公路建设项目设计说明

《公路建设项目设计说明》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路建设项目设计说明（78页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、. . 公路建设项目设计第1章绪论1.1 课题背景1.1.1公路运输特点近几年来,我国公路运输的货运量和货运周转量都有大幅度的提高,公路运输的地位越来越重要。1机动灵活机动灵活是公路运输最大的优点。公路运输在空间上很容易实现门到门运输,并且可以根据客户需求随时提供运输服务,能灵活制定运营时间表,运输服务的弹性大。同时能根据各户需求提供个性化服务,最大限度的满足不同性质的货运运输。2驾驶人员容易培训与其他运输工具相比,汽车驾驶技术简单,容易掌握。汽车驾驶员培训一般只需几个月的时间,而其他运输工具驾驶员则需要较长的时间。3运输成本高公路运输的总成本包括固定成本和变动成本两部分。对于运输企业而言,固

2、定成本所占的比例相对较高。由于公路运输的单次运输量较小,相对于铁路运输和水路运输而言,每吨公里的运输成本较高。研究表明,公路运输的成本分别是铁路运输成本的11.117.5倍,水路运输成本的27.743.6倍,管道运输成本的13.721.5倍,但是只有航空运输成本的6.1%9.6%。4运输能力小每辆普通载货汽车每次至多仅能运送50吨左右的货物,约为货物列车的1/100;长途运输一般也只能运送50位左右的旅客,仅相当于铁路普通列车的1/361/30。此外,由于汽车体积小、载重量不大,运送大件货物较为困难,因此,在一般情况下大件货物和长距离运输不太适宜采用公路运输。5能耗高公路运输属于能耗高的一种运

3、输方式。根据相关研究资料,公路运输能耗分别是铁路运输能耗的10.615.1倍,沿海运输能耗的11.215.9倍,内河运输能耗的13.519.1倍,管道运输能耗的4.86.9倍,但比航空运输能耗低,只有航空运输能耗的6.0%8.7%。6环境污染严重据美国环境保护机构对各种运输方式造成污染的研究分析,公路运输的汽车是造成环境污染的罪魁祸首,其中有机化合物污染占81%,氮氧化物污染占83%,一氧化碳污染占94%。公路运输造成的污染是水路运输的3.3倍。7原始投资少,资金周转快公路运输与铁路、水路、航空运输方式相比,所需固定设施简单,车辆购置费用一般也比较低,因此投资回收期较短。有关资料表明,在正常经

4、营情况下,公路运输的投资每年可周转13次,而铁路运输则需要34年才能周转一次。鉴于公路运输的以上特点,公路运输比较适合于内陆地区中短距离的货物运输,以及与铁路、水路进行联运,为铁路、港口集疏运物资。另外,公路运输还可以在农村以及农村与城市之间进行货物的运输,可以在远离铁路的区域从事干线运输。随着高速公路网的修建,公路运输将逐渐形成短、中、长途运输并举的局面。1.1.2我国公路现状随着新中国的成立,华夏儿女开始在一穷二白的废墟上开始了大规模的社会主义建设,公路开始在中华大地上迅速延伸。1950-1952年,新中国新建公路3846公里,改建公路18931公里,加上恢复通车的公路,全国公路通车总里程

5、近13万公里。1953年,第一个五年计划开始实施,举世闻名的川藏、青藏公路于54年底建成通车,这是中国人民不畏艰苦、百折不挠的意志的缩影。第二个五年计划受到大跃进的干扰,公路建设遇到了极大的阻力,很多新建公路质量很差,而且由于缺乏统一规划,一些公路建成后根本无车行驶,后又改路为田。在纠正了大跃进的错误后,中国公路建设在调整、巩固、充实、提高八字方针指引下进入了第三个五年计划建设时期,成鹰、宝成、川黔、渝厦、福温、沈丹、滩石等国家干线公路在这个时期相继建成。尽管十年文革给我们民族带来了巨大的伤害,可是关系到国防建设和国家安全的公路建设却仍在动乱中进步。曲曲折折的中国公路建设发展到1978年,总里

6、程达到89万余公里。尽管等级低、质量差,但它的确通到了全国90%以上的乡镇,初步形成了遍布全国各地的公路网。 :bwdEni1P 1.2我国公路发展根据公路交通科技发展的战略目标,按照交通科技的需求和综合集成、重点突破的方针,今后交通科技发展具有牵动性、前瞻性、关键性的战略重点主要为以下六个方面：1智能化数字公路交通管理技术推进公路交通的信息化进程,改善运营管理,优化资源配置,提高公路交通信息化水平,实现智能化的交通运输、数字化的行业管理、人性化的社会服务；最大程度地发挥综合交通的运输服务功能,实现便捷和快速运输。2特殊自然环境下建养技术攻克特殊自然环境下的建养关键技术,支撑公路交通基础设施建

7、设,改善交通网络的状况与性能,实现加快发展、扩充能力的目标,提高公路交通设施的使用品质和使用寿命。3一体化公路运输技术构筑公路运输网络一体化、运输载体一体化、运输装卸一体化、运输场站一体化和运输辅助设施一体化、管理一体化的新型联合运输系统。通过应用一体化运输技术,改善公路交通服务水平,提高系统运行效率,实现不同运输方式之间货物的无缝衔接和旅客的零换乘。4交通科学决策支持技术面向交通改革与发展的重大决策问题,开展交通决策支持技术的研究,实现公路水路交通决策的科学化和XX化。在交通发展战略、政策法规、管理体制、运营组织等领域实现决策的数字化、可视化和协调化,为科学决策和XX决策提供技术支持,提高决

8、策的科学性、质量和效率。5公路交通安全保障技术研究开发公路交通安全保障技术,提高公路交通的事故预防、应急反应和救助处理能力,降低交通伤亡数量及事故率,建立一个更安全更可靠的公路交通系统,使我国公路交通达到社会公认的安全水准。6绿色交通技术开展以环保和节能为重点的绿色交通技术的研究,缓解我国环境污染和资源短缺的压力,建立一个与自然和社会环境友善和谐、污染程度少、土地使用合理、能源消耗适度的绿色公路交通体系,促进21世纪公路交通可持续发展目标的实现。77 / 78第2章 道路的可行性研究可行性研究是在建设前期对建设项目的一种考虑与鉴定。对拟建项目在技术上是否可行,在经济上是否有利,建设上是否可能,

9、所进行的综合分析和全面科学论证的技术经济研究活动。目的是为了避免或减少建设项目决策的失误,提高投资的综合效果。2.1项目背景本设计拟在以上夼村为起点,途经王家疃村,以丁家夼村为终点修建一条新建公路,该区域属低山丘陵区,山丘起伏和缓,域气温属暖温带大陆性气候,气候干燥,降雨量少,具有冬季干冷和夏季干热的气候特点。上夼村一带虽地处山岭区,但为适应新的经济形势下快速发展的需要,解决影响经济发展的交通问题,促进地区经济交流,该道路的拟建十分必要。同时,修建本项目是该地区现实交通需求,是改善该地区路网结构的需要,是促进文化、社会、发展、改善该地区人民精神物质生活的需要,是适应交通量迅速增长的需要。可见该

10、道路的拟建有其重要意义。2.2可行性研究的原则根据以下原则对道路建设项目进行可行性研究： 依据该地区的整体规划,要满足该地区的发展要求； 因地制宜,结合当地地形特征,合理安排,连接城市道路网络,满足交通需求； 技术先进,经济合理,分步实施,远近结合,满足环境和成本节约的要求； 结合土地利用规划,桥涵规划,科学协调,合理布置路线。2.3现有公路技术状况评价该地区一直没有合理、合适的路线,为适应交通量迅速增长的需求和减少司机车辆的绕行,改善交通环境,该项目建设已是势在必行。原有土路达到四级及以上标准的路段很少。公路基础差,路面窄,路面均为泥结碎石路面,公路弯多而急,坡陡而多,一般都不符合标准的平曲

11、线,行车条件差,严重影响行车速度,车速仅能达到十公里左右,由于地方政府财力有限,群众集资养护公路困难,致使近年公路路况急剧恶化,急需铺筑新建道路。随着改革开放的深入,经济建设和社会的发展,该地区道路网建设滞后的矛盾逐渐暴露出来,现有路况严重影响经济发展和对外开放形象。为消除这一困难,带动该地区经济发展创造良好的交通基础设施条件,新建该公路势在必行。2.4 工程建设可行性论证改善公路网络结构是党中央国务院已及早提出村村通公路的宏伟目标。该地区交通基础设施落后,交通不便,人民生活水准不高。修建此路能购使局部地区达到真正的村村通公路,这对于改善农村路网结构有着积极的意义。该地区新建道路工程具有规划可

12、行、建设可行、方案可行、效益可行。该地区地面起伏,山丘连绵,仅靠等外路不利于城镇居民交往及对外发展, 该地区矿产资源丰富,有着较多的铜矿等矿物资源,因交通不便大量资源难以外运,致使长期经济滞后,影响人民生活水平的提高。修建该路必然能缓解交通制约因素,便于交通运输、对吸引外资、对外开放、促进该地区经济的腾飞,使该处人民早日过上小康生活都有着重要意义。因此,为了达到方便快捷,促进经济的发展的要求,有必要、有能力在两地间修一条等级较高的公路。第3章 自然情况对道路的影响分析3.1 自然情况对道路选线的影响本设计的路段选线时应尽量不占或少占农田,冬季盛行风向为西北风,路线走向应尽量与信风方向一致,避免

13、正交。该地区地势起伏较大,地形错综复杂,应综合考虑平、纵、横三者的关系,适当的掌握标准,提高线形质量。3.2 自然情况对道路设计的影响路基路面裸露在大气中,其稳定性在很大程度上由当地自然条件所决定。因此,应深入调查公路沿线的自然条件,从总体到局部,从大区域到具体路段,分析研究,因地制宜地采取有效的工程措施,以确保路基路面具有足够的强度和稳定性。设计中路基路面的排水设计至关重要,否则会导致稳定性下降,出现破坏现象。 地质条件沿线山体稳定,基本无不良地质状况,个别路段为软土,需进行特别处理。山坡上1m以下是碎石土,山顶多有碎落现象,在碎落地区设置碎落台,以堆积碎落岩屑和土石,便于养护时清理。 气候

14、条件该路段所在地区处西北干旱区,该地区大部分水位很低,虽然冻深多在100150cm以上,但一般道路冻害较轻。丘陵区1.5m以上的深路堑冬季积雪厚,雪水浸入路面造成危害,所以沥青面层材料应具有良好的防透水性,路肩也应防水处理。由于气候干燥,砂石路面经常出现松散、搓板和波浪现象。 水文和水文地质条件山坡地下水3米以下,洼地地下水1.5m以下,小河子附近有河流经过,道路沿线应做好排水工作,以免水毁路基。 植被及土壤分布多丘陵和山地,山岗处树木较多,农田处有灌木区,农田多旱地。沿线多粘质土,山坡上1m以下是碎石土。 建筑材料分布 沿线有丰富的砂砾,有小型采石场和石灰厂,水泥和沥青均需外购。故设计混凝土

15、路面与沥青路面均可,基层和垫层材料应该注意就地取材,节约工程费用。 深路堑应加强边坡防护和防排水设计,高路堤应注意边坡稳定。 7fLLV2 3.3 自然情况对道路施工的影响该地区处于西北干旱区,降雨量较少,丘陵区1.5m以上的深路堑冬季积雪厚,雪水浸入路面造成危害,所以沥青面层材料应具有良好的防透水性,路肩也应防水处理。道路作为带状结构物,其施工面受地形的限制很大,应该注意在不同的地形条件下选择不同的施工机具及施工方法。第4章 道路技术等级的确定及技术指标确定经调查该地区近期交通量资料如下：表4-1 交通量资料车 型数 量折换系数三菱FR4156001五十铃NPR595G4703江淮HF140

16、A3201.5东风S19135B4002五十铃EXR181L2801.5 江淮HF1503803交通增长率：7% 折算成小货车近期日交通量为：远期日交通量预测为：查公路工程技术标准可知,一级公路的设计年限为20年,二级公路的设计年限为15年。一级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为1500030000辆或2500055000辆,二级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为500015000辆。故根据公路工程技术标准,应建二级公路,为双车道公路。第5章 技术指标的研究与确定本设计为山岭区二级公路,查公路工程技术标准可知,作为城乡结合部混合交通量

17、大的集散公路或是位于地形等条件受限制的路段时,设计行车速度宜采用60km/h。5.1 平面设计技术指标的确定5.1.1 直线5.1.1.1 直线的适用条件S 平面线形采用直线时应注意线形与地形的关系,并应符合直线的最大长度和最小长度要求；在运用直线线形并决定其长度,原则是宜直则直、宜曲则曲。在下述路段上可采用直线： 路线完全不受地形,地物限制的平原区或山间的宽阔河谷地带； O5_Eum 城镇及其近郊道路,或以直线为主体进行规划的地区； ZSi*Ts 长大桥梁、隧道等构造物路段； nqgfAQsE 路线交叉点及其附近； MMhd-B1O& 双车道公路提供超车的路段。5.1.1.2 直线的最大长度

18、 uKpl+直线的最大长度应有所限制,当采用长的直线线形时,应注意其对应的纵坡不宜过大。若两侧地形过于空旷时,宜采取种植不同的树种或设置一定建筑物等技术措施予以改善。定线时应注意把能引起兴趣的自然风景或建筑物纳入驾驶员的视线范围之内。规范规定,在景色单调的地点最好直线长度控制在20V以后,本设计速度不大于60km/h,所以最大直线长度为1200m。 ? 1Z=s 5.1.1.3 直线的最小长度规定二级公路 eH qf3f 同向曲线间的直线最小长度为6V,即360m。CSBx本设计中均采用大于一般最小半径曲线相连,曲线间直线最小长度均满足要求。 ;F0 %0d 5.1.2圆曲线圆曲线是平曲线的重

19、要组成部分,圆曲线的设计主要确定其半径值以及超高和加宽。 _fMooIU1 5.1.2.1 圆曲线的最小半径 极限最小半径极限最小半径是指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下,能保证汽车安全行驶的最小半径。极限最小半径是路线设计中的极限值,是在特殊困难的条件下不得已才使用的,一般不轻易采用。 9c_-8n 一般最小半径 flOto7一般最小半径是指各级公路在采用允许的超高和横向摩阻系数时,能保证汽车以设计速度安全、舒适行驶的最小半径。一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。一方面考虑了汽车在这种曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时,旅客有充分的舒适感；另一方面考虑到在地

20、形比较复杂的情况下不会过多的增加工程量。 4pc=MR 不设超高最小半径 vWBOzK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。各级公路圆曲线最小半径的规定值如下表所示：表5-1 圆曲线半径 d9kG设计速度/kmh-112010080604030圆曲线最小半径/ m一般值100070040020010065极限值65040025012560305.1.2.2 圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时,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10000m。 0lfkeD 5.1.2.3 圆曲线半径的

21、选用在设计公路平面线形时,根据沿线地形情况,尽量采用了不需设超高的大半径曲线,本设计中最大半径为400m,极限最小半径及一般最小半径均未采用,设置曲线最小半径为250m。 n:;2Z 5.1.2.4 平曲线的最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线,其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离,由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。 o/9 V1平曲线的最小长度：70m。本设计中,平曲线的最小长度为365.925m,满足平曲

22、线的最小长度要求。 bBg?x 4bu平曲线中圆曲线的最小长度取：35m,本设计中,圆曲线最小长度为65.93m,同样满足平曲线中圆曲线的最小长度要求。 t n:9 5.1.2.5 关于小偏角的曲线长公路路线设计规范规定：平原微丘区转角等于或小于时,平曲线长度一般值是700/m,底限值是100m。其中为路线转角值,本设计中没有小于等于7的转角,所以满足要求。5.1.3缓和曲线缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面： |fd=E% 离心加速度变化率不过大； q.rnZU 控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。 a i8+L8-因此,公路路线设计规范规定：山岭区二级公路缓和

23、曲线最小长度为60m。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。在本设计中,每个转点处都设有缓和曲线。 iB%5i- 5.1.4 行车视距F f8F 行车视距是否充分,直接关系着行车的安全与速度,它是公路使用质量的重要指标之一。 cSz!E行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。:oYD公路路线设计规范规定,二级公路设计视距应满足会车视距的要求,其长度应不小于停车视距的两倍。工程特殊困难或受其它条件限制的地段,可采用停车视距,但必须采取分道行驶措施。 VI34UN对于山岭区二级公路,停车视距取75m,超车视距一般值取350m,底限值取

24、250m。 #OH# &H 5.1.5平面视距的保证汽车在弯道上行驶时,弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡,因此,在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证,如有遮挡时,则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。当视野内有稀疏的成行树木,单棵树木或灌木,对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时,则可予以保留。 9LzQpIn ysDfpC, 5.2 纵断面设计技术指标的确定5.2.1 纵坡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

25、。 vamim#K 5.2.1.1 最大纵坡Tld%NE汽车沿纵坡向上行驶时,升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大,车速降低越大,这样在较长的陡坡上,将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象,导致行车条件恶化,汽车沿陡坡下行时,司机频繁刹车,制动次数增加,制动容易升温发热导致失效,驾驶员心里紧张、操作频繁,容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而,应对最大纵坡进行限制。 z%K9YcyU最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑,公路路线设计规范对二级公路最大纵坡规定如下： mEr *n二级公路最大纵坡为

26、 6%。 D=o9+5Slw gO1zP!9Z 5.2.1.2 最小纵坡各级公路的路堑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,规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡或小于0.3%的坡度时,其边沟应做纵向排水设计。 y!.E7d 5.2.1.3 最小坡长如果坡长过短,变坡点增多,形成锯齿的路段,容易造成行车起伏频繁,影响公路的服务水平,减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性,应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求,同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间,通常汽车以计算行车速度行驶9s15s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。

27、各级公路最小坡长,如下表：表 5-2 各级公路最小坡长设计速度/kmh-11201008060403020最小坡长一般值40035025020016013080最小值300250200150120100605.2.1.4 最大坡长 汽车沿长距离的陡坡上坡时,因需长时间低挡行驶,易引起发动机效率降低。下坡时,由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命,影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑,对坡度的最大坡长应加以限制。标准规定平原微丘区二级公路最大坡长如下表： 4%aODr8表5-3 设计速度为60km/h二级公路的纵坡长度限制纵坡坡度/%3456纵坡长度/m1200100

28、08006005.2.1.5 平均纵坡平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。 1X.5cl?V为了合理运用最大纵坡、缓和坡段及坡长,应控制路线总长度内的平均纵坡。公路路线设计规范规定二级公路越岭路线的平均纵坡以接近5.5%和5%为宜。并注意连续3000m路段范围内的平均纵坡不宜大于5.5%。 UdT t L!|c: 8 式中 平均纵坡； hp/ZA = 相对高差； 6v6&YV 路线长度。 x2I*7P 5.2.2竖曲线为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求,在变坡点处均应设置竖曲线。 40ifz7 5.2.2.1 竖曲线最小半径we9R4*j 凹形竖曲线最小半

29、径 fsT对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。公路路线设计规范建议在条件许可的情况下二级公路=6000mxBQ7Xqf|要求设计竖曲线 nve2。设计中设置的凹曲线最小半径为10000m。 J 6U3SO=y 凸形竖曲线最小半径 Y-hGHnh确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时,由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时,不设竖曲线也能保

30、证视距,但变坡角较大时,必须设竖曲线以满足行车视距的要求。 So*#T根据公路路线设计规范中内容,建议在条件许可的情况下二级公路取=9000m的要求设计竖曲线 T.HS.。设计中设置的凸曲线最小半径为7000m。 J,;su 5.2.2.2 一般最小半径和极限最小半径 3#5dO在条件许可的条件下,应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求,但上述的最小半径,在条件较差时,并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。公路工程技术标准规定在设计速度为60km/h时,凹形竖曲线半径的一般值为2000m；极限值为1400m。 pi:m/P凸形竖曲线半径的一般值为1500m,极限值为1000m,竖曲线最小长度为35

31、m。 $c+r%9k当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值,当受地形条件及其它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。5.3 路面要求5.3.1 路面设计的基本要求各级公路的行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带均应铺筑路面。公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、性质、当地材料及自然条件,结合路基进行综合设计。路面应具有良好的稳定性和足够的强度,其表面应达到平整、密实和抗滑的要求。各级公路路面可根据交通量发展需要一次建成或分期建成。 kq$0lNI$ 5.3.2路面等级路面等级一般按下表的规定选用。 jtH&O表5-4 路面等级路面等级面层类型所使用公路等级

32、高级水泥混凝土、沥青混凝土、厂拌沥青碎石高速、一级、二级次高级沥青贯入式碎石、路拌沥青碎石、沥青表面处治二级、三级中级泥结或级配碎石、水结碎石、其他粒料三级、四级低级各种粒料或当地材料改善土四级5.3.3 路拱坡度路拱坡度主要是考虑路面排水的要求,路面越粗糙,要求路拱坡度越大。路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件,按表5-5规定的数值采用。土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%2%。 yyvMSU8表5-5 各种路面的路拱坡度路面类型路拱坡度/%沥青混凝土、水泥混凝土12其它黑色路面、整齐石块1.52.5半整齐石块 、不整齐石块23碎、砾石等砾料路面2.53.5低级路面345.3.4路面排水

33、各级公路,应根据当地降水与路面的具体情况设置必要的排水设施,及时将降水排出路面,保证行车安全。高速公路与一级公路的路面排水,一般由路肩排水与中央分隔带排水组成；二级以下公路的路面排水,一般由路肩横坡和边沟排出。第6章 初步勘测与初步设计6.1 路线设计6.1.1选线的一般原则 路线的基本走向必须与道路的主客观条件相适应。 正确掌握和运用技术标准。 注意与农业配合。选线时要处理好道路与农业的关系。选线应重视水文、地质问题。不良地质地和地貌对道路的稳定影响极大,选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查,弄清它们对道路的影响。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、泥沼等严重地质不良地段和沙漠、多年

34、冻土等特殊地区的路线,应慎重处理。重视环境保护工作。加强环保工作,重视生态平衡,为人类创造良好的生活环境,是我国的基本国策。在选线时应综合考虑由道路修建、汽车交通运行所引起的环境保护问题。选线应综合考虑路与桥的关系。在选线中,个别特殊大桥桥位,一般作为路线总方向的控制点,大中桥位原则上应服从路线的总方向,一般作为路线走向的主要控制点,小桥涵位置应服从路线走向。选线不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率,更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有的作用,即是否满足国家的政治经济国防上的要求和长远利益。路线选择的原则和方法如上所述,但结合实际的地形特点还应注意如下问题：正确考虑路线和城镇的关系

35、,处理好路线与桥涵的关系,处理好路线与农田的关系。6.1.2 平面设计6.1.2.1 平面设计步骤 全面布局根据路线的起点终点和中间控制点,公路等级及其在公路网中的作用,从所有可能的路线方案中,通过调查分析相关的资料,确定路线的基本走向。 逐段安排即在主要控制点间,结合地形地质水文气候等自然条件,逐段定出具体的小控制点,它是解决局部路线方案的工作。 具体定线逐段安排路线后确定小控制点,根据自然条件和技术标准,进行路线的平纵横综合设计,具体定出公路中线位置。6.1.2.2平面设计成果现初定两条路线,两路线概况如下：表6-1 交点坐标路线路线一路线二交点号坐标起点2988.4481-8232.21

36、672804.3357-8129.0081JD13520.9015-7001.47023972.2495-6659.4735JD22970.1678-6673.80693709.3479-6153.3877JD33067.5180-5840.20053883.3979-5150.9953JD43224.3973-4617.0096终点1999.4943-4475.61061995.3354-4535.55736.2 方案比选6.2.1 影响路线方案选择的主要因素路线在政治、经济、国防上的意义,国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求,改革开放、综合利用等重要方针的体现。对于地方公路则宜靠近城镇

37、和工矿区,以满足当地客货运的需要。路线在铁路、公路、水运、航空等综合交通运输系统中的作用,与沿线工矿、城镇等规划的关系,以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。沿线自然条件的影响。地形、地质、水文、气象等自然条件,决定了工程难易和运营质量,对选择路线走向有直接的影响。对于严重不良地质的地区、缺水地区、高烈度地震区以及高大山岭、困难峡谷等自然障碍,选线时宜考虑绕避。设计道路主要技术标准和施工条件的影响。其他如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系等。6.2.2方案比选在地形、地质、环境等方面进行比较,比选路线的两种方案在地形上都有险峻的地段,都克服了很大的高差,但相对而言,方案一地质条件不好

38、,施工较困难,克服高差较大。方案二选择由丘陵地段转向较为平坦的平原地段,施工条件较好。2从道路的功能上比较,方案一沿途连接6个村庄而方案二沿途连接9个村庄。可见方案二可以起到最大调动经济的作用。3从道路路线对环境的影响上比较,两方案都基本处在山岭区,所以占用农田均较少,不易出现因为冻胀而出现的路面破坏。4从工程量上考虑,方案一的填挖较多,而方案二的填挖较少。表6-2 方案指标比选指标单位方案 I方案 II途经村庄数个69路线长度km4.445.58最大纵坡%5.885.80平曲线数个34最大填挖高度m7.777.54最小平曲线半径及个数m/个200/2200/2竖曲线最小半径m15001500

39、比选结果推荐经过对两方案进行以上的分析比较,方案二均优于方案一,故选方案二。第7章 详细设计在初步设计选定的方案中,沿路中线两侧各200米的地带上,将原地形图放大,并进行路线平面、纵断面详细设计,路基设计,路面结构设计等。选取初步设计中选定的方案二的路线全线进行详细设计。7.1 平面设计7.1.1 平曲线要素的计算图7.1 按回旋线敷设缓和曲线 图7.1的几何元素的计算公式如下：以JD1为例进行计算,已知,则几何元素的计算值为：其他交点的几何元素值的计算可类似算得。7.1.2曲线主点桩号的计算以JD1为例,JD1的桩号为K1+877.113,则直缓点桩号ZH=K1+877.113=K1+653

40、.550缓圆点桩号HY=ZH+L= K1+653.55+120=K1+773.550曲中点桩号QZ=ZH+L/2= K1+653.55+407.660/2=K1+857.380圆缓点桩号YH=ZH+= K1+653.550+407.660=K1+941.210缓直点桩号HZ=ZH+L= K1+653.550+407.660=K2+061.210其他交点的主点桩号计算方法跟上述计算方法一样。 7.1.3 逐桩坐标计算图7.2 中桩坐标计算示意图以交点1,K1+877.113为例进行桩号坐标计算。已知交点1的坐标为：,圆曲线半径R=250m,缓和曲线长度,交点相邻直线的方位角分别为,则直缓点K1+

41、653.55的坐标为：缓直点K2+061.210的坐标为：桩号K1+675距直缓点的曲线常为L=21.45m,则缓和曲线上所求点的切线横距为：则坐标为：3846.451649-6817.671432,其中为转角符号,右转为+,左转为,下同。同理可算得缓圆点K1+773.550的坐标为3899.900155,-6735.141497。圆曲线内曲中点K1+857.380桩号至缓圆点K1+941.210桩号的曲线长为,于是曲中点坐标为：3921.662437,-6682.415607。用同样的方法可以算出来位于圆曲线上的点K1+775桩号的坐标为：,。其他交点的逐桩坐标可类似算出。7.2 纵断面设计

42、7.2.1概述纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线,它是根据中线上各桩号的高层而点绘的一条不规则的折线,反映了沿着中线地面的起伏变化的情况；另一条是设计线,它是经过技术上,经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线,反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和竖曲线组成。直线有上坡和下坡,是用高差和水平长度表示的。在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线,按坡度转折形式的不同,竖曲线有凸有凹,其大小用半径和水平长度表示。7.2.2 纵坡设计的步骤和方法 准备工作纵坡设计之前应在方格坐标纸上,按比例标注里程桩号和标高,点绘地面线,填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料

43、,并领会设计意图和要求。 标高控制点控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。如路线起、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,城镇规划控制用地范围与标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。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,成为经济点。平原区道路一般无经济点问题。 试坡在已标出控制点、经济点的纵断面图上,根据技术指标、选线意图,结合地面起伏变化,本着以控制点为依据,照顾多数经济点的原则,在这些点位之间进行穿插与取直,试定出若干直坡线段。对各种可能的坡度线方案反复比较,最后定出既符合技

44、术标准,又满足控制点要求,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。 调整将所定坡度与选线时坡度的安排比较,二者应基本符合,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、缩短或改变坡度值等。 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、重要桥涵以及其他重要控制点等,在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度,用模板在横断面图上戴帽子,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、

45、在横坡陡峻地段核对更显重要。 定坡经调整核对无误后,逐段把直线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值可用三角板推平行线法确定,要求取值到千分之一,即0.1%。变坡点一般要调整到10米的整桩号上,相邻变坡点桩号之差为坡长。变坡点标高由纵坡度和坡长依次推算而得。 设置竖曲线根据技术标准、平纵组合均衡等要求确定竖曲线半径,计算竖曲线要素。7.2.3竖曲线计算图7.3 竖曲线要素示意图设变坡点相邻两直线段坡度分别为和,代数差为。当为+时,表示凹形竖曲线；为,表示凸形竖曲线。各元素计算公式如下： 以变坡点K0+490为例,则,为凸形曲线。则切线长,外距。其他竖曲线要素可类似算得。7.3 横断面设计公

46、路的横断面,是指公路中线上各点的法向切面,它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及隔离栅、环境保护等设施。公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素。在保证必要的通行能力和交通安全与通畅前提下,尽量做到用地省、投资少,使道路发挥其最大经济效益与社会效益。道路横断面的布置及几何尺寸应能满足交通、环境、城市面貌等要求,横断面设计应满足以下一些要求：设计应符合公路建设的基本原则和现行公路工程技术标准规定的具体要求。设计时应兼顾当地农田基本建设的需要,尽可能与之相配合,不得任意减、并农田排灌沟渠。

47、路基穿过耕种地区,为了节约用地,如当地石料方便,可修建石砌边坡。沿河线的横断面设计,应注意路基不被洪水淹没或冲毁。7.3.1路基宽度的确定路基宽度是指公路路幅顶面的宽度,即两路肩外缘之间的宽度,公路路基宽度为行车到与路肩宽度之和。根据规范,二级公路采用单幅路形式,行车道宽23.5m,硬路肩宽度：20.75m,土路肩宽度：20.75m。路基宽：7+1.5+1.5=10m,路拱坡度2%。7.3.2路堤和路堑边坡坡度的确定由公路路基设计规范,结合实际的工程地质条件综合考虑：路堤边坡坡度取为1：1.51：1.75；路堑边坡取为1：0.51：0.75。7.3.3 超高与加宽计算为了满足行车速度和安全的要

48、求,就需要把路面的外侧提高,使曲线上的路面向内侧形成一个倾斜面,这就叫作超高。汽车行驶在曲线上所产生的离心加速度由路面超高和横向系数来抗衡,即,要计算的值首先需要明确和各分配多少才是合理的。根据设计要求路面超高不能够完全抗衡横向力,所以考虑适当调整值。超高和曲率成曲线关系。一般新建公路采用绕内边线旋转超高过渡方式计算。本公路采用绕内边线旋转超高过渡方式计算。计算公式见下表7-4。表7-4 绕内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式注1.计算结果均为与设计高之差；2.临界断面距过渡段起点：3.距离处的加宽值：圆曲线上外缘中线内缘过渡段上外缘中线内缘表中路面宽度；路肩宽度；路拱坡度；路肩坡度；超高

49、横坡度；超高过渡段长度；与路拱同坡度的单向超高点到超高过渡段起点的距离；超高过渡段中任一点至起点的距离；路肩外缘最大抬高值；路中线最大抬高值；路基内缘最大降低值；距离处路基外缘抬高值；距离处路基中线抬高值；距离处路基内缘降低值；圆曲线加宽值；距离处路基加宽值。JD1处超高计算示例： 计算参数路拱坡度,路肩坡度,超高坡度,行车道宽度,路肩宽度,超高缓和长度。因为JD1处半径R=-250m,按三类加宽查表得加宽值为0.8m。以该段加宽为例,以缓和曲线长为加宽过渡段,即为120m,选用比例加宽K1+675处加宽值。桩号超高计算1过渡段上：桩号K1+675处：桩号 K1+700 处：2 圆曲线上：3过

50、渡段上：桩号 K1+950 处：桩号K2+050处：其他桩号加宽值可类似算出。第8章 排水设计8.1 路基边坡及沟渠设计路基边坡设计主要是合理的确定路基边坡坡度。路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度之比表示。设置在挖方路基的路肩外侧以及填土高度较低的路堤坡脚外侧的纵向人工沟渠,称之为边沟,其主要功能在于汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。挖方路段及高度小于边沟深度的填方路段应设置边沟。边沟横断面采用梯形,梯形边沟内侧边坡为1：1.5,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。边沟的深度及宽度取用0.5m。边沟纵坡与路线纵坡一致,并不小于0.5%。在特殊情况下,边沟纵坡可采用0.3%,此时边沟出口

51、间距应减短。设置在挖方路基边坡以外的山顶或者是山坡路堤的上方的适当位置,用以拦截路基上方流向路基的地面水,用来减轻边沟的压力。设置截水沟是为了汇集并排除路基边坡上侧的地表径流。挖方路基的截水沟应设置在坡顶5m以外。填方路基上侧的截水沟距填方坡脚的距离不应小于2m。截水沟横断面采用梯形,边坡采用1：1,深度及宽度采用0.6m,沟底纵坡不小于0.5%。应尽量使截水沟中的水流汇入截水沟所在山坡一侧的自然沟中,或直接引入桥涵进口处,以免在山坡上自流造成冲刷。8.1.1 边沟设计挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤,在路肩外缘均应设计纵向人工沟渠,称之为边沟,其主要功能在于排泄路基用地范围

52、内地面水。边沟内侧边坡坡度按土质类别采用1：1.01：1.5；梯形边沟的底宽和深度不应小于0.4m。边沟的纵坡度应尽量与路线纵坡保持一致。当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最小纵坡坡度时,边沟应采用沟底最小纵坡坡度,并缩短边沟出水口的间距。边沟出水口的间距,一般地区不宜超过500m,多雨地区不宜超过300m。边沟出水口的排放应结合地形、地质条件及桥涵水道位置,引排到路基范围外,使之不冲刷路堤坡脚。设计计流量的确定采用公式式中设计流量 ；设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度 ；径流系数；汇水面积 。8.1.2 排水沟设计排水沟主要用于排泄来至边沟、截水沟或其他水源的水流,以形成整个排水系统。排水沟的

53、平面布置,取决于排水要求与当地地形。排水沟的布置,必须结合地形自然条件,因势利导,平面上力求短捷平顺,以直线为宜,必须转向时,尽量采用较大半径,徐缓改变方向,保证水流舒畅；纵面上控制最大和最小纵坡,以1%3%为宜,纵坡大于3%,需要加固,大于7%,则应改用急流槽。 排水沟断面形式：排水沟一般为梯形断面,其大小应根据流量确定,深度与宽度不小0.5m。排水沟边坡视土质而异,一般在1：11：1.5。排水沟沟底纵坡不小于0.5%,在特殊情况下允许减小到0.2%。 排水沟的平面线形：排水沟应尽量采用直线,如必须转弯时,其半径不小于1020m,排水沟的长度根据实际需要而定,通常在500m以内。 排水沟与水

54、道的衔接。排水沟采用梯形断面,边坡率。水文水力计算同边沟,在此不另行计算。8.1.3边沟设计验算去两个变坡点之间的路段K3+700K3+900作为设计范例,此路段均为路堑,本次设计以沥青混凝土路面为例。粘土路基,路基宽度10m,取单侧路面和路肩横向排水宽度为5m,路拱横坡为2%,土路肩横坡为3%, 边沟坡脚和路肩边缘间设置梯形边沟。 计算汇水面积和径流系数沥青混凝土路面汇水面积：,由公路排水设计规范得,沥青路面径流系数为1=0.95。挖方边坡汇水面积：,由公路排水设计规范得细粒土坡面和路肩径流系数。碎落台汇水面积：,由公路排水设计规范得硬岩石坡面和路肩径流系数3=0.8。截水沟到路堑边坡的汇水

55、面积：,由公路排水设计规范得起伏的山地径流系数：。由此,总的汇水面积为：汇水区的径流系数为 计算汇流历时计算坡面汇流历时由克毕公式计算式中坡面流长度； 坡面流坡度； 地表粗糙系数。 vb& T 由公路排水设计规范得草皮防护路堤边坡的粗度系数,且路堤坡度为1：1.5,得路堤坡面汇流历时。由公路排水设计规范得沥青混凝土路面粗糙系数为m1=0.013,横坡2%,坡面流长度为5m,所以,历时时间为。因此,取坡面汇流历时。梯形边沟底宽0.6m,深0.6m,浆石砌片砌筑,沟壁粗糙系数为,设计水深0.4m。求得,过水断面面积水力半径按曼宁公式 得沟内平均流速为 ,因此,沟内汇流历时为。由上得汇流历时为 。计

56、算降雨强度路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量按公式计算q值在缺乏资料时,可利用标准降雨强度等值线图和有关转换系数按下式进行计算： 式中5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度,查中国5年一遇10min降雨强度等值线图,取=1mm/min；重现期转换系数,查公路排水设计规范取重现期为15年,则；降雨历时转换系数,查公路排水设计规范取。由式得,因此,检验径流设定边沟的截面形式为梯形,底宽和沟深均为0.6m,断面积为,则泄水能力。因为设计径流量=0.0908m/s泄水能力=1.04m/s,所以假定的边沟尺寸符合要求。8.2 路面排水设计路拱设计的目的是为了迅速排除路面上的降水,保证行车安全。

57、路拱设计包括路面路拱坡度、路肩横向坡度的确定以及路拱形式的选取。路拱坡度的确定,应以路面排水顺畅和保证行车安全、平稳为原则。当路面越粗糙,雨水在路面上流动就越迟缓,路拱的坡度就要做得大一些,但坡度过大又不利于行车,故路拱坡度应当限制在一定的范围内；当路面平整时,对排水有利,路拱坡度就要做的小一些,根据路面类型和当地的自然条件,本设计行车道横坡为2%,路肩横坡为3%。8.3 涵洞设计涵洞是为了排泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物。8.3.1涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点按结构型式不同可分为管涵、盖板涵、拱涵、箱涵。 管涵：适用于有足够填土高度的小跨径暗涵；对基础的适应性及受力性能较好、不需墩台,圬工数量少,造价低。 盖板涵：适用于要求过水面积较大时,低路堤上的明涵或一般路堤的暗涵；结构较简单,跨径较小时用石盖板；跨径较大时用钢筋混凝土盖板。 拱涵：适用于在跨越深沟或高路堤时设置。山区石料资源丰富,可用石拱涵。跨径较大,承载潜力较大。但自重引起的横载也较大,施工工序较繁多。 箱涵：适用于在软土地基时设置；整体性强。但用钢量多,造价高,施工较困难。8.3.2 涵洞选用原则涵洞应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要,按照食用、经济、安全和美观的原则进行设计。同时,公路涵洞设计应