道路勘测设计说明书.docx

1、道路勘测设计说明书1、设计概述1.1、目的和要求本课程设计是在学生学完道路勘测设计及相关专业后进行的一次综合性训练，既有助于巩固所学的专业知识，培养独立设计的能力，提高综合运用知识的能力，也为以后的毕业设计打好基础。根据设计所给资料，进行平、纵、横断面设计及其组合处理，完成土石方计算与调配，编制直线、曲线及转角一览表，路基设计表，路基土石方数量计算表；进行路面结构类型选择。1.2、基本资料1、 设计依据根据河南理工大学土木工程学院土木工程专业道桥方向道路勘测设计任务书进行设计。2、 设计资料根据设计任务书要求，本路段按三级公路技术标准勘察、设计。三级公路的主要功能是作为集散公路，为主干线公路与

2、地方公路的连接，汇集地方交通、疏散干线交通，宜于城镇相连或接近，方便地方交通。设计车速为30公里/小时，路基双幅两车道，宽7.50米。非机动车道2.5米，路肩1.5米。路拱坡度2%，路肩坡度3%。起点桩号K0+000，坐标终点桩号K0+696.320；坐标起点高程：330.069601米，终点高程：337.413850米。起终点坐标、高程：(起点坐标X=255.7584345，Y= -346.8327399；终点坐标X=259.1534553，Y=335.7991816；起、终点设计高程均同地面高程)。本段属于平原微丘区路段，路段稍受水位影响，全长约0.8公里，城镇布局分散且稀疏。设计路线的起

3、始点之间被一条小河相隔，同时还有一些小路。3、 设计执行标准设计执行的部颁标准、规范有：公路工程技术标准JTGB01-2003公路路线设计规范JTGD20-2006公路路基设计规范JTGD30-20041.3、总体设计原则根据公路工程技术标准（JTG B01-2003）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。5沿线的中小城镇采取“离而不远，近而不进”的原则，通过

4、人口稠密地区时，在现有详细调查资料基础上，进行了多方案比较，尽可能减少房屋的拆迁量。除考虑房屋拆迁外，对管线的避让和动迁在初步设计选线时也进行了重点考虑，并作为线位的重要控制点。2、平面设计2.1平面线形组成要素平面线形主要组成要素为直线、圆曲线、缓和曲线。路线线形设计理论要点为线形与地物景观相协调，与交通量相协调，与计算行车速度和实际行车速度相协调，与平、纵、横面设计相协调，与相邻路段的线形相协调。2.2线形设计一般原则(1)线形与地形、地物相适应。(2)线形应是连续的，必须避免线形的突变。(3)线形组合的各种技术标准，应符合相应技术等级的有关规定。2.3.直线的特点 (1) 直线的优点作为

5、平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中的使用最为广泛，当地势平坦、地物障碍较少时，定线人员往往首先考虑使用直线线形通过。这是因为两点之间的连接长度以直线最短；汽车在直线上行驶时受力简单、方向明确，驾驶操作容易；同时，路线测设简单、方便。基于直线的上述优点，在各种线形工程中都有着其独特的地位。(2) 直线的缺点直线线形灵活性差，难以与地形、地物等周围的环境相协调；过长的直线易使驾驶人员感到单调、疲倦、注意力难以集中；直线路段上难以准确目测车辆之间的距离；长直线上容易导致高速行车，引发交通事故等。因此，在运用直线线形和确定其长度时，需要持谨慎的态度，尽量不采用过多和过长的直线线形。2.4直线的

6、运用(1)适宜采用直线的路段为了更好地与环境相协调、节约耕地和工程造价以及保证必要的视距条件，通常情况下平面线形适宜采用直线的地段有：1).不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地； 2).市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；3).长大的桥梁、隧道等构造物路段；4).路线交叉点及其前后；5).为双车道公路提供超车的路段。(2)长直线路段的注意事项在平面线形设计中，当采用了长直线时，应结合沿线的具体情况采取相应的技术措施，以弥补景观单调的缺陷，并需要注意以下事项：1).长直线上纵坡不宜过大，因为长直线与下陡坡相重合的路段更容易导致高速行驶。2).长直线尽头的平曲线半径应尽量

7、大一些，以保证线形的连续性，除了保证曲线超高、视距等符合相应的规定外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等必要的安全措施。3).为了缓和长直线带来的呆板，长直线宜与大半径凹形竖曲线组合为宜。4).道路两侧地形过于空旷时，宜采取不同的植被条件或设置建筑物、雕塑、广告牌等各种措施，以改善单调的景观。(3)直线长度的限制1).直线的最大长度我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路设计中参照使用国外的经验值，根据德国和日本的规定：直线的最大长度（以m计）为20V（V设计速度, 用 km/h 表示）。虽然地域不同、环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长的直线

8、指标。2).直线的最小长度为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定的直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点 （ 缓直 HZ 或圆直 YZ） 到后一曲线起点 （ 直缓 ZH 或直圆 ZY） 之间的长度。对于同向曲线间的最小直线长度：公路路线设计规范（JTJ011-94）（简称规范）规定同向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于6V（以km/h 计）为宜，如图3.2.1a）所示。另外，对于计算行车速度V40km/h的山岭重丘区公路的特殊困难地段，可以适当放宽。对于反向曲线间的最小直线长度：规范规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于2V（以km/h 计）为宜，如图2.4.1b）所示。回头曲

9、线间的最小直线长度： 直线长度公路等级一般值（m）低限值（m）二级公路200120三级公路150100四级公路10080图2.4.1 同向与反向曲线a）同向曲线 b）反向曲线规范规定两回头曲线之间，即一个回头曲线的终点至下一个回头曲线的起点的距离，最好能满足表2.4.1的要求：2.5圆曲线的运用(1)各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并应尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。(2)高速公路设计速度为（120km/h）时设计规范规定极限最小半径为650m，一般最小半径为1000m，不设超高最小半径为1000m。(3)当平曲线小于不设超高最小

10、半径时，应在曲线上设置超高，超高加横坡度按计算行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定，此路线超高值应不大于8%。2.6圆曲线半径的选用原则圆曲线能较好的适应地形的变化，并可以获得圆滑的线形。在与地形、地物等条件相适应的前提下，宜尽量采用较大曲线半径，以优化线形和改善行车条件。确定圆曲线半径时，应注意以下几点：（1）在条件许可时，争取选用不设超高的圆曲线半径。（2）在一般情况下，宜采用极限最小半径的48倍或超高横坡度为（24）%的圆曲线半径。（3）当地形条件受到限制时，曲线半径应尽量大于或接近于一般最小半径。（4）在自然条件特殊困难或受其它条件严格限制而不得已时，方可采用

11、圆曲线的极限最小半径。（5）圆曲线的最大半径不宜超过10000m 。2.7缓和曲线的应用缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。标准规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。在高速公路和城市道路上，缓和曲线均得以广泛的应用。缓和曲线的作用1）曲率逐渐变化，便于驾驶操作当汽车从直线进入圆曲线时，司机应逐渐的改变前轮转向角，使其适应圆曲线的需要，前轮的转向是在进入圆曲线前的路段范围内逐渐完成的。直线上的曲率半径为无穷大，曲率为零，而圆曲线上的半径为一定值R，曲率为1R。若两种线形径向衔

12、接，则在连接处构成了曲率的突变点，尤其是当半径较小时，这种变化就更加突然和明显。若汽车高速驶过该点附近，汽车很可能超越原来的车道驶出一条很长的过渡性的轨迹线。从安全和易于驾驶的角度出发，非常有必要设置一条曲率逐渐变化的曲线，以符合汽车的行驶轨迹。2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变汽车行驶在直线段上没有离心力影响，而在圆曲线上需要受到离心力的作用，并且离心力的大小与曲线的曲率成正比。汽车由直线驶人圆曲或由圆曲线驶入直线，离心力是突然产生或消失的，这对行车的安全性和舒适性非常不利。离心力从无到有、从小到大的变化应该是逐渐的，所以应在直线与圆曲线之间或半径不同的两圆曲线之间设置一条过渡性的曲线

13、以缓和离心加速度的变化。为设置超高和加宽提供过渡段为了保证线形的顺畅、避免或减少转折的出现，当弯道上需要设置超高或加宽时，应在缓和曲线内完成超高或加宽的渐变过程，为此缓和曲线的长度应满足设置超高或加宽缓和段长度的需要。3) 与圆曲线配合得当，美化线形圆曲线与直线径相连接，在连接处曲率突变，视觉效果差，产生折点和扭曲现象。加设缓和曲线以后，曲率渐变，线形连续圆滑，增加线形的美观程度。同时，能产生良好的视觉效果和心理感受。直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处，应设置缓和曲线，缓和曲线采用回旋值。2.8缓和曲线技术要求缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面： 离心加速度变化率不过大; 控

14、制超高附加纵坡不过陡; 控制行驶时间不过短; 符合视觉要求;因此，规范规定：微丘区三级公路缓和曲线最小长度为40m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。平面设计计算有关内容及计算公式曲线要素计算：2.9初步设计的平曲线加桩在路线选定和曲线计算完成之后，要将路线加桩，直线段为20米加桩，曲线段为10米加桩。3、纵断面设计沿着路中线竖向剖切、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，确定纵面线形的竖向位置与形状，

15、 以便达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的。3.1、纵坡设计的一般要求(1)纵坡设计必须满足标准中的各项规定与要求。(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。尽量避免采用规范中的极限纵坡值，并留有一定的余地。 (3)设计应对沿线地形、地质、水文、地下管线、气候和排水等进行综合考虑，并根据需要采取适当的技术措施，以保证道路的稳定与通畅。(4)一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方及其它工程数量，以降低工程造价和节省用地。(5)山岭重丘区的纵断面设计应考虑纵向填、挖平衡，尽量使挖方作为就近路段的填方，以减少借方和废方；平原微丘区的纵断面设计应满足最小

16、填土高度的要求，以保证路基的稳定性。(6)高速公路和一级公路，应考虑通道、农田水利等方面的要求；低等级公路，应注意考虑民间运输、农业机械等方面的要求。3.2、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3.2.1示：表 3.2.1 各级公路最大纵坡设计速

17、度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）34567893.3、最小纵坡挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。各级公路均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。注：干旱少雨地区的最小纵坡可不受此限制。3.4、坡长限制根据希望速度V1和容许速度V2，可以得出对应于V1的“理想的最大纵坡”i1和对应于V2的“不限长度的最大纵坡”i2。（1）小于i1 的纵坡称为缓坡，汽车在缓坡上可以加速行驶；（2）大于i1的纵坡称之为陡坡。1)当 ii2的纵坡，汽车在其上行驶时，设初速为V1

18、，则终速不会低于V2；2)当 ii2的纵坡，应对其长度进行限制。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,城规规定，各级道路最小坡长应按表 3.2.2 和表中3.2.3选用。注：在平面交叉口、立体交叉的匝道以及过水路面地段，最小坡长可不受此限。表3.4.2 各级公路最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最短坡长（m）30025020015012010060 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

19、所行驶的距离。标准规定的最大坡长见下表3.4.3表 3.4.3 各级公路纵坡长度限制 （m）设计速度（km/h）1201008060403020 坡度%390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300102003.5、平、纵组合的设计原则(1)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。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误。为此，要避免在视线所及的路段内，出现转折、错位、突变、

20、遮断等不好的线形。(2)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。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。(3)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。(4)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。3.6、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

21、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%。3.7、纵面线形设计中应注意避免的组合(1)除V40km/h避免凸凹竖曲线插入小半径平曲线。(2)避免竖曲线与反向平曲线的变曲点相重合(3)在长直线或长平曲线内，尽量设计成直坡线(4)避免片面上的变向点比拟面上变坡点多(5)避免小半径竖曲线与回旋曲线相重合(6)避免小半径竖曲线与回旋线相重合的线形。(7)避免在长直线上设置长的下坡凹形曲线路段。3.8、纵断面设计方法与步骤(

22、1)准备工作。研究标准规定的有关技术指标和设计任务书的有关规定，同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求，做到心中有数。纵坡设计（俗称拉坡）之前，应在坐标纸上按比例标注里程桩号和标高、点绘地面线、填写有关内容。(2)标注控制点。控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。有以下两类：1)路线起终点、越岭垭口、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、隧道进出口、平面交叉和立体交叉点、铁路道口、城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。2)山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，称为“经济点”。(3)试坡。在已标出“控制点”、“经济点”的

23、纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，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与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复进行比较，最后定出即符合技术标准，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。(4)调坡。将所定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。然后对照技术标准检查设计的最大纵坡、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，若有问题应进行调整。调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值

24、。(5)核对。选择有控制意义的重点横断面，检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡。(6)定坡。经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。变坡点标高是由纵坡度和坡长依次推算而得。(7)设置竖曲线。拉坡时已考虑了平纵组合问题，在此应根据技术标准、平纵组合等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。(8)标高计算。1)坡线标高计算： 坡线标=变坡点标高2)竖曲线标高计算：设计标高=坡线标高y3)施工标高计算：施工标高=设计标高地面标高3.9、纵坡设计应注意的问题(1) 设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该

25、路段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。(2) 大中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起终点应设在桥头10m以外.(3) 小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现驼峰式纵坡。(4) 注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在水平坡段，其长度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡应不大于3%，山区工程艰巨地段不大于5%。(5) 拉坡时如受“控制点”或“经济点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。(6) 连接段的纵坡应和缓、避免产生突变。3.10、纵断面图的绘制纵

26、断面设计图是道路设计重要文件之一，也是纵断面设计的最后成果。纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反映沿着中线地面起伏形状，通常横坐标比例尺采用1:2000（城市道路采用1:5001:1000），纵坐标采用1:200（城市道路为1:501:100）。纵断面图是由上下两部分内容组成的。（1）上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线；另外，上部也用以标注竖曲线及其要素；沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数 与孔径；与道路、铁路交叉的桩号及路名；沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高洪水位；水准点位置、编号和标高；断链桩位置、桩号及长短链关系等。（2） 下部主要用来填写

27、有关内容，自下而上分别填写：超高方式：直线及平曲线；里程桩号；地面标高；设计标高；填、挖高度；土壤地质说明；设计排水沟沟底线及其坡度、距离、标高、流水方向。3.11、竖曲线的设计计算（K0+000K0+696.320）数据用纬地程序进行其它数据计算以及纵断面图的绘制见设计图（纵断面图）4、横断面设计横断面设计主要任务是根据公路等级，结合当地自然条件，综合考虑交通安全、路基稳定，公路排水、节省用地和工程经济等的要求，确定能够公路横断面的组成部分及其几何尺寸。横断面设计本着经济，避免大填大挖，填挖平衡的原则。本次设计中横断面的比例尺为1:200。4.1、横断面设计的要求1) 设计施工前须做好工程地

28、质、水文等有关的自然条件的勘察工作。2) 设计应符合公路工程技术标准的规定要求。3) 设计应兼顾当地农田基本建设等的需要，尽可能少占耕地。4) 应使路基具有足够的稳定性。4.2、路基横断面的绘图步骤1) 根据平纵横上的设计成果，取1Km，在各桩号的地面横断面图上，逐桩号标注填挖高路基宽度。平曲线半径小于等于125米，在平曲线内侧须加宽。2) 按土地质资料示出各断面的覆盖层厚度或土石层的分界线、土石成分，所应采取的边坡坡度。3) 逐桩绘制各横断面。4.3、平曲线加宽我国规范规定。平曲线的半径等于或小于125米时，应在平曲线内侧加宽。4.4、平曲线超高 设置超高的目的是为让汽车在曲线上行使时能够获

29、得一个指向曲线内侧的横向分力，以克服离心力对行车的影响。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，超高横坡度应是与圆曲线半径相适应的全超高；而在缓和曲线上曲率是变化的，其离心力也是变化的，因此，在缓和曲线是设置逐渐变化的超高。（1）设置超高的方法。超高横坡度的确定超高横坡度应按计算行车速度、半径大小，结合路面种类、自然条件和车辆组成等情况综合确定。一般来说，平曲线半径小，超高坡度就应大一些，反之，超高坡度就可小一些。而当平曲线半径大于或等于不设超高最小半径时就可以不设超高。在路面由积雪或结冰的地区，超高坡度应比一般地区的小一些，以防止出现汽车向内侧滑动的危险。在非机动车通行较多的公路，超

30、高坡度也应适当减小。当公路通过市镇，作为街道使用的公路按规定设置超高有困难，且市区对车速有限制时，可根据实际情况酌量减小超高坡度值。设置超高的方法设置超高的方式应根据地形情况、车道数、中间带宽度、超高横坡度大小， 从有利于路面排水、路面同地面或构造物的协调以及路容美观等因素进行选择。按其选用转轴在公路横断面组成中的位置可分为几种情况：1)无中间带的公路a绕路面内边缘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缘旋转，直至超高横坡值。 这种方式一般适用于新建工程及以路肩边缘为设计高程的改建公路。b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，整个断面一同绕路中线旋转，直至超高横坡值。一般适用于改建工程，尤其是以路中心标高作为设计标高的情况。c绕路面外边缘旋转先将外侧车道绕外边缘线旋转，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，整个断面绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡值。此种方式只在特殊设计时采用。