一 内容提要
该说明书主要介绍了此设计的整个过程，说明书中对整个设计过程的思路、设计依据、设计路段的地质、路线总长度、设计任务、时间、沿线气候及地质等情况，还有各指标的拟定及各部分的计算都做出了详细的说明。该说明书包括文字说明和计算说明书两部分，主要内容为：路线方案比选、纸上定线、平面线形设计、纵断面线形设计，平纵面线形的组合设计、路基横断面设计、涵洞设计、挡土墙设计、路面结构设计、主要参考文献等几个方面。设计全过程严格按照国家规定及重庆交通大学继续教育学院下发的《毕业设计任务书》及《毕业设计指导书》为指导，严格按照公路工程标准和要求进行设计。
二 设计概述
1.任务依据
根据重庆交通大学的毕业设计任务书及有关技术标准资料所确定的位于重庆地区S01243新建二级公路一阶段施工图设计的路线走向、技术标准、横断面布置及路面结构。根据平面地形图和自然地理条件以及有关二级公路的经济实用性的要求，在本次设计中，严格按照交通部有关技术标准，在满足技术标准的前提下尽可能节省投资，在技术标准运用上，不片面追求高指标、高标准、因地制宜。
2.设计内容
1）路线平面
2）路线纵断面
3）路面结构
4）路基横断面及标准横断面
5）挡土墙
6）涵洞
3设计标准
主要技术标准表
表1-1
项目 单位 指标 实际采用直
公路等级 级 二 二
计算行车速度 Km/h 60 60
路基宽度 m 10 10
行车道宽度 m 3.5×2 3.5×2
一般最小平曲线半径 m 200 200
不设超高的平曲线半径 m 1500 3200
缓和曲线最短长度 m 50 80
最大纵坡 % 6 1.8
纵坡最小长度 m 150
凸形竖曲线一般最小半径 m 2000
凹形竖曲线一般最小半径 m 1500
路面 沥青混凝土 沥青混凝土
设计荷载 公路二级 公路二级
主要设计规范如下：
1996 公路工程基本设计项目设计文件编制办法
JTG B01-2003 公路工程技术标准
JTG D20-2006 公路路线设计规范
JTG D50-2006 公路沥青路面设计规范
JTG D40-2002 公路水泥混凝土路面设计规范
JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范
JTG D30-2004 公路路基设计规范
JTJ/T0061998 公路环境保护设计规范
JTJ 003-86 公路自然区划标准
GB 50162-92 道路工程制图标准
按二级公路60km/h为设计标准，主要设计见设计指标
4方案比选
按任务布置后于5月初在指导老师的指导下，严格按照规范要求施工图设计，并就方案提出的理由、方案的工程实施条件、方案的技术经济合理性等从以下几个方面选定路线；
（1） 地形、地物、不良地质、社会经济发展规划、文物及环境保护等对路线方案位置和设计的影响。
（2） 各方案的布置和选择情况。
（3） 各方案平、纵指标的连续、均衡和协调情况及通行能力、服务水平的分析和评价及满足锁定的服务水平程度的比较。
（4） 征地、拆迁情况、原有路线、农田水利干扰的情况。
（5） 对地区社会发展、沿线社会效益和经济效益的影响。
（6） 方案路线对沿线环境保护的影响评价和比较。
（7） 方案主要工程数量的比较。
（8） 路线应选择地址稳定、地形条件较好的地区通过。尽量避免穿过滑坡、塌方等不良的低洼地段。
5设计日期
2013.05-2013.07
三 地理概况
该区属亚热带温湿气候，四季分明，冬暖夏热，年平均气温17~18.8℃，极端最高气温43℃，极端最低气温-3.8℃。年平均降雨量1032㎜，年平均雾日50 天，平均风速1.75m/s。本地区地震强度为Ⅳ度。本地区地表上覆盖2米左右粘土表层（其中，水田段淤泥厚0.4米），下为粉质泥岩及长石、石英砂岩，呈互层状产出。
该地区沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石、沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应。
四 标准及主要设计标准
公路全线设计等级为二级公路，计算行车速度为60km/h ，详见设计标准表。
五 基本步骤及方法
1)平面线形设计
（1） 定直线
（2） 根据地物地貌、地质以及其他因素确定平面控制度线定线。
2）根据平面线形标准，对同向或反向曲线直线长度进行初步验算，看是否达到技术标准要求，对平面控制较严的路段进行重点检查，若不满足线性标准和控制点要求，应进一步调整路线和交点位置，并注意全路段前后直线长度是否均衡，在不过分增大工程量的原则下调整使之均衡。
3）对个别重点艰巨工程路段（如高填深挖、大中桥位置、高挡墙及特殊工程等）线形应综合平、纵、横及构造物各个方面因素反复调整路线，使之优化，即达到较高的标准，又使工程数量最省，必要时可局部路段做平、纵、横的调整。
4）定交点位置，在地形图上准确的量出交点的坐标值。
5）根据交点坐标计算偏角和间距。
6）直线最大长度：20V=20×60=1200m
7) 同向曲线间最小长度：6V=6×60=360m
8）反向曲线间最小长度：2V=2×60=120m
9）直线的最大、最小限制以不超过以上为宜。
（2）定曲线
1）根据技术标准和各交点的控制条件，初步选定各弯道的曲线类型、半径R和缓和曲线长度Ls。
2）对控制条件较严的弯道进行验算，看是否满足条件。确有把握后才把半径和缓和曲线长度确定下来，在进行曲线验算时应注意以下几点：
a）抓住主要矛盾，确定好控制条件。一般同向、反向曲线较近时，用切线长为控制条件；小偏角宜用曲线长度控制，大骗角及弯道内侧有地形、地物限制时，宜采用外距控制：陡坡急弯段采用合成坡度控制，当线位在曲线上时，宜采用曲线上任意点控制。
b）一般选定曲线要素时，先根据具体情况假定缓和曲线长度，反算曲线半径后，在检查缓和曲线的长度与半径是否均满足条件，如果不符合要求，则重新假定缓和曲线的长度，再反算半径，再检查Ls直到满足设计要求为止。
c)注意满足同向和反向曲线间的最短直线长度的要求。
d）S型曲线应注意回旋参数(A1/ A2<2倍)、半径比(R1/R2<3倍)，两只回旋线之间不应插入直线，不得已插入直线应满足L≤(A1+ A2)/40。
e）对复合曲线及卵形曲线，应注意半径比在最佳范围内。
f）基本型曲线注意曲线长度的适宜比例，即 缓和曲线：圆曲线：缓和曲线=1：1:1~1:2:1的范围内。
g）注意凹形曲线的几何条件。
h）圆曲线最小半径：一般最小半径：250m
i）二级公路最小缓和曲线长度不小于50m。
（3）曲线敷设及桩号的计算
1）交点里程计算JD2=JD1+HZ1-T1+D(D为交点间距)
2）曲线要素计算及桩号计算。
3）中桩敷设。
a)中桩包括：路线起点桩号、公里桩、百米桩、平曲线百米桩、控制桩及地形、地物加桩。
b)中桩间距一般为20米。
c)绘制路线平面图。
d)编制直线、曲线以及转角表。
4)绘制路线平面图
5)编制直线、曲线以及曲线表
本设计路段新建公路里程1455.94米。路段所采用的最小半径为183.53米，路线的主要线形为S型曲线。
2.纵断面设计
纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡的选定和竖曲线半径的确定。
1）绘图准备。
2）在平面线形图上等高线内插法计算出各桩号的地面高程。
3）点绘纵断面地面线。
4）纵坡设计。
a)标注控制点。即对路线纵坡有控制作用的点位，标注于纵断面图上。
b)试坡。根据“满足控制点要求,照顾多数控制点”的原则，用推平行线的方法，试定坡度线，交出变坡点初步位置。
c)调坡。结合路线平面和纵断面的设计标准逐段检查，调整试坡线。
d)核对。在纵断面上读出填挖值，用路基设计透明膜板在横断面图上检查核对。
e)定坡
1.确定坡度，一般用推平行线办法求坡度。
2.确定变坡点桩号。
3.计算坡长和变坡点的高程，相邻两变坡点里程相减即为坡长，变坡点高程是跟据前一变坡点高程，由已知的边坡度和坡长计算出来的。
5)竖曲线设计
a）选定竖曲线半径：R=8E/W²
b）计算竖曲线要素：L=R×W T=L/2 E=T²/2R
c)计算各中桩的设计标高
6）本路段共设变坡点3处，最大纵坡4.5%，最小纵坡0.6%，半径满足平包竖的要求，凸形曲线半径最大为4000米，凹形竖曲线半径最大为2400米，JTGB01-2003对纵坡所作规定如下：
a)最小坡长:150m
b)最大纵坡：6%
c)纵坡长度限制：满足合成纵坡长限制（i≤6%)
7）按设计要求完成纵断面设计图。
8）横断面设计
1)路基的基本构造
路基由宽度、高度和边坡坡度组成。路基宽度取决于公路技术等级，路基高度（包括路中心线填挖深度，路基两侧边坡高度）取决于纵坡设计及地形，路基边坡坡度取决于填料性质、地形、地质、水文条件，并由边坡稳定性和横断面经济性等因素比较选定。
2）路基宽度组成与路拱坡度
根据任务书的要求，路段是按新建二级公路进行设计。路基宽度为10米，按两车道设计。路基宽度包括2×1.5路肩（土路肩和硬路肩各为2×0.75) ，2×3.5行车道。
本路段采用的路拱横坡为2.0%，土路肩坡度3.0%，硬路肩坡度与行车道坡度一致。
3)路基高度以及超高和加宽
路基高度是指路堤的填筑高度或路堑的开挖，是原地面标高与路基设计标高的相差数值。路基高度由中心高度与边坡高度之分。路基高度中的中心高度是路基中线的相对高差，边坡高度是填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。
关于路基横断面地面线的读取，以公路中线对应的地面点为坐标原点，公路中线的法向为X轴，公路左右均为正方向，采用绝对或相对坐标系，进行横断面地面线的读取。公路中线法向量的确定有以下三种情况：
(1)对直线路段，就为路线的法向方向；(2)对缓和曲线，为对应切线的法向方向。对此次设计，因为纸上定线，可用量角器来确定。由于本路段最小平曲线半径有三处小于250米的加宽要求。关于超高加宽的计算，参照规定的计算公式，加宽值按直线比例进行计算。所有的超高详见路基设计表和加宽表。
4）横断面的设计步骤
a)在地形图上根据等高线对每一个中桩进行量测，并做好记录。
b)在米格纸上，按规定的图幅和布图方式（从下往上，从左往右）点绘横断面地面线。
c)抄录里程、填挖高度、曲线要素。
d)确定路基各部分尺寸。包括路基宽度、加宽、超高、边沟、截水沟、加固防护工程、护坡道、碎落台等尺寸。
e)做路基横断面设计线，即“戴帽子”工作。
f)计算横断面面积。
g)按设计图要求绘制全图。
4）路基标准横断面图
按设计要求，绘制本路遇见的各类横断面图示、尺寸、边坡坡率以及防护加固工程的结构、尺寸。
5）路基土石方计算
路基土石方计算的工作量较大，加之路基填挖的不规则性要精确计算土石方体积是十分困难的。在工程时多采用近似计算，假定相邻横断面间为一棱柱体，按平均断面计算。其公式为：
V=1/2(A1+A2)×L
式中：A1 、A2为相邻断面的面积。
L为相邻断面的间距
(1)断面积计算
本次设计断面积采用数方格法计算。
(2)土石方调配
a)以先横向后纵向的次序进行。
b)纵向调运要求在经济运距范围之内。
c)不跨越深沟和少做上坡调运。
d)借方，弃方应与借方还填整地建筑相结合，减少对农业的影响。
e)土石应分别调运，调运是可以石带土，但不能以土带石。
(3)路基土石方设计步骤
a)抄录里程桩号及横断面面积于土石计算表上。
b)进行土石方挖方及填方总数量计算。
c)挖方分类计算。
d)横向调运计算。
e)纵向调运计算。
f)借方量、废方量、总运量计算。
g)合计每页工程量、合计全线工程量并进行复核计算。
6路基设计表
路基设计表是平纵横设计成果的汇总，前半部分是平面与纵面设计的成果。横断面设计过程中，将路基宽度、超高值填写后，再将“边坡”“边沟”等栏填上。其中“边沟”一栏的“坡度”如沟底纵坡与道路纵坡一致，则可以不填写，反之需要填写。
7挡土墙设计
（1）挡土墙方案的确定
1)横坡陡无法进行填筑且工程量较大的路段。
2)有病害的路段，如挡土墙挖方边坡有滑坡的路段。
3）冲刷比较严重的，长年受水侵蚀的路段。
4）为节约用地，少拆建筑。
5）为保护文物。
上述5种情况应考虑设置挡土墙，对该路段主要考虑第一种
（2）形式和类型确定
常用的形式和类型主要有重力式和衡重式，该路段主要考虑用衡重式，其设计荷载为：二级公路。
（3）基础和断面尺寸的确定
一般要求基础埋深不小于1米，对有冲刷的地段应在最大冲刷线以下1米，若基础下位岩石，则基础应嵌入0.15~0.16米。由以设计路段有较厚的黏土层，为了安全需要，我们将基础埋深在1米左右。设计资料如下：
1)墙身结构
拟采用浆砌片石衡重式路肩墙，如墙高10米，上墙H1=4m,墙背俯斜1:0.30；衡重台宽d2=0.8m，下墙H2=6m，墙背仰斜1：0.1;墙身分段10m，具体尺寸参照路基防护工程图。
2）设计参数
墙背填料内摩擦角φ=35°，地基土与挡墙底的稳定系数f=0.4,填料容重=21KN/m³，容许偏心距0.28，抗滑稳定系数不小于1.3，抗倾覆稳定系数不小于1.5。
3)墙身材料
挡土墙墙高<10米时，墙身及基础均采用7.5号砂浆砌块石，块石强度不小于30MP,前面采用10号砂浆勾缝。挡土墙墙高≤10米及沿河挡墙，墙身及基础均采用15号片石混凝土。
4)车辆荷载
设计荷载：公路二级
5)其他说明
泄水孔每12米设一个，上、下、左、右交错布置，每空φ20㎝。
（4）挡土墙立面布置
应将设置挡土墙的路段的地面线加密，用于点绘地面线。
对设置台阶的挡墙，其台阶的高宽比不超过1：2。墙底纵坡不大于5%。挡墙长度分段长度一般为10米，具体的长度按实际情况而定。挡墙两端的连接：对填方为锥坡，对路肩时直接连接。
（5）挡土墙设计步骤
（6）根据横断面图和纵断面图初步确定挡土墙的位置、长度和高度。
（7）在地形图上补测加密横断面。
（8）选择挡土墙基本类型和断面形式。一般高度小于8米采用重力式，大于8米采用衡重式。
（9）抄录墙趾处路基设计与线性设计有关资料。
（10）绘制立面图，先绘设计线，再在横断面图上读取墙趾处地面标高，并绘制在立面图上，进行墙身分段，确定基础类型和埋深；布置泄水孔以及墙身与两端路基的连接方式。
（11）参照标准拟定断面尺寸，并绘制各段墙身基础横断面图。
（12）根据立面图及横断面图绘制挡墙平面图。
（13）工程量计算。
（14）绘制挡墙设计图
8.路面设计
A.概述
本路段沥青面层厚为9㎝，基层为56㎝，潮湿路段加20厘米的天然砂砾做垫层。
B.路面设计步骤
a搜集沿线土质、水文、路面材料、交通组成及增长率等资料。
b确定公路所属自然区划，根据路基土质组成及干湿类型划分路段，并据此确定各路段的体积回弹模量E 。
c根据公路等级、确定路面等级及面层的类型。
d确定路面各结构层，进行结构组合设计。
e计算路面厚度，根据路基干湿类型的不同，拟定结构组合方案。
f绘制路面结构设计图。
9涵洞设计
当公路跨越沟谷、河流，人工渠道以及排除路基边沟内水流，就需要修建横向排水构造物。
A涵洞选择位置
（1）涵洞位置要服从路线走向；
（2）路线通过地区，不能因涵洞设置不当造成排洪不畅而冲毁路基，积水淹田或农业灌溉和正常交通受到影响，更不能因桥涵洞的设置留下洪涝隐患。
（3）顺流水方向设涵，尽量做到：进口要顺，水流要稳。不能发生倾斜、漩涡等现象，以免冲刷洞口、堤坝和农田。
B涵洞位置确定
(1)顺沟设涵
(2)涵维与路基排水系统密切配合，布置涵位时，结合路线平、纵的设计图，综合考虑。
涵洞孔径确定
径流形成法计算流量
汇水面积小于10km²时 Qs=KXFn（m³/s）
式中：k-径流流量：n-地区指数。
但有降雨资料时 Qs=2/3C•S•F
式中：C-系数
S-相对于设计洪水频率的小时降水量
F-汇水面积
C进出口选择
1）八字墙与锥形连接的洞口
适用于平坦顺直，纵坡的高差变化不大的河沟。这两种洞口形式水利条件较好，在使用上用没有多大差别，却具有工程量小，施工简单，使用施工方便，经济性好的优点。
2）一字墙护坡洞口
适用于边坡规则的人工渠道或天然河沟挡土墙外，这种形式工程量小，在窄而深、河床纵断面的变化不大的天然河沟处亦可用。
3)涵洞孔径计算
根据《公路小桥涵手册》选取适用的标准跨径
D涵洞设计步骤
(1)全线涵位选择及布置，并标以纵断面图上。
(2)根据外调资料就地取材原则确定桥涵类型。
(3)按汇水面积的大小，拟定涵洞的孔径。
(4)选用标准图，确定涵洞的各部尺寸。
(5)绘制涵洞布置图
(6)计算涵洞工程数量表，编写说明，整理成图。
10全线计算说明书
a）坐标计算：
起点：
N: 4400-2.3×20=4554
E：10200-2.6×20=10148
交点1：
N：4600+4.2×20=4684
E：10400-4.8×20=10304
交点2：
N：4600+1×20=4620
E：10600-1.6×20=10568
交点3：
N：4800-0.6×20=4788
E：10800+0×20=10800
交点4：
N：4600+1.9×20=4638
E：11200+2×20=11240
终点：
N：4600+1×20=4620
E：11400+5.9×20=11518
b）坐标计算：
路线与N方向的夹角β
β1=arc tan（丨y2-y1丨/丨x2-x1丨）=50°11′40″
同理可得：β2、β3、β4、β5
路线方位角（θ）：
θ1： Δx＞0 Δy＞0 θ1=50° 11′40″
θ2： Δx＜0 Δy＞0 θ2=103°37′37″
θ3： Δx＞0 Δy＞0 θ3=54° 05′25″
θ4： Δx＜0 Δy＞0 θ4=108°49′29″
θ5： Δx＜0 Δy＞0 θ5=93°42′17″
c）路线转角（α）
α1 =θ2-θ1=103°37′37″-50°11′40″=53°25′57″ （Y）
α2 =θ3-θ2=54°05′25″-103°37′37″=-49°32′12″（Z）
α3 =θ4-θ3=108°49′29″-54°05′25″=54°44′04″ （Y）
α4 =θ5-θ4=93°42′17″-108°49′29″=-15°07′12″（Y）
d）平面圆曲线计算：
JD1处：设Ls=90，R=205，α1 =53°25′57″，该处交点桩号为：
K0+203.07。
缓和曲线终点切线角： β=180Ls/2πR=12°34′38″
圆曲线内移值： P=Ls²/24R=90²/24×205=1.65
q=Ls/2-Ls³/240R²=90/2-90³/240×205²=44.93
外距： E=（R+p）secα/2-R=26.34
切线长： T=（R+p）tanα/2+q=148.93
曲线总长： L=（α-2β）Rπ/180+2Ls=281.18
外距： Eh=(R+p)sec（α/2）=26.34
切曲差： J=2T-L=16.69
用上式计算，得
主点里程计算：
JD1 K0+203.07
- T 148.93
ZH K0+54.14
+Ls 90
HY K0+144.14
+(L-Ls) 191.18
HZ 335.32
- Ls 90
YH K0+245.32
- 1/2(L-2Ls) 50.59
QZ K0+194.73
+J/2 8.34
JD1 K0+203.07 (校核无误)
e）加宽计算：（按比例加宽）
例：JD1处，直缓点桩号为K0+54.14，R=205，Ls=90，全加宽值Bj=0.8
桩号K0+60 加宽值Bjx=（60-54.14）/90×0.8=0.05
f）超高计算：（新建公路：绕内侧边缘旋转）
例：JD1处：Lc=90 x=（ig/ih）×Lc=25.71
桩号K0+60
hcx=0.06 hcx′=0.12 hcx″=0.01
G）累计当量轴次Ne计算：
公路等级 二级公路 设计年限12年
车道系数 0.7 交通量平均年增长率 7%
汽车参数及交通量换算表
序号 车型名称 前轴重 （KN） 后轴重（KN） 后轴数 后轴轮 组数 交通量 （辆/日）
1 江淮HF150 45.1 101.5 1 双轮组 1600
2 黄河JN163 58.6 114 1 双轮组 260
3 三菱T653B 29.3 48 1 双轮组 300
4 小汽车 100 1 双轮组 1000
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量
Nh= 2212，属重交通等级
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时：
路面营运第一年双向日平均当量轴次 ： 3672
设计年限内一个车道上的累计当量轴次 ： 1.678287E+07
属重交通等级
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 ：
路面营运第一年双向日平均当量轴次 ： 3663
设计年限内一个车道上的累计当量轴次 ： 1.674174E+07
属重交通等级
路面设计交通等级为重交通等级
公路等级 二级公路
公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1
路面设计弯沉值 ： 23.7 (0.01mm)
层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1 31
2 粗粒式沥青混凝土 8 25
3 水泥稳定碎石 6 3
（7） 涵长计算
如桩号K0+980算
①.路中线左侧涵长：
L1=B1+c+(H1-a)m/（1+im）=5+0.4+（2.45-1.2）×1.5/（1+2%×1.5）
L1=7.2m
②.路中线右侧涵长：