道路勘测设计论文.docx

1 道路勘测设计
1.1 设计概况
本设计为桂林至梧洲专用二级公路马江段，路线至长为1191.737m
本路段以丘陵地貌为主，地面相对高差大多为5～20m，局部见低山，地形起伏不算太大；沿路需经过一道山脊和一块高产田，交通便利。
路基土方及构造物要不失时机地做好施工计划安排。
勘察区无大的主干水系通过，地表水主要分布在山塘、溪流中，其水位与水量随季节性变化大。沿线地下水类型主要有：孔隙水、裂隙水。地下水位随大气降水及季节的变化而波动较大，山坡上地下水位一般埋深较大，勘察时一般没有测到。冲沟中地下水位一般埋深较浅，对路基影响一般不大，但对冲沟中的构筑物基坑开挖有不利影响，施工时应采取排水措施。地表水对场地边坡有一定冲刷作用，应采取适当的坡面防护。地下水对钢筋混凝土无侵蚀性。
1.2 设计标准
1.2.1 设计依据
《公路路线设计规范》 （JTG D20-2006）
《公路路基设计规范》 （JTG D20 2006）
《公路工程技术标准》 （JTG D20-2003）
《路面》设计手册
《路基》设计手册
《涵洞》设计手册
《公路勘测设计》 张雨化 （人民交通出版社）
《路基路面工程》 邓学钧 （人民交通出版社）
《桥涵水文与水力学》 闻德荪 （人民交通出版社）
1.2.2 主要技术指标

1、公路等级：平原微丘区汽车专用二级公路
2、公路类型：新建汽车专用二级公路
3、设计荷载：公路一级荷载
4、直线最大长度：1600 m
5、设计车速：80km/h
6、直线最小长度：同向曲线间：480m
反向曲线间：160m
7、圆曲线最小半径：400m

8、缓和曲线最小长度：70m
9、竖曲线最小半径：凸形Rmin=5000m
凹形Rmin=4000m
1.2.3 主要名词解释
1.路线：公路的中线。
2.设计车速：指公路几何设计采用的车速。本设计采用二级公路80km/h
3.路线平面：公路中线在水平面上的投影。
4.纵断面: 用一曲面沿公路中线竖直剖切，展开的平面。
5.横断面：沿公路中线上任一点作法向剖切面。
6.线形：公路中线的空间形状。
7.缓和曲线：指在直线和圆曲线或者半径不同的同向曲线之间设置曲率连续的曲线。本设计交点2和交点3处设置了缓和曲线。
8.设计标高：即路基的设计标高。在本设计中是路基中线的标高。
9.路基标准横断面：路幅范围的各组成部分的布置及尺寸。
10.路基：按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够的强度，稳定性，耐久性。
11.边沟：为汇集和排除路面边坡的流水,在路堑两侧设置的纵向水沟。本设计采用了矩形边沟设计。
12.水泥混凝土路面：指以水泥混凝土面板和基层所组成的路面，亦称刚性路面。
13.柔性路面：在柔性基础上铺筑沥青面层或用一塑性细粒土稳定各种集料的中，低级路面结构，因具有较大的塑性变形能力,而称为柔性路面。
14.沥青路面：在柔性基层，半刚性基层上铺筑一定厚度的沥青混合料面层的路面结构。
1.3 公路的平面设计
1.3.1 选线的一般原则
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作深入、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、经济适用。
3、在平原地区尽量少占田地和经济作物田。
4、选线时应深入了解当地的工程地质和水文地质情况，弄清它们对工程的影响。
5、选线时还要注意环境的保护。
1.3.2 选线的步骤
本设计为桂林至汽车专用二级公路，选线方法采用纸上选线，根据1:2000的地形图并结合当地地质、水文资料，初步拟订线路。
具体步骤如下：
1、路线带选择
本路段大部分在落差不是很大的山岭穿行，并于起点和中间处经过一块高产田，地形不是很复杂，但填挖方的地方比较多，而且需要在经过高产田的时候需要进行软地基处理，在该重丘地形中地形起伏均在5m∽20m内，公路设计中力求少占农田和经济作物田。本路段为丘陵地形，在路线布置中自然要尽量避开为数不多的水稻田及桔林。特别是在水田集中的地段尽量选择了较短距离的穿越方案。
2、具体定线
经过以上工作，路线雏形已经明显勾画出来。根据技术标准地形及路线方案，做到减少工程量，避免高填深挖，同时又尽量缩短路线长度。在起点和第一个交点处尽量做到少占用田地，尽量饶过高产田，并且留出一定的空隙，但是为了符合线形设计规范，在第一个交点处还是占用了小部分的高产田。尽量把线形控制在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计，最后定出了道路中线。（平面线形布置如图1-2）
1.3.3 平曲线要素计算

图1-1 平曲线计算图示
1、对JD1 进行平面要素设计计算。
拟定, ,, ,

2、对JD2 进行平面要素设计计算。
拟定, , , ,

交点3同样进行平曲线要素设计计算。得出曲线计算表如表1-1。
1.3.4 总结方案
依照公路选线的一般原则，本设计中选线尽量少占农田，在平原微丘区地形中综合考虑了地形及线路曲直因素，做到减少工程量，避免高填深挖，同时又尽量缩短路线长度。本设计中圆曲线半径以及缓和曲线长度等取值都满足《公路路线设计规范》和《公路工程技术标准》要求。具体线形指标见《直线、曲线及转角表》。
图1-2 线路平面布置图

1.3.5 平曲线计算成果
表1-1 平曲线计算成果表
交点号
起点
JD1
JD2
JD3
终点

交 点坐 标
X
692205.64
692110.34
692407.52
692600.80
692703.05

Y
521479.59
521711.04
522178.88
522178.88
522399.82

交点 桩号
K0+000.00
K0+250.305
K0+787.223
K0+967.437
K1+191.737

转角值

54°48′22.5″(Z)
57°34′29.1″(Z)
65°10′01.2″(Y)

半径（m）

200
125
125

缓和曲线长度 （m）

80
80
80

切线长度（m）

144.321
107.828
101.969

曲线长度（m）

271.3099
185.6086
202.1723

外距(m)

26.778
3.82
24.934

校正值（m）

17.332
0.79
19.154

1.3.6 逐桩坐标计算
1、本设计路段已有地区的平面控制网，因此逐桩坐标计算采用原有坐标系统进行计算。
2、逐桩坐标计算即路线中桩坐标计算，其计算方法、原理、步骤具体如下：
（1）计算交点坐标，其坐标可从地形图上直接量取。
（2）计算各中桩坐标，可先计算直线和曲线主要点坐标，然后计算缓和曲线上每一个中桩的坐标，计算公式如下：
直线上中桩坐标计算
设交点坐标为JD（XJ，YJ）交点相邻直线的方位角分别为A1和A2 则ZH点坐标： (1-1)
(1-2)
HZ点坐标： (1-3)
(1-4)
设直线上加桩里程为L，ZH，HZ表示曲线起终点里程，则前直线上任意点坐标（L≤ZH ）

(1-5)
(1-6)
后直线上任意点坐标(L>HZ)
(1-7)
(1-8)
设缓和曲线单曲线中桩坐标计算
曲线上任点的切线横距
(1-9)
式中：—缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)的曲线长；
—缓和曲线长度。
第一缓和曲线（ZH—HY）任意点坐标
(1-10)
(1-11)
式中：—转角符号，右偏为“+”，左偏为“-”。
圆曲线内任意点坐标
(i)由HY～YH时
(1-12)
(1-13)
式中: —圆曲线内任意点至HY点的曲线长；
XHY、YHY —HY点的坐标。
（ii）由YH～HY时
(1-14)
(1-15)
式中: —圆曲线内任意点至YH点的曲线长。
第二缓和曲线（HZ～YH）内任意点的坐标
(1-16)
(1-17)
式中: —第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。
3、坐标计算成果见逐桩坐标表.
1.4 竖曲线设计
1.4.1纵曲线线形设计的一般原则
1、纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续，平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁的起伏。
2、应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处之线形。
3、较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近坡顶的纵坡宜适当放缓。
4、相邻纵坡之代数差小时，应尽量采用大的竖曲线半径。
5、交叉处前后的纵坡应平缓。
6、在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。
1.4.2平曲线与竖曲线的组合一般原则
1、平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即所谓的“平包竖”。
2、平曲线与竖曲线大小应保持均衡。
3、要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。
4、小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。
5、平曲线段最好只设一个竖曲线，最多不宜超过两个竖曲线。
6、平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。对计算行车速度高的公路，线形设计和周围环境配合尤为重要。
1.4.3 纵坡设计步骤
⑴准备工作：拉坡之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。
⑵标注控制点：控制点是影响纵坡设计的标高控制点。如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。
⑶试坡：试坡主要是在已标注“控制点”的纵断面图上，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，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。
⑷调整：初定纵坡后，将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术规范检查设计的最大、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理。
⑸核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，初画横断面，检查是否填挖过大、坡角落空或过远等。
⑹定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高记确定下来。
在本设计中，按照设计步骤制定竖曲线，由于这条路段高差一般在20m 左右，所以为了达到挖填平衡，设置了2个变坡点，并依照平曲线及横断面考虑到了涵洞的设计，由于中间经过了几处高产田，所以为了少占用田地面积，从而使纵坡在这些路段尽量与高产田在高程上相等，以减少拉坡和放坡，少占用良田面积。
1.4.4设计依据
根据《公路路线设计规范》平原微丘区汽车专用二级公路，凹、凸型竖曲线最小半径均为4500m，最大纵坡坡度为6%，最小坡长为200m。综合考虑填挖平衡，平纵曲线搭配等因素本设计设置一个前凸后凹型竖曲线，并将变坡点设置在K0+430和K0+808号桩上,两个变坡点边坡度分别为1.92%≈2%和-1.05%≈-1%与-1.05%≈-1%和1.02%≈1%，凹型竖曲线半径取3000m，凸型竖曲线半径取5000m。
1.4.4竖曲线要素及各中桩高程计算
变坡点桩号：K0+430.00
变坡点高程271.6m

1、竖曲线要素计算：

曲线长：
图1-3 竖曲线计算图示
切线长：
外距：
第一个变坡点处
竖曲线起点桩号
竖曲线起点高程
竖曲线终点桩号
竖曲线终点高程
2、各中桩设计高程计算：
以K0+400桩为例计算设计高程
横距
竖距
切线高程
设计高程
其他20米整桩及平曲线主点的中桩设计高程见路基设计表

图1-4 纵断面示意图
1.4.5 竖曲线设计方案
本路线属于微丘区和典型的喀斯特地形，最高处和最低处落差不是太大但不均匀，既要避开经过高产田的路线设计，又要注意沿路挖填方的合理布置，避免从更远处进行挖田，根据规范里面二级公路纵坡设计的标准进行设计，在坡脚的转折处也很好的处理了竖曲线的设计。充分考虑了视距以及纵平面的线形组合设计。
1.5横断面设计
1.5.1设计依据
根据中华人民共和国交通部发布《公路路线设计规范》（2006年版），丘陵地区汽车专用二级公路横断面标准，设计横断面如下：行车道宽7.5m，路肩宽0.75m,路基宽7.5+0.75×2=9m，路拱坡度6%，路肩坡度3%。根据规范小于250m圆曲线需设加宽，本设计中需设置加宽。不设超高的圆曲线最小半径为2500m，故都应设置超高，并采用绕路中线旋转方式。
1.5.2加宽计算
二级公路，三级公路等圆曲线半径小于或者等于250m时，应设置加宽。圆曲线上的路面加宽应设置在圆曲线的内侧。在各级公路的路面加宽后，路基也应相应的加宽，本设计半径为125m和200m，为了避免在半径比较小的地方发生汽车转向时的意外和危险性，所以在交点处都应设置加宽，加宽表见表S3-3。
设置回旋线或超高过度段时，加宽过度段长度应采用与回旋线或超高过度段长度相同的数值。
不设置回旋线或者超高过度段时，加宽过度段长度应按渐变率为1：15且长度不小于10m的要求设置。
1.5.3超高计算
超高的公式依据《道路勘测设计》（人民交通出版社）P115，5-10公式计算如下，
表1-3 超高公式
超高位置
计算公式

圆曲线上
外缘

中线

内缘

过渡段上
外缘

中线

内缘

式中: —路面宽度； —路肩外缘最大抬高值；
—路肩宽度； —路中线最大抬高值；
—路拱坡度； —路基内缘最大降低值；
—路肩坡度； —距离处路基外缘抬高值；
—超高横坡度； —距离处路中线抬高值；
—圆曲线加宽值； —距离处路基内缘降低值；
—距离处路基加宽值。
—超高缓和段长度（或缓和曲线长度）；
—与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离；
—超高缓和段中任一点至起点的距离；
1、JD1上应设置超高，对JD1进行超高计算。
圆曲线上超高计算：
超高横坡度ih=6%

外缘：
中线：
内缘：
2、路基超高加宽表如下。

1.6可行性论证
论证要素：视距，合成坡度，平纵线形的配合
1.6.1视距
各级公路都要求有合理的视距，据《公路路线设计规范》JTJ(011-94)7.9.2要求：汽车专用二级公路的视距应满足会车视距的要求，其长度不小于停车视距的两倍，汽车专用二级公路的停车视距为110m，因此视距要满足不小于220m。
（1-18）
—行驶速度，当设计车速为120～80km/h时采用设计车速的85%(km/h)；
—感觉和制动反应的总时间，一般取2.5s；
—路面与轮胎之间的附着系数；
—道路阻力系数。
（干燥水泥混凝土路面附着系数：；水泥混凝土路面滚动阻力系数：；道路纵坡度：上坡，下坡）
上坡：
下坡：
可见在本设计中视距要求小于规范规定最小值，故可采用规范规定视距进行设计。
在第二个变坡点处计算视距。 （上坡i=-0.01，下坡i=0.01）
上坡：
下坡：
1.6.2合成坡度
根据《公路路线设计规范》〔JTG D20-2006〕表8.5.1中，平原微丘区汽车专用二级公路的最大容许合成坡度为，且最小合成坡度不宜小于0.5%，在超高过渡的变化处，合成坡度不应设计为0%。
合成纵坡计算公式为： （1-19）
式中: -----合成坡度(%)；
-----纵坡坡度(%)；
-----超高坡度或路面横坡(%)。
（本设计中：路面横坡为2%；纵坡为和2%；圆曲线上超高坡度为3%）
验算如下：
演算前部分上坡合成坡度。

所以在本设计中，上坡的合成坡度在限界以内，满足规范的要求。
演算后部分下坡合成坡度。

所以在本设计中，下坡的合成坡度也在限界以内，满足规范的要求。
所以说明所采用的坡度满足规范要求。
1.6.3平纵线形的配合
《公路路线设计规范》〔JTG D20-2006〕中，9.4.4中规定：在平纵线形设计中应避免以下组合：
1、直线段内不能插入短的竖曲线。
2、小半径曲线不宜与缓和曲线相互重叠。
3、直线上的纵面线形应避免出现驼峰，暗凹跳跃等使驾驶员视觉中断的线形。
4、避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短，半径小的凹形竖曲线。
5、凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不能插入小半径的平曲线。
6、凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得与反向平曲线的拐点重合。
经上述计算论证，本设计中的线形组合满足以上要求的规定。
致 谢
做毕业设计的时候不是以往闲敲棋子落灯花的日子了，不能悠闲也不可能悠闲，在紧张和匆忙中度过了设计的这一段时间，付出许多同时也收获更多，不仅是对知识的巩固和反刍，而且让我们学习和认识到了做设计和施工这一行的知识之外的许多精神和意志上面的东西，态度决定一切，这是一句永远不会过时的话，态度，责任心，和时间观念。这是让我感触最深的几点。
毕业设计是对我四年所学专业知识的一次检阅，对我的动手操作能力、信息搜集能力、文字表达能力、资料整理能力等都是一次不小的锻炼。通过此毕业设计，使我深刻地认识到作为一名公路设计工作者，首先要具有扎实的专业基础知识、全面的专业知识以及计算机软件应用、查阅资料等方面的知识。其次是要具备严谨的科学态度和踏实的工作作风，公路设计看似很简单，其实是一项工作量大而工作，每一环节的设计都与整体设计密切联系，而且能看出一个人对知识的驾驭能力。
在这次毕业设计中，由于自己部分知识学得不扎实，在设计中走了一些本不该走的弯路，经常返工，给我很深刻的教训。再次是要做到理论与实践相结合。公路设计有很多东西都是在实践的基础上总结出来的，设计中我尽量做到把规范与实际相结合，体现出设计的合理性。
在整个设计过程中，经历了很多挫折和错误，但是我总是相信有错即改就是一种很好的对待生活的方式，而且无论做什么事情，态度总是最重要的，虽然在设计中，我甚至出现过很多的难题，但在老师和同学的帮助下，都一一越过了这些难关。
在完成毕业设计过程中 路桥教研室的其他老师对我的设计给予了热心的指导，能够不厌其烦的给我解决难题也让我深深感动，一直感谢能在这里遇上了这么好的老师们。我的同班同学也在设计中给我不小的帮助，使我得以如期、顺利地完成毕业设计，在此深表感谢！

设计者：
指导老师：

目 录
1 道路勘测设计 1
1.1 设计概况 1
1.2 设计标准 1
1.2.1 设计依据 1
1.2.2 主要技术指标 2
1.2.3 主要名词解释 2
1.3 公路的平面设计 2
1.3.1 选线的一般原则 2
1.3.2 选线的步骤 2
1.3.3 平曲线要素计算 2
1.3.4 总结方案 2
1.3.5 平曲线计算成果 2
1.3.6 逐桩坐标计算 2
1.4 竖曲线设计 2
1.4.3 纵坡设计步骤 2
1.4.4设计依据 2
1.4.4竖曲线要素及各中桩高程计算 2
1.4.5 竖曲线设计方案 2
1.5横断面设计 2
1.5.1设计依据 2
1.5.2加宽计算 2
1.5.3超高计算 2
1.6可行性论证 2
1.6.1视距 2
1.6.2合成坡度 2
1.6.3平纵线形的配合 2
2 路基设计 2
2.1设计要求 2
2.2路基断面尺寸 2
2.2.1路基宽度 2
2.2.2路基高度 2
2.3路堤边坡稳定性分析 2
2.4路基填土与压实 2
2.4.1填土的选择 2
2.4.2不同土质填筑路堤 2
2.4.3路基压实 2
2.4.4路基处理 2
2.5路基土石方计算与调配 2
2.5.1土石方计算的基本公式 2
2.5.2土石方调配 2
3挡土墙设计计算 2
3.1设计资料 2
3.2车辆荷载检算 2
3.2.1计算荷载 2
3.2.2验算荷载 2
3.3主动土压力计算 2
3.3.1设计荷载：公路Ⅰ级荷载 2
3.3.2 验算荷载：公路Ⅰ级荷载 2
3.4挡土墙截面设计 2
3.4.1 计算墙身重G及其力臂EQ 2
3.4.2抗滑稳定性验算 2
3.4.3抗倾覆稳定验算 2
3.4.4基底应力的计算 2
3.4.5截面应力验算 2
3.5挡土墙的施工 2
3.5.1布置 2
3.5.2排水设施： 2
3.5.3其它设施 2
3.6防护工程 2
3.6.1 抹面 2
3.6.2 护面墙 2
3.6.3 拱形浆砌片石骨架护坡 2
4 路基路面排水 2
4.1 路基排水设计 2
4.1.1 地表排水设备的类型 2
4.1.2 边沟设计 2
4.1.3 截水沟设计 2
4.1.4 排水沟设计 2
4.1.5 急流槽 2
4.1.6 水力计算 2
4.2 路面排水 2
5 路面设计计算 2
5.1沥青路面设计 2
5.1.1 施工概况 2
5.1.2 设计任务 2
5.1.3 设计依据 2
5.1.4 新建路面结构设计 2
5.1.5 验算容许拉应力 2
6 涵洞设计 2
6.1设计资料： 2
6.2设计流量Qs计算： 2
6.3确定涵洞孔径及水力计算： 2
参考文献 2
致 谢 2