道路與橋梁公路設計-學位論文

PAGEPAGE58摘要隨著社會經濟的發(fā)展，公路起著越來越重要的作用。本文主要講述了公路設計中的一個完整的過程。本設計主要分兩個階段：初步設計階段和詳細設計階段。為了作到路線方案的最優(yōu)，選擇兩條方案分別進行初步設計。根據一定的技術指標來進行方案的比選，選擇合理的路線方案來進行詳細設計設計主要內容有：路線設計，包括紙上定線、繪制路線平面圖、路線縱斷面設計；路基設計，完成全程橫斷面和路基土石方的計算及路基排水設計；路面設計，瀝青混凝土路面設計；應用計算機繪制工程圖，按老師指導和要求完成。關鍵詞公路設計路基設計路面設計AbstractWiththedevelopmentofsocialeconomy,highwayplaysanincreasinglyimportantrole.Thispapermainlyintroducestheacompletehighwaydesignprocess.Thisdesignmainlydividedintotwophases:preliminarydesignstageanddetaileddesignstage.Inordertoachievetheoptimalrouteschemesrespectively,choosetwoschemepreliminarydesign.AccordingtocertaintechnicalindicatorstochoosetheplanthantochoosereasonablerouteschemesforthedetaileddesignDesignmaincontentsinclude:routedesign,includingpaperfixedline,drawroutealignmentdesign;plan,routeRoadbeddesign,completethewholeconditionscross-sectionalandroadbedcalculatedandroadbeddrainagedesign;Pavementdesign,theasphaltconcretepavementdesign;Theapplicationofcomputerdrawingengineeringdrawing,theteacherguidanceandaskedtocomplete.KeywordsHighwaydesignRoadbeddesignPavementdesign目錄TOC\t"趙越超1,1,趙越超2,2,趙越超3,3"摘要 IAbstract II第1章工程概況 11.1道路建設的意義 11.2沿線自然條件 11.3總體設計的基本任務 1第2章平面設計 32.1公路等級確定 32.1.1已知資料 32.1.2交通量計算 32.1.3公路等級 42.1.4設計行車速度確定 42.2主要技術指標 42.3選線設計 52.3.1選線的基本原則 62.3.2選線的步驟 62.4平面線形設計 72.4.1直線段 72.4.2曲線段 82.5方案比選 13第3章縱斷面設計 153.1縱斷面設計的原則及步驟 153.1.1縱斷面設計的原則 153.1.2縱斷面設計步驟 153.2縱坡設計的要求 173.3豎曲線設計 17第4章橫斷面設計 214.1橫斷面設計原則及步驟 214.1.1橫斷面設計原則 214.1.2橫斷面設計步驟 214.2超高設計 224.3土石方計算與調配 254.3.1土石方計算 254.3.2調配原則 264.3.3調配方法 26第5章排水設計 285.1路基排水設計 285.1.1邊溝設計 285.1.2截水溝設計 295.1.3排水溝設計 295.1.4路基防護與加固 315.2路面排水設計 31第6章?lián)跬翂Φ脑O計 336.1擋土墻的布置及構造 336.2擋土墻的土壓力計算 346.2.1主動土壓力計算 346.2.2擋土墻穩(wěn)定性驗算 376.2.3擋土墻的排水設施 38第7章邊坡防護 40第8章路面結構設計 438.1軸載分析 438.2路面結構組合設計 458.2.1面層類型和等級選擇 458.2.2路面厚度計算 508.2.3彎拉應力驗算 54結論 56致謝 57參考文獻 58ContentsTOC\t"趙越超1,1,趙越超2,2,趙越超3,3"Abstract IChapter1Projectsummary 11.1Thesignificanceofroadconstruction 11.2Naturalconditionsalongthe 11.3Thebasictaskoftheoveralldesign 1Chapter2GraphicDesign 32.1Highwaygradeof 32.1.1Informationknowntothe 32.1.2TrafficCalculations 32.1.3Roadgrade 42.1.4Designspeedtodetermine 42.2MainSpecifications 42.3LocationDesign 52.3.1Thebasicprinciplesofrouteselection 62.3.2SelectionSteps 62.4HorizontalAlignment 72.4.1Straightline 72.4.2Curvesegment 82.5Alternatives 13Chapter3ProfileDesign 153.1ProfileDesignprinciplesandsteps 153.1.1ProfileDesignprinciples 153.1.2ProfileDesignSteps 153.2Longitudinaldesignrequirements 173.3VerticalCurveDesign 17Chapter4Cross-sectionaldesign 214.1Cross-sectionaldesignprinciplesandsteps 214.1.1Cross-sectionaldesignprinciples 214.1.2Cross-sectionaldesignsteps 214.2HighDesign 224.3Earthworkcalculationandallocation 254.3.1Earthworkcalculations 254.3.2Allocationprinciples 264.3.3Deploymentmethod 26Chapter5DrainageDesign 285.1Subgradedrainagedesign 285.1.1DitchDesign 285.1.2Designdrainageditches 295.1.3Drainagedesign 295.1.4Roadbedprotectionandreinforcement 315.2PavementDrainageDesign 31Chapter6Retainingwalldesign 336.1Layoutandconstructionofretainingwall 336.2Calculationofearthpressureretainingwall 346.2.1Checkingthestabilityofretainingwall 346.2.3Measurestoincreasethestabilityofretainingwall 376.2.4Retainingwalldrainage 38Chapter7SlopeProtection 40Chapter8PavementDesign 438.1LoadAnalysis 438.2PavementStructureDesign 458.2.1Selectthetypeandlevelsurface 458.2.2PavementThickness 508.2.3Flexuralstresscheck 54Conclusion 56Thanks 57References 58第1章工程概況1.1道路建設的意義本公路的建設通車對武寧的經濟往來和貿易交流起著積極的推動作用，給當?shù)鼐用駧斫煌ㄉ系谋憷?，也勢必將對當?shù)氐慕洕陌l(fā)展產生極其重要的意義。道路運輸?shù)奶攸c是激動、靈活，適應性強，直達，迅速，單車運量小。公路的建設，深刻的影響著它所服務的每一個人它接觸的每一寸土地。公路的發(fā)展，不僅僅是經濟的需要，也是人類文明和現(xiàn)代生活的一部分。1.2沿線自然條件武寧境內地形以山地、丘陵為主，地勢南低北高。屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均溫度21℃。1985年最高日氣溫36.3℃，最低1.6℃。無霜期達300天以上，年日照2000-2300h；年積溫7701.5℃。年降雨量1600-2000mm，雨季集中在五—八月。年平均風力二級。武寧每年六—九月常有臺風襲來，最大風力達11級，臺風常來暴雨或大暴雨，造成洪澇災害。但在高溫季節(jié)，臺風也有助于降低氣溫和解除旱象。1.3總體設計的基本任務總體設計是在項目工程可行性研究報告所作項目建設必要性、經濟合理性、技術可行性、實施可能性和最佳綜合社會經濟效益發(fā)揮的可靠性等綜合研究的基礎上，對路線作出的全面安排，包括如下幾方面：1.路線方案路線方案是依據指定的路線總方向（路線起終點和中間主要控制點）和設計公路的性質、任務及其在公路網中的作用，考慮了社會、經濟因素和復雜的自然條件等擬定的路線走向。路線方案是否合理將直接關系到公路本身的工程投資、運輸效率和使用質量，還影響到在公路網中是否起到應有作用。因此要在各種可能的方案中，通過調查分析、比選，確定出一條最優(yōu)路線方案來[1]。2.線形設計(1)平面線形應直捷、連續(xù)、順舒，并與地形、地物相適應，與周圍環(huán)境相協(xié)調。(2)除滿足汽車行駛力學上的基本要求外，還應滿足駕駛員和乘客在視覺和心理上的要求。(3)保持平面線形的均衡與連貫。為使一條公路上的車輛盡量以均勻的速度行駛，應注意使線形要素保持連續(xù)性而不出現(xiàn)技術指標的突變。(4)應避免連續(xù)急彎的線形。這種線形給駕駛者造成不便，給乘客的舒適也帶來不良影響。設計時可在曲線間插入足夠長的直線或緩和曲線。(5)平曲線應有足夠的長度。如平曲線太短，汽車在曲線上行駛時間過短會使駕駛操縱來不及調整，一般都應控制平曲線（包括圓曲線及其兩端的緩和曲線）的最小長度。3.沿線設施依據公路的功能、設計交通量、通行能力及需要的服務水平，研究確定擬建公路的安全設施、管理設施、服務設施等的合理布局和建設規(guī)模，并檢查與公路主題工程設計和環(huán)境的適應情況。收費公路還應論證收費制式、收費方式及站點布置[2]。第2章平面設計道路為帶狀構造物，它的中線是一條空間曲線，中線在水平面上的投影稱為路線的平面，路線平面的形狀及特征為道路的平面線形，而道路的空間位置成為路線。路線受到各種自然條件、環(huán)境、以及社會因素的影響和限制時，路線要改變方向和發(fā)生轉折[3]。2.1公路等級確定2.1.1該路段初始交通量見表2—1，交通量年平均增長率6%。表2—1交通量（單位：輛/日）小客車3600中型車尼桑CK10G90黃河JN10550三菱FR41580解放CA1OB160東風EQ140120大型車五十鈴EXR181L90太脫拉138140延安SX1611502.1.2交通量計算我國標準規(guī)定，將涵蓋小客車與小型貨車的“小客車”定為各級公路設計交通量換算的標準車型。用于道路規(guī)劃與技術等級劃分的機動車折算系數(shù)見表2—2。表2—2各級公路車輛折算系數(shù)車型編號代表車型折算系數(shù)車種說明1小客車1.019座以下的客車和載質量<2t的貨車2中型車1.519座以上的客車和載質量>2t且≤7t的貨車3大型車2.0載質量>7t且≤14t的貨車4拖掛車3.0載質量>14t的貨車初始年交通量：=3600+1.5×（90+50+80+160+120）+2.0×（90+140+150）=5110（輛/日）2.1.3假設武寧A段路線遠景設計年限為14年，交通年增長率為6%，則遠景設計年限交通量N：N=N0×（1+k）n-1=5110×（1+6%）14-1=10899（輛/日）可得遠景設計年限交通量N=11325.8(輛/日)，查《公路工程技術標準》(JTGB01—2003)，可確定此公路可設計成二級公路。2.1.4設計行車速度的確定“設計車速”是在氣候正常，交通密度小，汽車運行只受道路本身條件（幾何要素、路面、附屬設施等）的影響時，一般駕駛員能保持安全而舒服地行駛的最大行駛速度。依據《公路工程技術標準》(JTGB01—2003)從工程難易程度,工程量大小及技術經濟合理的角度考慮,各級公路的設計車速按地形分為兩類,查表可知設計車速為80km/h。2.2主要技術指標2.2.1(1)二級公路路基寬度、硬路肩寬度，土路肩寬度見表2—3。表2—3二級公路路基、路肩寬度（單位：m）一般值最小值路基寬度12.0010.00硬路肩寬度2.752.5土路肩寬度0.750.5在本設計中，路基寬度取14.00m，硬路肩取2.75m，土路肩取0.5m，設計車速為80km/h，雙向兩車道。(2)停車視距：110m(3)圓曲線最小半徑見表2—4。表2—4圓曲線指標（單位：m）圓曲線最小半徑一般值270極限值220不設超高最小半徑路拱≤2.0%2500路拱>2.0%7500緩和曲線最小長度702.1.2(1)二級公路設計車速為80km/h時，最大縱坡為5%，縱坡長度在700m以內。(2)豎曲線最小長度和最小半徑見表2—5。表2—5豎曲線最小長度和最小半徑（單位：m）凸形豎曲線半徑一般值4500極限值3000凹形豎曲線半徑一般值3000極限值2000豎曲線長度一般值170極限值702.3選線設計道路選線是一個涉及面廣、影響因素多、政策性和技術性都很強的工作。它是由面到帶，由帶到線，由粗到細的過程，是逐步具體化、逐步補充修改和提高的過程。選線要先通過總體布局解決基本走向，然后再解決局部路線方案知道具體定線[4]。2.3.1選線的基本(1)路線的走向基本走向必須與道路的主客觀條件相適應。(2)在對多方案深入、細致的研究、論證、比選的基礎上，選定最優(yōu)路線方案。(3)路線設計應盡量做到工程量少、造價低、營運費用省，效益好，并有利于施工和養(yǎng)護。在工程量增加不大時，應盡量采用較高的技術標準。(4)選線應注意同農田基本建設的配合，做到少占田地，并應盡量不占高產田、經濟作物田或穿過經濟林園。(5)要注意保持原有自然狀態(tài)，并與周圍環(huán)境相協(xié)調。(6)選線時注意對工程地質和水文地質進行深入勘測調查，弄清其對道路的影響。(7)選線應綜合考慮路與橋的關系。2.3.道路選線的目的就是根據道路的性質、任務、等級和標準，結合地質、地表、地物及其沿線條件，結合平、縱、橫三方面因素。在紙上選定道路中線的位置，而道路選線的主要任務是確定道路的具體走向和總體布局，具體定出道路的交點位置和選定道路曲線的要素，通過紙上選線把路線的平面布置下來[5]。1.全面布局在路線總方向（起、迄點和中間必須經過的城鎮(zhèn)或地點）確定后，從大面積著手由面到帶進行總體布置的過程，此項工作最好先地形圖上進行路線布局，選定出可能的路線方案，然后進行踏勘與資料收集，根據需要與可能結合具體條件，通過必選落實必須通過的主要控制點，放棄那些應避讓的控制點，逐步縮小路線活動范圍，進而定出大體得路線布局，為下一步定線工作奠定基礎。2.逐段安排在總體路線方案既定的基礎上，以相鄰主要控制點間劃分段落，根據道路標準結合其間具體地形通過試坡展線方法逐段加密細部控制點，進一步明確路線走法，這樣就構成了路線的雛形。這一步工作和關鍵在于探索與落實路線方案，為實現(xiàn)具體定線提供可能的途徑。這一步工作如做得好仔細，研究得周到，就可以減少以后的不必要的改線與返工。3.具體定線有了上述路線輪廓即可進行具體定線。根據地形平易與復雜程度不同，可分別采取現(xiàn)場直接定線或放坡定點的方法，插出一系列的控制點，然后從這些點位中穿出通過多數(shù)點（特別是那些控制較嚴的點位）的直線段，延伸相鄰直線段的交點，即為路線的轉角點。隨后擬定出曲線半徑，至此定線工作基本完成。做好上述工作的關鍵在于摸清地形情況，全面考慮前后線形銜接與平、縱、橫綜合關系，恰當?shù)剡x用合適技術指標，以期使整個線形得以連貫協(xié)調。依據上述方法和步驟在已有的地形圖上選出兩個合理可行的道路方案，第一方案主要由兩個同向平曲線和若干直線組成；第二方案主要由兩個反向平曲線和若干直線組成。由于受到互通式立體叉匝道的限制兩方案的總體走向是一致的，在各路線第二平曲線到終點段的直線重合沿河岸與立體交叉相銜接[6]。2.4平面線形設計平面線形主要由直線、圓曲線、緩和曲線三種線形組合而成的。2.4.1直線是平面線形中的基本線形。在設計中，過長和過短的直線都不是好的線形。因此對直線的最大長度和最小長度應加以限制，直線使用與地勢平坦、視線目標無障礙處。在平原區(qū)，直線作為主要線形要素較為適宜。直線有測設簡單。前進方向明確、路線短捷等優(yōu)點，直線路段能提供較好的超車條件，對雙車道公路有必要在間隔適當距離處設置一定長度的直線[7]。但長直線易使駕駛員由于缺乏警覺產生疲勞而發(fā)生事故。且在地形變化復雜地段，工程費用高，因此，要避免使用過長的直線，并注意直線的設置與地形、地物、環(huán)境相適應。對此，在《公路工程技術標準》(JTGB01—2003)中，由于缺乏資料尚無明確規(guī)定，但在《公路路線設計規(guī)范》(JTGD20—2006)中已明確在確定直線長度時“必須持謹慎態(tài)度，盡量不采用較長的直線”（特別是汽車專用公路）。2.4.21.平曲線要素計算平曲線曲線要素如圖3-1。圖3—1曲線要素圖(1)第一方案①第一曲線轉角=48°，圓曲線半徑R1=600m，交點樁號：JD1K1+070曲線要素，計算曲線上設緩和曲線后的曲線基本要素。q===60p===1.00T1=(R+P)tan+q=(600+1)tan+60=327.6β0===5.73°L==×48×600+120=622.4LY=L-2LS=622.4-2×120=382.4E=（R+P）sec-R=(600+1.0)sec-600=750.56J=2T-L=2×327.6-622.4=32.8五個基本樁號ZH=JD-T=K1+070-327.6=K0+742.4HY=ZH+LS=K0+742.4+120=K0+862.4YH=HY+LY=K0+862.4+382.4=K1+224.8HZ=YH+LS=K1+224.8+120=K1+364.8QZ=HZ-=K1+364.8-=K1+053.6JD=QZ+=K1+053.6+=K1+070②第二曲線轉角=12.2°，圓曲線半徑R1=600m，交點樁號：JD1K2+060曲線要素，計算曲線上設緩和曲線后的曲線基本要素。T2=(R+P)tan+q=(600+1.0)tan+60=124.2β0===5.73°L==×12.2×600+120=247.7LY=L-2LS=247.7-2×120=7.7E=（R+P）sec-R=(600+1.0)sec-600=5016.8J=2T-L=2×124.2-247.7=0.7五個基本樁號ZH=JD-T=K2+060-124.2=K1+952.3HY=ZH+LS=K1+952.3+120=K2+055.8YH=HY+LY=K2+055.8+7.7=K2+063.5HZ=YH+LS=K2+063.5+120=K2+183.5QZ=HZ-=K2+183.5-=K2+059.65JD=QZ+=K2+059.65+=K2+060③第三曲線轉角=16.6°，圓曲線半徑R1=600m，交點樁號：JD1K3+100曲線要素，計算曲線上設緩和曲線后的曲線基本要素。T3=(R+P)tan+q=(600+1.0)tan+60=147.7β0===5.73°L==×16.6×600+120=293.7LY=L-2LS=293.7-2×120=53.7E=（R+P）sec-R=(600+1.0)sec-600=3516.4J=2T-L=2×147.7-53.7=1.7五個基本樁號ZH=JD-T=K3+100-147.7=K2+952.3HY=ZH+LS=K2+952.3+120=K3+072.3YH=HY+LY=K3+072.3+53.7=K3+126.0HZ=YH+LS=K3+126.0+120=K3+246.0QZ=HZ-=K3+246.0-=K3+099.15JD=QZ+=K3+099.15+=K3+100(2)第二方案①第一曲線轉角=18°，圓曲線半徑R1=600m，交點樁號：JD1K0+930曲線要素，計算曲線上設緩和曲線后的曲線基本要素。p===1.36T1=(R+P)tan+q=(600+1.36)tan+70=165.2β0===6.69°L==×18°×600+140=328.4LY=L-2LS=328.4-2×140=48.4E=（R+P）sec-R=(600+1.36)sec-600=3206.1J=2T-L=2×165.2-328.4=2五個基本樁號ZH=JD-T=K0+930-165.2=K0+764.8HY=ZH+LS=K0+764.8+140=K0+904.8YH=HY+LY=K0+904.8+48.4=K0+953.2HZ=YH+LS=K0+953.2+140=K1+093.2QZ=HZ-=K1+093.2-=K0+929JD=QZ+=K0+929+=K0+930②第二曲線轉角=19°，圓曲線半徑R1=600m，交點樁號：JD1K1+840曲線要素，計算曲線上設緩和曲線后的曲線基本要素T2=(R+P)tan+q=(600+1.36)tan+70=170.6β0===6.69°L==×19°×600+140=338.9LY=L-2LS=338.9-2×140=58.9E=（R+P）sec-R=(600+1.36)sec-600=3001.0J=2T-L=2×170.6-338.9=2.3五個基本樁號ZH=JD-T=K1+840-170.6=K1+669.4HY=ZH+LS=K1+669.4+140=K1+809.4YH=HY+LY=K1+809.4+58.9=K1+868.3HZ=YH+LS=K1+868.3+140=K2+008.3QZ=HZ-=K2+008.3-=K1+838.85JD=QZ+=K1+838.85+=K1+840③第三曲線轉角=20°，圓曲線半徑R1=600m，交點樁號：JD1K2+810曲線要素，計算曲線上設緩和曲線后的曲線基本要素。T3=(R+P)tan+q=(600+1.36)tan+70=176.0β0===6.69°L==×20°×600+140=349.3LY=L-2LS=663.3-2×140=283.3E=（R+P）sec-R=(600+1.36)sec-600=2816.8J=2T-L=2×176.0-349.3=2.7五個基本樁號ZH=JD-T=K2+810-176.0=K2+634HY=ZH+LS=K2+634+140=K2+774YH=HY+LY=K2+774+69.3=K2+843.3HZ=YH+LS=K2+843.3+140=K2+983.3QZ=HZ-=K2+983.3-=K2+808.65JD=QZ+=K2+808.65+=K2+8102.5方案比選根據已確定的路線的大概走向，綜合考慮地形狀況和技術經濟指標后，選定了兩套方案。路線方案是路線設計中最根本的問題。方案是否合理，不但直接關系到公路本身的工程投資和運輸效率。更重要的是影響到路線在公路網中是否起到應有的作用，即是否滿足國家的政治、經濟、國防的要求和長遠利益。一條路線的起終點及中間必須經過的城鎮(zhèn)或地點，通常是公路網規(guī)劃所規(guī)定或領導機關根據社會主義建設需要制定的。這些制定的點稱為“據點”，把據點連接成線，就是路線的總方向或稱大走向。兩個據點之間有許多不同的走法，有的可能沿某河、越某嶺，也可能沿某幾條河，翻某幾個嶺；可能走某河的這一岸，靠近某城鎮(zhèn)，也可能走對岸，避開某城鎮(zhèn)；等等。這些每一種可能的走法就是一個大的路線方案。作為選線工作的第一步就是要在各種可能的方案中，在深入調查的基礎上，綜合考慮路線方案選擇的主要因素，通過方案的比選，提出合理的路線方案來[8]。選擇路線方案應綜合考慮以下主要因素：（1）路線在政治、經濟、國防上意義，國家或地方建設對路線使用任務、性質的要求，戰(zhàn)備、支農、綜合利用等重要方針的體現(xiàn)。（2）路線在鐵路、公路、航道等交通網系中的作用與沿線工礦、城鎮(zhèn)規(guī)劃的關系，及與沿線農田水利等建設的配合及用地情況。（3）沿線地形、地質、水文、氣象、地震等自然條件的影響；要求的路線技術等級與實際可能達到的標準及其對路線使用任務。性質的影響。（4）影響路線方案選擇的因素是多方面的，各種因素又多是互相影響的。路線應在滿足使用任務和性質要求的前提下，綜合考慮自然條件、技術和標準、等因素，通過多方案的比較精心選擇提出合理的推薦方案。根據平曲線的計算結果，可得出兩條方案的主要指標見表2—6。表2—6道路主要指標比較表指標單位第一方案第二方案路線長度m42004000路線延長系數(shù)1.131.08轉角個數(shù)個33總轉角平均度數(shù)°25.619曲線最小半徑m600600結論推薦在地形圖上畫出道路的平面線形,仔細觀察可以看出方案一、二路線長度相差不大，路線二經過的地區(qū)填挖比較大，總轉角平均度數(shù)較小，以及其他經濟技術指標的比較，所以經過認真考慮和研究決定選用第一方案，對第一方案作詳細的設計。第3章縱斷面設計沿著道路中線豎直剖切然后展開既為路線縱斷面，由于自然因素的影響以及經濟性要求，路線縱斷面總是一條有起伏的空間線，縱斷面設計的主要任務就是根據汽車的動力特性，道路等級，當?shù)氐淖匀坏乩項l件以及工程經濟性等研究起伏空間線的大小和長度，以便達到行車安全，迅速，運輸經濟合理及乘客感覺舒適的目的[9]。3.1縱斷面設計的原則及步驟3.1.1縱斷面設計的原則1.縱面線形應與地形相適應，線形設計應平順、圓滑、視覺連續(xù)，保證行駛安全。2.縱坡均勻平順、起伏和緩、坡長和豎曲線長短適當、以及填挖平衡。3.平面與縱斷面組合設計應合理。4.視覺上自然地引導駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。5.平曲線與豎曲線應相互重合，最好使豎曲線的起終點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內，即所謂的“平包豎”。6.平、縱線形的技術指標大小應均衡。7.合成坡度組合要得當，以利于路面排水和行車安全。8.與周圍環(huán)境相協(xié)調，以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并起到引導視線的作用。3.1.2縱斷面設計步驟1．準備工作縱坡設計前，應先根據中樁和水準記錄點，繪出路線縱斷面的地面線繪出平面直線，曲線示意圖，寫出每個中樁的樁號和地面標高以及土壤地質說明資料，并熟悉和掌握全線有關勘測設計資料，領會設計意圖和要求。標注縱斷面控制點，縱面控制點主要有路線起終點，重要橋梁及特殊涵洞，隧道的控制標高，路線交叉點，沿溪河線的控制標高，重要城鎮(zhèn)通過為止的標高級受其他因素限制路線中必須通過控制點、標高等。2.試坡在已標出的“控制點”縱斷面圖上，根據各技術指標和選線意圖，結合地面線的起伏變化，以控制點為依據，在其間穿插取值，同時綜合考慮縱斷面設計中的平縱組合問題，即當豎曲線和平曲線重合時，應設法使豎曲線的起、終點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內，其中任一點都不要放在緩和曲線以外的直線上，也不要放在圓弧段之內。試坡的要點可以歸納為“前后照顧，以點定線，反復比較，以線交點”。3.調坡根據以下兩方面進行：（1）結合選線意圖，將試坡線與選線時所考慮的縱坡進行比較，兩者應基本相符。若有脫離實際或考慮不周現(xiàn)象，則應全面分析，找出原因，權衡利弊，決定取舍。（2）對照技術標準，詳細檢查設計最大縱坡，坡長限制、縱坡折減以及平縱線形組合是否符合技術標準的要求，特別是要注意陡坡與平曲線。豎曲線與平曲線、路線交叉、等地方的坡度是否合理，發(fā)現(xiàn)問題要及時調整修正。（3）調整坡度線的方法有抬高、降低、延長、縮短、縱坡線和加大、減小縱坡度等。調整時應以少脫離控制點、少變動填挖為原則，以便調整后的縱坡與試定縱坡基本相符。4.定坡經調整核對后，即可確定縱坡線。所謂定坡就是把坡度值、變坡點位置（樁號）和高程確定下來。坡度值一般是用三角板推平行線法，直接讀厘米格子得出，要求取值到千分之一。變破點的高程是根據路線起點的設計標高由已定的坡度、坡長依次推算而來。設計縱坡時還應注意一下幾點：(1)平豎曲線重合時。要注意保持技術指標均衡，位置組合合理適當，盡量避免不良組合情況。(2)大中橋上不宜設置豎曲線。如橋頭路線設有豎曲線，其起（終）點應在橋頭兩端10m以外，并注意橋上線形與橋頭線形變化均勻，不宜突變。(3)小橋涵上允許設計豎曲線，為保證路線縱面平順，應盡量避免出現(xiàn)急變“駝峰式縱坡”。(4)注意交叉口、橋梁及引道、隧道、城鎮(zhèn)附近、陡坡急變處縱坡特殊要求。(5)縱坡設計時，如受控制點約束導致縱面線形起伏過大，縱坡不夠理想，或者土石方工程量過大而又無法調整時，可用紙上移線的方法修改平面線形，從而改善縱面線形。3.2縱坡設計的要求1.設計必須滿足各項要求。2.縱坡應具有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。盡量避免采用極限縱坡值，合理安排緩和坡段，不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡夾最短長度的短坡。連續(xù)上坡或下坡路段，應避免反復設置反坡段。3.沿線地形、地下管線、地質、水文、氣候和排水等綜合考慮。4.應盡量做到添挖平衡，使挖方運作就近路段填方，以減少借方和廢方，降低造價和節(jié)省用地。5.縱坡除應滿足最小縱坡要求外，還應滿足最小填土高度要求，保證路基穩(wěn)定。6.對連接段縱坡，如大、中橋引道及隧道兩端接線等，縱坡應和緩、避免產生突變。7.在實地調查基礎上，充分考慮通道、農田水利等方面的要求。3.3豎曲線設計豎曲線設計，首先確定合適的半徑，宜選用較大的豎曲線半徑。在不過分增加工程量的情況下，宜選用較大的豎曲線半徑，一般都應采用大于豎曲線一般最小半徑的數(shù)值，特別是前后兩相鄰縱坡的代數(shù)差小時，豎曲線更應采用大半徑，以利于視覺和路容美觀。只有當?shù)匦蜗拗苹蚱渌厥饫щy不得已時才允許采用極限最小半徑。反向曲線間，一般由直坡段連續(xù)，亦可以相互直接連接。反向豎曲線間設置一般直坡段，直坡段長度一般不小于計算速度行駛3s的行程長度。如受條件限制也可相互直接連接，后插入短直線[10]。公路縱坡線變坡點如圖3—1，d1為A點處司機視線高度，d2為B點障礙物或司機的視線高度，為變坡角。本設計中停車視距S停=110m。公路曲線最小半徑見表3—1。表３—1公路曲線最小半徑設計車速/（km/h）80凸曲線最小半徑/m一般值4500極限值3000凹曲線最小半徑/m一般值3000極限值2000本次設計路線中共有7個豎曲線，凸曲線、凹曲線半徑都取10000m。圖3—1變坡點示意圖1.豎曲線1i1=0.026,i2=0.007,變坡點樁號K0+425豎曲線長度：L=R(i2-i1)=10000×（0.007-0.026）=190m切線長度：T===95m外距：E===0.45m起點：K0+343.0終點：K0+520.4長度：177.4m2.豎曲線2i1=0.007,i2=-0.011,變坡點樁號K0+761豎曲線長度：L=R(i2-i1)=10000×（-0.011-0.007）=180m切線長度：T===90m外距：E===0.405m起點：K0+671.6終點：K0+851.3長度：179.7m3.豎曲線3i1=-0.011,i2=0.009,變坡點樁號K1+271豎曲線長度：L=R(i2-i1)=10000×（0.009+0.011）=200m切線長度：T===100m外距：E===0.5m起點：K1+171終點：K1+371長度：200m4.豎曲線4i1=0.009,i2=0.033,變坡點樁號K1+841豎曲線長度：L=R(i2-i1)=10000×（0.033-0.009）=240m切線長度：T===120m外距：E===0.72m起點：K1+720.8終點：K1+960.8長度：240m5.豎曲線5i1=0.033,i2=0.045,變坡點樁號K2+562豎曲線長度：L=R(i2-i1)=10000×（0.045-0.033）=120m切線長度：T===60m外距：E===0.18m起點：K2+502.0終點：K2+622.0長度：120m6.豎曲線6i1=0.045,i2=0.002,變坡點樁號K3+024豎曲線長度：L=R(i2-i1)=10000×（0.002-0.045）=430m切線長度：T===215m外距：E===2.31m起點：K2+809終點：K3+239長度：430m7.豎曲線7i1=0.002,i2=0.011,變坡點樁號K3+552豎曲線長度：L=R(i2-i1)=10000×（0.011-0.002）=90m切線長度：T===45m外距：E===0.1m起點：K3+507終點：K3+597長度：90m第4章橫斷面設計道路橫斷面，是指中線上各點的法向切面，它是由橫斷面設計線和地面線構成的。橫斷面設計線包括行車道、路肩、分隔帶、邊溝邊坡、截水溝等設施構成的。4.1橫斷面設計原則及步驟4.1.1.設計應根據公路等級、行車要求和當?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護和使用等方面的情況，進行精心設計，既要堅實穩(wěn)定，又要經濟合理。2.路基設計除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度等外，還應設置完善的排水設施和必要的防護加固工程以及其他結構物，采用經濟有效的病害防治措施。3.還應結合路線和路面進行設計。選線時，應盡量繞避一些難以處理的地質不良地段。對于地形陡峭、有高填深挖的邊坡，應與移改路線位置及設置防護工程等進行比較，以減少工程數(shù)量，保證路基穩(wěn)定。4.沿河及受水浸水淹路段，應注意路基不被洪水淹沒或沖毀。5.當路基設計標高受限制，路基處于潮濕、過濕狀態(tài)和水溫狀況不良時，就應采用水穩(wěn)性好的材料填筑路堤或進行換填并壓實，使路面具有一定防凍總厚度，設置隔離層及其他排水設施等。6.路基設計還應兼顧當?shù)剞r田基本建設及環(huán)境保護等的需要。4.1.1.確定路基標準橫斷面圖本公路的橫斷面采用的是整體式。橫斷面組成主要包括：行車道、中間帶、路肩、邊坡、排水設施（邊溝、排水溝等）等。2.繪制路基橫斷面圖路基橫斷面圖的繪制按如下步驟進行：(1)依據橫斷面測量資料繪制橫斷面地面線；(2)依據路基設計表中的有關數(shù)據，繪制路福的位置；(3)參照路基標準橫斷面圖繪制路基邊坡與地面線相交，并在需要設置支擋防護處繪制支擋結構物的斷面圖；(4)依據綜合排水設計，繪制路基邊溝等在橫斷面上的位置。依據上述步驟，在A3圖紙上繪制的道路橫斷面圖并計算出填挖面積，標在圖上。3.路基橫斷面寬度設計的公路為二級公路，路基寬度為14m，行車道為3.75m，硬路肩為2.75m，土路肩為0.5m，硬路肩右側各設置路緣石。4.2超高設計4.2.1超高設計步驟1.超高橫坡度的確定當平曲線半徑小于不設超高的最小半徑時，應在曲線上設置超高。超高的橫坡度依據公路等級、行車道速度、平曲線半徑，并結合路面類型、氣候條件和車輛組成等條件確定。2.超高緩和長度的確定(1)確定超高緩和段長度根據公路等級、設計速度和平曲線半徑查表得圓曲線的超高值iy=5%,公路采用繞邊線旋轉，超高漸變率p=，所以超高緩和段長度：Lc===65m而緩和曲線Ls=120m,取Lc=Ls=120m，路拱坡度iz=2%,路肩坡度iJ=3%，路面寬度B=6.5m，超高橫坡超高漸變率：P==>，滿足排水要求，所以Lc=120m。表4—1繞內邊線旋轉超高值計算公式超高方式計算公式備注x≤x0x≥x0圓曲線外緣bJiJ+(bJ+B)iy計算結果均為與設計之高差；2.臨界斷面距超高緩和段起點：x0=Lc；3.加寬值bx按加寬公式計算中線bJiJ+iy內緣bJiJ-(bJ+bw)iy過渡段外緣bJ(iJ-iZ)+[bJiZ+(bJ+B)iy]中線bJiJ+izbJiJ+·iy內緣bJiJ-(bJ+bx)izbJiJ-(bJ+bx)iy(2)計算臨界斷面x0x0=Lc=×120=48m(3)計算各樁號處得超高值超高起點為ZH（HZ）點，分別計算出x值，然后分別代入表４—1的計算公式中，加寬過渡采用比例過渡，加寬值bw=1.0m。土路肩在超高起點前1m變成與路面相同的橫坡，且在整個超高過渡段保持與相鄰行車道相同的橫坡。第一圓曲線計算結果見表4—2。表4—2超高值計算結果表樁號X(m)加寬值bx(m)外側超高值（m）中線超高值（m）內側超高值（m）K0+790(ZH)0<x0=480.0000.0050.0800.005K0+80010<x0=480.0830.0080.0800.003K0+85050>x0=480.4170.1550.083-0.004K0+890(HY)1.0000.3650.178-0.030K0+9001.0000.3650.178-0.030K0+9501.0000.3650.178-0.030K1+0001.0000.3650.178-0.030K1+0501.0000.3650.178-0.030K1+075(QZ)1.0000.3650.178-0.030K1+1001.0000.3650.178-0.030K1+1501.0000.3650.178-0.030K1+2001.0000.3650.178-0.030K1+2501.0000.3650.178-0.030K1+260(YH)1.0000.3650.178-0.030K1+30050>x0=480.4170.1550.083-0.004K1+35010<x0=560.0830.0080.0080.003K1+360(HZ)0<x0=560.0000.0050.0800.005第二圓曲線計算結果見表4—3。表4—3超高值計算結果表樁號X(m)加寬值bx(m)外側超高值（m）中線超高值（m）內側超高值（m）K1+935(ZH)0<x0=480.0000.0050.0800.005K1+95015<x0=480.1250.0500.0800.003K2+000(HY)1.0000.3650.178-0.030K2+0501.0000.3650.178-0.030K2+065(QZ)1.0000.3650.178-0.030K2+1001.0000.3650.178-0.030K2+130(YH)1.0000.3650.178-0.030K2+15045<x0=480.3750.6350.080-0.003K2+195(HZ)0<x0=5600.0050.0800.005第三圓曲線計算結果見表4—4。表4—4超高值計算結果表樁號X(m)加寬值bx(m)外側超高值（m）中線超高值（m）內側超高值（m）K2+925(ZH)0<x0=480.0000.0000.0800.005K2+95025<x0=480.2080.0800.0800.001K3+00050>x0=480.4170.1550.083-0.004K3+040(HY)1.0000.3650.178-0.030K3+0501.0000.3650.178-0.030K3+100(QZ)1.0000.3650.178-0.030K3+1501.0000.3650.178-0.030K3+160(YH)1.0000.3650.178-0.030K3+20075>x0=480.6250.2300.117-0.020K3+275(HZ)0<x0=480.0000.0050.0800.0054.3土石方計算與調配4.3.1土石方計算1.橫斷面面積計算路基橫斷面的面積是指橫斷面圖中，地面線與路基設計線所包圍的面積。橫斷面面積包括填方面積（Ar）和挖方面積（Aw），兩者應分別計算。常用的土石方數(shù)量方法有兩種：（1）平均斷面法該方法適用于兩斷面之間的填方或挖方面積大小相近，其計算公式：VT=(Ar1+Ar2)VW=(Aw1+Aw2)(2)棱臺法當相鄰兩斷面的填挖面積相差較大時，采用采用方法，計算公式如下：VW=(Aw1+Aw2)L（1+）式中：m=n=4.3.2調配原則土石方調配的原則：(1)盡可能移挖作填，以減少廢方和借方。如半填半挖斷面的路段，首先在本路段內移挖作填，作橫向平衡，然后再縱向調配。(2)廢方要妥善處理。應使棄土不占或少占農田，在可能條件下，宜將棄土平整為耕地，同時，要防止水土流失、堵塞河流或沖淤農田。(3)路基填方如需路外借土，應結合地形、農田排灌等情況選擇借土地點，并綜合考慮借土還田、整地造田等措施。(4)綜合考慮施工方法、運輸條件、施工機械化程度和地形情況等因素，選用合理的經濟運距，用以分析工程用土是調運還是外借。4.3.3調配方法土石方調配方法有多種，如累積曲線法、調配圖法、表格調配法等，由于表格調配法不需單獨繪圖，直接在土石方表上調配，具有方法簡單，調配清晰的優(yōu)點，是目前生產線上廣泛使用的方法。表格調配法又可有逐樁調運和分段調運兩種形式。本設計采用分段調用。表格調配法的方法又可有逐樁調運和分段調運兩種方法。本設計采用分段調運[11]。表格調運的方法步驟如下：1.準備工作調配前先要對土石方計算進行復核，確認無誤后方可進行。調配前應將可能影響調配的橋涵位置、陡坡、深溝、借土位置、棄土位置等條件標于表旁，借調配時考慮。2.橫向調運即計算本樁利用、填缺、挖余，以石帶土時填入土方欄，本設計路段有石方。3.計算借方數(shù)量、廢方數(shù)量和總數(shù)量借方數(shù)量=填缺—縱向調入本樁的數(shù)量廢方數(shù)量=挖方—縱向調出本樁的數(shù)量總運量=縱向調運量+廢方調運量+借方調運量本設計中土石方總運量為318382m3。4.復核①橫向調運復核填方=本樁利用+填缺挖方=本樁利用+挖方②縱向調運復核填缺=縱向調運方+借方挖余=縱向調運方+廢方③總調運復核挖方+借方=填方+借方以上復核在本設計中是按逐頁小計中進行的。5.計算計價土石方計價土石方=挖方數(shù)量+借方數(shù)量本設計中計價土石方總量為202254m3。第5章排水設計5.1路基排水設計5.1.1邊溝設計邊溝設置在挖方路基的路肩外側或低路堤坡腳外側，走向與路中線中線平行，用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。邊溝的排水量不大，一般不需要進行水文、水力計算，依沿線具體條件，選用標準橫斷面形式。邊溝緊靠路基，通常不允許其他排水溝渠的水流引入，亦不能與其他人工溝渠合并使用[12]。本次設計橫斷面形式如圖5—1，5—2，5—3。圖5—1路堤邊坡圖5—2路塹邊坡圖5—3高填方路堤邊坡1.邊溝設置規(guī)定邊溝用以匯集和排除路面、路肩和挖方邊坡上的徑流及少量流向道路的地表水。挖方地段的邊溝在土質路段采用梯形，左右的坡度都設置為1:1，底寬0.5m，溝深0.5m；在石質路段采用矩形，底寬0.5m，溝深0.5m，內坡與縱斷面的坡度一樣。在低填方地段的路肩外側根據具體地形設置不同形式的截面。5.1.2截水溝設計截水溝又稱天溝，一般設置在挖方路基邊坡坡頂以外，或山坡路堤上方的適當?shù)攸c，用以攔截并排除路基上方流向路基的地面徑流，減輕邊溝的水流負擔，保證挖方邊坡和填方邊腳不受水流沖刷。降水量較少或坡面堅硬和邊坡較低以致沖刷影響不大的地段，可以不設截水溝；反之，若降水較少或坡面堅硬和邊坡較低以致沖刷影響不大的地段，可以不設置截水溝；反之，若降水較多，山坡匯水面積較大，且暴雨頻率較高，山坡覆蓋層松軟，水土流失比較嚴重的地段，必要時可設兩道或多道截水溝。本次設計截水溝寬度和高度為0.5m，溝坡度為1:1，如圖5—4。圖5—４截水溝5.1.3排水溝設計排水溝的主要用途在于引水，將路基范圍內各種水源的水流（如邊溝、截水溝、取土坑、邊坡和路基附近的積水）引致橋涵或路基范圍以外的指定地點。當路線受到多段溝渠或水道影響時，為保護路基不受水害，還可以設置排水溝，或改變渠道，以調節(jié)水流，整治水道。排水溝的橫斷面形式一般采用梯形，尺寸大小應根據水利水文計算確定。用于邊溝截水溝幾取土坑出口的排水溝，由于流量較小，不需要特殊計算，但底寬和深度不宜小于0.5m，土溝的邊坡坡度為1:1~1:1.5。1.排水溝的水文計算(1)擬定排水溝的有關數(shù)據設計流量Qs=2.0m3/s,溝底縱坡i=0.008，溝渠采用整齊土方，草皮粗糙系數(shù)n=0.025，對稱梯形截面，邊坡率m=1.8。(2)計算有關常數(shù)m=1.8，i=0.008，n=0.025，Qs=2.0m3/s系數(shù):k=2=2=4.1系數(shù):a===0.329系數(shù):y=1.5=1.5=0.24則A===1.462(3)計算有關水利要素W0===2.189m2水流深度:h===0.976m溝底寬度:b=（k-2m）h=（4.1-2×1.8）×0.976=0.5m水力半徑:R=h/2=0.976/2=0.488<1m(4)計算流速與流量V0=（1/A）=(1/1.462)=0.914m/sQ=V0×W0=0.914×2.189=2.001m/s(5)驗算與結論A：||=||=0.0005=0.05%<1%符合《路基設計》(JTGD30—2004)規(guī)范要求。B：計算最小流速vminVmin=aR0.5因為是粗砂，所以可取a=0.70得vmin=0.70×0.4880.5=0.489m/s?！兑?guī)范》規(guī)定草皮防護最大流速為1.6m/s。所以vmin<v實際<vmax。因此，排水溝流速在規(guī)定允許范圍內，不需要進行加固處理，因為設計流量與實際流量符合要求，實際流量介于最大和最小容許流量之間，所以都滿足要求，所以溝深H=0.914+0.20=1.114m。5.1.4路基防護與加固路基在水、風、氣溫等自然因素的長期作用下，將發(fā)生變形和破壞，若不及時防治，就將會引起嚴重的病害。為保證路基的穩(wěn)定性，除做好路基的排水外，必須做好路基防護與加固設計。一般，防護與加固的重點是路基邊坡，特別是不良水文地段及沿河路基的邊坡。有時，對附近可能危害路基的河流和山坡也應進行必要的防護，以保證防護工程能正常的工作。路基邊坡的防護與加固工程按其作用不同可以分為坡面防護、沖刷防護、支擋防護，本次設計主要采用坡面防護。路基的強度和穩(wěn)定性與水密切相關，水的作用是路基病害的主要原因，因此，在設計施工中，必須十分重視路基排水工程。5.2路面排水設計一般公路的路面排水的設施，通常由路拱坡度、路肩橫坡和邊溝組成。高速公路和一級公路的路面排水，一般由路面排水、中央分隔帶排水組成，必要時可采用路面結構排水[13]。本設計采用邊溝排水，路面單向坡采用1.5%的坡度如圖5—5。圖5—5邊溝排水形式第６章?lián)跬翂Φ脑O計由于該公路的部分路段填挖高度較大，對路基的穩(wěn)定性十分不利，故要在部分路段設置擋土墻。6.1擋土墻的布置及構造1.擋土墻設置的必要性和可行性擋土墻是一種能抵抗側向土壓力，用來支持天然邊坡或人工邊坡，保持土體穩(wěn)定的建筑物。它是公路等土建工程常用的支擋結構。在公路工程中，擋土墻的用途可以歸納如下：(1)在路塹地段，若開挖后路塹邊坡不能自行穩(wěn)定，可在坡腳處設置擋土墻，以支撐邊坡降低挖方邊坡高度，減少挖方數(shù)量，避免山體失穩(wěn)坍塌；(2)地面橫坡較陡，填筑路基難以穩(wěn)定或征地、拆遷費用高的填方路段，可在路肩或填方邊坡的適當位置設置擋土墻，以收縮路基坡腳，減少填方數(shù)量或減少拆遷和占地面積，保證路基穩(wěn)定性；(3)對于沿河路基，為避免沿河路基擠縮河床，防止水流沖刷，可在沿河一側路基設置擋土墻；(4)在某些挖方路段，原地面有較厚的覆蓋層或滑坡，可在路塹邊坡上方設置設置擋土墻，防止山坡覆蓋層下滑和抵抗滑坡[14]。2.擋土墻的布置(1)根據地形、地質條件，初步擬定一兩個可能的擋土墻類型方案；(2)在路基橫斷面上布置擋土墻；(3)在墻趾縱斷面圖上布置擋土墻；(4)確定墻身縱斷面尺寸；(5)根據驗算結果，選擇最經濟合理的斷面為設計斷面；(6)繪制擋土墻的橫、縱斷面圖，有必要時還應繪制平面圖；(7)編制設計說明。3.擋土墻結構設計(1)擋土墻的類型：本公路K0+800—K0+900,K1+800—K1+900填方高度較大，綜合考慮可設重力式路堤擋土墻。(2)設計資料：圖6—1重力式路堤擋土墻墻高H=7m，假設墻頂以上填墻高a=1.5m,填料為土，重度r=18kN/m3。=35°地基容許承載力[]=240ka,基地摩擦系數(shù)f=0.5，填料與墻背間的外摩擦角為===17.5°。墻身分段長度為1.5m，設計荷載為公路二級，車輛橫向分布寬度l0=14m。6.2擋土墻的土壓力計算6.2.1如圖6—1==3.19m根據設計資料設計荷載為公路二級，汽車荷載換算土堆高h0=，擋土墻分段長度為1.5m，車輛橫向分布寬度l0=14m，Q=2×250=500kN。h0===1.32m。1.假如破裂面交于荷載內=35°+17.5°-18°=34.5°A0=（a+H+2h0）(a+H)=×（2×7+2×1.32）（2+7）=74.88B0=ab+bh0-H×（H+2a+2h0）×tan=×1.5×3.19+3.19×1.32-×7×（7+2×1.5+2×1.32）×tan（-18°）=63.6tan=-+=-tan35+=1.39=54.3°根據設計資料驗算假定（H+a）tan+Htan=(7+1.5)tan54.3°+7tan(-18°)=9.55mB=19m<[（H+a）tan+Htan]=9.55m<b+l0=17.97m則假設成立。2.主動土壓力系數(shù)K=（tan+tan）=[tan54.3°+tan(-18°)]×=0.0133.主動土壓力E=rk-=18×0.013×=38.01kNEx=E×cos(=38.01cos(-18°+17.5°)=38.01kNEY=E×sin=38.01sin(-18°+17.5°)=3.31kN4.擬定斷面尺寸擋土墻的尺寸擬定如圖6—2。圖6—2重力式路堤擋土墻尺寸擬定在△AMN中，==18°，=90°-=72°，=180°--（90°-）=90°所以MA=MN=2.5×0.95=2.38m，h=MA×sin=2.38×sin18°=0.74m，ON=0.24m。5.墻重=（7-0.4-0.74）×1.9×23=256.1kN=2.74×0.4×23=25.2kN=×0.74×(2.5-0.6)×23=16.17kN=×0.74×0.24×23=2.04kNG=+++=256.1+25.2+16.17+2.04=299.51kN各部分墻重對墻趾M的力臂:=++[（7-0.74-0.4）/2+0.6]×tan18°=2.45mZ2=+0.4×tan18°=1.13mZ3=×（2.5-0.24）=1.51mZ4=2.26+×0.24=2.34m6.2.2擋土墻穩(wěn)定性驗算1.抗滑穩(wěn)定性驗算Kc===3.18>[KC]所以抗滑動穩(wěn)定性滿足要求。2.抗傾覆穩(wěn)定性驗算穩(wěn)定距:==3.31+256.1×2.45+25.2×1.13+16.17×1.51+2.04×2.34=688.43kN.m傾覆力矩:=E(Ey-h)=38.01×（3.31-0.5）=106.81kN.m故k0===6.45>[k0]=1.5故抗傾覆性滿足要求。3.基地應力與偏心距的驗算偏心距：e=-Zn≤[e]Zn=-==1.92me=-Zn=-1.92=-0.92≤[e]====由上式可知，當e>時為負，即在基底一側出現(xiàn)了拉應力。但是在一般情況下地基與基礎的接觸面上是不容許出現(xiàn)拉應力的故需按無拉應力的平衡條件即設置。故基底應力滿足要求。6.2.3擋土墻的排水設施擋土墻常用排水設施的可以分為地面排水和墻身排水兩部分。地面排水主要是防止地表水滲入墻背土體和地基。主要措施包括：在墻后地面設置排水溝、務實地面松土，必要時采取封閉處理；對路塹擋土墻墻趾前得邊溝予以鋪砌加固等。強身排水主要是為了迅速排除土內積水。其方法是在漿砌擋土墻墻身的適當高度處設置一排或多排泄水孔，泄水孔尺寸一般為15cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的矩形孔，或直徑為5~10cm的圓形孔。泄水孔間距一般為2~3m，干旱地區(qū)可適當增大，上下排水孔交錯布置。為保證順利泄水和避免墻外水倒灌，泄水孔應向外側傾斜，最下一排泄水孔出口應高出地面或邊溝或積水常水位0.3m。為防止水分滲入地基，最下一排底部應鋪設0.3m厚的粘土隔水層。當墻背透水性差或可能發(fā)生凍脹時，應在最低一排泄水孔至墻頂一下0.5m高度范圍內鋪設砂卵石排水層如圖6—3。圖6—3擋土墻排水孔及反濾層構造第7章邊坡防護路基邊坡滑坍是公路上常見的一種現(xiàn)象，它影響到車輛的正常運營和安全，嚴重者甚至造成事故，中斷交通。所以要根據邊坡坡度及流速等因素對邊坡進行防護。7.1邊坡防護的類型7.1.1坡面防護1.植物防護(1)種草適應于邊坡坡度不陡于1:1，不浸水或短期浸水但地面徑流速度不大于0.6m/s的土質邊坡。草的品種選用適應當?shù)氐耐临|和氣候條件，最好是根系發(fā)達，葉莖低矮，多年生長，幾年草籽混種。(2)鋪草皮鋪草皮可用于較高、較陡的邊坡。當坡面沖刷嚴重、邊坡較陡，徑流速度大于0.6m/s，最大流速達1.8m/s時，應根據具體情況分別采用平鋪、水平疊置、垂直坡面或與坡面成一半坡角的傾斜疊植草皮。(3)植樹主要用于堤岸邊的河灘上，用來降低流速，促使泥沙淤積，防止水流直接沖刷路堤。若多排林帶與水方向斜交，還可以起挑水作用，改變水流方向。沙漠與雪害地區(qū)，防護林帶還可以起阻砂防雪的作用。2.礦料防護對于無法采用植物防護的巖石邊坡，還可以采用沙石、水泥、石灰等礦物材料進行坡面防護、(1)抹面防護適用于易風化而表面比較完整，尚未削落的巖石邊坡，如頁巖、泥沙巖的新坡面。常用的抹面材料有石灰爐渣混合漿、三合土和四合土等。(2)噴漿防護適用于易風化和坡面不平的巖石挖方邊坡，漿層厚度一般為2.0cm。噴漿的水泥用量較大，可用于重點工程地段。(3)勾縫防護適用于比較堅硬，且裂縫多而細的巖石邊坡，防止水分進入巖層內造成病害。(4)灌漿防護適應于堅硬但裂縫較深和較寬的巖石邊坡，借砂漿的膠結力，使坡面表層成為防水整體。3.砌石防護(1)石砌護坡用于土質或風化巖質路塹或土質路堤邊坡的坡面防護，亦可用于浸水路堤及排水溝渠的沖刷防護。(2)護面墻護面墻是一種漿砌片石覆蓋層。常用與嚴重風化破碎的巖石挖方邊坡。7.1.2沖刷防護為了防止水流直接危害沿河、濱海路堤以及有關堤壩護岸的邊坡和坡腳，必須采用一定的沖刷措施。防止沖刷的措施一共有兩種：一種是加固岸坡的直接防護，另一種是改變水流性質的間接防護。根據河流情況、水流性質及岸坡具體受沖刷情況，可單獨使用一種，亦可兩種同時使用、綜合治理。1.直接防護(1)拋石防護拋石防護主要防護直接受水流沖刷的邊坡或坡腳，對于季節(jié)性浸水和長期浸水的情況均適應。盛產石料地區(qū)，當水流速度大于3.0m/s或更高時，植樹與砌石防護無效果，可采用拋石防護。(2)石籠防護當水流速度達到或超過5.0m/s時，可改變石籠防護。石籠用鐵絲編織成框架，內填石料，設在坡腳處，以防急流和大風浪破壞堤岸，亦可用來加固河床，防止淘刷。鐵絲框架可以做成圓柱形或箱形。2.間接防護設置導致構造物可以改變水流方向，消除和減緩水流對堤岸的直接破壞，同時可以使堤岸近旁緩慢淤泥，徹底消除水流對局部堤岸的損害。設導治構造物的間接防護措施主要是設壩，按與其河道的相對位置，一般可分為丁壩、順壩(1)丁壩丁壩的作用是導流和挑流，把水挑離河岸，改變水流狀況，間接保護路堤。丁壩由壩頭、壩身和壩根三部分組成，其斷面為梯形。丁壩所受的外力較小，其斷面尺寸主要依據構造要求、施工條件和使用要素確定。(2)順壩及格壩順壩的作用是導流，基本上不改變原有水流的狀態(tài)。當河床斷面窄小，不允許過多侵占或地質條件不宜修筑丁壩時，可以采用順壩。布置順壩前，必須先有一個合理導致線，順壩與上、下游河岸的銜接必須協(xié)調，壩的起點應選在水流勻順的過渡段，以免強水沖刷，終點可與河岸連在一塊。由于該地區(qū)年降雨量較大，邊坡流速較大，綜合考慮該公路邊坡防護采用傾斜疊植草皮防護。第8章路面結構設計8.1軸載分析武寧二級公路工程A段路線沿途有大量碎石，并有水泥、石灰粉煤灰等供應，根據預測該路交通量組成見表8—1所示，使用年限內，交通量平均增長率為6%。表8—1預測交通組成車型前軸重（kN）后軸重（kN）后軸數(shù)后軸輪組成后軸距（cm）交通量（次·）解放CA-10B23.7069.001雙—250延安SX16149.00101.601雙—600黃河JN16259.50115.001雙—200交通14125.5555.101雙—300延安CZ36147.6090.702雙132.0200黃河JN16254.6491.252雙135.01501．軸載分析路面設計以雙輪單載100kN為標準軸載。(1)當以設計彎沉為指標及驗算瀝青層底拉應力時，各級軸載換算采用公式N=計算，小于25kN的軸載不計，計算結果見表8—2所列。表8—2軸載換算結果匯總表車型（kN）東風后軸69.2011500100.8日野KB211前軸49.0016.4400115.0后軸101.6911400428.6黃河JN162前軸59.5016.4200103.8后軸115.0011200367.3交通141前軸25.5516.44006.8后軸55.101140029.9長征CZ361前軸47.6016.415038.0后軸90.702.21150205.8太脫拉138S1前軸54.6416.410046.2后軸91.252.21100107.0合計：=1549.2二級公路瀝青路面的設計年限為14年。兩車道的車道系數(shù)是0.65，則設計使用期累計當量軸次為：==×0.65=8126395次(2)當驗算半剛性基層層底拉應力時，各級軸載采用公式=計算，小于500kN軸載不計，，計算結果見表8—3所示：表8—3軸載換算結果總匯表車型（kN）東風EQ140后軸69.2011.050036.30黃河JN150后軸101.69118.5400424.2黃河JN162前軸59.5011.020058.1后軸115.0011.0200591.8交通141后軸55.1011.04003.4長征CZ361后軸90.7031.0150186.1延安SX161前軸54.6416.410016.7后軸91.2531.0100164.1合計：=1460.7則半剛性基層層底拉應力驗算的累計當量軸次為：===7572470次8.2路面結構組合設計瀝青結構組合應該結合交通荷載、環(huán)境因素和當?shù)亟ㄖ牧系葪l件，從技術經濟角落出發(fā)，選擇經濟合理的路面結構體系，以充分發(fā)揮路面各層及結構的整體效能[15]。8.2.1面層類型和等級選擇選擇面層類型和等級是路面組合設計的第一步。由于面層直接承受行車荷載和環(huán)境因素作用，因此亦選擇強度高、耐磨、穩(wěn)定性好的材料作面層。公路等級越高、交通量越大，面層的等級也就越高，見表8—4為適應不同公路等級的路面類型。表8—4選擇面層類型公路等級路面等級面層類型設計年限設計年限內累計標準（抽次/車道）高度公路一級公路高級路面瀝青混泥土15>400×104二級公路高級路面瀝青混泥土12200×104~400×104次高級路面熱拌瀝青碎石、瀝青貫入式10100×104~200×104三級公路次高級路面乳化瀝青碎石、瀝青表面處治810×104~100×104四級公路中級路面水結碎石、泥結碎石、級配碎石、半整齊石塊路面5≤10×104地基路面粒料改善土51.按路面受力特征選擇各結構層次作用于路面上的行車荷載，在路面結構中所產生的應力和應變隨深度的增加而降低。因此，早進行路面結構組合時，各結構層應按照強度和剛度自上而下遞減的規(guī)律組合，以充分發(fā)揮各層次材料的性能。同時考慮到面層強度、剛度高，造價也高，而基層和底層強度、剛度較低，造價也較低這一情況，在厚度組合式，宜從上到下、由薄到厚，已達到經濟的目的。由于直接承受行車荷載和環(huán)境因素的作用，要求用強度高、剛度高。穩(wěn)定性好的材料作面層。高等級公路上的瀝青面層通常采用兩層或三層。表面層采用中粒式或細粒式瀝青混泥土，中面層采用和底面層中粒式和粗粒式瀝青混泥土。采用瀝青貫入碎石作面層，通常需在其上加鋪瀝青表面處治或瀝青砂做封層，或將其做成上拌下貫式，以防止面層滲水。各級公路瀝青面層推薦見表8—