哈伊公路建设施工设计

目 录摘要1ABSTRACT21 前言31.1 目的及意义31.2 主要内容及思路31.3 路线概况31.4 公路等级和技术标准41.5 路线采用的技术经济标准62 路线设计72.1 路线72.1.1道路选线的原则72.1.2 定线步骤72.1.3路线设计图72.2平面设计82.2.1平面线形要素及组合类型82.2.2直线92.2.3设计确定平曲线的原则92.2.4 确定各平曲线半径及缓和曲线长度102.2.5特殊线形设计方面132.4平面设计成果233 纵断面设计243.1纵坡设计一般要求243.2 纵断面设计各要素标准243.3竖曲线253.3.1纵断面的绘制274 路基路面及排水284.1路基设计284.1.1行车道294.1.2行车道宽度304.1.3行车道横坡304.1.4路肩304.1.5曲线段加宽与超高314.1.6路基土石方计算334.1.7路基设计成果354.2 路面设计36.2.1 水泥混凝土路面36.2.2 路面等级及类型的确定36.2.3 路面结构拟定及厚度计算394.3 公路排水设计40.3.1 公路排水设计原则40.3.2边沟40.3.3截水沟42.3.4排水沟42总结44致谢45参考文献46哈伊公路建设至三丰段设计摘 要本设计为哈伊公路建设至三丰段初步设计，采用原始数据，通过对原始数据的分析、稍加修改,通过地质、地形、地物、水文等自然条件的研究分析,参照公路工程技术标准 、公路路线设计规范等交通部颁发的相关法律法规技术标准设计完成。首先通过对地理分析、车流量分析确定道路等级以及基本参数，根据高程图，按照详细的定线流程确定道路路线，道路纵断面主要设计的包括平曲线的限制、特殊线型的图示计算。其次，确定完纵断面后，根据路基路面工程的讲解，详细讲解了路基路面的组成，并画出路基平面图以及路面选用水泥混凝土的介绍。最后，介绍排水系统的组成以及相关依据，结合本路线的情况，确定排水沟的参数，并画出图形。关键词：公路设计，路基, 路面,Highway construction to the Mitutoyo period of Lehigh design ABSTRACTThe design of the preliminary design of Hayi highway construction to Mitutoyo, using the original data, through the analysis of the original data, slightly modified, through analysis and Study on the geology, topography, terrain, hydrology and other natural conditions, according to technical standard of Highway Engineering, specification of the highway route design and other relevant laws and regulations issued by the Ministry of communications technology standard design.Based on the geographical analysis, traffic analysis for determining road grade and basic parameters, according to the elevation map, in accordance with the details of the alignment process to determine the route of road, the road longitudinal section design includes plane curve restriction, special line calculation. Secondly, to determine the finished profile, according to explain the subgrade and pavement engineering, explain in detail the composition of subgrade and pavement, and draw the subgrade and pavement cement concrete plan selection of introduction. Finally, introduces the composition of drainage system and related basis, combined with the path, determining parameters of drainage ditch, and draw the graph. Keywords: highway design, subgrade, pavement,1 前言1.1目的和意义哈伊高速公路连接哈尔滨和伊春两个城市。公路主要是国道G222公路赵家至庆铁交界处174公里。随着我国经济快速发展，在大力发展城市环境的同时，也正在做好城市之间的道路连接工作，把城市之间相互连成一片，形成片区经济体的形式更好的发展。其中只有搞好山区道路建设,才能更好的发展山区经济，拉近贫富差距，促进城乡经济共同发展。1.2主要内容和思路哈伊公路建设至三丰段设计主要做建设到三丰段的初步设计：因为线路和数据都是已经收集好的，本设计主要是模拟选线计算的过程。首先根据来往交通流量确定道路的等级，然后介绍选线方法规则，通过确定的起始点在CAD 、维地软件中画出线路的平面图，再经过一系列基础数据设计公路的纵断面以及横断面详细参数，最后在细节上设计路基路面的排水系统来结束本次初步设计。1.3路线概况哈伊公路建设至三丰段位于黑龙江省山区，是哈伊高速与三丰段的网化公路，对公路沿线的居民的出行及货物运输起着非常重要的作用，特别是对当地社会政治经济等方面的发展会产生积极影响。哈伊公路是黑龙江省公路网中重要的一部分，道路线为洪积层, 平原及底山区10米内表层土壤为粉质低液限粘土, 中层10到15米为冲积形成的砂砾、圆砾, 底层15到30米为白垩系的砂岩。土壤厚为0到5米,5到15米为砂砾、圆砾，土壤渗透性较好, 地层比较稳定。路线位于东经 132.5到134.14 北纬 47.67到48.33之间, 位于黑龙江省西北部地区，地势变化情况山岭重丘区 ，地表植被人工林和次生林；土壤状况粉质低液限粘性土 ；沿线所处自然区划为1区,；气候：年平均气温1-4。降雨量600到800mm。冬季主导风向大陆性季风气候。年平均风速 3.5m/s 。最大冻深为 2.4米。水文情况：地表排水良好，地下水位1.8到2.4m；沿线公路主要病害冻胀、翻浆【1】。整个路段位于山岭重丘区，地表排水畅通，不会形成长期地表积水。地下水位也较低，大多路段的路基不受地下水影响。1.4公路等级和技术标准确定公路等级： 远景设计年平均日交通量（辆/日）；起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量； r设计交通量年平均增长率（%）； n设计交通量预测年限；表1-1 路段实际情况设 计 路 段 名 称哈伊公路建设至三丰段两阶段初步设计路线起点K68+000N-5369500E-22644600设计高程：路线终点N-5371400E-22648200设计高程：设计交通量初年（辆/日）小客车中型车大型车兽力车人力车自行车2100750350中型车中各种车型所占 的比例（%）解放CA10B东风EQ140解放CA390402931大型车中各种车型所占 的比例（%）黄河JN150沃尔沃N8648黄河JN162353035设计交通量预测年(年)15设计交通量年平均增长率（%）7.5根据以上资料，交通量年平均增长率r=7.5%，小型车流量为2100、中型车为750、大型车为350。各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交量 =小型车+1.5中型车+2大型车， 既=2100+7501.5+3502.0=3925辆 远景设计年平均日交通量：根据公路工程技术标准JTG B01-2003年平均日交通量 在 500015000 辆之间属于二级公路。由于路线处山岭重丘区，因此设计行车速度采用60Km/h。1.5路线采用的经济指标。根据上述资料可以确定哈伊公路建设至三丰段起点桩号为k68+000,坐标(N69500 , E44600)，终点桩号为K76+266.529，坐标（N71400, E48200)。公路全线总里程约为8.3公里，公路等级根据相关参数计算得出为二级公路。设计行车车速60km/h，车道数双向单车道，行车道宽度23.5m，路基宽度设计为10m，无中央分隔带。2 路线设计2.1 路线选线是在规划道路起终点之间的大地表面上，根据计划任务书规定的使用任务和性质，结合当地自然条件，选定道路中线合理位置的工作。其中包括从路线方案选择、路线布局到具体定出线位的全过程，它是道路建设的基础工作，选线质量直接关系到公路的造价及今后使用的适用性、安全性、可靠性和寿命。选线不仅需要考虑自然环境和社会经济条件等多方面因素，还要权衡路线本身平、纵、横三方面的相互影响和制约。因此选线是一项涉及面广，具有很强技术性、经济性和政策性的综合工作。2.1.1道路选线的原则选线布局必须符合国家的方针政策，力争路线短捷，保证行车安全、舒适、迅速。符合工程经济和运营经济相结合的原则，做到工程量小、造价低、营运费用省、效益好。并有利于施工和养护。树立节约资源的理念，注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，保护名胜、风景、古迹地区。遵循可持续发展的方针，重视环境保护，尽量减少由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染。2.1.2 定线步骤搜集与路线方案有关的主要资料各种比例尺地形图、卫星像片、航摄像片和以往的勘测设计资料交通量及交通组成等交通调查资料相邻道路的主要技术等级标准、平面与纵断面图、交通量及设计、施工和运营等资料。路线行经地区的地质、水文、气候等自然条件方面的有关资料。路线行经地区的城镇、工矿、铁路、航空、水利建设和规划资料。与路线方案有关的统计资料。根据路线方向和等级，在地形图上，结合搜集的资料初步研究各种可能的路线走法。实地，野外调查中发现的新方案。分项整理汇总调查成果。2.1.3路线设计图图2-1 路线设计图2.2平面设计平面设计是根据平面设计要求规则，确定平面线形各要素及其他们之间的配合；平面线形与道路所经地带的地形、地物、环境、景观相协调，同时尽量减少工程数量，节省投资。2.2.1平面线形要素及组合类型公路的平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线3种线形构成，通常称为“平面线形三要素”。公路平面线形设计实际是对平面线形三要素的研究，同时结合周围的自然条件对这三要素进行合适的组合，从而保证车辆能在公路上安全、迅速、舒适地行驶。他们的组合类型只要有： 基本形 当按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合而成线形。 S形定义两个反向圆曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。 卵形定义两同向的平曲线按直线缓和曲线圆曲线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合而成的线形。 凸形定义两段同向缓和曲线之间不插入圆曲线而径相衔接的组合形式圆曲线长度为零。复合形定义将两个以上的同向回旋线在曲率相等处相互连接的线形。C形定义两同向回旋线在曲率为零处径相连接（即连接处曲率为0）的组合线形。2.2.2直线直线是平面线性的要素之一，在公路建设中广泛使用。本公路设计速度为60km/h，根据国内外研究资料，最大直线长度为以汽车按设计速度行驶70s左右的距离，即相当于20V(120m)长度。而最小直线长度分为同向曲线间和反向曲线间的最小长度：同向曲线最小长度：据公路工程技术标准（JTGB01-2003）和公路路线设计规范（JTG D20-2006）推荐同向曲线间直线最小长度（以m计）不小于行车速度6倍，即720m。反向曲线最小长度：根据公路路线设计规范（JTG D20-2006）和城市道路设计规范（CJJ 37-90）规定反向曲线间最小直线长度（以m计）不小于行车速度2倍，即120m。2.2.3设计确定平曲线的原则1.在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径（RA1。4.1.7路基设计成果横断面设计主要是确定公路横断面的组成部分及其几何尺寸。根据平面设计和纵断面设计的成果，在各桩号的横断面涂上点绘横断面地面线。（用维地，输入横断面各变化点相对的中桩坐标，自动绘制）附：路基横断面图图4-7 横断面图4.2 路面设计路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。本路段选用水泥混凝土路面作为设计路面。.2.1 水泥混凝土路面水泥混凝土路面包括：普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、装配式混凝土和钢纤维混凝土等面层板和基（垫）层所组成的路面。目前广泛采用的是就地浇筑的普通混凝土路面，简称混凝土路面【9】。混凝土路面的优点：1） 强度高，混凝土路面具有很高的抗压强度和较高的抗弯拉强度以及抗磨耗能力。2） 稳定性好，混凝土路面的水稳性、热稳性均较好，特别是它的强度能随着时间的延长而逐渐提高，不存在沥青路面的“老化”现象。3） 耐久性好，混凝土路面的强度和稳定性好，所以它经久耐用，一般使用2040年，而且它能通行包括履带式车辆等在内的各种运输工具。4） 有利于夜间行车，混凝土路面色泽鲜明，能见度好，对夜间行车有利。.2.2 路面等级及类型的确定1） 混凝土路面设计基准期路面设计基准期是计算路面结构可靠度时，考虑各项基本度量与时间关系所取用的基准时间。表4-6 公路混凝土路面设计基准期参考值公路技术等级设计基准期（年）公路技术等级设计基准期（年）高速公路30二级公路30一级公路20三、四级公路202） 标准轴载及轴载当量换算水泥混凝土路面结构设计以100KN单轴双轮组荷载为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按式换算为标准轴载的作用次数： N0 = (4-6)式中：100KN的单轴双轮组标准轴载作用次数Pi各类轴轮型：级轴载轴的总重（KN）n轴型和轴载级位数Ni各类轴型i级轴载的作用次数i轮轴型系数 单轴-双轮组： 单轴-单轮组： 双轴-双轮组： 三轴-双轮组： 本路为二级公路，设计基准期为20年。设计速度为60KM/h，根据所给的设计资料可知，交通量年平均增长率为7.5%。设计初年交通量：中型车750辆/日，中型车中各种车型所占比例为：解放CA1OB45%（40%750=300辆/日），东风EQ14029%（29%750=217.5辆/日）解放CA39031%（31%750=232.5辆/日）；大型车350辆/日，大型车中各种车型所占比例为：黄河JN15035%（35%350=122.5辆/日），沃尔沃N864830%（30%350=105辆/日）， 黄河JN16235%（35%350=122.5辆/日）计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：表4-7 轴载换算结果表车 型前/后轴Pi(KN)iNi(次)Ns=解放CA1OB前 轴19.40620.2952441.3710-9后 轴60.8512440.121解放CA390前 轴35.00481.2872441.1210-5后 轴70.1512440.758东风EQ140前 轴23.70569.1301831.9610-8后 轴69.2011830.546黄河JN150前 轴49.00416.456100.51.1210-3后 轴101.601100.5131.492黄河JN162前 轴59.50383.099140.70.0293后 轴115.001140.71113.557沃尔沃N8648前 轴55.00396.3093.80.00834后 轴120.00193.82200.122 3446.6363） 交通调查通过当地交通量观测站历年统计资料进行交通调查，用于分析并提出设计车道的年平均日火车交通量以及设计基准期内的交通量年平均增长率g。表4-8 交通量车道分布系数单向车道数1234车道分配系数1.00.81.00.60.80.50.754） 标准轴载累计当量作用次数Ne (4-7)式中：Ne标准轴载累计当量作用次数r设计基准期（年）gr交通量年平均增长率临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数表4-9混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、收费站0.17-0.22二级及二级以下公路行车道宽7m0.34-0.39行车道宽7m0.54-0.62=1971.449104次5） 混凝土路面交通等级划分表4-9 公路混凝土路面交通分级交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数2000100200031003根据上述表格可以确定属于重范围类。.2.3 路面结构拟定及厚度计算表4-10 可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级二级三、四级安全等级一级二级三级设计基准期(a)30201510目标可靠度(%)95908580