道路工程专业毕业论文

第1章.绪论

1.1课题背景

改革开放以来,我国公路建设取得了令世人瞩目的成绩。特别是自1998年国家实行积极的财政政策,加快公路基础设施建设以来,公路建设实现跨越式的发展。截至2004年底,全国公路通车总里程达到186万公里,其中高速公路通车里程3.42万公里,居世界第二位。我国高速公路建设用20年时间走完了发达国家40年走过的路程。特别是在沿海发达地区,建设了高速之间的连接,形成高速网,初步发挥区域效应。国家计划通过建设国道主干线系统,即在2020年左右重点建成约3.5万公里的“五纵七横”12条国道主干线公路,以高速,一、二级公路为主,连接全国所有100万人口以上的特大城市和93%的50万人口以上的大城市,国道干线的建成,将极大的提高交通运输量,彻底改善我国的道路交通运输。

1.1.1公路运输的特点、功能、地位及作用

随着社会的进步,人类对于交通的需求迅速增长,形成了由多种运输方式组成的交通系统。交通运输是国民经济的基础产业之一,它把国民经济的各领域和各个地区联系起来,在生产和消费之间起着纽带作用;是保障全社会蓬勃发展的网状大动脉;也是人类在政治、经济、生活以及军事等方面交往的主要通行方式,起着工具作用。

公路运输分为直达运输、干线运输和短距离集散运输三种形式。因此,公路运输有"通过"运输和"送达"或"集散"的功能,尤其是"送达"或"集散"功能作为其它几种运输方式(管道除外)的终端运输方式是交通运输中不可缺少的组成部分,在综合交通运输体系中发挥着非常重要的作用。道路运输的作用主要表现在以下几个方面:

(1)道路运输是最便捷也是唯一具有直达功能的运输方式,可以实现门对门的运输,这是其独特的直达运输功能。

(2)道路运输可以自成体系。

(3)道路运输的通达深度广,覆盖面大。

(4)道路客货运输量在运输体系中的比重不断的提高。

(5)道路运输成为世界各国发展最快和主要的运输方式。

与其它运输方式比较,公路运输的特点是灵活性,尤其是高速公路建设,信息网络、通信技术以及计算机技术等的发展,又实现着快速性"门到门"运输和被称为零库存(just in time)的运输特点,促使着公路运输的快速发展。

公路运输的灵活性和快速性主要表现在批量、运输条件、时间和服务上的灵活性

以及时间上的快速性。由于公路运输的批量小和要求的运输条件相对宽松,所以在运输时间和服务水平上容易得到保障。也正因为如此,公路运输具有生产点多、面广的特点。

1.1.2 我国公路现状

改革开放以来,国家一直把交通作为国民经济的发展的的战略重点之一,为公路交通事业的快速发展提供了机遇。1978年以来的20多年,是我国公路事业发展最快,建设规模最大,最具活力的时期。我国用10年时间走过发达国家一般需要40年走完的路程,我国公路建设实现了跨越式的发展,取得举世瞩目的成就。

道路发展的突出成就是高速公路的飞速崛起,高速公路是交通运输现代化的重要标志之一。1988年我国实现了高速公路的零突破。高速公路建设带动沿线经济的发展,快速运输日渐显现出巨大的经济效益和社会效益,形成快速发展的“高速公路产业带”。

目前公路运输存在的主要问题为:

(1)公路交通的基础设施水平还较差。截止到2001年底,我国修建各种级别的公路近140万公里,其中高速公路1.9万公里,居世界第二位。然而,路网密度仍然较低,只相当于巴西的1/2,印度的1/5,美国的1/6,日本的1/30。公路质量与发达国家相比差距仍很大,还不能满足国民经济及社会发展的需求公路数量少、等级低、质量差。

(2)运输车辆的车型结构不合理,技术性能还较差

(3)运输生产的效率,效益较低;

运输经营组织与管理的手段还比较落后,经营主体结构不合理,建立高效、有序的运输市场缺乏基础。

1.2我国公路发展规划与展望

1.2.1 我国公路发展的奋斗目标

在新时期公路建设中,按照“安全、舒适、环保、示范”的方针,以科学发展为指导,坚持以人为本,走资源节约型交通发展之路,是实现我国公路运输交通可持续发展的的必由之路。

根据我国国民经济和社会发展的长远规划,中国公路在未来几十年内,将通过“三个发展阶段”实现现代化的奋斗目标。

第一阶段:近期达到交通运输紧张状况有明显的缓解,对国民经济的制约状况有

明显改善。

第二阶段:在2020年左右达到公路交通基本适应国民经济和社会发展的需要。

第三阶段:在本世纪中叶基本实现公路交通运输现代化,达到中等发达国家水平。

1.2.2 我国公路国道发展规划

国道即公路主骨架系统,我国的国道规划是:到2020年左右建成约3.5万公里的“五纵七横”12条国道主干线公路,它是以高速和一、二级公路为主,连接全国所有100万人口以上的特大城市和93%的50万人口以上的大城市。该系统的建成将各省会、直辖市、中心城市、主要交通枢纽和重要口岸连接起来,车辆行驶速度可以提高一倍。国道路网包括放射线、南北纵线、东西横线三类组成,北京是路网的中心。

(1)放射线。放射线是北京连接国家周边城市的干线公路,由北京分别通往沈阳、哈尔滨、塘沽、福州、珠海、广州、深圳、昆明、拉萨、银川、加格达奇的11条路线和北京外环线组成,按顺时针方向统一编号为101至112,全长23178km.

(2)南北纵线。由北向南共28条,由东往西排列,编号201至228,全长38004km.

(3)东西横线。由东西共由30条,自北向南排列,编号301至330,全长488555km.近十几年来,国道干线建设取得重大进展。高等级公路开始在东部地区相互连接,初步发挥规模效应。到2000年底,总计3.5万公里的“五纵七横”国道主干线建成1.8万公里,占总里程51%;为规范公路建设秩序,1998年我国颁布了第一部以公路建设和管理为基本内容的法律——《公路法》,它的颁布是我国交通建设史上的一件大事,是交通法制建设的一个里程碑。

1.3设计背景

1.3.1南充市交通以及人文、地理分析

南充,古老嘉陵江畔的明珠,闻名遐尔的丝绸之乡,久负盛名的水果之州。南充位于四川盆地东北部,地处嘉陵江中游。介于北纬30°35'-31°51',东经105°27'-106°58 '之间。南北跨度165公里,东西跨度143公里。东邻小平故里广安地区,南连西南最大工业城市重庆,西通巴蜀大都市成都,北接川北门户广元。面积2541.3平方公里,人口172.3万,民族有汉、回。有着悠久的革命斗争历史和革命传统,孕育了一代代革命英豪。伟大的无产阶级革命家朱德、罗瑞卿是南充人民的光荣和骄傲。

南充自然条件优越,物产资源丰富。按经济类型分,境内重点资源有土地、动植物、水、天然气、石油和盐卤等。从目前开发利用情况看,除农业经济正向综合开

发发展外,大量的水能资源尚未开发;石油和盐卤资源具有大规模开发条件,有望成为大型化工基地;占社会劳动88%以上的农村劳动力资源潜力巨大。经几十年的不懈努力,全市走出了一条以资源开发为主的发展国民经济新路子。

南充是川北重镇,位置优越。这里地处天府之国四川盆地的腹心地带,是国家新设三峡经济区的重要组成部分;交通方面,国道公路环经全市,民用机场定期通航;国家光缆和微波通讯干线于此过境,已成为川北交通通讯枢纽。

南充名胜古迹众多,文化璀璨。是三国文化的发祥地。南充地方文化极富特色,有川北大木偶、灯戏、古老皮影、剪纸。还有久负盛名的阆中清真圣地巴巴寺和汉醒侯祠张飞庙,国家级森林公园金城山和蜀北名山“太蓬仙境”,仪陇朱德纪念馆和南部碑院大佛。市城区内,既有古代谯周墓、任翰读易洞和陈寿万卷楼,又有罗瑞卿纪念馆和张澜纪念馆,还有北湖、白塔、玉屏等六大公园和西山风景区。南充是省级历史文化名城,已被纳入三国文化国际旅游线。境内阆中市为全国历史文化名城。司马相如、李白、杜甫、白居易、薜涛、陆游、苏东坡等著名诗人曾在南充生活过。

1.3.2广元市交通以及人文、地理分析

广元市地处四川北部嘉陵江上游,是陕、甘、川三省接合部,素有"川北门户"之称。1985年经国务院批准建立的地级市,辖旺苍、苍溪、剑阁、青川4县和朝天、元坝、市中区3个县级区。全市面积16616.59平方公里。1998年总人口299.16万广元是川陕甘毗邻地区的交通枢纽和物资集散中心,宝成铁路、成普铁路和108、212两条国道主干线在市城区交汇,嘉陵江水运可直达重庆,广元机场已开通广州、北京、西安、九寨沟四条航线,绵广高速全线通车,广巴高速正式立项,集水、陆、空于一体的立体交通格局,使广元处在一个扼水陆要冲、控南北咽喉的枢纽位置上,成为东连中部、东部,西接大西南、大西北的重要通衢。“一小时到县”工程取得实质性进展,公路总里程4666.47公里,新建改建国省县乡公路2300公里、村道公路5568公里,新铺油路、水泥路810公里,新建高速公路59.7公里、高等级公路227.3公里。固定电话32.6万户,其中城市18.5万户,移动电话71.1万部。建成政府信息资源网、政府系统办公业务网,金税、金卡网络系统普遍推行,电视监控、智能防盗系统普遍推广。

1.3.3公路建设经济性分析

交通是国民经济发展和社会发展的基础产业,是全面建设小康社会的一个重要方面,“十一五”规划的制定,要按照“五个统筹”的要求,最大程度地发挥市场在资源配

置中的基础性作用,要树立科学的发展观,坚持社会主义市场经济的改革方向,坚持尊重职工的首创精神,坚持正确处理改革发展稳定的关系,坚持统筹兼顾,坚持以人为本的方向,切实把维护最广大人民的根本利益体现在交通发展规划之中。该地区地面起伏,山丘连绵,属于山岭重丘区,现有的公路不利于城镇居民交往及对外发展,沿线砂石材料丰富,有小型的采石场和石灰厂,提供了良好的基层材料,施工时可因地制宜,就地取材;建成后既可缓解交通状况,开发区域经济,又可促进小型厂企的投产扩产,故而可以充分调动广大群众筑路的积极性,通过多种渠道,多形式的筹集资金,因此,为了达到方便快捷,促进经济的发展的要求,有必要,有能力在两地间修一条等级较高的公路。南充到广元公路是川东北地区的重要交通干线,它的建成将极大的降低两个城市经济发展的物流运输费用,增强南充和广元两城市的区域竞争力,促进两个城市的经济发展;同时南广路又是国家重点建设项目兰渝铁路的重要物资运输渠道,对保证运输具有重大意义,它的建成将成为出川的又一大动脉。因此广元至南充二级公路的修建对当地社会经济的发展意义重大。

1.4 设计资料

1.4.1设计的任务与内容

(1)根据设计公路的交通量及其使用任务和性质,确定公路等级。在此基础上,结合沿线地形、地质等自然条件与主要技术指标的应用,进行路线方案论证和比选(至少两种路线方案),确定合理路线设计方案。

(2)推荐一个最佳路线方案进行详细技术设计,内容包括:路线的平、纵、横设计,路面设计,路基设计,排水设计和其它构造物的设计。设计阶段为一阶段施工图设计。

(3)完成施工图设计阶段应完成的各种图表及设计说明书。

1.4.2设计原始资料

(1)地形图:比例尺1:2000;

(2)交通资料:

据调查,近期(起始年)交通组成及数量如下:

标准车:2200辆/日(年平均,下同)

其中:

黄河JN150:650辆/日

解放CA10B:500辆/日

切贝尔D750.0:500辆/日

预测交通量年平均增长率:5%。

(3)初定设计年限:20年。

(4)自然地理条件:该区属亚热带温润气候,四季分明,冬暖夏热,年平均气温17~18.8℃,极端最高气温43℃,极端最低气温-3.8℃。年平均降雨量1032mm,年平均雾日50天,平均风速1.75m/s。本地区地震烈度为Ⅳ度。山坡地段上覆1~3m粘土表层,下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩,呈互层状产出;水田段淤泥0.5m,其下2~5m粘土。

(5)材料供应:沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石,沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应。

(6)其他资料由指导老师给定。

第2章.道路技术等级的确定

2.1公路等级的确定

根据《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)的规定,公路根据其使用任务、功能及适应交通量可分为高速公路、一级、二级、三级和四级公路五个等级。由此看来适应的交通量则是我们设计公路等级的重要指标。

交通量是指单位时间内通过道路某断面的交通量。其具体数值由交通调查和交通预测确定,而交通调查、分析和交通预测是公路建设项目可行性研究阶段进行现状评价、综合分析建设项目的必要性和可行性的基础,也是确定公路建设项目的建设规模、技术等级、工程设施、经济效益评价及公路几何线形设计的主要依据。设计交通量是指欲建公路到达远景 年限时所能达到的年平均日交通量。一般用于确定道路等级、论证道路的计划费用或各项结构设计、远景设计年平均日交通量依照道路使用任务及性质根据历年交通观测资料推算求得,目前仍按年平均增长率累计计算确定:

10(1)n d N N λ-=+ (2-1) N d —远景设计年平均日交通量 N 0—起始年平均日交通量 γ—年平均增长率 n —设计年限

由公路的旧路等级及其使用任务、功能可初步拟建二级公路。而交通量(起始年平均)可由设计任务书得:年增长率5%

解放CA10B 500辆/日 黄河JN50 650辆/日 切贝尔D750E :500辆/日 小汽车 2200辆/日

查《公路工程技术标准》得小客车和中型载重汽车折算系数如下:

表2–1汽车折算系数

起始年平均日交通量:N 0=500×1.5+650×1.5+500×1.5+2200×1.0 = 4650 辆/昼夜 则设计交通量: 151

4650(1

0.05)

-=?+d N = 9206辆/昼夜 查《公路工程技术标准》可知,一级公路的设计年限为20年,二级公路的设计年限为15年。一级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为15000—30000辆(四车道)或25000-55000辆(六车道),二级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为5000—15000辆。

故根据《标准》,应建二级公路,为主要供汽车行驶的双车道公路。

2.2公路设计速度的确定

设计车速又被定义为“作为道路设计依据的汽车速度”,是指在气候正常,交通密度小,汽车运行只受道路本身条件(几何要素、路面、附属设施等)的影响时,一般驾驶员能保持安全而舒服地行驶的最大行驶速度。依据《《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)可以确定二级公路的设计车速是 80km/h 。

2.3公路各项技术指标的研究与确定

2.3.1直线

2.3.1.1直线的适用条件

(1) 路线完全不受地形,地物限制得平原区或山区得开阔谷底; (2) 市镇及其近郊或规划方正得农耕区等以直线为主体的地区; (3) 为缩短构造物长度,便于施工,创造有利的引道条件; (4) 平面交叉点附近,为争取较好的行车和通视条件;

(5) 双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线,以提供较好的超 车路段。

2.3.1.2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。规范规定,山岭重丘区二级公路最大直线长度

为20V米,本设计速度不大于80km/k,故最大长度限制为1600米。

2.3.1.3直线的最小长度

规定山岭重丘区二级公路

同向曲线间的直线最小长度为6V,即480米。

反向曲线间的直线最小长度为2V,即160米。

当直线两端没有缓和曲线时,可直接相连,构成S形曲线。

本设计中采用大半径曲线相连或曲线间通过缓和曲线构成S型曲线。

2.3.2圆曲线

圆曲线是平面线形中常用的线形要素,圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超

高和加宽。

2.3.2.1圆曲线的最小半径

圆曲线最小包括极限最小半径,一般最小半径和不设超高的最小半径。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。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。

表2-2圆曲线半径(m)

选用圆曲线半径时,在地形条件允许的条件下,应尽量采用大半径曲线,使行车

舒适,但半径过大,对施工和测设不利,所以圆曲线半径不可大于10000米。

2.3.2.3圆曲线半径的使用

在设计公路平面线形时,根据沿线地形情况,尽量采用了不需设超高的大半径曲线,最大半径为450米,极限最小半径及一般最小半径均未采用,设置曲线最小半径为400米。

2.3.2.4平曲线最小长度

公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线(或超高,加宽缓和段)和一段圆

曲线的长度;平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线,其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离,由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆

在3s内的行驶距离。标准规定为最小平曲线长度为140m。

2.3.3缓和曲线

缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面:

(1)离心加速度变化率不过大;

(2)控制超高附加纵坡不过陡;

(3)控制行驶时间不过短;

(4)符合视觉要求;

因此,《规范》规定:山岭重丘区二级公路缓和曲线最小长度为70m.。一般情况下,在直线与圆曲线之间,当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时,可不设

缓和曲线。

2.3.4行车视距

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。

行车视距可分为:停车视距、会车视距、超车视距。

《规范》规定,二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。工程特殊困难或受其它条件限制的地段,可采用停车视距,但必须采取分道行驶措施。

对于山岭重丘区二级公路,停车视距S t取110 m,超车视距S c一般值取550m。

2.3.5平面视距的保证

汽车在弯道上行驶时,弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡,因此,在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证,如有遮挡时,则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。当视野内有稀疏的成行树木,单棵树木或灌木,对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时,则可予

以保留。

2.3.6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坡、坡长及

其相互组合进行合理安排。

2.3.6.1最大纵坡

汽车沿纵坡向上行驶时,升坡阻力及其他阻力增加,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,制动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》对二级公路最大纵坡规定如下:

山岭重丘区二级公路:最大纵坡为5%。

本设计中设置最大纵坡为4.90%。

2.3.6.2最小纵坡

各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段,为保证排水顺利,防止水浸路基,规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡(0.0%)或小于0.3%的坡度时,其边沟

应做纵向排水设计。

2.3.6.3最小坡长

如果坡长过短,变坡点增多,形成”锯齿形”的路段,容易造成行车起伏频繁,影响公路的服务水平,减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性,应减少纵坡上的转折点;两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求,同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间,通常汽车以计算行车速度行驶9s-15s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。

《标准》规定山岭重丘区二级公路的S min=200m。

2.3.6.4最大坡长

汽车沿长距离的陡坡上坡时,因需长时间低挡行驶,易引起发动机效率降低。下坡时,由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命,影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑,对坡度的最大坡长应加以限。《标准》规定山岭重丘区二级公路最大坡长如下表:

表2-3 山岭重丘区二级公路的纵坡长度限制

平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。

为了合理运用最大纵坡、缓和坡段及坡长,应控制路线总长度内的平均纵坡,《规范》规定二级公路越岭路线的平均纵坡以接近5.5%(相对高差为200-500米)和5%(相对高差大于500米)为宜。并注意连续3000m路段范围内的平均纵坡不宜大于5.5%。

i平均=h/L (3-2)式中i

——平均纵坡

平均

h——相对高差

L——路线长度

2.3.7竖曲线

为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求,在变坡点处均应设置竖曲线

2.3.7.1竖曲线最小半径

(1)凹形竖曲线最小半径

对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑:限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。

《规范》建议在条件许可的情况下山岭重丘区二级公路取R min=3000m的要求设计竖曲线

设计中设置的凹曲线最小半径为8000米。

(2)凸形竖曲线最小半径

确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时,由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时,不设竖曲线也能保证视距,但变坡角较大时,必须设竖曲线以满足行车视距的要求。

《规范》建议在条件许可的情况下山岭重丘区二级公路取R min=2000m的要求设

计竖曲线

设计中设置的凸曲线最小半径为6000米。

2.3.7.2竖曲线一般最小半径和极限最小半径

在条件许可的条件下,应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求,但上述的最小半径,在条件较差时,并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。《标准》规定在设计速度为80km/h时,凹形竖曲线半径的一般值为3000m;极限值为2000m;

凸形竖曲线半径的一般值为4000米,极限值为3000米,竖曲线最小长度为70m。

当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值,当受地形条件及其它特殊情况限

制时方可采用上述极限最小半径值。

2.3.8路基

2.3.8.1路基设计的基本要求

路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施工方法进行设计,既要有足够的强度和稳定性,又要经济合理。影响路基强度和稳定性的地面水和地下水,必须采取将其拦截或排出路基以外。设计排水设施时,应保证水流排泄畅通,并结合附近农田灌溉,综合考虑。修筑路基取土坑和弃土堆时,应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地,防止水土流失和淤塞河道,通过特殊地质、水文条件下的路基,应做好调查研究,并结合当地实际经验,进行个别设

计。

2.3.8.2路基宽度

公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时,尚应包括这些部分的宽度。

《标准》规定设计速度为80km/h时,山岭重丘区二级公路的车道宽度为3.75米,硬路肩宽度取1.5米(一般值)或0.5米(最小值),土路肩宽度取0.75米(一般值)或0.5米(最小值)。

本设计速度为80km/h时,车道宽度为3.75米,硬路肩宽度取1.5米,土路肩宽

度取0.75米。路基宽度12米。

2.3.8.3路基高度

路基高度有中心高度和边坡高度之分。中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。

路基高度的设计,应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度,同时要考虑的地下

水﹑毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性。

路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度,可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。填土高度小于1.0-1.5m,属于矮路堤;填土高度大于18m(土质)或20m(石质)的路堤属于高路堤;填土高度在1.5-1.8m范围内的为正常路堤。大于20m的路堑为深路堑。

路基设计标高,新建公路的路基设计标高为路基边缘标高,在设置超高,加宽地段,则为设置超高,加宽前的路基边缘标高;改建公路的路基设计标高可与新建公路相同,也可采用路中线标高。设有中央分隔带的高速公路,一级公路,其路基设计标

高为中央分隔带的外侧边缘标高。

2.3.9路基压实度

公路路基的压实度应符合表2-4的要求:

表列数值系重型击实试验求得的最大干密度的压实度。特殊干旱或特殊潮湿地区,表内压实数值可减少2%-3%。

表2-4 路基压实表

2.3.10.1路堑边坡坡度

路堑边坡坡度,应根据当地自然条件、土石种类及其结构、边坡高度和施工方法确定。当地质条件良好且土质均匀时,可参照规范所列数值范围,结合已成公路的实践经验采用。

表2-5路堑边坡表

2.3.10.2路堤边坡坡度

路堤边坡坡度,当路堤的基底情况良好时可参照规范规定出本设计的路堤边坡坡

度为1:1.5(小于6m)。

2.3.11.1路面要求

2.3.11.1路面设计基本要求

各级公路的行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带均应铺筑路面。公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、性质、当地材料及自然条件,结合路基进行综合设计。路面应具有良好的稳定性和足够的强度,其表面应达到平整、密实和抗滑的要求。各级公路路面可根据交通量发展需要一次建成

或分期建成。

2.3.11.2路面等级

路面等级一般按下表的规定选用。

表2-6路面等级

路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件,按表5-6规定的数值采用。土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%-2%。

表2-7各种路面的路拱坡度

各级公路,应根据当地降水与路面的具体情况设置必要的排水设施,及时将降水

排出路面,保证行车安全。高速公路与一级公路的路面排水,一般由路肩排水与中央

分隔带排水组成;二级以下公路的路面排水,一般由路肩横坡和边沟排出。

2.3.12桥梁和涵洞

公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展的需要,按照安全、经济、适用和美观的原则进行设计。汽车专用公路上的各类桥涵和一般公路上的小桥与涵洞的线形及其与公路的衔接一般应符合路线布设的规定。一般公路的特大桥、大、中、桥位,原则上应从路线走向,桥路综合考虑,尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。桥上纵坡不宜大于4%,桥头引道纵坡不宜大于5%。

《规范》规定山岭重丘区的小桥、涵洞及小型排水构造物的设计洪水频率为1/50。

第3章.选线设计

3.1选线的基本原则

(1)在设计道路的各个阶段,运用各种先进手段对路线方案做深入的、细致的研究,在多方案论证、比选的基础上,选定最优的方案。

(2)路线设计在保证行车安全、舒适、迅速的前提下,尽量做到工程量最小,造价低,营运费用低,效益好,并有利于施工和养护。工程量增加不大的情况,尽量采取较高的技术指标。

(3)路线设计在保证行车安全、舒适、迅速的前提下,尽量做到工程量最小,造价低,营运费用低,效益好,并有利于施工和养护。工程量增加不大的情况,尽量采取较高的技术指标。

(4)经过名胜、风景、古迹地区时,注意保护原有自然状态、其人工构造物应与周围环境相协调,处理好重要历史文物遗址。

(5)选线时对工程地质和水文地质进行勘测调查,弄清其对道路的影响。对严重的地质路段,如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区,则要慎重对待,一般情况下设法绕避。当必须穿过时,应选择位置,缩小穿越范围,并采取必要的工程措施。

(6)选线注意环境保护,注意由于道路修筑,汽车运营所产生的影响和污染。

(7)综合考虑路和桥的关系。

3.1.1选线的具体步骤与基本方法

(1)全面布局(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问题。此工作通常是在小比例尺(1:2.5~1:10万)地形图上从大面积范围内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,确定数条有进一步比较价值的方案。然后进行现场勘察,通过多方案的比选得出一个最佳方案来。

(2)逐段安排(加密控制点)是在路线基本方向选定的基础上,按地形、地质、水文等自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。路线布局一般应该在1:1000~1:5000比例尺的地形图上进行。

(3)具体定线。有了上述路线轮廓即可进行具体定线,根据地形平坦与复杂程度不同,可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法,插出一系列的控制点,

然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段,延伸

相邻直线的交点,即为路线的转角点。随后拟定出曲线的半径,至此定线工作基本完成。具体过程如下:

①定导向线

a.在1:2000比例尺地形图上,仔细研究路线布局阶段选定的主要控制点的地形、地质情况,选择有利地形如平缓、顺直的山坡,开阔的侧沟,利于回头的地点,拟定路线各种可能的走法。

b.根据等高线间距h及选用的平均坡度i均,(5.0%~5.5%,视地形曲折程度而定),按a=h/i均计算等高线间平距X,使两脚规的开度等于X(比例尺与地形图同),从摸一固定点A开始,沿各拟定走法在等高线上依次截取a,b,c…等点,如最后一点的位置和标高均接近另一固定点D时,说明这个方案能够成立,否则,修改走法或调整i均,重新试验至方案成立为止。

c.连接Aab…D各点,分析研究这条折线在利用地形和避让地物,以及工程艰巨的情况,从而选择出应穿或应避的特征点作为中间控制点。

②.修正导向线

a.参照导向线定平面试线,注明平曲线半径,量出地形变化特征点桩号及地面标高、绘制纵断面图,参考地面线设计理想纵坡,量各桩的概略设计标高。

b.在平面试线各桩的横断方向上点出与概略设计标高相应的点子,这些点的连线是具有理想纵坡,不填不挖的折线。

c.在修正导向线各点的横断面上,用路基模板逐点找出最经济的或起控制作用的最佳路基中线位置及起可以活动的范围。

3.2方案的比选

路线方案是路线设计中最根本的问题。包括原则性方案比较和详细方案比选。方案是否合理,不仅关系到公路自身的工程投资和运输效率,更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有的作用,即是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利

益。

3.2.1方案比选的基本原则

选择路线方案应综合考虑以下主要因素:

(1)路线在政治、经济、国防上的意义,国家或地方建设对路线使用任务,性质的要求,改革开放,综合利用等重要方针的体现。

(2)路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用,与沿线工矿,城镇等规划的关系,以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。

(3)沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响;要求的路线技术等级与实际可能达到的技术标准及其对路线使用任务,性质的影响;路线长度,筑路材料来源,施工条件以及工程量,三材(钢筋、木材、水利)用量,造价,工期,劳动力等情况及其对运营,施工,养护等方面的影响。

(4)其他如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系等。

综上,在满足使用任务和性质要求的前提下,考虑自然条件,技术标准和技术指标,工程投资,施工期限,和施工设备等因素,通过多方面的比较、精心选择,最后

选用图上方案(即设计方案)

3.2.2路线方案比选的详细比选

详细的方案比选是在原则性方案比选之后的进行的量的比较,它包括技术和经济指标的详细计算,一般用与路段的方案比较分析。详细的方案比较应该是同精度的,且选择的方案应该具有可比性。它的主要技术指标包括:路线的长度以及延长系数,转角数,转角以及转角的平均角度数,最小曲线半径,与已有道路以及铁路的交叉数目;经济指标包括:土石方工程数量,桥梁和涵洞工程数量,隧道工程数量,挡土墙工程数量,工程总造价,占地面积等。

方案后半部分主要为越岭线,途中穿越一垭口,因地形较为复杂,路线的平、纵、横三方面应考虑多一些。

(1)垭口地选择

垭口选择应在符合路线基本走向的前提下,从可能通过的垭口中根据其位置、标高、地形条件、地质情况及发展条件总和比较确定,垭口海拔高低及其与山下控制点的高差,对路线长短、工程量大小和营运条件有直接的影响。由越岭线长度、纵坡和高度三者之间的关系可知,当平均纵坡一定时,降低相对高差,可使路线长度减短,故选线时应选择标高较低的垭口。选择垭口不仅要低,而且位置要符合路线的走向,即路线通过不需无效延长路线就能和前后控制点衔接。选择垭口必须和山坡展线条件一起考虑。如遇有地质较好、地形平缓、利于展线降坡的山坡,即使垭口位置略偏或略高,也应比较,不要轻易放弃。此外还要考虑垭口的地质条件。

(2)越岭标高的确定

垭口选定后,过岭标高就直接关系到越岭方式、路线的长短、两侧展线方案及工

程数量的大小。因此过岭标高应综合考虑公路等级,越岭路段的地形、地质等自然条

件经过技术经济比较确定。从地形条件来看,一般哑口宽而厚、地质条件差的不宜多切,而宜采用浅挖低填过岭,过岭标高基本上就是垭口标高;山脊瘦、地质条件好的垭口可以多切,切深以不危及路基稳定为度。最大切深根据岩石类星河构造情况而异。

当挖深在25m-30m以上时,则应与隧道方案进行比较

3.2.3本设计路线方案比选的详细过程

本设计路线方案比选根据道路工程技术规范的相关要求进行,主要的技术经济指标包括:

表3-1 公路主要技术指标汇总

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