毕业设计计算书最终版- 副本 - 图文

重庆科技学院

毕业设计（论文）

题目重庆市巫山县铜鼓镇二级公路设计

学 院建筑工程学院

专业班级土木工程2012-01 学生姓名赵啟军学号2012442794 指导教师王子健职称副教授 评阅教师赵春花职称讲师

2016 年 6 月 6 日

学生毕业设计（论文）

原创性声明

本人以信誉声明：所呈交的毕业设计是在导师的指导下进行的设计工作及取得的成果，设计中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

毕业设计（论文）作者（签字）：

年 月 日

摘要

摘 要

本设计为重庆市铜鼓镇二级公路A段的初步设计，该路线全长2059m,设计车速60km/h，双向双车道，路基宽为10m。全线共设置二个转角（曲线半径分别为200m、158m）。2个变坡点（纵坡坡度分别为-3.08%、--0.67%、0.57%）。

在本次设计中，主要设计的项目包括：公路等级的确定、路线方案拟定和比选、平面设计、纵断面设计、横断面设计、沥青路面结构层设计、水泥路面结构层设计、挡土墙结构设计等以及与各部分内容相关的表格和图纸。本设计是结合地形图及周边的环境，根据设计规范、设计原则，对道路进行综合设计。并在老师的指导下对设计中不妥之处进行修改完善。 关键词：平曲线纵断面横断面路基路面挡土墙

Ⅰ

ABSTRACT

ABSTRACT

This design for the chongqing tonggu town paragraph A preliminary design of secondary roads, the route of the total length of 2059 m, the design speed of 60 km/h, two-way two-lane, roadbed width of 10 m. All were set up two corner (curve radius of 200 m and 158 m respectively). 2 changing slope point (longitudinal slope degrees - 3.08%, 0.67%, 0.67%, respectively).

In this design, the main design projects include: determining road grade, route plan and comparison, plane design, profile design, cross-sectional design, asphalt pavement structure design, cement pavement structure layer design, retaining wall structure design, etc, and is associated with each part of the form and drawings. This design is combined with the topographic map and the surrounding environment, according to the design specification, design principles, integrated design was carried out on the road. And under the guidance of the teacher to modify design of perfect. Keywords:Plane curve; Profile; Cross section; Subgrade; pavement; Retaining wall

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目 录

摘 要.............................................................. Ⅰ ABSTRACT............................................................ Ⅱ 第一章 概述.......................................................... 1

1.1 选题的目地及意义 ............................................. 1 1.2 设计任务 ..................................................... 1 1.2.1主要设计任务................................................ 1 1.2.2设计内容.................................................... 2 1.3自然地理特征.................................................. 2 1.4路线概况...................................................... 3 1.4.1地形地貌.................................................... 3 1.4.2地质构造.................................................... 3 1.4.3地层岩性.................................................... 3 1.5 公路等级和技术标准 ........................................... 3 第二章 平面线形设计.................................................. 5

2.1平面线形设计的一般原则........................................ 5 2.2方案比选...................................................... 5 2.3直线.......................................................... 6 2.4圆曲线........................................................ 6 2.4.1最小半径.................................................... 6 2.4.2最大半径.................................................... 7 2.4.3圆曲线半径的选用............................................ 7 2.5缓和曲线...................................................... 7 2.5.1缓和曲线的作用.............................................. 7 2.5.2缓和曲线的最小长度.......................................... 7 2.5.3最小缓和曲线长度计算........................................ 7 2.6平面线形要素计算.............................................. 8 2.6.1曲线要素计算................................................ 8 2.6.2计算切线支距值............................................. 10 2.7行车视距..................................................... 11 2.7.1行车视距简述............................................... 11 2.7.2行车视距说明............................................... 11

目录

第三章纵断面设计.................................................... 13

3.1纵断面设计原则............................................... 13 3.2纵断面设计方法与步骤......................................... 13 3.3纵坡与坡长设计............................................... 13 3.3.1 纵坡 ...................................................... 13 3.3.2坡长限制................................................... 15 3.4平、纵组合设计............................................... 15 3.4.1平、纵组合设计原则......................................... 15 3.4.2平、纵组合的基本要求....................................... 15 3.5竖曲线....................................................... 17 3.5.1竖曲线的作用............................................... 17 3.5.2曲线要素计算............................................... 17 第四章横断面设计.................................................... 21

4.1横断面设计原则............................................... 21 4.2各项技术指标................................................. 21 4.2.1查规范得各项技术指标....................................... 21 4.2.2路拱坡度................................................... 22 4.2.3路基边坡坡度............................................... 22 4.2.4边沟设计................................................... 22 4.3横断面设计步骤............................................... 22 4.4超高设计..................................................... 22 4.4.1超高确定................................................... 22 4.4.2超高值及加宽计算........................................... 23 4.5编制路基设计表............................................... 25 4.6路基土石方计算............................................... 25 4.6.1横断面面积计算............................................. 25 4.6.2挖方面积计算............................................... 26 4.6.3路基土石方调配............................................. 26 第五章路基设计...................................................... 29

5.1路基设计的基本要求........................................... 29 5.2路基压实..................................................... 29 5.3路基压实度标准............................................... 29

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第六章 路面设计..................................................... 31

6.1设计原则..................................................... 31 6.2路面设计步骤................................................. 31 6.3设计资料..................................................... 32 6.4初拟路面结构................................................. 32 6.4.1技术要求................................................... 32 6.4.2初拟路面结构组合和材料..................................... 32 6.5各层材料的抗压模量与劈裂强度................................. 33 6.6 弯沉计算 .................................................... 33 6.7容许拉应力计算............................................... 33 6.8层底拉应力验算............................................... 35 6.9水泥混凝土路面设计........................................... 38 6.9.1混凝土路面设计原则......................................... 38 6.9.2混凝土路面设计基准期及累计当量轴次......................... 38 6.9.3初拟路面结构............................................... 38 6.9.4路面材料参数确定........................................... 39 6.9.5计算荷载疲劳应力........................................... 40 6.9.6温度疲劳应力............................................... 41 6.10接缝设计.................................................... 42 6.11方案比选.................................................... 43 第七章 挡土墙设计................................................... 45

7.1概述......................................................... 45 7.1.1挡土墙的纵向布置........................................... 45 7.1.2挡土墙的横向布置........................................... 45 7.1.3平面布置................................................... 46 7.2路堤挡土墙计算及验算......................................... 46 7.2.1设计资料................................................... 47 7.2.2地质资料................................................... 47 7.2.3截面信息................................................... 47 7.2.4参数输入................................................... 48 7.2.5计算过程................................................... 48 7.3挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置....................... 50 7.3.1挡土墙的排水设施........................................... 50

目录

7.3.2沉降缝与伸缩缝............................................. 50 总结................................................................ 53 参考文献............................................................ 55 致谢................................................................ 57 附表1 .............................................................. 59 附表2 .............................................................. 60 附表3 .............................................................. 62 附表4 .............................................................. 63

第一章 概述

第一章 概 述

1.1 选题的目地及意义

巫山县铜鼓镇位于重庆市巫山县西南部，距县城39km，总人口约2.6万人，总面积约66km2，它作为连通巫山奉节公路的必经之地，对沟通两地的经济人文有着至关重要的作用[1]。交通的便利，能够促进两县乡镇的发展，在现代社会中，路的延伸就是经济的延伸，就能带动一个地方经济的发展，促进了经济的快速发展，就能带动一大批新兴产业的发展。慢慢人气也会聚齐,有了人气就有市场,有了市场就有投资商,慢慢就会走向繁荣。此次设计修建这条二级公路，就是为了促进两地的经济文化发展，相互带动，创造能更好互补的条件。

对于我们自身来说，通过对此段公路的设计，对大学期间所学的《土木工程概论》、《土木工程测量》、《工程制图》、《道路与桥梁施工》、《路基路面工程》、《土木工程材料》等知识做一个系统的总结和应用。在熟悉设计要求的基础上，通过搜集相关资料、与同学讨论、自我学习等方法，使自己掌握道路工程设计的程序和方法并且熟悉道路工程建设的相关规范，为以后的工作打下良好的基础。在设计过程中，逐渐加深对《公路路线设计规范》《公路路基设计规范》等设计规范的认识，并且熟悉路线平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基路面排水设计、路基设计、挡土墙设计以及路面结构设计等内容，能够熟悉各种图纸的绘制以及与设计相关的计算机软件的应用，进一步提高自己的专业技能。

1.2 设计任务

1.2.1 设计主要任务

（1）路线交叉设计

完成重庆市巫山县铜鼓镇二级公路设计综合设计，在对道路沿线地形、地物、水文、地质等资料充分分析的基础上，拟定 2~3 个可行的路线方案，并经过全面的技术经济比较后确定道路路线方案。

（2）公路桥涵设计

对当地地理位置条件，结合当地经济发展规划，并依据《公路桥涵设计通用规范》对当地的桥涵进行合理的设计。

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（3）材料设计

结合当地地质条件，就地取材，交通运输情况，以及合理的经济条件安排材料的取用。

（4）施工组织与概预算

根据工程概况、工程条件以及工期要求，设计施工组织机构，工程条件制定施工阶段的准备工作，合理的划分施工阶段。根据实际工程情况确定各个分项工程的施工方法，选择合适的施工机械，绘制合适的施工横道图。依据《概预算定额》大概计算出施工所需的建筑安装工程费，设备、工具、器具购置费，工程建设其他费用以及预备费。

（5）交通工程与沿线设施设计

对当地交通流量做个总结评价，制定合适的交通工程与沿线设施的安排计划，结合当地未来发展规划进行合理的安排。

（6）环境保护与景观设计

在进行路线设计之前，先对该地进行调查，特别是人文景观要注意避让保护，对于由于施工而破坏的自然环境，一定要采取措施修复，植树铺草。对于路线，一定要与当地环境相互协调。

1.2.2设计内容

（1）依据地形图完成给定的初步设计；

（2）路线设计：纸上定线；方案比较；路线平面设计；路线纵断面设计； （3）路基设计：完成500m的路基横断面设计；土石方计算及路基排水设计、结构设计、边坡设计；

（4）路面设计：沥青路面的设计；

（5）挡土墙的设计：进行挡土墙的设计、计算，绘制平面图、里面图、剖面图，并计算其工程量。

1.3自然地理特征

本工程位于重庆市涪陵区，场区远高于河流区，地形坡度较大，总体上不利于地下水的赋存。场地地下水主要为基岩裂隙水和局部土层中的松散层孔隙水，地下水类型为潜水。

该路段区属亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、雨量充沛，具冬暖、夏热、秋长的气候特点。多年平均气温 17.72℃，极端最高气温 41.7℃，极端最低气温-1.8℃；多年无霜期 314.9 天，雾日平均 30～40 天；多年平均降雨量 1163.3mm，主要集中于每年 4～10 月，多呈大雨或暴雨，占全年总降雨量的 76%左右。所以场地气候全、年可施工作业。

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第一章 概述

1.4路线概况

1.4.1 地形地貌

本工程位于重庆市涪陵区，道路所在区域基本上是待开发地区，主要以耕地、林地和农田为主，零散分布少量农村居民点用地。此外规划区内还有几处住宅及少量鱼塘。地形总体上呈高低起伏状，丘包与沟谷间断相连，地形坡脚在丘包处较陡，局部基岩呈陡砍状，在沟谷处较缓。

1.4.2 地质构造

路段区位于川东南孤形构造带，岩层倾向 215°～245°，倾角55°～65°左右。线路沿线未发现断层通过，根据区域资料，岩体受应力作用相对微弱，岩体层面层间结合很差，尤其在砂岩与砂质泥岩交界处，往往存在薄层状泥化现象，岩体结构面主要受构造裂隙控制，根据沿线地质测绘调查，基岩内裂隙较发育，岩体呈块状结构，主要发育有两组构造裂隙。

1.4.3 地层岩性

（1）人工填土层

素填土：杂色，主要由砂岩、砂质泥岩块石和少量建筑垃圾、生活垃圾组成。主要呈稍密～中密状，稍湿，堆填年限 10左右，钻探揭露厚度 0.5～8.3m，在拟建工程场地表层均有分布。

（2）残坡积土层

粉质粘土：灰褐色，未见包含物，切面稍有光泽，无摇振反应，韧性中等，干强度中等，成层性差，可塑状，钻探揭露厚度 0.0～8.6m，拟建工程场地零星分布。

（3）岩层特征

砂质泥岩：青灰色、紫红色、粉砂泥质结构，中厚～厚层状构造。主要矿物成份为粘土矿物。表层强风化带一般厚度 0.48～0.58m，强风化岩心呈碎块状；中风化岩心呈柱状、长柱状，岩体较完整，属软岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级，为场地主要岩性。砂岩：黄色、灰白色、青灰色，局部含紫色条纹，细～中粒结构，中厚～厚层状构造，泥钙质胶结。强风化层厚度 0.7～1.2m，强风化岩心多呈碎块状、短柱状；中风化岩心呈柱状、长柱状，岩体较完整，属较硬岩，岩体基本质量等级为Ⅲ级，为场地次要岩性，单层厚度一般 3～8m。

1.5公路等级和技术标准

道路等级的确定应根据公路网的规划，从全局出发，按照公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。由资料得：

①道路等级：二级公路； ②设计车速：60km/h；

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③设计荷载：主线道路路面荷载采用标准轴载 BZZ-100；

④设计基准年限：采用沥青路面时，设计年限为 15 年，以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne=2.55x107次，以半刚性基层层底拉应力为指标时Ne=2.55x107次。

⑤抗震设防标准：抗震设防烈度为 6度；

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第二章 平面线形设计

第二章 平面线形设计

2.1 平面线形设计的一般原则

（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。直线、圆曲线、缓和曲线三种平面线形的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，不应片面强调路线应以直线为主或以曲线为主。

（2）保持平面线形的均衡越连贯，在设计时应充分注意： ① 长直线尽头不能接以小半径曲线。 ② 高、低标准之间要有过渡。

（3）平曲线应有足够的长度。一般最小平曲线长度一般应考虑一下条件确定：

① 汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难：根据经验，在每段曲线上驾驶员操作方向盘不感到困难至少需要3s的时间，全长需要9s；

②缓和曲线上离心加速度的变化率不超出定值。

③转角?小于7o时应设置较长的平曲线，可不设缓和曲线。由老师给定的地形图可以看出该地区是山岭地区。该段地势较复杂，地形变化很大，使得路线在平、纵、横三方面都受到很大的限制。在设计的过程中应尽量满足技术指标。对于山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主导。对于平原微丘区域，即地形平坦、地面自然坡度较小、纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。

选线过程：

首先根据老师给定的起、中、终点位置, 分析其直线距离和所需的展线长度，以及地形图上的地形地貌及相关的设计资料，初步拟定路线的基本走向；

对于山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主导。对于平原微丘区域，即地形平坦、地面自然坡度较小、纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。根据地形、地貌、地质、农田等分布情况，选择地势平缓山坡顺直的地带，拟定路线各种可行方案。如沿线房屋、农田等地点要重点控制,然后连接控制点，初步完成路线布局；

本着方便城镇出入,少占田地,路线短,填挖少且平衡的原则。在满足技术标准的前提下,充分考虑平、纵、横配合，最终确定出道路中线的交点，综合考虑平面线形设计的要求，穿线交点，具体定出路线位置。

2.2 方案比选

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结合沿线地形、地质、水文、气象等自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案的论证与比选，经过技术与经济两个方面的比较后，确定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的设计方案。

方案1转点2个，里程2059m，方案2转点4个，里程2085m。相对于方案2，方案1占地较少，线路段，且路线复杂程度较低，所以对比之下，本设计选用方案1。

2.3 直线

（1）直线的适用条件

在运用直线并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线，适宜采用直线的地段有：

①路线完全不受地形，地物限制的平原区或山区的开阔谷底； ②市镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区； ③长大桥梁、隧道等构造物路段； ④路线交叉点及其附近； ⑤双车道提供超车的路段； （2）直线的最大长度

直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。我国目前的《标准》和《规范》中未对直线的最大长度规定具体的数值。我国参照使用国外的经验值，根据德国和日本的规定：直线的最大长度（单位为m）为20V（V—设计速度，km/h）即1200m。

（3）直线的最小长度

同向曲线间的直线最小长度为6V，即360m；反向曲线间的直线最小长度为2V，即120m。

2.4圆曲线

圆曲线是道路平面设计中最常用的线形之一，各级公路和城市道路不论转角大小，在转折处均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。圆曲线的设计主要取决于其半径值以及超高和加宽。

2.4.1 最小半径

平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此《规范》规定了一般最小半径，以及不设超高最小半径，当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。见下表2.1。

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第二章 平面线形设计 表2.1 圆曲线最小半径

设计速度（km/h） 一般值/m 极限值/m 不设超高最 路拱≤2% 小半径/m 路拱＞2% 120 1000 650 5500 7500 100 700 400 4000 5250 80 400 250 2500 3350 60 200 125 1500 1900 40 100 60 600 800 30 65 30 350 450 2.4.2 最大半径

选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线的最大半径不宜超过10000m。

2.4.3 圆曲线半径的选用

在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，采用了设超高的半径曲线，一般最小半径为200m，极限最小半径125m，本设计在两个转角处设置曲线半径分别为200m、158m。 但小于不设超高的最小半径，所以应该设超高。

2.5 缓和曲线

《标准》规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。

2.5.1 缓和曲线的作用

（1）曲率逐渐变化，便于驾驶操作。

（2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变。 （3）为设置超高和加宽提供过渡段。 （4）与圆曲线配合得当，增加线形美观。

2.5.2 缓和曲线最小长度

各级公路缓和曲线最小长度规定见下表：

表2.2各级公路缓和曲线最小长度规定表

凸曲线 凹曲线 缓和曲设计车不设超高圆曲线最大纵一般最极限最线最小一般最极限最一般最极限最速 最小半径 坡 小半径 小半径 长度 小半径 小半径 小半径 小半径 路拱 ≤2.0%, 50m 1500m；>2.0% , 6% 1900m 平曲线 60km/h 200m 125m 2000m 1400m 1500m 1000m 2.5.3最小缓和曲线长度计算

最小缓和曲线长度计算公式：

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式中：V---设计速度；

V3LS(min)?0.0214 (2.1) R?S?s---离心加速度变化率，我国是在0.5~0.6m/s3范围内取值； R---圆曲线半径。

所以

Ls(min)V316.673?0.0214?0.0214??1.1mR?s150?0.6又因一般情况下汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s行程，于是 Ls(min)?Vt?50m（2.2）

按照以上标准，本设计的两处缓和曲线段长度均取为极限值50m。

2.6 平面线形要素计算

2.6.1 曲线要素计算

（1）JD1处曲线要素计算

已知该处缓和曲线长度取Ls=50m，曲线半径R=200m，由坐标计算所得的转

图2.1 平曲线中任意一点p的坐标

角α1=34°42′37″，设计速度V=60km/h。试计算各曲线要素。 曲线要素计算如下：

ls2 p?24R （2.3）

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第二章 平面线形设计

lsls3q?? 22240R （2.4）

T?（R?p)tg?2?q （2.5）

L?π2R?Ls180 （2.6）

E?(R?p)sec?2?R Dh?2T?L (2.8)

计算结果如下： p=0.521m Q=24.987m T=87.644m L=171.162m E=10.085m Dh=4.126m

（2）主点里程桩号计算： JD1：K0+241.543

ZH=JD－T=K0+241.543－87.644=K0+153.899 HY=ZH+Ls=K0+153.899+50=K0+203.899 HZ=ZH+L=K0+153.899+171.162=K0+325.061 YH=HZ-LS=K0+325.061-50=K0+275.061

QZ=ZH+L／2=K0+153.899+171.162／2=K0+239.480 （3）JD2：K1+205.999

设R=158m，Ls=50m，α2=75°9′30″，则曲线要素计算如下：根据曲线1计算公式可得： p=0.659m Q=24.979m T=8147.071m L=257.258m E=42.198m Dh=36.885m

（4）主点里程桩号计算：

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（2.7）

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JD1：K1+205.999

ZH=JD－T=K1+205.999－147.071=K1+58.928 HY=ZH+Ls=K1+58.928+50=K1+108.928 HZ=ZH+L=K1+58.928+257.258=K1+316.186 YH=HZ-LS=K1+316.186-50=K1+266.186

QZ=HZ+L／2=K1+58.928+257.258／2=K1+187.557

2.6.2 计算切线支矩值

曲线上20m整桩号：ZH=K0+153.899 K0+154 K0+174 K+194 K0+214 K0+234 K0+254 K0+274 K+294 K0+314 K0+325.061

缓和曲线段：K0+154，ZH=153.899

l5x?l?40R2Ls2

（2.9）

y?l2

（2.10）

6Rls式中 l—缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)点的曲线长;

Ls—缓和曲线长度。

计算结果如下表2.3和表2.4：

表2.3 平曲线1切线支距值

ZH HY QZ YH HZ 桩号 153.899 160 180 200 203.899 220 239.480 240 260 275.061 280 300 320 325.061 L 0 6.101 26.101 46.101 50 16.101 35.581 36.101 56.101 71.162 Xs 0 6.101 26.098 46.049 49.922 Ys 0 0.004 0.296 1.633 2.083 -1.513 -0.259 -0.002 0

度数φp（°） 7.162 11.774 17.355 17.504 23.234 27.548 Xc Yc 65.800 4.729 84.646 9.626 85.142 9.782 103.884 16.740 117.486 23.197 -45.061 -44.894 -25.061 -24.937 -5.061 0 -4.939 -0.061 10

第二章 平面线形设计 表2.4 平曲线2切线支距值

ZH 1058.928 1060 1080 1100 1120 1140 1160 1180 1200 1220 1240 1260 1280 1300 0 1.072 21.072 41.026 50 -1.072 -8.974 0 0 1.072 21.071 41.026 49.875 -49.875 -21.071 0 0 0 0.197 1.462 2.637 -2.637 -1.462 -0.197 0 8.713 13.081 20.334 27.586 34.84 37.731 42.092 49.344 56.597 63.849 66.093 HY 1108.928 60.739 4.759 79.882 10.505 98.146 18.622 115.24 28.979 123.142 34.127 130.889 41.411 144.844 55.72 156.88 71.676 166.806 89.024 169.423 94.628 QZ 1187.557 YH 1266.786 -28.974 -41.026 HZ 1316.186 其它各桩号坐标见附表一《逐桩坐标表》。

2.7 行车视距

2.7.1 行车视距简述

行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。行车视距根据通视要求的不同可分为：停车视距、会车视距、超车视距。《规范》规定，高速公路、一级公路的视距采用停车视距，二级公路、三级公路、四级公路设计视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的两倍。

我国《标准》规定了二级公路行车视距的要求。具体规定见表2.5。

表2.5 二级公路行车视距

设计速度（km/h） 停车视距/m 会车视距/m 超车视距/m 最小必要超车视距/m 80 110 220 550 350 60 75 150 350 250 2.7.2 行车视距设计说明

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平曲线1和平曲线2经计算满足设计要求。路线内外没有影响司机视线的暗弯，视距能满足要求，无需开挖视距台。

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第三章 纵断面设计

第三章 纵断面设计

3.1 纵断面设计原则

（1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、岥段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）。

（2）纵坡应均匀平顺。

（3）设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；沿河线路标高应在设计洪水位0.5m以上，并计入并计入涌水高度及浪高的影响；越岭线应尽量避免反坡段。

（4）纵断面设计应与平面线性和周围地形景观相协调，应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵面的设计线。

（5）应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。 （6）依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。

为使纵坡实际经济合理，必须在全面掌握勘测基础上，结合选线的纵坡安排意图，经过综和分析定出实际纵坡。

3.2 纵断面设计方法与步骤

（1）拉坡前的准备工作。在厘米绘图纸上按比例标注里程桩号和高程，点绘地面线，填写有关内容。

（2）标注控制点位置。

（3）试坡。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，试定出若干直坡线。对多种可能坡度线方案反复初定坡度线，将前后坡度线延长交汇处边坡点的初步位置。

（4）调整。调整方法是对初步坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。

（5）核对。

（6）定坡。经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和高程确定下来。

3.3 纵坡及坡长设计

3.3.1 纵坡

纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵

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坡、坡长及其相互组合进行合理安排。纵坡用符号i表示，其值按下式计算：

i?H2?H1?100% (3.1) L式中 i---坡度，按路线前进方向，上坡为正，下坡为负，%；

H1，H2---按路线前进方向为序的坡线两端点的高程，m；

L---坡线两端点间的水平距离，称坡线长度，简称坡长。 （1）最大纵坡

汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进行限制。

最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，《规范》规定各级公路最大纵坡见表3.1。

表3.1 各级公路最大纵坡

设计速度/(km/h) 最大纵坡/% 120 3 100 4 80 5 60 6 40 7 30 8 20 9 该二级公路设置的最大纵坡为1.12％，符合规定。 （2）最小纵坡

挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。从汽车运营角度出发，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑以及其他横向排水不通畅地段，为防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。本设计中，因考虑到各方面的因素，最小纵坡为0.57％，所以也满足不小于0.3%的最小纵坡要求。

（3）合成纵坡 合成纵坡的计算公式为

I?ih2?i2 (3.2)

式中 I---合成坡度，％；

ih---超高横坡度或路拱横坡度，％； i---路线设计纵坡度，％。

在平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水线方向。查规范得知二级公路合成坡度必须小于9.5％。各级道路最小合成坡度不宜小于0.3％。

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第三章 纵断面设计

3.3.2 坡长限制

（1）最小坡长

《标准》规定，各级道路最小坡长应按表3.2设计。

表3.2 各级公路最小坡长

设计速度/(km/h) 最短坡长/m 120 300 100 250 80 200 60 150 40 120 30 100 20 60 （2）最大坡长

《标准》规定的最大坡长见表3.3。

表3.3 各级公路纵坡长度限制(m)

设计速度/(km/h) 3 4 坡 度 / ％ 5 6 7 8 9 120 900 700 — — — — — 100 1000 800 600 — — — — 80 1100 900 700 500 — — — 60 1200 1000 800 600 — — — 40 — 1100 900 700 500 300 — 30 — 1100 900 700 500 300 200 20 — 1200 1000 800 600 400 300 根据计算得出本设计最大坡长为1340m，但坡度为0.67%，所以依旧符合上述要求。

3.4 平、纵组合设计

3.4.1 平、纵组合设计原则

（1）应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视线的连续性。任何使驾驶员感到迷惑和判断失误的线形都有可能导致操作失误，最终导致交通事故。

（2）注意保持平、纵线形的技术指标大小均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用密切相关,任何单一提高某方面的技术指标都是毫无意义的。

（3）为保证路面排水和行车安全，必须选择适合的合成坡度。 （4）注意和周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度。特别是在路堑地段，要注意路堑边坡的美化设计。

3.4.2 平、纵组合的基本要求

（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线，如下图3.1所示。

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图3.1 平纵组合

这种组合是使平曲线和竖曲线相互对应，竖曲线的起终点落在平曲线的两个缓和曲线内，即“平包竖”。这种立体线形不仅能起到诱导视线的作用，而且可以取得平顺而流畅的效果。但在实际生产中往往不能完全做到这一点，如果平、竖曲线的顶点错开不超过曲线长度的四分之一，即可取得较好的视觉效果。

（2）平、竖曲线大小应保持均衡

平、竖曲线的线形，其中一方大而平缓时，另一方切忌不能形成多而小。一个长的平曲线内有两个以上的竖曲线，或一个长的竖曲线内含有两个以上的平曲线，从视觉上都会形成扭曲的形状。

（3）当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，课不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。

（4）要选择适当的合成坡度。 （5）避免的组合

对于平、竖曲线的组合设计能够满足上述要求是最好的，但有时往往受各种条件的限制难以满足，这时应避免如下组合的出现。

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或底部。 ③避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。

⑤避免在长直线上设置陡坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。 ⑥避免急弯越陡坡的不利组合。

⑦应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。 在本次设计中，采用的是下面四种组合方式：

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第三章 纵断面设计

①平面上为直线，纵面也是直线----构成具有恒等坡度的直线; ②平面上为直线，纵面上是凹形竖曲线----构成凹下去的直线； ④平面上为曲线，纵面上为凹形曲线----构成平包竖类型的的合成曲线。

3.5 竖曲线

3.5.1竖曲线的作用

①缓冲作用。以平缓的曲线取代折线可消除汽车在边坡点处的冲击。 ②保证公路纵向的行车视距。凸形竖曲线可减少纵坡变化产生的盲区，凹形竖曲线可增加下穿路线的视距。

③将竖曲线与平曲线恰当组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。

3.5.2曲线要素计算

竖曲线长度

L?R? (3.3)

竖曲线切线长

T?LR?? (3.4) 22外距

T2E? (3.5)

2R竖曲线上设计高程 设计高程

Hs?H0?L?i (3.6)

式中 H0---起点高程或已知的设计高程；

L---坡长，未知点到已知点的坡长；

i---两点之间的坡度，上坡为正，下坡为负。 直线段1坡度为i1=-3.08% 直线段2坡度为i2=-0.67% 直线段3坡度为i3=0.57% 竖曲线1要素计算：

??l2?l1=-0.0067+0.031=0.0243，为凹形曲线。

L?R?=4000*0.0243=97.2m

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T?L=48.6m 22TE? =48.62/8000=0.295m

2R设计高程计算:

竖曲线起点桩号：K0+191.4,起点高程为285.647m， 填挖高度为-0.6m，变坡点桩号K0+240，变坡点高程284.14m

桩号K0+200

横距x1=200-191.4=8.6m

竖距h1=x12/2R=28.62/8000=0.009m

切线高程=起点高程-x1*i1=285.647-8.6*0.031=285.38m 设计高程=切线高程+h1=285.38+0.009=285.38m 填挖=地面高程-设计高程=286.04-285.389=0.651m 同理可得此曲线段所有桩号所对应的曲线要素:

表3.4 曲线1曲线要素

桩号k0+ 实际高程 191.4 200 220 240 260 280 288.6 286.25 286.04 285.09 284.14 282.59 282.05 281.46 横距x 0 8.6 28.6 48.6 68.6 88.6 97.2 竖距y 0 0.009 0.102 0.295 0.588 0.981 1.181 切线高程 285.647 285.38 284.76 284.14 283.52 282.9 282.633 设计高程 285.647 285.389 284.862 284.435 284.108 283.881 283.814 填挖高度 -0.603 -0.651 -0.228 0.295 1.518 1.831 2.354 注：表中填挖高度-挖+填,单位m。 竖曲线2要素计算：

??l3?l2=0.0057+0.0067=0.0124，为凹形曲线。

L?R?=10000*0.0124=124m

T?L=62m 22TE? =622/20000=0.192m

2R设计高程计算:

竖曲线起点桩号：K1+518,起点高程为275.6m，填挖高度为-1.64m，变坡点桩号为K1+580，变坡点高程为275.2m

桩号K0+520 横距x1=520-518=2m

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第三章 纵断面设计

竖距h1=x12/2R=22/20000=0.0002m

切线高程=起点高程-x1*i1=275.6-2*0.0067=275.587m 设计高程=切线高程+h1=276.587+0.0002=275.586 填挖=地面高程-设计高程=277.39-275.587=1.8m(挖) 同理可得此曲线段所有桩号所对应的曲线要素：

表3.5 曲线2曲线要素

桩号k1+ 实际高程 518 520 540 560 580 600 620 640 642 277.24 277.39 277.01 276.98 276.49 274.78 273.79 275.98 276.09 横距x 0 2 22 42 62 82 102 122 124 竖距y 0 0.0002 0.024 0.088 0.192 0.336 0.520 0.744 0.769 切线高程 275.6 275.587 275.453 275.319 275.185 275.051 274.917 274.783 274.769 设计高程 275.6 275.587 275.477 275.407 275.377 275.387 275.437 275.527 275.538 填挖高度 -1.64 -1.803 -1.533 -1.573 -1.113 0.607 1.647 -0.453 -0.552 注：表中填挖高度-挖+填,单位m。

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第四章 横断面设计

第四章 横断面设计

4.1 横断面设计原则

（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。

（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。

（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。

（4）沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。 （5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。

（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。

4.2 各项技术指标

二级公路采用整体式断面不必设置中间带，各部分宽度应符合表4.1。

表4.1路肩宽度表

路肩 右侧硬路肩宽度 右侧土路肩宽度 一般值（m） 1.5 0.75 最小值（m） 0.75 0.5 4.2.1查规范得各项技术指标

路基宽度设计年限15年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为4667辆/日，查（JTG D20—2006）《公路路线设计规范》P2 1.1.1得公路等级为二级，车道拟定双车道。《规范》P19 6.1.2二级公路车速为60km/h。双车道的路基宽度一般值为10m,车道宽度为3.5m，得总车道宽度为3.5×2＝7m。已知二级公路车速为60km/h时，两侧硬路肩宽度为0.75×2=1.5m，土路肩的宽度为0.75×2=1.5m，具体见图4.1。

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路基宽度路肩行车道路肩

图4.1 公路横断面组成

4.2.2路拱坡度

查规范得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1-2%，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3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。

4.2.3路基边坡坡度

由规范得知，当H＜6m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1:1.25设计。在路堑段路基边坡采用1:1.0。浅挖路段采用0.5：1.0，深挖路段采用1：0.75。

4.2.4边沟设计

本设计路段地处平原微丘区，但有大挖方路段，所以采用矩形浆砌边沟，且底宽为0.5m，深0.5m。

4.3 横断面设计步骤

（1）根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。

（2）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。

（3）根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。

（4）绘横断面设计线，俗称“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。

（5）计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。 （6）土石方数量计算及调配。

4.4 超高设计

4.4.1 超高确定

设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。由于该二级公路为新建公路，超高过渡的方

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第四章 横断面设计

式采用绕内侧车道边缘旋转。

4.4.2 超高值及加宽计算

（1）第一平曲线上超高计算 超高缓和段长度的计算：

由于半径R=200m，设计速度V?60km/h。根据规范取超高横坡度ic=7%。 平曲线加宽值b=1m，超高缓和段长度Lc=50m。 各桩号加宽值计算：

加宽缓和段内采用直线比例法计算加宽值，即

bx?得到的各桩号加宽值如下表：

表4.2 各桩号加宽值

桩号153.9 160 K0+ 加宽值(m) 0 180 1x50（4.1）

200 203.9 220 240 260 275.06 280 300 320 325.1 1 1 1 1 1 0.912 0.512 0.112 0 0.122 0.522 0.922 超高部分计算：

为了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、内侧低的单向横坡形式称为超高设置。公路《标准》规定，圆曲线超高规定半径200m设计速度60km/h的超高要达到7%。

所以全超高段超高横坡度为7%。 （2）超高缓和段

超高段缓和段图例如下图：

图4.2 绕内边线旋转超高过渡方式图

（3）超高值计算

①计算要素

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路面宽度：B=7m 路肩宽度：bj=1.5m 路拱横坡度：ig=2% 路肩横坡度：ij=3% 超高横坡度：ic=7% 超高缓和段长度：Lc=50m

双坡阶段长度：x0=6.6m（x0=ig/ic×Lc当p1=igb/x0≤0.003时x0=igb/0.003=330igb）

②超高计算

选择绕内边线旋转部分进行超高值计算。 a.圆曲线上全超高段 全加宽值：b=1m

内侧车道边缘=bjij-bic=1.5×3%-1×7%=-0.025m 路中线=bjij+B/2×ic=1.5×3%+7/2×7%=0.29m 外侧车道边缘=bjij+Bic=1.5×3%+7×7%=0.535m b.旋转过渡段 直缓K0+153.899:

内侧车道边缘：x?x0,bjij?bxig?1.5%*3%-0*2%=0.045m

Bbi?ijjj路中线：=0.045+3.5*2%=0.115m 2icxbi?B外侧车道边缘：=0.045+7*0/50=0.045 jjLCK0+160:

内侧车道边缘： x?6.101?x0,bjij?bxig?1.5%*3%-0.122*2%=0.0426m

B路中线：bjij?ij=0.045+3.5*2%=0.115m

2ix外侧车道边缘：bjij?Bc=0.045+7*6.101/50=0.105

LCK0+180 x?26.101?x0 内侧车道边缘：bjij?bx路中线：bjij?xic?0.045-0.522*26.101/50*0.007=0.259 LCBxic=0.045+3.5*26.101/50*0.007=0.173 2LCix外侧车道边缘：bjij?Bc=0.045+7*26.101/50*0.007=0.301

LCK0+200 x?46.101?x0

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第四章 横断面设计

内侧车道边缘： bjij?bx路中线：bjij?xic?0.045-0.922*46.101/50*0.007=-0.015 LCBxic=0.045+3.5*46.101/50*0.007=0.271 2LCix外侧车道边缘：bjij?Bc=0.045+7*46.101/50*0.007=0.497

LC（4）路肩计算

路肩内侧=内侧车道边缘-bjix ；路肩外侧=外侧车道边缘-bjiix。ix为相邻路肩横坡度。

其他超高值计算见表：

表4.3 超高值表

桩号 K0+153.899 K0+160 K0+180 K0+200 K0+203.899 K0+220 K0+240 K0+260 K0+280 K0+300 K0+320 x（m） 内侧路肩 内侧车道 0 6.101 26.101 46.101 50 66.101 86.101 106.101 0 -0.0024 -0.0191 -0.0595 -0.07 -0.02 -0.07 -0.07 -0.07 0.045 0.0426 0.0259 -0.025 --0.025 -0.025 -0.025 -0.025 0.0273 0.0431 0.045 中线 外侧车道 外侧路肩 0.115 0.115 0.045 0.1048 0 0.0598 0.2558 0.4518 0.49 0.49 0.49 0.49 0.49 0.4421 0.2511 0.0504 0 备注 缓和段起点 临界断面 临界断面 缓和段起点 0.1729 0.3008 0.29 0.29 0.29 0.29 0.29 0.535 0.535 0.535 0.535 0.535 -0.0145 0.2709 0.4968 K0+275.06 121.161 126.101 -0.0603 146.101 -0.0177 166.101 -0.0019 0 -0.0153 0.2689 0.4871 0.1711 0.2961 0.115 0.115 0.0954 0.045 K0+325.06 171.161 4.5 编制路基设计表

前半部分是平面设计和纵断面设计，后面部分时横断面设计，主要填写横断面设计成果，然后再将边坡边沟等设计成果填在最后。

具体计算见附表。

4.6 路基土石方计算

土石方数量是评价公路测设质量的主要经济技术指标，也是施工组织计划和工程概预算的主要依据，要填表、计算、复核保证数据正确性。

4.6.1横断面面积计算

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主要计算方法有积距法、坐标法、几何图形法、混合法，该设计横断面面积较大，地面线比较规则，采用几何图形法。

4.6.2填挖面积计算

精确计算土石方体积十分困难，两相邻断面的面积相差不大时采用如下公式计算：

V?(A1?A2)当两相邻断面的面积相差较大时，采用下面公式计算：

L2（4.2）

V?Lm(A1?A2（)1?）31?m（4.3）

4.6.3路基土石方调配

有三种情况：一挖去多余土石方，形成路基或者既有挖又有填，还有剩余，运到其他路基形成路基；二借其他地方的土，形成路基或者有填有挖，还不够借土形成路基；三刚好填挖平衡，形成路基。

（1）调配原则

①先横向后纵向，先考虑本桩利用，减少填方和运距； ②综合考虑施工，地形，运距，采用经济合理的调配方法； ③保护生态环境； ④土和石应该各自调配；

⑤考虑各方面因素，使公路建设和其他方面形成良性循环。 （2）运距计算

免费运距可在《公路工程概算定额》和《公路工程预算定额》中查到。 经济运距，可按下式计算：

L经?B?L免T（4.4）

平均运距，挖方体积重心到填方体积重心的距离，通常用挖方段中心到填方段中心。

（3）调配方法 ①填表计算

填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余 ②分析依据

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第四章 横断面设计

根据填缺，挖余数量，分析调土方向及大概的数量，然后根据施工方法，运输方式，选定经济运距，以及其他方面确定调配方向和数量。

③填写表格

将计算到的结果填写在相应栏中。 ④复核

调配完成后按下式分页核算： 填缺=远用利用+借方 挖余=远运利用+弃方 每公里核算：

（跨公里调入方）+挖方+借方=（跨公里调出方）+填方+弃方 具体计算见附表路基土石方数量表。

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第五章 路基设计

第五章 路基设计

5.1路基设计的基本要求

公路路基应该具有足够的稳定性、强度和耐久性；应符合地质、环保、水文等要求； 地质概况、地质基础明确； 避免高路堤与深路堑，提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构；符合经济合理性的要求。

本设计是丘陵山区二级公路，主要采取填挖结合的路基横断面设计。

5.2路基压实

（1）压实的目的: 分层压实路基防止水分干湿作用引起路基的自然沉陷和行车荷载反复作用下产生的变形，从而确延长路面的使用品质和使用寿命。

（2）路堑的压实: 路堑其路基上部工作区的土体存在超固结现象，但一般情况下，天然土体的密实程度都达不到路基的设计要求，在纵横向均存在不均匀现象，因此，有必要挖开后再分层填筑压实，使其达到一定使用要求。

5.3路基压实度标准

路基压实标准见下表：

表5.1 路基土最小强度和压实度要求项目

路面以下路床土最小强度（CBR)(%） 压实度（%） 二级 ≥95 ≥95 ≥95 ≥95 三四级 ≥94 ≥94 ≥94 ／ 分类 填方 路基 零填及 挖方路基 深度（m） 高速一级 二级 三四级 高速一级 0～0.3 0.3～0.8 0～0.3 0.3～0.8 8 5 8 5 6 4 6 4

表5.2 路堤压实度及路堤填土最小强度要求

5 3 5 3 ≥96 ≥96 ≥96 ≥96 类别

路床顶以下压实度（%） 29

填土最小强度(CBR)(%) 重庆科技学院本科生毕业设计

深度（m） 高速公路 二级公一级公路 上路堤 0.80～1.50 下路堤 1.50以下 ≥94 ≥93 路 ≥94 ≥92 三、四级公路 ≥93 ≥90 高速公路 一级公路 4 3 二级公路 3 2 三、四级公路 3 2 根据以上要求，本设计按二级公路压实度标准要求设计。

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