道路工程毕业设计2.doc

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1、第一部分.总说明书1.1概况该公路位于山岭重丘区，为山岭重丘区二级公路，其行车速度为40/h，路基宽度12米，路面结构拟选水泥混凝土，桥涵设计荷载为汽车一超20级，挂车120。本合同段贯穿兴发寨，连接岩脚寨，里程桩号从K3+500至K4+900，全长1.4。1.2 自然地理条件1.2.1地形地貌： 本合同段在大的地貌单元上属云贵高原，区内次一级的地貌单元主要为丘峰沟地地貌，峰丛洼地、残丘坡地地貌，其地势起伏较大，地面标高在+1020+1070，相对高差多小于50。1.2.2气象：该段公路，处于亚热带季风，潮湿型气候区，其特点是温湿多雨，干旱季节分明，区内气温一月最冷，七月最热，多年平均气温13

2、.719.1，最高39，最低-7，每年冬春（12月至翌年4月）气候干暖，降水量少，夏秋（5月至8月）湿热，降雨量集中，年降水量10001400。1.3工程地质条件1.3.1 地层 路线经过地段，基岩普遍出露，植被较稀少，主要出露三叠系关岭组和杨柳井组地层。现从老到新简述如下： 三叠系中统关岭组（T2g）:该组主要分布兴发寨和落拉河一带局部地段。 第二段（T2y2）:岩性为灰色中薄层灰岩夹中厚层灰质白云岩。 第三段（T2g3）:，岩性为浅灰色薄层白云岩夹灰岩。 三叠系中统杨柳井组地层（T2yl1）：该层贯穿本合同段。 第一段（T2yl1）:岩性为灰色,薄至厚层的白云岩夹角砾灰岩。 第二段（T2y

3、l1）:岩性为灰白色块状至巨厚层状白云岩。 第三段（T2yl2）：岩性为灰白色薄至厚层白云岩。 1.3.2. 地质构造：勘区位于扬子准地台的上扬子褶皱带中部，区内地层总的呈单斜构造，主要断层为上木札断层。 单斜构造：勘区岩层走向总的呈北西、南东方向延伸，倾向北东，岩层产状：45701952，局部地段受断层影响略有变化。上木札断层：该断层长26公里以上，逆断层兼有顺扭平移，地层断距800，在本合同段延伸方向为340左右。断层产状：倾向北东、倾角5070，见糜棱岩宽5。该断层总体走向与路线走向基本一致，在某些部位与路线发生交叉。对路线的兴建有一定的影响。1.3.3 水文地质 受构造及岩性控制，勘区

4、地下水类型有碳酸盐岩岩溶水，基岩裂隙水、松散土层孔隙水三种类型。 碳酸盐岩岩溶水分布最广，水量较大，一般以泉水的形式出现，除当地居民饮用外，还用于灌溉农田。基岩裂隙水，属于风化带裂隙水，分布于裂隙发育的山体表层，一般地下水埋藏较浅,且随地形起伏变化，一般27，受大气降水补给，就地排泄，一般水量不大。孔隙水、零星分布于有泉点出露的冲沟一带及落水洞被堵塞的低洼地段，水量微小，以渗流为主。1.3.4 不良地质现象： 崩塌： 勘区K4+000K4+200二段，为半填半挖路段，虽为逆向坡但两组陡倾角裂隙特别发育，倾向坡外，开挖后可能顺裂隙发育崩落，应喷锚支护。断层：勘区有区域性上木札断层与路线延伸方向大

5、致相同，在3+210和3+480与路线相交，在3+160处有上升泉，应设涵，在3+830处有5角砾岩糜棱岩，断层两侧岩石破碎部分呈砂状，对路线的兴建有一定的影响。1.3.5 特殊性岩土： 该公路，绝大部分地层为碳酸盐类岩层，其表层分布的坡、残积棕红、褐黄色的高塑性粘土，为一区域性的特殊粘土红粘土。 红粘土的工程地质特征： 红粘土虽然具有高含水量，高液限、高分散性，硬塑可塑状，局部软塑状，地基容许承载力一般为130200KPa。 红粘土的由硬变软现象：红粘土具有含水量随深度增加而增大的特点，在接近下伏基岩处，由于地下水的集聚而常呈软塑或流塑，相应地，土的强度也逐渐降低，压缩性逐渐增大。 红粘土的

6、不均匀沉陷性：由于石灰岩、白云岩易于岩溶化，岩体表面起伏剧烈，导致上覆红粘土层厚度变化很大，而红粘土具有上硬下软的特点，加之位于基岩凹部深槽内的红粘土，多为软塑或流塑状，故上部堆加荷载时，易产生不均匀沉降现象。 红粘土的裂隙性与胀缩性：场区红粘土具有弱膨胀性，但有较强的收缩性，即表现为以压缩为主的胀缩性，而坚硬和硬塑状态的红粘土在胀缩作用下，易产生网状裂隙，且隙隙的发生和发展速度极快，在干旱气候下，新挖坡面数日内便可被收缩裂隙切割得支离破碎，使地面水易侵入，降低土的抗剪强度，常造成边坡变形和失稳。 红粘土中的地下水特征：红粘土的透水性微弱，其中的地下水多为裂隙性潜水和上层滞水；其补给来源主要是

7、大气降水、基岩岩溶裂隙水和地表水体，水量一般均较小；其水质属重碳酸钙型水，对混凝土一般不具侵蚀性。 在红粘土地区进行路基工程设计时应注意的问题 针对其上硬下软的特点，设计时，应尽量利用表层坚硬和硬塑状态的红粘土作其持力层。 针对其不均匀沉陷，路基设计时，宜尽量使用同一持力层，使基底下可压缩土层厚度相对均一，对土层厚度分布不均匀的地段，可用低压缩性材料作置换处理。 针对其裂隙性和胀缩性，边坡设计时，应考虑开挖面土体失水收缩裂隙发展及浸水使土质软化的不利影响。 针对红粘土的高含水量，高液限、高塑限的特点，在使用红粘土作筑路或压实填土地基时，土料应先减水，使其最优含水量，最大干密度满足设计规范要求。

8、1.3.6 地震：工程区内地震活动频繁，但震级不大，一般对工程建筑危害轻微。该区域属地震烈度度区，一般工程可不设防。 1.3.7 小桥涵工程： 该合同段大龙潭至落拉河段属山岭重丘区，沿线山、丘叠障，沟谷纵横、地表径流及沟渠众多，结合地形、水文情况，小桥涵基础基本坐落于强风化岩上（或者覆盖层较薄），强风化岩地基容许承载力为3001200KPa，一般均能满足小桥涵的基础持力层的要求。约有少量的小桥涵处坐落于土层上（层厚大于2.5），地基容许承载力为130200KPa左右，设计时应根据荷载要求选用，对不能满足小桥涵基础持力层要求的应作地基处理。处理后的地基除满足小桥涵的基础持力层外，还应保证山洪暴发

9、时，地基基础不受影响。因此，建议小桥涵的基础应尽量置于基岩上。其工程地质条件详见小桥涵地段工程地质评价表。1.4. 路线主要技术指标设计年限年平均昼夜交通量: 30007500辆。桥涵设计荷载:汽车一超20级，挂车120计算行车速度 :40km/h路基宽度：8.5m路面宽度：7.0m车道宽度：3.5m路肩宽度: 0.75m停车视距 : 40m超车视距 : 200m平曲线最小半径 :100m缓和曲线最小长度 : 35m最大纵坡 : 7%最小坡长: 120m竖曲线最小半径: 凸曲线700m 凹曲线700m1.5 路线布设情况及方案比选论证1.5.1 重丘区选线要点重丘区选线活动余地较大，应综合考虑

10、平、纵、横三者的关系，恰当地掌握标准，提高线形质量。设计中应注意： 1.5.1.1 路线应随地形的变化布设，在确定路线平、纵面线位的同时，应注意横向填挖的平衡。横坡较缓钓地段，可采用半填半挖或填多子挖韵路基，横坡较陡的地段，可采用全挖或挖多于填的路基。同时还应注意纵向土、石方平衡，以减少废方和借方。1.5.1.2 平、纵、横三个面应综合设计，不应只顾纵坡平缓，而使路线弯曲，平面标准过低，或者只顾平面直捷、纵坡平缓，而造成高填深挖，工程过大：或者只顾工程经济，过分迁就地形，而使平、纵面过多地采用极限或接近极限的指标。1.5.1.3 冲沟比较发育的地段，汽车专用公路和二级公路可考虑采用高路堤或高架

11、桥的直穿方案，三、四级公路则宜采用绕越方案。1.5.2 该段选线情况第一方案选择从两山垭口进入,经过该段上升泉后,绕至兴发寨村落,后沿岩脚寨以东大山地形线走出该段. 第二方案从两山垭口进入,经过该段上升泉后,绕至兴发寨村落以东后山,后沿岩脚寨以东大山地形线走出该段.第一方案的优点在于可以绕过上木扎断层,但缺点很明显就是首先在兴发寨村落必须有大面积的拆建,另外村落所处位置相当低,百米间距落差达30米,如果选择此方案则要建大长高架桥,对于二级公路从经济上讲是很不合理的.并且由于该桥过村落对于村落是没什么好处的. 第二方案选择从后山经过,地势相对平坦,路线不会引起拆建.由于该路线必须经过两沟壑,所以

12、选择建两座梁桥,总长200米.该路线与上木扎断层有交叉应该是一大缺点,但由于在两交叉处刚好有对地形适应能力很强的梁桥,所以这个问题可以得到有效解决.综合以上,我们选择第二方案作为正式方案进行设计.1.6.路基路面设计1.7.桥涵该段内共有桥梁两座,涵洞一座.涵洞位于K3+690,一桥位于K3+812K3+912,二桥位于K4+000K4+200. 桥涵设计荷载为汽车一超20级，挂车120。两座桥根据地形地貌情况和地质情况都选为预应力钢筋混凝土梁桥.1.8 边坡支护 根据棕勘资料,在K4+740K4+900间有崩塌不良地质现象. 为半填半挖路段，虽为逆向坡但两组陡倾角裂隙特别发育，倾向坡外，开挖

13、后可能顺裂隙发育崩落，应喷锚支护。 第二部分：路线设计2.1、平面线形设计的基本要求2.1.1汽车行驶轨迹行驶中汽车的轨迹的几何特征：1、.轨迹连续。这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上下出现错头和破折2、曲率连续。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。 3、曲率变化连续。其曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。2.1.2平面线形要素行驶中汽车的导向轮与车身纵轴之间的关系： 1角度为零： 2角度为常数： 3角度为变数：汽车行驶轨迹线曲率为0直线曲率为常数圆曲线曲率为变数缓和曲线2.2、平曲线线形设计一般原则2.2.1 平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形

14、、地物相适应，与周围环境相协调。2.2.2 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足 高速公路、一级公路以及设计速度60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。 设计速度40kmh的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值2.2.3保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）1长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。 若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。 2高、低标准之间要有过渡。2.2.4应避免连续急弯的线形 这种线形给

15、驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。2.2.4平曲线应有足够的长度 汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。(1)平曲线一般最小长度为9s行程；(2)平曲线极限最小长度为6s行程。(3)偏角小于7时的平曲线最小长度2.3、 平纵横综合设计2.3.1平纵线形的协调为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，平原地区地势平坦，纵断面以平坡为主，上、下坡多集中中在大、中桥头，由于有通航要求，桥面标高相对

16、两侧路面标高要求高出许多，因此在桥头，桥面通常设置竖曲线，竖曲线半径要适当，既要符合一级公路技术指标要求，又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。（1） 平曲线与竖曲线的配合（2） 长直线上设置竖曲线，平原区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线，资料显示小坡差多处变坡视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈，西绕城公路有一段567037m的长直线，同时要满足0.3%的排水纵坡，设计时采用较大的竖曲线半径方法，以获得较好的视觉和行车效

17、果。（3） 透视土的运用，平纵线形配合受到各种因素的制约和影响，同时要避免一些不良的组合，如长直线上不能设计小半径的凹曲线，直线段内不能插入短的竖曲线等，运用透视图进行检验是很好的方法，设计时对有疑问的路段进行透视图的检验，效果较好。（4） 平面与横断面的综合协调主要是超高的设计。2.3. 2 线形与环境的协调（1）定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性，沥青混凝土路面以减少噪音。（2）路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设。（3）注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均

18、考虑绿化。（4）对位置适当的桥梁在台前坡脚（常水位以下）设置平台，以利非机动车辆和行人通过。（5）对位于公路两侧的建筑物建议注意其风格，以求和道路想协调，增加美感。2.3.3 纵断面线性与景观、城镇规划的结合2.3.3 利用老路时的平、纵、横综合设计2.3.4 远近期结合的平、纵、横综合设计2.4 缓和曲线计算2.4.1 调整缓和曲线参数法 2.4.1.1计算原理设第一缓和曲线长度为Ls1，第二缓和曲线长度为Ls2，且Ls10凸型竖曲线： 02.6.1.2竖曲线的基本方程式：设变坡点相邻两纵坡坡度分别为i1和i2。抛物线竖曲线有两种可能的形式：a 包含抛物线底（顶）部；b 不含抛物线底（顶）部

19、。式中：k抛物线顶点处的曲率半径 ； i1竖曲线顶（底）点处切线的坡度。AB2.6.1.3 竖曲线诸要素计算公式竖曲线长度L或竖曲线半径R： L = Xa - Xb竖曲线切线长T： 因为T = T1 = T2，则 竖曲线外距E：竖曲线上任一点竖距h： 竖曲线外距E： 上半支曲线x = T1时： 下半支曲线x = T2时： 由于外距是边坡点处的竖距，则E1 = E2 = E，故 T1 = T2 = T2.6.2 竖曲线计算（1）、根据设计得知： 拟定R=30000，则： 竖曲线内桩号的高程计算已知k0+400的高程为5.8m计算公式为：右半部分：左半部分：其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）

20、或终点（右半曲线）的水平距离。 直线上点到相邻变坡点的距离K0+000007.007.00K0+050006.8506.850K0+100006.7006.700K0+150006.5506.550K0+200006.4006.400K0+250006.2506.250K0+300006.1006.100K0+310006.0706.070K0+350400.0275.9505.977K0+400900.1355.8005.935K0+45040 0.0275.9505.977K0+4900 06.0706.070K0+5000 06.1006.100K0+5500 06.2506.250K0

21、+6000 06.4006.400K0+6500 06.5506.5502、根据设计得知： 拟定R=40000，则：竖曲线内桩号的高程计算已知k0+800的高程为7.00m计算公式为：右半部分：左半部分：其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。 直线上点到相邻变坡点的距离 K0+660006.5806.580K0+700400026.7006.680K0+7509001016.8506.749K0+80014002457.0006.755K0+8509001016.8006.699K0+900400026.6006.580K0+940006.4406.440K0+

22、950006.4006.400K1+000006.2006.200K1+050006.0006.000K1+100005.8005.800K1+1500 05.6005.6002.7 横断面设计2.7.1查规范，得各项技术指标路基宽度据任务书知道公路等级是二级，车道数为双车道。再查公路工程技术标准P12 3.0.11得二级公路车速为双车道的路基宽度一般值为8.50m,取设计车道宽度为3. 50m，得总车道宽度为3. 5047m，由P11 表3.0.5-1知二级公路车速为只设土路肩，土路肩的宽度为0.752=1.5m，不设中间带和路缘带路拱坡度 查（JTJ00197）公路工程技术标准P25 5.

23、0.5得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为12%，故取路拱坡度为2%；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%2%，故取路肩横向坡度为4%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。路基边坡坡度 由公路路基设计规范得知，当H6m（H路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计。护坡道查（JTJ00197）公路工程技术标准P23 4.0.6得，当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽1m的护坡道；当高差大于6m时，应设置宽2m的护坡道。本设计的填土高度均小于6m，再结合当地的自然条件，护坡道均设置1m，且坡度设计

24、为4%。边沟设计查（JTJ01395）公路路基设计规范P20 4.2.3得边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：1.01：1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1：21：3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处平原微丘区，故宜采用梯形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m，内侧边坡坡度为1：1。2.7.2横断面设计步骤根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并

25、确定边沟形状和尺寸。绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。计算横断面面积（含甜、挖方面积），并填于图上。2.8. 土石方的计算和调配2.8.1调配要求土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。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，不跨越深沟和少做上坡调运。借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和

26、弃土地点应事先同地方商量。不同性质的土石应分别调配。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。2.8.2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，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用。表格调配法的方法步骤如下：准备工作调配前先要对土石方计算惊醒复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号

27、区分。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，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见区免费运距计算借方数量、废方数量和总运量 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 总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量复核 横向调运复核 填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余纵向调运复核 填缺=纵向调运方+借方 挖余+纵向调运方+废方总调运量复核 挖方+借方=填方+借方 以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核。6计算计价土石方 计价土石方=挖方数量+借方数

28、量第三部分：路基路面设计3.1、路基设计3.1.1路基横断面布置由横断面设计（查公路工程技术标准（JTGB012003）部分可知，路基宽度为8.50m，其中路面跨度为7.00m，土路肩宽度为0.752=1.5m。；路面横坡为2%，土路肩横坡为4%3.1.2路基最小填土高度由前面纵断面设计可知，本段公路路基最小填土高度为1.259m3.1.3路基边坡由横断面设计可知（查公路路基设计规范（JTJ01395）本公路路基边坡由于路基填土高度均小于6m，且采用1：1.5的坡度，护坡道为1.0m，且由于该段公路非高填土，故不需要进行边坡稳定性验算。3.1.4路基压实标准路基压实采用重型压实标准，压实度应符合公路工程技术标准（JTG B012003）表4.0.4的要求路基压实度 表4.0.4填挖类别路床顶面以下深度（m）路基压实度（二级公路）零填即挖方00.3000.8095填方00.800.801.50.5095949231.5公路用地宽度、根据路基不止形式，填土高度及边坡形式计算路基用地范围，规范要求的公路用地宽度界限为公路路堤两侧排水沟外边缘以外不小于1m范围内的土地；在有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m，此处设置为3m。3.1.6路基填料沿线筑路用土采用备土形式，取土以利用低产田和被公路分割的边角地以及开挖河道、鱼塘等解决，在填土较高、沉降较大的地