毕业设设计计说明书-商州至陕豫界公路Z9标段道路设计.pdf

目目录录 一般部分一般部分商州至陕豫界公路商州至陕豫界公路 Z9Z9 标段道路设计标段道路设计 1 设计原始资料和依据. 1 1.1 设计原始资料 1 1.1.1 自然地理情况 1 1.1.2 土壤、地质、水文资料. 1 1.1.3 沿线筑路材料、水、电等建设条件 2 1.1.4 交通量资料. 3 1.2 设计依据. 3 2 路线设计. 3 2.1 道路技术等级确定 3 2.2 路线方案的拟定与比选 4 2.2.1 选线原则. 4 2.2.2 平面设计技术指标的确定 5 2.2.3 路线方案拟定与比选. 5 2.3 道路技术标准确定 7 2.4 道路平面设计 9 2.4.1 平曲线要素计算. 9 2.4.2 平曲线设计逐桩坐标表. 10 2.5.1 纵断面线形设计设计原则. 13 2.5.2 平纵线形组合设计. 13 2.5.3 纵断面线形设计中的高程控制. 13 2.5.4 竖曲线要素计算. 14 3 道路横断面设计与路基设计. 16 3.1 横断面布置及加宽超高. 16 3.1.1 横断面布置. 16 3.1.2 路拱横坡. 17 3.1.3 超高及加宽. 17 3.2 路基设计. 18 3.2.1 一般路基设计. 18 3.2.2 路基压实标准与压实度. 21 3.2.3 路基施工要求及注意事项. 21 3.2.4 挡土墙设计与验算. 22 4 路面结构设计. 26 4.1 路面类型及结构层组合 26 4.1.1 设计原则. 26 4.1.2 路面类型确定. 26 4.1.3 标准轴载及轴载换算. 27 4.1.4 路面结构层组合. 29 4.2 路面结构层组成设计 29 4.2.1 基层组成设计. 29 4.2.2 面层组成设计. 30 4.3 路面结构层厚度确定 33 4.3.1 确定土基回弹模量. 33 4.3.2 拟定路面结构及参数. 33 4.3.3 计算设计弯沉值. 33 4.3.4 计算容许弯拉应力. 33 4.3.5 按容许弯沉计算路面厚度. 34 4.3.6 验算弯拉应力. 36 4.4 路面施工要求 37 5 道路排水设计及涵洞方案设计. 40 5.1 道路排水设计 40 5.1.1 道路排水系统设计. 40 5.1.2 排水结构物设计. 40 5.2 桥涵方案设计 42 5.2.1 桥涵设计的基本要求. 42 5.2.2 方案设计. 43 5.3 平面交叉设计. 43 6 道路工程量计算和工程概算的编制. 43 6.1 路基土石方量计算 43 6.2 路面工程量计算 47 专题部分：我国公路路堑石质高边坡防护技术分析专题部分：我国公路路堑石质高边坡防护技术分析 1.公路路堑边坡. 48 2 公路路堑高边坡的分析和处理. 49 2.1 公路路堑高边坡的处理范围 49 2.2 公路路堑高边坡的处理方法 50 2.3 合理的选择处理措施. 52 3 公路石质边坡不同受光面土壤与植被恢复的差异性. 53 3.1 工程概述. 54 3.2 观测数据分析. 55 3.3 不同受光坡面土壤与植被恢复的差异性. 56 3.4 结论. 58 4石质高边坡生态防护技术探讨. 58 4.1 石质高边坡防护中存在的问题 58 4.2 工程概况. 58 4.3 石质边坡的生态防护技术. 59 4.4 石质高边坡生态防护设计方案. 60 4.5 措施. 61 5 结束语. 61 翻译部分翻译部分 英文原文.62 中文翻译. 74 参考文献. 80 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 1 页 1 设计原始资料和依据 1.1 设计原始资料 1.1.1 自然地理情况自然地理情况 路线区位于南秦岭东段山区，地形起伏较大，北部为中低山，南部为低山丘陵，中部 为河谷阶地（山区的坝子） ，总体地势北高南低，东低西高，海拔在 469-670m 之间，相对 高差约 201m。地貌单元可划分为流水切割褶皱-断块中山地貌，流水侵蚀、剥蚀-断块低山 地貌，剥蚀低山-丘陵地貌和河谷阶地地貌四种类型。 1.1.2 土壤、地质、水文资料土壤、地质、水文资料 （1）地层岩性 路线区出露第四系全新统、上更新统、中更新统，第三系下统山阳组，泥盆系上统桐 峪释寺组、下统青石垭组和池沟组、牛耳川组地层。 （2）地质构造 路线区位于秦岭复合造山带中段南秦岭造山带构造单元，北侧为北秦岭造山带，两构 造单元以黑山断裂为界。属南北秦岭造山带拼接段和南秦岭造山带内，褶皱、断裂发育， 地质构造复杂。南秦岭造山带由新元古界耀领河岩组变质过度基底和震旦系石炭系沉积 盖层组成，基底为太古界。岩浆活动较发育，以海西期闪长岩、印支期花岗岩为主。为叠 瓦式推覆褶皱构造带。断裂构造以东西向为主，北西向、北东向次之，南北向局部发育。 路线区主要地质构造有东西纬向构造体系、南北向构造和山阳红盆地。 （3）工程地质 该区属秦岭造山带，地质单元多，构造活动强烈，晚近构造作用，使秦岭山脉不断抬 升，河谷切割加剧，地势陡峻，地貌类型复杂，岩体类型多样，稳定性差。由于自然条件 差异，本区基岩区风化程度高，基岩表层破碎强烈，松散堆积层非常广泛，构成滑坡、泥 石流等自然灾害多发区，并具有活动性强、频次高、危害大等特点。沿线的不良地质现象 主要有崩塌、滑坡、泥石流、软弱地基等类型。 （4）水文地质 路线区中的龙窝河、后河均常年流水，枯水期流量较小，丰水期流量较大，汛期流量 骤增，易形成洪水灾害。 地下水主要类型 本区地下水主要类型可分为以下 3 类： 潜水 为最发育类型之一，是形成地表水径流的主要来源，赋存状态与第四纪松散堆 积层特征有关。基本埋深为 1520m，本区第四纪松散堆积层分布相对较少，厚度一般 20m，主要由冲积、洪积层、一级阶地和少部分高阶地(二级或二级以上阶地)、坡积、残坡 积组成。富水性在冲、洪积层中最好，阶地次之，坡积、残坡积中较差。基岩中潜水多赋 存在风化壳或破碎构造岩中，比土体的富水性要差。 上层滞水 形成于各类基岩岩体和构造破碎岩体风化带中，属大气降水受局部隔水层 所阻，停滞于不同岩体、土体及风化层中所形成。富水性受气候(降水)、地形地貌、岩性 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 2 页 及构造发育程度等因素控制。富水性中等。 承压水 在工作区主要表现为泉水，与区域断裂结构、裂隙、节理构造、顺层剪切构 造等密切相关，埋深较潜水、上层滞水要深。发育于山地断裂破碎带中的众多泉水，均属 承压水。另外花岗质岩石、变质火山岩中的裂隙水也可形成承压水。承压水活动可导致岩 体溶解、蚀变、风化及组构上的变化，造成岩体类别降低，形成软体岩石而不稳定。 地下水补给、径流和排泄 路段内地下水主要流迳于地表河道，主要补给源为大气降水，水体的丰沛和枯萎与大 气降水的多寡成正比。 本路段位于秦岭南坡，水系的分布走向基本取向南北，地表水接受了大量大气降水后 由地表快速下渗到岩层空隙和裂隙，沿裂隙和层隙自高向低排入河谷，后以泉水(多以下降 泉)形式排出。 受补、径、排条件的综合控制，路段内基岩裸露，剥蚀和切割强烈，地下水的化学成 分复杂多变。由于区内地形较陡，水力坡度大，地下水径流流程较短，水交换循环迅速， 溶滤作用强烈，矿化作用相对微弱，致使区内出现单一低矿化度的重碳酸钙(HCO3-Ca) 型水。次为重碳酸钙型和重碳酸钠、钙型水(HCO3Na， HCO3Na、Ca)。形成低 矿化度(1)的淡水资源。 除上述类型水化学成分外， 还有 HCO3、 SO4Ca、 Mg 型， HCO3、 SO4Ca、Na 型。 （5）地震 本区处于我国大陆地壳内古板块地体拼接的地带。有记录的地震活动，一般都与活动 断裂，特别是形成并控制盆地的地体拼合带继承性活动断裂相关。 据陕西活动性断裂与地震震中分布图(1980)显示，区内规模较大的活动性断裂有 7 条 (F1F7)，走向主要呈东西和北西西向，属板块边界和区域性深大断裂带，新生代以来有 明显活动。这些断裂带与主干断裂的截切部位是潜在地震的多发区。地震灾害对该段公路 建设和防护影响不大，但不能忽视活动断裂带及其所造成的岩石破碎和诱发的其他地质灾 害。 业主已安排进行地震安全性评价工作，有关断裂的活动性和地震参数以地震安全性评 价结果为准。 （6）气象 路线地处山区， 气候垂直变化较大， 区内河谷年平均气温 1114， 一月平均气温 0.5 ，七月平均气温 25.6，极端最高气温 37.140.8，极端最低气温-12.1-18，年平 均降雨量 750850 毫米，50%的降水集中于七、八、九三个月，夏多暴雨，间有春、伏旱， 秋有连阴雨。山区气温相对河谷区较低。 （7）水文 路线沿线河流主要有龙窝河、后河，两河均为山区小河流，无水文资料，也无通航要 求。 1.1.3 沿线筑路材料、水、电等建设条件沿线筑路材料、水、电等建设条件 （1）沿线筑路材料 沿线筑路材料比较丰富，四季宜采，运输方便，以购买为主。对于外购和内采材料， 分别调查了其类型、储量、价格、运距等资料，并与协作单位签定了书面协议。在两阶段 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 3 页 外业勘察过程中已选取样品进行室内材料物理力学性质和混合料配合比设计试验。 （2）水 路线所经处有龙窝河、后河等天然河流，水质纯净，对混凝土无侵蚀性，供应充足， 均可作为工程用水。 （3）电 沿线电力情况供应良好，110KV、35KV、10KV 输电线路基本沿路线走向布设，具体 工程用电可与地方电力部门协商解决。同时建议施工单位也要准备一定量的自发电，以备 急需。 1.1.4 交通量资料交通量资料 表 1-1交通量组成表 车型小汽车黄河 JN163东风 EQ115 江淮 AL6600 北京 BJ130 轻型货车 东风 EQ620 黄海 DD680 长途客车 交通量(辆/日)1800248400524340460546 交通量预计年增长率=6.4% 1.2 设计依据 （1）批准的设计任务书、地质勘测报告、地形图 （2） 公路路线设计规范(JTG D202006） （3） 公路沥青路面设计规范(JTG D502006） （4） 公路沥青路面施工技术规范(JTG F42004） （5） 公路排水设计规范(JTJ 0181997） （6） 公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000） （7） 公路自然区划标准(JTJ 0031986） （8） 公路路基设计规范(JTG D302004） （9） 公路桥涵设计通用规范(JTG D602004） （10） 公路工程技术标准(JTG B012003） （11） 公路路基施工技术规范(JTJ F102006） （12） 公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D402002） （13） 公路隧道设计规范(JTG D702004） 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 4 页 2 路线设计 2.1 道路技术等级确定 由交通量组成表，折算成以小客车为标准进行计算,见表 2-1： 表 2-1交通量折算表 车型交通量（辆/日）折算系数折算交通量（辆/日） 小汽车18001.01800 黄河 JN1632482372 东风 EQ1554003600 江淮 AL66005241.5524 北京 BJ130 轻型货车4601.0690 东风 EQ1555461.5819 黄海DD680 长途客车5001.5750 总计6131 计算远景设计年限平均日交通量由公式（2-1）计算 Nd=N0(1+)n-1(2-1) 式中： Nd远景设计年平均日交通量，辆/日； N0起始年平均日交通量，辆/日； 年平均增长率, =6.4%； n远景设计年限,取 n=12； 故 Nd=6131×(1+6.4%) 12-1=14612（辆/日） 查公路工程技术标准1.0.3 可知，双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 500015000， 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 1500030000（四车道） 或 2500055000（六车道） 。 故拟定该条道路为双向二车道的二级公路，设计车速为 60km/h，服务水平为三级。 2.2 路线方案的拟定与比选 2.2.1 选线原则选线原则 （1）应该针对路线所经地域的生态环境、地形、地质的特性与差异，按照拟定的各 控制点由面到带、由带到线，由浅人深、由轮廓到具体，进行比较、优化与论证。当同一 起、终点的路段内有多个可行路线方案时，应对各设计方案进行同等深度的比较。 （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， 运营费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大的前提下，应当尽量采用 较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或低限指标，但也不应片面追求高指标。 （3）当影响选择控制点的因素多且相互关联、又相互制约时，应根据公路的等级及 g 功能，技术指标，全面权衡、分清主次，处理好全局和局部的关系，并注意由于局部难点 的突破而引起的关系转换带给全局的影响。 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 5 页 （4）当遇有滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等不良工程地质的地段 时应慎重对待，视其对路线的影响程度，分别对穿、避、绕等方案进行论证比选。当必须 穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取切实可行的工程措施。 （5）保护生态环境，并同当地自然景观相协调。 （6）路线设计是立体线形设计，在选线时即应考虑平、纵、横面的相互间组合与合 理配合。 （7）应充分利用建设用地，严格保护农用耕地。 （8）国家文物是不可再生的文化资源，路线应尽可能避让不可移动的文物。 （9）对于新建的二级公路、三级公路应结合城镇周边的路网布置，避免穿越城镇。 2.2.2 平面设计技术指标的确定平面设计技术指标的确定 （1）直线 规范规定，二级公路同向曲线的最小直线长度不小于 6V=360m、反向曲线的最小直线 长度不小于 2V=120m。当难以避免短直线时，短直线部分宜用大半径曲线或缓和曲线来代 替，以使线形顺适、自然。 （2）圆曲线半径 表 2-2圆曲线半径 技术指标二级公路（60km/h） 一般最小半径(m)200 极限最小半径(m)125 不设超高最小半径(m) 路拱2.0%1500 路拱2.0%1900 （3）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；缓和曲线长度：圆曲线长度：缓和曲线长度宜在 1：1：1 到 1：2：1 之间。 二级路，设计时速 60km/m 和的平曲线的最小长度一般值为 300m；平曲线最小长度极 限值为 100m。 （4）直线与曲线的组合 长直线的尽头不宜设置小半径的平曲线， 当 L500m 时， RL； 当 L500 时， R500m。 2.2.3 路线方案拟定与比选路线方案拟定与比选 路线方案比选应对设计、施工、养护、营运、管理的各阶段，从安全、环保、可持续 发展理念，运用全寿命周期成本分析方法进行论证，采用综合效益最佳、服务质量最好的 设计方案。路线方案比选的评价指标较多，主要有技术、经济、政策及国防上的意义，交 通网系中的作用及其联系城镇的多少等指标，本设计中主要作技术和经济两类评价指标的 比较，当两个方案在做选择的时候，应该以技术指标作为取舍的关键。 综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定两个方案： 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 6 页 图 2-1 路线方案比选图 方案一：线路总长为 2003.766m。该线路从中下部穿过，前半部分所经区域多为耕地、 居民区，需要修建少量桥梁以及少量拆迁；后半部分经一个居民区和一座山、少量耕地以 及一段老路，需要少量拆迁和修建一个隧道和占用一段老路。该线路设置三条平曲线：平 曲线 1 转角为 10.750，圆曲线半径 R=1150m，缓和曲线长 Ls=105m，平曲线总长 Ln=320.844m。平曲线 2 转角为 34.20，圆曲线半径 R=320m，缓和曲线长 Ls=95m，平曲线 总长 Ln=286.004。平曲线 3 转角为 16.230，圆曲线半径 R=660m，缓和曲线长 Ls=95m， 平曲线总长 Ln=285.966m。因半径小于规范规定的设计车速为 60km/h 时的不设超高的最 小半径，故均需设超高。 方案二：线路总长为 1971.729m。该线路从中上部穿过，前半部分所经区域大多与方 案已所经区域相同，需要修建少量桥梁以及少量拆迁；后半部分主要沿村庄边缘穿越耕地 以及一个山岭，需要进行少量拆迁和在穿越山岭段进行山体开挖（此段从两个山头的山坳 穿过） 。该线路设置两条平曲线：平曲线 1 转角为 29.430，圆曲线半径 R=510m，缓和曲线 长 Ls=130m，平曲线总长 Ln=392.003m。平曲线 2 转角为 34.570，圆曲线半径 R=700m， 缓和曲线长 Ls=100m，平曲线总长 Ln=302.486m。该半径小于规范规定的设计车速为 60km/h 时的不设超高的最小半径，故需设超高。 表 2-3方案比选 方案一方案二 优点 （1）拆迁很相对少，对居民生活影响小 （2）能利用老路，减少耕地占用 （1）路线选择靠近村庄，能更好的 为当地经济发展服务， 同时没有破坏 老路，有利于环保公路网的完善。 （2）没有修建隧道，降低施工难度 （3）平面线形指标高，行车舒适性 好 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 7 页 续表 2-3 二级公路在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征以及二级路的服务功能 与当地实际情况的结合，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形 的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量 使工程量最小，造价最低。方案二虽然有部分拆迁、占用耕地相对多，但平面线形指标要 好于方案一，且没有修建隧道、施工难度相对低。除此外，能更加充分的发挥其服务功能， 完善当地的交通网。 综合考虑以上各种因素,最终选择方案作为最终设计方案。 2.3 道路技术标准确定 （1）车道宽度应符合规定要求，设计速度 60km/h 的车道宽度为 3.5m。二级路可不设 置中间带，考虑到本段公路的服务功能以及所处山区地段，不设置中间带。此设计段车道 为双向二车道设置。 （2）肩宽度应符合规定，二级公路设计时速 60km/h 右侧硬路肩一般值为 0.75m，最 小值为 0.26m，土路肩宽度一般值取 0.75m，最小值取 0.5m。 （3）高速公路、一级公路以及二级公路的连续上坡路段，当通行能力、运行安全受 到影响时，应设置爬坡车道，爬坡车道宽度应为 3.50m。二级公路的爬坡车道应该紧靠车 道的外侧设置，可利用硬路肩的宽度。当需保留原来供非汽车交通行驶的硬路肩时，该部 分应移至爬坡车道外侧。 （4）各级公路路基宽度应符合规定，二级公路双向二车道设计时速 60km/h 的路基宽 度一般值为 10m，路基宽度最小值 8.5m。各级公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和， 当设有中间带、加减速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这些部分的宽 度。确定路基宽度时，中央分隔带宽度、左侧路缘带宽度、右侧硬路肩宽度、土路肩宽度 等的“一般值”和“最小值”应同类项相加。 （5）二级公路的停车视距应符合规范要求，二级公路双向二车道设计时速 60km/h 的 停车视距为 75m。高速公路、一级公路以及大型车比例高的二、三级公路，应采用货车停 车视距对相关路段进行检验。 （6）圆曲线最小半径应符合规范规定，二级公路双向二车道车道设计时速 60km/h 的 圆曲线设置超高时最小半径一般值为 200m， 圆曲线最小半径极限值为 125m。 路拱2%时 的不设超高最小半径为 1500m， 路拱2%时的不设超高最小半径为 1900m。 直线与小于规 范规定的圆曲线最小半径相衔接时，应设置回旋线。回旋线参数及其长度应根据线形设计 以及对安全、视觉、景观等的要求，选用尽可能较大的数值。 （7）最大纵坡应符合规定要求。设计时速 60km/h 的最大纵坡 6%。越岭路线连续上 方案一方案二 缺点 （1）有隧道修建，施工难度增加 （2）平面线形指标低，但可满足要求 （3）道路后半段远离了村庄，不能充分 发挥二级路服务功能。同时，破坏了原 有的老路，不利于交通网的完善。 （1）有部分拆迁且沿途靠近村庄， 对居民生活有一定的影响 （2）占用耕地相对较多 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 8 页 坡 （或下坡） 路段， 相对高差为 200-500m 时， 平均纵坡不应大于 5.5%； 相对高差大于 500m 时，平均纵坡不应大于 5%。任意连续 3km 路段的平均纵坡不应大于 5.5%。纵坡的最小坡 长应符合规范规定，设计时速 60km/h 的最小坡长取 150m。不同纵坡的最大坡长应符合规 范要求，设计时速 60km/h 时，纵坡坡度为 3%的最大坡长取 1200m，纵坡坡度为 4%的最 大坡长取 1000m。公路纵坡变更处应设竖曲线。竖曲线最小半径和最小长度应符合规范规 定。设计时速 60km/h 的凸形竖曲线一般值取 2000m，极限值取 1400m；凹形竖曲线半径 一般值取 1500m，极限值取 1000m，竖曲线最小长度取 50m。设计时速 60km/h 的凸形竖 曲线从视觉观点所需的竖曲线最小半径为 9000m，凹形竖曲线的最小半径为 6000km/h。 （8）路基路面应根据公路等级、公路功能以及交通量，结合沿线地形、地质及路用 材料等自然条件进行设计，保证其具有足够的强度、稳定性和耐久性。同时，路面面层还 应满足平整和抗滑的要求。路基设计应重视排水设施与防护设施的设计，取土、弃土应进 行专门设计，防止水土流失、堵塞河道和诱发路基病害。路基断面形式应与沿线自然环境 相协调，避免因深挖、高填对其造成不良影响。 （9）路基设计洪水频率应符合规范规定，二级公路路基设计洪水频率取 1/50。路基 高度设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时考虑地下水、毛细水和冰冻的 作用，不使其影响路基的强度和稳定性。沿河及受水浸淹的路基边缘标高，应高出规定的 设计洪水频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭高和 0.5m 的安全高度。 （10）路面设计标准轴载为双轮组单轴 100KN。二级公路路面面层类型为沥青混凝土 或水泥混凝土。路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。同时路面垫层 材料宜采用水稳性好的粗粒料或各种稳定类粒料。 （11）路基路面排水应符合以下规定：路基、路面排水设计应综合规划、合理布局， 并与沿线排灌系统想协调，保护生态环境，防止水土流失和污染水源。根据公路等级，结 合沿线气象、地形、地质、水文等自然条件。设置必要的地表排水、路面内部排水、地下 排水等设施，并与沿线排水系统相配合，形成完整的排水体系。特殊地质环境地段的路基、 路面排水设计，必须与该特殊工程整治措施相结合，进行综合设计。 （12）桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通 航、环境等条件进行综合设计。此外，桥涵的设置应结合农田基本建设考虑排灌的需要。 桥梁及其引道的平纵横技术指标应与路线总体布设相协调桥上纵坡不宜大于 4%，桥头引 道纵坡不宜大于5%。 位于市镇混合交通繁忙处桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%桥。 表 2-4道路技术指标 序号项目单位主要技术指标 1设计车速km60 2路基宽度 一般值 m 10 最小值8.5 3平曲线半径 一般值 m 200 极限值125 不设超高最小 半径 路拱2% m 1500 路拱2%1900 4平曲线最小长度m200 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 9 页 续表 2-4 序号项目单位主要技术指标 5缓和曲线最小长度m50 6最小纵坡（隧道内）%0.3 7最大纵坡%6 8最大合成纵坡%10.5 9 最小坡长m150 10相应纵坡的最大坡长 1.300 滑动稳定方程验算： 滑动稳定方程满足: 方程值 = 278.686(kN) 0.0 (2) 倾覆稳定性验算 相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw = 2.055 (m) 相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx = 3.866 (m) 相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy = 3.497 (m) 验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性 倾覆力矩= 1101.606(kN-m)抗倾覆力矩= 3159.321(kN-m) 倾覆验算满足: K0 = 2.868 1.500 倾覆稳定方程验算： 倾覆稳定方程满足: 方程值 = 1785.265(kN-m) 0.0 (3) 地基应力及偏心距验算 基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力 作用于基础底的总竖向力 = 1121.671(kN) 作用于墙趾下点的总弯矩=2057.715(kN-m) 基础底面宽度B= 5.300 (m) 偏心距 e = 0.815(m) 基础底面合力作用点距离基础趾点的距离 Zn = 1.835(m) 基底压应力: 趾部=407.018踵部=16.254(kPa) 最大应力与最小应力之比 = 407.018 / 16.254 = 25.041 作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.815 1000540.55 5001000500.50 250500450.45 （2）二灰稳定碎石基层施工要求 水泥、碎石的要求，配合比设计、强度指标详见 4.2.1。 水泥稳定碎石施工要求：水泥稳定碎石拌和好后要在 24 小时内摊铺完，如超出时 间则不能使用。 （3）二灰土底基层施工要求 二灰土的组成材料要求、配合比以及强度指标详见 4.2.1。 （4）路面施工步骤及施工工艺 面层施工步骤及施工工艺 二级路面层施工步骤如下，施工过程中的控制标准如表 4-12 所示，施工准备配合比 设计混合料的拌制混合料的运输混合料的摊铺沥青路面的压实及成型养护 路面成型检测。 表 4-12 公路沥青路面混合料路面施工过程中工程质量的控制标准 项目 检查频度及单点检 验评价方法 质量要求或允许偏差试验方法 外观随时 表面平整密实，不得有明 显轮迹、裂隙、油包等缺 陷、且无明显离析 目测 接缝 随时密实平整、顺直、无跳车目测 逐条缝检测评定5mmT 0931 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 39 页 续表 4-12 项目 检查频度及单点检 验评价方法 质量要求或允许偏差试验方法 厚度 每一层次随时，50mm 以下设计值的 8%施工时插入法量测松铺厚度 及压实厚度每一层次随时，50mm 以下设计值的 10% 总厚度每 2000 一单点设计值的-8% T 0912 上面层每 2000 一单点设计值的-10% 压实度每 2000 一单点 试验标准密度的 98% 最大理论密度的 94% 试验段密度的 99% T 0924、T 0922 平整度 （最大 间隙） 上面层随时，接触缝单点5mmT 0931 中下面层随时，接触缝单点7mmT 0931 宽度 有侧石检测没个断面±20mmT 0911 无侧石检测没没断面不小于设计宽度T 0911 纵断面高程检测没个断面±10mmT 0911 横坡度检测没个断面±0.3%T 0911 沥青层层面上的渗水 系数 每 1km 不少于 5 点， 没点 3 处取平均值 300ml/minT 0971 基层施工步骤及施工工艺 二级公路的二灰稳定碎石基层施工步骤，施工要求如表 4-13： 施工准备培路肩湿润下承层摊铺碾压质量检测养护 拌和站准备拌和运输 表 4-13 二级公路二灰稳定碎石基层质量检测内容、标准和检测频率 序号检测内容标准检测频率 1压实度97%4 处/200m/层 2平整度10mm2 处/200m，每处连续测 10 尺计 20m 3高程+5，-10mm4 点/200m 4厚度010mm1 点/200m/每车道 5宽度+0 以上4 处/200m 6横坡0.3%4 断面/200m 7强度0.8MPa1 处/100m（一天一次） 底基层施工步骤及施工工艺 二级公路的底基层可用路拌法施工，施工要求如表4-14所示：准备下承层施工放样 运输和摊铺集料运输和摊铺粉煤灰运输和摊铺石灰拌和及洒水碾压质量检 测养护 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 40 页 表 4-14二级公路石灰土底基层质量检测内容、标准和检测频率 序号检测内容标准检测频率 1压实度95%4 处/200m/层 2石灰剂量±1%1 处/200m 3平整度15mm2 处/200m，每处连续测 10 尺计 20m 4高程+5mm，-15mm4 点/200m 5厚度012mm1 点/200m/每车道 6宽度+0 以上4 处/200m 7横坡度0.3%4 断面/200m 8强度0.5MPa1 处/100m（一天一次） 5 道路排水设计及涵洞方案设计 5.1 道路排水设计 5.1.1 道路排水系统设计道路排水系统设计 路面积水由 2%路拱横坡排出，经坡面汇入全线贯通的边沟，边沟水排至原有的排水 沟渠。 边沟出水口的间距，不超过 500m，边沟出口水的排放应结合地形、地质条件以及桥 涵水道位置，排引到路基范围外、使之不冲刷路堤坡脚。 由于本设计路段其中一段路段的坡面汇水面积达到设置截水沟的条件，故 设置截水沟。 5.1.2 排水结构物设计排水结构物设计 (1)排水边沟断面尺寸确定 采用梯形浆砌片石明沟排水，砂浆勾缝，底宽 0.6m，沟深 0.6m，内侧边坡坡度为 1： 1。 (2)设计径流量 在本设计段中有两段长挖方段：K0+949.020K1+1150.603，K1+617.066K1+971.729. 选取计算汇水面积最大的 K0+949.020K1+1150.603，全长 201.583m。边沟沟底纵坡为 0.5%； 挖方边坡坡度取 1： 0.5， 计算汇水面积时坡面流长 K0+949.020K1+1086.947 为 7.5m， 路面全宽 10m，其坡面流长为 5m；K1+1086.947K1+1150.603 为 7.5，路面全宽 10m，其 坡面流长 10m；山坡汇水面积为 8000 2 m。假设汇流历时（不包括山坡汇流）为 10min。 路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量按下式计算 Q=16.67qF(5-1) 式中：Q设计径流量，m3/s； q设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mm/min； 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 41 页 径流系数； F汇水面积，km2。 q 值在缺乏资料时， 可利用标准降雨强度等值线图和有关转换系数按下式进行计算： 5,10p t qc c q(5-2) 式中：q5，105 年重现期和 10min 降雨历时的标准降雨强度，查中国 5 年一遇 10min 降雨 强度 q5,10等值线图，取 q5,10=1.75mm/min； Cp 重现期转换系数，查公路排水设计规范JTJ018-97 中表 3.0.7-1，取重现期为 10 年，则 Cp=1.34； Ct降雨历时转换系数，查公路排水设计规范JTJ018-97 中表 3.0.7-2，取 Ct=1.00； 所以q=1.34×1.75×1.00=2.35mm/min 汇水面积 F 的计算 沥青混凝土路面汇水面积：F1=5×137.927+74.859×10=1438.23 2 m ； 路堑边坡汇水面积：F2=7.5×201.583=1511.87 2 m 山坡汇水面积：F3=8000 2 m 总汇水面积：F= F1+F2=1438.23+1511.87+8000=10950.10 2 m 查公路排水设计规范JTJ018-97 中表 3.0.8，沥青混凝土路面径流系数=0.95； 软质岩石坡面径流系数=0.50.75，取 0.6；陡峻的山地径流系数=0.750.9，取 0.8。 平均径流系数：(1438.23 0.95+1511.87 0.68000 0.8)/10950.100.792 所以 63 16.6716.67 0.792 2.35 10950.10 100.340m sQqF (3)汇流历时检验 水力半径 边沟设计沟深 0.6 m， 公路排水设计规范(JTJ 0181997）规定沟顶应高出沟内设 计水面 0.2m 以上，所以取设计水面距沟底深 0.4m，底宽为 0.6m。 过水断面面积 A=(0.6+0.4+0.4+0.6)×0.4/2=0.4m2 湿周0.60.4 221.73 m 水力半径 0.4 0.23 1.73 A R m 平均流速 沟、管内平均流速按下式计算： 2/3 1/2 1 vRI n (5-3) 式中：n沟壁、管壁粗糙系数，浆砌片石明沟为 0.025； R水力半径，m； I水力坡度，取 0.5%。 所以 21 32 1 0.230.0051.19m s 0.025 v 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 42 页 查公路排水设计规范(JTJ 0181997）8.1.5 可得： min 0.4m sv， max 3m sv minmax 0.4m s1.19m s3m svvv 满足要求 坡面汇流历时 按公式 5-4 进行计算： 0.467 1 1.445370m s s s m L tL i (5-4) 式中：t坡面汇流历时，min； Ls坡面流的长度，m； is坡面流的坡度，%； m1地表粗度系数，沥青路面和硬路肩取 0.013，土路肩、挖方边坡取 0.1。 中央分隔带坡面汇流历时： 0.467 1 0.1 1.0 1.4451.229 0.02 t min 沥青路面坡面汇流历时： 0.467 2 0.013 10.5 1.4451.421 0.02 t min 土路肩坡面汇流历时： 0.467 3 0.1 0.75 1.4450.977 0.03 t min 边坡坡面汇流历时： 0.467 4 0.1 7.5 1.4451.181 1 0.75 t min 沟、管内汇流历时 按公式 5-5 计算： ' 1 60 n i i i l t v (5-5) 式中： ' t 沟、管内汇流历时，min； n，i分段数和分段序号； li第 i 段长度，m； vi第 i 段平均流速，m/s。 所以边沟内的汇流历时为：t5=124.2/(60×1.19)=1.739min 总汇流历时 12345 Tttttt1.229 1.421 0.977 1.181 1.7396.547min10min 所以汇流历时满足要求。 （4）流量检验 设计边沟的泄水能力按下式计算： Qc=vA(5-6) 中国矿业大学 2013 届本科生毕业设计第 43 页 式中：Qc沟、管的泄水能力，m3/s； v沟、管内的平均流速，m/s； A过水断面面积，m2。 所以Qc=0.4×1.19=0.476m3/sQ=0.340m3/s 满足排水要求。 5.2 桥涵方案设计 5.2.1 桥涵设计的基本要求桥涵设计的基本要求 （1）公路桥涵应根据所在的公路的使用任务、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。桥型的选择应因地制宜，就地取材和便于使用、施 工、养护的原则； （2）一般公路上的特大桥、大中桥的桥位，原则上应服从路线的走向，桥位综合考 虑，尽量选择在河道的顺直、水流稳定、地质良好的河段上；