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设计说明
摘要
本设计为从益阳市到沅江县的一段平原微丘区二级公路常规设计，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1:
10000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2.2Km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，排水，涵洞进行了详细设计，对工程预算进行了简略编制，重点是建筑安装费的计算。
关键词 交通量；道路等级；平曲线；竖曲线；排水；路基；沥青路面；预算；
Abstract
ThisdesignisageneralonethatisaboutaroadofsecondgradfromYiyangtoYuanjianginthemountainousarea,whichismadeupofprimarydesignanddetaileddesign.
Intheprimarydesignprocess,firstofall,weshoulddeterminetheroad-gradeaccordingtothetrafficvolume,then,twospareroutesaredeterminedintheterrainmapwithascaleof1:
1000,includingtheplanedesign,theverticalsectiondesign,thetransectdesign，thesettingofthebridgesandculverts.Atlast,thereisacomparebetweenthetwoprojectsandthebetterwillbeadopted.
Inthedetaileddesignprocess,about2.2kilometersisselectedfromtheprojectsdetermined.Theprimetaskismoreconcretelythantheprimarydesign.Furthermore,subgrade,pavementanddrainage,thebridgesandculvertshavebeendesignedinstressaswell.Besides,theprojectbudgetiscompilesimply,whichismostlyabouttheaccountofthearchitecturalandinstallingcost.
Keywordstrafficvolume,road-grade,horizontalcurve,verticalcurve,drainage,subgrade,asphaltpavement,budgetsupervision
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第1章绪论
1.1课题背景
1.1.1公路运输的功能，特点，地位及作用
公路运输分为直达运输、干线运输和短距离集散运输三种形式。
因此，公路运输有"通过"运输和"送达"或"集散"的功能，尤其是"送达"或"集散"功能作为其它几种运输方式（管道除外）的终端运输方式是交通运输中不可缺少的组成部分，在综合交通运输体系中发挥着非常重要的作用。
随着高速公路向网络规模的发展，利用高速公路的干线运输功能，公路运输作为一种具有功能齐全（"通过"和"送达"或"集散"齐备）的运输体系发挥越来越重要.
与其它运输方式比较，公路运输的特点是灵活性，尤其是高速公路建设，信息网络、通信技术以及计算机技术等的发展，又实现着快速性"门到门"运输和被称为零库存（justintime）的运输特点，促使着公路运输的快速发展。
公路运输的灵活性和快速性主要表现在批量、运输条件、时间和服务上的灵活性以及时间上的快速性。
由于公路运输的批量小和要求的运输条件相对宽松，所以在运输时间和服务水平上容易得到保障。
也正因为如此，公路运输具有生产点多、面广的特点。
1.1.2我国公路现状
改革开放以来，我国公路运输业快速发展。
从完成的运量和周转量看，公路客运已成为主要的客运方式，公路货运量远远超过其他运输方式，周转量也快速增长，这充分说明公路运输方式在国民经济及社会发展过程中发挥着愈来愈重要的作用。
我国公路运输服务方式和经营主体日益呈现多样化的趋势。
目前公路运输存在的主要问题为：
（1）公路交通的基础设施水平还较差。
截止到2001年底，我国修建各种级别的公路近140万公里，其中高速公路1.9万公里，居世界第二位。
然而，路网密度仍然较低，只相当于巴西的1/2，印度的1/5，美国的1/6，日本的1/30。
公路质量与发达国家相比差距仍很大，还不能满足国民经济及社会发展的需求公路数量少、等级低、质量差。
（2）运输车辆的车型结构不合理，技术性能还较差
（3）运输生产的效率，效益较低；
（4）运输经营组织与管理的手段还比较落后，经营主体结构不合理，建立高效、有序的运输市场缺乏基础。
1.2我国公路发展规划
随着科学技术的发展，尤其是IT（intelligenttechnology）产业和智能交通系统的发展，公路运输的发展呈如下趋势：
（1）随着高速公路由单线向跨区域和全国网络的发展，开展公路快速客、货运业务；
（2）随着全国高速公路网的形成和WTO的加入，促使公路运输企业按规模化要求建立集约化经营的运输企业；
（3）公路货运业将纳入物流服务业发展的系统中，更强调在专业化原则上的合作，包括不同运输方式之间的合作，与服务对象的合作；
（4）在经营管理方面，现在许多运输企业都建立并运用了运输信息管理系统；
（5）运输组织方式按生产力水平分层发展。
（6）逐步加强运输规划，使公路建设及运输站场设施的配置与客货流规律更好地协调起来，同时还根据效率与效益原则，把运输服务向纵深推进。
1.3设计背景
本次设计中的平面设计，纵断面设计，横断面设计，土方调配等内容主要采用了纬地道路综合设计系统（HintCAD）软件，该软件是一套具有领先技术的工程规划计算机辅助设计系统，主要应用于测绘，道路设计，铁路设计和管道工程领域。
HintCAD系统将道路设计所需的各种平面线形，纵断面坡度组合，横断面形式，超高方式等设计要素归纳为符合设计者设计习惯和思维的“设计目标”概念，进行目标化设计，而不是单纯的绘制线，点等几何图素。
设计者是在三维数据模型中进行平面，纵断面及横断面设计的，其中各种地形信息，中线线位，超高控制，数模数据可互相传递，参考，辅助设计者设计出合理的平，纵，横断面组合。
设计完成后，HintCAD系统能够自动绘出所需任意比例的平面图，纵断面图，横断面图。
第2章道路设计的可行性研究
2.1项目建设背景
益阳位于湖南省中北部。
它北近长江，同湖北省石首县抵界，西和西南与本省常德市、怀化市接壤，南与娄底市毗邻，东和东北紧靠省会长沙市及岳阳市。
益阳是远近闻名的“有色金属之乡”。
主要矿藏20多种，锑、钨、钒、石煤的储量占全省第一。
益阳水资源丰富。
具有相当大的水利发电潜力，据测算，仅资江可供发电储量就达1个水电站，开发量已达50千瓦。
而且就日本福田第一核电站危机后，各国逐步停止核电开发，水利、风力等环保发电方式将会得到大力发展。
因此便利的交通对其旅游资源的开发和经济的发展至关重要。
益阳至沅江二级公路的修建，将加强益阳市与其他县的联系，并带动沿线村镇的经济和农业的发展，有助于把本地区的资源优势转化为经济优势，对湘北地区的经济发展有重要意义。
2.2工程实施可行性论证
该地区属于平原微丘区，仅靠等外路不利于城镇居民交往及对外发展，沿线砂石材料丰富，有小型的采石场和石灰厂，提供了良好的基层材料，施工时可因地制宜，就地取材；本项目是小岭镇主要交通干道，建成后既可缓解交通状况，开发区域经济，又可促进小型厂企的投产扩产，故而可以充分调动广大群众筑路的积极性，通过多种渠道，多形式的筹集资金，因此，为了达到方便快捷，促进经济的发展的要求，有必要，有能力在两地间修一条等级较高的公路。
第3章自然情况对道路设计与施工的影响分析
3.1自然情况对道路选线的影响
本设计的路段所在地区处于湖南省中北部，途经当地重要农业区，选线时应尽量不占或少占农田。
冬季盛行凤向为西南风，路线走向应尽量与信风方向一致，避免正交。
该地区属于平原微丘区，地势起伏不大，地形较为平缓，应综合考虑平，纵，横三者的关系，适当的掌握标准，提高线形质量。
3.2自然情况对道路路基路面设计的影响
路基路面裸露在大气中，其稳定性在很大程度上由当地自然条件所决定。
因此，应深入调查公路沿线的自然条件，从总体到局部，从大区域到具体路段，分析研究，因地制宜地采取有效的工程措施，以确保路基路面具有足够的强度和稳定性。
设计中路基路面的排水设计至关重要，否则会导致稳定性下降，出现破坏现象。
（1）地质条件
沿线山体稳定，无不良地质状况，山坡上1米以下是碎石土，山顶多有碎落现象，在碎落带地区设置碎落台，以堆积碎落岩屑和土石，便于养护时清理。
（2）气候条件
本地区气象资料为：
月平均最高气温为35℃（七月）；月平均最低气温为5℃（一月）；日最高气温为41℃；日最低气温为-7℃；日最大气温差为21℃；年平均降雨量为2600mm；小时最大降雨量为230mm；潮湿系数为K=2.2；日最大风速为30m/s；当地自然气候区划属Ⅳ3区。
（3）水文和水文地质条件
山坡地下水3米以下，洼地地下水1.5米以下，新兴屯附近有河流经过，陆家屯与李家店之间地段有两条河流横穿（一为季节性河流，另一为非季节性河流），道路沿线应做好排水工作，以免水毁路基。
（4）植被及土壤分布
多丘陵和山地，山岗处树木较多，农田处有灌木区，农田多旱地。
沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。
（5）建筑材料分布
沿线有丰富的砂砾，有小型采石场和石灰厂，水泥和沥青均需外购。
故设计混凝土路面与沥青路面均可，基层和垫层材料应该注意就地取材，节约工程费用。
（6）深路堑应加强边坡防护和防排水设计，高路堤应注意边坡稳定。
第4章道路技术等级的确定
根据设计资料：
1）轴载分析
路面设计双轮组单轴载100KN
以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。
①轴载换算：
式中：
——100KN的单轴—双轮组标准轴载的作用次数；
—单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i级轴载的总重KN；
—各类轴型i级轴载的作用次数；
—轴型和轴载级位数；
—轴—轮型系数，单轴—双轮组时，
=1；单轴—单轮时，按式
计算；双轴—双轮组时，按式
；三轴—双轮组时，按式
计算。
轴载换算结果如表所示
车型
大客车CA50
后轴
68.20
1
130
0.29
中货车CAD50
后轴
68.20
1
400
0.88
中货车EQ140
后轴
69.20
1
100
0.28
大货车JN150
前轴
49.00
1
190
0.002
后轴
101.60
1
190
244.9
拖挂车五十铃
前轴
50.2
1
65
0.001
后轴
104.3
1
65
127.5
373.853
注：
轴载小于40KN的轴载作用不计。
②计算累计当量轴次
根据表设计规范，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，轮迹横向分布系数
取0.39，
，则
属重交通等级。
第5章技术指标的研究与确定
本设计为平原微丘区二级公路，查《公路工程技术标准》可知，作为集散公路，混合交通量较大，平面交叉间距较小，设计行车速度宜采用60km/h。
5.1平面设计技术指标的确定
5.1.1直线
5.1.1.1直线的适用条件
（1）路线完全不受地形，地物限制得平原区或山区得开阔谷底；
（2）市镇及其近郊或规划方正得农耕区等以直线为主体的地区；
（3）为缩短构造物长度，便于施工，创造有利的引道条件；
（4）平面交叉点附近，为争取较好的行车和通视条件；
（5）双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好的超
车路段。
5.1.1.2直线的最大长度
直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。
规范规定，平原微丘区二级公路最大直线长度为1200米，本设计速度不大于60km/k故无最大长度限制。
5.1.1.3直线的最小长度
规定平原微丘区二级公路
同向曲线间的直线最小长度为6V，即360米。
反向曲线间的直线最小长度为2V，即120米。
5.1.2圆曲线
圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。
5.1.2.1圆曲线的最小半径
（1）极限最小半径
（2）一般最小半径
平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此《规范》规定了一般最小半径。
（3）不设超高最小半径
当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。
表5－1圆曲线半径（m）
技术指标
平原微丘二级公路
一般最小半径
200
极限最小半径
125
不设超高
最小半径
路拱
1500
路拱
1900
5.1.2.2圆曲线的最大半径
选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。
5.1.2.3圆曲线半径的选用
在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为4000米，极限最小半径及一般最小半径均未采用，设置曲线最小半径为600米。
5.1.2.4平曲线的最小长度
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；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。
由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。
平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。
平曲线的最小长度：
70m
平曲线中圆曲线的最小长度取：
35m
5.1.2.5关于小偏角的曲线长
《规范》规定：
平原微丘区转角等于或小于7°时，平曲线长度一般值是500/αm，低限值是70m。
5.1.3缓和曲线
缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：
（1）离心加速度变化率不过大;
（2）控制超高附加纵坡不过陡;
（3）控制行驶时间不过短;
（4）符合视觉要求;
因此，《规范》规定：
山岭重丘区二级公路缓和曲线最小长度为35m.。
一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。
5.1.4行车视距
行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。
行车视距可分为：
停车视距、会车视距、超车视距。
《规范》规定，二级公路设计视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的两倍。
工程特殊困难或受其它条件限制的地段，可采用停车视距，但必须采取分道行驶措施。
对于平原微丘区二级公路，停车视距St取40m，超车视距Sc一般值取200m，低限值取150m。
5.1.5平面视距的保证
汽车在弯道上行驶时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。
当视野内有稀疏的成行树木，单棵树木或灌木，对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时，则可予以保留。
5.2纵断面设计技术指标的确定
5.2.1纵坡
纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。
5.2.1.1最大纵坡
汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。
一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。
尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。
因而，应对最大纵坡进行限制。
最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，《规范》对二级公路最大纵坡规定如下：
平原微丘二级公路：
最大纵坡为7%。
本设计中设置最大纵坡为7％。
5.2.1.2最小纵坡
各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡。
当必须设计平坡（0.0%）或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。
5.2.1.3最小坡长
如果坡长过短,变坡点增多，形成”锯齿形”的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。
为提高公路的平顺性，应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求，同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间，通常汽车以计算行车速度行驶9s－7415s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。
《标准》规定平原微丘区二级公路的Smin=150m。
5.2.1.4最大坡长
汽车沿长距离的陡坡上坡时，因需长时间低挡行驶，易引起发动机效率降低。
下坡时，由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命，影响行车安全。
一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑，对坡度的最大坡长应加以限。
《标准》规定平原微丘区二级公路最大坡长如下表：
表5－2平原微丘区二级公路的纵坡长度限制
纵坡坡度（%）
3
4
5
6
纵坡长度（m）
1200
1000
800
500
5.2.1.5平均纵坡
平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。
为了合理运用最大纵坡、缓和坡段及坡长，应控制路线总长度内的平均纵坡，《规范》规定二级公路越岭路线的平均纵坡以接近5.5%（相对高差为200-500米）和5%（相对高差大于500米）为宜。
并注意连续3000m路段范围内的平均纵坡不宜大于5.5%。
i平均=h/L（5－2）
式中i平均——平均纵坡
h——相对高差
L——路线长度
5.2.2竖曲线
为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡点处均应设置竖曲线。
5.2.2.1竖曲线最小半径
（1）凹形竖曲线最小半径
对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：
限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。
《规范》建议在条件许可的情况下平原微丘区二级公路取Rmin=6000m的要求设计竖曲线
设计中设置的凹曲线最小半径为10000米。
（2）凸形竖曲线最小半径
确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。
通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时，由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。
此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。
当变坡角较小时，不设竖曲线也能保证视距，但变坡角较大时，必须设竖曲线以满足行车视距的要求。
《规范》建议在条件许可的情况下平原微丘区二级公路取Rmin=9000m的要求设计竖曲线
设计中设置的凸曲线最小半径为7000米。
5.2.2.2一般最小半径和极限最小半径
在条件许可的条件下，应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求，但上述的最小半径，在条件较差时，并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。
《标准》规定在设计速度为60km/h时，凹形竖曲线半径的一般值为2000m；极限值为1400m；
凸形竖曲线半径的一般值为1500米，极限值为1000米，竖曲线最小长度为35m。
当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值，当受地形条件及其它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。
5.3路基
5.3.1路基设计的基本要求
路基应根据其使用要求和自然条件（包括地质、水文和材料情况等）并结合施工方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。
影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。
设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑。
修筑路基取土坑和弃土堆时，应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道，通过特殊地质、水文条件下的路基，应做好调查研究，并结合当地实际经验，进行个别设计。
5.3.2路基宽度
公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。
当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时，尚应包括这些部分的宽度。
《标准》规定设计速度为60km/h时，平原微丘区二级公路的车道宽度为3.5米，硬路肩宽度取0.75米（一般值）或0.25米（最小值），土路肩宽度取0.75米（一般值）或0.5米（最小值）。
5.3.3路基高度
路基高度有中心高度和边坡高度之分。
中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。
边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。
路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的地下水﹑毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性。
路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。
若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。
使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。
填土高度小于1.0－1.5m，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5－1.8m范围内的为正常路堤。
大于20m的路堑为深路堑。
路基设计标高,新建公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高，加宽地段，则为设置超高，加宽前的路基边缘标高；改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。
设有中央分隔带的高速公路，一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。
5.3.4路基压实
公路路基的压实度应符合表5－3的要求：
表列数值系重型击实试验求得的最大干密度的压实度。
特殊干旱或特殊潮湿地区，表内压实数值可减少2%－3%。
表5－3路基压实表
填挖类别
路床顶面以下深度（m）
路基压实度（％）
零填方及挖方
0－0.30
－
0－0.80
≥95
填方路基
0－0.80
≥95
0.80－1.50
≥94
>1.50
≥92
5.3.5边坡坡度
5.3.5.1路堑边坡坡度
路堑边坡坡度，应根据当地自然条件、土石种类及其结构、边坡高度和施工方法确定。
当地质条件良好且土质均匀时,可参照规范所列数值范围，结合已成公路的实
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