交通土建二級公路 畢業(yè)設(shè)計 江西理工大學(xué)

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1、. 目錄 第一章緒論1 1.1沿線工程地質(zhì)概況1 1.2主要設(shè)計內(nèi)容1 1.3設(shè)計指標(biāo)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1 第二章路線設(shè)計3 2.1概述3 2.2一般原則與設(shè)計原理3 2.3選線步驟4 2.4平面線性設(shè)計4 2.5平曲線計算7 第三章縱斷面設(shè)計9 3.1概述9 3.2原則及方法9 3.3縱斷面設(shè)計計算12 3.4縱斷面設(shè)計成果14 第四章橫斷面設(shè)計15 4.1概述15 4.2設(shè)計原則15 4.3設(shè)計步驟15 4.4設(shè)計綜述16 4.5土石方的計算及處理20 第五章路基設(shè)計與防護24 5.1概述24 5.2路基設(shè)計24 5.3路基排水設(shè)計32 第六章

2、擋土墻設(shè)計34 6.1擋土墻設(shè)計原則34 6.2擋土墻的橫向布置34 6.3排水設(shè)施35 6.4沉降逢與伸縮縫36 6.5擋土墻施工方法36 6.6擋土墻設(shè)計驗算36 第七章路面設(shè)計40 7.1概述40 7.2路面結(jié)構(gòu)設(shè)計原則40 7.3結(jié)構(gòu)層組合設(shè)計原則40 7.4路面設(shè)計步驟40 7.5瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計41 7.6水泥混凝土路面設(shè)計55 7.7路面比擇63 第八章橋涵設(shè)計65 8.1概述65 8.2涵洞設(shè)計的原則65 8.3洞口加固與防護65 8.4洞口形式66 8.5涵洞設(shè)計66 第九章施工組織69 9.1概述69 9.2編制說明69 9.

3、3工程概況69 9.4施工組織70 9.5施工技術(shù)準(zhǔn)備70 9.6施工總進度71 9.7各主要分項工程的施工順序72 第十章概預(yù)算73 10.1概述73 10.2概預(yù)算的編制依據(jù)73 10.3概預(yù)算項目73 10.4概預(yù)算文件編制步驟74 10.5路基工程74 10.6路面工程75 10.7其它工程75 參考文獻：78 致謝1 1 / 69 . 第一章 緒論 1.1沿線工程地質(zhì)概況 工程概況 工程設(shè)計地點為XX,工程名稱為XX市陽平山至王屯工程,路線全長5075.729m。設(shè)計等級為二級公路,路基寬度為10m,設(shè)計車速為60km/h。 沿線地

4、質(zhì)情況 該處地形為山嶺重丘區(qū),大部分地區(qū)地勢起伏較大,地表植被為草地、楊樹林、水稻。全線地質(zhì)條件較好,土質(zhì)為粉質(zhì)中液限粘土。 沿線氣候情況 該公路地處Ⅳ1區(qū),屬于東南濕熱區(qū),雨量充沛集中,臺風(fēng)暴雨多,水毀、沖刷、滑坡是道路的主要病害。 1.2主要設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計共分六個階段： （1） 開題報告：根據(jù)任務(wù)書填寫開題報告,并進行設(shè)計資料的收集； （2） 路線設(shè)計：道路的選線定線,進行平面設(shè)計和縱斷面設(shè)計； （3） 路基設(shè)計：路線的橫斷面設(shè)計以及防護工程設(shè)計； （4） 涵洞設(shè)計：保持路基連續(xù)并確保路基不受水流沖刷,從而保證路基穩(wěn)定； （5） 路面設(shè)計：分別設(shè)計瀝青路面和水泥混凝土

5、路面； （6） 預(yù)算編制：施工組織設(shè)計以及預(yù)算編制。 1.3設(shè)計指標(biāo)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 〔1設(shè)計等級：二級公路； 〔2設(shè)計速度：60km/h； 〔3設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)軸載：BZZ—100； 〔4橋涵設(shè)計荷載：公路—Ⅱ級； 〔5設(shè)計洪水頻率：涵洞為1/50； 〔6瀝青混凝土路面,設(shè)計年限為12年。水泥混凝土路面,設(shè)計年限為20年。 〔7道路的使用性質(zhì)和交通量：主要供車輛交通使用,交通量年平均增長率為5.5%。具體交通量見表1-1,主要設(shè)計指標(biāo)見表1-2。 表1—1初始年交通量 序號 車型名稱 交通量 序號 車型名稱 交通量 1 黃河JN150 220 7 斯柯達706R

6、 90 2 日野KF300D 170 8 長征XD980 73 3 依士茲TD50 60 9 東風(fēng)CS938 64 4 標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100 600 10 尼桑CK10G 65 5 交通SH-141 81 11 東風(fēng)SP9135 73 6 解放CA10B 423 12 日野KB222 100 表1—2 主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 二級公路 設(shè)計速度〔km/h 60 路基寬度〔m 一般值 10 最小值 8.5 車道寬度〔m 3.5 路肩寬度〔m 右側(cè)硬路肩 一般值 0.75 最小值 0.25 土路肩

7、 一般值 0.75 最小值 0.25 圓曲線最小半徑〔m 一般值 200 極限值 125 最大縱坡<%> 6 最小坡長〔m 150 最大坡長〔m 3% 1200 4% 1000 5% 800 6% 600 豎曲線最小半徑〔m 凸形 一般值 2000 極限值 1400 凹形 一般值 1500 極限值 1000 豎曲線最小長度〔m 50 停車視距〔m 75 回車視距〔m 150 超車視距〔m 350 . 第二章路線設(shè)計 2.1概述 路線方案是路線設(shè)計最根本的問題。路線方案是否合理,不僅關(guān)系到道路本身的工程投

8、資和運營效益,還關(guān)系到道路的使用功能和國家的路網(wǎng)規(guī)劃、國家的政策和國防要求等。因此,路線基本走向的選擇應(yīng)綜合考慮公路的等級、在路網(wǎng)中的作用、水文、氣象、地質(zhì)、地形等自然條件,結(jié)合鐵路、航空、水運、管道的布局和城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、資源狀況等,從所有可能的方案中,通過調(diào)查、分析、比選,確定一條最優(yōu)路線方案。 公路選線和定線,是根據(jù)公路的性質(zhì)、等級、任務(wù)和標(biāo)準(zhǔn),在路線起終點間綜合地形,地質(zhì),地物及其他沿線條件,綜合平、縱、橫三方面因素在實地或紙上選定公路中線位置,然后進行測量和有關(guān)設(shè)計工作。路線的選定與公路線形設(shè)計有密切的關(guān)系,線形設(shè)計是對公路路線平、縱、橫設(shè)計的基礎(chǔ),平、縱、橫設(shè)計也是對其深一步細(xì)化

9、和調(diào)整的依據(jù),故選線定線應(yīng)與幾何設(shè)計相結(jié)合。 2.2一般原則與設(shè)計原理 選線定線原則 選線要綜合考慮多種因素,妥善處理好各種因素的關(guān)系,其基本原則如下： 〔1在路線設(shè)計的各個階段,應(yīng)運用各種先進手段對路線方案做深入、細(xì)致的研究,在多方案論證、比選的基礎(chǔ)上,選定最優(yōu)路線方案； 〔2路線設(shè)計應(yīng)在保證行車安全、舒適、快捷的前提下,做到工程量小、造價低、運營費用省、效益好,并有利于施工和養(yǎng)護。在工程量增加不大時,應(yīng)盡量采用較高的技術(shù)指標(biāo),不要輕易采用極限指標(biāo),也不應(yīng)片面追求高指；。 〔3選線注意同農(nóng)田基本建設(shè)相配合,做到少占田地,并應(yīng)盡量不占高產(chǎn)田、經(jīng)濟作物田或穿過經(jīng)濟林園等； 〔4通過

10、名勝、風(fēng)景、古跡地區(qū)的道路,應(yīng)注意保護原有自然狀態(tài),其人工構(gòu)造物應(yīng)與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào),處理好重要歷史文物遺址； 〔5選線時應(yīng)對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入勘測調(diào)查,弄清它們對道路工程的影響； 〔6選線應(yīng)重視環(huán)境保護,注意由于道路修筑、汽車運營所產(chǎn)生的影響和污染等問題。 平面線性設(shè)計原理 公路平面線性由直線、圓曲線和緩和曲線組成。直線應(yīng)根據(jù)路線所處的地形、地物、地貌并綜合考慮駕駛者的視覺、心理狀態(tài)等合理布設(shè)。但是直線的最大長度應(yīng)有所限制,應(yīng)結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施。不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置圓曲線,但不得已而設(shè)置小于7度的轉(zhuǎn)角時則必須設(shè)置足夠長的求愛,當(dāng)圓曲線半徑小于不設(shè)超高最小半徑時

11、,應(yīng)設(shè)超高,并且用超高緩和段連接。緩和曲線長度還應(yīng)大于超高過渡段的長度。超高的橫坡度按公路等級、行車速度,路面類型,自然條件和車輛組成等情況確定。 2.3選線步驟 一條道路路線的選定是經(jīng)過由淺入深、由輪廓到局部、由總體到具體、由面到帶進而到線的過程來實現(xiàn)的,一般要經(jīng)過以下三個步驟： 〔1首先確定起終點的位置,根據(jù)地形圖上的地形地貌及相關(guān)的設(shè)計資料確定兩點間路線的基本走向； 〔2按地形、地質(zhì)、水文等自然條件選定一些細(xì)部點,如沿線房屋、農(nóng)田等地點要重點控制,然后連接控制點,初步完成路線布局； 〔3本設(shè)計本著方便城鎮(zhèn)出入,少占田地,盡量避免穿越池塘,盡可能利用老路,路線短,填挖少且平衡的原

12、則,在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下,進行平縱橫綜合設(shè)計,以定出道路的中線。 2.4平面線性設(shè)計 一般原則 〔1平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適,并與地形、地物相適應(yīng),與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)； 〔2各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)敷設(shè)曲線,并盡量地選用較大的圓曲線半徑； 〔3兩同向曲線間應(yīng)設(shè)有足夠長度的直線,不得以短直線相連； 〔4兩反向曲線間夾有直線段時,以設(shè)置不小于最小直線長度的直線段為宜； 〔5曲線線形應(yīng)特別注意技術(shù)指標(biāo)的均衡性與連續(xù)性； 〔6應(yīng)避免連續(xù)急轉(zhuǎn)彎的線形。 直線長度的限制 〔1直線的最大長度 我國地域遼闊,各地區(qū)的地形條件差異非常大,很難統(tǒng)一規(guī)定直線的最大長度。我國在道路遼闊設(shè)計中參

13、考使用外國的經(jīng)驗值,根據(jù)德國和日本的規(guī)定：直線的最大長度<單位m>為20<-----設(shè)計速度,60km/h>即為1200m。雖然地域不同,環(huán)境不同,但一般情況下應(yīng)盡量地避免追求過長地直線指標(biāo)。 〔2直線的最小長度 為了保證行車安全,相鄰兩曲線之間應(yīng)具有一定地直線長度。這個直線長度是指前一曲線的終點<緩直HZ或圓直YZ>到后一曲線起點<直緩ZH或直圓ZY>之間的長度。 ①對于同向曲線間的最小直線長度：《公路路線設(shè)計規(guī)范》<以下簡稱《規(guī)范》>規(guī)定同向曲線間地最短直線長度<單位為m>以不小于6<單位km/h>即為360m為宜。 ②對于反向曲線間的最小直線長度：《規(guī)

14、范》規(guī)定反向曲線間最小直線長度<單位為m>以不小于2<單位為km/h>即120m為宜。 平曲線要素值的確定 平面線形主要由直線、圓曲線、緩和曲線三種線形組合而成的。當(dāng)然三個也可以組合成不同的線形。在做這次設(shè)計中主要用到的組合有以下幾種： 〔1基本形曲線幾何元素： 按直線——緩和曲線——圓曲線——緩和曲線——直線的順序組合而成的曲線。這種線形是經(jīng)常采用的。緩和曲線是道路平面要素之一,它是設(shè)置在直線和圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,除四級路可以不設(shè)緩和曲線外,其余各級都應(yīng)設(shè)置緩和曲線。它的曲率

15、連續(xù)變化,便于車輛遵循；旅客感覺舒適；行車更加穩(wěn)定；增加線形美觀等功能。設(shè)計是要注意和圓曲線相協(xié)調(diào)、配合,在線形組合和線形美觀上產(chǎn)生良好的行車和視覺效果,宜將直線、緩和曲線、圓曲線之長度比設(shè)計成1：1：1。這一點非常的重要,在剛開始做設(shè)計的時候就沒有注意到這個問題,設(shè)計出來的路線非常不協(xié)調(diào),美觀,比例嚴(yán)重失調(diào),后來在老師的指導(dǎo)下改正了不足之處,經(jīng)過改正后,線形既美觀又流暢。 〔2有緩和曲線的圓曲線要素計算公式 1在簡單的圓曲線和直線連接的兩端,分別插入一段回旋曲線,即構(gòu)成帶有緩和曲線的平曲線。其要素計算公式如下： 圖2.1按回旋曲線敷設(shè)緩和曲線 〔2.1〔2.2〔2.3〔2.4〔2.5

16、〔2.6〔2.7〔2.8 式中： ——總切線長,〔； ——總曲線長,〔； ——外距,〔； ——校正數(shù),〔； ——主曲線半徑,〔； ——路線轉(zhuǎn)角,〔°； ——緩和曲線終點處的緩和曲線角,〔°； ——緩和曲線切線增值,〔； ——設(shè)緩和曲線后,主圓曲線的內(nèi)移值,〔； ——緩和曲線長度,〔； ——圓曲線長度,〔。 2主點樁號計算 〔2-9 〔2-10 〔2-11 〔2.12 〔2.13 〔2.14 2.5平曲線計算 現(xiàn)以JD1為例進行計算： 已知：圓曲線半徑R=400m,兩端緩和曲線等長均為LS=80m,交點樁號JD1=K0+886.608,轉(zhuǎn)角θ=22°1

17、1′1〞。 1平曲線要素計算： 2計算曲線5個主點里程樁號： <校核無誤> 同理,JD2、JD3、JD4、JD5、JD6計算過程如上所示,計算結(jié)果見表2-2。 表2-2 平曲線要素表 交點號 交點 樁號 交點轉(zhuǎn)角 曲線要素表〔m 半徑 切線長 緩和 曲線長 曲線 總長 外距 <°′″> R〔m T1 L1 Lh E T2 L2 JD0 K0+000.000 0°0′0″ JD1 K0+886.608 22°11′1″ 400 118.535 80 234.8

18、7 8.293 JD2 K1+728.517 35°26′24″ 300 173.205 100 285.564 16.399 JD3 K2+457.113 47°19′56″ 250 158.114 100 306.525 24.773 JD4 K3+339.218 73°28′11″ 250 114.76 100 470.572 66.614 JD5 K3+996.124 73°36′46″ 250 193.649 150 471.197 66.909 JD6 K4+574.891 41°55′

19、29.2″ 250 150.18 100 303.15 23.968 JD7 K5+075.729 46°33′31″ . 第三章縱斷面設(shè)計 3.1概述 沿著道路中線豎直剖切然后展開即為路線縱斷面。由于自然因素的影響以及經(jīng)濟性的要求,路線縱斷面總是一條有起伏的空間線。 縱斷面設(shè)計根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、地物,綜合考慮平面、橫斷面而設(shè)。 縱斷面是道路縱斷面設(shè)計的主要成果,也是道路設(shè)計的重要技術(shù)文件之一。在縱斷面圖上有兩條主要的線：一條是地面線,它是根據(jù)中線上各樁點的高程而點繪的一條不規(guī)則的折線,反映了沿著中線地面的起伏變化情況；另一條是

20、設(shè)計線,它是經(jīng)過技術(shù)上、經(jīng)濟上以及美學(xué)上等多方面比較后定出的一條具有規(guī)則形狀的幾何線,反映了道路路線的起伏變化情況?？v斷面設(shè)計線是由直線和豎曲線組成的。直線的坡度和長度影響著汽車的行駛速度和運輸?shù)慕?jīng)濟以及行車的安全,它們的一些臨界值的確定和必要的限制,是以通行的汽車類型及行駛性能來決定的。 在直線的坡度轉(zhuǎn)折處為平順過渡要設(shè)置豎曲線,按坡度轉(zhuǎn)折形式的不同,豎曲線有凹有凸,其大小用半徑和水平長度表示。 3.2原則及方法 3.2.1二級公路縱斷面設(shè)計的總原則 縱斷面的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下： 〔1二級公路的最大坡度為6%,長路塹以及橫向排水不暢的路段采用不小于0.3%的縱坡,當(dāng)采用平坡〔0%或小

21、于0.5%的縱坡時路基邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計。 〔2二級公路最小坡長為150m。 〔3坡長限制： 縱坡坡度≥3%,最大坡長不大于1200m； 縱坡坡度≥4%,最大坡長不大于1000m； 縱坡坡度≥5%,最大坡長不大于800m； 縱坡坡度≥6%,最大坡長不大于600m； 〔4滿足視覺需要罪行豎曲線半徑：凸形豎曲線為4000、8000m,凹形豎曲線為6000m； 〔5豎曲線半徑一般最小值2000,凹形豎曲線半徑一般最小值1500m； 〔6豎曲線最小長度為50m； 〔7最大合成坡度9.0%,最小合成坡度為0.5%,平均縱坡不宜大于5.5%。 合成坡度是指由路線縱坡與彎道超高橫坡或

22、路拱橫坡組合而成的坡度,其方向即為流水線方向。合成坡度的計算公式為： 〔3-1 式中：I――合成坡度,％； ――超高橫坡或路拱橫坡,％； ――路線設(shè)計縱坡坡度,％。 各級公路最小合成縱坡不宜小于0.5％。當(dāng)合成縱坡小于0.5％時,應(yīng)采用綜合排水措施,以保證路面排水暢通。 縱斷面的設(shè)計原則規(guī)定如下： 〔1縱面線形與地形相結(jié)合,視覺成視覺連續(xù),平順而圓滑的線形,避免在短距離內(nèi)出現(xiàn)頻繁起伏； 〔2應(yīng)避免出現(xiàn)能看見近處很遠(yuǎn)處而看不見凹處的線形； 〔3在積雪或冰凍地區(qū),應(yīng)避免采用陡坡； 〔4微丘地形的縱坡應(yīng)均勻平緩,丘陵地

23、形的縱坡應(yīng)避免過分遷就地形而起伏過大； 〔5計算行車速度≥60km/h公路必須注重平縱合理組合,不僅應(yīng)滿足汽車運動學(xué)和力學(xué)要求,而且應(yīng)充分考慮駕駛員在視覺和心理方面的要求； 〔6平縱配合的視覺應(yīng)在視覺是能自然地誘導(dǎo)駕駛員的視線,保持視覺的連續(xù)性； 〔7平縱面線形的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡,使線形在視覺心理上保持協(xié)調(diào)； 〔8平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合,且平曲線略大于豎曲線。即所謂的"平包豎"； 〔9平縱面線形組合視覺應(yīng)注意線形與自然環(huán)境和景觀的配合與協(xié)調(diào)； 〔10在直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。 3.2.2平、縱線形設(shè)計應(yīng)避免的組合 〔1直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線； 〔2小半徑豎曲線不宜

24、與緩和曲線相互重疊； 〔3避免在長直線上設(shè)置陡坡及曲線長度短,半徑小的凹形豎曲線。 3.2.3縱坡設(shè)計的一般要求 〔1滿足"標(biāo)準(zhǔn)"中有關(guān)縱坡的規(guī)定要求； 〔2縱坡應(yīng)盡量平緩,起伏不宜過大和頻繁,并應(yīng)盡量避免標(biāo)準(zhǔn)中的極限值,對一般公路,應(yīng)注意考慮運輸,農(nóng)業(yè)機械等方面的要求； 〔3應(yīng)綜合考慮沿線的地形,地質(zhì),氣候等情況,并根據(jù)需要采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施,并保證公路的穩(wěn)定和暢通； 〔4盡量減少土石方和其它工程數(shù)量,以降低工程數(shù)量。 3.2.4縱坡設(shè)計 縱坡設(shè)計方法步驟 〔1準(zhǔn)備工作 海地軟件自動生成路線縱斷面的地面線及平面直線、平曲線的示意圖,并標(biāo)注每個中樁的樁號和地面標(biāo)高,而設(shè)計者

25、要做的是分析沿線土壤地質(zhì)說明資料,并熟悉和掌握全線有關(guān)勘測設(shè)計資料,領(lǐng)會設(shè)計意圖和要求。 〔2標(biāo)注控制點 〔3試坡 試坡主要是在已標(biāo)出控制點的縱斷面圖上,根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、選線意圖,并考慮各控制點和經(jīng)濟點的要求以及地形變化情況,初步定出縱坡設(shè)計線的工作。試坡應(yīng)以控制點為依據(jù),照顧多數(shù)經(jīng)濟點,試坡的要點可以歸納為："前后照顧,以點定線,反復(fù)比較,以線交點" 。 〔4調(diào)坡 調(diào)坡主要根據(jù)以下兩方面進行： ①綜合選線意圖。 ②對照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。 〔5核對 核對主要在有控制意義的特殊橫斷面上進行。其做法是：在縱斷面圖上直接 由厘米格子讀出相應(yīng)樁號的填挖高度,將此值用"路基橫斷面透明模板

26、"套在相應(yīng)橫斷面地面線上,檢查若有填挖過大、坡腳落空、擋墻過高、橋涵填土不夠以及其他邊坡不穩(wěn)現(xiàn)象,則需要調(diào)整坡度線。 〔6定坡 結(jié)合以上原則,對路段進行實際設(shè)計,本路段最大縱坡坡度2.704%,最小縱坡坡度為-4.817%。本路段共設(shè)5個變坡點。曲線要素見表3-1。 表3-1 豎曲線要素 編號 樁號 高程 半徑 切線長T 外距E 1 K0+886.318 1405.225 183643.08 91.297 0.023 2 K1+724.543 1410.371 13639.7 122.314 0.548 3 K2+45

27、7.427 1401.726 9999.134 117.75 0.693 4 K3+322.242 1411.893 57262.703 196.644 0.388 5 K3+972.941 1415.074 18547.219 211.283 1.203 6 K4+570.960 1431.622 7908.666 131.644 1.096 3.3縱斷面設(shè)計計算 3.3.1設(shè)計標(biāo)高計算公式 坡線標(biāo)高=變坡點標(biāo)高+；〔3-2 或坡線標(biāo)高=變坡點標(biāo)高-；〔3-3 式中：x——計算點到變坡點的距離,m； i——坡線的

28、縱坡,%；升坡段取正,降坡段取負(fù)。 3.3.2豎曲線要素的計算公式 圖3-1 豎曲線計算 豎曲線長度L或豎曲線半徑R： 〔3-4 豎曲線切線長T： 〔3-5 豎曲線上任一點豎距h： 〔3-6 豎曲線外距E： 〔3-7 式中：R——豎曲線半徑,m； L——豎曲線的曲線長,m； T——豎曲線的切線長,m； E——豎曲線的外距,m； ω——兩相鄰縱坡的代數(shù)差,以小數(shù)計； h——豎曲線上任意點到切線的縱距； x——豎曲線上任意點與豎曲線始點的水平距離,m。 3.3.3豎曲線要素計算 以變坡點3為例,變坡點的里程樁號為K1+724.543,該點

29、高程為1410.371m,相鄰兩坡段縱坡為=-0.00763,=-0.01135,豎曲線半徑R=13640m,試計算豎曲線要素以及K1+700的高程。 各變坡點豎曲線要素計算過程如下： ,為凸形 設(shè)計高程的計算： 豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=K1+724.543-122.351=K1+602.192 豎曲線起點高程=1410.371-122.3510.00614=1409.620〔m 豎曲線終點樁號=變坡點樁號+T=K1+724.543+122.351=K1+846.894 豎曲線終點高程=0.01180=1408.927〔m 同理變坡點2、變坡點4、變坡點5、變坡

30、點6計算過程如上述所示,計算結(jié)果見表3-2。 表3-2 豎曲線表 變坡點 變坡點高程 坡長 坡度<%> 豎曲線半徑R 切線長T 外距E 豎曲線起點 豎曲線終點 樁號 凹 凸 樁號 樁號 K0+000.000 1400.665 886.318 0.514 K0+886.318 1405.225 183643.078 91.297 0.023 K0+795.021 K0+977.615 838.225 0.614 K1+724.543 1410.371

31、13639.700 122.314 0.548 K1+602.229 K1+846.857 732.884 -1.180 K2+457.427 1401.726 9999.134 117.750 0.693 K2+339.677 K2+575.177 864.815 1.176 K3+322.242 1411.893 57262.703 196.644 0.338 K3+125.598 K3+518.886 650.699 0.489 K3+972.941 1415.074 18547.219 211.283 1.203

32、K3+761.658 K4+184.224 598.019 2.767 K4+570.960 1431.622 7908.666 131.644 1.096 K4+439.316 K4+702.604 504.769 -0.562 K5+075.729 1428.785 3.4縱斷面設(shè)計成果 路線縱斷面圖是縱斷面設(shè)計的最終成果,是道路設(shè)計文件的重要組成部分。在縱斷面途中,主要有以下內(nèi)容： 〔1里程樁號、地面高程與地面線、設(shè)計高程與設(shè)計線以及施工填挖值等； 〔2設(shè)計的縱坡度和坡

33、長； 〔3豎曲線及其要素、平面上的直線及平曲線； 〔4沿線橋涵及人工構(gòu)造物位置、類型及孔徑； . 第四章 橫斷面設(shè)計 4.1概述 橫斷面設(shè)計包括行車道、路肩、邊溝邊坡、截水溝等設(shè)施構(gòu)成的。公路橫斷面組成應(yīng)根據(jù)公路等級、設(shè)計速度、地形、地質(zhì)等調(diào)劑來確定,以保證公路的交通安全、通行能力、路基的強度和穩(wěn)定性。橫斷面要素的確定主要是確定組成公路路幅的各部分的幾何尺寸,在實際設(shè)計中,一般是根據(jù)公路等級和交通量的大小,參考《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》條,各級公路橫斷面來確定,同時結(jié)合當(dāng)?shù)亟煌ㄒ?guī)劃和有關(guān)要求進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。 4.2設(shè)計原則 公路是一帶狀結(jié)構(gòu)物,垂直于路中心線方向上的剖面叫橫斷面

34、,這個剖面的圖形叫橫斷面。道路橫斷面,是指中線上各點的法向切面,它是由橫斷面設(shè)計線和地面線構(gòu)成的。橫斷面設(shè)計線包括行車道、路肩、邊溝邊坡、截水溝等設(shè)施構(gòu)成的。 〔1設(shè)計應(yīng)根據(jù)公路等級、行車要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件,并綜合考慮施工、養(yǎng)護和使用等方面的情況,進行精心設(shè)計,既要堅實穩(wěn)定,又要經(jīng)濟合理。 〔2路基設(shè)計除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度以外,還應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施和必要的防護加固工程以及其他結(jié)構(gòu)物,采用經(jīng)濟有效的病害防治措施。 〔3還應(yīng)結(jié)合路線和路面進行設(shè)計。選線時,應(yīng)盡量繞避一些難以處理的地質(zhì)不良地段。對于地形陡峭、有高填深挖的邊坡,應(yīng)與移改路線位置及設(shè)置防護工程等進行比較,以減少工

35、程數(shù)量,保證路基穩(wěn)定。 〔4沿河及受水浸水淹路段,應(yīng)注意路基不被洪水淹沒或沖毀。 〔5當(dāng)路基設(shè)計標(biāo)高受限制,路基處于潮濕、過濕狀態(tài)和水溫狀況不良時,就應(yīng)采用水穩(wěn)性好的材料填筑路堤或進行換填并壓實,使路面具有一定防凍總厚度,設(shè)置隔離層及其他排水設(shè)施等。 〔6路基設(shè)計還應(yīng)兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)及環(huán)境保護等的需要。 4.3設(shè)計步驟 〔1根據(jù)外業(yè)橫斷面測量資料點繪橫斷地面線。 〔2根據(jù)路線及路基資料,將橫斷面的填挖值及有關(guān)資料〔如路基寬度、加寬值、設(shè)計邊坡度等抄于相應(yīng)樁號的斷面上。 〔3根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料,示出土石界限、設(shè)計邊坡度,并確定邊溝形狀和尺寸。 〔4繪橫斷面設(shè)計線,又叫"戴帽子"

36、。設(shè)計線應(yīng)包括路基邊溝、邊坡、截水溝、加固及防護工程、護坡道、碎落臺等,在彎道上的斷面還應(yīng)示出超高、加寬等。一般直線上的斷面可不示出路拱坡度。 〔5計算橫斷面面積〔含填、挖方面積,并填于圖上。 〔6由圖計算并填寫路基設(shè)計表、路基土石方計算表,并進行必要的調(diào)配。 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置圖如圖4-1所示： 圖4-1路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖<單位：m> 4.4設(shè)計綜述 4.4.1路拱坡度 根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》,二級公路瀝青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均為1～2%,故取路拱坡度為2%；路肩橫向坡度一般應(yīng)較路面橫向坡度大1%～2%,故取路肩橫向坡度為3%,路拱坡度采用雙向坡面

37、,由路中央向兩側(cè)傾斜。 4.4.2路基邊坡坡度 設(shè)計路段以山地、丘陵為主,路塹邊坡多為石質(zhì)邊坡,根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》路塹邊坡采用1：0.5。本設(shè)計路段路基填土為粘性土,根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》路堤邊坡,當(dāng)H<8m〔H—路基填土高度時,路基邊坡按1：1.5設(shè)計。 4.4.3邊溝設(shè)計 查《公路路基設(shè)計規(guī)范》得邊溝橫斷面形式采用梯形,梯形邊溝內(nèi)側(cè)邊坡坡度為1：1～1：1.5,外側(cè)邊坡與挖方邊坡坡度相同。少雨淺挖地段的土質(zhì)邊溝可采用三角形橫斷面,其內(nèi)側(cè)邊坡宜采用1：2～1：3,外側(cè)邊坡坡度與挖方邊坡坡度相同

38、。本設(shè)計路段采用梯形邊溝,邊坡坡度為1：1,且底寬為0.6m,深0.8m。 4.4.4加寬值的計算 汽車行駛在曲線上,各輪軌跡半徑不同,其中以后內(nèi)輪軌跡半徑最小,且偏向曲線內(nèi)側(cè),故曲線內(nèi)側(cè)應(yīng)增加路面寬度,以確保曲線上行車的舒適與安全。另外,汽車行駛在橫向力較大的彎道上會有一定的橫向擺動,也應(yīng)增加路面的寬度。 我國《公路路基設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,平曲線半徑等于或小于250m時,應(yīng)在平曲線內(nèi)側(cè)加寬。雙車道路面的加寬值查表可得。一般在彎道內(nèi)側(cè)圓曲線范圍內(nèi)設(shè)置全加寬。 為了使路面和路基均勻變化,設(shè)置一段從加寬值為零逐漸加寬到全加寬的過度段,稱之為加寬緩和段。平曲線內(nèi)無回旋

39、線時,路面由直線上的正常寬度過渡到曲線上設(shè)置了加寬的寬度,需設(shè)置加寬緩和段。設(shè)置回旋線或超高緩和段時,加寬緩和段的長度應(yīng)采用與回旋線或超高緩和段長度相同的數(shù)值,布設(shè)在加寬緩和段上,路面具有逐漸變化的寬度。不設(shè)回旋線或超高緩和段時,加寬緩和段長度應(yīng)按漸變率為1：1.5且不小于10米的設(shè)置要求。 加寬過渡的設(shè)置根據(jù)道路性質(zhì)和等級可采用不同的方法。 在加寬緩和段全長范圍內(nèi)按其長度成比例逐漸加寬,加寬緩和段內(nèi)任意點的加寬值為： 〔4-1 其中： <4-2> 式中：—任意點距加寬緩和段起點的距離；

40、 L—加寬緩和段長； b—圓曲線上的全長； —加寬緩和段上任一點的加寬值。 本工程需在JD3、JD4、JD5、JD6處設(shè)計加寬,加寬值計算結(jié)果見表4-1。 表4-1 加寬計算 交點 平曲線半徑 加寬寬度〔m 圓曲線長度〔m 總加寬長度〔m 交點 樁號 JD3 K1+740.367 250 0.8 106.53 306.52 JD4 K2+050.062 250 0.8 170.57 470.57 JD5 K1+740.367 250 0.8 171.20 471.20 JD6 K2+050.062 250 0.8

41、 103.15 303.15 4.4.5超高設(shè)計 為抵消車輛在曲線路線上行駛時所產(chǎn)生的離心力,將路面做成外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡的形式,這就是曲線上的超高。合理的設(shè)置超高,可以全部或部分抵消離心力,提高汽車行駛在曲線上的穩(wěn)定性與舒適性。當(dāng)汽車等速行駛時,圓曲線上所產(chǎn)生的離心力是常數(shù),而在回旋線上行駛則因回旋線曲率是變化的,其離心力也是變化的。因此,超高橫坡度在圓曲線上應(yīng)是與圓曲線半徑相適應(yīng)的全超高,在緩和曲線上應(yīng)是逐漸變化的超高。 在公路工程施工中,路面的超高橫坡及正常路拱橫坡是不便于用坡度值來控制,而是用路中線及路基,路面邊緣相對于路基設(shè)計高程的相對高差來控制的。因此,在設(shè)計中為便于施

42、工,應(yīng)計算出路線上任意位置的路基設(shè)計高程與路肩及路中線的高差。所謂超高值就是指設(shè)置超高后路中線,路面邊緣及路肩邊緣等計算點與路基設(shè)計高程的高差。超高示意圖見圖4-2所示。 圖4-2超高示意圖 〔1超高 《公路路基設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：設(shè)計車速為60km/h的二級公路的最大超高值為4％。 〔2超高緩和段長度 為了行車的舒適性和排水的需求,對超高緩和段必須加以控制,超高緩和段長度按下式進行計算： 〔4.3 式中：——旋轉(zhuǎn)軸至行車道〔設(shè)路緣帶為路緣帶外側(cè)邊緣的寬度,〔m； ——超高坡度與路拱坡度代數(shù)差,〔%； p——超高漸變率,即旋轉(zhuǎn)軸與行車道〔設(shè)路緣帶時為路

43、緣帶外側(cè)邊緣線之間相對升降的比率。 超高緩和段長度按上式計算結(jié)果,應(yīng)取為5m的倍數(shù),并不小于10m的長度； 雙車道公路繞行車道內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計算： 表4.2 繞邊線旋轉(zhuǎn)超高值計算公式 超高 位置 計 算 公 式 注 圓曲線 外緣 1、計算結(jié)果均為與設(shè)計高之高差 2、臨界斷面距緩和段起點： 3、x距離處的加寬值： 中緣 內(nèi)緣 過渡段 外緣 中緣 內(nèi)緣 具體計算結(jié)果見表4-3。 表4-3 超高表 交點編號 交點樁號 斷　面　樁　號 緩和曲線 超高緩和 超　高 超高值

44、Ⅰ Ⅱ Ⅲ 長度 段長度 漸變率 <%> JD1 K0+886.608 K0+768.074 K0+813.788 K0+848.074 80.00 80.00 1/134 5.00 K0+922.944 K0+957.230 K1+002.944 80.00 80.00 1/134 JD2 K1+728.517 K1+582.262 K1+632.262 K1+682.262 100.00 100.00 1/147 6.00 K1+767.826 K1+817.826 K1+867.826 100.00 100

45、.00 1/147 JD3 K2+457.113 K2+296.885 K2+341.329 K2+396.885 100.00 100.00 1/131 7.00 K2+503.410 K2+558.966 K2+603.410 100.00 100.00 1/131 JD4 K3+339.218 K3+075.071 K3+141.738 K3+225.071 150.00 150.00 1/196 7.00 K3+395.644 K3+478.977 K3+545.644 150.00 150.00 1/196 JD5 K

46、3+996.124 K3+731.484 K3+798.151 K3+881.484 150.00 150.00 1/196 7.00 K4+052.681 K4+136.014 K4+202.681 150.00 150.00 1/196 JD6 K4+574.891 K4+416.682 K4+461.126 K4+516.682 100.00 100.00 1/131 7.00 K4+619.832 K4+675.387 K4+719.832 100.00 100.00 1/131 4.5土石方的計算及處理 土石方數(shù)量計算 用

47、棱臺法結(jié)合幾何圖形法算得路基填挖方數(shù)量,填挖方分別計算,填方扣除路面結(jié)構(gòu)層厚度,挖方不扣除。得到每個樁號斷面的填挖土石方量。根據(jù)兩樁號里程差及斷面面積,按平均斷面法算得兩樁號間的土石方數(shù)量。填挖部分分別計算,算得后填入《路基土石方數(shù)量計算表》,計算結(jié)果見土石方Excel表。 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+A2L/2 <4-4> 式中：V——體積,即土石方數(shù)量〔； A1、A2——分別為相鄰兩斷面的面積〔； L——相鄰斷面之間的距離〔m

48、。 此法計算簡易,較為常用,一般稱之為"平均斷面法"。 土石方數(shù)量計算應(yīng)注意的問題： 〔1填挖方數(shù)量分別計算,〔填挖方面積分別計算； 〔2土石方應(yīng)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(yīng)計算挖方工程量,同時還應(yīng)計算填方工程量； 〔4路基填、挖方數(shù)量中應(yīng)考慮路面所占的體積,〔填方扣除、挖方增加；〔5路基土石方數(shù)量中應(yīng)扣除大中橋所占的體積,小橋及涵洞可不予考慮。 4.5.2路基土石方調(diào)配 土石方調(diào)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(shù)量和運量等。通過調(diào)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(jīng)濟合理的調(diào)運條

49、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(diào)往附近填方棄土 〔一土石方調(diào)配原則 〔1就近利用,以減少運量：在半填半挖斷面中,應(yīng)首先考慮在本路段內(nèi)移挖作填進行橫向平衡,然后再作縱向調(diào)配,以減少總的運輸量。 〔2不跨溝調(diào)運：土石方調(diào)配應(yīng)考慮橋涵位置對施工運輸?shù)挠绊?一般大溝不作跨越調(diào)運。 〔3高向低調(diào)運：應(yīng)注意施工的可能與方便,盡可能避免和減少上坡運土；位于山坡上的回頭曲線段優(yōu)先考慮上線向下線的土方豎向調(diào)運。 〔4經(jīng)濟合理性：應(yīng)進行遠(yuǎn)運利用與附近借土的經(jīng)濟比較〔移挖作填與借土費用

50、的比較。 遠(yuǎn)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(diào)配合理,必須根據(jù)地形情況和施工條件,選用適當(dāng)?shù)倪\輸方式,確定合理的經(jīng)濟運距,用以分析工程用土是調(diào)運還是外借。 土方調(diào)配"移挖作填"固然要考慮經(jīng)濟運距問題,但這不是唯一的指標(biāo),還要綜合考慮棄方或借方占地,賠償青苗損失及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)生產(chǎn),這樣,對整體來說也未必是不經(jīng)濟的。 〔5不同的土方和石方應(yīng)根據(jù)工程需要分別進行調(diào)配,以保證路基穩(wěn)定和人工構(gòu)造物的材料供應(yīng)。 〔6土方調(diào)配對于借土和棄土應(yīng)事先同地方商

51、量,妥善處理。借土應(yīng)結(jié)合地形、農(nóng)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(yīng)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(nóng)田。 〔二土石方調(diào)配方法 土石方調(diào)配方法有多種,如累積曲線法、調(diào)配圖法及土石方計算表調(diào)配法等,目前生產(chǎn)上多采用土石方計算表調(diào)配法,該法不需繪制累積曲線圖與調(diào)配圖,直接可在土石方表上進行調(diào)配,其優(yōu)點是方法簡捷,調(diào)配清晰,精度符合要求。該表也可由計算機自動完成。具體調(diào)配步驟是： 〔1土石方調(diào)配是在土石方數(shù)量計算與復(fù)核完畢的基礎(chǔ)上進行的,調(diào)配前應(yīng)將可能影響運輸調(diào)配的橋涵位置、陡坡、大溝等注在表旁,供調(diào)配時參考。 〔2

52、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(shù)量。 〔3在作縱向調(diào)配前,應(yīng)根據(jù)施工方法及可能采取的運輸方式定出合理的經(jīng)濟運距,供土石方調(diào)配時參考。 〔4根據(jù)填缺挖余分布情況,結(jié)合路線縱坡和自然條件,本著技術(shù)經(jīng)濟和支農(nóng)的原則,具體擬定調(diào)配方案。方法是逐樁逐段地將毗鄰路段的挖余就近縱向調(diào)運到填缺內(nèi)加以利用,并把具體調(diào)運方向和數(shù)量用箭頭標(biāo)明在縱向利用調(diào)配欄中。 〔5經(jīng)過縱向調(diào)配,如果仍有填缺或挖余,則應(yīng)會同當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商確定借土或棄土地點,然后將借土或棄土的數(shù)量和運距分別填注到借方或廢方欄內(nèi)。 〔6土石方調(diào)配后,應(yīng)按下式進行復(fù)核檢查： 橫向調(diào)運十縱向調(diào)運十借方=填方 橫向調(diào)

53、運十縱向調(diào)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(fù)核的,如有跨頁調(diào)配,須將其數(shù)量考慮在內(nèi),通過復(fù)核可以發(fā)現(xiàn)調(diào)配與計算過程有無錯誤,經(jīng)核證無誤后,即可分別計算計價上石方數(shù)量、運量和運距等,為編制施工預(yù)算提供上石方工程數(shù)量。 計算經(jīng)濟運距,進行土石方員運縱向調(diào)配。應(yīng)盡可能在本樁位內(nèi)移挖做填,以減少廢方和借方。運用經(jīng)濟運距,綜合考慮施工方法,運輸條件和地形情況等因素。調(diào)配土石方應(yīng)考慮橋涵位置,一般不做跨溝調(diào)配?？紤]地形情況,不宜往上坡方向調(diào)運。運用以上原則,在做完填挖方數(shù)量、本樁利用、填缺、挖余后,進行縱向調(diào)配。把每公里合計、填挖方數(shù)量、利用方、棄方數(shù)量填入《每公里路基

54、土石方數(shù)量計算表》。最大運距500m。土石方計算數(shù)據(jù)見附錄表SIV-13土石方計算。 〔三關(guān)于調(diào)配計算的幾個問題 〔1經(jīng)濟運距 填方用土來源,一是路上縱向調(diào)運,二是就近路外借土。一般情況調(diào)運路塹挖方來填筑距離較近的路堤還是比較經(jīng)濟的。但如調(diào)運的距離過長,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(jīng)濟。因此,采取"調(diào)"還是"借"有個限度距離問題,這個限度距離即所謂"經(jīng)濟運距",其值按下式計算： 經(jīng)濟運距 L經(jīng) = B/T+ L免 式中：B——借土單價〔元／m3； T——遠(yuǎn)運運費單價〔元／m3·km； L兔——免費運距〔km。 由上可知,經(jīng)濟運距是確

55、定借土或調(diào)運的限界,當(dāng)調(diào)運距離小于經(jīng)濟運距時,采取縱向調(diào)運是經(jīng)濟的,反之,則可考慮就近借土。 〔2平均運距 土方調(diào)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心至填方斷面間距中心的距離計算,稱平均運距。 在縱向調(diào)配時,當(dāng)其平均運距超過定額規(guī)定的免費運距,應(yīng)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(diào)配數(shù)量的乘積。單位：·km 在生產(chǎn)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(nèi)可用符號①、②表示,不足10m時,仍

56、按一級計算或四舍五入。于是： 總運量=調(diào)配〔土石方方數(shù)×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(diào)配中,所有挖方無論是"棄"或"調(diào)",都應(yīng)予以計價。但對于填方則不然,要根據(jù)用土來源來決定是否計價。如果是路外借土,那當(dāng)然要計價,倘若是移挖作填調(diào)配利用,則不應(yīng)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(diào)配表來確定其數(shù)量為： 計價土石方數(shù)量=挖方數(shù)量十借方數(shù)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(shù)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

57、項目的土石方數(shù)量。對于獨立大、中橋梁、長隧道的土石方工程數(shù)量應(yīng)另外計算。 具體計算及調(diào)配見附表《路基土石方數(shù)量表》 . 第五章 路基設(shè)計與防護 5.1概述 路基是在天然地基上按路線的平面位置及縱坡要求開挖或填筑成一定斷面形狀的土質(zhì)或石質(zhì)結(jié)構(gòu)物,它是道路建筑的主體,又是道路路面的基礎(chǔ)。為使路線平順,在自然地面低于路基設(shè)計標(biāo)高處要填筑成路堤,在自然地面高于路基設(shè)計標(biāo)高處要開挖成路塹。路基必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性,即在其本身靜力作用下地基不應(yīng)發(fā)生過大沉陷；在車輛動力作用下不應(yīng)發(fā)生過大的彈性和塑性變形；路基邊坡應(yīng)能長期穩(wěn)定而不坍滑。為此,需要在必要處修筑一些排水溝、護坡、擋土結(jié)構(gòu)等路

58、基附屬構(gòu)筑物。路基是一種線形結(jié)構(gòu)物,具有路線長與大自然接觸面廣的特點,其穩(wěn)定性,在很大程度上由當(dāng)?shù)刈匀粭l件所決定。合理選擇線位,可以避開地質(zhì)不良地段和工程艱巨路段,保證路基穩(wěn)定,減少工程數(shù)量,節(jié)約工程投資。 路基工程的特點是：工藝較簡單,工程數(shù)量大,耗費勞力多,涉及面較廣,耗資亦較多。路基施工改變了沿線原有自然狀態(tài),挖填借棄土石方涉及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡、水土保持和農(nóng)田水利。土石方相對集中或條件比較復(fù)雜的路段,路基工程往往是施工期限的關(guān)鍵之一。 路基設(shè)計,通常包括路基基身、排水、防護與加固等方面。路基基身設(shè)計,主要涉及填料選擇、壓實標(biāo)準(zhǔn)、路基邊坡及地基要求等問題。 5.2路基設(shè)計 5.2.1路

59、基類型與構(gòu)造 通常根據(jù)公路路線設(shè)計確定的路基標(biāo)高與天然地面標(biāo)高是不同的,路基設(shè)計標(biāo)高低于天然地面標(biāo)高,需進行挖掘；路基設(shè)計標(biāo)高高于天然地面標(biāo)高,需進行填筑。由于填挖情況的不同,路基橫斷面的典型形式,可歸納為路堤、路塹和填挖結(jié)合等三種類型。具體見圖5-1所示： 圖5-1路基橫斷面 〔1路堤 路堤是全部用巖土填筑而成的路基。按路堤的填土高度不同,劃分為矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0～1.5m的,屬于矮路堤；填土高度大于18m〔土質(zhì)或20m〔石質(zhì)的路堤屬于高路堤；填土高度在1.5～20m之間的屬于一般路堤。隨其所處的條件和加固類型的不同,還有浸水路堤、護腳路堤和挖溝填筑路堤等形

60、式。本次設(shè)計中的路堤均屬于一般路堤。 〔2路塹 路塹是全部在天然地面開挖而成的路基。圖5－1是幾種常見的橫斷面形式,有全挖路基、臺口式路基及半山洞路基。 〔3半填半挖路基 半填半挖路基是指當(dāng)天然地面橫坡較大,且路基較寬,需要一側(cè)開挖而另一半填半挖側(cè)填筑時而行程的路基。半填半挖路基若處理的得當(dāng),可以保持土石方數(shù)量平衡,路基穩(wěn)定可靠,是一種比較經(jīng)濟的斷面形式。 〔4路基寬度 路基寬度為行車道路面以及兩側(cè)路肩寬度之和。路面寬度根據(jù)設(shè)計通行能力及交通量的大小而定,一般每個車道寬度為3.50～3.75m。各級公路路基寬度按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定進行設(shè)計。 〔5路基高度 路基高度是指路

61、堤的填筑高度和路塹的開挖深度,是路基設(shè)計標(biāo)高和地面標(biāo)高的差值。通常路基高度是指路基中心線標(biāo)高與原地面標(biāo)高之差。從路基的強度和穩(wěn)定性要求出發(fā),路基上部土層應(yīng)處于干燥或中濕狀態(tài),路基高度應(yīng)根據(jù)臨界高度并結(jié)合沿線具體條件和排水及防護措施確定路堤的最小填土高度。 〔6路基邊坡坡度 公路路基邊坡坡度,可用邊坡高度H與邊坡寬度b之比表示,并H＝1,H：b＝1：0.5〔路塹邊坡或1：1.5〔路堤邊坡。,通常用1：n〔路塹或1：m〔路堤表示其坡率,稱為邊坡坡率。 5.2.2路基橫斷面 由橫斷面設(shè)計,根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》,取二級公路路基寬度為10m,其中路面跨度為7.0m,無須設(shè)置中央分隔帶,硬路肩

62、寬度為0.75×2=1.5m,土路肩寬度為0.75×2=1.5m。；路面橫坡為2%,硬路肩橫坡為2.5%,土路肩橫坡為3%,路基設(shè)計圖如圖5-2 圖5-2路基寬度示意圖 5.2.3路堤邊坡穩(wěn)定性驗算 〔1設(shè)計資料： 概況：設(shè)計路段樁號為K3+260.00～K3+720.00,為較高填方路段,已經(jīng)根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》設(shè)了路堤邊坡,但為安全起見,仍然對其進行邊坡穩(wěn)定分析。 設(shè)計參數(shù)：路基高度為6m,頂寬10m,壓實后土的容重,土壤類型：粉質(zhì)粘性土,內(nèi)摩擦角〔,粘聚力,荷載等級為公路二級。 路堤邊坡示意圖如圖5-3。 5-3路基邊坡示意圖 〔2設(shè)計說明

63、及要求 ①采用圓弧法進行邊坡驗算； ②設(shè)計依據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》； ③分析時選取三個不同的滑動面,依次計算其穩(wěn)定系數(shù)k,k應(yīng)大于1.25； ④具體的數(shù)值計算用excel編程進行計算。 〔3邊坡穩(wěn)定性計算 解：①用方格紙以1：200比例繪制路堤橫斷面圖。 ②將公路二級荷載換算成土柱高〔當(dāng)量高度。公路二級荷載車輛總重550KN,縱向分布長度11.8m,車身寬度2.5m。設(shè)其中一輛停歇在路肩上,另一輛以最小間距d=0.4m與它并排,換算成土柱高為： 〔5-1 式中：L—縱向分布長度,L=11.8m； B—橫向分布車輛輪胎最外緣間總距。 〔5-2

64、其中：N為車輛數(shù),等于2；d為車身之間的凈距,等于0.4m；b可近似地取車身寬度,等于2.5m。則 B=2×2.5+0.4=5.4m 故 a．按4.5H法確定滑動圓心輔助線。在此取θ=25°,。據(jù)此兩角分別自坡腳和左頂點作直線相交于O點,OB的延長線即為滑動圓心的輔助線。 b．繪制三條不同位置的滑動曲線：一條通過路基中線；一條通過路基的右邊緣；一條通過距右邊緣1/4路基寬度處。 c．滑動圓弧中心可通過試算確定,也可采用另一種方法,即用直線連接可能滑弧的兩端點,并作此直線的中垂線相交于滑動圓心輔助線BO于A點。A點即是該滑動曲線的中心。分析見圖5-4。 圖5-4邊坡分析圖 e．將圓

65、弧范圍土體分成7段。 f．算出滑動曲線每一分段中點與圓心豎線之間的偏角αi。 〔5-3 式中：—分段中心距圓心豎線的水平距離,圓心豎線左側(cè)為負(fù),右側(cè)為正 R—滑動曲線半徑。 g．計算每一分段面積,其中包括荷載換算成土柱的高度在內(nèi)。 h．以路堤縱向長度1m計算出各分段的重力。 i．將每一段的重力化為兩個分力：在滑動曲線法線方向分力；在滑動曲線切線方向分力,并分別求出此兩者之和,和。 g．算出滑動曲線圓弧長L。 k．計算穩(wěn)定系數(shù)。 〔5-4 穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果見表5-1。 表5-1 圓弧法邊坡穩(wěn)定性分析K1 分段 Xi

66、 L 1 4.3 0.827 0.562 6.56 118.08 66.398 97.643 8.89 2 3.3 0.635 0.773 11.2 201.6 155.802 127.938 3 2.3 0.442 0.897 12.08 217.44 195.014 96.175 4 1.3 0.25 0.968 10.56 190.08 184.044 47.52 5 0.3 0.058 0.998 8.64 155.52 155.261 8.972 6 -0.7 -0.135 0.991 5.92 106.56 105.59 -14.345 7 -1.7 -0.327 0.945 2.28 41.04 38.785 -13.417 合計 900.894 350.488 R=10.4 K1=1.45 用同樣的方法可求的另外兩條滑動曲線的穩(wěn)定系數(shù),通過路基右邊緣 K2=3.78；具體見表5-2。 表5-2 圓弧法邊坡穩(wěn)定