某地公路施工图设计毕业设计计算说明书.docx

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某地公路施工图设计毕业设计计算说明书

目录

第一部分设计说明

1.1工程概况………………………………………………………………………………1

1.1.1概述…………………………………………………………………………………1

1.1.2地质资料与筑路资料………………………………………………………………1

1.1.3气象资料……………………………………………………………………………2

1.2设计任务和依据………………………………………………………………………2

1.2.1主要设计指标………………………………………………………………………2

第二部分设计书

2.1路线平面设计…………………………………………………………………………3

2.1.1设计原则……………………………………………………………………………3

2.2路线纵断面设计………………………………………………………………………4

2.2.1纵断面设计的总原则及方法………………………………………………………4

2.2.2纵断面图的绘制……………………………………………………………………5

2.3路基横断面设计………………………………………………………………………6

2.3.1横断面设计时应收集的资料………………………………………………………6

2.3.2路基横断面形状及高度确定的依据………………………………………………6

2.3.3路基横断面图绘制…………………………………………………………………7

2.3.4处理工程……………………………………………………………………………7

2.4排水设计………………………………………………………………………………7

2.4.1路基边坡设计………………………………………………………………………7

2.4.2沟渠设计……………………………………………………………………………8

2.4.3路面排水设计………………………………………………………………………10

2.5路基防护工程设计……………………………………………………………………10

2.5.1植物防护……………………………………………………………………………10

2.5.2砌石防护……………………………………………………………………………10

2.6挡土墙设计……………………………………………………………………………11

2.6.1挡土墙施工方法……………………………………………………………………11

毕业设计总结………………………………………………………………………………12

参考文献……………………………………………………………………………………13

致谢…………………………………………………………………………………………14

某地公路施工图设计

摘要：

本设计路线所在地区（公路自然区划中的Ⅳ5区）属亚热带季风性湿润气候，地质构造较为简单，属工程地质稳定区。

此地区地处我国中东部地区，地形起伏变化较大。

本设计属于二级公路常规设计，分为初步设计和详细设计两个步骤。

初步设计中，首先根据交通量确定道路等级，然后在地形图上确定两条备选路线，分别进行平面设计，纵断面设计，横断面设计，桥涵设置，最后对所定路线进行方案比选，从中选择最佳方案。

详细设计从确定方案中选取1.5Km进行设计，前期工作较初步设计更具体化，此外还对路基，路面，挡墙进行了详细设计，以及简单设计。

第一部分设计说明

1.1工程概况

1.1.1概述

设计速度为每小时60Km，双车道，路基路面宽度按规范要求自定，其余标准均执行《公路工程技术标准》JTGB01—2003。

相关设计指标如下，

主要设计指标

（1）公路等级：

二级公路

（2）设计速度：

60km/h

（3）标准轴载：

Bzz-100。

（4）设计使用年限：

沥青混凝土路面设计使用年限为10年，水泥混凝土路面为20年。

设计洪水频率为1/50。

（5）路线设计起始点及设计高程：

（注以下起终点设计高程值作为参考值，可微调整）

起点桩号：

k1+000，起点设计高程：

44.762m；终点桩号：

k2+500。

1.1.2地质资料与筑路资料

本段以剥蚀残丘地貌为主，地质构造较为简单，属工程地质稳定区。

此地区地处我国中东部地区，地形起伏变化较大。

山坡上覆盖为粘土表层，下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩，沿线基本无不良地质地段。

水田段淤泥厚0.6m，其下为2～4m粘土。

线路所经地区属地表水系较为发达，河水受季节性降水影响较大。

本项目筑路材料分别来源于附近地区。

各料场储藏量丰富，质量好，与国道、省道、县道相互连接，交通运输方便，材质、规格和数量均能满足本项目工程结构物、路面材料的施工要求，但部分料场运距较远。

施工用水可取自于沿线分布的水渠、河流等，其水质好，水量稳定，且不受季节的影响。

此区域设有社会电网，考虑到社会电网保证率及工程局部电网盲区，本项目部分可采用自发电。

地形平面图详见附件。

1.1.3气象资料

路线所在地区（公路自然区划中的Ⅳ5区）属亚热带季风性湿润气候，气候温和，降水充沛，雨热同期，四季分明。

随着太阳高度角的改变，季风进退，寒暑更替，各个季节各具特色。

春温变化大，夏初雨水多，伏秋高温久，冬季严寒少。

年平均气温在16.4～17.5℃。

全年以1月最冷，月平均气温为4.4～5.1℃。

最热月为7月，累年平均气温为29.1℃。

1.2设计任务和依据

本次毕业设计，要求在熟悉设计任务书的基础上，参观、比较同类公路设计，查阅、搜集有关设计资料，根据设计条件和要求，完成公路的路线平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基路面设计及防护工程设计等，并绘制两阶段施工设计图，完成桩号范围k1+000～k2+500。

1.2.1主要设计指标

（1）公路等级：

二级公路

（2）设计速度：

60km/h

（3）采用水泥混凝土路面，设计年限20年。

（4）道路的使用性质和交通量：

交通量年平均增长率为4.39%，由计算知道设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为

次，属于重交通等级。

（5）路线设计起始点及设计高程：

起点桩号：

k1+000设计高程：

44.762

终点桩号：

k2+500设计高程：

48.050

（6）主要技术标准

设计速度：

60km/h的二级公路设计标准由«规范»查得，现列表如下：

表1.1主要设计标准

规范标准

二级公路

设计速度（km/h）

60

路基宽度（m）

一般值

10

最小值

8.5

车道宽度（m）

3.50

路肩宽度（m）

右侧硬路肩

一般值

0.75

最小值

0.25

土路肩

一般值

0.75

最小值

0.5

圆曲线最小半径（m）

一般值

200

极限值

125

最大纵坡（％）

6

最小坡长（m）

150

最大坡长（m）

3％

1200

4％

1000

5％

800

6％

600

竖曲线最小半径（m）

凸形

一般值

2000

极限值

1400

凹形

一般值

1500

极限值

1000

竖曲线最小长度（m）

50

停车视距（m）

75

会车视距（m）

150

超车视距（m）

350

2.1路线平面设计

2.1.1设计原则

在路线设计过程中应妥善考虑到远期与近期，整体与局部的关系。

结合地形、地址、水文、建筑材料等自然条件，同时对平、纵、横三方面进行终合考虑，协调一致，使平面线形与纵面线形的组合满足汽车动力性能的要求并充分考虑、驾驶员在视觉、心理方面的要求，保持线形在视觉上的联系和心里的协调，同时注意与公路周围环境的配合，并根据公路的使用任务、性质合理利用地形。

选择线形在保证平、纵、横设计“合理又合法”的原则下作到平面顺适、纵坡均衡、横面合理，逐步实行标准化。

2.2路线纵断面设计

2.2.1纵断面设计的原则及方法

（一）二级公路纵断面设计的总原则

纵断面的设计标准规定如下：

（1）二级公路的最大坡度为6%，长路堑以及横向排水不畅的路段采用不小于0.3%的纵坡，当采用平坡（0%）或小于0.5%的纵坡时路基边沟应作纵向排水设计。

（2）二级公路最小坡长为150M

（3）坡长限制：

纵坡坡度≥3%，最大坡长不大于1200m。

纵坡坡度≥4%，最大坡长不大于1000m。

纵坡坡度≥5%，最大坡长不大于800m。

纵坡坡度≥6%，最大坡长不大于600m。

（4）满足视觉需要竖曲线半径：

凸形竖曲线为4000、8000m，凹形竖曲线为6000m。

（5）竖曲线半径一般最小值2000，凹形竖曲线半径一般最小值1500m。

（6）竖曲线最小长度为50m。

（7）最大合成坡度9.0%，最小合成坡度为0.5%，平均纵坡不宜大于5.5%。

（二）纵断面的设计原则

1.纵面线形与地形相结合,视觉成视觉连续,平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏。

2.应避免出现能看见近处很远处而看不见凹处的线形。

3.在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。

4.原微丘地形的纵坡应均匀平缓，丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大。

5.计算行车速度≥60KM/h公路必须注重平纵合理组合，不仅应满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶员在视觉和心理方面的要求。

6.平纵配合的视觉应在视觉是能自然地诱导驾驶员的视线，保持视觉的连续性。

7.平纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉心理上保持协调。

8.平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线略大于竖曲线。

9.平纵面线形组合视觉应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。

10.在直线段内不能插入短的竖曲线。

（三）平、纵线形设计应避免的组合

1.直线段内不能插入短的竖曲线。

2.小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。

3.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。

（四）纵坡设计的一般要求

1.满足“标准”中有关纵坡的规定要求。

2纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁，并应尽量避免标准中的极限值，对一般公路，应注意考虑运输，农业机械等方面的要求。

3.应综合考虑沿线的地形，地质，气候等情况，并根据需要采取适当的技术措施，并保证公路的稳定和畅通。

4.尽量减少土石方和其它工程数量，以降低工程数量。

（五）本路段设计

结合以上原则，对路段进行实际设计，本路段最大纵坡坡度为2.995%，最小纵坡坡度为-1.589%。

本路段共设4个变坡点。

如下表：

表2.4

编号

桩号

高程（m）

坡长（m）

半径（m）

直坡长（m）

切线长T（m）

外距E（m）

1

K1+300

41.209

300

4000

239.040

60.960

0.465

2

K1+600

46.800

300

4500

161.364

77.676

0.670

3

K2+080

39.175

480

3000

333.568

68.756

0.787

4

K2+400

48.759

320

4000

177.242

74.003

0.685

2.2.3纵断面图绘制

首先点绘出路线纵断面地面线，进行纵坡及竖曲线设计。

在图上标明坡度和坡长，竖曲线位置及要素，小桥涵位置等。

在图框栏里标出直线、平曲线的平面形式。

平曲线左转为凹型曲线，右转为凸型曲线。

标明平曲线起终点，及圆缓、缓圆、曲中点。

路面超高方式的绘制：

1.按比例绘制一条水平基线，代表路中心线，并认为基线路面横坡度为零。

2.绘制两侧路面边缘线，用实线绘出路线前进方向右侧路面边缘线，用虚线绘出左侧路面边缘线，若路面边缘线高出路中线，则绘于基线上方，反之，绘于下方。

3.标注路拱横坡度：

向前进的方向右侧倾斜的路拱坡度为正，向左倾斜为负。

算出超高起点至同坡度起点的长度。

连接曲线起点和超高起点至同坡度起点长度的终点，坡度与路拱横坡度相同。

再连接圆曲线起点与超高起点至同坡度起点长度的终点，坡度与超高横坡度相同。

此为由直线进入圆曲线的部分（见曲线超高方式图）。

同理，可绘出从圆曲线到直线的另一部分。

完成上述工作后，在图上标明地质概况、地面高程、设计高程、里程桩号。

2.3路基横断面设计

公路横断面设计是根据行车对公路的要求，结合当地的地形、地质、水文等自然条件，来确定横断面的形式、各组成部分的位置及尺寸。

2.3.1横断面设计时应收集的资料

（1）平曲线的始终点桩号、转角方向及其各桩号的超高值。

（2）各桩号的填挖高。

（3）路基宽度。

（4）路基边坡坡度。

（5）边坡的型式和断面尺寸。

2.3.2路基横断面形状及高度确定的依据

（1）本公路等级属二级公路（平原微丘区），采用二级路基标准横断面型式，路基宽度10m。

（2）本路采用水泥混凝土路面，路拱横坡度采用1.5%。

为保证施工简便，利于机械化。

路肩硬路肩宽度为0.75m，横坡与路拱同，为1.5％，土路肩为宽度为0.75m。

因土路肩横坡应比路拱横坡大1%~2%，本设计采用土路肩横坡3%。

（3）山坡上覆盖为粘土表层，下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩，沿线基本无不良地质地段。

水田段淤泥厚0.6m，其下为2～4m粘土。

地表排水比较通畅，不会形成长期地表积水，填挖高度不大。

填方路基边坡采用1：

1.5，挖方路基边坡采用1:

0.5。

（4）边沟采用浆砌片石，路堤截面为梯形，底宽为0.6m，深度为0.6m，内外侧边坡坡度均为1：

1，路堑截面为矩形。

边坡纵坡与路线纵坡一致。

填方路段采用外运土，在路堤两侧不设取土坑，所以路堤两侧不设护坡道。

2.3.3路基横断面图绘制

1.横断面图按1：

200的比例绘制，点绘出横断面地面线。

2.应根据平纵设计的成果，在各桩号的地面横断面上，逐桩号标注其填挖高度，路基宽度和超高值。

3.计算填挖面积，并分别写在右侧相应表格里。

2.3.4处理工程

开挖路堑的弃土可用来适当加宽路基，减少弃方。

防止弃方堆置不当而影响路堑稳定或造成水土流失，危害农田水利。

弃土堆设置在附近低地或路堑下坡一侧，地面平坦或深路堑时，宜设置在路堑两侧。

弃土堆应堆成规则形状，一般为梯形断面。

其边坡不应陡于1：

1.5，顶面应有不小于2%的横坡，其高度不宜大于3m，在上坡方向的弃土堆，应连续而不中断，在弃土堆前设置截水沟，在下坡方向的弃土堆，应每隔50—100m设不小于1米的缺口，以利于排水。

路基基底处理时，为保证路基有足够的强度，当工作区深度大于路基填土高度时，行车荷载的作用不仅作用于路堤，而且作用于天然地基上部土层，因此，天然地基上部土层和路堤应同时满足路基工作区的要求，均应充分压实。

2.5排水设计

为排出路基、路面内的地面水和地表水，保证路面和路基的稳定，防止路面积水影响行车安全，应设置完善的排水设施。

本设计为二级公路，路基路面排水应综合设计使各种排水设施形成一个功能齐全，排水性能强的完整排水系统。

排水设计要因地制宜，全面规划、综合治理、经济实用，充分利用有利地形和自然水系。

各种路基排水沟渠的设置和连接应尽量不占或少占农田，并与当地农田水利设施相配合，必要时可适当加大涵管孔径或增设涵管等以利于农田灌溉。

排水沟渠应选择地形，地质较好的地段通过，以节约加固工程投资。

排水沟渠的出水口应尽可能引至天然河沟，不应使水流直接流入农田，损害农业生产。

排水构造物的设计应贯彻就地取材的原则，要迅速排出有害水，保证公路运输畅通。

2.5.1路基边坡设计

边坡设计主要是合理的确定路基边坡坡度。

路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示，并取H=1.0。

路基的边坡，尤其是陡坡地段的路堤边坡及深路堑的挖方边坡，不仅数量大，施工难度高，而且是决定路基稳定性的关键，如果地质与水文条件较差，往往病害严重，甚至因水毁坏，所以合理的确定边坡坡度，对于路基的稳定性至关重要，同时要做好路基的排水、养护和加固设计工作。

路基边坡的坡度，应根据当地的自然条件、土石种类及结构边坡高度、施工方法、气候条件、基底的工程地质及水文地质条件进行合理选定。

（一）路堤边坡

沿线山体稳定，无不良地质状况，故路堤边坡坡度，可参照下表，结合当地已成的实践经验采用。

表2.16路堤边坡坡度

填料类型

边坡最大高度（m）

坡度

全部高度

上部高度

下部高度

全部高度

上部高度

下部高度

粘性土、砂性土、粉性土

20

12

12

－

1：

1.5

1：

1.7

砾石土、粗砂、中砂

12

－

－

1：

1.5

－

－

碎石、卵石

20

8

8

－

1：

1.5

1：

1.7

不易风化的石块

20

12

12

－

1：

1.3

1：

1.5

根据沿线的工程地质及水文状况，本设计采用的边坡为：

路堤上部坡度（H

）1：

1.5，下部坡度1：

1.75（H

）。

（二）路堑边坡

路堑边坡的稳定性主要与当地的地质地貌、水文条件和排水条件有关。

为了防止边坡不稳定而发生塌方等病害，在设计之前，首先用对山坡的自然稳定性做正确的判断。

整体岩层，风化较轻，边坡的稳定性一般稳定性较好；岩质山坡上，如风化严重，有与路线平行的台阶的地形，可能出现山坡滑坍；岩质的山坡上有与路线平行的裂缝，可能出现山坡不稳的现象；圆圈状的山坳容易发生滑坡，小的山坳容易发生塌方。

当地质水文条件良好、土质均匀或岩层无不利层理时，路堑边坡坡度可参考第五章表5－4所列的范围，结合以建成公路实践经验采用。

本设计采用的边坡为：

路堑1：

0.5。

当路堑高度大于8米时，其6米以下，坡度为1：

0.5，6米以上坡度为1：

1.5，考虑到坡度变化较大，在该处修建1m的碎落台，从而增加边坡的稳定性减少坡面冲刷，起到一定的拦挡上边坡剥落下坠的小石（土）块。

平台表面也作浆砌片石防护。

2.5.2沟渠设计

（一）边沟

设置在挖方路基的外侧以及填土高度较低的路堤坡脚外侧的纵向人工沟渠，称之为边沟。

其主要功能在于汇集和排出路基范围内和流向路基的少量地面水。

边沟的排水量不大时，一般不需要进行水文、水利计算。

依据沿线具体条件，选定标准横断面形式，边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水汇入，也不能与其他人工沟渠和并使用。

（1）边沟的断面形式

常用的有梯形、矩形、三角形和流线型等几种形式。

一般情况，土质边坡宜采用梯形；石质边沟宜采用矩形，以减少沟顶宽度；易于积雪或积沙路段，边沟宜采用流线型，单个采用机械化施工、且用地条件许可时宜采用三角形。

国防公路，为了利用车辆横越边沟，宜采用三角形边沟

结合本设计的情况，采用矩形边沟，边沟采用浆砌片石防护。

（2）边沟的断面尺寸

《公路排水设计规范》规定二级公路的边沟的深度不得小于0.4米，本设计中的边沟深度采用0.6米，底宽取0.6米。

（3）边沟的纵坡和长度

为了保证边沟能迅速地排水，边沟纵坡一般与路线纵坡一致（出水口附近除外），平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。

在工程困难地段宜不得小于0.3%，但边沟口间距宜缩短。

为防止边沟水流漫溢或冲刷，通常规定单向排水长度每300～500米即应设排水沟，将水引至低洼处，必要时添设涵洞，将水引入路基另一侧。

（二）截水沟

当山坡填方路段可能遭到上方流水的破坏时，必须设置截水沟以拦截山坡水流保护路堤。

降水量较少或坡面坚硬及边坡较低以致影响不大时的地段可以不设截水沟。

反之则必须设两道或多道截水沟。

（1）截水沟的断面形式

截水沟的断面形式一般为梯形，本设计边坡采用1：

1，宽度采用0.6米，深度0.6米。

（2）截水沟离开路基的距离

截水沟离开挖方路基的距离应视土质而定，以不影响边坡稳定性为原则。

对于一般土层，距离d≥5米，地质不良地段，酌情增大。

（三）排水沟

排水沟主要用于排除来自边沟，截水沟或其它水源的水流，并将其引至路基范围以外的指定地点。

排水沟的断面形式一般为梯形，底宽不应小于0.5m，深度按流量确定，但不宜小于0.5m。

边坡坡度视土质而定，一般土层可用1：

1.5。

沟底纵坡以1%～3%为宜，纵坡大于3%，需进行加固，大于7%时，应设置跌水或急流槽。

排水沟的长度应根据实际需要确定，通常宜在500m以内。

排水沟距路基的距离一般不小于3～4m。

（四）沟渠加固

沟渠加固措施应结合地形、地质、纵坡和流速等条件，因地制宜，就地取材，简便易行，经济实用。

本设计中考虑到地下水埋深较浅，且为冰冻地区，故采用浆砌片石对边沟、排水沟和截水沟进行加固。

2.5.3路面排水设计

（一）确定路拱坡度

路拱坡度的确定，应以路面排水和保证行车安全、平稳为原则。

结合当地实际情况，确定路面类型为沥青混凝土路面，查阅相关水文资料，最后确定路拱横坡度为1.5％。

（二）路拱形式的确定

路拱的基本形式有直线形、屋顶线形和抛物线形三种。

综合考虑本设计采用直线型路拱，即采用双向坡面，即路拱两侧是倾斜直线，拱顶在路面的中心线上。

这种路拱形式有利于机械化施工，如行车后路面稍有沉陷，雨水亦可排出比较符合设计、施工和养护的要求。

（三）路拱横向坡度

路肩一般应设置向路基外侧倾斜的横向坡度，为能迅速排出路面上的降水，硬路肩横向坡度一般与路面横坡相同，土路肩大1％～2％，本设计采用路肩坡度为3.0％。

路肩坡度的方向均向路肩外侧倾斜，以免路肩上的雨水流入行车道。

2.6路基防护工程设计

路基防护应按照设计施工与养护相结合的原则，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，选用适当的工程类型或采用综合措施，以保证路基的稳固。

路堤和路堑边坡的坡面暴露在大气中，常常受到自然因素的反复干湿、冻融、冲刷和吹蚀作用。

对于易受自然因素作用而破坏的土质或岩质边坡，在路基基身施工完毕以后，应及时进行坡面护理。

2.6.1植物防护

植物防护是一种经济有效的防护措施，特别是在气候潮湿、草皮易于生长的地区，但采用时必须注意保证其成活。

对于岩质边坡，这种方法一般不适用。

在不利于生长的边坡上，若要采用植物防护，则可在其上先铺一层厚约10－20cm的粘性土，而后再铺草皮。

本设计段填方和挖方小于2.5米时采用植草防护。

尺寸及布置见路基防护图。

2.6.2砌石护坡

对于较陡的土质边坡（1：

0.75－1:

1）和易风化和破碎的岩石边坡，可采用砌石护坡，砌石有干砌和浆砌片石两种，前者适用于边坡坡度较缓或经常有地下水渗出坡面的情况。

干砌片石厚度一般不小于0.2－0.3m。

当干砌片石不适宜或效果不好时，采用浆砌片石。

浆砌片石护坡的厚度，视边坡高度和陡度而异，一般为0.2－0.4m。

为防止不均匀收缩和沉陷引起过的内应力，每隔10－20m设一道伸缩缝，缝隙宽2cm，缝内填塞沥青麻筋或沥青木板。

隔2－3m交错设置孔径0.1m的泄孔。

对于土质边坡，为防止淤塞，护坡背后应设置反滤层，或仅在泄水孔后面0.5m×0.5m的范围内设置。

本设计路堑挖深大于2.5m时，2.5m以下均采用浆砌片石防护。

详见“路基防护图”。

综合考虑在本设计中的地下水埋深较浅等实际情况，采用植物防护和浆砌片石两种形式。

挖方小于2.5米时采用植草防护。

挖深大于2.5米的路堑，上部2.5米采用铺草皮，下部采用浆砌片石防护。

在本设计中，采用铺草皮和浆砌片石两种防护型式。

具详见“路基防护图”。

2.7.1挡土墙设计原则

由于部分路段填挖方较大，为防止路基发生坍塌，要设置挡土墙以加强稳定，经分析填方路段采用重力式挡土墙,挖方路段采用仰斜式挡土墙。

墙身及基础采用浆砌片石（C25片石，M5砂浆）。

2.7.2挡土墙施工方法

挡土墙施工方法：

重力式挡土墙一般采用明挖基础，对岩石地基，应清除表面风化层，墙址前应有足够的