二级公路初步毕业设计

1、i / 58二级公路初步设计二级公路初步设计摘摘 要要本设计为广水至曾都二级公路 K0+000K1+273.868 段的初步设计。主要容包括：平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、挡土墙设计、公路排水与防护工程、路面结构设计。在设计过程中结合已知资料和文献，并严格按照规标准设计。线形设计阶段，遵循选线原则对路线方案做深入、细致的研究，做到少占农田，并与周围环境相协调；纵断面设计根据道路等级，综合考虑了路线填挖平衡；在横断面设计中考虑公路等级、行车要求、自然地质条件，保证路基的稳定和排水。在挡土墙设计部分采用了重力式挡土墙，在公路排水与防护工程部分充分考虑到当地地质状况,环境景观以与驾驶员

2、的舒适性等因素。在路面结构设计部分，对沥青路面和水泥混凝土路面进行了详尽的比较，最终采用沥青路面。关键词：二级公路；平纵横设计；路基设计；挡土墙设计；路面设计ii / 58ABSTRACTABSTRACTThis design studies the grade II highway from Guangshui to Zengdu which covers K0+ 000K1+273.868.The main contents include:graphic design,alignment design,cross-sectional design,roadbed design,retai

3、ning wall design,road drainage as well as protective engineering and pavement strcture design. The design is in strict accordance with the code standard and consults related references.At the stages of alignment design,the author followed the model in choosing the line and tries to take up little la

4、nd, and in harmony with the surrounding environment; longitudinal design according to the road grade, considering the balance of excavation; in the part of cross-sectional design, the design considers highway grade, driving requirements, and natural geological condition in order to guarantee the sta

5、bility of roadbed and drainage.In the part of retaining wall design, the designer uses a gravity retaining wall; in the design of highway drainage and protective engineering, in view of the factors of local geology condition, environmental landscape, and the comfort of drivers. In the part of paveme

6、nt structure design, after the comprehensive selection,the cement bituminous pavement was adopted in the design.KeyWordsKeyWords：The grade II highway; Flat freely design; Roadbed design; Retaining wall design;Pavement designiii / 58目 录第一章工程概况与设计标准第一章工程概况与设计标准11.1 公路沿线工程地质概况 11.1.1 路线走向 11.1.2 沿线地形、地

7、质、气候、水文特征 11.1.3 沿线施工条件 11.2 设计标准 11.2.1 设计依据 11.2.2 主要技术指标 1第二章平曲线设计第二章平曲线设计32.1 选线 32.1.1 选线的一般原则 32.1.2 选线的步骤和方法 32.1.3 选线方案的确定 32.2 平曲线设计 52.2.1 设计参数的确定 52.2.2 交点间距、坐标方位角与转角值的计算 52.3 逐桩坐标计算 62.3.1 直线上中桩坐标计算 72.3.2 设缓和曲线单曲线中桩坐标计算 7第三章纵断面设计第三章纵断面设计93.1 概述 93.2 纵坡与坡长设计 93.2.1 纵坡设计的一般要求 93.2.2 平曲线与竖

8、曲线的组合的一般原则 93.2.3 平、纵线性设计中应注意避免的组合 103.2.4 相关控制参数 103.2.5 纵坡设计步骤 103.3 竖曲线设计 113.3.1 设计技术规 11iv / 583.3.2 竖曲线要素计算 12第四章路基设计第四章路基设计154.1 概述 154.1.1 路基的类型和构造 154.1.2 一般路基设计容 154.1.3 路基设计的一般要求 154.2 横断面设计 164.2.1 设计依据 164.2.2 横断面组成 164.2.3 路基宽度的确定 174.2.4 路堤和路堑边坡坡度的确定 174.2.5 路拱 174.2.6 超高与加宽 184.2.7 视

9、距的保证 184.3 路基填料与压实标准 184.3.1 填料选择 184.3.2 压实标准和压实度 184.4 特殊路基设计要求 194.5 路基土石方计算与调配 194.5.1 土石方计算 194.5.2 土石方调配 20第五章边坡稳定分析第五章边坡稳定分析225.1 概述 225.1.1 K0+760 处路堤稳定性分析 225.1.2 K0+300 处路堑边坡稳定性分析 23第六章挡土墙设计与边坡防护第六章挡土墙设计与边坡防护256.1 概述 256.1.1 挡土墙的用途 256.1.2 本路段挡土墙设置 256.2 挡土墙计算 256.2.1 挡土墙设计资料 256.2.2 土压力计算

10、 266.3 挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置 326.3.1 排水设施 326.3.2 沉降缝与伸缩缝 326.4 边坡防护 326.4.1 植被防护 336.4.2 工程护坡 33第七章公路排水设计第七章公路排水设计347.1 概述 347.1.1 公路排水设计的容 347.1.2 设计依据 34v / 587.2 路基排水 347.2.1 路基排水设计的任务 347.2.2 地表排水 357.3 涵洞设计 377.3.1 涵洞分类 377.3.2 各种涵洞的适用性与优缺点 377.3.3 涵洞选用原则 377.3.4 桥涵的拟定 37第八章公路路面设计第八章公路路面设计408.1

11、概述 408.1.1 路面结构组成 408.1.2 路面类型 408.2 沥青路面设计 408.2.1 设计资料 408.2.2 设计过程 418.3 水泥路面设计 468.3.1 设计资料 468.3.2 设计过程 468.3 路面比选 50参考文献参考文献51致致 521 / 58第一章第一章 工程概况与设计标准工程概况与设计标准1.11.1 公路沿线工程地质概况公路沿线工程地质概况1.1.11.1.1 路线走向路线走向本设计为广水至曾都二级公路 K0+000K1+273.868 段的初步设计，设计标准为双向两车道二级公路，设计车速 60km/h，路基宽 10m，施工长度 1273.868

12、m，线路走向为南北走向。1.1.21.1.2 沿线地形、地质、气候、水文特征沿线地形、地质、气候、水文特征本路段属于平原微丘区，沿线土质基本上以粘性土为主，深挖地段下为发育良好的岩石层。该路段位于湖北北部，属东南湿热区。年平均气温在 1724之间， 1 月平均温度最低，平均气温在 35；7 月温度最高，最高温度达到 39.5。年均日照1317 小时，年均降水量 1468mm，无霜期 302 天。1.1.31.1.3 沿线施工条件沿线施工条件线路的起点和终点都为人口稀少的小村庄，其周边交通条件一般，但是交通量较大，线路与附近区域的山坡谷地均有粘土、亚粘土，可作路基填料。线路前半段穿过山丘，故附近

13、区域石料相当丰富，可采用石料作为浆砌片石挡土墙的原材料。工程用水可从沿线的池塘取用，较为方便，沿线电力充沛施工用电可就近搭接。1.21.2 设计标准设计标准1.2.11.2.1 设计依据设计依据公路工程技术标准 （JTG B01-2003） 人民交通公路路线设计规 （JTG D20-2006） 人民交通公路路基设计规 （JTG D30-2004） 人民交通公路桥涵设计通用规 （JTG D60-2004） 人民交通公路沥青路面设计规 （JTG D50-2006） 人民交通公路水泥混凝土路面设计规 （JTG D40-2002） 人民交通公路排水设计规 （JTJ 018-97） 人民交通公路排水设计

14、手册 （第一版） 人民交通公路路基设计手册 （第二版） 人民交通道路勘测设计 （第三版） 人民交通路基路面工程 （第三版） 人民交通1.2.21.2.2 主要技术指标主要技术指标（1）公路等级：二级公路.2 / 58（2）公路类型：新建二级公路.（3）车辆荷载等级：公路-级.（4）地形：平原微丘.（5）路基宽度：10 m.（6）设计车速:：60km/h。（7）直线最小长度：a.同向曲线间：6V=360m； b.反向曲线间：2V= 120m.（8）圆曲线最小半径：a.一般最小半径:200m； b.极限最小半径: 125m；c.不设超高的最小半径:：1500m.（9）缓和曲线长度：a.一般长度:：

15、80m；b.最小长度: 60m.（10）平曲线长度：a.一般长度 400m；b.最小长度: 140m.（11）停车视距:：75m. （12）超车视距：350 m.（13）竖曲线最小半径：a.凸形：极限最小半径 1400m，一般最小半径 2000m；b.凹形:：极限最小半径 1000m，一般最小半径 1500m.（14）最小坡长：a.一般值为 200m；b.极限值为 150m.（15）最大纵坡：6%. （16）最大超高：6%.（17）路基、涵洞设计洪水频率：1/50 . 3 / 58第二章第二章 平曲线设计平曲线设计2.12.1 选线选线选线是根据路线基本走向和技术标准，结合地形、地质条件，考虑

16、安全、环保、土地利用和施工条件与经济等因素，通过全面比较，选定道路中线位置的全过程。2.1.12.1.1 选线的一般原则选线的一般原则（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用节省、效益好、并有利于施工和养护。（3）选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（5）

17、选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染。2.1.22.1.2 选线的步骤和方法选线的步骤和方法选线的任务就是在众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。选线一般按工作容分三步进行:(1) 路线方案选择路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向。此项工作通常是在小比例尺地形图上从较大面积围找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选，确定数条有比较价值的方案，然后通过多方案的比选得出一个最佳的方案。(2) 路线带选择在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自

18、然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带，也称路线布局。这些细部控制点的取舍，自然仍是通过比选的办法来确定的。(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路线带进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。2.1.32.1.3 选线方案的确定选线方案的确定（1）路线总体布局4 / 58路线基本走向的选择,应根据指定的路线走向(路线起、终点和中间点的主要控制点)和公路等级，与其在公路中的作用,结合铁路、航空、空运、管道的布局和城镇、工矿企业资源情况,以与水文、气象、地质、地形等自然条件,由面到带,从所有可能的路线方案中,通过调查、分析、比选,确定一条最优

19、路线方案。湖北广水至曾都二级公路 K0+000K1+273.868 前半段属于丘陵地段，后半段属于平原区，最高点和最低点相差 70 几米。沿线路段有近十个河塘和一条河流，选线时应该尽量避开。该地区水田不多，多为旱地，在选线时必须考虑少占农田。该地段已有几条道路，前半段考虑到山丘只有一条合适路线，没有其他更好的路线方案，故只能采取旧路改造方案，废弃原有的道路。同时在道路交叉方面尽可能的减少交叉口，穿过河流时尽可能避免多次跨河。（2）路线方案比选路线方案比选的评价指标较多，主要有技术、经济、政策与国防上的意义，交通网系中的作用与其联系城镇的多少等指标。本设计路段由北到南从丘陵到平原，地势从高到低。

20、前半段为两山之间，已经确定采取旧路改造方案，故前半段方案唯一。后半段采用两种方案：方案一主要沿山脚选线，沿线施工方便，能做到尽量少占用农田，最后穿过一次河流到达终点，总长1273.868m；方案二相对第一条占用农田较多，且两次穿过河流，总长 1298.758m。考虑到方案一占用农田少，施工更便利，经济方面更合理，故最终选择第一方案。路线方案比选图见下图 2-1。图 2-1 路线方案比选图5 / 582.22.2 平曲线设计平曲线设计2.2.12.2.1 设计参数的确定设计参数的确定根据公路路线设计规 （JTG D20-2006） 、 公路工程技术标准 （JTG B01-2003） 、道路勘测设

21、计查得设计参数如下：（1）直线最大长度：1200m。（2）设计车速: 60km/h。（3）直线最小长度：同向曲线间 360m ；反向曲线间 120m。（4）圆曲线一般最小半径 200m，本路段两个圆曲线半径均取 200m。（5）缓和曲线一般长度 80m，本路段缓和曲线均取 80m。2.2.22.2.2 交点间距、坐标方位角与转角值的交点间距、坐标方位角与转角值的计算计算 (1) 根据各交点坐标计算出两点间的距离和各交点的转角。计算结果如表 2.1：表 2.1 交点坐标、转角表交点号交点坐标 X交点坐标 Y转角（）距离（m）QD472621.274490150.207659.700JD14723

22、60.776490756.296左 563824.1387.184JD2472573.811491079.603左 331341.5250.212ZD472574.482491329.814（2）图 2-2 为含有缓和曲线的道路平曲线,其几何要素计算公式如下：EZHRqTHYHZoQZYHJD00pSLLSLL图 2.2 平曲线对称基本型曲线6 / 58（2.1）232402RLLqss（2.2）342268824RLRLpss （2.3）RLs6479.280（2.4）qPRT2tan)(（2.5）sLRL2180)2(0 （2.6）RpRE2sec)( （2.7）LTJ 2（3）曲线几何元

23、素具体计算如下：对于 JD1：拟定 R=200m,Ls=80m,1 .248356 切线长：)(443.1482)(mqtgPRT曲线总长：)(711.2772180)2(0mLRLS外距：)(705.282sec)(mRPRE切曲差：)(176.192mLTD对于 JD2：拟定 R=200m,Ls=80m,5 .413133 切线长：)(020.1002)(mqtgPRT曲线总长：)(988.1952180)2(0mLRLS外距：)(103.102sec)(mRPRE切曲差：)(052. 42mLTD（4）平曲线几何要素计算成果详见直线、曲线与转角表2.32.3 逐桩坐标计算逐桩坐标计算根据

24、前面算出来的方位角和平曲线要素，进行逐桩坐标的计算。本设计采用的是绝对坐标，在进行计算时分直线和曲线计算,曲线段采用综合曲线放样，直线段采用直线放样。计算原理：7 / 58（1）坐标系统的采用，本设计是在已有平面控制网的地区，所以沿用了原有的坐标系统进行计算；（2） “逐桩坐标”即道路中线上各桩点的坐标，其计算和测量的方法是按“从整体到局部”的原则进行。2.3.12.3.1 直线上中桩坐标计算直线上中桩坐标计算设交点坐标为，交点相邻直线的方位角分别为和，则),(JJYXJD1A2AZH 点坐标：（2.8a）1XXTcos(A180)ZHJ（2.8b）1YYTsin(A180)ZHJHZ 点坐标

25、：（2.9a）2XXTcosAHZJ（2.9b）2YYTsinAHZJ设直线上加桩里程为 L,ZH、HZ 表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标:)(ZHL （2.10a）1XX(TZHL)cos(A180)J（2.10b）1YY(TZHL)sin(A180)J后直线上任意点坐标()：LHZ（2.11a）2XX(TLZH)cosAJ（2.11b）2YY(TLZH)sinAJ2.3.22.3.2 设缓和曲线单曲线中桩坐标计算设缓和曲线单曲线中桩坐标计算曲线上任点的切线横距：=（2.12）x591322446640R Ls3456R Ls599040R Lsllll 式中：缓和曲线上任意点至

26、(或)的曲线长；lZHHZ：缓和曲线长度。sL（1）第一缓和曲线（）任意点坐标：ZHHY（2.13a）2213030XX/coscos ARLsRLsZHllx（2.13b）2213030YY/cossin ARLsRLsZHllx式中：转角符号，右偏为“+” ，左偏为“-” 。（2）圆曲线任意点坐标：YH：HY8 / 58（2.14a）19090(Ls)XX2Rsincos ARRHYll（2.14b）19090(Ls)YY2Rsinsin ARRHYll式中： ：圆曲线任意点至 HY 点的曲线长；l、：点的坐标。XHYYHYHY：YHHY（2.15a）29090(Ls)XX2 sincos

27、 A180RRYHllR（2.15b）29090(Ls)YY2Rsinsin A180RRYHll式中： l：圆曲线任意点至 YH 点的曲线长。（3）第二缓和曲线()任意点的坐标HZYH（2.16a）2223030XX/coscos A180RLsRLsHZllx（2.16b）2223030YY/cossin A180RLsRLsHZllx式中：l：第二缓和曲线任意点至 HZ 点的曲线长。（4）各中桩坐标计算成果详见逐桩坐标表 。9 / 58第三章第三章 纵断面设计纵断面设计3.13.1 概述概述沿着道路中线竖直剖开然后展开即为道路纵断面。在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中线

28、上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，它反映了道路中线地面高低起伏的情况；另一条是设计线，反映了道路路线的起伏变化情况。从中可知设计路线的纵向坡度情况，从而可以看出纵向土石方工程的挖填情况。把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能完整的表达出道路的空间位置。3.23.2 纵坡与坡长设计纵坡与坡长设计3.2.13.2.1 纵坡设计的一般要求纵坡设计的一般要求（1）纵面线形应平顺、圆滑、视觉连续，并与地形相适应，与周围环境相协调。（2）纵坡设计应考虑填挖平衡，并利用挖方就近作为填方，以减轻对自然地面横坡与环境的影响。（3）连续上坡路段的纵坡设计，除上坡方向应符合平均纵坡、不同纵坡最大坡长规定的技术

29、指标外，还应考虑下坡方向的行驶安全。凡个别技术指标接近或达到最大值的路段，应结合前后段各技术指标设置情况，采用运行速度对连续上坡方向的通行能力与下坡方向的行车安全进行检验。（4）相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。（5）路线交叉处前后的纵坡应平缓。（6）位于积雪或冰冻地区的公路，应避免采用陡坡。3.2.23.2.2 平曲线与竖曲线的组合的平曲线与竖曲线的组合的一般原则一般原则（1）平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即满足“平包竖”的原则；（2）平曲线和竖曲线的大小应保持均衡，一条平(竖)曲线不宜设两个或两个以上的竖(平)曲线；（3）暗弯与凸形竖曲线与明弯与凹形竖曲线

30、的组合是合理的、悦目的；（4）平、竖曲线应避免的组合：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；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠；计算行车速度40km/h 的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线；（5）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。10 / 583.2.33.2.3 平、纵线性设计中应注意避免的组合平、纵线性设计中应注意避免的组合（1）避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。（2）避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部和底部。（3）避免使竖曲线顶、底部与反

31、向平曲线的拐点重合。（4）避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的线性。（5）避免在长直线上设置陡坡或曲线的长度短、半径小的凹形竖曲线。（6）避免急弯与陡坡的不利组合。（7）应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的组合。3.2.43.2.4 相关控制参数相关控制参数（1）最大纵坡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。本路段设计为速度 60km/h 的二级公路，最大纵坡为 6%。（2）最小纵坡在长路堑、低填以与其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于 0.3%的最小纵坡，一般情况下以采用不小于

32、0.5%为宜。（3）坡长限制坡长是纵断面上相邻两边坡点间的长度。最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。本路段为设计速度 60km/h 的二级公路，最短坡长为 150m，一般值为200m。最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。本路段为设计速度 60km/h 的二级公路，最大坡长限制为：3%1200m；4%1000m；5%800m；6%600m。（4）平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与路线的长度之比，是为了合理运用最大纵坡、坡长与缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行使的限制性指标。由于本路段相对高差小，所以不需考虑平均纵坡。3

33、.2.53.2.5 纵坡设计步骤纵坡设计步骤（1）准备工作：拉坡之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求；（2）标注控制点：控制点是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与受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等；（3）试坡：试坡主要是在已标注“控制点”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，11 / 58在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直

34、坡线。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；（4）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，以与路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理；（5）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；（6）定坡：经调整核对无

35、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；（7）通过反复拉坡比较后，最后确定纵坡设计如表 3.1 所示。表 3.1 纵坡设计成果表变坡点桩号（m）变坡点高程（m）变坡点间距(m)纵坡值（%）起点: K0+000155.54640-1.66变坡点 1: K0+640144.92400-5.21变坡点 2: K1+040124.08234-3.34终点: K1+273.868116.273.33.3 竖曲线设计竖曲线设计竖曲线是设在纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车，起缓和作用的一段曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用围二者几乎没有差别，但在设计和计算中，抛物线比圆曲线

36、更为方便。因此，本设计采用二次型抛物线型竖曲线。3.3.13.3.1 设计技术规设计技术规（1） 公路路线线形设计规 （JTG D20-2006）中规定的竖曲线一般最小半径和极限最小半径见表 3.2。表 3.2 计算行车速度 V=60km/h 的竖曲线的最小半径竖曲线半径凸形凹形一般最小值2000 m1500m极限最小值1400m1000m（2）选择竖曲线半径时应考虑以下因素：12 / 58选择半径应符合公路路线线形设计规 （JTG D20-2006)一般最小半径和极限半径的要求。在不过分增大土石方数量的情况下，为使行车舒适，应采用较大的半径。过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工和排水来看，

37、都是不利的，选择半径时应考虑。夜间行车交通量较大的路段应考虑灯光照射的方向，使前灯照射围受到限制，选择半径时应适当放大，以使其有较长的照射距离。（3）综合考虑后本路段竖曲线半径变坡点 1 取 5000m,变坡点 2 取 4000m。3.3.23.3.2 竖曲线要素计算竖曲线要素计算oyQxPhExLT1T22图 3.1 竖曲线要素示意图如上图 3-1 所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为 和，它们的代数差用表示，1i2i即，当为“”时，表示凹形竖曲线；为“”时，表示凸形竖曲线。12ii （1）用二次抛物线作为竖曲线的基本方程式：或（3.1）xixLy122xixRy1221式中：坡差（%） ；L

38、竖曲线长度(m)；R竖曲线半径(m)。（2）竖曲线要素计算公式：竖曲线长度 L 或竖曲线半径 R或（3.2）RL LR 竖曲线切线长 T( TT1T2):13 / 58（3.3）22RLT竖曲线上任一点竖距 h因为 ，xixiRxyyPQhQP1122则 （3.4）Rxh22竖曲线外距 E 或（3.5）RTE224882TLRE（3）竖曲线计算变坡点变坡点 1 1：K0+640K0+640，高程为，高程为 155.54m155.54m 算竖曲线要素由于-1.66%，-5.21%，R5000m，故,为凸形。1i2i%55. 312ii曲线长: )(5 .17755. 35000mRL切线长:)(

39、75.8825 .1772mLT外 距: )(7877. 05000275.88222mRTE计算设计高程竖曲线起点桩号：K0+640-88.75=K0+551.25竖曲线起点高程：)(27.17075.88%66. 154.155m计算竖曲线上 20m 整桩的设计高程,以桩号 K0+560 为例：横距：x=(K0+560)-(K0+551.25)=8.75(m)竖距：)(0077. 05000275. 8222mRxh切线高程：)(42.170%66. 175. 827.170m设计高程：170.42-0.0077=170.41(m) 变坡点变坡点 2 2：K1+040K1+040，高程为，

40、高程为 124.08m124.08m 算竖曲线要素由于-5.22%，-3.34%，R4000m，故，为凹形。2i3i%88. 123ii曲线长：)(2 .75%88. 14000mRL切线长：)(6 .3722 .752mLT14 / 58外 距：)(1414. 0400026 .37222mRTE计算设计高程竖曲线起点桩号： K1+040-37.6=K1+002.4竖曲线起点高程： )(79.1246 .37%88. 108.124m计算竖曲线上 20m 整桩的设计高程，以桩号 K1+020 为例：横距： x=(K1+020)-(K0+002.4)=17.6(m)竖距：)(0387. 040

41、0026 .17222mRxh切线高程：)(46.124%88. 16 .1779.124m设计高程：170.42-0.0387=170.38(m)路线上其余各个整桩的设计高程计算原理同上，各桩号设计高程详见路基设计表 。15 / 58第四章第四章 路基设计路基设计4.14.1 概述概述公路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，是公路的承重主体。4.1.14.1.1 路基的类型和构造路基的类型和构造由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合等三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基，按路堤的填土高度不同，划分

42、为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于 1.01.5m 者，属于矮路堤；填土高度大于 18m（土质）或 20m（石质）的路基属于高路堤；填土高度在 1.518m 围的路堤为一般路堤。路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基，常用的横断面形式有全挖路基、台口式路基与半山洞路基。当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为半填半挖路基，在丘陵或山区公路上，填挖结合是路基横断面的主要形式。4.1.24.1.2 一般路基设计容一般路基设计容（1）选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度；（2）选择路堤填料与压实标准；（3）确定边坡形状与坡度；（4）路基排水系统布置和排水结构设计；（5）坡

43、面防护与加固设计；（6）附属设施设计。4.1.34.1.3 路基设计的一般要求路基设计的一般要求（1）路基设计应符合公路建设的基本原则和现行标准的具体要求。（2）路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要，尽量少占农田。（3）沿河线的路基设计，应保证路基不被洪水淹没或冲毁。（4）必须穿过耕种地区的路基，必要时可进行边坡加固或修建矮墙，以防边坡坍塌，并尽量节约用地，原有的梯田，因筑路受到破坏，应给予修复。（5）横坡陡于 1：5 的坡地上的填方路基，在修筑前，要将地面挖成台阶，台阶宽度不小于 1m,台阶顶面应做成 2%4%的反向横坡。（6）山坡上的半填半挖路基，若原地面横坡较陡，填方坡脚伸出很远，施工很

44、困难，且边坡稳定性较差时，可设置挡土墙。（7）山坡坳形地段路基设计除应根据当地土质与水文情况适当放缓挖方边坡外，16 / 58还应在挖方坡脚设置矮墙。（8）尽量考虑路基工程的经济性，使填、挖达到基本平衡。（9）路基不能产生给路面带来不良的不均匀的沉降，填方路基要充分压实。（10）挖方、填方路基与桥梁构造物一样，其设计须与周围环境协调。因此，因充分考虑地区特点，尽量有效地利用自然地形，减少土石方量；加固园林绿化，改善变化后的地形。4.24.2 横断面设计横断面设计公路的横断面，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

45、水沟、护坡道以与隔离栅、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。道路横断面的布置与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：（1）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。（2）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。（3）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。（4）沿河线的横断面设计，应注意路基不被洪水淹没或

46、冲毁。4.2.14.2.1 设计依据设计依据公路路线线形设计规 （JTG D20-2006）公路工程技术标准 （JTG B01-2003）公路路基设计规 （JTGD30-2004）4.2.24.2.2 横断面组成横断面组成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、地形条件等因素确定。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，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。二级公路的路基横断面组成包括：行车道、路肩、边坡、排水设施等。在某些路段，可能要增加错车道和紧急停车带，在边坡上可能有护坡道、碎落台等。具体的标准横断面见图表中的路基标准横断面图 。1

47、7 / 584.2.34.2.3 路基宽度的确定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道与路肩宽度之和。根据规可查得二级公路的路基宽度一般不超过 12.0m，此段二级公路采用单幅路形式，行车道宽 23.5m，路肩宽度：21.5m，路基总宽度为：7+3=10m，行车道路拱坡度 2.0%，路肩的路拱坡度为 2.0%。布置如下图 4.1 所示：图 4.1 路基设计简图4.2.44.2.4 路堤和路堑边坡坡度的确定路堤和路堑边坡坡度的确定路堤边坡根据沿线工程地质特性，结合公路路基设计规 （JTGD302004）的有关规定，经综合考虑后，拟定路基边坡坡度

48、为 1:1.5；有些路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和横断面济济合理，可以在适当位置设置挡土墙。为防止水流侵蚀和坡面冲刷，高路堤的边坡采取适当的坡面防护和加固措施。路堑边坡根据路堑工程地质特性进行边坡稳定分析和验算，拟定路堑边坡坡率为 11.5。挖方边坡的坡脚设置边沟，以汇集和排除路基围的地表径流，路堑的上方设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。半挖半填路基半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点，上述对路堤和路堑的要求均应满足的同时，横向陡坡地段的半填半挖路基，在挖方一恻宽度不足一幅行车道宽时，应将路床深度的原有土质全部挖除换填。4.2.54.2.5 路拱路拱为了利于路面横向排水，将路面

49、做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。由18 / 58公路路线设计规 （JTG D20-2006）可知，二级公路的路拱应采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜。路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件确定。本设计中行车道和路肩横坡度取 2.0% 。4.2.64.2.6 超高与加宽超高与加宽（1）超高为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理地设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。由于是新建道路故采用绕边线旋转的超高过度方式。超高的计算当汽车行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行使则因回旋

50、线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高，即为超高缓和段。具体计算成果见路基设计表 。（2）道路加宽汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中后轮轮迹半径最小且偏向曲线侧，故曲线侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适和安全，同时在道路侧加宽工程量较小，且有利于路容美观。对于 R250m 的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。而本设计中圆曲线半径都等于 200m，所以路基需要进行加宽设计。4.2.74.2.7 视距的保证视距的保证为了行车安全，驾驶人员能随时看到汽车最前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面有障碍物

51、或迎面来车，能与时采取措施避免相撞，这一必须的最短距离称为行车视距。行车视距可分为：停车视距；会车视距；错车视距；超车视距。本路段设计速度 60km/h,故停车视距 75m，超车视距 250m。4.34.3 路基填料与压实标准路基填料与压实标准4.3.14.3.1 填料选择填料选择路基施工破坏土体的天然状态，致使结构松散，颗粒重新组合。为使路基具有足够的强度与稳定性，必须予以压实，以提高其密实程度。路基的压实工作是提高路基强度与稳定性的技术措施之一。当泥炭、淤泥、强膨胀土与易溶盐在土中的含量超过允许量时，不得直接用于填筑路基。4.3.24.3.2 压实标准和压实度压实标准和压实度路基压实度与填

52、料规格应满足表 4.1 的要求，当填料无法满足规要求时，必须与时采取适当的处理或换填措施。19 / 58表 4.1 路基压实度与填料要求表填土压实应采用重型压实标准，严格控制松铺厚度并保证满足压实度要求。为保证路基边缘压实度，路基填方施工宽度每侧超填不少于 50cm，按技术规，本设计超填数量未计入。路肩培土的压实度应不小于 92%，粗粒土填料的最大粒经不应超高压实度的 2/3。4.44.4 特殊路基设计要求特殊路基设计要求翻浆与冻胀，通常情况是发生于我国北方冬季和春季，由于水在温差的作用下产生的聚流现象。引起的下地基承载力达不到其上面构造物要求的承载力，或虽在建筑物施工时能达到要求，但在后期使

53、用过程中由于地基本身的原因或水的原因，使地基失稳，造成路面严重破坏，处理好路基，是设计的重大环节。公路是一条带状的承受动静两种荷载的特殊人工建筑物，由于它分布较广，使用要求较高，因而对地基提出了较高的要求。本设计所经过的路段除田间，水塘地段有粉性土的不良地段外，其它地段的地基承载力很好，地质也良好。对于易发生冻胀和翻浆地区,在施工时要注意：（1）含水量偏大时，掺拌 4%水泥用路拌机拌和 2 遍，用压路机碾压完成后，覆盖土养生；（2）当含水量过大，无法压实翻浆严重时，采取挖除后用 4%水泥土换填；较深时，采取分层换填（3）翻浆处理前，将需要处理的部位用灰线标出围；（4）挖除换填时，用挖掘机配合人

54、工对基底进行整平和翻浆坑壁整理；（5）压实时，要保证压实后的高度，壁周边高出 5cm 左右，确保压实。各个横断面的设计具体见图表中的路基横断面图 。4.54.5 路基土石方计算与调配路基土石方计算与调配4.5.14.5.1 土石方计算土石方计算路基土石方工程量是公路工程的主要工程项目，在公路工程中占有很大比重，土石方工程量又是公路方案评比与比选的主要经济技术指标之一。它占工程造价的很大填挖类型路面底面以下深度(cm)填料最小强度（CBR,%）填料最大粒径（cm）路基压实度（重型,%）上路床0-3061095下路床30-8041095上路堤80-15031594填方路基下路堤150 以下2159

55、2零填与路堑路床0-806109520 / 58一部分，土石方计算与调配的主要任务：计算路基土石方工程数量，合理进行土石方调运，并计算土石方的运量，降低工程造价。方法一：“平均断面法” (4.1)LFFV)(2121方法二：若两断面面积相差较大，其计算公式为：(4.2)11 ()(3121mmLFFV式中：，其中。21FFm 12FF 第二种方法的精度高，尽量采用，特别是用计算机计算时，可方便地达到较高的精度。用上述方法计算的土石方体积中，是包含了路面体积的，但在实际的土石方计算中填方扣除、挖方增加路面部分所占的部分面积。具体见图表中的土方计算表 。4.5.24.5.2 土石方调配土石方调配土

56、石方调配是指路基挖方合理移用于填方路堤，以与适当布置取土坑与弃土堆的土石调运和运量计算工作。通过合理调配，合理解决路段土石方平衡与利用问题，达到填方有所取 ， 挖方有所用 ，避免不必要的借土和弃土，尽量减少占用耕地。（1）调配要求：土石方调配应按先横向后纵向的次序。纵向调运的最远距离一般应小于经济运距。(4.3)mjLTBL式中：B借方单价(元/);3m免费运距（元/）;mLkmm3T免费运距（km） 。土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下不跨越深沟，少做上破调运。借方、弃方应与借土迁田、整地建田结合，少占田地，减少对农业的影响。不同性质的土质应分别调运，调运时

57、可以以石代土，但不能以土代石。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。（2）调配方法：土石方调配方法有多种，如累积曲线法，调配图法，表格调配法等，表格法又分逐桩和分段调运两种方法，一般采用分段调运。21 / 58表格调配法的方法步骤如下：准备工作：调配前先对土石方计算进行复核，确认后方可进行。横向调运：即计算本桩利用，填缺，挖余。纵向调运：确定经济运距。根据填缺，挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向。计算调运数量和运距计算借方数量和废方数量和总数量。借方数量=填缺-纵向调入本桩的数量废方数量=挖余-纵向调出本桩的数量总数量=纵向调数量+废方数量+借方调运数量计算后分土石填

58、入表格中。（3）复核：横向调运复核：填方=本桩利用+填缺；挖方=本桩利用+挖余纵向调调运复核：挖余=纵向调运+废方总调运量复核：挖方+借方=填方+废方（4）计算计价土石方：计价土石方是指概预算编制中需要单独计算费用的土石方数量，土石方计算中所有挖方都应以计价，但对于填方则不然，因为移挖作填的调运方已在挖方中计算了费用，只有在路外的借方才计价，因此，计价土石方必须通过土石方调配后才能确定其数量。计价土石方=挖方数量+借方数量具体土石方计算调配见图表中的路基土石方数量计算表 。22 / 58第五章第五章 边坡稳定分析边坡稳定分析5.15.1 概述概述路基边坡的稳定涉与岩土性质与结构、边坡高度与坡度

59、、要程质量与经济等多种因素。一般情况下，对边坡不高的路基，例如不超过 8.0m 的土质边坡、不超过 12.0m的石质边坡可按一般路基设计，采用规定的坡度值，不作稳定性分析计算。地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需求的路基，应进行边坡稳定性的分析计算，据此选定合理的边坡坡度与相应的工程技术措施。土坡滑动失稳的原因有两种：一是外界力的作用破化了土体原来的应力平衡状态。如路堑或基坑的开挖，是由于土自身的重力发生变化，从而改变了土体原来的应力平衡状态，促使土坡坍塌。二是土的抗剪强度由于受到外界各种因素的影响而降低，促使土坡失稳破坏。如由于外界气候等自然条件的变化，使土时干时湿、收缩膨胀、冻结、融化等，

60、从而使土变松强度降低；土坡因雨水的侵入使土湿化，强度降低。一般性质的土，均具有一定的粘结力，其边坡滑动面成曲面，惯用的计算方法是假定为圆弧曲线。 路基边坡稳定有力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力 T 与抗滑力 R，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数 K，即 K=R/T。K=1 时，表示下滑力与抗滑力相等，边坡处于极限平衡状态；K1 时，边坡稳定。考虑到一些意外因素，这安全可靠起见，工程上一般规定采用K1.201.30，作为路基边坡稳定性分析的界限值。行车荷载是边坡稳定性分析的主要作用力之一，计算时将车载换算成相当于路基岩土厚度，计入滑动体重力中去。行车道荷载对较高路基边坡的