一级公路毕业设计.doc

毕业设计（论文）报告题 目 院（系） 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 设计地点 摘要：本次毕业设计是310国道徐州西段改扩建工程项目一级公路方案设计。通过调查研究和分析讨论，掌握所设计课题的有关结构构造、使用功能及质量要求。第一部分包括正确进行道路的路线平、纵、横设计计算和路基、路面结构设计，路基挡土墙设计及稳定性分析等，正确绘制工程设计图。第二部分包括施工组织设计文件的编制，技术方案设计，施工进度设计，工料机调配表及绘制施工横道图和网络图。第三部分是概预算设计，求出工程总造价。关键字：一级公路 路基 路面 排水 施工组织 概预算Abstract：The graduation project is the renovation and expansion troject of 310 National Road,Xuzhou western part of a highway progrom design. First part is designed,which includes horizontol alignment design, profile design, cross section design, subgrade and pavement design (both flexible pavement and rigid pavement) as well. Second, the working organizition design is worked out ,which include technical formula design ,working flow diagram design , and so on . Last, I work out the budget and estimating of the design , and get the lump sum.Keywords: highway, subgrade, pavement, drainage, working organization, Estimating (Budget)目 录1 公路路线设计2 公路路基设计3 公路路面结构设计4 施工组织设计5 工程造价计算参考文献-附录1 公路路线设计1.1 公路平面线型设计一级公路技术指标汇总 公路几何指标的计算、确定与复核表 表2计算行车速度（km/h）80纵坡不小于（%）0.3行车道宽度（m）27.5最大纵坡（%）4车道数4最小纵坡（%）0.30.5中间带中央分隔带宽度（m）一般值2.00坡长限值（m）纵坡坡度（%）31000极限值2.004800左侧路缘带宽度（m）一般值0.75缓和段坡长小于（%）3极限值0.50合成坡度（%）10.0中间带宽度（m）一般值3.50竖曲线凸形竖曲线半径（m）极限最小值6500极限值3.00一般最小值10000硬路肩宽度（m）一般值3.00凹形竖曲线半径（m）极限最小值3000极限值2.5一般最小值4500视距停车视距（m）160竖曲线最小长度（m）85行车视距（m）160视觉所需最小竖曲线半径值（m）凸形16000公路用地不小于（m）3m凹形10000平曲线极限最小半径（m）400V60km/h同向曲线间最小直线长度（m）6V一般最小半径（m）700反向曲线间最小直线长度（m）2V不设超高的最小半径（m）4000路基宽度（m）一般值26最大半径不应大于（m）10000变化值24.5最小长度（m）170最小坡长（m）250平曲线超高横坡不大于（%）10缓和曲线最小长度m85路拱横坡（%）1.02.0 1.1.1 主要技术指标复核 汽车交通量组合（单位：辆天） 表3车辆交通量 代表车型折算系数折算交通量解放CA10B160中型车1.5240解放CA30A220中型车1.5330东风EQ140180中型车1.5270黄河JN150110大型车2220黄河JN162200大型车2400黄河JN360210拖 车3630长征XD160150大型车2300交通SH141180中型车1.5270小客车5525小型车15525=7915(1) 交通量 四车道一级公路折合成小客车的年平均交通量为1500030000辆，已知所给交通量过小，故可增设小客车为5525辆天交通增长率，远景年交通量：(辆/日)(辆/日)(2) 指标核算平曲线极限最小半径：故极限最小半径取400m平曲线一般最小半径：故一般最小半径取700m考虑最小行程时间：缓和曲线最小长度：停车视距：纵坡最小长度： 竖曲线最小长度；1.1.2选线(1) 地形综述地形条件：该段道路是徐州市区主要的出入口线路之一，是重要的省际通道，联系着徐州市、安徽西北部以及河南、陕西等广大中西部地区，同时也是中西部地区与东部沿海相联系的过境路段，还是徐州市及沿线进出京福高速公路的联络道路。(2) 选线原则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。路线设计应在保证车安全，舒适，迅速的前提下，做到工程最小，造价低，营运费用省，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，不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小。片面追求高指标。选线应注意同农用基本建设相配合，做到少占用地，并应尽量不占高产田，经济作物田或经济林园等。选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清他们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡，坍塌，泥石流，岩溶，泥沼等地段和沙漠，多年冻土等特殊地区，多慎重对待，一般情况下应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采用必要的工程措施。选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染。对于高速路和一级路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形，地物，自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则合理采用上下行车道分离的形式设下线。(3) 线型说明路线总体走向符合徐州市路网规划，与沿线城镇规划相配合。交点JD0的坐标为（3793576.558，509371.5538），交点JD1坐标为（3793600.113，509123.9307），终点坐标为JD2（3794605.207，507611.087）选择JD0的理由：（1）、尽量避开农田，少占农田 （2）、尽量避免穿越密集的居民 （3）、路线与河道交角符合规范。选择JD2的理由：（1）、避开填挖较大的河塘 （2）、避免多占农田 （3）、尽量避免穿越密集的居民1.1.3公路平面线形设计(1) 从地形图上确定公路平曲线，读出控制点坐标起点：JD0:（3793576.558，509371.5538）JD1:（3793600.113，509123.9307）终点：JD2:（3794605.207，507611.087）计算各直线段的长度：L1=14.22349m 同法可求L=1390.648m L=940.9666m 方位角： 1=2752601.4 2=3033556.5 3=2705259.8转角： 1=280955.2 2=324256.7(2) 根据本地区综合条件在A、B间设交点JD1的坐标、转角(3793600.113，509123.9307）,1=2752601.4(3) 平曲线要素计算： 初拟 ， 原因：尽量的避开房屋居住区，而且保证汽车的行驶安区，符合规范关于一级公路的技术指标标准。 ： ， 初拟，原因：应尽量避开洼地和较密集的居民区，保持和河流方向一致。： ， 与之间的直线段长m符合规范要求。 平曲线几何要素值 表4R（m） （m）（）（m）（m）（）（m）（m）（m）（m）JD180015022.215751.175.37232.29460.1816.464.4(4) 主点桩号计算： 起点A：K250+000的桩号：K250+748.741+L1= K250+762.96449终点B的桩号：JD1 ： JD1 K250+762.96449 232.291.4.5 绘出线型，标注坐标，填直线、曲线转角一览表，见第三分册。1.4.6 计算每100米整桩号及特殊点坐标，并列于下表内(1)直线段：K0+000K1+436.42K0+000处坐标：(1156，11140)因为 所以可计算得每100米的桩号坐标：，计算结果见表(2)第一个缓和曲线段： ZH 点K1+436.42HZ点K1+668.71由前面1计算可得K1+472.061处坐标：（772.07，2555.16），把该点作为一个新坐标下的原点（0，0）来计算缓和段上的点在这个新坐标下的坐标，再通过转换公式把新坐标下的坐标转换到原来坐标下的坐标。HY 点： ， 故HY点的坐标为（736.509，2669.952）同理由几何知识可得HZ点和YH点坐标： HZ点坐标为（724.251，2829.186） HY点坐标为（737.078，2078.578）同理也可得第二缓和曲线段上特殊点的坐标： ZH点坐标为（813.393，3632.664） HY点坐标为（826.72，3782.055） YH点坐标为（811.31，3957.916） HZ点坐标为（772.695，4102.8）点坐标可计算得每点坐标。计算结果列于下表61.2 纵断面设计1.2.1 纵坡设计原则(1)坡设计必须满足标准的各项规定。(2)为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大.和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值合理安排缓和曲线坡段，不宜连续用极限长度的陡坡夹最短长度的坡。连续上下坡或下坡路段，应避免设置反坡段。越岭附近的纵坡应尽量缓一些。(3)纵坡设计应对沿线地形、地下管线、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，降低造价和节约用地。(5) 平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，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，如大中小桥引道及隧道两端接线等，纵坡应缓一些避免产生冲突，交叉处前后的纵坡应平缓一些。(7)在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。逐桩坐标表 表6桩号坐标桩号坐标xyxyK0+00011561140K1+896.6737.0782978.578K0+1001129.2741238.52K1+900736.972977.72K0+2001102.541337.04K2+000748.633077.04K0+3001075.811435.56K2+100760.293275.68K0+4001049.091534.08K2+200795.263474.32K0+5001022.361632.60K2+300783.613375.00K0+600995.631731.12K2+400795.263474.32K0+700968.901829.64K2+500806.933573.64K0+800942.181928.16K2+555.19813.3933632.664K0+9001080.811888.909K2+705.19826.723782.055K1+000888.732125.20K2+882.08811.313957.916K1+100862.002223.72K3+32.08772.6954102.8K1+200835.212322.24K3+100745.884192.08K1+300808.542420.76K3+200717.124287.86K1+400781.812519.28K3+300668.364383.64K1+436.42772.072555.16K3+400659.604479.42K1+586.42736.5092669.952K3+500630.844575.2pK1+746.6724.2512829.186K3+528.2263045781.2.2 纵断面图绘制(1) 图框比例 垂直1：100。水平方向1：2000(2)绘制纵地面线(3) 拉坡1.2.3 平原地区，自然区划为IV区，为保证路基干燥的最小填土高度，地下水位0.5。平原地区取土困难，坡度不宜过大，否则填方量太大，本图坡度在0.3%0.5%之间，为了满足纵坡度坡度要求，路线经过的低洼地带需进行填土，由于苇塘的地质差，所以必须对其进行地基处理，采用换填的方式。1.2.4 竖曲线半径选择说明(1)符合平纵结合设计(2)竖曲线半径的选择符合规范要求，凸曲线R10000m，凹曲线R450m，同时凸的竖曲线最小长度不小于85m。(3)竖曲线的设置应使驾驶员能保持视距的连续性，平纵线形的技术指标大小均衡，线型协调。 1.2.5 竖曲线要素计算ZD1边坡点桩号：K0+500，高程为6.1m，i1=-0.34%,i2=0.4%取R=20000m计算过程(1)计算竖曲线要素ZD1：桩号： K0+500.00 曲线长： 切线长： 外距： 其余转点处竖曲线要素计算入上，结果见下表。(2) 计算设计高程 竖曲线起点：起点桩号：（K0+500）-120=K0+380 起点高程： 6.5-0.4%120=6.02mK0+400处横距 竖距 切线高程设计高程其余竖曲线上20m桩号高程依例可求，结果如下表 竖曲线 表7序号桩号半径R（m）坡差曲线长L（m）切线长T（m）外距E（m）变坡点高程（m）0K250+500300000.82401200.246.51K250+62020000-0.7140700.124.52K251+640350000.62101050.166.483K251+89520000-0.8160800.164.54K252+130300000.82401200.246.85K252+33020000-0.8160800.164.56K252+530300000.82401200.246.81.3 横断面设计1.3.1 横断面设计原则横断面设计必须结合地形、地质、水文等条件，本着节约用地的原则选用合理的断面形式，以满足行车舒适、工程经济、路基稳定且便于施工和养护的要求。1.3.2 横断面几何尺寸选择路基宽度按双向四车道一级公路标准设置，为26m。中间带宽3.5m(包括中央分隔带宽2.0m,左侧路缘带宽0.75*2m)，两边行车道各宽7.5m，土路肩2*0.75，两边硬路肩各为2*3.75m，土路肩横坡为4%，硬路肩路拱横坡为2%，中分带采用双向4%横坡。(1)护坡道采用植树植草防护，土路肩采用植草防护。(2)边沟采用梯形状的边沟，示意图如下： 图1 边沟示意图（单位：cm）(3)公路用地公路工程技术标准中规定一级公路在整个路幅范围以外不少于3.0m的土地为公路用地。1.3.2 超高计算(1)由于平面曲线半径均大于250m（），均不需加宽计算(2) A第一平曲线超高值超高缓和段长度：根据公路等级设计速度和平曲线半径查表得超高值 而缓和曲线长度，取，横坡从路拱坡度（-1.5%）过渡到超高坡度6%时 超高渐变率 满足要求，故可取B计算各桩号处的超高值图2 超高示意图（单位：cm） 超高位置计算公式行车道横坡值备注外侧CD0内侧D0CX为超高段内各桩号离超高起点或超高终点的距离 例K1+436.42处： X=0 外侧 内侧 K1+440 处 X=3.58 外侧： 内侧： 如上 依次可求得各缓和曲线上各20m桩号点处的超高值 例YH点处：K1+586.42 X=150 外侧： 内侧： 圆曲线上超高为定值 故超高值相同 计算结果如表13： 超高计算值 表13 桩号说明x左侧右侧CDDCJD1处K1+436.42ZH0-0.2400-0.24+4403.58-0.2500-0.21+46023.58-0.3200-0.08+48043.58-0.39000.05+50063.58-0.46000.18+52083.58-0.52000.31+540103.58-0.58000.44+555118.58-0.63000.54+560123.58-0.65000.57+580143.58-0.71000.69K1+586.42HY150-0.72000.72K1+ 746.6YH150-0.72000.72+760136.6-0.68000.62+765131.6-0.67000.59+780116.6-0.60000.49+80096.6-0.54000.36+82076.6-0.47000.23+84056.6-0.40000.11+86036.6-0.3400-0.01+88016.6-0.2800-0.14K1+896.6HZ0-0.2400-0.24JD2处K2+555.19ZH0-0.2400-0.24+5604.84-0.1300-0.30+58024.84000-0.36+60044.840.1300-0.42+62064.840.2600-0.49+64084.840.3900-0.51+660104.840.5100-0.61+680124.840.6400-0.68+700144.840.7200-0.72K2+705.19HY1500.7200-0.72K2+882.08YH1500.7200-0.72+900132.080.6500-0.69+920112.080.5200-0.62+94092.080.4000-0.55+96072.080.2700-0.50+98052.080.1400-0.43K3+00032.080.0100-0.37+02012.08-0.1200-0.32K3+32.08HZ 0-0.24 0 0-0.242 公路路基设计2.1 公路路基稳定性设计2.1.1 设计资料选取本路段最高填土高度4M为，土质为亚粘土，内摩擦角，土的粘聚力c=35Kpa，压实密度 ，天然密度为2.1.2 路基稳定性验算 该公路为一级公路标准设计，顶宽26m，荷载为车辆荷载。(1)用方格纸以1：200绘制路堤横断面图(2)将车辆荷载换算成土柱高度：墙高q()墙高（m）q()H2.020.0H10.010.0 已知h=4m，以直线内插得 (3)按4.5H法确定滑动圆心辅助线。在此取，由表4-1得，。 (4)绘出三种不同位置的滑动曲线通过路基中心线，圆心在路基内，路基一定稳定。 图3通过距路基左边缘1/4路基宽度处，将圆弧范围内土体分成8块，最后一段略少。图4 表 14分段(m2)(KN)(KN)(KN)L(m)1-40.563-0.650.7601.72931.12923.649-20.24316.6472-26.116-0.440.8984.76585.77277.015-37.7563-13.304-0.2300.9737.089127.600124.176-29.3624-1.148-0.0201.0008.857159.417159.385-3.193510.9560.1900.98210.891196.029192.45637.256623.5870.4000.91610.176183.170167.86773.294737.6060.6100.7928.802158.431125.51396.678858.7950.8550.5186.254112.56558.31996.279928.38212.953由公式计算得K=3.904通过距路基左边缘1/8宽度处，将圆弧范围内土替分成块，最后一段略多。图5表 15分段(m2)(KN)(KN)(KN)L(m)1-17.924-0.3080.9511.11720.10119.125-6.18611.36852-4.938-0.0860.9963.08155.46055.254-4.77437.7930.1360.9914.52481.43280.68011.042420.9330.3570.9345.43597.83291.37534.952535.3760.5790.8156.399115.18293.91566.684654.9940.8190.5744.11173.99142.44560.606382.795162.323由公式计算得K=3.083通过路基左边缘，将圆弧范围内土体分成6块。最后一块略多。图 6表 16分段(m2)(KN)(KN)(KN)L(m)114.5290.2510.9680.2234.0103.8821.0067.4377222.6640.3850.9230.60310.85610.0184.183331.3170.5200.8540.84415.18812.9767.894440.8610.6540.7560.91916.54712.51510.826552.0620.7890.6150.78214.0698.65011.096667.3870.9230.3850.3265.8642.2555.41450.29540.4181由公式计算得K=6.774将三个坡面所求得的K值作圆弧，并作圆弧的切线，得到Kmin=3.081从而稳定性系数满足1.251.50范围内的要求。故本设计所采用的边坡稳定性满足边坡稳定的要求。2.2 重力式挡土墙设计2.2.1 挡土墙位置的选择 路堑挡土墙大多数设在边沟旁。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定；当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙；沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流流畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。2.2.2 挡土墙的作用及要求 作用：(1)路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基地滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填土数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有建筑物。滨河及水库路堤，在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施(2)路堑式挡土墙设置在堑坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。山坡挡土墙设在堑坡上部，用于支挡山坡上可能坍塌的覆盖层，有的也兼有拦石作用。 要求： 基础埋置深度 无冲刷时，应在天然地面以下至少1m 有冲刷时，应在天然地面以下至少1m排水设施浆砌片石墙身应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排泄水孔。泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层，同时泄水口部分应设置粗粒反滤层，以免孔道阻塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m范围内铺设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层。沉降缝和伸缩缝一般沿路线方向的每隔1015m设置一道，兼起两者的作用，缝宽23m，缝内一般可用胶泥填塞。 挡土墙下布置30cm的碎石堑层地基，基底与基底的摩擦系数u假设本路段在K1+200K1+240处设置重力式挡土墙。2.2.3 形式选择：按任务书布置要求，挡土墙形式为重力式路堤墙（仰斜）和加筋挡土墙（十字板）2.2.4 重力式挡土墙计算(1) 设计资料墙身构造：采用浆砌片重力式路堤墙，墙高6m，墙身分长度10m，墙图边坡1：1.5，仰斜墙背1：0.25（）。设计荷载：公路I级土壤地质情况：土质为砂性土，取最不利情况，填土与墙背的摩擦角，容许承载力，基底摩擦系数挡土墙示意图 图7 重力式挡土墙计算示意图强身材料：2.5号浆砌片，25号片石，砌体容重，容许压应力，容许剪应力，容许拉应力。(2)车辆荷载换算换算土层(3)求破裂角 则演算是否交于荷载内堤顶破裂面至墙踵:荷载内缘至墙踵:荷载外缘至墙踵:则故假定正确(4)求主动土压力系数K和(5)求主动土压力作用点位置倾斜基底，土压力对墙踵的力臂改为(5) 设计挡土墙截面： 计算墙身重及力臂如 表17体积V重量G力臂挡土墙结构2.2.6 稳定性验算(1)抗滑稳定验算 故抗滑稳定性符合要求G挡土墙自重；Ex,EY墙背主动土压力的水平与垂直分力；0基底倾斜角，；基底摩擦系数，查经验系数表取0.4；rQ1主动土压力分项系数，当组合为、时，rQ1=1.4。(2)抗倾覆稳定性验算符合抗倾覆要求稳定 (3)基底应力验算 、基底边缘最大、最小压应力设计值。满足基底应力设计要求。2.2.7 截面内力验算墙面和墙背互相平行，截面最大应力出现在基底处，由基底应力验算，偏心距基底应力均满足墙身设计要求，所以截面满足要求2.2.8 重力式路肩挡土墙构造图见 附图2.3 加筋挡土墙设计2.3.1 加筋挡土墙设计(1)设计地点及范围 加筋挡土墙在软弱地基上修筑时，由于拉筋在填筑过程中逐层埋设，所以，因填土引起地基变形对加筋挡土墙的稳定性影响比对其他结构物小，地基的处理比较简便，因此，在软弱地基上修筑加筋土挡土墙效果比较好，有地形图可知，k1+436.42k1+460 段处，河流地段，因此可设计加筋挡土墙。(2)作用及要求 作用：加筋挡土墙的加筋土是一种在土中加入钢筋的复合土。他利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。 组成加筋土的墙面板和拉筋可以预先制作，在现场用机械分层填筑。这种装配式的方法，施工简便，快速，并且节省劳力和稳定工期。 加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形，抗振动性强 加筋土挡土墙节约占地，造型美观，造价低廉。要求：拉筋长度不宜小雨3 m ，填料应易于填筑与压实，能与拉筋产生足够的摩擦力，满足化学和电化学标准，水稳定性要好，拉筋抗拉能力强，延伸率小，不易产生脆性破坏，耐腐蚀和耐久性能好，要具有一定的柔性，使用寿命长，施工简便；墙面板不仅要具有刚度，还要具有一定的强度和柔性；加筋挡土墙的墙面板应有一定的埋置深度(3)截面应力验算 墙面墙背平行，截面最大应力出现在接近基地处，由基底力验算可知偏心距及基底应力满足地基承载力要求，故墙身截面应力也能满足要求2.3.2 设计资料拟修建一座路肩式加筋挡土墙，沉降缝间距采用20m ，挡土墙高度6m ，无顶部填土，其设计资料如下：(1) 路基宽度26m (2) 荷载标准：公路级(3) 面板为十字型混凝土板，板厚15cm ，混凝土强度为C20(4) 筋带采用聚丙烯工带，带宽18mm，厚