郑州航空工业管理学院
毕 业 论 文（设 计）
2010 届土木工程（道路桥梁方向）专业 100905236 级
题 目 姓 名 学号 指导教师 职称
内 容 提 要
本设计路段位于山西省晋城大同地区，根据已有资料进行新建二级公路设计。我所选择的设计路段是从K0+000至K1+687.19段，全长1687.19米，设计车速60km/h,路基宽度为10m。
本设计的内容主要有：路线设计，包括平面设计、纵断面设计、横断面设计；结构设计，包括路基设计，完成一公里横断面和路基土石方的计算及路基排水设计；路面设计，沥青混凝土路面设计。
整个设计应用纬地软件计算，并采用CAD2006进行绘图，严格按照老师的指导和要求完成。
关键词
二级公路；平面设计；纵断面设计；横断面设计；纬地
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Abstract
This design is located xx made by region, according to the existing material construction level 2 highway design.In this design, our task is to design an secondary road. The road, which is 1687.19m from K0+000 to K1+687.19m. The design speed is 60km/h and the wide of the subgrade is 10m.
A contents for design have:The flat surface line design, vertical section design, cross section design;Roadbed design ;Complete one kilometer cross sections are with the roadbed the calculation of square ground and roadbed drain the design;Road design.
The whole design calculate with Weidi and draws the engineering diagram with CAD2006. I complete the design under the teacher's leading request.
Keywords
level 2 highway；plane design; vertical section design ；cross section design；Weidi
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山西省晋城大同地区新建二级公路设计
第一章 设计总说明书
1.1设计的目的和意义
毕业设计是学生综合运用在校期间所学的理论，完成符合生产实际要求的公路工程设计任务，是提高学生的综合运用能力、促进学生由知识向能力转化的重要实践性教学环节，是对学生所学知识与技术的全面检验。在教师指导下，独立、系统、全面地完成公路设计，使学生掌握公路线形设计、工程实体设计以及设计文件编制的全过程。
通过毕业设计，既有助于提高学生综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快的适应工作环境。 1.2 设计题目
中部某市新建二级公路设计 1.3设计任务
1、 路线设计： 路线设计主要解决公路路线空间位置问题，其内容包括：
1) 路线平面设计：包括中线的平面设计以及路线平面图的绘制等。 2) 路线纵断面设计：包括纵断面拉坡，平纵线形综合处理，竖曲线设计以及中桩的填挖高度计算和纵断面图的绘制等。
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3）路线横断面设计：包括一般与特殊横断面设计，弯道超高、加宽。 2、 结构设计：结构设计主要解决公路各种人工构造物的具体布 置，结构类型设计和结构尺寸设计等，其内容包括：
1) 路基设计：选择路基断面形式，确定路基宽度；选择路堤填料与压实标准；确定边坡形状与坡度；路基排水结构设计；坡面防护与加固设计。
2) 路面设计，路面结构组合设计(面层、基层、垫层等设计)，路肩加固设计等。 1.4 道路基本概况
1.4.1 道路所在地区气象资料
位于山西晋城地区，属于暖温带季风气候，四季较分明，春季干旱多风，夏季受东南亚季风气候影响，炎热多雨，秋季温和凉爽，阴雨较多，冬季受西伯利亚高压气流控制，气候寒冷，雨雪稀少，平均气温11.7度，极端最高气温40.2度，最低气温-19.7度，最大冻深为1.51米，多年平均风速2.2米/秒。 1.4.2 沿线的工程地质及水文地质情况
沿线山体稳定，无不良地质状况，山坡地下水3米以下，洼地地下水1.5米以下。
1.4.3 沿线的植被及土壤分布情况。
树木较多，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。
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1.4.4 道路建筑材料及分布情况
公路沿线附近可采用的建筑材料：水泥、沥青、碎石、砂砾、石灰及粉煤灰等。 1.4.5 交通量资料
① 近期交通量
车型 数量（次/日） 三菱FR415 270 五十铃NPR595G 145
江淮HF140A 120 江淮HF150 170 东风KM340 320 东风SP9135B 150
五十铃EXR181L 120 轿车 180
② 交通增长率： 10% 1.4.6 技术标准
本路段公路采用二级公路技术指标，计算行车速度V=60公里/小时。
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1.5 道路采用的技术经济指标 1.5.1 道路平面设计
道路为山岭重丘区二级公路，设计车速为60km/h，道路全长1687.19m，起点桩号为K000+0.000，高程846.2649m，终点桩号为K1+687.19，高程830.3413m。
本次设计的平面线形中全线共设交点3个，曲线半径分别为400m，400m,650m, 竖曲线最小半径7000m平均交点个数1.778个/km，平曲线占线路总长58.6%,详见道路平面设计。 1.5.2 道路纵断面设计
在本设计项目中最大纵坡2.68％，变坡点共3个，竖曲线占路线总长18.1%，详见道路纵断面设计。 1.5.3 道路横断面设计
此公路为山岭重丘区二级公路，计算行车速度为60km/h，路基宽度为10m，其中行车道宽7.0m，两边土路肩各0.5m。路拱坡度为2％，详见道路横断面设计。
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第二章 路线设计
2.1公路等级
本公路设计为二级公路。 2.2 选线
选线是根据路线基本走向和技术标准，结合地形、地质条件，考虑安全、环保、土地利用和施工条件以及经济等因素，通过全面比较，选定线路中线的过程。选线是在道路规划线路起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能够符合使用要求的道路中心线的工作。它面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济条件，需要考虑多方面因素。为达此目的，选线必须由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，才能定出最合理的路线来。
众所周知，道路是一条三维实体，它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构筑物。但是，这并不等于说，凡是道路设计都必须包括上述内容，其中的桥梁、涵洞和桥梁是可选的，就是说需要的时候就设置，不必要的情况下自然就不必设置。一般所说的路线，是指该道路的道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影称作路线的
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平面。沿道路中线竖直剖切之后再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横断面。道路路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。为了研究和叙述的方面，人为地把道路路线设计分解为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。其实三者是相互关联的，既要分别进行，又要综合考虑。 2.2.1 总体设计与选线 （1）线路的走向
路线走向的选择，应根据指定的路线基本走向(路线起、终点和中间主要控制点)和公路等级及其使用任务和功能，结合地形、地质、水文、气象、筑路材料等自然条件，充分考虑农业及环保等方面的要求，注意城镇发展、工业布局、资源分布等状况，以及由面到带，从所有可能的路线方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优的路线走向方案。在路线走向和公路等级确定后，应对全线总体布局做出设计，其要点如下：
1、根据地形特征、公路等级、预测交通量及其使用任务和功能，论证采用的设计速度。
2、路线起、终点除必须符合路网规划要求外，对起、终点前后一定长度范围内的线形必须做出接线方案和近期实施的具体设计。
3、合理划定设计路段长度，恰当选择不同设计路段的衔接地点，处理好衔接处前后一定长度范围内的线形设计。
4、根据预测交通量、公路的使用任务及功能、地形、地质、工程难易程度，论证车道数及路基、桥梁、隧道的宽度。
5、根据沿线主要城镇规划，确定与其连接方式、地点。
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6、根据沿线OD调查资料、公路的使用任务与功能以及路网规划，确定互通式立体交叉位置及其与市(镇)的连接方式。
7、根据路线所在地区的地形复杂程度，调查沿线由于高填深挖造成的路基稳定、水土保持、取弃土量等问题，提出解决的技术方案，并与建隧设桥的方案相比较，合理选择深挖、建隧和高填、设桥的最佳方案。
8、调查沿线重大工程地质病害范围，确定绕避或整治方案。 9、根据公路的功能，确定交通安全设施、交通管理设施，以及停车区、服务区的布局与位置。
10、对收费公路收费制式、收费方式、站点布置的论证。 11、应综合考虑互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、大型桥梁、隧道等的位置和间距，以保证交通运行安全所需的最小距离。
12、根据路线所在地区，综合论证通道需要的高度。
13、考虑公路与沿线环境协调及采用的环境保护对策，论述绿化、环保的最终效果。
14、拟分期修建的工程，必须在按总体规划的技术标准做出整体设计的基础上，制定分期修建方案，并做出分期实施的设计。
15、应综合考虑绿化及路侧设计所需用地。
16、应广泛采用航测、遥感、地质判释、GPS全球定位系统等先进技术。对各种工程结构、设施应采用新技术、新工艺、新材料，使总体协
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调、配套，并符合因地制宜的原则，不断提高总体设计质量。 （2）路线的控制点
路线起、终点和指定必须相连接的城镇以及指定的特大桥、特长隧道位置，为路线基本走向的控制点。大桥、隧道、互通式立体交叉、铁路交叉等的位置，原则上应服从路线基本走向，一般作为路线走向控制点。一般构造物及中小桥涵的位置应服从路线走向。 （3）选线原则
1、在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。
2、路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。公路路线设计是一项立体线形设计，应注意立体线形设计中平、纵、横面的舒顺、合理的配合。在工程量增加不大时，平、纵应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或极限指标，也不应不顾工程量的大幅增加，而片面追求高指标。
3、选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或经济林园(如橡胶林、茶林、果园)等。对沿线必须占用的田地，应按国家及地方有关规定执行。
4、通过名胜、风景、古迹地区的公路，应与周围环境、景观相协调，对桥、隧、一些路段的沿线设施，应适当注意与该地区相适应的美学设计，以与环境融为一体。注意保护原有自然状态和历史文物遗址。 5、选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对公路工程的影响。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待。一般情况下路线应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。对于高填深挖路基地段，应做好路基边坡岩土情况的勘测工作，查清边坡及基底情况，据以进行填(挖)边坡的稳定计
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算，必要时采取切实可行及安全可靠的防护措施。
6、选线应重视环境保护，注意由于修建公路及汽车运行所产生的影响与污染等问题，具体应注意以下几个方面：
1、平原微丘区公路选线应着重论证以下影响因素：填方、取土、弃土对农业资源、土壤耕作条件的影响；路面径流对养殖业水体的影响。
2、重丘山岭区公路选线应着重论证以下影响因素：高填、深挖对自然景观、植被的影响；公路的分割与阻隔对珍稀动、植物资源的影响；对水土流失的影响；开挖、废方堆弃、爆破作业等诱发地质灾害的影响。
3、绕城线或连接城市出入口的公路选线应着重论证以下影响因素：拆迁的影响；对城市建设和规划布局的影响；阻隔出行、交往的影响；交通噪音的影响；环境空气污染的影响；与环境敏感点的距离的影响。 2.2.2 选线目的
道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级、标准，结合地形、地质、地物及沿线条件，综合平、纵、横因素，在实地上或纸上选出道路中线的平面位置。
具体到本设计上说，就是通过对各种限制的逐步满足，在已知的地形图上画出一条道路中线。 2.2.3 选线任务
道路选线就是确定道路的走向和总体布局，具体确定道路的交点位置和选定道路的曲线要素，通过纸上或实地选线，把道路的平面位置确定下来。
说得通俗一些，选线的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。
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具体到本设计上，就是在地形图上确定道路的走向和路线的线形，然后具体定出道路的直线、圆曲线、缓和曲线等各自的长度、交点位置、曲线转角、曲线半径等要素。 2.3定线 2.3.1 定线方法
定线指的是根据既定的技术标准和路线方案，结合有关条件，从平面、纵断面、横断面综合考虑，具体定出道路中线的工作。公路定线质量还在很大程度上取决于采用的定线方法，常用有直接定线和纸上定线两种方法。在道路的勘测设计中，一般是先在地形图上进行纸上定线，然后进行实际定线，技术标准高的、地形、地物复杂的路线必须使用“纸上定线”，然后把纸上路线敷设在地面上。“直接定线”省去了纸上定线这一步，所以只适用于标准较低的路线。在本设计中，道路等级为二级，且地形、地物较为复杂，故线路采用“纸上定线”的方法。 2.3.2定线原则
定线的任务是按照一定的技术标准，在选线布局阶段选定的“路线带”（或叫定线走廊）的范围内，结合细部地形、地质条件、综合考虑平、纵、横三面的合理安排，确定并通常实地定出道路中线的确切位置。
1 、在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证，比选的基础上，选定最优路线方案。
2 、路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标。不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。
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3、 选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，道路平面线形应与地形、地质、水文等结合，并符合各级道路的技术指标。
4 、选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。
5 、选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。
定线是公路设计过程中很关键的一步。它不仅要解决工程、经济方面的问题，而且对如何使公路与周围环境想配合，以及公路本身线形的美观等问题都要在定线过程中给予充分的考虑。
本项目是公路新建工程，由于地形比较复杂、落差较大，故为了减少填挖方量，达到标准要求，优化线形，采用了沿等高线的走向布线。个别无法避免的地方，只好直穿等高线了，但尽量使其交角小。 2.3.3 定线步骤 1、试坡
定均坡线。在山岭重丘地带，根据等高线间距和所选定的平均纵坡（视路线高差大小，一般选5%-5.5%）按计算得等高线间平均长度a(a=等高距/平均纵坡)进行试坡（用分规卡等高线），将各点连成折线，即均坡线 2、定导向线
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分析这条均坡线对地形、地物等艰苦工程和不良地质的避让情况。如有不合理之处，应选择出须避让的中间控制点，调整平均纵坡，重新试坡。经过调整后得出的折线，称为导向线。 3、平面试线
穿直线：按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，穿线交点，初定路线导线（初定出交点）。敷设曲线：按照路中线计划通过部位选取且注明各弯道的圆曲线的长度。平面试线中要考虑平﹑纵﹑横配合，满足线形设计和《标准》的规定和要求，综合分析地形、地物等情况，穿出直线并选定曲线半径。 4、修正导向线
纵断面控制是在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线，（可用分规直接在图纸上量距，确定地面标高），进行初步纵坡设计，并根据纵坡设计情况修正平面线形。
横断面较核是根据初步纵坡设计，计算出路基填挖高度，绘出工程困难地段的路基横断面图（如地面横坡陡或工程地质不良地段等），根据路基横断面的情况修平面线形。 2.4 路线方案的比选
路线是道路的骨架，它的优劣影响道路功能的发挥和在路网中的作用。路线设计除受自然条件影响外，尚受诸多社会因素的制约。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系。
路线方案比选是对有比较价值的路线方案进行技术指标、工程造价、自然环境、社会环境等重要影响因素进行同等深度的技术经济论证及效
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益分析，通过调查、分析、比较、选择，提出合理的推荐方案。方案比选可按照上述技术、经济、效益等的计算比较，确定推荐的路线方案。如有路线局部方案，应分别进行定线设计，经论证比较定出推荐方案，路线方案比较选择主要考虑下列因素：（1）路线长度；（2）平、纵面线形指标的高低及配合情况；（3）占地面积；（4）工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量）；（5）造价等。
此公路有两个方案可供选择：方案一全长1687.19m，挖填方分别为110779m3、117969m3,平曲线线性符合地质地貌，方案二全长1692.70m，挖填方分别为202379m3、178172m3,平曲线符合地质地貌。如下图：
方案一
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方案二
经过从线路长度；平、纵面线形指标的高低及配合情况；占地面积；工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量）；造价等考虑选取方案一为施工方案。
第三章 路线平面设计
3.1平面设计原则
1、平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
2、除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。
3、保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。
4、应避免连续急弯的线形，这种线形给驾驶者造成不便，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缓和曲线。
5、平曲线应有足够的长度，如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间
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过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。 3.2 平曲线要素值的确定
平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。 3.3 基本形曲线几何元素及其公式
按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个的。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《公路工程技术标准》规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循、旅客感觉舒适、行车更加稳定、增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：1：1。这一点非常的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调、美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅，已经到达了要求。
在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定，除应满足最小长度外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。
平曲线主要参数的规定，如表2-1。
本设计公路平曲线半径分别为半径：400m、400m、650m；缓和曲线长度分别为：120m、120m、60m；竖曲线半径分别为：7000m、8300m，经验证均满足要求。
表2-1二级公路主要技术指标表 设计车速 平曲线
60km/h 一般最小半径 - 17 - 200m
极限最小半径 缓和曲线最小长度 不设超高的圆曲线最小半径 最大纵坡 凸曲线 凹曲线 一般最小半径 极限最小半径 一般最小半径 极限最小半径 125m 50m 路拱≤2.0% 1500m 路拱＞2.0% 1900m 6% 2000m 1400m 1500m 1000m 交点间距计算公式为 LX2X12Y2Y12 （2.1） 导线方位角计算公式为 BarctgY2Y1
X2X1 （2.2）
3.4 有缓和曲线的圆曲线要素计算公式
1．在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：
L2L4SSp （2.3） 324R2384R
LSL3Sq （2.4） 22240R
图2-1 按回旋曲线敷设缓和曲线
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028.6479T(Rp)tgL(20)LS （2.5） R2q （2.6） R2LS （2.7） R （2.8）
180E(Rp)sec
2 J2TL LyL2LS 式中:
T——总切线长，（m）； L——总曲线长，（m）；
Es——外距， （m）；
J——校正数， （m）； R——主曲线半径,（m）；
——路线转角， （°）；
0——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；
q——缓和曲线切线增值，（m）；
p——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（m）；Ls——缓和曲线长度，（m）；
Ly——圆曲线长度，（m）。
2． 主点桩号计算
ZHJDT （2.11）
HYZHLS （2.12） YHHYLY （2.13）
HZYHLS （2.14）
QZHZL/2 （2.15）
JDQZJ/2 （2.16）
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（2.9）
（2.10）
3.5 路线曲线要素计算 3.5.1．路线简介
该二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：
全长：1687.19米 交点：3个
半径：400米，400米，650米
缓和曲线长度：120米，120米，60米， 3.5.2曲线要素计算
主点里程桩号计算见附表 3.6各点桩号的确定
在整个的设计过程中就主要用到了以上的三种线形，在一公里多的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。
在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（即桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。
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第四章 路线纵断面设计
K0+000-K1+687.19的最大纵坡坡度为2.68%,坡长645.01m；最小纵坡坡度为0.702%，坡长297.1m。 4.1纵断面设计原则
1、纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。
2、为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。 3、山城道路及新辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。
4、机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。
5、纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑。
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4.2纵断面设计注意事项
１、路线经过水文地质条件不良地段时，应提高路基标高以保证路基稳定。当受规划控制标高限制不能提高时，应采取稳定路基措施。
２、旧路改建在旧路面上加铺结构层时，不得影响沿路范围的排水。 ３、沿河道路应根据路线位置确定路基标高。位于河堤顶的路基边缘应高于河道防洪水位０．５ｍ。当岸边设置挡水设施时，不受此限。位于河岸外侧道路的标高应按一般道路考虑，符合规划控制标高要求，并应根据情况解决地面水及河堤渗水对路基稳定的影响。
４、道路纵断面设计要妥善处理地下管线覆土的要求。 ５、道路最小纵坡度应大于或等于０．５％，困难时可大于或等于０．３％，遇特殊困难纵坡度小于０．３％时，应设置锯齿形偏沟或采取其他排水措施。
6、山城道路应控制平均纵坡度。越岭路段的相对高差为２００～５００ｍ时，平均纵坡度宜采用４．５％；相对高差大于５００ｍ时，宜采用４％，任意连续３０００ｍ长度范围内的平均纵坡度不宜大于４．５％。
机动车车行道最大纵坡度推荐值与限制值见表。
表4.1 最大纵坡度推荐值与限制值
计算行车速度（km/h） 最大纵坡度推荐值（%） 最大纵坡度限制值（%） 80 4 6 60 5 7 50 5.5 40 6 8 30 7 9 20 8 注：1.海拔8000-4000m的高原城市道路的最大纵坡度推荐值按表列数值减小1%。 2.积雪寒冷地区最大纵坡度推荐值不得超过8%。
4.3坡长限制规定 坡长限制规定如下：
1、设计纵坡度大于表4.2所列推荐值时，可按表4.2的规定限制坡
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长。设计纵坡度超过５％，坡长超过表4.2规定值时，应设纵坡缓和段。缓和段的坡度为３％，长度应符合第二条规定。
表4.2 纵坡限制长度
计算行车速 60 5.5 500 6 400 6 400 6.5 350 7 300 50 6 350 6.5 300 7 250 40 8.5 300 7 250 8 200 度（km/h） 80 纵坡度（%） 5 纵坡限制坡长（m） 600 2、各级道路纵坡最小长度应大于或等于表4.3的数值，并大于相邻两个竖曲线切线长度之和。
表4.3 坡段最小长度
计算行车速度（km/h） 坡段最小长度（m） 80 290 60 170 50 140 40 110 30 86 20 60 3、在设有超高的平曲线上，超高横坡度与道路纵坡度的合成坡度应小于或等于表4.4规定值。
表4.4 合成坡度
计算行车速度（km/h） 合成坡度（%） 80 7 60 6.5 50 40 7 30 8 20 注：积雪地区各级道路的合成坡度应小于或等于5%
4、各级道路纵坡变更处应设置竖曲线。竖曲线采用圆曲线。竖曲线半径及最小长度见表十五。设计中应采用大于或等于表十五一般最小半径值；特殊困难时，应大于或等于极限最小半径值。
表4.5 竖曲线最小半径
行车速度km/h 项 目 凸形竖极限最曲线 80 30060 1200 50 900 45 40 500 400 35 30 25 20 15 300 250 150 100 60 小半径 0 - 23 -
一般最极限最曲线 一般最4501802701800 1000 1500 60 1350 700 1050 40 750 550 850 小半径 0 凹形竖小半径 0 小半径 0 竖曲线最小长度 70 600 450 700 450 350 550 400 250 400 250 170 250 150 100 150 90 60 90 40 35 30 25 20 20 16 注：按竖曲线半径计算竖曲线长度小于表列数值时，应采用本表最小长度。
6、桥梁引道设竖曲线时，竖曲线切点距桥端应保持适当距离，大、中桥为１０～１５ｍ，工程困难地段可减为５ｍ。 4.4 道路纵断面设计 4.4.1点绘地面线
根据各里程桩号及对应的地面高程，点绘出路线地面线 。 4.4.2拉坡 调坡 定坡
确定设计高程时，应根据《公路路线设计规范》规定公路的最大纵坡、限制坡长、纵坡折减、合成坡度等，并结合路线起终点、桥隧、交叉口、越岭线垭口、沿溪线水位等控制点和经济点的高程，确定出公路路线纵断面设计线。该设计线必须满足技术标准，又尽可能照顾平纵面线形的协调。同时还是最经济的设计。 4.4.3确定纵坡度，变坡点的位置
高程纵断面设计线不宜太碎，应保证最小坡长要求，变坡点位置应选择在整10m桩号上，变坡点高程精确到小数点后三位，中桩精度小数点后三位。坡度值为“0.00%”。方案一中边坡点桩号分别为K0+510、K0+960，
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边坡点高程分别为852.997m、849.838m都满足《规范》要求。 4.4.4纵断面图的详细设计
选取各变坡点处竖曲线半径：计算各竖曲线要素。根据设计资料绘制出路线中桩点的地面线，并写出纵断面设计图的地质土壤情况，地面标高里程桩号、桥涵位置、孔径、结构类型、水准点的高程和位置坡度、填挖高度、与公路交叉的位置。纵坡设计应考虑汽车的性能。有利于安全.提高车速. 减少大气污染。应当避免出现小于0.3%的不利于排水的纵坡度。
4.4.5 平、竖曲线的组合
1、 平、竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 2、平、竖曲线大小应保持均衡。
3、 暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合合理。 4、 有些平、竖曲线应避免组合。 4.4.6竖曲线要素的计算
LR （4-12）
i2i1 （4-13） TLR22 （4-14）
T2E2R （4-15）
注：R—竖曲线半径
T—竖曲线切线长 E—外距
i2— 前段坡线坡度
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i1—后段坡线坡度
当ω﹥0时为凹型竖曲线；ω﹤0时为凸型竖曲线。 竖曲线起点高程=变坡点高程±T
注：起点位于上坡段取负；起点位于下坡段取正
切线高程=竖曲线起点高程+Xi 设计高程=切线高程±h 填挖高度=设计点高程-地面高程 注：凹型竖曲线取正；凸型竖曲线取负； x—计算点到竖曲线起点距离
i—坡线的中纵坡度；上坡取正；下坡取负；
h—竖曲线上任意点的距离 竖曲线表附后。
4.4.7 平纵线形设计应注意避免的组合
1、应避免在凸型曲线的顶部和凹型竖曲线的底部插入小半径平曲线。 2、应避免在凸型竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部与反向平曲线变曲点重合。
3、在长直线段或长平曲线内要尽量设成直坡线避免设置凸凹看不见的线形。
4、平曲线长直线段内不要插入短的竖曲线。
5、应避免在长直线上设置长坡凹型竖曲线路段这种路段易产生视觉的错觉 造成超速行驶。
本章对公路纸上定线和方案的确定进行了详细介绍，同时包括了路线平面设计（平曲线半径及缓和曲线长度计算、等高线的绘制、平曲线的超高计算）、路线纵断面设计（点绘地面线，拉坡.调坡.定坡，确定纵坡度.变坡点的位置，纵断面图的详细设计以及竖曲线要素计算等），还阐述了平、竖曲线的组合方式及平纵线形设计应注意避免的组合．
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第五章 路线横断面设计
道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括行车道、路肩、排水沟、边沟、边坡、截水沟等设施构成的。 5.1 横断面设计的原则
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等外，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。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线
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位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。
4、沿河及受水浸水淹路段，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换填并压实，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 公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面图。 5.2 横断面设计综述
在此二级公路的横断面设计中，为保证最小挖土高度，全线填挖基本平衡，填方稍多，最高挖土高度为15m左右。 1、路拱坡度
根据规范二级公路的应采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜，不小于1.5％。本公路横坡为2.0%。 2、 路肩坡度
直线路段的硬路肩，应设置向外倾斜的横坡。曲线外侧的土路肩横坡方向及其坡度值如表4-1。
表4-1 路肩横坡方向及其坡度表
行车道超高值（%） 曲线外侧路肩横坡方向 2、3、4、5 6、7 8、9、10 向外侧倾斜 向内侧倾斜 向内侧倾斜 1 与行车道行坡相同 曲线外侧路肩坡度值（%） 2 5.3 弯道的超高和加宽 5.3.1 平曲线的加宽
汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮迹半径最小，且
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偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。但是本公路是二级公路可以不考虑加宽，故加宽省略。 5.3.2 曲线的超高
为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。当汽车等速行驶时，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适宜的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。
此二级公路设计中主要采用绕内侧边缘旋转的方法进行曲线的超高。先将外侧车道绕道路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽的内侧车道边线旋转，直至超高横坡值。绕边线旋转由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此种方法。横断面上超高值的计算公式见表4-2。
表4-2 绕边线旋转超高值计算公式
超高 位置 计 算 公 式 — xx0hc xx0 注 外缘 圆曲 线上 ,bjij(bjb)ih 1．计算结果均为与设计高之高差 2．临界断面距缓和段起点：h中缘c bjijBih2 ,,bjij(bjb)ihh内缘c 外缘 过渡段上 hcx bj(ijiG)[bjiG(bjB)ih]bjijxlcx0 iGLcih xbLc3．x距离处的加宽值： B,hbiiGjj中缘cx 2 Bxih2Lcbxx,,bi(bb)ihbi(bb)ihjxjxG内缘cx jj jjLc- 29 -
1、 超高
《公路路线设计规范》规定：二级公路的最大超高值为8％。 2、 超高缓和段
超高缓和段长度：为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下式进行计算：
LCip （4.9）
式中： ——旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度，（m）；
i——超高坡度与路拱坡度代数差，（%）；
p——超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间相对升降的比率。
超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。
路线横断面设计综述： 路拱坡度：2.0%； 路肩坡度：3.0%；
超高度可按《公路路线设计规范》选取，本路段圆曲线超高值分别为：iy1=6%，iy2=5%，iy3=3%。 5.4 横断面的绘制
道路横断面的布置及几何尺寸，应能满足交通、环境、用地经济、城市面貌等要求，并应保证路基的稳定性。此段路的路基土石方数量见路基土石方数量计算表。路基设计的主要计算值见路基设计表。绘制步骤：
1、在计算纸上绘制横断面的地面线；
2、从“路基设计表”中抄入路基中心填挖高度，对有超高和加宽的曲线路段，还应抄入“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据；
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3、根据现场调查得出来的“土壤、地质、水文资料”参照“标准横断面”，画出路幅宽度、填或挖的边坡坡线，在需要设置各种支挡和防护工程的地方画出该工程结构的断面示意图；
4、根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、等的位置和断面形式。
由于手工作业工程数量极大，为提高绘制效率，本次横断面为纬地CAD自动生成。
5.5路基土石方数量计算与调配
路基土石方是道路工程的一项重要工作量，在设计和路线方案比选中，路基土石方数量是评价道路测设质量的主要技术经济指标之一。 5.5.1土石方数量计算
本设计路段采用平均断面法计算土石方数量，即若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近,则可假定两断面之间为一棱柱体,其体积的计算公式为:
1V(F1F2)L
2式中: V——体积,即土石方数量(m3)；
F1,F2——分别为相邻两断面的面积(m2)；
L——相邻断面之间的距离(m)。 5.5.2 路基土石方调配
土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向，以
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及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。 5.5.2.1 土石方调配原则
1、土石方调配应按先横向后纵向的次序进行；
2、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）；
3、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；
4、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，对于取土和弃土地点应事先同地方商量；
5、不同性质的土石应分别调配；
6、回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。 5.5.2.2 土石方调配方法
土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。具体调配步骤是：
1、土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁，供调
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配时参考。
2、弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。
3、在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考。
4、根据填缺挖余分布的情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案。方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中。
5、经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或弃方栏内。
6、土石方调配后，应按下式进行复核检查： 横向调配+纵向调配+借方＝填方
横向调配+纵向调配+弃方＝挖方
挖方+借方=填方+弃方
检查一般是逐页进行复核的，如有跨页调配，须将其数量考虑在内，通过复核可以发现调配与计算过程有无错误。经过核证无误后，即可分别计算计价土石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供土石方工程数量。
5.5.3 土石方数量表编制
土石方数量表见总图。
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第六章 路基设计
6.1 路基横断面布置
根据本公路设计要求和《公路工程技术标准》规定，本二级公路横断面技术指标为：路基宽度为10m，其中路面宽度为7.00m，无须设置中央分隔带，硬路肩宽度为0.75×2=1.5m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m，路面和硬路肩横坡为2%，土路肩横坡为3%
图5-1 公路路基宽度示意图
6.2 路基最小填土高度
由纵断面设计图可知，本条二级公路的路基最小填土高度为 0.7m，且该公路路基填方边坡采用1：1.5的坡度。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》，如表5-1所示。
表5-1 土质路堤压实度标准
填挖类别 零填即挖方
路面以下深度（m） 0～0.30 - 34 -
路基压实度 二级公路 ≥95
0.30～0.80 0～0.30 填方 0.30～0.80 0.80～1.50 1.50以下 ≥95 ≥95 ≥94 ≥92 路基填料填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。
桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。二级公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合表5-2的规定。
表5-2 路基填料最小强度和最大粒径要求
填料最小度（CBR）（%） 项目分类 路面底面以下深度（m） 二级公路 填方路基上路堤 填方路基下路堤 0.8～1.5 1.5以下 3 2 注：当路床填料CBR值达到表列要求时，可采取掺石灰或其它稳定材料处理。
6.3 路基边坡
由横断面设计查《公路路基设计规范》可知，当二级公路路基边坡小于8m时采用1：1.5的坡度，当路基边坡大于8m时采用1：1.75。路堑开挖路段小于8m时采用1：0.5的边坡坡度，大于12m的挖方路段，m以下采用1：0.5的边坡坡度，8m以上采用1：0.75的边坡坡度。 6.4 路基压实标准
路基压实采用重型压实标准，压实度应符合《公路路基施工技术规
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范要求》。
表5-3 路基压实度
路基压实度 填挖类别 路面以下深度（m） 二级公路 0～0.30 零填即挖方 0.30～0.80 0～0.30 0.30～0.80 填方 0.80～1.50 1.50以下 ≥94 ≥92 ≥95 ≥95 ≥95 6.5 路基填料
填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。 6.6 路床处理
1、路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。
2、挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。
3、填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理。底土密实，地面横坡缓于1：2.5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或
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腐殖土土应予以处理深除。当陡于1：2.5时，地面须挖成阶梯式，梯宽2.0m，并做2%的反坡。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。
水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基说，应按特殊路基处理。 6.7 路基防护
路基防护措施根据地质、地貌、水文、填挖高度等情况确定。本公路基防护及支挡工程种类较多，包括：植草、浆砌片石护坡、人字型骨架防护、浆砌片石护面墙、浆砌片石挡土墙。
1、一般地段若路基填土在常水位以上或局部浅挖方路堑地段，边坡采用植草防护。
2、路堤边坡在临河常水位以下的地段，一般采用浸水预制快护坡防护。
3、挖方为1级的土质路堑边坡，当路基边坡稳定时，采用人字型骨架防护。
4、对于风化严重的泥质、粉砂质板岩，因多数地段呈碎、块状，节理及裂隙发育，坡面采用浆砌片石护面墙进行防护。
5、部分半填半挖或陡坡路堤，根据具体情况设置护脚、护肩。 6.8路基附属设施
与路基工程有关的附属设施有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道。这些设施是路基设计的重要组成部分，合理的设置这些设施是十分重要的 （1）取土坑与弃土堆
路基土石方的填挖平衡是公路路线设计的基本原则，但再实际情况
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中往往难以做到完全平衡。当工程有借方和弃方时，首先要合理的选择地点，即确定取土坑和弃土堆的位置。路旁取土坑，深度约为1m或稍大些，宽度依用土数量和用地允许而定。为防止坑内积水危害路基，当堤顶与坑低高度不足2.0m时，再路基坡脚与坑之间需设宽度≮1.0m的护坡平台，坑低设纵横排水坡及相应设施。
路基开挖的废方应尽量加以利用，如用以加宽路基或加固路堤，填补坑洞或路旁低洼。废方一般选择路旁低洼处，就近弃堆。当原地面斜坡度小于1：5时，路旁两侧均可以设弃土堆，路面较陡时，宜设在路基下方。
（2）护坡道与碎落台
护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，设置的目的是为了加宽边坡横向距离，减小边坡平均坡度。护坡道最少宽为1m。通常护坡道宽度d，视边坡高度h而定，h≥3.0m时，d＝1.0m；h＝3～6m时，d＝2m；h＝6～12m时，d＝2～4m。护坡道一般设在挖方坡脚处，边坡较高时亦可设在边坡上方及挖方边坡的边坡处。
碎落台设于石质或土质土的挖方边坡坡脚处，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，一保护边沟不致阻塞，亦有护坡道的作用。碎落台宽度一般为1.0～1.5m。碎落台上的堆积物要定期清理。对于本次工程来说，由于填挖方和沿线地质情况良好，因此可以不设置护坡道和碎落台。 6.9路基排水结构设计 6.9.1 排水设计原则
1、二级公路路基路面排水应进行综合设计，使各种排水设施形成一个功能齐全，排水能力强的完整排水系统。
2、路基排水设计应与农田水利建设规划相配合，防止冲毁农田或危害农田水利设施，当路基占用灌溉沟渠时，应予恢复，并采取必要的防渗措施。
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3、公路穿过村镇居民区时，排水设计应与现有供、排水设施及建设规划相协调。
4、排水困难地段可通过提高路基或采取降低地下水位、设置隔离层等措施，使路基处于干燥、中湿状态。 6.9.2 边沟排水
本设计路段采用边沟排水。边沟一般设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧,多与路中线平行,用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。边沟的纵坡(出水口附近除外)一般与路线纵坡一致。平坡路段,边沟宜保持不小于0。5%的纵坡。特殊情况容许采用0.3%，但边沟口间距宜减短。
边沟的横断面形式有梯形、矩形和三角形以及流线形等。一般采用梯形,梯形边沟内侧边坡为1:1.0——1:1.5,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。梯形边沟的底宽与深度约0.4—0.6m,水流少的地区或路段,取低限或更小,但不宜小于0.3m；降水量集中或地势偏低的路段,取高限或更大一些。边沟可采用浆砌片石,栽砌卵石和水泥混凝土预制块防护。筑砌用的砂浆强度本公路采用M5。边沟出水口附近,水流冲刷比较严重,必须慎重布置和采取相应的措施。 6.10 路基加固与坡面防护 6.10.1 路基加固
路基敷设于天然地基上，自身荷载较大，要求地基应具有足够的承载能力，以保持地基稳定，需对地基进行加固。加固的方法有：换填土层法、重捶压实法、排水固结法、挤密法、化学加固法。本设计采用的是换填土层法。砂垫层厚度为0.8米，以中粗砂为主，颗粒的不均匀系
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数在2-4之间。 6.10.2 坡面防护
坡面防护主要是保护路基边坡表面免受雨水的冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，从而保路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。
本设计路段采用浆砌片石防护。浆砌片石护坡0.3m～0.5m以上的块（片）石砌筑，其厚度一般为0.2～0.5m。基础要求坚固，底面宜采用1：5向内倾斜的坡度。浆砌片石护坡每长10～15m，应留宽约为2.0cm的伸缩缝。护坡的中下部位应设（10×10）cm的矩形或直径为10cm的圆形泄水孔（间距一般为2～3m），泄水孔后0.5m范围内应设置反滤层。对于路堤边坡上的浆砌片石护坡，应在路堤沉实或夯实后施工，以免应路堤沉落而引起护坡的破坏。
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第七章 沥青路面设计
7.1概述
路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。通常路面结构划分为面层、基层和垫层3个层次。
路面是道路主要组成部分，它的好坏会直接影响行车速度，安全和运输成本。路面要求有强度和刚度，稳定度，表面平整度，和抗滑性，本段设计为沥青路面。
沥青混凝土路面优点有:半刚基层整体强度高，承载能力强，可以减薄沥青面层厚度，造价相对柔性基层低。另外，沥青混凝土路面不用考虑接缝防裂，沥青路面比水泥路面有养护更方便，通车更快，但是养护成本高。在相同的平整度水平下，沥青路面比水泥路面要舒适。
综合以上等因素，本设计选择沥青混凝土路面。 7.2路面基层设计 7.2.1 基层的要求
基层是直接位于面层下的结构层次，是路面结构中的重要组成部分。本二级公路采用的是沥青面层，因此对基层的质量的要求也就更为严格。沥青路面的基层应符合下列要求：
①具有足够的强度和刚度； ②具有良好的稳定性；
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③里程表面必须平整； ④基层与面层结合要良好。
表7-1 路面结构层
各层名称 各层厚度/cm 细粒式沥青混凝土 3 中粒式沥青混凝土 4 粗粒式沥青混凝土 6 石灰粉煤灰碎石 22 石灰土 25 7.2.2 基层的结构
根据沥青路面对基层的要求，本次二级公路的基层采用2层结构，底基层采用石灰土，厚度为25cm；上基层采用石灰粉煤灰碎石，厚度为22cm。
基层浇筑完成后应及时进行养生保护，浇洒透层油并尽快的铺筑沥
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青面层，防止应暴晒出现干裂。 7.3路面设计基础知识
7.3.1路面容许弯沉和设计弯沉值
弯沉值的大小反映了路基路面的强弱，在相同车轮荷载下，路面的弯沉值愈大，则路面的抵抗垂直变形的能力愈弱，反之则强。
路面容许弯沉值是指路面在使用期末的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。当路面达到某种临界状态时，累计交通量同容许弯沉值之间存在良好的双对数关系。这种关系可普遍地表示为：
lRB Ne式中：lR――容许回弹弯沉值/cm；
Ne――累计当量轴载作用次数；
B――回归系数；
β――lR随N改变地变化率。
路面设计弯沉值是根据设计年限内每个车道通过地累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的，相当于路面竣工后第一年不利季节、路面在便准轴载100kN作用下，测得的最大回弹弯沉值。路面设计弯沉和容许弯沉的关系实际上反映了路表弯沉字使用期间的变化。经过大量的测试和分析，得到路面设计弯沉值的计算公式如下：
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0.2 Ld600NeAcAsAb （7-2）
式中： Ld――路面设计弯沉值，0.01mm，该值是在标准温度，标准轴
载作用下，测定的路表回弹弯沉值，对半刚性基层用5.4m弯沉仪，对柔性基层采用3.6m弯沉仪；
Ne――设计年限内一个车道上累计当量轴次；
Ac――公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路
为1.1，三四级公路为1.2；
Ab――基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大
于20cm时，Ab＝1.0，若面层与半刚性基层之间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时仍为1.0；柔性基层、底基层或柔性基层厚度大于15cm，底基层为半刚性下卧层时为1.6；
As――面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌沥青碎石、
乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1；沥青表面处治为1.2；中低级路面为1.3。
7.3.2标准轴载与轴载换算
我国在路面设计时以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ－100表示。在本次设计中采用的标准轴载为100kN。
当以设计弯沉值作为设计指标及沥青层层底拉应力验算，凡轴载大于25kN的各级轴载Pi的作用次数ni，均应按下式换算成标准轴载P的当
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量作用次数N。
P NC1CnPi12iki4.35
式中： N――标准轴载的当量轴次，次/日；
ni――被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日； P――标准轴载，kN；
Pi――被换算车辆的各级轴载，kN； k――被换算车辆的类型数；
C1――轴数系数，C1＝1＋2（m－1），m是轴数。当轴间
距大于3m时，按单独的一个轴载计算，当轴载间距小于3m时，应考虑轴数系数；
C2――轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为
0.38。
当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于5kN的各级轴载Pi
的作用次数ni，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N’。
''P NC1CnP
i1'i2ik8式中： C――轴数系数，C＝1＋2（m－1）；
''11C'2――轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组
为0.09。
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7.3.3土基回弹模量值的确定
工程上通常采用承载板试验或弯沉测定的方法确定路基土和路面材料的回弹模量值，并将这种回弹模量作为弹性模量。当前确定土基回弹模量的方法有现场实测法、查表法、室内实验法和换算法。本次设计采用的查表法。通过查询二级自然区划土组土基回弹模量参考值来得出计算所要用到的一些基本数据。 7.3.4路面材料设计参数值
材料模量值是表征材料刚度特征的指标。一般在选定配合比的基础上，按有关规程的规定实测材料的设计参数，并论证地确定各处材料的计算模量和抗拉强度。本设计中的二级公路的路面设计是以路面设计弯沉值计算路面结构厚度时，采用20℃的抗拉压模量。 7.3.5 结构层材料的容许拉应力
我国沥青路面设计除了以路面设计弯沉为设计控制指标之外，对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力。要求结构层底面的最
大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力，在路面设计通常表示为： mR
结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。通常用式：
SPKS R
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式中： R――路面结构层材料的容许拉应力，MPa；
sp――结构层材料的极限抗拉强度，MPa，由实验确定。 Ks――抗拉强度结构系数。
7.4沥青路面设计
沥青路面属于柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基与基层的特性。沥青路面的抗弯拉强度较低，因而要求路面的基础应具有足够的强度于稳定性，所以，在施工时必须掌握路基土的特性进行充分的压实。对软弱土基或翻浆路段还应加以特殊的处理。在设计过程中必须合理的确定沥青混合料的配合比，并且做好接缝处理。
新建沥青路面的计算通常按以下步骤进行： 1、对交通组成进行分析，了解不同车型的轴重 2、以100KN作为标准轴载，进行轴载换算 3、计算设计年限内的累计当量轴次 4、路面结构的确定及路面材料的选取 5、土基模量的确定 6、计算设计弯沉值
7、算各层材料的容许层底拉应力 8、定路面结构层各层的厚度
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9、对所确定的路面结构进行分析
以下计算结果均利用HPDS2006路面结构层计算程序计算得出。 7.4.1轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算
表7-2沥青路面设计
序号 车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1 三菱FR415 30 51 1 双轮组 270 2 五十铃NPR595 23.5 44 1 双轮组 145 3 江淮HF140A 18.9 41.8 1 双轮组 120 4 江淮HF150 45.1 101.5 1 双轮组 170 5 东风KM340 24.6 67.8 1 双轮组 320 6 东风SP9135B 20.1 72.6 2 双轮组 >3 150 7 五十铃EXR181 60 100 3 双轮组 >3 120 - 48 -
8 日野FC164 23.9 71 1 双轮组 180 设计依据如下：
1、设计年限为12 年，车道系数为1，交通量平均年增长率为10 ％。 2、确定设计交通等级
（1）一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 1475 ,属中等交通等级.
（2）当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时：
路面营运第一年双向日平均当量轴次:873 ;设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 6813995 ,属中等交通等级。 （3）当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次: 645; 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 5034395,属中等交通等级。故路面设计交通等级为中等交通等级
3、公路等级为二级公路，公路等级系数为1.1，面层类型系数为1，路面结构类型系数为1。 最终路面设计弯沉值 : 28.4 (0.01mm)。 7.4.2新建路面结构厚度计算 1、 新建路面的层数 : 5
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标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.4 (0.01mm)
路面设计层层位 : 4 设计层最小厚度 : 150 (mm)
2、如下表：
层结构层材料厚度位 名称 20℃平均抗压模标准差(MPa) 15℃平均抗压模标准差量(MPa) (MPa) 容许应力(MPa) (mm) 量(MPa) 细粒式沥青1 混凝土 30 1400 0 2000 0 0.54 中粒式沥青2 混凝土 40 1200 0 1600 0 0.38 粗粒式沥青3 混凝土 60 900 0 1200 0 0.31 石灰粉煤灰4 碎石 220 1500 0 1500 0 0.35 - 50 -
5 石灰土 250 550 0 550 0 0.11 3、确定设计层厚度
（1）按设计弯沉值计算设计层厚度 :
Ld= 28.4 (0.01mm)，H4= 150 mm ，Ls= 2.4 (0.01mm)。 由于设计层厚度H4=Hmin时 LS<=LD,故弯沉计算已满足要求 . （2）H4= 150 mm(仅考虑弯沉)，按容许拉应力计算设计层厚度 : H4= 150 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H4= 150 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H4= 150 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H4= 150 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) H4= 150 mm(第 5 层底面拉应力计算满足要求) 故路面设计层厚度为 : H4= 150 mm(仅考虑弯沉)
H4= 150 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 4、验算路面防冻厚度 :
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路面最小防冻厚度为600 mm
5、 验算结果表明 路面总厚度比路面最小防冻厚度小 70 mm , 程序 将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足 . 7.4.3交工验收弯沉值和层底拉应力计算
层结构层材料位 名称 厚度(mm) 20℃平均抗压模量标准差(MPa) (MPa) 15℃平均抗压模量标准差(MPa) (MPa) 综合影响系数 细粒式沥青1 混凝土 30 1400 0 2000 0 1 中粒式沥青2 混凝土 40 1200 0 1600 0 1 粗粒式沥青3 混凝土 60 900 0 1200 0 1 石灰粉煤灰4 碎石 220 1500 0 1500 0 1 5 石灰土 250 550 0 550 0 1 - 52 -
1、 计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面交工验收弯沉值 Ls= 2.4 (0.01mm) 第 2 层路面顶面交工验收弯沉值Ls = 2.7 (0.01mm) 第 3 层路面顶面交工验收弯沉值 Ls = 3.1 (0.01mm) 第 4 层路面顶面交工验收弯沉值 Ls = 3.6 (0.01mm) 第 5 层路面顶面交工验收弯沉值 Ls = 7.9 (0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值 Ls = 258.8 (0.01mm)。
2、计算新建路面各结构层底面最大拉应力 :(未考虑综合影响系数)第 1 层底面最大拉应力 σ1 =-0.312 (MPa) 第 2 层底面最大拉应力 σ2=-0.134 (MPa) 第 3 层底面最大拉应力 σ3=-0.053 (MPa) 第 4 层底面最大拉应力 σ4= 0.162 (MPa) 第 5 层底面最大拉应力 σ5= 0.11 (MPa) 7.5 土基回弹模量的确定
该路段处于Ⅲ3区，土质为粘质土和粉质土，稠度为1.00，查表“二级自然区划土组土基回弹模量参考值”，查得土基回弹模量为36.5MPa。
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7.6 设计资料总结
设计弯沉值为28.4（0.01mm），相关设计资料汇总如表8-5：
表7-3设计资料汇总表
h(cm材料名称 ) 20C模量(MPa) 0容许拉应力(MPa) 细粒式沥青 3 混凝土 1400 0.54 中粒式沥青 4 混凝土 1200 0.33 粗粒式沥青 6 混凝土 900 0.31 石灰粉煤灰碎石 22 1500 0.35 石灰土 25 550 0.11
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结 论
毕业设计是大学时期的最后一项任务，对学生面向社会、面向工作、面向实际工程提供锻炼，在培养学生从事工程设计工作正确思想方法的同时，培养学生勇于探索、敢于创新、实事求是、用实践来检验理论，全方位考虑问题等设计人员应具有的素质。由于不知如何将学到的知识很好的应用到设计中来，不能与现实的设计联系到一起，导致绕了许多弯路，甚至出现一些错误，造成了很多次的返工，但是，我认为这是一次次的进步。在这次毕业设计当中，我学到了许多东西，不仅在学习上有茅塞顿开的感觉，而且在于同学相互交流、学习、互补长短、加强合作方面都得到了提高。
通过这段时间的毕业设计，我学到了很多设计方面的知识，也为以后参加工作实践奠定了基础，我会脚踏实地，更加努力，争取早日找到属于自己的一片蓝天。
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致 谢
毕业设计即将完成，转瞬间我们临近毕业。
在这段时间的毕业设计阶段，我想特别感谢我的指导老师xxx！他是一位很认真负责的老师，在整个设计过程中对我进行了悉心的指导，帮助我们解决在设计中遇到的问题，而且还介绍了很多设计方面的知识和专业软件，让我受益匪浅，也开阔了我的视野！感谢母校郑州航院土木建筑工程学院的各位老师，他们教会了我很多，是我学习的好榜样。我还要感谢帮助过我的同学，不管是在平时的学习中还是本次的毕业设计我们有不懂的问题都相互请教研究。另外，郑州航空工业管理学院图书馆也提供了便利的条件，使我们能够很方便地查阅和借阅设计资料。也非常感谢本设计小组内的同学，互相协作的友情将成为我一生中最珍贵的回忆。
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参考文献
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[6] 姚祖康主编. 路面设计手册 . 北京：人民交通出版社，1998
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