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河南省某市二级公路设计

河南省某市二级公路设计

该工程属于平原微丘地貌,为粉质土。当地地形图显示多鱼塘、经济作物田,地形平坦,地面自然坡度不大,路线平、纵线形和横断面不受地形限制。其间有高差相对较小的陡坎,地面高程在55.0m~75.0m之间。

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  • 详细描述

    河南省某市二级公路设计

    1 工程概述
    1.1 沿线自然条件
    1.1.1 地形、地貌
    拟建XX公路位于XX市XX县境内,属于平原微丘地貌,为粉质土。当地地形图显示多鱼塘、经济作物田,地形平坦,地面自然坡度不大,路线平、纵线形和横断面不受地形限制。其间有高差相对较小的陡坎,地面高程在55.0m~75.0m之间。
    1.1.2 气象水文
    该区地处亚热带向暖温带过渡区,属于Ⅳ2区—东南湿热区,该区雨量充沛,雨型季节性强,无霜期较长。该地区日照充足,年均1900-2100小时;七月平均最高气温大于30°C,年最低气温-15.0°C ~-9.0°C,年平均气温15.4°C;年平均降水量为1250mm,降雨量随季节变化较大,降雨量多集中在夏季七、八、九月份,占全年降水量的55%以上,往往造成洪涝灾害,而冬春少雨,易出现干旱;无霜期年平均为237天,最长为266天,最短为205天;最大冻土深度为20cm。
    1.2 公路等级的确定
    1.2.1 公路等级划分
    公路根据功能和适应的交通量分为以下五个等级:
    (1)高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路
    ①四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆;
    ②六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量45000~80000辆;
    ③八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000~100000辆。
    (2)一级公路为供汽车分向、分车道行驶,并可根据需要控制出入的多车道公路
    ①四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000~30000辆;
    ②六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆。
    (3)二级公路为供汽车行驶的双车道公路
    双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000~15000辆。
    (4)三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路
    双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000~6000辆。
    (5)四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路
    ①双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下;
    ②单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。
    1.2.2 设计交通量预测
    高速公路和具有干线功能的一级公路的设计交通量应按20年预测;具有集散功能的一级公路,以及二、三级公路的设计交通量应按15年预测;四级公路可根据实际情况确定。
    交通量换算采用小客车为标准车型。各汽车代表车型和车辆折算系数规定见表1-1。
                          各汽车代表车型与车辆折算系数                 表1-1
    汽车代表车型 车辆折算系数 说明
    小客车 1.0 ≤19座的客车和载质量≤2t的货车
    中型车 1.5 >19座的客车和载质量> 2t~7t的货车
    大型车 2.0 载质量>7t~≤14t的货车
    拖挂车 3.0 载质量>14t的货车
    拟建XX公路调查交通量组成:
    小汽车:524辆/日;
    解放CA15:1020辆/日;
    东风EQ140:550辆/日;
    黄河JN162:350辆/日。
    拟建XX公路交通量折算(采用以小客车为标准的折算系数):
    小汽车:524辆/日×1.0=524辆/日;
    解放CA15:1000辆/日×1.5=1530辆/日;
    东风EQ140:520辆/日×1.5=825辆/日;
    黄河JN162:350辆/日×2.0=700辆/日。
    辆/日。
    根据当地的交通量调查,当地汽车年平均增长率为6%,则远景年的设计平均日交通量为:8092辆/日
    式中:—设计年平均日交通量,辆/日;
    由上可知,拟建XX公路的年平均日交通量为8092辆,根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003),XX公路拟采用二级公路。
    1.3 道路选线
    1.3.1 选线的一般原则
    选线要综合考虑多方面的因素,妥善处理好各方面的关系,其基本原则如下:
    (1)在道路设计的各个阶段,应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究,在多方案论证、比选的基础上,选定最优路线方案。
    (2)路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下,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。在工程量不至于大量增加时,要尽量采用较高的技术指标。
    (3)选线应注意同农田基本建设相配合,做到少占田地,并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。
    (4)通过名胜、风景、古迹地区的道路,应注意保护原有自然状态,其人工构造物应与周围环境、景观相协调,处理好重要历史文物古迹。
    (5)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查,弄清它们对道路工程的影响,对严重地质不良路段,一般要尽量绕避。
    (6)选线应重视环境保护,注意由于修筑道路,汽车运营所产生的影响和污染,如:
    ①路线对自然景观与资源可能产生的影响;
    ②占地、拆迁房屋所带来的影响;
    ③路线对城镇布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成的分割而产生的影响;
    ④汽车噪音对居民及尾气对大气、水源、农田所造成的污染及影响。
    上述选线原则,对于各级道路都是适用的。但在具体掌握这些原则上,对于不同等级的道路应有所不同。如高等级公路的定线方向不要偏离总方向太远,需要与沿线城镇连接时,宜用支线连接。而对于等级较低的地方道路,主要为地方交通服务,多联系一些城镇是无可非议的。
    1.3.2 方案比选
    本线路的选定主要从以下方面重点考虑:
    (1)正确处理路线与农业的关系
    由于本区农业以经济作物田为主,所以更要求少占和不占农田,还需要考虑公路的修建能给当地农业带来的活力,方便产品的外运。
    当地渔业养殖也较发达,道路的修建要对产品的及时外销起到良好的作用。
    路线应与农田水利建设相配合,有利于农田灌溉,尽可能少和灌溉渠道相交,把路线布置在渠道上方非灌溉一侧或渠道尾部。
    (2)合理处理路线与居民点的联系
    该区有较多的城镇村庄,由于在平原微丘区修建道路,道路平、纵和横断面设计基本不受限制,所以要尽量减少道路的穿越,做到“靠村不进村,利民不扰民”,既方便运输又保证安全。
    一般沟通县、乡、村直接为农业运输服务的公路,必须穿越时,要保证足够的路基宽度和行车视距,以保证行人和行车的安全。
    (3)路线应尽量避开重要的电力、电讯设施
    本线路通过区靠近铁路和312国道一带形成的电力、电讯输送网络,设计道路时,要保证足够的距离和净距,尽量不拆或少拆各种电力、电讯设施。
    (4)注意土壤水文条件
    该区地势较平,地下水位高,使路基的稳定性差。特别是有大面积的鱼塘、洼地,要尽量绕避;如要穿越时,应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过,并采取有效措施,保证路基稳定,并可以适当拓宽取土填筑路基,使水塘面积不致缩小。
    (5)协调好路网结构
    该区有国家重要的京九铁路通过,且邻近有高等级的312国道通过,所以设线时要注意合理经济性,又要和当地的乡村道路相协调,处理好平面交叉,以达到路网结构的协调。
    (6)合理利用当地建筑材料
    本区道路沿线筑路材料种类较全,分布有碎石、石灰、水等多种材料,但材料分布不均匀,产地较集中。但其与国道、县道等联系紧密,交通运输方便,材料和数量均能满足本项目工程结构物、路面材料的需要。
    (7)环境保护及与自然景观的协调
    公路的施工运营中,必不可少的会对当地环境带来一定的影响,所以在施工中要采取合理的施工环保措施,如对废料的处理、桥涵施工时的污水处理、工程噪音的减少等;在公路设计、营运过程中要考虑汽车噪音和尾气对当地居民和环境的影响,要采用合理的绿化隔音带等措施。
    路基防护要突出以绿化为主的思想,构筑物要采用新颖的结构形式等,尽量使公路与周围环境和自然景观相适应,使公路融入大自然中。
    下边对方案1和方案2进行综合介绍:
    方案1:拟采用的线路总长约2537m,设置一处平曲线,其转角为右转52.2°,此方案对陡坎问题要重点解决,路线基本绕过农田和不需要穿越鱼塘,后半段沿铁路布线,和高等级的312国道一起很好的协调了路网结构。
    方案2:拟采用的线路总长约2506m,设置一处平曲线,此方案线路后半段地势平坦,但要穿越两处约三、四百米的鱼塘,此处路基处理是极为困难的,极有可能需要采用架桥通过,另外还有少量的拆迁,所以工程量和工程费用会急剧增加。且此方案与国道312相距较近且采取了平行设线,从路网结构考虑是不合理的。
    根据以上原则,拟定出两条路线走向方案,并对其进行利弊分析。比较分析结果见表1-2。
                         黄乡至槐店乡路线走向方案比选                 表1-2
      方案1 方案2
    建设长度 约2537m 约2506m
    涵洞数
    桥梁
    占用农田 少量农田 少量农田
    总体评价 该线形曲线半径符合规范要求,沿铁路布线,总体路线走势较平坦,避开了较大的鱼塘,相对方案2虽其它地段填挖土石方量稍有增加,但还是比较经济的,又和该区路网结构起到了很好的协调作用。是一条合理的路线。 线形较平缓,总路线里程与方案1基本相等,但经过两处较大鱼塘,工程施工难度较大,工程费用很高,有少量的拆迁,因此总体的造价大于方案1,且和该地区路网结构没有达到较好的协调性。
    比较结果 推荐方案  
    经过反复勘察,对以上两个方案进行综合对比,最后确定方案1作为优选方案。

    参考文献
    [1]  邓学钧.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2005.
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    [15] 中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范[S](JTG D30—2004).北京:人民交通出版社,2004.
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    [18] BEN.Vincent R.and Michacl S (1999) Analysis of road surface profiles. Journal of Transportation Engineering.125(1),50-59.

    目录
    1 工程概述 1
    1.1 沿线自然条件 1
    1.1.1 地形、地貌 1
    1.1.2 气象水文 1
    1.2 公路等级的确定 1
    1.2.1 公路等级划分 1
    1.2.2 设计交通量预测 2
    1.3 道路选线 4
    1.3.1 选线的一般原则 4
    1.3.2 方案比选 5
    2 平面设计 8
    2.1 平面线形设计 8
    2.1.1 平面线形设计一般原则 8
    2.1.2 平面线形要素组合的类型 10
    2.2 直线 12
    2.2.1 直线的选择 12
    2.2.2 直线的最大长度 13
    2.2.3 直线的最小长度 13
    2.3 圆曲线的设置 14
    2.3.1 圆曲线最小半径 14
    2.3.2 圆曲线最大半径 17
    2.4 缓和曲线 17
    2.4.1 缓和曲线的作用 18
    2.4.2 缓和曲线的最小长度 18
    2.5 平曲线要素的计算 19
    2.6 坐标计算 21
    2.7 道路平面设计成果 23
    3 纵断面设计 25
    3.1 纵坡度 25
    3.1.1 最大纵坡度 25
    3.1.2 最小纵坡 26
    3.1.3 合成坡度 26
    3.2 坡长限制 27
    3.2.1 最小坡长 27
    3.2.2 最大坡长 28
    3.3 竖曲线 28
    3.3.1 竖曲线要素 28
    3.3.2 竖曲线的最小半径和最小长度 29
    3.4 平、纵组合设计 31
    3.5 竖曲线的设计 33
    3.6 纵断面设计成果 34
    4 横断面设计 35
    4.1 道路横断面 35
    4.1.1 横断面设计的基本要求 35
    4.1.2 横断面设计步骤 36
    4.1.3 行车道宽度 36
    4.1.4 路肩 36
    4.2 路拱和超高 38
    4.2.1 路拱的设置 38
    4.2.2 超高设计 39
    4.3 视距的保证 42
    4.4 土石方的计算与调配 42
    4.4.1 横断面面积的计算 43
    4.4.2 土石方数量的计算 43
    4.4.3 土石方的调配 44
    4.5 横断面设计成果 46
    5 路基设计 47
    5.1 路基设计的一般要求 47
    5.2 路基的类型 48
    5.3 路基的基本构造与设计 48
    5.3.1 路基高度 48
    5.3.2 路基边坡 49
    5.3.3 路基压实 51
    5.3.4 路基的附属设施 52
    5.4 路基坡面防护 53
    6 路面设计 54
    6.1 路面分类 54
    6.2 路面结构分层及选用 55
    6.2.1 路面结构分层 55
    6.2.2 路面面层的选用 55
    6.2.3 沥青路面结构设计步骤 56
    6.4 路面结构具体设计 56
    6.4.1 结构层设计计算 56
    6.4.2 各项指标的验算 62
    7 排水设计 64
    7.1 路基路面排水设计原则 64
    7.2 路基排水设计 65
    7.2.1 边沟 65
    7.2.2 截水沟 66
    7.2.3 排水沟 67
    7.2.4 跌水 68
    7.3 路面排水设计 68
    7.3.1 路面表面排水 68
    7.3.2 路面内部排水 69
    7.3.3 边缘排水系统和排水基层的排水系统 69
    8 专题——软土地基处理 71
    8.1 软土地基处理的目的 71
    8.1 软土地基处理方法归类 72
    8.2 本工程处理措施 73
    9 谢辞 76
    参考文献 77
    附录A 图表

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