路基路面综合设计开题报告Word格式文档下载.docx

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二广高速公路粤境连州三水至怀集怀城段是交通部2005年规划的《国家高速公路网规划》的“7918”网中第6纵的组成部分，是《广东省高速公路网总体布局规划》中的第7纵，是湘粤两省的第2条高速通道。

二广高速公路粤境连州三水至怀集怀城段起自湘粤两省交界的南风坳，接在建的二广高速公路湘境永州至南山段，经三水瑶族乡、西岸镇、连州市区、三江镇（连南县城）、吉田镇（连山县城）、福堂镇、中洲镇，终于广东省肇庆市怀集县城怀城镇，接在建的二广高速公路怀集至三水段。

二广高速公路粤境连州三水至怀集怀城段的建设，对完善国家和广东省高速公路网布局、适应交通量增长、满足抗灾需求、带动沿线旅游资源和矿产资源开发、促进珠三角地区与内陆省份经济协调发展和粤西北山区经济发展，加强民族团结具有极其重要的意义。

本课题是路基路面工程综合设计，重点在路基路面工程方面，所进行的是路基路面工程的施工图设计。

设计资料中，平面线形设计已经完成并给出，进行的是路线纵断面设计、路基横断面设计、路基防护工程设计、路基路面排水工程设计、路面设计与桥涵的布置等。

同时，通过此次毕业设计，巩固和扩展所学的基本理论和专业知识，培养综合运用所学知识技能分析和解决实际问题的能力，通过综合应用有关基础课和专业课所学的知识，依照部颁有关设计规范，独立完成毕业设计中的各项设计任务，以达到掌握公路勘测设计各设计阶段以及路基路面的设计内容，掌握设计过程中设计原始资料的采集方法与内容；

掌握路面设计参数的测定、选用及计算；

基本掌握公路勘测设计的程序与方法，掌握材料规格、施工技术、施工方法、程序、要求、质量控制标准等;

达到熟练从事公路专业工作的能力,锻炼和开发综合运用能力。

能够正确、灵活运用“标准”和“规范”的原则;

提高使用AUTOCAD,EXCEL等办公软件的能力;

学会纬地路线路面等设计软件;

养成遇到问题解决问题,深入思考的良好习惯,为今后进入岗位,更好更快的适应工作做好必要的准备,奠定良好的基础。

2、设计现状和发展趋势：

2.1我国公路设计理念的现状

在短短的十多年时间,我国高速公路建设伴随着中国经济的腾飞,走过了一条从无到有,从少到多的高速发展之路,大踏步向世界前列迈进。

我国开展了世界上最大规模的公路建设，在快速发展的同时，为实现公路建设与自然的和谐发展，按照“安全、舒适、环保、示范”的方针，在全国进行了一些示范工程，不断探索具有中国特色的交通发展之路。

在此基础上，总结出“安全、环保、舒适、和谐”的设计理念[2]。

但总体来说，我国目前的公路设计与国外发达国家之间存在的主要差距是设计理念创新不够。

我国许多公路的设计停留在以满足交通功能为唯一前提的水平，往往过于追求指标方面的内容。

要实现交通行业新的跨越式发展目标，要求公路设计人员必须坚持“以人为本”和“可持续发展”的设计理念，借鉴国内外先进经验，不断创新设计理念，优化设计方案，提高设计水平，实现交通部提出的质量型、效益型、功能型和可是续发展的目标，真正实现公路的“安全、环保、舒适、和谐”。

2.2国外公路设计理念的现状

（1）国外高速公路的现状

经过70多年的探索和发展,目前全世界已有80多个国家和地区拥有高速公路,通车里程超过23万公里。

共有12个国家高速公路通车里程超过2000公里,主要分布在北美洲、欧洲和东亚。

其中美国、日本、德国等发达国家已经构筑起与本国经济社会发展相适应的高速公路网。

德国最早修建高速公路（1932年）;

美国的高速公路通车里程最多,1937年开始修建,现在近9万公里;

日本是同时代高速公路发展较快的国家,从1957年开始修建,到80年代修建了7000多公里;

车道最多的高速公路

是加拿大多伦多的401高速公路,有14—18个车道。

审视世界高速公路发展史,我们可以看到,高速公路如同汽车一样,从诞生的那一刻起,就深刻影响着它所服务的每一个人和触及的每一寸土地,对于促进国家经济增长、提高人民生活质量、维护国家安全等都具有十分重要的价值。

发达的高速公路网不仅是交通现代化的主要标志,也是一个国家或地区现代化的重要标志,也是公路先进生产力的集中代表。

（2）国外高速公路发展趋势

形成国际高速公路网已成为国外高速公路的发展趋势。

相邻国之间合作修建高速公路,促进了国际高速公路网的形成,成为高速公路发展的大趋势。

为了更好地发挥高速公路效益,加强国际之间的公路运输联系,一些发达国家正在把主要高速公路联

结起来,构成国际高速公路网。

卫星检测及控制系统将得到广泛利用。

信息时代的到来,各类检测及检测系统普遍使用,交通控制中心将充分利用卫星地面系统转发的交通信息且按新的交通流理论,指挥汽车按最优路线行驶,既节约时间,又创造最大利益。

2.3公路设计理念的发展趋势

现代公路设计理念的发展趋势为灵活性设计的理念；

创作设计的理念；

以人为本、安全至上的理念；

保护环境，可持续发展的理念[3]。

各种理念相互独立有相互关联，体现了新公路设计“安全、环保、舒适、和谐”的设计要求。

2.3.1景观选线[4]

（1）选线时合理组合线形要素，做到连续、均匀、协调、舒畅，使其具有良好的视觉诱导和优美的流畅线形，与自然环境协调一致，给人一种和谐的美感。

（2）“势”的理念，线形走向与山川、河流、大地的势相吻合。

（3）“动”的理念，车辆在路上行驶，人的视线随沿途景观连续运动。

选择、利用和保护沿途现有景观，创造再生人文景观，并通过形态、质地、色彩的渐进来达到景观的连续运动。

2.3.2环保选线以及环保设计施工

充分利用地形条件，灵活运用指标，避免高填深挖，路线设计顺势而为，接近自然，融入自然，尽可能减少人为的影响，最大限度保护沿线自然生态环境[5]。

环保还要充分利用资源，比如可以利用工厂的废料稳定性粉煤灰作为路面基层材料[6]，在这可以借鉴英格兰和法国关于稳定性粉煤灰作为路面基层材料的研究实验[7]，在沥青路面还可以使用回收的稳定性材料[8]。

2.3.3地质选线[9]

地质条件往往是控制路线方案的关键，不仅影响工程造价，而且影响公路建设安全，特别是不良地质对路线方案起决定作用。

（1）对断层破碎带，在路线方案选择时尽可能避让；

不能避让时，在布设路线时尽可能采用大角度与其相交。

（2）对崩塌、崩坡积区，在路线方案选择时，首先应考虑避让，特别是对大型的崩塌、崩坡积区应坚决避开，否则不仅增加工程投资，还存在安全隐患。

（3）对岩溶区、采空区，在路线方案选择时，首先应考虑避让；

对不能避让的岩溶区、采空区，应通过多方案比较选择影响最小的路线方案。

（4）对其他不良地质区，如软土地层、煤层等，在路线方案选择时，尽可能考虑避让；

对不能避让的应探明地质情况，设计时采取相应的工程措施。

2.3.4安全选线

在高填深挖路段、陡坡路段、长上坡下坡路段等，受地形条件限制，可能存在一定安全隐患，应从安全角度，选择有利于行车安全的路线方案。

（1）根据地形条件，应在地势相对平坦、视野开阔的走廊带内选择路线方案，尽可能避免长陡纵坡路段、深挖路段、高填路段，确保行车安全。

（2）根据地质条件，应在地质条件好、山坡稳定、无重大地质灾害的地区选择路线方案，以确保高速公路本身的安全。

（3）隧道进出口路段应选择在地形变化小、地质良好的地段，避免设置小半径平曲线和较大的纵坡，以保证行车安全。

（4）重要结构物和主要设施设置路段应选择在地形开阔、视线良好的地段。

3、设计的重点与难点，拟采用的途径：

3.1设计资料

3.1.1线路概况

二广高速公路粤境连州三水至怀集怀城段的建设，对完善国家和广东省高速公路网布局、适应交通量增长、满足抗灾需求、带动沿线旅游资源和矿产资源开发、促进珠三角地区与内陆省份经济协调发展具有极其重要的意义。

本项目起点位于湘粤两省交界的南风坳，与在建的二广高速公路湘境永州至南山段设计终点（YK143+610[ZK143+598.746]）顺接，起点桩号YK0+000（ZK0+000），路线从北向南经三水瑶族乡、丰阳、东陂、西岸、奎池等，终点在观音山接A2合同段设计起点（K48+750，广东省院，总体设计单位），终点桩号YK47+126.054，推荐路线全长46.805km。

3.1.2设计标准

依据《公路工程技术标准》，路基标准横断面布置如下：

（1）主线路基标准横断面

全线设计速度为100km/h，路基宽度26m；

其中行车道宽2x2x3.75m硬路肩宽2x3m，路缘带2x0.75m，中央分隔带宽3.50m，土路基2x0.75m。

（2）互通连接线路基标准横断面

其它互通连接线设计速度为80km/h，路基宽度12m。

其中行车道宽2x3.75m，硬路肩宽2x1.5m，土路基宽2x0.75m。

3.1.3地形、地貌

项目区地处南岭山脉南缘，山峦起伏较大，山系多近东西向展布。

地势上总体由北往南大致呈北高南低的趋势，海拔高程在100～1100m之间，相对高程较大。

地貌总体上可分为构造剥蚀中低山和丘陵盆地两个地貌单元。

按地貌成因，上述两个地貌单元可以进一步划分为：

河流侵蚀及坡谷地貌、构造剥蚀低山及河流侵蚀“V”型谷地貌、构造剥蚀中低山地貌、冲洪积地貌、构造侵蚀丘陵地貌、溶蚀丘陵地貌等六个次级地貌单元。

3.1.4水文地质评价

（1）地表水

连州市河流属北江支流之连江水系，市内主要河流有星子河、东陂河、三江河、九陂河，四条河汇合市内称连江，河流的共同特点是：

流程短，水流湍急，坡降较大，水位涨落迅速，四季水位流量变化显著。

水量受大气降雨影响较大，一般春夏季节降雨较多，河流水量充沛，遇暴雨常满溢两岸；

秋冬旱季降雨量较少，河流水量锐减，河床多暴露。

（2）地下水

测区地下水类型可分松散岩类孔隙水、基岩风化裂隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水。

①第四系孔隙水：

含水层为第四系坡－残积亚粘土或松散碎石土与冲积砾砂、粗砂土层，以大气降水补给为主，地表河水渗透和侧向迳流补给为次，富水性差，埋深随旱季、雨季而变化，富水动态变化大，迳流途径短，以泉水或渗流的形式向沟谷或溪流排泄。

孔隙潜水往往使土基潮湿软弱，对路基稳定不利。

②基岩风化裂隙水：

主要赋存于下伏砂岩、页岩强～弱风化带及花岗岩裂隙中，其透水性、富水性差，由大气降水和第四系孔隙潜水渗透补给，水量小，水位埋深同地面标高有关，一般山丘上无水，其边缘和坡脚处则常见上层滞水或潜水型的小泉水，成为裂隙水排泄的主要形式。

花岗岩节理裂隙水主要分布在基岩的全风化、强风化及弱风化带内，此带内风化裂隙发育，在微风化带以下，裂隙水主要在基岩断裂中。

基岩裂隙水的补给来源为上部的第四系孔隙水及大气降水，排泄方式以泉水为主，基岩裂隙水迳流以垂直为主，水平为辅，断裂成为地下水的主要导水和排水通道，在隧道开挖过程中断裂涌水是工程施工中主要问题之一。

③碳酸盐岩类裂隙溶洞水：

分布于碳酸盐岩区，地下水以裂隙、岩隙、岩溶管道、落水洞的形成运移和储存，与上部的第四系孔隙水、基岩风化裂隙水有水力联系。

3.1.5水质腐蚀评价

根据《公路工程地质勘察规范》（JTJ064－98）附录D环境介质对混凝土腐蚀的评价标准，按Ⅲ类环境，水质分析结果表明沿线地下水和地表水对混凝土无腐蚀性。

不良地质地段情况

本段公路走廊带内影响路线方案选择的不良地质主要是岩溶、崩塌、软土层以及软弱岩层等。

经过搜集当地区域地质资料和人工实地调绘，初步查明了影响路线方案选择的重大不良地质现象，对路线方案的选择起到了关键作用。

3.1.6地震

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，特征周期为0.35s，根据《公路工程地质勘察规范》（JTJ064～98）规定，相应的地震基本烈度值为Ⅵ度。

项目所在区历史上未曾发生7级以上的强震，据历史资料记载，怀集县自1574年以来共有地震记载10次，地震基本烈度小于6度。

据广东省地震局截止1999年6月资料，沿线连南断裂构造曾发生3.0～3.9级地震4次，2.0～2.9级地震1次。

本区未发现活动断裂，属地壳相对稳定区。

沿线拟建大型构造物可按地震基本烈度Ⅵ度设防。

3.2设计的重点

（1）路基设计

①填方路基

根据地质勘察资料，沿线河流堆积谷地地下水位埋深一般在0.5～2.5m。

为确保路床部分处于干燥或中湿状态，路基最小填土高度不宜小于1.70m。

对地势低洼、地表长期积水地段，路基最小填土高度宜高于积水水位1.70m；

沿河流、对于浸水路堤，其路基填土高度应根据河流、水库等水文观测资料计算确定，设计洪水频率为河流、水库等百年一遇（1/100）洪水频率，路基填土高度应满足1/100设计洪水频率计算水位+壅水高+波浪侵袭高+安全高（0.5m）的要求。

原则上，控制填方路基边坡最大高度≤20m范围内，否则应进行特殊设计。

桥头路堤填高控制在8m。

②挖方路基

浅挖路基段应保证路基开挖后路槽底部压实度不小于96%，因此，本设计要求土质及全风化石质挖方路段，应在路面底面超挖80cm并回填碾压实。

地下水丰富路段增设纵、横向碎石渗沟。

原则上岩质挖方路基边坡高度控制在30m范围内，超过30m时作工点设计；

对于路基中心挖深大于30m路段，进行路基与隧道方案比选。

（2）路面设计

设计原则

根据公路使用要求及沿线气候、水文、地质等自然条件、施工条件、材料来源，密切结合当地实践经验进行路面技术经济综合设计。

本着技术先进、合理选材、方便施工、利于养护、安全适用、经济合理的原则进行路面设计。

设计标准

路面设计采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，以设计弯沉值和沥青层底拉应力为设计指标，计算路面结构厚度。

路面设计采用以双轮组单轴轴载100kN为标准轴载。

沥青混凝土路面设计使用年限15年，水泥混凝土路面设计使用年限30年。

3.3设计难点及解决途径

3.3.1设计难点

路面类型比选论证

高速公路常用的路面结构类型有两种，即水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。

选择何种路面类型，应从使用要求、交通量大小及组成、当地的气候和自然环境、路基条件、材料供应、施工及维修养护水平、资金筹措、节约能源、环境保护等方面进行综合分析比较后作出抉择。

本段沿线土（岩）性主要为花岗岩和砂岩，这种岩石风化后多为砂性土（或土质砂），其渗透性强，压实性好，不存在大范围的不良土质，这对两种路面结构均有利；

沿线气候特征主要表现年平均气温为22℃～23℃，属热区。

年降雨量为1933mm以上，属中湿多雨区。

在这种气候条件下沥青混凝土路面出现高温车辙、低温缩裂、坑槽水损害等较多病害，而水泥混凝土路面则容易出现板底脱空、唧泥、冲刷基层、面板弯曲等病害；

同时本路段交通量大客、大货、拖挂这类重轴载车所占比例较大（占27.7%），在这类重轴载车长期作用下沥青混凝土路面容易产生车辙、疲劳开裂等病害；

而水泥混凝土路面则容易出现裂缝、断板等病害。

3.3.2解决途径

从路面的技术适应性（结构功能）进行比较

沥青混凝土路面显著特点是抗变形能力强，荷载应力大部分由基层承担，路面结构对土基性状（土基模量）的改变极其敏感，对集料的要求很严格。

水泥混凝土路面最显著的特点是刚性大，有良好的抗疲劳性、较高的抗压强度、抗弯拉强度及抗磨耗能力，其承载力大，稳定性好；

但板体对于超载所引起的反映特别敏感，一旦载重超过极限，则路面板发生断裂，同时在板角会产生应力集中，极容易产生断板现象；

水泥混凝土路面在使用中后期，路面防渗水能力差，降水通过板缝下渗到基层、土基，使基层发生唧泥，使土基软化失去承载力，最终导致结构层提前破坏。

从路面使用性能（表面功能）进行比较

路面平整度对路面的使用性能影响最大，它直接影响车辆运行的平稳性和驾驶人员的舒适性；

路面平整度不良还会增加车辆的运行费用，加速路面损坏。

沥青路面刚度低，有较好的减振和吸收能量效果，因此沥青路面具有很好的平整度（即使路面破坏后平整度易于修复），行车平稳、舒适，噪音小，但路面泛油和石料磨光后易造成抗滑性能下降。

水泥混凝土路面夜间行车诱导视线良好，但刚性大，减振性能差，行车舒适性差，噪音污染大，路面磨损后抗滑性能大大降低而影响行车安全，恢复路面的抗滑性能困难。

且水泥混凝土路面修复较沥青路面困难。

从施工技术与质量控制水平对路面结构的影响进行比较

沥青混凝土路面和水泥混凝土路面都要求建设单位配置先进的施工设备，达到较高的施工技术水平和质量控制水平，两类路面的优点都必须在高质量控制的基础上才能发挥。

在广东地区，两类路面的施工、管理经验都较丰富。

从生态平衡与环保效应进行比较

在相同的技术标准条件下，汽车行驶在水泥混凝土路面和沥青混凝土路面上的排气污染情况无大的差别，但是水泥混凝土路面的噪声污染明显高于沥青混凝土路面。

从经济效益进行比较

根据高速公路建设经验和资料研究表明，单纯从建设和使用养护来比较，水泥混凝土路面总费用现值略优于沥青混凝土路面总费用现值。

但考虑到整个社会效益，沥青混凝土路面的社会效应要优于水泥混凝土路面的社会效应。

4、文献翻译

4.1原文

IMAGE-BASEDEXPERT-SYSTEMAPPROACHTODISTRESSDETECTIONONCRCPAVEMENT

ByStephenTsao,NasserKehtarnavaz,PaulChan,andRobertLytton

（ReviewedbytheHighwayDivision）

ABSTRACT:

Thefirststepinthesuccessfulmanagementofpavementsistolocateandidentifythedistressonallpavementsthatarecandidatesformaintenanceandrehabilitation.Thisrequiresthecollectionofalargevolumeofdistressdata,differentiatedbytype,extent,andseverity.Visualmethodsofcollectionhaveproventobetoolabor-intensive,inconsistent,andhazardousbecauseofexposuretotraffic.Theneedforautomatedmeansofdatacollectionbeingestablished,currently,videotapesofhighwaypavementarevisuallyinspectedtoidentifyvarioustypesofdistress.Stepshavebeentakentoanalyzevideotapeimagesofdistressusingimageprocessingtechniques.However,thesetechniquesrequireafairamountofhumaninteractiontoreachsatisfactoryresults.Inthispaper,arule-basedvisionsystemisdescribedthatallowstheevaluationofconcretedistresswithouttheneedforanyhumaninteraction.Theknowledgebaseofthissystemcontainsfactsandrulespertainingtoprominentfeaturesofdifferenttypesofdistress.Thereasoningprocedureisperformedbygatheringinformationontheinputimageandthenbydecidingthemosteffectivesequenceofimage-processingoperations.ThesystememploystheCLIPSenvironmenttoachieveeasyintegrationwiththeimage-processingalgorithmswrittenintheClanguage.Thesystemperformanceisexaminedforalargevolumeofdistressimage.Theresultsindicatethatthesystemmeetsallspecifiedrequirements,whileachieving85%-90%accuracyofidentificationatspeedsapproachingreal-timeprocessing.

Keywords:

pavements;

distress;

imageprocessing.

4.2译文

基于图像专家系统的方法对路面破损程度检测

斯蒂芬曹〜纳赛尔Kehtarnavaz，陈茂波，罗伯特·

利顿

（公路司评论）

摘要：

在路面的成功管理的第一步是要找到并确定，为维护所有路面上的破损康复。

这需要大量的一些损伤数据的收集，鉴别类型，程度和严重性。

收集的视觉方法已被证明过于劳动密集，与现实情况不一致，因此暴露了交通的危险。

自动化数据采集手段的需要，目前正在建立，公路路面的录像带是目视检查，以确定各类破损。

已采取步骤，向遇险的录像图像进行分析，使用imageprocessing技术。

然而，这些技术都需要人类的公正互动，以达到令人满意的结果。

在本文中，以规则为基础的视觉系统对混凝土破损程度进行评价，而不需要任何人的互动。

该系统的知识库包含事实和规则有关不同类型破损的突出特点。

推理过程通过对输入图像收集信息，然后通过执行决定最有效的序列图像处理操作。

该系统采用CLIPS的环境，以实现易于集成与图像处理在C语言编写的算法。

检查系统的性能大量的损坏形象。

结果表明，该系统符合所有规定要求，同时实现85％-90％的识别精度接近实时处理的速度。

关键词：

路面，破损，图像处理。

5、设计进度计划：

第3周开始熟悉毕业设计任务，收集相关资料，做好毕业设计准备工作、做好选线准备工作；

第3-4周进行开题报告编写工作；

第4-6周进行路线纵断面