高速公路毕业设计
前言本设计的题目为芜铜（梅冲-朱冲段）高速公路设计，本设计是按照道路设计的步骤和方法，采用最新的高速公路设计规范标准，结合具体的地形、地质、地貌以及水文情况，严格编写而成本设计是根据所给的比例为（1:2000）的地形图，以安徽省的气候、地质情况为依据，按照交通土建专业毕业设计的大纲要求，对资料进行整理、分析，并在指导教师的帮助下编制而成本设计的主要内容包括：道路的选线及定线、道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、公路路基设计、公路路面设计、公路排水设计、附属物结构设计、公路工程施工组织设计、公路工程概预算编制以及英文翻译本设计参阅了《道路勘测设计》、《道路工程技术标准》、《路基路面工程》、《专业英语》《公路施工组织与管理》、《公路工程概预算》、《公路工程概预算手册》、《专业英语》等专业文献本人在设计过程中力求做到：技术上切实可行、费用上保证质量与工期的前提下力求最优化、施工过程中安全、保质保量，并力求符合工程实际，使理论知识与现场实际相结合，但由于本人专业知识掌握水平有限，没有实际施工经验，在设计中难免有遗漏和不足之处，恳请各位老师、同学批评和指正由于专业知识掌握水平有限，没有实际施工经验，在设计中难免有遗漏和不足之处，恳请各位老师、同学给予批评和指正。
1 路线总体设计1.1 设计任务和设计条件本设计是交通土建专业毕业设计，设计任务是芜铜（梅冲-朱冲段）高速公路设计，主要内容包括：路线方案的拟定和比选，道路平面线形设计，道路纵断面设计，道路横断面设计，路基设计，路面的类型选择及厚度设计，道路排水设计,施工组织设计,概预算等本设计的原始资料为地形图一幅（比例1:2000），地形、地貌、地质、气候、水文等设计资料以安徽为依据1.1.1 设计任务路线的起点位于地形图的左中位置，梅冲村的正南方向；路线的终点位于地形图的右下角，朱冲村的正西方向；地形图的左半部分路线起伏，须开通一条的隧道通过；地形图的右半部分多为平原，低山,有较多的水塘；地形图的右部具有一个面积较大的水库，严重影响路线走势的选择1.1.2 地形、地貌、气候、水文及社会状况本设计处于长江中下游平原与江南丘陵过渡地带,地势平坦,平均海拔100m左右,最高海拔为201.2m,最低地面海拔为0.6m, 属亚热带湿润季风气候,光照充足，雨量充沛，四季分明，年平均气温15～16℃，日照时数2000小时左右最热为7～8月，平均气温超过28℃，极端最高气温接近40℃；最冷为1月，月平均气温仅3℃，曾出现过-10℃的极端最低气温,年降雨量1200mm，但分布不均，主要集中在春季、梅雨季节和初冬。
该地区属黏性土地区,土壤的物理力学性质较差细粒成分较多表土厚度在10-20mm之间，岩石分布在较深处的地下和山体中，填挖高度在20m范围内一般不会遇到毛竹林密集,种植有茶树,栗子树和其他农作物,区域经济发展状况良好,交通量较大设计标段大致呈东西走势,所经地区水网密集,大小水塘十余个,水塘深度在2m左右，水塘面积在300-4000㎡不等，水塘下有1.5m左右的淤泥质土层，还有一条贯穿南北的排水沟需要跨越丘陵区有大片竹林和散松树林,低丘陵局部分布着茶园和生产栗子的果园,平原区有少部分旱地,该段两端分布有较密集的混合结构和小比例尺房屋,东侧靠近水渠处有一条南北走向的乡道需要跨越,连接这条乡道的有几条任意分布的低等级碎石路面的乡村道路两条南北向的输电线,一条的北部为10KV的高压输电线1.2设计依据和相关的技术标准1.2.1设计依据表1-1 近期交通量表Tab.1-1 Recent traffic Scale table车型分类代表车型数量（辆/d）小客车 桑塔纳20002460中客车江淮AL6600420大客车黄海DD-6801000轻型货车北京 BJ130500中型货车东风EQ-140200重型货车黄河JN-163230铰接挂车东风SP-9250330通过车辆折算系数计算计算平均日交通量 AADT=2460×1.0+420×1.5+1000×2.0+500×1.5+200×1.5 +230×3.0+330×3.0=7820 Pcu/dN= AADT/Cd=7820/5627=1.39N表示车道数Cd取服务水平为一级时高速公路Pcu/d/车道1.2.2 设计技术指标现依据《规范》将高速公路的设计指标列出如下：设计车速：100km/h；车道数：4；单车道宽：3.75m；直线最大长度：20V=2000m；同向圆曲线间的直线最小长度：6V=600m；反向圆曲线间的直线最小长度：2V=200m；圆曲线极限最小半径：400m；圆曲线一般最小半径：700m；回旋线最小长度：85m；平曲线长度一般值：500m；平曲线长度最小值：170m；停车视距：160m；最大纵坡：4%；最大合成坡度值：8%；最小纵坡：0.5%；最小坡长：250m；凸形竖曲线最小半径一般值：10000m；凸形竖曲线最小半径极限值：6500m；凹形竖曲线最小半径一般值：4500m；凹形竖曲线最小半径极限值：3000m；竖曲线长度一般值：210m；竖曲线长度极限值：85m；圆曲线最大超高横坡度：8%。
1.3 路线方案选择1.3.1路线方案拟定方案一：图1-1方案一Fig.1-1 OptionⅠ优点：1）平曲线所处地形较为平坦 2）隧道段的长度较短，且能够满足隧道进出口处的线性及断面要求 3）路线长度较短4）所经居民区少，拆迁量小5）经过的山区路段短，填挖方量少，植被破坏面积少缺点：1）需经过一处小水塘 2）整个路线填方稍多方案二：图1-2方案二Fig.1-2 Option II优点：1）整个路线的高程变化不大，高差较小 2）填挖方量相对较小缺点：1）不容易能够满足隧道进出口线形标准 2）路线所处地形较为崎岖，线形很差 3）所经地区拆迁量较大4）对环境破坏严重 5）经过一片栗子园，需要增加工程 预算 6）隧道设在缓和曲线处,加大了隧道施工的难度1.3.2路线方比选方案一的线形选择注重了路线与环境相协调的要求，在隧道进出口位置的选择上考虑到隧道施工难易程度，将隧道设计在直线段上，并且能够满足隧道洞口内外3S车程范围内平、纵、横断面保持一致尽管在填方量上会稍大，但相对于方案二来说，工程造价，对该区域的经济发展，以及线形方面都具有明显的优势。
综合以上比较，本设计采用第一方案2 道路平面设计2.1 平面线形要素的确定2.1.1 直线直线的最大长度：一般认为直线的最大长度取20V为宜，即20×100=2000m直线的最小长度：1）同向圆曲线间的直线最小长度，不小于设计速度的6倍为宜，即6×100=600m2）反向圆曲线间的直线最小长度，不小于设计速度的2倍为宜，即2×100=200m2.1.2 圆曲线当设计车速为100km/h时，圆曲线极限最小半径为400m；圆曲线一般最小半径为700m；但圆曲线最大半径不宜超过10000m2.1.3 缓和曲线1）缓和曲线长度：当设计车速为100km/h时，缓和曲线最小长度为85m2）平曲线最小长度：当设计车速为100km/h时，平曲线最小长度一般值为：500m；平曲线最小长度最小值为：170m平面线形要素的组合类型采用两段基本型，即直线—回旋线—圆曲线—回旋线—直线的顺序组合的形式两段回旋线长度相等，关于圆曲线对称2.2平面线形几何要素的计算2.2.1平面线形要素计算参数的确定结合所处地形、地质情况，在指导老师的帮助下，确定了一条具有两条平曲线，并且转向相反地路线路线的起点桩号为K0+000.000，终点桩号为K2+840.518，总里程为2840.518米。
起点的坐标为（244.0,30.0），JD1的坐标为（514.4,1421.2），JD2的坐标为（370.0,2418.6），终点坐标为（526.0,2824.4）JD1处的圆曲线半径拟为1300m，缓和曲线长度为220m；JD2处的圆曲线半径拟为1200m，缓和曲线长度为240m2.2.2交点坐标的确定及转角值的计算设起点坐标为，第个交点坐标为，=1,2,3，…，n，则：坐标增量： （2-1）交点间距： （2-2）象限角： （2-3）计算方位角： 当>0，>0时： 当<0，>0时： （2-4） 当<0, <0时： 当>0，<0时：1）起点与之间：坐标增量： 交点间距： 象限角： 计算方位角： 2）与之间：坐标增量： 交点间距： 象限角： 计算方位角： 转角： （右偏）3）与终点之间：坐标增量： 交点间距： 象限角： 计算方位角： 转角： （左偏）2.2.3 几何要素计算及主点桩计算1）几何要素及主点桩计算：圆曲线半径：R=1300m；缓和曲线长度：=220m；转角：；2）几何要素及主点桩计算圆曲线半径：R=1200m；缓和曲线长度：=240m；转角：； 2.2.4 中桩坐标举例计算1）的点坐标：2）的点坐标：3）前直线上K1+000点坐标：4）曲线上K1+100点坐标：5）K1+100桩号的方向角计算：本设计平面线形的桩号以20m为间隔，其余各桩坐标及方向角的计算结果见附表中的逐桩坐标表。
3 道路纵断面设计3.1地面线绘制和控制点标高确定根据平面设计路线及地形地貌图查出整20m桩号点高程值，绘制地面线线路经过一条等外公路，高程为42.9m，需架设桥梁经过3.2 纵坡及坡长设计纵坡及坡长设计必须满足《标准》的各项规定，并且应该保证纵坡均匀平顺、起伏缓和，坡长适当，车辆能以一定速度安全顺适地行驶3.2.1 纵坡设计1）最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计中，各级道路允许采用的最大坡度值本设计的的设计车速为100km/h，最大纵坡为4%2）最小纵坡《规范》规定：公路的纵坡不宜小于0.3%；一般情况下以采用不小于0.5%的纵坡为宜3）合成坡度合成坡度是指在设有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡所组成的坡度设计车速为100km/h的最大合成坡度值为10%3.2.2 坡长设计1）最小坡长纵断面上变坡点过多，纵向起伏变化频繁，会使行驶的车辆颠簸频繁，车速较高表现越明显，从而影响了行车的舒适性和安全性《规范》规定，设计车速为100km/h的最小坡长为250m2）最大坡长坡长太短对行车不利，长距离的陡坡对汽车行驶也很不利，汽车上坡时克服坡度阻力，须采用低速挡行驶，坡长过长，会使发动机过热，水箱沸腾，行驶无力；而下坡时，则因坡度过陡，坡段过长而使汽车长时间制动，极易造成行车事故。
《规范》规定：设计车速为100km/h，坡度为4%时，最大坡长为800m；坡度为3%时，最大坡长为1000m对于高速公路，即使纵坡小于3%，其坡长也不宜太长3）本设计的两段坡长分别为：2192.325m，192.843m虽然第一段坡长大于1000m，但坡度较小，所以本设计坡长满足要求3.3 竖曲线设计纵断面上两个坡段的转折处，为了满足行车平顺、安全、舒适以及视距和路容美观的要求，需用一段曲线来缓和，这条曲线称为竖曲线设计上一般采用二次抛物线作为竖曲线3.3.1 竖曲线要素的计算公式设变坡点相邻两直线段坡度分别为和；坡度差： （3-1）竖曲线半径： （3-2）竖曲线长度： （3-3）竖曲线切线长： （3-4）竖曲线上任一点竖距： （3-5）竖曲线外距： （3-6）式中 ——坡度差；当为“+”时，表示凹形竖曲线； 当为“-”时，表示凸形竖曲线。
——竖曲线上任一点横距3.3.2 竖曲线半径及长度设计1）凹形竖曲线半径设计《规范》规定：设计车速为100km/h，凹形竖曲线最小半径一般值为4500m，凹形竖曲线最小半径极限值为3000m2）竖曲线长度设计《规范》规定：竖曲线长度一般值为210m，竖曲线长度极限值为85m3）本设计竖曲线半径为15000m；竖曲线长度为455.35m因此本设计满足竖曲线半径和长度的要求3.3.3 竖曲线设计计算1）竖曲线要素计算变坡点的桩号为K2+420.0；高程为50.5m；半径为15000m；为-1.157%；为1.879% 为凹形2）设计高程计算竖曲线起点桩号竖曲线终点桩号竖曲线起点高程桩号K2+200处： 横距竖距切线高程设计高程表3-1 竖曲线要素表Tab.3-1 Vertical curve elements table桩号高程凹凸R（m）T（m）E（m）直线段长（m）坡度（%）K0+000.00078.52192.325-1.157K2+420.00050.5凹15000227.6751.728192.9031.879K2+840.51858.4其余桩号设计高程计算同上，详见纵断面设计图。
3.3.4 合成坡度计算合成坡度的计算公式为： （3-7）式中 ——合成坡度； ——路线设计纵坡度； ——超高横坡度超高横坡度采用5%<，满足合成坡度要求3.4 道路平、纵线形组合设计1）本设计采用一条竖曲线，竖曲线起终点的桩号分别为K2+192.325，K2+647.675HZ点和YZ点桩号分别为K1+896.618，K2+839.561满足了“平包竖”的要求2）两条竖曲线的半径为15000m；保证了平曲线与竖曲线半径大小均衡的要求，且充分满足了平曲线半径小于1000m，竖曲线的半径为平曲线半径的10-20倍的要求3）本设计的合成坡度为5.341%，既小于8%又大于0.5%，避免了合成坡度过大或过小对行车产生的不利影响3.5 纵断面的绘制纵断面采用直角坐标，横坐标表示桩号，纵坐标表示高程，为了明显地反映道路中线的地面起伏情况，比例设为：横坐标1:2000；纵坐标1:200具体图形见纵断面图4 道路横断面设计道路的横断面是道路中线上各点垂直于路线前进方向的竖向剖面道路横断面设计是指研究路基横断面结构组成及尺寸的过程。
4.1 道路横断面组成设计4.1.1 路幅布置类型的设计路幅是公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分根据当地的年交通量情况确定车道数量表4-1 近期交通量表Tab.4-1 Recent traffic Scale table车型分类代表车型数量（辆/d）小客车 桑塔纳20002460中客车江淮AL6600420大客车黄海DD-6801000轻型货车北京 BJ130500中型货车东风EQ-140200重型货车黄河JN-163230铰接挂车东风SP-9250330通过车辆折算系数计算计算平均日交通量 AADT=2460×1.0+420×1.5+1000×2.0+500×1.5+200×1.5 +230×3.0+330×3.0=7820 Pcu/dN= AADT/Cd=7820/5627=1.39N表示车道数Cd取服务水平为一级时高速公路Pcu/d/车道由于高速公路最少为四车道，所以本设计采用双幅四车道 4.1.2 行车道的设计行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称《标准》中规定设计车速从80km/h至120km/h，每条车道宽度均采用3.75m；《标准》中规定高速公路有四条以上的车道，一般设置中央分隔带。
本设计的设计车速为100km/h，车道宽度为3.75m，并且本设计设置中央分隔带4.1.3 路肩的设计《标准》中规定：高速公路应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，其宽度为0.5m；高速公路的右侧硬路肩宽度小于2.5m时，应设置紧急停车带本设计车速为100km/h，本设计硬路肩宽度为3m，在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，其宽度为0.5m；土路肩宽度为0.75m；并且不设置紧急停车带4.1.4 中间带的设计中间带是指在两个不同行驶方向行车道之间的地带中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成《标准》中规定：高速公路整体式断面必须设置中间带本设计中央分隔带宽度为2m；左侧路缘带宽度为0.75m；中间带宽度为3.5m为了便于养护作业和某些车辆在必要时驶向反向车道，中央分隔带应按一定距离设置开口部，开口部一般情况下以每2km的间距设置为宜，并且开口端部形状为半圆形4.1.5 路拱的设计为了路面的雨水及时排除，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱路拱倾斜的大小以百分率表示，称为路拱横坡度《标准》中规定：高速公路整体式路基的路拱宜采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜，路拱坡度宜为2%；土路肩的排水性远低于路面，其坡度宜增大1%-2%。
本设计路拱坡度为2%；土路肩处坡度为3%图4-1行车道设计图Fig.4-1 Lane design4.2 道路加宽和超高设计4.2.1 道路加宽设计汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大为适应汽车在平曲线上行驶时，后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽《标准》规定：平曲线半径等于或小于250m时，应在平曲线内侧加宽本设计的平曲线半径分别为1300m和1200m，因此本设计不进行加宽设计4.2.2 道路超高设计本设计超高绕中央分隔带边缘设计1）本设计超高值举例计算交点1： 取由于是四车道，乘以距离系数1.5，=217.5，取验算超高渐变率： 故减少到200m 圆曲线上：外缘： 中线： 内缘：过渡段上：超高缓和段起点桩号为K1+106.688；举例计算K1+140.0点超高值。
外缘： 中线： 内缘： 过渡段上：举例计算K1+240点超高值 外缘： 中线： 内缘：本设计超高值详细结果见附表中的超高计算表4.2.3 停车视距汽车在路面上行驶，从驾驶员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离称为停车视距《标准》规定：高速公路的视距采用停车视距，并且在设计车速为100km/h时，停车视距为S=160m现利用公式对JD2处的高速公路最危险点进行停车视距检验，JD2圆曲线半径为1200m—行车轨迹半径S—视距B—路面宽度1.5—驾驶员座位距离未加宽时路面内边缘的水平距离Z—最大横净距根据计算结果说明该路线的各点均满足停车视距4.3 横断面的绘制横断面的绘制包括标准横断面图和路基横断面设计图标准横断面图是一条公路在全线范围内的具有代表性的典型横断面，比例为1:200；路基横断面设计图是每一个中桩位置的法向剖面图，它反映每一个桩位处横断面的尺寸及结构，是路基施工及横断面面积计算的依据，比例为1:200。
具体图形见横断面图5 公路路基设计5.1 路基宽度和高度的设计5.1.1 路基宽度设计路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和《标准》中规定：设计车速为100km/h，车道数为4的路基宽度一般值为26m，最小值为23.5m本设计的路基宽度为26m5.1.2 路基高度设计路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计高程和地面高程之差路基中心高度是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差路基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5.2 路基边坡设计公路路基的边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比值表示路基边坡的大小，取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度，确定边坡坡度对于路基的稳定性和工程的经济合理性至关重要5.2.1 路堤边坡设计一般路堤边坡坡度可根据填料种类和边坡高度选用当公路沿线有大量天然石料或路堑开挖的废石方时，可用以填筑路堤本设计土质情况为粘性土，根据《规范》推荐本设计路堤边坡采用1:1.5图5-1路堤边坡示意图Fig.5-1 Schematic diagram embankment slope5.2.2 路堑边坡设计路堑是从天然地层中开挖出来的路基结构物，设计路堑边坡时，首先应从地貌和地质构造上判断其整体稳定性。
路堑边坡应根据边坡高度、土的密实程度、地下水和地面水的情况、土的成因及生成时代等因素选用本设计土质情况为粘性土，根据《规范》推荐本设计挖方边坡坡度为1:1图5-2路堑边坡示意图Fig.5-2 Schematic diagram embankment slope5.3 路基加固设计在软土地基上填筑路堤有可能出现失稳，或者沉降量和沉降速率不能满足要求等情况时，需对软土地基进行适当的加固处理，以增加其稳定性对桩号K0+880.0至桩号K0+900.0和桩号K2+380.0至桩号K2+490.0处，经过浅水塘的路基进行地基加固处理，将这两处的软土挖除，换填路基用粘性土，挖除的平均宽度为50m，厚度为1.2m5.4 路基填料的选择及压实标准5.4.1 路基填料的选择路基填料的选择应尽量选择当地良好的土石材料填筑，并按规定的要求进行压实，以保证结构的稳定性填筑路基材料以采用强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便以及运距短的土石材料为宜，在选择填料时，一方面要考虑材料的来源和经济性，另一方面要顾及填料的性质是否合适本设计公路土质情况多为粘性土，在保证充分压实和良好排水设计的条件下，挖方的废弃土石也可作为填料进行压实，但粘性土宜填于下层。
5.4.2 路基压实标准路基压实的目的在于使土粒重新组合，彼此挤紧，孔隙缩小，土的单位重量提高，形成密实整体，最终导致强度增加，稳定性提高《规范》中规定：高速公路上路床最小强度为8%；上路床压实度≥96%高速公路下路床最小强度为5%；下路床压实度≥96%高速公路上路堤最小强度为4%；上路堤压实度≥94%高速公路下路堤最小强度为3%；下路堤压实度≥93%5.5 路基附属设施设计5.5.1 取土坑与弃土堆路基土石方的挖填平衡是公路路线设计的基本原则，但往往难以做到完全平衡土石方数量经过合理调配后，仍然会有部分借方和弃方，路基土石方的借弃，首先要合理选择地点，即确定取土坑或弃土堆的位置1）平坦地区，如果用土量较少，可以沿路两侧设置取土坑，与路基排水和农田灌溉相结合路旁取土坑深度为1.0m，宽度依用土数量和用地允许而定2）废方一般选择路旁低洼地，就近弃堆该路段填方量大于挖方量，废弃土量较少，路旁两侧均可设弃土堆图5-3取土坑示意图Fig.5-3 Schematic borrow pits图5-4弃土堆示意图Fig.5-4 Schematic abandoned mound5.5.2 护坡道与碎落台1）护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，设置的目的是加宽边坡横向距离，减少边坡平均坡度；坡度越宽，越有利于边坡稳定，本设计选用护坡道为2.0m。
2）护坡道一般设在路基坡脚处，在本设计中填挖高度大于8m的路段将护坡道设置在边坡上，宽度取为1m3）碎落台设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，以保护边沟不致阻塞，亦有护坡道的作用碎落台宽度取为1.5m5.6 路基排水系统布置与排水结构设计5.6.1 路基地面排水常用的路基地面排水设备包括边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，必要时还有渡槽、倒虹吸及积水池等1）边沟本设计边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧的边坡为1:1.5，外侧边坡坡度为1:1；本设计梯形边沟的底宽与深度为0.6m全长布置图5-5边沟示意图Fig.5-5 Schematic Ditch2）截水沟截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷本设计截水沟的横断面形式为梯形，梯形截水沟的边坡坡度为1:1；沟底宽度和沟深为0.5m，并且本设计截水沟的长度为400m布置在桩号K0+000.0至桩号K0+060.0两侧山体，桩号K0+740.0至桩号K0+820.0右侧山体，桩号K1+160.0至桩号K1+340.0右侧山体。
图5-6截水沟示意图Fig.5-6 Schematic drainage ditches3）排水沟排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流引至路基范围以外的指定地点排水沟的横断面采用梯形，坡度为1:1底宽与深度均取为0.8m；排水沟的位置距路基坡脚距离为3m，其长度不超过500m；排水沟具有合适的纵坡，以保证水流通畅，不致流速太大而产生冲刷，亦不可流速太小而形成淤积图5-7排水沟示意图Fig.5-7 Schematic gutter 5.7 路基边坡稳定性分析为保证边坡的稳定性,分析计算如下: 该路段土质为粘性土， 路槽底距地下水临界高度；地表长期积水临界高度 （1）行车荷载换算高度计算 （2）表解法验算分析 依，查表得五个圆心的A与B值 由公式计算五个圆心所对应的K值见下表：表5-1 表解法计算结果表Tab.5-1The results in Table Solution table 圆心项目 Q1Q2Q3Q4Q5A3.563.202.802.612.40B6.256.717.218.3310.10K1.601.491.351.301.27稳定系数，该边坡稳定。
3） 图解法计算分析 由边坡坡率为1:1.5,φ=220,,查图得： 解得 即在极限状态下边坡计算高度H远大于实际的边坡计算高度，故边坡稳定6 公路路面设计6.1 路面的结构与等级6.1.1 路面结构分层及层位功能行车荷载和自然因素对路面的影响，随路面结构深度的增加而逐渐减弱；因此对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐降低通常按照层位功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和垫层6.1.2 路面的等级及分类本设计为平原、丘陵地区的高速公路设计，因此路面等级为高级路面，采用沥青混凝土路面6.2 路面设计的基本资料本设计为高速公路，平原微丘区，车速为100km/h，双向四车道，使用年限为15年，交通量年平均增长率前五年为8.2%；之后五年为6.8%；最后五年为4%；公路自然区划为Ⅳ3区，路槽底距地下水位的高度为1.7m，年降水总量为500-1000；路基属于中湿类型的路基，故平均湿度介于和之间，所以本设计土质情况为粘性土，，因此本设计交通量调查资料：表6-1 交通量调查资料Tab.6-1 Traffic survey data车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距辆/日桑塔纳20001102460江淮AL6600110420北京 BJ13013.427.4120500东风EQ-14023.669.3120200东风SP-925063127324840黄海DD-68020.769.31201000黄河JN-16342.685.21202306.3 轴载分析计算我国沥青路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，表示为BZZ-100。
标准轴载的计算参数：单轮当量圆直径d为21.3mm；轮胎接地压强p为0.7MPa；两轮中心距为1.5d6.3.1 以弯沉值为设计指标的轴载分析计算当以弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标时：1）轴载当量换算 （6-1）式中 ——标准轴载的当量轴次（次/日）； ——各种被换算车辆的作用次数（次/日）； ——标准轴载（KN）； ——各种被换算车型的轴载（KN）； ——轴数系数； ——轮组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1,；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数为： （6-2）式中 ——轴数轴载换算结果：表6-2 轴载换算结果表Tab.6-2 The results of axle load conversion table车型（KN）（次/日）东风EQ-140前轴22.511840—后轴69.311840170.40东风SP-9250前轴50.71123011.98后轴113.3312301187.8黄海DD-680前轴491150022.46后轴91.511500339.74黄河JN-163前轴58.611100097.80后轴114.01110001768.223598.4注：轴载小于40（KN）的轴载作用不计2）设计年限累计当量标准轴载数设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次数： （6-3）式中 ——设计年限内一个车道通过的累计标准当量轴次； ——设计年限； ——路面营运第一年双向日平均当量轴次； ——设计年限内交通量平均增长率； ——与车道数有关的车辆横向分布系数。
本设计为高速公路沥青路面，设计年限为15年，四车道车道系数，年交通量平均增长率6.3.2 以半刚性材料为设计指标的轴载分析计算当以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时：1）轴载当量换算 （6-4）式中 ——标准轴载的当量轴次（次/日）； ——各种被换算车辆的作用次数（次/日）； ——标准轴载（KN）； ——各种被换算车型的轴载（KN）；——轴数系数； ——轮组系数，双轮组为1，单轮组为18.5，四轮组为0.09当轴间距大于3（m）时，按单独的一个轴计算，此时轴数系数为1,；当轴间距小于3（m）时，双轴或多轴的轴数系数为： （6-5）式中 ——轴数轴载换算结果：表6-3 轴载换算结果表Tab.6-3 The results of axle load conversion table车型（KN）＇＇（次/日）东风EQ-140前轴22.511840—后轴69.31184044.68东风SP-9250前轴50.7112301.004后轴113.331230624.55黄海DD-680前轴49115001.66后轴91.511500245.66黄河JN-163前轴58.611100013.91后轴114.01110002852.603784.05注：轴载小于40（KN）的轴载作用不计2）设计年限累计当量标准轴载数本设计为高速公路沥青路面，设计年限为15年，四车道车道系数，年交通量平均增长率。
6.4 路面结构组合设计由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为1000万次左右根据规范推荐结构，路面结构面层采用沥青混凝土16cm；基层采用水泥稳定碎石30cm底基层采用水泥石灰砂砾,厚度待定规范规定：高速公路的面层由三层组成本设计采用三层沥青面层表面层采用细粒式密级配沥青混凝土，厚度为4cm；中面层采用中粒式密级配沥青混凝土，厚度为5cm；下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土，厚度为7cm6.5 沥青路面设计指标的确定6.5.1 设计弯沉值的确定设计弯沉值： （6-6）式中 ——设计弯沉值； ——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，沥青路面为1.0；本设计为高速公路，采用沥青混凝土路面，设计弯沉值为：6.5.2 材料容许层底拉应力的确定材料容许层底拉应力： （6-7）式中 ——路面结构材料的容许拉应力； ——路面结构材料的极限抗拉强度； ——抗拉强度结构系数。
沥青混凝土面层抗拉强度结构系数： （6-8）无机结合料稳定集料抗拉强度结构系数： （6-9）无机结合料稳定细粒土抗拉强度结构系数： （6-10）1）细粒土密级配沥青混凝土：2）中粒式密级配沥青混凝土：3）粗粒式密级配沥青混凝土：4）水泥石灰砂砾：5）水泥稳定碎石：设计指标总结如下：表6-4 设计指标总结表 Tab.6-4 Summarize the design table材料名称H（cm）20ºC抗压回弹模量（MPa）15ºC劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式密级配沥青混凝土419911.20.3777中粒式密级配沥青混凝土514251.00.3154粗粒式密级配沥青混凝土79780.80.2516水泥稳定碎石3031880.60.2885水泥石灰砂砾待定15910.50.1923土基406.6 计算路面结构层的厚度以设计弯沉值计算路面厚度时，各层材料均采用20ºC抗压回弹模量。
1）路表弯沉值： （6-11）式中 ——路表弯沉； ——标准车轴载轮胎接地压力； ——当量圆半径； ——理论弯沉系数； ——弯沉综合修正系数： （6-12）2）路面结构层厚度：首先对路面多层体系进行等效换算换算图图6-1 ZC-多层体系等效换算图式Fig6-1 ZC-Multi-system equivalent translation of schemata 由得通过查三层体系表面弯沉系数诺谟图得： 由表面弯沉系数 得查图得 当时得取水泥石灰砂砾的厚度为47cm6.7 结构层层底拉应力的验算验算层底拉应力时，沥青混合料采用20ºC抗压回弹模量、15ºC劈裂强度1）细粒式密级配沥青混凝土：通过查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图 第一层底弯拉应力结构层层底拉应力满足要求2）中粒式密级配沥青混凝土：通过查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图 第二层底弯拉应力结构层层底拉应力满足要求。
3）粗粒式密级配沥青混凝土：通过查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图 第三层底弯拉应力结构层层底拉应力满足要求4）水泥稳定碎石：通过查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图 第四层底弯拉应力结构层层底拉应力满足要求5）水泥石灰砂砾：通过查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图 第五层底弯拉应力结构层层底拉应力满足要求6.8 路面排水设计路界地表排水的目的是把降落在路界范围内表面水有效汇集并迅速排除出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外，以减少地表水对路面的危害以及对行车安全的不利6.8.1 路面表面排水路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全1）降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，避免行车道路面范围内出现积水2）在路线纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向慢坡的方式排除路面表面水 3）在设有超高的路段上，外侧车道内外边缘设置拦水带以避免雨水顺路面流入中央分隔带中，外缘拦水带防止土路肩的土被雨水冲入行车道内车道内缘的拦水带每100m设置泄水口流入中央分隔带的排水设施中。
6.8.2 中央分隔带排水中央分隔带排水是高速公路地表排水的重要内容本设计中央分隔带宽度为2m中央分隔带排水是将降落在分隔带上的表面水排出路基外，在本设计中，中央分隔带内每隔50m设置一下设排水沟，通过直径80mm的塑料排水管排走积水6.8.3 路面内部排水水可以通过路面接缝、裂缝、路面表面和路肩渗入路面，或是由高水位地下水、截断的含水层和当地泉水进入路面结构，进入路面结构内的水分，无法向下或向两侧迅速渗出，而被长时间积滞在路面结构内部《规范》中规定，下列情况应设置路面内部排水：1）年降水量600（mm）以上的湿润和多雨地区，路基由透水性差的细粒土组成的高速公路2）路基两侧有滞水，可能渗入路面结构内3）严重冰冻地区，路基为由粉性土组成的潮湿、过湿路段本设计需进行路面内部排水7 公路工程施工组织设计7.1 编制依据、原则及程序1）安徽省高速公路招标文件2）安徽省高速公路施工图设计3）国家和行业颁布的有关法规、规范和规程4）安徽省芜湖市的自然条件资料，包括地形地貌资料、工程地质资料、水文地质资料、气象资料等5）交通部《公路工程国内招标文件范本》6）施工合同规定的施工技术规范，验收标准及质量、安全技术规程。
7）施工类似工程项目的能力和技术装备水平8）路线平面设计图，横断面图，纵断面图7.2 工程概况7.2.1 工程说明本设计题目为芜铜(梅冲-朱冲段)高速公路设计起点桩号为K0+000；终点桩号为K2+840.518；全长为2840.518m本设计为双向四车道，设计车速为100km/h，路基宽度为26m7.2.2 地质、气象、水文特征本设计处于长江中下游平原与江南丘陵过渡地带,地势平坦,平均海拔100m左右,最高海拔为201.2m,最低地面海拔为0.6m, 属亚热带湿润季风气候,光照充足，雨量充沛，四季分明，年平均气温15～16℃，日照时数2000小时左右最热为7～8月，平均气温超过28℃，极端最高气温接近40℃；最冷为1月，月平均气温仅3℃，曾出现过-10℃的极端最低气温,年降雨量1200mm，但分布不均，主要集中在春季、梅雨季节和初冬该地区属黏性土地区,土壤的物理力学性质较差细粒成分较多表土厚度在10-20mm之间，岩石分布在较深处的地下和山体中，填挖高度在20m范围内一般不会遇到毛竹林密集,种植有茶树,栗子树和其他农作物,区域经济发展状况良好设计标段大致呈东西走势,所经地区水网密集,大小水塘十余个,水塘深度在2m左右，水塘面积在300-4000㎡不等，水塘下有1.5m左右的淤泥质土层，还有一条贯穿南北的排水沟需要跨越。
丘陵区有大片竹林和散松树林,低丘陵局部分布着茶园和生产栗子的果园,平原区有少部分旱地,该段两端分布有较密集的混合结构和小比例尺房屋,东侧靠近水渠处有一条南北走向的乡道需要跨越,连接这条乡道的有几条任意分布的低等级碎石路面的乡村道路两条南北向的输电线,一条的北部为10KV的高压输电线7.2.3 本设计主要工程量1）清理场地：12002）挖方数量：244399.443）填方数量：128685.664）路面工程：厚47cm水泥石灰砂砾土层31200 厚30cm水泥稳定碎石基层31200 厚4cm）细粒式密级配沥青混凝土面层1248厚5cm中粒式密级配沥青混凝土面层1560厚7cm粗粒式密级配沥青混凝土面层21847.3 施工方法7.3.1 路基工程施工方法1）软土地基处理a）清理淤泥质土先将淤泥质土按设计中的平均宽度及平均深度清理b）机械碾压用(12~15)吨三轮压路机以低档速度(1.5~1.7)km/h沿路基表面作全面检查(碾压3~4遍)，不得有松散和弹簧现象发现表土过干、表面松散应适当洒水碾压密实；如土过湿生弹簧现象，应采取开挖晾晒、换土、掺石灰或粒料等措施进行处理。
2）填方路基的施工a）土方填筑 ①填方路基挂线分层填筑，分层厚度根据试验路段确定的数据严格控制，每侧超出路基的设计宽度300mm，以保证修整路基边坡后的路基边缘有足够的压实度，在工程施工中，左侧路基完成后不削坡 ②路堤填土高度小于800mm时，对于原地表清理与挖除之后的土质基底，应将表面翻松深300mm，然后整平压实，达到设计要求压实度96% ③路基填土高度大于800mm时，将路堤基底整平并用压路机碾压6~8遍，直至无轮迹，其压实度要求为：路堤填土高度大于800mm小于或等于1500mm时，不小于94%，路堤填土高度大于1500mm时，不小于91% ④填方作业面长度不小于300m，并尽量减少纵向施工接茬在两个相邻段交接处不在同一时。
