重慶地區(qū)某新建二級公路設計道路橋梁專業(yè)畢業(yè)論文

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1、重慶地區(qū)某新建二級公路設計 起始樁號：K0+000～K2+212.567 摘要 為了鞏固我們所學的知識，并在各方面得到更進一步的提高，我們選擇了重慶某地區(qū)新建二級公路設計作為畢業(yè)設計，這是在畢業(yè)之前對自身學習狀況的最后一次檢查。 我所選擇的設計路段是從K0+000至K2+212.567段，全長2212.567米，設計車速60km/h,路基寬度為10m。 此次畢業(yè)設計主要包括的內容如下： 1、路線設計：在已知平面圖的情況下，進行縱斷面的設計，要求線路順暢、填挖 平衡、經濟合理。 2、 路基設計：包括各個樁號的填挖計算、填挖較大地段的穩(wěn)定分析、整個線路的土石調運借配等。

2、 3、 路面設計：路基在不同干濕狀態(tài)下，所設計的瀝青路面和水泥混凝土路面方案的比選，要求經濟合理，便于施工并滿足各設計規(guī)范要求。 4、 路基、路面排水工程；高填挖地段的防護工程以及路基加固工程：這一部分相當重要，對于路基排水，采用了邊溝、截水溝、急流槽等排水設施；對于路面排水，除了對路面進行了路拱設計，還進行中央分隔帶的排水設計；對于特殊路段的防護和加固主要采用了骨架內植草和擋土墻。 5、 橋涵設計：包括橋梁和涵洞的形式、尺寸的設計。 6、 專題研究：對此行業(yè)新觀點或者新技術的綜述。 目 錄 1 路線設計 1 1.1 線形設計一般原則 1

3、 1.2 平面線形要素的組合類型 1 1.3 平面設計方法 1 1.4 平曲線設計 2 1.4.1 平曲線要素計算 2 1.4.2 逐樁坐標計算 4 1.5 縱斷面設計 6 1.5.1 豎曲線設計 6 1.6 橫斷面設計 7 1.6.1 路基寬度的確定 8 1.6.2 路堤和路塹邊坡坡度的確定 8 1.6.3 超高與加寬 8 2 路基路面設計 9 2.1 一般路基設計 9 2.1.1 路基的類型和構造 9 2.1.2 設計依據 9 2.1.3 路基填土與壓實 9 2.2 軟基處理 10 2.3 路基防護 11 2.4 支擋結構設計 11 2.5 路面結構

4、設計 13 2.5.1. 路面結構組成 13 2.5.2 路面類型 13 2.5.3 瀝青路面設計 14 2.5.4 水泥路面設計 19 2.5.5 路面比選 23 2.6 路基土石方數量計算及調配 24 2.6.1 橫斷面面積計算 25 2.6.2 土石方數量計算 25 2.6.3 路基土石方調配 26 3 排水設計 30 3.1 公路排水設計的內容 30 3.2 設計依據 30 3.3 路基排水設計 30 3.3.1 地表排水設備的類型 30 3.3.2 邊溝設計 30 3.3.3 排水溝設計 34 3.4 路面排水設計 34 3.4.1 路面表面排水

5、34 3.5 涵洞設計 35 3.5.1 涵洞分類及各種構造型式涵洞的適用性和優(yōu)缺點 35 3.5.2 涵洞選用原則 35 3.5.3 涵洞擬定 35 致謝 40 1 路線設計 1.1 線形設計一般原則 (1) 平面線形應與地形、地物相適應，與周圍環(huán)境相協調 在地勢平坦的平原微丘區(qū)，路線以方向為主導，平面線形三要素中以直線為主；在地勢起伏很大的山嶺重丘區(qū)，路線以高程為主導，為適應地形，曲線所占比例較大。直線、圓曲線、緩和曲線的選用與合理組合取決于地形地物等具體條件，不要片面強調路線以直線為主或曲線為主。 (2) 保持平面線形的均衡與連貫 ①長直線盡

6、頭不能接以小半徑曲線。長直線和大半徑曲線會導致較高的車速，若突然出現小半徑曲線，會因減速不及而造成事故。 ②高、低標準之間要有過渡。同一等級的道路由于地形的變化在指標的采用上會有變化，同一條道路按不同設計速度的各設計路段之間也會形成技術標準的變化。 (3)平曲線應有足夠的長度 汽車在曲線路段上行駛，如果曲線過短，司機就必須很快的轉動方向盤，這樣在高速行駛的情況下是非常危險的。同時，如不設置足夠長度的緩和曲線，使離心加速度變化率小于一定數值，從乘客的心理和生理感受來看也是不好的。當道路轉角很小時，曲線長度就顯得比實際短，容易引起曲線很小的錯覺。因此，平曲線具有一定的長度是必要的。 為

7、了解決上述問題，最小平曲線長度一般應考率下述條件確定： ①汽車駕駛員在操縱方向盤時不感到困難 一般按6 s的通過時間來設置最小平曲線長度，當設計車速為60km/h時，平曲線一般值取200m，最小值取125m。 ②小偏角的平曲線長度 當路線轉角α≤7時稱為小偏角。設計計算時，當轉角等于7時，平曲線按6 s行程考慮；當轉角小于7時，曲線長度與α成反比增加；當轉角小于2時，按α＝2計。 1.2 平面線形要素的組合類型 平面線形的幾何要素為直線、圓曲線和緩和曲線，這三種基本線形要素可以組合得到很多種平面線形的形式。就公路平面線形設計而言，主要有基本型、S型、卵型、凸型、C型和復合型

8、六種。 1.3 平面設計方法 （1）平面設計的重點 公路平面設計的重點是選線和定線，在滿足技術標準的前提下，路線距離短，挖方量少，土石方平衡時公路平面的主要內容。 （2）平面設計的具體步驟和要求 資料收集 現場踏勘 選線與定線 校核與審核 1.4 平曲線設計 本路段主要技術指標表 序號 指 標 名 稱 規(guī) 范 值 序號 指 標 名 稱 規(guī) 范 值 1 公路等級 兩車道二級公路 8 停車視距(m) 75 2 路基寬度(m) 10 9 凸形豎曲線一般最小半徑(m) 2000 3 設計行車速度(km/h) 60 10 凹

9、形豎曲線一般最小半徑(m) 1500 4 平曲線極限最小半徑(m) 125 11 最短坡長(m) 150 5 平曲線一般最小半徑(m) 200 12 設計洪水頻率 特大橋1/300; 6 不設超高最小平曲線半徑(m) 1500 其他1/100 7 最大縱坡(％) 6 13 汽車荷載等級 公路－Ⅱ級 根據本段路線所處路段，綜合全路段的路線走向及線形要求，本路段共有五個交點，平曲線線形見圖1-1。 圖1-1平曲線線形圖 1.4.1 平曲線要素計算 取JD1作為算例，具體計算如下： 圖 1-2

10、 圓曲線幾何要素 JD1處: 取圓曲線半徑R=255m，緩和曲線長度確定如下： ，，取 因此曲線的幾何要素為：偏角α＝4924′00″，半徑R＝255m， 切線長 曲線長 外矢距 校正數 其中 ，， 主點樁號計算如下： JD1樁號為K0+563.2， 直緩點樁號：ZH=JD1-170.54=K0+392.66 緩圓點樁號：HY=ZH+105=K0+497.66 曲中點樁號：QZ=ZH+324.859/2=K0+555.089 圓緩點樁號：YH=HZ-105=K0+612.519 緩直點樁號：HZ=ZH+324.859=K0+717.519 以此方法計算 、、

11、，具體結果見設計圖紙《直線、曲線及轉角表》。 1.4.2 逐樁坐標計算 圖1-3 中樁坐標計算示意圖 1.5 縱斷面設計 沿著道路中線豎直剖開然后展開即為道路縱斷面，它反映了道路中線地面高低起伏的情況及設計路線的縱向坡度情況，從而可以看出縱向土石方工程的挖填情況。把道路的縱斷面圖與平面圖結合起來，就能完整的表達出道路的空間位置。 1.5.1 豎曲線設計 豎曲線是設在縱斷面上兩個坡段的轉折處，為了便于行車，起緩和作用的一段曲線。豎曲線的形式可采用拋物線或圓曲線，在使用范圍二者幾乎沒有差別。 豎曲線諸要素的計算： (1) 計算豎曲線要素 如圖3-1所示，i1和i2分別

12、為兩相鄰兩縱坡坡度，ω= i2- i1，ω為“+”時，表示凹形豎曲線；ω為“-”時，表示凸形豎曲線。 圖3-1 豎曲線要素示意圖 豎曲線長度L或豎曲線半徑R： 或 （1-11） 豎曲線切線長T： （1-12） 豎曲線任意一點豎距h： （1-13） 豎曲線外距E： 或 （1-14） 以變坡點1為例計算如下： K0+370，高程為4

13、74m，i1=-4.973%，i2=2.432%,ω= i2-i1=2.432%-（-4.973%）=7.405%，為凹形。取豎曲線半徑R=1800m。 曲線長=18007.405%=133.29m 切線長=66.645m 外距=1.234m （2）計算設計高程 豎曲線起點樁號=K0+370-T=K0+303.351 豎曲線起點高程=474+T7.405%=478.935m 變坡點2、3按照同樣方法計算，具體結果見《縱坡、豎曲線表》。 1.6 橫斷面設計 公路的橫斷面，是指公路中線上各點的法向切面，它是由橫斷面設計線和地面線所構成的。其中橫斷面設計線包括行車道、路肩、分隔帶、

14、邊溝邊坡、截水溝、護坡道以及隔離柵、環(huán)境保護等設施。 公路橫斷面的組成和各部分的尺寸要根據設計交通量、交通組成、設計車速、地形條件等因素。在保證必要的通行能力和交通安全與通暢前提下，盡量做到用地省、投資少，使道路發(fā)揮其最大經濟效益與社會效益。 道路橫斷面的布置及幾何尺寸應能滿足交通、環(huán)境、城市面貌等要求，橫斷面設計應滿足以下一些要求： （1）設計應符合公路建設的基本原則和現行《公路工程技術標準》規(guī)定的具體要求。 （2）設計時應兼顧當地農田基本建設的需要，盡可能與之相配合，不得任意減、并農田排灌溝渠。 （3）路基穿過耕種地區(qū)，為了節(jié)約用地，如當地石料方便，可修建石砌邊坡。 （4）沿河

15、線的橫斷面設計，應注意路基不被洪水淹沒或沖毀。 1.6.1 路基寬度的確定 路基寬度是指公路路幅頂面的寬度，即兩路肩外緣之間的寬度，公路路基寬度為行車到與路肩寬度之和。 根據規(guī)范，二級公路采用單幅路形式，行車道寬23.5m，硬路肩寬度：20.75m，土路肩寬度：20.75m。路基寬：7+1.5+1.5=10m，路拱坡度2%。 布置如下圖4-1所示： 圖4-1 路基設計簡圖 1.6.2 路堤和路塹邊坡坡度的確定 由《公路路基設計規(guī)范》，結合實際的工程地質條件綜合考慮：路堤邊坡坡度取為1：1.5～1：1.75；路塹邊坡取為1：0.5～1：0.75。 1.6.3 超高與加寬

16、 2 路基路面設計 公路路基是路面的基礎，它是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d，必須具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性。 2.1 一般路基設計 2.1.1 路基的類型和構造 （1）路堤 路基設計標高高于天然地面標高時，需要進行填筑，這種路基形式稱為路堤。按填土高度的不同，劃分為高路堤、矮路堤和一般路堤。路基邊坡坡度取1：1.5和1：1.75，在路基的兩側設置邊溝。高路堤的填方數量大，占地多，為使路基穩(wěn)定和橫斷面濟濟合理，可以在適當位置設置擋土墻。為防止水流侵蝕和坡面沖刷，高路堤的邊坡采取適當的坡面防護和加固措施。 （2

17、）路塹 路基設計標高低于天然地面標高時，需要進行挖掘，這種路基形式稱為路塹。挖方邊坡根據高度和巖土層情況設置成直線或折線，一般坡度取1：0.5和1：0.75。挖方邊坡的坡腳設置邊溝，以匯集和排除路基范圍內的地表徑流，路塹的上方設置截水溝，以攔截和排除流向路基的地表徑流。 （3）半挖半填路基 半挖半填路基兼有路堤和路塹的特點，上述對路堤和路塹的要求均應滿足。 2.1.2 設計依據 《公路路基設設計規(guī)范》 《公路工程技術標準》 2.1.3 路基填土與壓實 （1）填土的選擇 路基的強度與穩(wěn)定性，取決于土的性質和當地的自然因素。并與填土的高度和施工技術有關。在填土時應綜合考慮，據《路

18、基設計規(guī)范》可知，二級公路的路基填料最小強度和最大粒徑如下表： 路基壓實度及填料要求表 項 目 分 類 路面底面以下深度（cm） 填料最小強度 （CBR）（%） 填料最大粒徑 （cm） 填 方 路 基 上路床 0～30 6 10 下路床 30～80 4 10 上路堤 80～150 3 15 下路堤 150以下 2 15 零填及路塹 路床 0～30 6 10 （2）不同土質填筑路堤 如透水性較小的土層，位于透水性較大的土層下面，則透水性較小的土層表面應自填方軸線向兩邊做成不小于4%的坡度。如透水性較大的土層位于

19、透水性較小的土層下面，則透水性較大的土層表面應做成平臺。為了防止雨水沖刷，可覆蓋透水性較小的土層。允許使用取土場內上述各種土的天然混合物。水的土與不透水的土，不能非成層使用，以免在填方內形成水囊。 （3）路基壓實與壓實度 路堤填土需分層壓實，使之具有一定的密實度。土的壓實效果同壓實時的含水量有關。對于路基的不同層位應提出不同的壓實要求，上層和下層的壓實度應高些，中間層可低些。 據《路基設計規(guī)范》，高速公路路基壓實度應滿足下表： 路基壓實度（重型）要求表 填挖類型 路面底面以 下深度（cm） 壓實度（%） 填方路基 上路床 0—30 ≥95 下路床 30—80

20、≥95 上路堤 80—150 ≥94 下路堤 150以下 ≥92 零填及路塹路床 0—30 ≥95 2.2 軟基處理 軟土地基，通常情況下地基承載力達不到其上面構造物要求的承載力，或雖在建筑物施工時能達到要求，但在后期使用過程中由于地基本身的原因或水的原因，使地基失穩(wěn)，造成路面嚴重破壞，處理好路基，是設計的重大環(huán)節(jié)。公路是一條帶狀的承受動靜兩種荷載的特殊人工建筑物，由于它分布較廣，使用要求較高，因而對地基提出了較高的要求。 本設計所經過的路段除田間地段有淤泥的不良地段外，其它地段的地基承載力很好，地質也良好。對于有淤泥層的地段，由于深度都在3m以內，一般通過清淤泥換填法

21、進行處理。填料采用碎石土，石渣等，其上鋪0.5m的砂礫墊層土工隔柵。 對于地質條件差，且在路基范圍內有少量地下水滲出的土質地段，邊坡采用護面墻進行防護。 2.3 路基防護 路基防護是確保道路全天候使用，使路基不致因地表流和氣候變化而失穩(wěn)的必要工程措施，是路基設計的主要項目之一。 路基的防護的方法，一般可分為坡面防護和沖刷防護兩類。坡面防護主要有植物防護和工程防護兩類。對于土路堤的坡面鋪砌防護工程，最好待填土沉實或夯實后施工，并根據填料的性質及分層情況決定防護方式。鋪砌的坡面應預先整平，坑洼處應填平夯實。沖刷防護有間接和直接防護兩類。對于沖刷防護，一般在水流流速不大及水流破壞作用較弱地段

22、，可在沿河路基邊坡設砌石護坡、石籠和混凝土預制板等。 （1）路堤邊坡防護 路堤高度小于3米邊坡均直接撒草種防護；路堤高度大于3米均采用方格網植草護坡，具體尺寸見圖紙《路堤方格網植草防護圖》。 （2）路塹邊坡防護 路塹高度小于3米邊坡均直接撒草種防護；路塹高度大于3米均采用人字形骨架植草護坡。 2.4 支擋結構設計 （1）擋土墻的用途 擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。在公路工程中廣泛應用于支擋路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。 （2）擋土墻的類型及適用范圍 擋土墻類型分類方法較多，一般以擋土墻的結構形式分類為主，常見的擋土墻形式有：重

23、力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。按照墻的設置位置，擋土墻可分為路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻。 路肩墻或路堤墻設置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基邊坡或基底滑動，確保路基穩(wěn)定，同時可以收縮填土坡腳，減少填方數量，減少拆遷和占地面積，以及保護臨近線路已有的重要建筑物。 路塹擋土墻設置在塹坡底部，主要用于支撐開挖后不能自行穩(wěn)定的邊坡，同時可減少挖方數量，降低邊坡高度。 （3）本路段擋土墻設置 在路段K0+960～K1+100右側，為收縮坡腳、加強路基的穩(wěn)定性，設置擋土墻長140m，高2～4m，具體布置及構造見《擋土墻布置圖》和《擋土墻構造圖》。

24、（4）擋土墻排水設施 擋土墻的排水處理是否得當，對巖石或土坡的穩(wěn)定性影響很大，直接影響到擋土墻的安全與使用效果。擋土墻的排水設施通常由地面排水和墻身排水組成。地面排水，主要是防止地表水滲入墻背填料或地基。因此，可設置地面排水溝以截留地表水。夯實回填土頂面和地表松土，以減少雨水和地面水下滲，必要時應加設鋪砌，采取封閉處理。為防止地表水滲入地基，可夯實墻前回填土及加固邊溝等。墻身排水，主要是為了迅速排除墻后積水。通常是在非干砌的擋土墻墻身的適當高度處設置一排或數排泄水孔。設計中采用1010cm的方形孔，間距為2m。最下一排泄水孔的底部距地面30cm。 沉降縫和伸縮縫：為防止因地基不均勻沉陷而引

25、起墻身開裂，應根據地基地質條件及墻高、墻身斷面的變化情況，設置沉降縫。為了減少圬工砌體因硬化收縮和溫度變化作用而產生裂縫，須設置伸縮縫。 通常，把沉降縫和伸縮縫結合在一起，統稱為變形縫。設計中，沿墻身10m設置一道變形縫，縫寬20mm，縫內沿墻內、外、頂三邊填塞瀝青麻筋，塞入深度不應小于15cm。 （5）擋土墻施工注意事項 ①施工前應做好地面排水工作，保持基坑干燥； ②基坑開挖后，若發(fā)現地基與設計情況有出入，應按實際情況調整設計； ③墻趾部分的基坑，在基礎施工完后應及時回填夯實，并做成不小于4%外傾斜坡，以免積水下滲，影響墻身的穩(wěn)定； ④漿砌擋土墻的砂漿水灰比必須符合要求，灰漿應填

26、塞飽滿，漿砌擋土墻應錯縫砌筑，填縫必須緊密，不得做成水平通縫，墻趾臺階轉折處，不得做成豎直通縫； ⑤墻體應達設計強度的75%以上，方可回填墻后填料； ⑥回填前，應確定填料的最佳含水量和最大干密度，根據碾壓機具和填料性質，分層填筑壓實，壓實度應滿足設計要求； ⑦墻后回填必須均勻攤鋪平整，并設不小于3%的橫坡，利于排水。墻背1.0m范圍內，不得有大型機械行駛或作業(yè)，防止碰壞墻體，并用小型壓實機碾壓，分層厚度不得超過0.2m。 ⑧墻后地面坡度陡于1：5時，應先處理填方基底（如鏟除草皮，開挖臺階等）再填土，以免順原地面滑動。 2.5 路面結構設計 2.5.1. 路面結構組成 ⑴面層 面

27、層是直接承受車輛荷載作用及大氣降水和溫度變化影響的路面結構層次，并為車輛提供行駛表面，直接影響行車的安全性、舒適性和經濟性。因此，面層應具有足夠的結構強度，抗變形能力，較好的水穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性，而且應當耐磨，不透水；其表面還有良好的抗滑性和平整度。面層可由一層或多層組成；其上層可為磨耗層，其下層可為承重層、連接層或整平層。修筑面層所用的材料主要有：水泥混凝土、瀝青混凝土、瀝青碎石混合料等。 ⑵基層 基層主要承受由面層傳來的車輛荷載的垂直力，并擴散到下面的墊層和土基中去。它應具有足夠的強度和剛度，具有良好的擴散應力的能力及足夠的水穩(wěn)定性?；鶎雍穸却髸r，可設為兩層，分別稱為上基層和底基層，并

28、選用不同強度或質量要求的材料。修筑基層所用的材料主要有：各種結合穩(wěn)定土、天然砂礫，各種碎石和礫石、片石，各種工業(yè)廢渣等。 ⑶墊層 墊層介于土基與基層之間，將基層傳下來的車輛荷載應力加以擴散，以減小土基產生的應力和變形，阻止路基土擠入基層中，影響基層結構的性能。修筑墊層的材料強度不一定要高，但水穩(wěn)定性和隔溫性能要好，常用的材料有：砂、礫石、爐渣、水泥或石灰穩(wěn)定土等。 2.5.2 路面類型 按面層所用的材料來分，有水泥混凝土路面、瀝青路面、砂石路面等。高等級公路路面的特點是強度高、剛度大、穩(wěn)定好、使用壽命長，能適應較繁重的交通量，一般采用水泥混凝土路面或瀝青路面。 2.5.3 瀝青路面設

29、計 2.5.3.1 設計資料 ⑴交通量年平均增長率按r=7%計，路段屬平原微丘，西南潮暖區(qū)（V2區(qū)） ⑵初始年交通量如下表： 交通量組成表 車 型 解放 CA10B 黃河 JN150 躍進 NJ130 小汽車 Ni(次/日) 1600 250 300 800 其中，小汽車的前后軸都小于兩噸，在路面設計中因其軸載太小無需考慮。 按設計彎沉值計算設計層厚度 : LD= 33.1 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 34.9 (0.01mm)；H( 4 )= 20 cm LS= 30.9 (0.01mm)；

30、 H( 4 )= 17.3 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應力驗算設計層厚度 : H( 4 )= 17.3 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 17.3 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 17.3 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 17.3 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求) 路面設計層厚度 : H( 4 )= 17.3 cm(僅考慮彎沉)； H( 4 )= 17.3 cm(同時考慮彎沉和拉應力)。 根據上述結果，干燥狀態(tài)下取二灰土厚度H( 4 )=18cm。

31、 ② 中濕狀態(tài) 按設計彎沉值計算設計層厚度 : LD= 33.1 (0.01mm) H( 4 )= 15 cm LS= 37.1 (0.01mm)；H( 4 )= 20 cm LS= 32.7 (0.01mm)； H( 4 )= 19.5 cm(僅考慮彎沉) 按容許拉應力驗算設計層厚度 : H( 4 )= 19.5 cm(第 1 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 19.5 cm(第 2 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 19.5 cm(第 3 層底面拉應力驗算滿足要求) H( 4 )= 19.5

32、 cm(第 4 層底面拉應力驗算滿足要求) 路面設計層厚度 : H( 4 )= 19.5 cm(僅考慮彎沉)；H( 4 )= 19.5 cm(同時考慮彎沉和拉應力)。 根據上述結果，中濕狀態(tài)下取二灰土厚度H( 4 )=20cm。 ⑼確定路面結構 ①干燥狀態(tài) --------------------------------------- 中粒式瀝青混凝土 5 cm --------------------------------------- 粗

33、粒式瀝青混凝土 7 cm --------------------------------------- 水泥穩(wěn)定碎石 20 cm --------------------------------------- 石灰水泥粉煤灰土 18 cm --------------------------------------- 土基 ②中濕狀態(tài) -

34、-------------------------------------- 中粒式瀝青混凝土 5 cm --------------------------------------- 粗粒式瀝青混凝土 7 cm --------------------------------------- 水泥穩(wěn)定碎石 20 cm -------------------------

35、-------------- 石灰水泥粉煤灰土 20 cm --------------------------------------- 土基 2.5.4 水泥路面設計 2.5.4.1 設計資料 ⑴交通量年平均增長率按r=7%計，路段屬平原微丘，西南潮暖區(qū)（V2區(qū)） ⑵初始年交通量如下表： 交通量組成表 車 型 解放 CA10B 黃河 JN150 躍進 NJ130 小汽車 Ni(次/日) 1600 250 300 800 其中，小汽車的前后軸都

36、小于兩噸，在路面設計中因其軸載太小無需考慮。 確定路面結構 ①干燥狀態(tài) --------------------------------------- 普通水泥混凝土 24cm ---------------------------------- 5%水泥穩(wěn)定碎石 20cm ---------------------------------- 石灰水泥粉煤灰土 15

37、cm ---------------------------------- 土基 ②中濕狀態(tài) --------------------------------------- 普通水泥混凝土 24cm ---------------------------------- 5%水泥穩(wěn)定碎石 20cm -------------------------------

38、--- 石灰水泥粉煤灰土 18cm ---------------------------------- 土基 2.5.5 路面比選 兩種路面的優(yōu)缺點對比分析 　　（1）瀝青路面的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 　 ①瀝青路面由于車輪與路面兩級減振，因此行車舒適性好、噪音??； 　　 ②柔性路面對路基、地基變形或不均勻沉降的適應性強； 　　 ③瀝青路面修復速度快，碾壓后即可通車。 　　 缺點： 　?、賶簩嵉幕旌狭峡障堵蚀螅退圆?，宜產生水損壞，一個雨季就可能造成路面大量破

39、損； 　?、跒r青材料的溫度穩(wěn)定性差，脆點到軟化點之間的溫度區(qū)間偏小，包不住天然高低溫度，冬季易脆裂，夏季易軟化； 　　③瀝青是有機高分子材料，耐老化性差，使用數年后，將產生老化龜裂破壞； 　?、芷秸鹊谋３中圆?，不僅沉降會帶來平整度劣化，而且材料軟化會形成車轍。 　 （2）水泥混凝土路面的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 　　①水穩(wěn)定性較高，在暴雨及短期浸水條件下，路面可照常通行； 　?、跍囟确€(wěn)定性高，無車轍現象； 　?、鬯嗷炷潦菬o機膠凝材料，主要水化產物水化硅酸鈣既是其強度的主要來源，既耐老化，又無污染。但在更長時期，會與所有巖石一樣，產生風化現象，水泥石風化與瀝青老化相比，

40、時間長10倍以上，不構成工程問題； 　?、芷秸鹊谋３制陂L； 　?、菰谙嗤夹g和工藝水平下，水泥路面大修前的使用年限長。 缺點： 　?、僭谙嗤秸葪l件下，由于剛性路面不減振，因此行車舒適性不及瀝青路面；噪音較大，我國對低噪音水泥路面尚未開展研究和應用； 　?、谠诼坊?、地基變形或不均勻沉降條件下，易形成脫空，附加應力很大，極易產生斷裂破壞，對路基穩(wěn)定性要求高，對不均勻沉降的適應性差。 　　③水泥路面強度高、硬度大，即使斷板后也難于清除，修復難度大，新澆筑面板的養(yǎng)護期較長。 鑒于瀝青路面對公路周圍的土地、地下水等會造成污染，造價要高于水泥路面；而修建水泥路面能促

41、進當地經濟的發(fā)展，帶動當地經濟發(fā)展，也提升當地水泥的質量和知名度，所以選擇修建水泥路面。 2.6 路基土石方數量計算及調配 路基土石方是公路工程的一項主要工程量，在公路設計和路線方案比較中，路基土石方數量的多少是評價公路側設質量的主要技術經濟指標之一。在編制公路施工組織計劃和工程概預算時，還需要確定分段和全線的路基上石方數量。 地面形狀是很復雜的，填挖方不是簡單的幾何體，所以其計算只能是近似的，計算的精確度取決于中樁間距、測繪橫斷面時于點的密度和計算公式與實際情況的接近程度等。計算時一般應按工程的要求，在保證使用的前提下力求簡化。 2.6.1 橫斷面面積計算 路基填挖的斷面積，

42、是指斷面圖中原地面線與路基設計線所包圍的面積，高于地面線者為填，低于地面線者為挖，兩者應分別計算，下面介紹幾種常用的面積計算方法。 ①積距法：適用于不規(guī)則圖形面積計算 把橫斷面圖劃分成若干條等寬的小條，累加每一小條中心處的高度，再乘以條寬即為該圖形的面積。 將斷面按單位橫寬劃分為若干個梯形與三角形條塊，每個小條塊的近似面積為： Fi=bhi 則橫斷面面積： 當b=1m時，則F在數值上就等于各小小條塊平均高度之和Σhi。 要求得Σhi的值，可以用卡規(guī)逐一量取各條塊高度的累積值。當面積較大卡規(guī)張度不夠用時，也可用米厘方格紙折成窄條代替卡規(guī)量取積距，用積距法計算面積簡單、迅速。若

43、地面線較順直，也可以增大b的數值，若要進一步提高精度，可增加測量次數最后取其平均值。 ②坐標法 已知斷面圖上各轉折點坐標（xi，yi），則斷面面積為： A = [∑（xi yi+1-xi+1yi ) ] 1/2 坐標法的精度較高，適宜于用計算機計算。 計算橫斷面面積還有幾何圖形法、數方格法、求積儀法等。 2.6.2 土石方數量計算 若相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近，則可假定兩斷面之間為一棱柱體其體積的計算公式為： V=（A1+A2） 式中：V——體積，即土石方數量（m3）； F1、F2——分別為相鄰兩斷面的面積（m2）；

44、 L——相鄰斷面之間的距離（m）。 此法計算簡易，較為常用，一般稱之為“平均斷面法”。 土石方數量計算應注意的問題： （1）填挖方數量分別計算，（填挖方面積分別計算）； （2）土石方應分別計算，（土石面積分別計算）； （3）換土、挖淤泥或挖臺階等部分應計算挖方工程量，同時還應計算填方工程量； （4）路基填、挖方數量中應考慮路面所占的體積，（填方扣除、挖方增加）； （5）路基土石方數量中應扣除大中橋所占的體積，小橋及涵洞可不予考慮。 2.6.3 路基土石方調配 土石方調配的目的是為確定填方用土的來源、挖方棄土的去向：以及計價土石方的數量和運量等。通

45、過調配合理地解決各路段土石方平衡與利用問題，使從路塹挖出的土石方，在經濟合理的調運條件下移挖作填，達到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和棄上，以減少占用耕地和降低公路造價。 填方土源：附近挖方利用 借土 挖方去向：調往附近填方 棄土 （一）土石方調配原則 （1）就近利用，以減少運量：在半填半挖斷面中，應首先考慮在本路段內移挖作填進行橫向平衡，然后再作縱向調配，以減少總的運輸量。 （2）不跨溝調運：土石方調配應考慮橋涵位置對施工運輸的影響，一般大溝不作跨越調運。 （3）高向低調運：應注意施工的可能與方便，盡可能避免和減少上坡運土；位于山坡上的回頭

46、曲線段優(yōu)先考慮上線向下線的土方豎向調運。 （4）經濟合理性： 應進行遠運利用與附近借土的經濟比較（移挖作填與借土費用的比較）。 遠運利用的費用：運輸費用、裝卸費等 借土費用：開挖費用、占地及青苗補償費用、棄土占地及運費 為使調配合理，必須根據地形情況和施工條件，選用適當的運輸方式，確定合理的經濟運距，用以分析工程用土是調運還是外借。 土方調配“移挖作填”固然要考慮經濟運距問題，但這不是唯一的指標，還要綜合考慮棄方或借方占地，賠償青苗損失及對農業(yè)生產影響等。有時移挖作填雖然運距超出一些：運輸費用可能稍高一些，但如能少占地，少影響農業(yè)生產，這樣，對整體來說也未必是不經濟的。 （

47、5）不同的土方和石方應根據工程需要分別進行調配，以保證路基穩(wěn)定和人工構造物的材料供應。 （6）土方調配對于借土和棄土應事先同地方商量，妥善處理。借土應結合地形、農田規(guī)劃等選擇借土地點，并綜合考慮借土還田，整地造田等措施。棄土應不占或少占耕地，在可能條件下宜將棄土平整為可耕地，防止亂棄亂堆，或堵塞河流，損壞農田。 （二）土石方調配方法 土石方調配方法有多種，如累積曲線法、調配圖法及土石方計算表調配法等，目前生產上多采用土石方計算表調配法，該法不需繪制累積曲線圖與調配圖，直接可在土石方表上進行調配，其優(yōu)點是方法簡捷，調配清晰，精度符合要求。該表也可由計算機自動完成。具體調配步驟是：

48、 （1）土石方調配是在土石方數量計算與復核完畢的基礎上進行的，調配前應將可能影響運輸調配的橋涵位置、陡坡、大溝等注在表旁，供調配時參考。 （2）弄清各樁號間路基填挖方情況并作橫向平衡，明確利用、填缺與挖余數量。 （3）在作縱向調配前，應根據施工方法及可能采取的運輸方式定出合理的經濟運距，供土石方調配時參考。 （4）根據填缺挖余分布情況，結合路線縱坡和自然條件，本著技術經濟和支農的原則，具體擬定調配方案。方法是逐樁逐段地將毗鄰路段的挖余就近縱向調運到填缺內加以利用，并把具體調運方向和數量用箭頭標明在縱向利用調配欄中。 （5）經過縱向調配，如果仍有填缺或挖余，則應會同當地政府協商確

49、定借土或棄土地點，然后將借土或棄土的數量和運距分別填注到借方或廢方欄內。 （6）土石方調配后，應按下式進行復核檢查： 橫向調運十縱向調運十借方=填方 橫向調運十縱向調運十棄方=挖方 挖方十借方=填方十棄方 以上檢查一般是逐頁進行復核的，如有跨頁調配，須將其數量考慮在內，通過復核可以發(fā)現調配與計算過程有無錯誤，經核證無誤后，即可分別計算計價上石方數量、運量和運距等，為編制施工預算提供上石方工程數量。 （三）關于調配計算的幾個問題 （1）經濟運距 填方用土來源，一是路上縱向調運，二是就近路外借土。一般情況調運路塹挖方來填筑距離較近的路堤還是比較經濟的。但如調運的

50、距離過長，以致運價超過了在填方附近借土所需的費用時，移挖作填就不如在路堤附近就地借土經濟。因此，采取“調”還是“借”有個限度距離問題，這個限度距離即所謂“經濟運距”，其值按下式計算： 經濟運距 L經 = + L免 式中：B——借土單價（元／m3）； T——遠運運費單價（元／m3km）； L兔——免費運距（km）。 由上可知，經濟運距是確定借土或調運的限界，當調運距離小于經濟運距時，采取縱向調運是經濟的，反之，則可考慮就近借土。 （2）平均運距 土方調配的運距，是指從挖方體積的重心到填方體積的重心之間的距離。在路線工程中為簡化計算起見，這個距離可簡單地按挖方斷面間距中

51、心至填方斷面間距中心的距離計算，稱平均運距。 在縱向調配時，當其平均運距超過定額規(guī)定的免費運距，應按其超運運距計算土石方運量。 （3）運量 土石方運量為平均運距與土石方調配數量的乘積。單位：m3km 在生產中，工程定額是將平均運距每10m劃為一個運輸單位，稱之為“級”，20m為兩個運輸單位，稱為二級，余類推，在土方計算表內可用符號①、②表示，不足10m時，仍按一級計算或四舍五人。于是： 總運量=調配（土石方）方數n 式中：n——平均運距單位（級），其值為： n = （L - L免）/ A 其中：L ——平均運距； L免——免費運距。 在土石方調配中，

52、所有挖方無論是“棄”或“調”，都應予以計價。但對于填方則不然，要根據用土來源來決定是否計價。如果是路外借土，那當然要計價，倘若是移挖作填調配利用，則不應再計價，否則形成雙重計價。因此計價土石方必須通過土石方調配表來確定其數量為： 計價土石方數量=挖方數量十借方數量 一般工程上所說的土石方總量，實際上是指計價土石方數量。一條公路的土石方總量，一般包括路基工程、排水工程、臨時工程、小橋涵工程等項目的土石方數量。對于獨立大、中橋梁、長隧道的土石方工程數量應另外計算。 具體計算及調配見《路基土石方數量計算及調配表》 3 排水設計 3.1 公路排水設計的內容 公路排水設計可劃分為四部分：

53、 （1）橫向穿越路界排水——由涵洞、橋梁引排穿越路界的溪流、河道中的水； （2）路界表面排水——指公路用地范圍內的表面排水，包括路面排水、中間帶排水、坡面排水和由相鄰地帶或交叉道路流入路界內的排水等； （3）路面結構內部排水——通過裂縫、接縫或面層空隙下滲到路面結構（面層、基層和墊層）內部，或者由地下水或道路兩側滯水浸入路面內部的水分的排除或疏干； （4）地下排水——危及路基穩(wěn)定或影響路基強度的含水層地下水的排除或疏干。 3.2 設計依據 《公路路基設設計規(guī)范》 《公路排水設計規(guī)范》 《公路工程技術標準》 3.3 路基排水設計 3.3.1 地表排水

54、設備的類型 （1）邊溝：設置在挖方路基的路肩外側，或低路堤的坡腳外側，用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。 （2）排水溝：用來引出路基附近低洼處積水的人工溝渠。 3.3.2 邊溝設計 挖方路基及填土高度低于路基設計要求的臨界高度的路堤，在路肩外緣均應設計縱向人工溝渠，稱之為邊溝，其主要功能在于排泄路基用地范圍內地面水。邊溝內側邊坡坡度按土質類別采用1：1.0～1：1.5；梯形邊溝的底寬和深度不應小于0.4m。邊溝的縱坡度應盡量與路線縱坡保持一致。當路線縱坡坡度小于溝底所必需的最小縱坡坡度時，邊溝應采用溝底最小縱坡坡度，并縮短邊溝出水口的間距。 邊溝出水口的間距，一般地區(qū)不

55、宜超過500m,多雨地區(qū)不宜超過300m。邊溝出水口的排放應結合地形、地質條件及橋涵水道位置，引排到路基范圍外，使之不沖刷路堤坡腳。 （1）設計流量的確定采用公式 Q=16.67F （3-1） 式中：Q——設計流量 ； ——設計重現期和降雨歷時內的平均降雨強度 ，； ——徑流系數； F——匯水面積 ,。 3.3.3 排水溝設計 排水溝主要用于排泄來至邊溝、截水溝或其他水源的水流，以形成整個排水系統。排水溝的平面布置，取決于排水要求與當地地形。排水溝的布置，必須結合地形自然條件，因勢利導，平面上力求短捷平順，以直線為宜，必須

56、轉向時，盡量采用較大半徑（10～20m以上），徐緩改變方向，保證水流舒暢；縱面上控制最大和最小縱坡，以1%～3%為宜，縱坡大于3%，需要加固，大于7%，則應改用急流槽。 （1）排水溝斷面形式： 排水溝一般為梯形斷面，其大小應根據流量確定，深度與寬度不小0.5米。排水溝邊坡視土質而異，一般在1：1-1：1.5。 排水溝溝底縱坡不小于0.5%，在特殊情況下允許減小到0.2%。 （2）排水溝的平面線形： 排水溝應盡量采用直線，如必須轉彎時，其半徑不小于10-20米，排水溝的長度根據實際需要而定，通常在500米以內。 （3）排水溝與水道的銜接。 排水溝采用梯形斷面，h=0.5m,b=0.

57、5m,邊坡率m=1。水文水力計算同邊溝，在此不另行計算。 3.4 路面排水設計 路面排水由路面橫坡、路肩縱坡、攔水帶或路肩矩形邊溝，路肩排水溝、泄水口和急流槽等組成。路面排水設施的設計，按暴雨強度采用當地任意連續(xù)30min的最大徑流厚度（mm）。路面排水設計重現期規(guī)定：高速公路3—5年，一級公路2—3年，二級公路1—2年。 3.4.1 路面表面排水 路面表面排水的主要任務是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面積水而影響安全。 當路基橫斷面為路塹時，橫向排流的表面水匯集于邊溝內。當路基橫斷面為路堤時，可采用兩種方式排除路面表面水： 可以讓路面表面水以橫向漫流形式向堤坡面

58、分散排放；也可以在路肩外側設置攔水帶，將路面表面水匯集在攔水帶同路肩鋪面（或者路肩和部分路面鋪面）組成的淺三角形過水斷面內，然后隔一定距離設置的泄水口和急流槽集中排放在路堤坡腳外。 當硬路肩匯水量較大時，或硬路肩寬度狹窄等，使得流水斷面不足時，可在土路肩上設置路肩排水溝。路肩排水溝采用“U”形水泥混凝土預制構件砌筑，溝底縱坡同路肩縱坡，并且不小于0.3%。 3.5 涵洞設計 涵洞是為了排泄地面水流而設置的橫穿路基的小型排水構造物。 3.5.1 涵洞分類及各種構造型式涵洞的適用性和優(yōu)缺點 按結構型式不同可分為管涵、蓋板涵、拱涵、箱涵。 ⑴管 涵：①適用于有足夠填土高度的小跨徑暗涵。

59、 ②對基礎的適應性及受力性能較好、不需墩臺，圬工數量少，造價低。 ⑵蓋板涵：①適用于要求過水面積較大時，低路堤上的明涵或一般路堤的暗涵。 ②結構較簡單，跨徑較小時用石蓋板；跨徑較大時用鋼筋混凝土蓋板。 ⑶拱 涵：①適用于在跨越深溝或高路堤時設置。山區(qū)石料資源豐富，可用石拱涵。 ②跨徑較大,承載潛力較大。但自重引起的橫載也較大,施工工序較繁多。 ⑷箱 涵：①適用于在軟土地基時設置。 ②整體性強。但用鋼量多,造價高,施工較困難。 3.5.2 涵洞選用原則 涵洞應根據所在公路的使用任務、性質和將來的發(fā)展需要，按照食用、經濟、安全和美觀的原則進行設計。同時，公路涵洞設計應適當考慮

60、農田排灌的需要。適當考慮各方面的綜合利用。 涵洞主要是為了排泄地面水流而設置的橫穿路基的小型排水構造物，其布置應結合地形、地物、地質等條件沿路合理布置，用來排水的涵洞應盡量與水流方向一致，與路線方向垂直，避免布置不當引起的壅水、渦流、下游沖刷過大等現象。 參考文獻： ⑴ 中華人民共和國行業(yè)標準. 公路工程技術標準（JTG B01－2003）. 北京：人民交通出版社 ⑵ 中華人民共和國行業(yè)標準. 路線設計規(guī)范（JTJ011－94）. 北京：人民交通出版社 ⑶ 中華人民共和國行業(yè)標準. 瀝青路面設計規(guī)范（JTGD50-2004）. 北京：人民交通出版社 ⑷ 中華人民共和

61、國行業(yè)標準. 公路水泥混凝土路面設計規(guī)范（JTG D40－2004）北京：人民交通出版社 ⑸ 中華人民共和國行業(yè)標準. 公路排水設計規(guī)范（JTJ018－97）. 北京：人民交通出版社 ⑹ 姚祖康主編. 路面設計手冊 . 北京：人民交通出版社，1998 ⑺ 中華人民共和國行業(yè)標準. 公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40－2004）. 北京：人民交通出版社 ⑻ 鄧學均主編. 路基路面工程 . 北京：人民交通出版社，2001 ⑼ 張雨化主編. 公路勘測設計 . 北京：人民交通出版社，1997 ⑽ 中華人民共和國行業(yè)標準. 公路路基設計規(guī)范（JTG D30－2004）. 北京：人民交通出版社 ⑾ 陳勝營等. 公路設計指南 . 北京：人民交通出版社，1998 ⑿ 孫家駟. 道路勘測設計 . 北京：人民交通出版社，1999 ⒀ 張廷楷主編. 高速公路 . 北京：人民交通出版社，1990 ⒁ 王曉謀主編. 基礎工程 . 北京：人民交通出版社，2003 ⒂ 邵旭東主編. 橋梁工程 . 北京：人民交通出版社，2003 附圖紙：