二级公路设计说明书——.docx

XX至XX地区二级公路设计摘要：本设计为平原微丘二级公路设计，首先根据设计交通量及其使用任务和性质，确定公路等级。结合沿线自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案论证与比选，确定合理的设计方案。设计内容包括：路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，并完成初步设计阶段应完成的各种图、表及设计说明书。关键词： 二级公路 路线 路基路面1.路线总说明该设计为平原微丘二级公路，设计基准年为2008年，设计使用年限为15年，拟比选采用沥青路面结构或水泥混凝土路面。公路全长45公里，设计时速80Km/h,公路起点XX终点为XX地区。由于时间仓促本次设计选取公路设计中的1980.932米进行设计。1.1沿线水文地质情况1.1.1气象资料该公路处于 II 5 区，属于温暖带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。年气温平均在 14 14.5 ，一月份气温最低，月平均气温为 -0.2 0.4 ，七月份气温 27 左右，历史最高气温为 40.5 ，历史最低气温为 -17 。年平均降雨量为 525.4 mm 658.4 mm，雨水多集中在 6 9 月份，约占全年降雨量 50 以上。平均初霜日在 11 月上旬，终霜日在次年 3 月中下旬，年均无霜日为 220 天 266 天。地面最大冻土深度为 20 cm。夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速在 3.0 米 / 秒。1.1.2水文地质资料路线位于平原微丘区，调查及勘探中发现，该地区属于第四系上更新统 (Q3al+pl)， 岩性为黄土状粘土，主要分布于低山丘陵区，坡地前和山前冲积、倾斜平原表层，具有大空隙，垂直裂隙发育，厚度变化大，承载能力低，该层具轻微湿陷性 。应注意发生不均匀沉陷的可能。其它未发现有影响工程稳定的不良工程地质现象。当地沿线碎石产量丰富，石料质量良好，可考虑用水泥稳定石屑作基层，路段所处的土基强弱悬殊，其计算回弹模量。有两个代表值分别为 30 和 60Mpa. 沿线有多个石灰厂，产量大质量好。另外，附近发电厂粉煤灰储量极为丰富，可用于本项目建设，本项目所在地域较缺乏砂砾 。1.2设计依据根据批准的毕业设计任务书、国家关于公路设计施工的规范、规程、标准等。如：1）于书翰主编，道路工程，武汉理工大学出版社，20062）方左英编，路基工程，人民交通出版社3）方福森编，路面工程，人民交通出版社4）邓学均主编，路基路面工程，人民交通出版社，20005）公路工程技术标准JTGB01-2003，交通部颁发 6）公路路线设计规范JTJ011-94，交通部颁发7）公路路基设计规范JTGD30-2004，交通部颁发8）公路沥青路面设计规范JTJ014-97，交通部颁发9）公路水泥混凝土路面设计规范JTG D402002，交通部颁发1.3公路等级的确定1.3.1交通量资料 根据毕业设计任务书获取交通量资料： 表1-1 近期交通组成与交通量 车型 交通量(辆/日) 车型 交通量（辆/日) 三菱 FR415380 江淮HF150510 五十铃NPR595G 430 东风SP9135B 410 江淮HF140A 510 五十铃EXR181L520 东风M340 490 .交通量增长率表1-2交通量年增长率 期限增长率 ()期限增长率 （)20072011 9.0 20172021 5.5 20122016 7.5 . .公路等级和车道数的确定. .公路等级的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1-3：表1-3 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40001.04000黄河JN15010002.02000解放CA10B12001.51800太脱拉1385002.01000总 计8800规划年限的设计年平均交通量：拟定该路段设计为二级公路2确定车道数：该公路为二级公路，作为集散公路，采用三级服务水平，设计时速为80Km/h，每条车道设计宽度为3.75m，横向干扰等级为1级，平面交叉间距为2000m，交叉口平均延时15s，查阅相关规范得：交通组成修正系数：计算单车道的设计通行能力：调查当地实际交通情况，并查阅相关规范得到：K=0.11，D=0.57且计算单向车道数得：所以，拟建的二级公路需要4个车道。2. 选线2.1选线原则1)在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不站高产田。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。在工程量增加不大时，应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，也不应片面追求高指标。3)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。一般情况下路线应设法绕避特殊地基地区。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。4)选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。2.2沿线地形分析该路段属于平原微丘地形处，地面高度变化较小，有时的轻微的起伏和倾斜，一般为耕地，分布有各种建筑设施，居民点较密，在天然河网地区，还有水塘、水库、沟渠等。3.路线平面设计3.1平面线形设计的一般原则 1平面线形设计必须满足标准和规范的要求 2平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调3行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足4保持平面线形的均衡和连贯5应避免连续急弯的线形6平曲线应有足够的长度平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶员驾驶操纵来不及调整，所以规范规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度，见表3-1。表3-1 一级公路平曲线最小长度地形平原微丘山岭重丘平曲线最小长度（m）170100 一般认为，应属于小转角弯道。对于小转角弯道应设置较长的平曲线，其长度应大于表3-2规定的“一般值”；但受地形及其他特殊情况限制时，可缩短至表中的“低限值” 表3-2 一级公路当转角等于或小于时的平曲线长度 地形平原微丘山岭重丘 平 曲 线 长（m） 一般值1200/700/ 低限值170100注：表中的值为路线转角值（），当7曲线间直线最小长度的要求1）同向曲线间的直线最小长度规范推荐同向曲线的最短直线长度以不小于6V为宜。在受到条件限制时 无论是高速公路还是低速公路都宜在同向曲线间插入大半径曲线或将两曲线做成复曲线、卵形曲线或者C形曲线。2）反向曲线间的直线最小长度规范规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的两倍为宜。3.2平面设计道路平面线性相关概念与要求：1道路是一条带状的三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。路线在水平面上的投影线性称为道路的平面线型，而沿中线竖直剖切再沿着道路里程展开的立面投影线型成为道路的纵断面线型。中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。 2在设计顺序上，一般是在尽量顾及纵、横断面平衡的前提下定平面，沿这个平面线型进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面、路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。 3现代道路平面线型是由基本几何线型即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线型三要素”不受地形、地物限制的平坦地区或者山涧谷底、市镇及其近郊，或规划方正的农耕区、长大隧道、桥梁等构造物路段、路线交叉点及其前后路段、双车道公路提供超车的路段可以采用直线。但直线的最大长度应该有所限制： 1）在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车； 2）长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或者改善。3.2.1圆曲线设计圆曲线半径的选用原则：1 圆曲线半径的确定，必须能保证汽车以一定的速度安全行驶。选用曲线半径时，应充分主要地质、水文条件。使曲线既能更好地吻合地形，减少工程，又能满足桥梁和隧道、路基等建筑物的设置条件。一般地段曲线半径的选择受地形影响不大，应结合占用农田抢矿，尽量采用较大半径的曲线。困难地段采用较小的曲线半径能更好地吻合地形，显著减少工程，应结合运营要求慎重选择。不良地质地段曲线半径的选择应结合路基和桥隧工程的安全稳定进行考虑。2 在确定曲线半径时，应注意：1） 一般情况下，宜采用极限最小平曲线半径的4-8倍或超高为2%-4%的圆曲线半径；2） 地形条件受限时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；3） 地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；4） 应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形，使路线平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变；5） 应同纵断面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合。3为保证汽车行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也应有3s的行程。当不能满足时，应考虑增大圆曲线半径或减少缓和曲线长度；在条件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接。表3-3 该路段圆曲线半径规范规定类总表 设计 时速一般值（m）极限值（m）不设超高最小半径（m）最大半径(m)路拱2.0%路拱2.0%80km/h4002502500335010000综上所述，结合考虑该路段的实际地形情况，在JD1处选取圆曲线的半径为800m，在JD2处选取圆曲线的半径为500m.3.2.2缓和曲线设计1缓和曲线的有关规定： 1）直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处，应设置缓和曲线。 2）半径不同的同向圆曲线相连接处，应设置缓和曲线，当符合规范规定的特定条件时可不设缓和曲线。该路段的两个转弯处都设置了缓和曲线，都是缓和曲线圆曲线缓和曲线的组合设置。 3）各级公路的缓和曲线长度应满足规范规定的长度值要求。 4）回旋线长度应随圆曲线半径的增大而增大。当圆曲线部分按规定需要设置超高时，缓和曲线长度还应大于超高过渡段长度。2缓和曲线的长度要求为使驾驶员能从容地打方向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完成，所以应规定缓和曲线的最小长度。从以下几方面考虑：1）旅客感觉舒适，要求缓和曲线的最小长度为：JD1： Ls(min)=JD2：Ls(min)=2）超高渐变率适中Ls(min)B旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度；超高坡度与路拱坡度代数差（%）p超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度。 3）行驶时间不过短 一般认为汽车在缓和曲线上行驶时间至少应有3s，于是： Ls(min)=此外，从视觉连续性角度，缓和曲线长度与平曲线半径间应有如下关系，为使线形连续协调宜将回旋线与原曲线长度比例定位1：1：1，当曲线半径较大，平曲线较长时也可以为1 ：2：1。表3-4 由规范规定得该一级公路缓和曲线最小长度设计时速（km/h）缓和曲线长度一般值（m）缓和曲线长度最小值（m）8010070综上所述，JD1处缓和曲线长度Ls=10m,JD2处缓和曲线长度Ls=100m。3.2.3平曲线设计实例以JD1对应的各要素点的里程桩号为例进行计算：该线形为基本型，即直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合JD1（K2+692.171）, 单位：(m)K2+692.171-T 681.818ZH K2+010.353+Ls 400HY K2+410.353+L-2Ls 460.655YH K2+871.008校正后的交点与原来的交点相符。JD2对应的各主点里程桩号的计算与上例中的JD1的计算完全相似。平曲线设计逐桩坐标表及4.1纵断面设计的一般原则及要点4.1.1 纵断面设计原则纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。纵坡设计的一般要求为：必须满足公路工程技术标准（JTG B012003）的各项规定。纵坡设计应对沿线地形、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。4一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。5纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。6对连接段纵坡，如大、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。7在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。4.1.2组合设计 1设计原则1)应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。2)注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。4)注意与道路周围环境的配合，它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。 2平曲线与竖曲线的组合1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。2)平曲线与竖曲线大小应保持平衡。 3）暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理、悦目。4.1.3道路坡长及坡度确定道路最大纵坡和最小纵坡的限制,是为满足行车和排水要求.为使车辆行驶平顺，应尽量减少纵断面上的变坡点并设置大半径的竖曲线，坡长对于坡缓宜长，坡陡宜短。根据公路工程技术标准 JTGB01-2003规定，该段一级公路纵断面设计的一些技术指标见表4-1及表4-2：表4-1 各级公路纵断面设计技术指标公路等级高速一二三四地形平原重丘山岭平原山岭平原山岭平原山岭平原山岭竖曲线半径 (m)凸形一般最小17000100005001000200045007002000400700200极限1100065003000650014003000450100250450100凹形一般6000450030004500150030007001500400700200极限4000300010003000100020004501000250450100竖曲线最小长度(m)10085508550703550253520 表4-2 设计时速为80km/h时公路纵坡坡长限制（m）纵坡坡度（%）3456最大坡长（m）11009007005004.2纵断面设计以变坡点2为例进行纵断面设计，所用图式如下。变坡点1处的纵断面设计与边坡点2处类似，滋不赘述。变坡点2处的桩号为K3+550，高程为287.753m，竖曲线半径为R=10000m。则： 竖曲线要素：，为凹形。曲线长切线长外距计算设计高程：（以计算桩号为K3+500处的设计高程为例）已知K3+550处的高程为287.753m竖曲线起点的高程桩号K3+500处：其他桩号处的设计高程计算与上例类似。4. 路线横断面设计5.1 横断面布置及加宽、超高5.1.1 横断面布置根据设计交通量，拟建一级公路，其横断面各组成部分的取值可根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件和抗震设防等因素确定，并且应该符合公路建设的基本原则和相关规范的具体要求。本路段路基按四车道一级公路（80 km/h）标准，其标准横断面如图5-1：路基全宽24.5m，单向行车道23.75 m，左侧路缘带0.5 m，硬路肩2.5 m(含右侧路缘带0.5 m)，中央分隔带2.0 m，土路肩为0.75 m。路基宽度=行车道宽+分隔带宽+路肩宽24.5 m 图5-1 标准横断面示意图5.1.2 路拱横坡路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。查公路工程技术标准(JTGB01-2003)，沥青路面横坡宜取1.02.0%。考虑到该地区降雨量，路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用2.0%的路拱横坡。公路的硬路肩，采用与行车道相同的横坡。土路肩的横坡采用3%，路拱形式拟采用直线形式。5.1.3加宽及超高5.1.3.1加宽当平曲线的半径小于或等于250m时，应对平曲线内侧的行车道加宽，相应的路基也应加宽，该路段内有两条曲线段，但曲线半径分别为800m和500m，大于250m，故可以不设加宽。5.1.3.2超高（1）该二级公路设计时速为80km/h时，两个曲线段的曲线半径都小于规范规定的不设超高的最小半径，为让汽车在曲线上行驶时能够获得一个指向曲线圆心的横向分力，以克服离心力对行车的影响，故应设置超高。在确定超高时应注意一下几点：1） 高速公路、一级公路的超高横坡不应大于10%，其他各级公路不大于8%；2） 在积雪、冰冻地区，最大超高不超过6%；3） 各级公路圆曲线最小超高为直线段的路拱坡度值；4） 各级市镇或与市镇连接而作为街道使用的公路，按规定设置超高有困难，且对车速有限制时，可特殊处理。本设计中超高的设置方法采用的是绕中央分隔带边缘旋转的方法，即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。最大超高为8%，超高渐变形式为线性，外侧土路肩超高方式采用随行车道一起超高。（2）超高缓和段长度的确定1） 超高缓和段长度的计算超高缓和段的长度按下式计算： 式中：超高缓和段长度（m）； 旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度；绕中央分隔带边缘旋转时，其中，B为半幅行车道宽度；为左侧路缘带宽度；为右侧路缘带宽度。 旋转轴外侧的超高与路拱坡度的代数差。绕中央分隔带边缘旋转时，其中，为路拱横坡度。 P超高渐变率，查表得，当计算行车速度为80km/h，绕中央分隔带边缘旋转时，超高渐变率取1/150。 （3）超高缓和段的确定 超高缓和段的长度主要从两个方面考虑：一是行车舒适性来考虑，缓和段长度越长越好；二是从横向排水来考虑，缓和段长度短些好，特别是路线纵坡较小时，更应注意排水的要求。 确定缓和段长度时应考虑以下几点：1）一般情况下，取（缓和曲线长度）2）若，但只要横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时，超高渐变率,仍取 。否则，有两种处理方法：在缓和曲线部分范围内超高根据不设超高圆曲线半径和公式（5-1）分别计算出超高缓和段长度，然后取两者中的较大值，作为超高过渡段的长度，并验算横坡从路拱坡度（-2%）过渡到（2%）时，超高渐变率是否,如果不满足，则需采用分段超高的方法。分段超高 超高过渡在缓和曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行，第一段从双向路拱坡度过渡到单向超高横坡时的长度为第二段的长度为。3）若，此时应修改平面线形，增加的长度。平面线形无法修改时，宜按实际计算的长度取，超高起点应从ZH(或HZ点)后退（或前进）长度。（4）超高值的计算图5-2 超高计算点位置图 表5-1绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超高位置计算公式x距离处行车道横坡值备注外侧C1 结果为与设计高之高差；2 设计高程为中央分隔带外侧边缘的高程；3 加宽值按加宽计算公式计算；4当时，为圆曲线上的超高值D0内侧D0C上表中：表中仅列出了行车道外侧边缘和中央分隔带边缘的超高计算，硬路肩外侧边缘、路基边缘的超高可根据路肩横坡和路肩宽度从行车道外侧边缘推算。5.2计算实例（以JD1对应的平曲线超高计算为例）5.2.1确定超高缓和段的长度1） 根据公路等级设计速度和平曲线半径查表得圆曲线的超高值=4%，该一级公路采用绕中央分隔带边缘旋转，超高渐变率p=1/150，所以超高缓和段长度为：缓和曲线取时，横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时的超高渐变率：2） 又因为不设超高的半径为2500m，此点距ZH点的距离为：根据此条件确定的超高缓和段长度为：400-128=272m.此时横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡度（2%）时的超高渐变率：但仍可在缓和曲线部分区段内采用超高，使得从双向路拱坡度过渡到单向超高横坡，且缓和过渡段的长度为综上所述，取，所以超高起点为（K2+410.353）-100=K2+310.3535.2.2计算个桩号处的超高横坡值（以桩号K2+320、K2+380为例）桩号K2+320处： 路基左侧超高横坡为-1.421% 由于1.421%2%，所以此时右侧（即内侧）的超高横坡取与路基左侧（即外侧）的超高横坡大小相等。所以，该里程处左侧（即外侧）路基的超高横坡为2.179%，右侧（即内侧）路基的超高横坡为-2.179%。超高加宽值见附表中的超高加宽表。5.3土石方的计算和调配5.3.1路基土石方量计算由于本设计路段有填有挖，即任意两相邻填方断面或挖方断面可以假定为一棱柱，即采用平均断面法进行计算，其体积的计算公式如下：式中： 体积（）;、相邻两端面面积（）; L 相邻两断面距离（m）;该路段土石方量见附表中的土石方量计算表5.3.2路基土石方调配 1土石方调配原则1)在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少中的运输量。2）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。3）为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。4）土方调配“移挖作填” 固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一指标，还要综合考虑弃方和借方占地，赔偿青苗损失以及对农业生产的影响等。5)不同的土方和土石应根据工程需要分别调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。6）位于山坡的回头曲线路段，要优先考虑上下线的土方竖向调配。7）土方调配对于借方和弃方应事先同地方商量，妥善处理。 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、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法，本路段也采用土石方计算表调配法。具体调配步骤：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、填挖与挖余数量。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，工土石方调配时参考。4）根据填缺挖余分布情况，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。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废方栏中。6）土石方调配后，应按下式进行复核检查：横向调运+纵向调运+借方=填方横向调运+纵向调运+弃方=挖方挖方+借方=填方+弃方以上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。6排水设计6.1路基路面排水设计一般原则1.排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导、综合整治、讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性，并做到路基排水有利于农田灌溉。3.设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地面排水与地下排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。4.路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护和加固工程。5.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，有必须讲究经济效益。6为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承荷载和雨水共同作用的路面结构。6.2排水系统设计6.2.1路面排水路面积水由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。中央分隔带采用凸形，坡面双向外倾，坡度4%；表面无铺面，为防表面水下渗，设置纵向碎石盲沟，并隔一定间距通过横向塑料排水管将中央分隔带渗水排出路界。6.2.2路基排水边沟的纵坡度应取0.5，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。 截水沟设在路堑坡顶5m或路堤坡脚2m以外，截水沟长度控制在200m-500m内；超过500m时，在中间适宜位置处增设泄水口，由急流槽或急流管分流排引。 排水沟的横断面采用梯形，用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，横断面尺寸根据设计流量确定，底宽与深度不宜小于0.5m，土沟的边坡坡度约为1:1-1:1.5。排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形条件，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2m，平面上应力求直捷，需要转弯时亦尽量圆顺，做成弧形，其半径不宜小于10-20m，连续长度宜短，一般不超过500m。排水沟应具有合适的纵坡，一般情况下，可取0.5%-1.0%，不小于0.3%，亦不大于3%。7. 路面结构设计目前，我国等级较高的公路一般采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面，两种路面类型各有优缺点，比较见表7-1：沥青混凝土路面水泥混凝土类型柔性刚性接缝无有噪音小大机械化施工容易较困难施工速度快慢稳定性易老化水稳、热稳均较好养护维修方便困难开放交通快慢晴天反光情况无稍大强度高很高行车舒适性好较好沥青路面通常由沥青面层、基层、底基层、垫层等多层结构组成。路面结构组合设计根据道路的交通等级与气象、水文等自然因素，合理选择和安排路面结构各个层次，确保在设计使用期内，承受行车荷载与自然因素的共同作用，充分发挥各结构层的最大效能，使整个路面结构满足技术经济合理的要求。7.1沥青路面组合设计原则进行沥青路面组合设计时，一般应遵循以下基本原则：1.保证路面表层使用品质长期稳定。在整个设计使用期内，表面抗滑安全性能、平整性、抗车辙性能等各项功能指标均稳定在允许范围之内。2.路面各结构层的强度、抗变形能力与各层次的力学响应相匹配。由于车轮荷载与温度、湿度变化产生的各项应力与变形均集中在路面结构上部，逐渐向下扩散、消失。因此通常要求面层、基层具有较高的强度、模量和抗变形能力。3.直接经受温度、湿度等自然因素变化而造成强度、稳定性下降的结构层次应提高其抵御能力。4.充分利用当地材料，节约外运材料，做好优化选择，降低建设费用。7.2路面结构及层次划分7.2.1沥青面层结构 沥青面层直接经受车轮荷载反复作用和各种自然因素影响，并将荷载传递到基层以下的结构层。因此，沥青面层应满足功能性和结构性的使用性能要求。 本路段沥青面层结构为三层结构：表面层、中面层、下面层。 表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久的服务功能，同时应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗老化等品质。中下面层应具有一定的密水性、抗剥离性，高温或重载条件下，沥青混合料具有较高的抗剪强度；下面层应具有良好的抗疲劳裂缝的性能和兼顾其他性能要求。7.2.2沥青路面基层结构 沥青路面的基层承担着沥青面层向下传递的全部负荷，支承着面层，确保面层发挥各项重要的路面性能。基层分为两层：面层下面的基层和底基层。基层主要是承受由面层传递的车辆荷载垂直力，并将它分布到底基层或垫层上，基层主要材料是各种结合料稳定土或碎石，本路段采用的是水泥稳定碎石，底基层选用的是二灰稳定土。7.2.3沥青路面垫层结构 沥青路面垫层结构位于基层以下，主要用于路基状况不良的路段，以确保路面结构不受路基中滞留的自由水的侵蚀以及冻融的危害。垫层主要是为了隔水，排水，防冻或改善基层和土基的工作条件。本路段垫层采用砂石材料。7.3设计方法及设计过程该路段为北寒温带大陆性气候，较干燥，地下水位深，四季分明。夏季炎热多雨，冬季寒冷，年平均气温5.85.9，年降水量573660mm，降水多集中在7、8两个月。路线通过地段土质：上部0.20.3m种植土，其下主要是粉质中液限粘土，间夹砂砾。主要岩石有砂岩、泥岩等。地下水位较低，一般在80130cm。公路所在地自然区划该路段属于2区。冰冻深度最大冻深20m。7.3.1设计方法 我国沥青路面设计方法采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性体系理论，以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层弯拉应力、半刚性材料层弯拉应力为设计指标进行路面结构厚度设计。设计完成后，路面结构的路表弯沉与各结构的弯拉应力均应满足设计指标的极限标准。7.3.2设计过程7.3.2.1 标准轴载及轴载换算设计采用现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ-100KN，p=0.7MPa ,=10.65cm，设计使用年限为15年。公路行驶车辆的型号多种多样，而路面设计采用统一的标准轴载表示，各种车型应按规定的法则作当量换算，得到当量的标准轴载次数。轴载小于40KN的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，所以不纳入当量换算。本一级公路轴载当量换算以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标。轴载当量换算公式为：式中：N标准轴载的当量轴次，次/日；ni被换算车型的各级轴载作用次数，次/日；P标准轴载，P=100kN；Pi被换算车型各级（单根）轴载，kN；C1轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。C2轴数系数。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数为1；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C2=1+1.2(m-1)；m为轴数。表7-2 交通量计算表车 型Pi(kN)次/日黄河JN150后轴101.601110001071.49前轴49.006.411000287.43太脱拉138后轴80.0012.2500416.71前轴51.406.41500176.95解放CA10B后轴60.85111200138.27前轴19.40-设计年限内累计当量标准轴载次数式中：设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准当量轴次（次）； 设计年限（年）； 路面竣工后第一年双向日平均当量轴次（次/日）； 设计年限内交通量的平均年增长率（%）应根据实际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；车道系数。在本设计实例中，查表得，双向四车道新建道路取车道系数则属于中交通。7.3.2.2路面设计弯沉上式中：设计弯沉值（0.01mm）;-设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；-公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0；-面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；-路面结构类型系数，半刚性基层为1.0。7.3.2.3初拟路面结构（1）用查表法求出该路基模量 确定临界高度：参考路基路面工程，查看路基临界高度值表，得到当路基填土为粘性土时，路槽底距地下水的临界高度为：,，填方路基高度0.5m,地下水位距路床底1.6m所以，得，根据相关规定得，路基处于中湿状态。 拟定土的平均稠度：参考路基路面工程，查看土基干湿状态的稠度建议值表，取。 预估路基回弹模量：根据土类和自然区划以及拟定的路基土的平均稠度，参考路基路面工程，查看土基回弹模量参考值表，预估路基回弹模量（2）拟定路面结构及各层厚度半刚性基层沥青路面 细粒式沥青混凝土 4cm 中粒式沥青混凝土 6cm 粗粒式沥青混凝土7cm 水泥稳定碎石 ？ 二灰稳定土 25cm 中、粗砂垫层 22cm以水泥稳定碎石为设计层。表7-3 路面结构层设计参数表材料名称20C抗压模量（MPa）15C弯拉模量（MPa）细粒式沥青混凝土19913000中粒式沥青混凝土14252800粗粒式沥