一级公路建设项目可行性研究报告

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1、1第 1 章 绪论1.1 概述高等级公路的建设带动了沿线经济的发展，快速运输日益显示出巨大的经济效益和社会效益，形成了快速发展的“高速公路产业带” 。高等级公路不仅技术标准高、线形顺畅路面平整沿线设施安全，而且全立交、全控制出入、双向隔离行驶、无混合交通干扰，为公路运输的快速、安全、高效、便捷和舒适提供了技术保障。高等级公路也因其快速、舒适、安全、便捷的优越性成为我国交通运输的主要组成部分。尽管我国高速公路建设取得了巨大进展，但是由于公路交通基础薄弱，各地发展极不平衡，因此与国际上发达国家还有很大差距，还不能完全适应国民经济和社会发展的需要，在今后相当长的时期内加快高等级公路建设是我国公路建设

2、的主要任务。 1.1.1 绪言常州水陆空交通便利，京沪铁路、京杭大运河、312 国道和沪宁、宁杭、常宁，沿江高速，常澄，锡宜等高速公路，以及江苏第 2 大机场，4D 级民航常州机场，构成了常州发达的水陆空交通网。此外在建的京沪高速铁路常州站，沪宁城际轨道常州站，以及城市高架快速路网和筹建的轻轨 1 号线也给常州的交通增添亮色。本设计为常州地区一级公路的某一段，起点为东城，终点为营溪。1.1.2 设计原始资料1.1.2.1 交通量资料实测交通量资料车型 交通量(辆/日)特大型货车 178大中型货车 276小型货车 309大中型客车 383小型客车 10242拖拉机 1675摩托车 432自行车

3、192531.1.2.2 自然条件(1)地貌性质本段地处长江下游冲积平原，地势平坦起伏在 12 米之间，多属软土地区，地温较高，地下水一般为 12 米。(2)气象气温本地区属亚热季风区，是我国最热的地区，年平均气温 15.3C，月平均气温中以 7 月份最高为 28.4C，1 月份最低为 2.1C。降雨本地区春夏两季的梅雨是明显的季节。其累计年平均降水为 1080.0mm，多集中在 49 月份，已测到的日最大降水量为 160.6mm，占该年总降水量的 14.6%，使累年平均值的 14.9%。1.1.2.3 工程地质情况本工程所经地区的表层为厚 1.52.5m 的黄色亚粘土“硬壳层” ，且为该地区

4、唯一适合作为路堤填料的土。自地表以下 2m 即为淤泥质灰色粘土或灰色亚粘土，呈极软塑液限状态，厚约为 2022m，约 2035m 以下为夹薄层粉砂，地质极差，强度低、高压缩性，工程地质极其不良，是产生路堤沉降的主要层次。1.1.2.4 等高线地形图比例 1:2000。1.2 设计规范标准(1)道路工程制图标准(GB50162-92)(2)公路路线设计规范(JTG D20-2006) (3)公路工程技术标准(JTG B01-2003)(4)公路路基设计规范(JTGD30-2004)(5)公路自然区划标准(JTJ003-86) (6)公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)3(7)公路排水设

5、计规范(JTJ018-97)41.3 道路等级的确定1.3.1公路工程技术标准要求公路根据交通量及其使用功能、性质分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。根据设计原始交通量资料查得中华人民共和国交通部颁发的公路工程技术标准JTG B01-2003(以下称标准)规定：高速、一级公路以小客车为折算标准。各汽车代表车型与换算系数如表 1-1 所示：表 1-1 各汽车代表车型与车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说 明小型客车1.019 座的客车和载质量2t 的货车大中型客车及小型货车1.519 座的客车和载质量2t7t 的货车大中型货车2.0载质量7t14t 的货车特大型货车

6、3.0载质量14t 的货车1.3.2 交通量计算由标准中规定：畜力车、人力车、自行车等非机动车在设计交通量换算中按路侧干扰因素计，一、二级公路上行驶的拖拉机按路侧干扰因素计。将实测各种车型的交通量折算成小客车的交通当量。 初始年交通量：N0=10241.0+3831.5+3091.5+2762.0+1783.0=3148 辆/日由标准中规定：一级公路设计交通量按 20 年预测。交通当量年平均增长率按 10%计，则 20 年后道路通行能力为：1.3.3 确定线路技术标准根据标准确定该道路为四车道一级公路，设计车速为 100km/h。其在平原区主要技术指标如下：(1)服务水平一级公路设计采用的服务

7、水平为二级。作为集散公路时,可采用三级服务水平设计。(2)建筑限界20 119200(1 10%)(3580) 1.121895/NN辆日5路基宽度： 24.5m行车道宽度： 3.75m设计行车速度： 100km/h圆曲线：一般最小半径： 700m极限最小半径： 400m缓和曲线最小长度： 85m竖曲线最小长度： 85m凸形竖曲线：一般最小半径： 10000m极限最小半径： 6500m凹形竖曲线：一般最小半径： 4500m最小半径： 3000m停车视距： 160m超车视距： 550m最大纵坡： 4%路面类型： 沥青混凝土(3)路线一级公路路基宽度 24.5m，行车道宽度为 3.75m。一级公路

8、整体式断面必须设置中间带，中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成。6第 2 章 路线方案比选与定线2.1 选线原则公路选线就是根据路线的基本走向和技术标准的要求，结合当地的地形、地质、地物及其它沿线条件和施工条件等，选定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的公路中心线的工作。选线的目的，就是根据国家建设发展的需要，结合自然条件，选定合理的路线，使筑路费用与使用质量达到统一，且行车迅速安全、经济舒适、构造物稳定耐久及易于养护的目的。2.1.1 平原微丘地区选线2.1.1.1 平原区路线布设要点选线时，首先在路线的起、终点间，把经过的城镇、厂矿、农场及风景文物点作为大的控制点；在控制点间，

9、通过实地视察根据地形条件和水文条件进一步选择中间控制点，一般较大的建筑群、水电设施、跨河桥位、洪水泛滥线以外及其必须绕越的障碍物均可作为中间控制点；在中间控制点之间，如果没有充分的理由，一般不再设置转角点。在安排平面线形时，既要使路线短捷顺直、又要注意避免过长的直线，可能条件下争取采用转角适当、半径较大的长缓的平曲线线形。综合平原区自然和路线特征、布线时应着重考虑以下几点；(1)正确处理好路线与农业的关系修建公路时占地是难以避免的，解决好路线与农田规划、农业灌溉水利设施的关系，是平原区选线时的关键问题。布设路线时，要注意既不片面要求路线顺直而占用大面积的良田；也不片面要求少占耕地而降低线形标准

10、，甚至恶化行车条件。再者，应解决好路线与农田水利设施的关系。使路线的布置尽可能地与农业灌溉系统相配合，少占良田，不占高产田。除较高等级的公路外，一般不要破坏灌溉系统，布线要注意尽量与干渠相平行，减少路线与渠道的相交次数，最好把路线布置在渠道的上方非灌溉区一侧或者是渠道的尾部。注意筑路与造田、护田相结合。在可能条件下，布线要有利于造田、护田、以支援农业。路线通过河曲地带，当水文条件许可时，可考虑路线直穿，裁弯取直，改移河道，缩短路线，改善线形。(2)处理好路线和桥位的关系 7大、中桥位往往是路线的控制点， 应在服从路线总方向的原则下，路、桥综合考虑，选择有利的桥位，布设路线。既要防止只考虑路线顺

11、直、不顾桥位条件，增加桥跨的难度；又要防止片面强调桥位，使路线绕线过长，标准过低。一般情况下，桥位中线应尽可能与洪水主流流向正交，桥梁和引道都在直线上。桥位应选在水文地质、跨河条件较好的河段。小桥涵位置原则上应服从路线走向，但遇到斜交过大(夹角小于 45 时)或河沟过于弯曲时，可考虑采取改沟或改移路线的办法，调整交角，布线时应比较确定。(3)理好路线与城镇居民点的关系平原区有较多的城镇、村庄、工业设施等，路线布设应正确处理好路线与它们的关系。国防公路与高等级的干道，应采取绕避的方式远离城镇，必要时还应考虑采用支线联系。较高等级的公路应尽量避免直穿城镇、工矿区和居民密集区，以减少相互干扰。但考虑

12、到公路对这些地区的服务性能，路线又不宜相离太远，往往从城镇的边缘经过。做到近村而不进村，利民而不扰民，既方便运输、又保证交通安全。这种路线布线时，要注意与城镇等的规划相结合。公路等级较低时，应考虑县、区、村的沟通，经地方同意可穿越城镇，但要注意有足够的视距和必要的公路宽度以及必要的交通设施，以保证行人和行车的安全。(4)注意土壤、水文条件平原区的水位条件较差，取土较为困难。为了保证路基的稳定性和节约用土，在低洼地区，应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线，以使路基具有较好的水文条件；在排水不良的地带布线时，要注意保证路基最小填土高度；路线要尽量避开较大的湖塘、水库、泥沼等，不得已时应选择最窄、最

13、浅和基底坡面较平缓的地方通过，并采取措施保证路基稳定。(5)注意利用老路，并与铁路、航道及已有公路运输相配合。在平原区路线布设时，若有老路与新布路线相距较近、而且走向一致时，在条件许可时，应尽量地将其改造后加以利用，以减少耕地的占用和提高路基的稳定性。(6)注意就地取材和利用工业废料。修建公路需要消耗大量的筑路材料，为节省工程造价，应充分利用当地的材料，特别是地方上的工业废料。2.2 方案比选方案比较是选线中确定路线总体布局的有效方法，在可能布局的多种方案中，8通过方案比较和取舍，选择技术合理、费用经济、切实可行的最优方案。路线方案的取舍是路线设计中的重要问题，方案是否合理，不仅关系到公路本身

14、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的作用，直接关系到是否满足国家政治、经济及国防的要求和长远利益。根据方案比较的深度上的不同，可分为原则性方案比较和详细的方案比较两种。2.2.1 路线方案的拟定由已确定的道路等级和主要技术标准指标，在原始设计交通量资料、所在地区的气候、土壤、地质、水文等资料和现有地形、地物分布图资料的基础上，经审查判断分析，初步选定了两个方案，线路走向如下所述。方案一：路线以东城为起点，经小片冲沟地带并过部分柑树果园与支渠相接，中间跨越两个小桥，从大沥村与旧庄之间穿越后直至终点营溪。方案二：路线从东城出发，向东南方向延伸，穿越细沥村至大沥村正东方折向右，经过

15、一条河路线偏向南，继续延伸过渡渠即到达终点营溪。两方案比选路线如图 2-2，2-3 JD1JD2方案一9图 2-2 路线方案一图 2-3 路线方案二2.2.2 初步定线根据公路路线设计规范 ，平原区一级公路当设计车速为 100km/h 时，取缓和曲线长度均为 l =120m，符合标准规定。s方案 1：直线部分：JD1 处平曲线由于受地形地物限制，取半径 R=700m，测得转向角=462113.6。由道路勘测设计知识计算下列各要素。设起始点里程为K0+000.000，则 JD1 处平曲线各主点要素计算如下：(1)由原始资料等高线地形图计算出起点、交点、终点的坐标A:(25670.5326,597

16、30.6831);JD1(C):(25114.9532,59570.9241)B:(24649.2368,58680.2206)(2)路线长计算、方位角校核JD1方案二10AC 段 (m)因为图在第二象限里,故CB 段 (m) 因为图在第二象限里,故18062 2347.7117 3612.3CB(3)转角计算(左) (校核)1117 3612.3163 5725.946 2113.6CBAC平曲线部分：已知设定的圆曲线半径 R=700m，缓和曲线长度 l =150m 和转向s角 =462113.6，计算 JD1(C) 处平曲线各主点要素：0180150180622 700lsR221501.

17、339(m)2424 700lspR332215015074.971(m)22402240 700lslsmR00250.33切线长：曲线长：外失距：切曲差：234.143(m)qTL圆曲线：02416.3182(m)LLls确定该平曲线各主点的里程： 起点：0000.000K ZH0202.862KZH +202.86200222700 462 20.32 150180180716.3182(m)LLlsRls 46tan700 1.339 tan74.971375.231(m)22TRPm0sec62.91(m)2ERPR22ACL= (25114.953225670.5326)(5957

18、0.9241 59730.6831)578.093(59570.9241 59730.6831)16 0234.1(25114.953225670.5326)ACarctg22CBL(25114.953224649.2368)(59570.9241 58680.2206)1005.109(59570.9241 58680.2206)62 2347.7(25114.953224649.2368)CBarctg18016 0234.1163 5725.9AC11+ +150lsHY +352.862+ +208.15912LlsQZ +561.021+ +208.15912LlsYH +769.1

19、81+ +150lsHZ +919.181终点：1 549.059K 校核：ZH +202.862+2T 750.462 953.324q 34.143 919.181方案 2：按上述规范两平曲线半径 R =550m，R =391.058m，缓和曲线12m，转向角，同理得曲线各要素如下：120ls 132234 1218.714mT 2182.66mT 1428.4965mL 2356.9317mL 1023.4966mE2020.2627mE18.931mq 28.388mq 则各主点里程为：起点：0000.000K ZHK0+023.186ZH +23.186+ +120ls12HY +1

20、43.186+ +94.248412LlsQZ +237.434+ +94.248412LlsYH +331.683+ +120lsHZ +451.683终点：K0+451.683校核：ZH +23.186+2T +437.4281 460.614q 8.9311 451.683起点：K0+451.683 ZHK0+451.683ZH +451.683+ +120lsHY +571.683+ +58.46622LlsQZ +630.14813+ +58.46622LlsYH +688.614+ +120lsHZ +808.614终点：K1+503.271校核：ZH +451.683+2T +3

21、64.322 816.015q 8.388 807.6272.2.3 土石方计算本设计地形为平原微丘区，路基均为填方，以粘性土作为填方材料，设边坡为1:1.5，路基宽度采用 24.5m，典型填方断面图如右图：图 2-1 路基断面图土石方计算由软件生成，不再详述，计算结果见附录 B 表 1-4。2.2.4方案主要技术指标比较汇总及方案选定表 2-1 两方案主要经济技术指标比较表指标单位第一方案第二方案路线长度km1549.0591503.271土石方3310 m169497.92120330.30路面2km37951.9536830.14工程数量桥梁座1 大桥2 小桥14比较结果较好由上表所列主

22、要技术指标，结合当地实际情考虑如下因素：方案二经过的地区人口较多，与村庄距离较近，能够带动当地经济发展，有利于提高人们出行。从设计施工方面，此工程需要设计建造桥涵穿越两条沟渠，为小桥，造价低，设计施工难度小，而且填方量小，工程造价低。方案一所经过的村镇较少，不能够有效带动当地经济发展，其设计一座大桥，工程造价高且施工时间长，对工程的进度产生影响，而且其填方量大，增加工程造价。因此方案比选最后确定推荐方案二。15第 3 章 平面设计3.1 平面线形设计的基本要求(1)平面线形应直捷,连续,顺适,并与地形,地物相适应,与周围环境相协调；(2)除满足汽车行驶力学上的基本要求外,还应满足驾驶员和乘客在

23、视觉和心理上的要求；(3)保持平面线形的均衡与连贯；长直线尽头不能接以小半径曲线。高,低标准之间要有过渡。(4)应避免连续急弯的线形；(5)平曲线应有足够的长度。3.2 平曲线的设计3.2.1 曲线半径的选定根据标准段选定设计路段桩号 K0+143.186 K0+331.683 的曲线半径为 550m。3.2.2 直线(1)直线的最大长度我国目前的标准和规范中均未对直线的最大长度规定具体数值。日本和德国，以设计车速()的 20 倍数字为最大长度限值。当时，km/h =80km/hV，本设计符合要求。max201600mlV(2)直线的最小长度规范推荐同向曲线间最短直线长度以不小于 6V 为宜，

24、反向曲线间最短直线以不小于2V 为宜。本设计采用基本型曲线，即直线两端设有缓和曲线，本设计符合要求。3.2.3 缓和曲线的长度及计算公式公路工程技术标准规定：设计速度为 图 3-1 基本型平曲线16100km/h 的一级公路，缓和曲线的最小长度为=85m。ls设计时，我们取缓和曲线长度均为=120m,符合标准规定。ls带有缓和曲线的圆曲线如图 3-1，其要素的计算公式如下： (3-1a) (3-1b) (3-1c) (3-1d) (3-1e) (3-1f) (3-1g) (3-1h)式中，总切线长(m)；Ts总曲线长(m)；Ls外距(m)；Es校正数(m)；Js主曲线半径(m)；R路线转角(度

25、)；缓和曲线终点处的缓和曲线角(度)；缓和曲线切线增值(m)； q设缓和曲线后主曲线的内移值(m)；R缓和曲线长度(m)； ls平曲线中圆曲线长度(m)。 Ly平曲线的基本要素已在上一章方案比选处完成计算。3.3 曲线的超高3.3.1 超高的作用为抵消车辆在曲线路段上所产生的243242384lslsRRR332240lslsqR9028.6479lslsRR()2TsRR tgq180RLsls2LyLsls()sec2EsRRR2JsTsLs17离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡，这就是曲线上的超高。合理地设置超高，可以全部或部分地抵消离心力，提高汽车行驶的稳定性与舒适性。当汽车等速

26、行驶时，在园曲线上所产生的离心力是常数；而在回旋线上行驶时，由于回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在园曲线上应是全超高，在缓和曲线上应是逐 渐变化的超高。 图 3-2 超高示意图3.3.2 超高的确定由汽车行驶在曲线上的力平衡方程式得 (3-2)式中：R平曲线半径(m)；横向力系数，单位车重的横向力；V行车速度(km/h)；i横向超高坡度。规定规定，超高横坡度按设计速度，半径大小，结合路面的类型，自然条件和车辆的组成情况确定。一级公路的超高横坡度不超过 10。3.3.3 超高的计算交点处超高的计算：1JD由式(3-2)得：yi21200.128.6%127 550式中，横

27、向力系数取，=0.12。uu本设计路段选定的超高值为：0.255m。3.3.4 超高缓和段从直线的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面，有一各逐渐变化的过渡路段，这一逐渐变化的过渡路段成为超高缓和段。2127ViR183.3.4.1 超高缓和段长度 为了行车的安全舒适、路容的美观和排水的通畅，必须设置一定长度的超高缓和段，超高过渡则是在超高缓和段全长范围内进行的。双车道公路超高缓和段长度可按下式计算： (3-3)式中： L超高缓和段长 (m) ； 旋转轴至行车道外侧边缘的宽度 (m) ； 超高坡度与路拱坡度的代数差()； p超高渐变率。本设计路段超高缓和段长度值为：120m。3.3.

28、4.2 超高缓和段实际计算取值超高缓和段实际计算值应取下列三项中的最大值：(1)曲线加宽段长度；(2)超高缓和段的理论计算值；(3)缓和曲线的长度。此路段没有加宽，超高缓和段的理论计算值为 40m 和缓和曲线的长度为 80m，因此超高缓和段实际计算值应取为 180m。绕路中央分隔带边缘旋转各特征点超高值计算式见表 3-1。超高过度方式图见图3-3。表 3-1 绕中央分隔带边缘旋转各特征点超高值计算式超高位置计算公式 x 距离处行车道横坡值备注C12xbBbi外侧D0GhGcxiiixiLD0内侧C1x2xbBbbihGGcxiiixiL1. 计算结果为与设计高之差；2. 设计高程为中央分隔带外

29、侧边缘程；3. 本设计不设加宽，；x0b 4. 当时，为圆曲线上的超高。cxL式中， 左侧(右侧)行车道宽度(m)；B左侧路缘带宽度(m)；1b右侧路缘带宽度(m)；2bx 距离处路基加宽值(m)；xb超高横坡度(%)；hi路拱横坡度(%)；GiiCLpi19超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点的距离(m)。x图 3-3 超高过度方式图交点有缓和曲线的平曲线处绕中央分隔带边缘旋转各特征点超高值计算：1JD如上所述，旋转方式按中央分隔带边缘旋转，路拱横坡 ，超高横坡 2%Gi 。h8.6%i 则超高缓和段长度： 0.52 3.750.758.75(m)B yz8.6%2%0.106iii 确定缓

30、和段长度 cL查表得 1150p 取 5 的整倍数，。c8.75 0.106139.125(m)1150BiLpc140mL 缓和曲线。 sc120mLL 即从缓和曲线后退 20m 的直线段上开始设置超高缓和sc140 12020mLL段。计算各桩号的超高超高起点为 K0+3.186，由直线段的硬路肩坡度与行车道相同，为 2%，土路肩为 4%。圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同，均为4%，外侧的土路肩坡度为-4%，内侧土路肩坡度的过渡段的长度为：04%2%0.751.95m1150l取 ，内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，即从(K0+3.186 ml20K0+5.186

31、 )段内完成路肩的过渡，变成-4%，与路拱横坡相同。分别计算各桩号的横断面上中央分隔带边缘()、行车道外侧边缘()和硬3A2A路肩外缘()的超高值，计算结果见表 3-2。1A20表 3-2 JD 处平曲线超高值计算结果左侧(m)右侧(m)桩号X(m) 1A2A3A 3A2A1AK0+8.186直线段-0.375-0.23100-0.175-0.257K0+23.186(ZH)15-0.423-0.38100-0.032-0.028K0+143.186(HY)120-0.463-0.379000.0140.037K0+242.832(QZ)圆曲线-0.463-0.379000.3750.472K

32、0+331.683(YH)圆曲线-0.463-0.379000.3750.4721K0+451.683(HZ)120-0.423-0.381000.5280.6833.4 平面线型要素的组合本设计主要采用了基本型平面线型。基本型按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合。图 3-4 基本型平曲线图3.5 平面视距的保证标准规定一级公路的设计视距应满足会车视距的要求，其长度不小于停车视距的两倍。此路段的曲线路段在平原微丘区，因此我们在设计时考虑实际困难和工程量的原因取设计视距为 S=200m。对平面视距的检查，首先应计算出保证设计视距所需要的最大横净距 Z，其次是计算实际条件下所提供的能通视

33、的横净距若 Z ，设计视距可以保证，若 ZZZ，则应清除障碍物，以满足 Z 的要求。本设计实际条件下所能提供的能同ZZ时的横净距为 15m。Z在带有缓和曲线的平曲线的交点处，1JD由式: 求得 538.5m1.52SBRR视点轨迹圆曲线长为： (3-4)(2 )180SLR21式中，视点轨迹圆曲线长(不包括缓和曲线 m)；L 车辆在弯道上行驶时视点的运动轨迹(m)；SR路线转角(度)；缓和曲线终点处的缓和曲线角(度)。由式(3-4)求得: =376.73(m)(2 )538.5 (462 615 1.6 )180180SLR 此路段设置缓和曲线因为视点轨迹圆曲线长大于设计视距 S，可用下式求最

34、L大横净距： (3-5)(1 cos)2SRZR由式(3-5)求得: (m)22200(1 cos)9.29288 538.5SSRSZRR由 Z=9.29m，=15m，满足 Z ，视距满足通视要求。ZZ3.6 平面设计成果(1)逐桩坐标表(见附录 B 表 5)(2)直线曲线转角表(见附录 B 表 6) (3)平面设计图(见附录 B 图册图号 01，02，03)22第 4 章 纵断面设计4.1 纵断面设计目的纵断面设计主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线的几何构成与要素，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客舒适的目的。4.2 纵断面设

35、计的一般要求为使纵坡设计经济合理，必须在全面掌握勘测资料的基础上，经过综合分析、反复比较定出设计纵坡。纵坡设计的一般要求为：1 纵坡设计必须满足标准的各项规定；2 应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。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，起伏不宜过大或过于频繁。3 纵坡设计应对沿线的地形、地下管线、地质、水文、气候、排水等方面综合考虑，视具体情况妥善处理，以保证道路的稳定与畅通。4 纵坡设计应考虑填挖平衡，减少借方和废方，以降低工程造价和节省用地。5 平原微丘地区地下水埋藏较浅，池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小坡度要求外，还应满足最小填土高度的要求，以保证

36、路基稳定。6 对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端引线等，纵坡应小些，避免产生突变。路线交叉处前后的纵坡也应平缓一些。7 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。4.3 纵坡基本参数确定4.3.1 最大纵坡最小纵坡的确定(1) 最大纵坡的确定标准规定，设计速度为 100km/h 时，公路最大纵坡为 4%。结合设计路段定的是 0.9376765%。(2) 最小纵坡的确定 各级公路的路堑以及其它横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，23应采用不小于 0.3%的纵坡。当必须设计平坡或小于 0.3%的纵坡时，其边沟应作纵向的排水设计。结合设计路段定的是 0.3441622%

37、。(3) 最大坡长最小坡长限制标准规定，各级公路设计不同纵坡时最大坡长不同。设计速度为 100km/h ,纵坡坡度为 3%时，最大坡长为 1000m；纵坡坡度为 4%时，最大坡长为 800m；纵坡坡度为 5%时，最大坡长为 600m。 标准规定，设计速度为 100km/h 时，公路最小坡长为 250m。结合设计路段最大坡长定的是 741.44m，最小坡长定的是257.35m。4.3.2 缓和坡长的要求缓和坡长可以改善汽车连续在陡坡上行使的紧张状况，避免汽车长时间低速行驶或汽车下坡产生不安全因素。 规范要求,当连续的纵坡大于 5%，应在期间设置不大于 3%的缓和坡段，其长度不大于 100m。结合

38、设计本路段不设缓和坡长。4.4 竖曲线设计纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线。 4.4.1 竖曲线要素变坡角 (4-1)竖曲线长度 LR (4-2)竖曲线半径 RL/ (4-3)竖曲线切线长 (4-4)竖曲线上任意一点 P 的竖距： (4-5)(5)竖曲线外距 (4-6)竖曲线要素计算示意如图 4-121ii1222LRTTT221122PQxxhPQyyi xi xRR222884TRLTER24图 4-1 竖曲线要素图4.4.2 竖曲线标高计算本设计路段第一变坡点里程桩号为 K0+340，高程为 16.18m，坡度，1=0.938%i。 标准规定，竖曲线最小

39、半径 R=4500m，本设计竖曲线半径取2=-0.344%iR=10000m。(1)竖曲线要素计算：21= - =-0.344%-0.938%= -0.01282wi i当为“+”时，表示凹形曲线，为“-”时为凸形曲线。所以该竖曲线为凸w形竖曲线。曲线长 (满足最小长度要求) 10000 0.01282128.2(m)LRw切线长 128.264.1(m)22LT 外距 2264.10.2048(m)22 10000TER(2)计算设计高程：竖曲线起点桩号=K0+340-T=K0+275.9(m)竖曲线起点高程1=12.0-T=11.40(m)i竖曲线终点桩号=K0+340+T=K0+404.

40、1(m)竖曲线终点高程1=12.0-T=11.40(m)i(3)竖曲线任意点高程计算切线高程 (4-7) 计算设计高程 (4-8)4.5 平纵线形的组合设计4.5.1 组合原则(1)保持视觉的连续性。应在视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形都应避免。(2)保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。对纵面线形不断起伏，而在平面上却采用高标准的线形是无意义的。反之，在平面上线形迂回前进、弯道较多，而在01()HHTx i切HHh切25纵断面设计上采用高标准也同样没有意义。(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。(4)注意与周围环境相

41、配合，可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。4.5.2 组合方式(1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线这种组合是使平曲线与竖曲线对应，最好使竖曲线的起点和终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖” 。(2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡平曲线与竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要形成多而小。(3)暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线组合，以及明弯与凹形竖曲线组合较为合理，且给人一种平顺舒适的感觉。(4)平、竖曲线应避免的组合平曲线与竖曲线重合是一种理想的组合，但由于地形等条件限制，这种组合并不是总能争取得到的。如果平曲线的中点与竖曲线的顶(底)

42、点位置错开距离不超过平曲线长度的四分之一时，效果仍然令人满意。通过用纬地软件所进行设计平纵线形组合，对其形成的透视图检验，设计路段线形质量良好。(透视图见图 05)4.6纵断面设计成果竖曲线计算表(见附录 B 表 7)纵断面设计图(见图册图号 04,05,06)透视图(见图册图号 07)26第 5 章 横断面及路基设计5.1 概述道路的横断面是指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、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。高速公路和一级公路上还有变速车道、爬坡车道等。5.2 路基横断面组成路幅的构成根据标准可知，一级公路

43、路基宽度为 24.5m，其中路面跨度为15.0m，中间带宽度为 3.0m，其中中央分隔带宽度为 2.0m，左侧路缘带宽度为0.52=1.0m，硬路肩看度为 2.02=4.0m，土路肩宽度为 0.752=1.5m，路面横坡为 2%，土路肩横坡为 4%。5.3 路拱横坡 为了迅速排除路面上的雨水，图5-2 折线形路拱图 5-1 高等级道路横断面组成及各部分宽度27路面表面做成中间高、两边 图 5-2 折线型路拱低的拱形，称之为路拱。路拱对排水有利，但对行车不利。路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不稳定性，同时也给乘客带来不舒适的感觉。当车辆在有冰、雪、水或潮湿路面上制动时，还会增加侧向滑移的危险

44、。为此，对路拱的横向坡度在满足横向排水的要求下，应尽量采用低值。本设计路段考虑行车道宽、路面类型及设计地区的降雨量等方面的要求，设路拱横坡为 2%，如图 5-2 折线型。5.4 平曲线加宽及其过渡为保证曲线段行车的顺适与安全，曲线段路面宽度应适当增加。如图 5-3图 5-3 弯道加宽示意图由标准规定，平曲线半径等于或小于 250m 时，应在平曲线内侧加宽。本设计中平曲线半径为 500m 大于 250m 的规定值，所以可以不设曲线加宽。为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上的加宽宽度，需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。5.5 软土地基软土地基主要是指天然含水量过大，胀缩

45、性高，具有湿陷性，承载力低，在荷载作用下容易产生滑动或固结沉降的土质地基，如软土、泥沼、泥碳、湿陷性黄土、人为垃圾、松散杂填土、膨胀土、海(湖)相沉积土等。路基直接填筑在这些地基上，往往会因地基承载力不足，或在自然因素作用下产生过大的变形。因此，土木工程中，地基加固极为重要，常是各种建筑物成败关键。 5.5.1 极限高度的计算本设计处于富饶的长江三角洲平原，土地资源珍贵，路基的高低对降低公路造价有着十分突出的意义。所以必须对填筑最大高度有所限制。本设计路段有1.5m2.5m 的亚粘土“硬壳层” ，当硬壳层厚度大于 1.5m 时，考虑其应力扩散，提高承载力，减少地基沉降的效应。软土的，设计中路堤

46、边坡采用 1:1.5，12kPauC 28填土为黄色亚粘土 ，此时，路堤的极限高度可按下式计算：319kN/mr (5-1)式中， 极限高度(m)；CHkC软土的快剪黏聚力()；kPa填土的容重()；r3kN/m稳定因数，与边坡角和深度因数(式中为填土高度，sNHdndHH为软土厚度)有关。d则路堤极限高度：(m)kcs0.5CHNHr125.60.5 1.54.2819设安全系数取 1.5 时，最佳填土高度为 2.9m，因考虑到实际困难，则可确定2.5m 为最佳填土高度。5.5.2 对地基处理的方法湿软地基加固，规模大，造价高，应注重技术和经济两方面。同时，地基加固是路基主体工程的一部分，要

47、结合路基标高、断面形式等方面综合处治。高压旋喷法是利用高压（2025MPa）射流的强度使浆液与土混和，从而在射流影响的有效范围内使土体速凝成一圆柱形的桩，桩径达 0.51.0m。本设计中主要采用的是旋喷水泥土桩处理方法。桩径取 D=50cm，间距B=150cm，且桩与桩之间的布置都是按照三角形的方式布置的。布桩时，一律采用15m 桩长，桩径、桩间距不变。5.6 横断面设计成果(1)路基设计表(见附录 B 表 8，9，10，11)(2)一般与超高路基横断面设计图(见附录图册图号为 08，09，10)(3)软土地基布置图(见附录图册图号为 11)0.5kcsCHNHr29第 6 章 路面结构设计6

48、.1 路面类型的确定6.1.1 路面类型的确定由于沥青路面使用沥青结合料，因而增强了矿料间的粘结力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因而获得越来越广泛的应用。本段公路是高等级道路，结合实际情况，选用沥青混凝土路面。6.1.2 确定路基潮湿类型及土基回弹模量根据公路自然区划标准该地区属于东南湿热区，路基临界高度参考值可知此区是粘性土中湿状态，临界高度，故土基属中湿状态，相对含水量21.2 1.3mH ，取土基回弹模量。0.6xw 030

49、MPaE 6.1.3 轴载分析表 6-1 交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量红岩 CQ30290621192双轮组3178日野 KF300D40.75792双轮组3383东风 CS93824702双轮组31024解放 CA10B19.460.851双轮组1675(1)路面设计以双轴组单轴载 100KN 作为标准轴载，以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。轴载换算轴载换算采用如下计算公式：轴载换算系数 (6-1)4.351211kiiPNC C nP30式中，标准轴载，；pkNiP 被换算车型的各级轴载，；kN轴载系数；1C轮组系数；2C被换算车辆的

50、各级轴载作用次数，次/日。in轴载换算结果下表所示，表 6-2 轴载换算结果车型ip1c2cin35.421)(Ppnccii东风 CS938后轴70.001130034.566前轴62.0016.4540155.212红岩 CQ30290后轴119.0011540578.604前轴40.7516.412083.238日野 KF300D后轴79.002.21120399.634前轴56.0016.415053.084黄海 DD690后轴104.002.21150125.013解放 CA10B后轴56.601124025.082前轴22.1016.418019.709解放 CA340后轴56.6

51、01118054.55233. 421PPNCCNii1532.894注：轴载小于 25kN 的轴载作用不计。累计当量轴次计算根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为 15 年，四车道的车道系数 是 0.40.5 取 0.45，=8%，累计当量轴次：(2)验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为： (6-2)1511136510.11365 1532.9 0.457999638()0.1teNN次81 21()kiiipNc c nP31式中，为轴数系数，=1+2(m-1)；1c1c 2c为轮组系数，单轮组为 1.85，双轮组为 1，四轮组为

52、0.09。计算结果如下表所示， 表 6-3 轴载换算结果车型ip1c2cin821)(Ppnccii东风 CS938后轴70.00113005.640前轴62.0011540613.117红岩 CQ30290后轴119.0011.851203.729前轴40.7531120771.692日野 KF300D后轴79.0011.851501.360前轴56.003115075.498黄海 DD690后轴104.00112403.770解放 CA10B后轴56.601118020.0358211)(PpnccNiiki1494.839注：轴载小于 50kN 的轴载作用不计。累计当量轴次计算各参数值同

53、上，一级公路沥青路面的设计年限为 15 年，四车道的车道系数 是 0.40.5 取 0.45，=8%，累计当量轴次 6.1.4 结构组合与材料选取由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为 800 万次左右，根据地地质水文等条件选择柔性路面结构，沥青混凝土路面。6.2 沥青路面设计计算6.2.1 拟定路面组合结构形式及材料选取根据公路沥青路面设计规范推荐结构，考虑本路段的交通量、路基水温状1511136510.11365 1494.8 0.457800808()0.1teNN次32况及材料供应等具体情况，拟定该路段路面结构方案如下：表 6-4 路面结构设计路面厚度 材料 细粒式沥

54、青混凝土13cmh 1E 中粒式沥青混凝土24cmh 2E 粗粒式沥青混凝土36cmh 3E 水泥碎石4h 28cm4E？cm 石灰土5h 5E查相关资料表表得各层厚度、劈裂强度、抗压回弹模量、弯拉模量和极限抗弯拉强度如表 6-5 所示：表 6-5 各层厚度、抗压回弹模量、弯拉模量、极限抗弯拉强度和劈裂强度表层次材料名称各层厚度(cm)抗压回弹模量20C(MPa)抗弯拉模量(MPa)sjE极限抗弯拉强度(MPa)fS劈裂强度(MPa)1细粒式沥青混凝土3140015001.51.42中粒式沥青混凝土4120015001.51.03粗粒式沥青混凝土69000.84水泥碎石28150018000.

55、50.65石灰土？55012000.50.256.2.2 按容许弯沉计算路面厚度(1)计算弯沉 (6-1)0.2600deCSblNA A A式中，设计年限内，一个车道上的累计当量轴次,(次)；eN 分别为公路等级系数，面层类型系数及基层类型系数。,CSbAAA公路沥青路面设计规范规定：一级公路=1.0，=1.0，=1.0。由式(6-CASAbA1)得：0.2600deCSblNA A A-0.2600 79996381.0 1.0 1.024.98(0.01mm)0.25(mm)(2)各层材料的容许层底拉应力/RspK细粒式密级配沥青混凝土0.220.220.090.09 1.0 79996

56、381.02.97saecKANA33/1.4 2.970.4714(MPa)RspK中粒式密级配沥青混凝土0.220.220.090.09 1.0 79996381.02.97saecKANA/1.0 2.970.3367(MPa)RspK粗粒式密级配沥青混凝土0.220.220.090.09 1.1 79996381.02.97saecKANA/0.8 2.970.2693(MPa)RspK水泥碎石0.110.110.35/0.35 7999638/1.02.01secKNA/0.5 2.010.2488(MPa)RspK石灰土0.110.110.45/0.45 7999038/1.02.

57、59secKNA/0.225 2.580.0869(MPa)RspK6.2.3 石灰土层的确定(1)计算容许弯沉 (换算成三层体系)Rcs0.20.2e11.011.0 1.0 1.00.46(mm)0.046(cm)7999638lA AN(2)计算综合修正系数 F0.380.38R0F0.046 30.01.470.59522 0.7 10.65l EFAp(3)计算理论弯沉系数LaR1L0.046 14007.2622 0.7 10.65 0.595lEap F(4)计算基层厚度求算某基层厚度时，须先把所拟定的结构换算成当量三层体系，求出其中层厚度,然后再由求出。HH4h求：H由于，分别

58、为细、中粒式沥青混凝土而且这两层基本上是连续施工，所以1h2h可视为连续接触，在本计算中可视为。则五层体系变为三层体系的4812cmh 参数为：，。112cmh 11200MPaE ?cmH 21000MPaE 030MPaE 34由，121.1310.65h2110000.831200EE查三层体系表面弯沉系数诺谟图得；5.3a 由，121.1310.65h02300.031000EE查三层体系表面弯沉系数诺谟图得；11.4k 由于，可得；L12aakkL217.260.985.3 1.4akak由，20.98k 020.03EE1.13h查三层体系表面弯沉系数诺谟图可得1.8H所以得 求：

59、4h根据公式 12.4232niiiEHhhE可得 542.42.434533EEHhhhEE52.42.4353442.42.4360019.0625100025(cm)15001000EHhhEhEE小结：设计弯沉值为 24.98(0.01mm)，结果以表格形式列出：表 6-6 实际资料汇总表材料名称h(cm)细粒式密级配沥青混凝土3中粒式密级配沥青混凝土4粗粒式密级配沥青混凝土6水泥碎石28石灰土251.8 10.5619.0(cm)HH356.3 最大拉弯应力的验算(1)如前所述，仍先把六层体系换算成当量三层体系，把和加起来作为当量1h2h三层体系的上层厚度 h， ，112cmh 11

60、200MPaE ?cmH 21200MPaE 。030MPaE 由公式可得：14x+12n-2i niii xEHhhE 540.90.90.90.93453315006006 1625625.1 14.245.3(cm)10001000EEHhhhEE(2)计算当量三层体系上层底面最大弯拉应力：施工时严格管理，尽可能在铺筑贯入式后马上铺上沥青混凝土层，使之与贯入式牢固地粘结在一起，视为三层连续体系。由，查系数图得；121.1310.65h2110000.671500EE0.1由，查系数图得；1.13h210.67EE02300.031000EE1m11.76m 由，查系数图得；45.34.2

61、510.65H020.03EE210.67EE2m21.25m m120.1 1.76 1.250.22m mmm0.7 0.220.154(MPa)p(3)计算沥青混凝土面层底面的容许弯拉应力：容许弯拉应力，其中；RSSK0.20.2sec0.120.1279996382.881.0KNARm1.50.521(MPa)0.154(MPa)2.88沥青混凝土层的强度满足要求。同理按上述计算验算，结果水泥碎石的强度也满足要求。因此，确定本设计路段沥青混凝土路面结构尺寸为：细粒式密级配沥青混凝土3cm中粒式密级配沥青混凝土4cm粗粒式密级配沥青混凝土6cm水泥碎石28cm石灰土25cm366.4

62、路基路面成果路面结构设计图(见图册图号为 12)37第 7 章 路基路面排水和挡土墙设计7.1 简述该路段地处南方湿热地区，地下水位较高，为多软土地区，年降水量大。所以必须采取有效的排水与防护措施，以确保路基路面稳定和高速行车安全。7.2 路基排水7.2.1 路基排水的目的与要求路基排水的目的，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度和稳定性。7.2.2 边沟尺寸选定 边沟一般设置在路堑、矮路堤、零填零挖路基及其陡坡路堤边缘外侧或坡脚外侧，主要用来汇集和排除路基范围之内和流向路基的少量地面水。边沟的排水能力主要取决于以下几个设计参数：边

63、沟底流水坡度、边沟截面尺寸、形状、边沟的表面粗糙程度。 通过计算确定公路边沟采用 50cm 的梯形边沟即可满足路基排水需要。 7.2.3 一般路段的排水设计一般路段是指不设超高的路段。路面排水根据路线纵坡采用分散漫流式和集中截流式 2 种形式。当路线纵坡0.3%时，路面排水采用分散漫流式，路缘石采用水泥混凝土的平缘石，路面水沿纵坡和横坡经路堤边坡排入边沟；当路线纵坡0.3%时，路面排水采用集中截流式，在硬路肩边缘土路肩范围内设置沥青混凝土拦水缘石，汇集路面水，每隔一定距离经泄水口流入边坡急流槽，排至路基边沟。7.3 挡土墙的设计7.3.1 挡土墙的类型选择为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承

64、受土体侧压力的墙式构造物，称为38挡土墙。它广泛用于支撑路堤填土或路堑边坡，以及桥台、隧道洞口和河流堤岸等处。其建筑质量工程造价对整个工程的影响是不容忽视的。本设计即采用悬臂式挡土墙，结构采用钢筋混凝土结构。 7.3.2 悬臂式挡土墙设计本设计以 K0+700 断面为例，进行挡土墙尺寸验算。设计资料：填土为粗粒土(砂类土或碎石)，填背填土容重，内摩擦角， 计算荷载为汽20 级；验算荷载：挂100 级。7.3.3 挡土墙验算7.3.3.1 土压力计算(1)汽车荷载换算 0109.09109.090.677(m)5.60.577 Ha19 5.60.577h （+2 ）（5+2 0）(2)用朗金公

65、式计算土压力(=0) 222222coscoscos11 cos 35cos10.271coscoscos11 cos 35aK 0019 0.677 0.2713.486(kPa)aEh K 0()19 (0.6775) 0.27129.23(kPa)HaEhH K全墙土压力及力臂为2202112 0.677(1)19 50.271 (1)81.79(kN)225ahEH KH00(3)(3 0.6775)51.85(m)3(2)3(2 0.6775)hH HyhH7.3.3.2 墙身尺寸计算(1)底板长度B假设底板厚03130.45m,0.45(m)hhh当时，查容重修正系数319kN/m

66、 ,0.40rf055. 1u132150.454.55(m)0.250.05 4.550.48(m)HHhBbmH319kN m3539踵板长度,其中3B0 ,81.79kNxEE x3201.35 81.790.482.066 m0.4050.6771.055 19cK EBBf Hhur踵板修正长度为趾板长度 取。10.20mB 底板长度12330.200.482.070.112.86(m)BBBBB(2)立壁厚度立壁根部截面14.55miHH该截面的剪力为1Q 弯矩210a1cos36iiiMMHHHhK 内力为1j1j,QM按配筋率要求确定厚度取配筋率为%7 . 0截面有效厚度为按斜裂缝限制要求确定厚度31110.05 4.550.11(m)22BmH0H123c0H20.50.25EEBfHBBKEE2 3.48629.230.5 0.4 50.250.482.0660.18(m)1.353.48629.23 1x0acos0.5iiiQE HHHhK19 4.55 10.5 4.550.6770.27169.16 kN 2119 4.5514.550.6770.27192