟、截水沟、护坡道以及专门设计的取土坑、弃土堆、环境保护等设施。
而对于三级公路无需中间带设置。
一、行车道
行车道为车辆行驶提供通行条件，行车道的宽度和路而状况影响车辆行驶的安全性、舒适性和公路的通行能力，行车道过窄会使不同车道之间的横向间距不足，车辆的横向干扰增加，平均速度和通行能力下降。
公路的车道数主要根据该路的预测交通量来确定，行车道的基本数目应在一个较大的路线长度内保持不变，而且当车道数目需要增加或减少时，一次应不多于一条车道，对于拟建公路，可取车道数为2。
车道的宽度必须能满足设计车辆在有一定横向侗移的情况下运行，并能为相邻车道上的车流提供余宽，所以汽车所需车道的宽度受车速、交通量、驾驶员的驾驶能力、会车等影响，由规范，对于该拟建三级公路行车道宽度可取7m。
二、路肩
路肩位于行车道外缘至路基边缘之间，是具有一定宽度的带状结构物，二、三、四级公路的路肩一般只设土路肩。
路肩的主要作用是：
（1）增加路幅的测向余宽，供临时停车、错车或堆放养路材料之用；
（2）具有保护路面及支撑路面结构的作用；
（3）显示行车道的边缘线，有利于视线诱导，增加行车的舒适感和安全感；
（4）为公路的其他设施（如护墙、护栏、绿化、电杆、地下管线等）提供设置的场地（注意：
设施的设置不得侵入建筑限界以内），也可供养护人员养护操作、避车之用；
（5）精心养护的路肩，能增加公路的美感，并起引导视线的作用。
路肩应具有足够的宽度保证其功能的充分发挥，二级公路的路肩根据条件可设置为2.25m。
第二节超高设计
一、超高及其作用
为抵消车辆在平曲线路段上行驶时多产生的离心力，将路面做成外侧高内侧低的单项横坡形式，称平曲线超高。
合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车在曲线上行驶的稳定性与舒适性。
二、超高过渡方式
无中间带道路的超高过渡，若超高横坡度等于路拱坡度，路面由直线上双向倾斜路拱形式过渡到曲线上具有超高的单向倾斜形式，只需行车道外侧绕中线逐渐抬高，直至与内侧横坡相等为止。
当超高坡度大于路拱坡度时，可分别采用以下三种过渡方式：
（1）绕内边线旋转
先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边线旋转，直至超高横坡值。
（2）绕中线旋转
先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕中线旋转，直至超高横坡度。
（3）绕外边缘旋转
先将外侧车道绕外边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度。
上述各种方法，绕内边线旋转由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此法。
绕中线旋转可保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小，多用于旧路改建工程。
而绕外侧边线旋转是一种比较特殊的设计，仅用于某些改善路容的地点。
加宽值的计算
三、行车视距及保证
为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必需的最短距离称为行车视距。
行车视距可分为以下几种类型：
（1）停车视距。
汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离。
（2）会车视距。
在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需的最短距离。
（3）错车视距。
在没有明确划分车道线的双车道道路上，两对向行驶汽车相遇，发现后即采取减速避让措施安全错车所需的最短距离。
（4）超车视距。
在双车道道路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道处起，至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。
第五章路基设计表及土石方计算的计算说明
第一节路基设计的内容与要求
路基是在地表按照道路路线位置和一定的技术要求开挖或填筑而成的结构物。
路基是由路基本体和路基设施组成。
路基本体是指路基断面中的填挖部分，路基设施是指为确保路基本题的稳定性全面采用的附属设施等，包括排水、防护、支挡和加固设施等。
一、路基设计内容
⑴选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度；
⑵选择路堤填料与压实标准；
⑶确定边坡形状与坡度；
⑷路基排水系统布置和排水结构设计；
⑸坡面防护与加固设计；
⑹附属设施设计。
二、路基设计要求
1．路基设计，应符合公路建设的一般要求和
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