二级公路设计计算书.pdf
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1、目 录设计内容第一部分平、纵、横三维断面设计.一、平面线形设计.二、纵断面设计.三、横断面设计.第二部分路基设计 45第三部分挡土墙设计.A重力式挡土墙设计 52B加筋式挡土墙设计 63第四部分公路路面结构设计计算.A刚性路面设计 64B柔性路面设计 78第五部分施工组织设计 87第六部分施工概预算 92第七部分工程量计算汇总112一级公路设计 摘要:本设计是平原微丘区一级公路方案设计。第一步是三维空间设计,其中包括:平面设计、纵断面设计、横断面设计、防护工程设计(重力式挡土墙和加筋式挡土墙)及路基路面设计(刚性路面和柔性路面);第二步是施工组织设计,包括:技术方案设计,施工进度设计,工料机调
2、配表及材料供应曲线;第三步是概预算设计,求出工程总造价;其中概算为手工计算,预算为计算机辅助计算。同时也给出了各部分内容相关的表格与图纸。关键字:一级公路 设计 施工组织 概(预)算 Abstract:The design is a freeway formula design.First,the route three-dimensional space isdesigned,which include planedesign,cross section design,profile design and shelter design,subgrade and pavement design
3、(both flexible pavement and rigid pavement)as well.Second theworking organizition design is worked out,which include technical formula design,working flowdiagram design,and so on.Last,I work out the budget and estimating of the design,and get thelump sum,of which estimating is carried out by hand,wh
4、ile budget is done by CAD.At the sametime,it present the reletive table and working drawing.Keywords:freeway design working organizition estimating(budget)第一部分:平、纵、横三维断面设计选线1.平原地区公路路线特点:平原地区地面高度变化微小,有时的轻微的起伏和倾斜,平原地区除泥沼、盐渍土、河谷漫滩、海边滩涂等外,一般多为耕地,分布有各种建筑设施,居民点较密,在天然河网地区,还有水塘、河叉、沟渠多等特点,因此平原地区选线一方面由于地势较平坦,
5、路线纵坡及曲线半径等儿何要素比较容易达到较高的技术标准;另方面往往由于受当地自然条件和地物的障碍以及支援农村建设需要的限制选线要考虑各方面的因素。平原地区地形对路线的限制不大,路线的基本线形,多顺直短捷,如在两控制点之间既无地物、地质等障碍,也无应迁就的风景、文物及居民点等,则与两控制点直线连线相吻合的路线是最理想的,这只有在荒芜人烟的草原和海边滩涂才有可能。而在一-般地区,农田密布,灌溉渠道网纵横交错、城镇、工业区较多,居民点也比较密集,由于这些原因,按照公路的使用任务和性质,有的需要靠近它,有的需要避绕,从而产生了路线的转折,虽然增厂了距离,但这也是必要的,因此平原地区选线,先是把路线总方
6、向内所规定绕过的地点,如城镇、工厂、农场、乡村以及风景文物地点作为控制点,然后在大控制点之间进行实地踏勘,了解农田的优劣及地理分布情况,确定哪里可以穿过,哪里应该饶行,从而建立一系列中间控制点,控制点之间以直线为主,在直达的基础上作适当的调整,使路线的平纵断面配合好。2.平原一级公路设计要求及特点平原地区一级公路工程技术标准应为汽车专用公路,工程技术标准要求较高,要求设计行车速度达到lOOkm/h;平曲线不设超高最小半径4000m,一般最小半径700m,极限最小半径400m;竖曲线最大纵坡不大于4%,坡段最小长度不小于250m,凸形竖曲线极限最小半径6500m,-般最小 半 径10000m,凹
7、形竖曲线极限最小半径3000,一般最小半径4500m,竖曲线最小长度85m;路基顶宽不小于23m;设计洪水频率为百年一遇,要达到这样高的技术标准,是比较困难的,因为设计时不但需要考虑地形、地质、水文、气象、地震等自然因素的影响,同时还要受到当地经济、土地资源,筑路材料来源、施工条件、劳动力状况诸多因素的限制,这要求我们在路线设计时要做到规范与实际相结合,在学习规范的同时,灵活应用规范,努力做到实用与经济相结合。3.平原一级公路选线原则及依据选线是在符合国家建设发展的需要下,结合自然条件选定合理路线,使筑路费用与使用质量得到正确的统一,达到行车迅速安全,经济舒适及构造物稳定耐久,易于养护的目的,
8、选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策,深入实际,综合考虑路线、路基、路面、桥涵等,最后选出合适的路线。4.平原地区公路选线应符合以下原则(1).根据道路使用任务和性质,综合考虑路线区域国民经济发展情况与远景规划,正确处理好近期与远景的关系,在总体规划的知道下,合理选择方案。(2).认真领会任务书的精神,深入现场,多跑、多看、多问、多比较,深入调查当地的地形、气候、土壤、水文等自然情况,以利于选择有价值的方案进行比较。(3).充分利用有利地形、地势,尽量回避不利地带,正确运用技术标准,从性车的安全、畅通和施工养护的经济、方便着眼,对路线与地形的配合加以研究,做好路线平、纵、横三方面的结合,力
9、求平面短捷舒顺,纵断面平缓、均匀,横断面稳定、经济。平原地区河道密布、沟塘众多,在交通工程建设中,特别是高等级公路建设中,桥涵构造物及沟塘软基处理增多,使得工程造价大大增加,在一级公路中,桥涵构造物和沟塘处理费用要占总造价的一半以上,因此所选路线直接影响着工程的总造价,在选线时要作认真的比较,绕避沟塘和减少中小桥涵的数量、合理选择大桥桥位可使桥长缩短,交角变小,但这样往往又会使路线变小,对一些方案的路线,进行估算比较后选择造价较低的路线,有时在个别地段,由于地形限制,要达到一级路的要求需要增加相当大的费用,例如沿河路线要跨越该河时,由于该河较宽且为等级航道,如果达到一级公路技术标准,要么使大桥
10、角度斜穿河道,要么在桥头设匝道,大桥大角斜穿河道相应就增加了桥长和跨径,角度越大增加越大,所需要的费用也就越多;在桥头设置匝道,由于是等级航道,通航净空较大,桥头较高,要使匝道部分平曲线,竖曲线达到一级路要求,匝道将会很长,也就是说大大增加了路线长度,增加了费用,为了减少费用,在这些地段的路线常采用规范规定的极限值,甚至在极个别情况下,采用低于规范极限值的标准,这样虽使个别地段标准有所降低却省了数目可观的费用,同时通过交通工程的设计如设置急速标记、减速车道、加速车道等,弥补线形的不足,使路线线形总体能达到设计要求。(4).充分利用土地资源,减少拆迁,就地取材,带动沿线城镇及地方经济的发展。平原
11、地区多数是鱼米之乡,土地肥沃,水资源丰富,但是人口密集,特别是耕地尤为紧张能,人均耕地0.51.0亩,修条高等级公路要占用许多土地,在选线时,要考虑到尽可能少占耕地,不破坏农田水系,常用的方法是利用河堤,利用河堤好处较多,除了节省耕地,不破坏水系外,还有以下一些好处:利用老路,这个地区以前的低等级公路大多数在河堤上建筑的,长期的自重作用和车辆荷载作用使路基沉陷趋于稳定,在路基处理时可以节省费用;可以减少拆迁,由于有老路的存在,沿线的拆迁量减少;由于河堤较高,可以节约土地用量,减少耕地的开挖,接生了耕地;可以带动沿线经济的发展,河网地区城镇、乡村多倚河而建,各乡镇间距距离较小,大多不超过10km
12、,多为一些低等级砂石路相连且人口较多,每个乡镇达到48万人,当道路等级提高后,可以带动沿线许多行业的发展,特别是旅游业,由于交通的便利,经济发展大为加快;有利于公路网路建设,利用老的低等级公路网进行技术改建,提高技术标准,改造成新型的高等级网络,可以加快路网建设的速度。5.平原一级公路选线的依据(1)平原一级公路选线的依据主要有交通部颁发的规范,实测和预测交通量,地形图,地方政府以及建设单位下发的文件,会议纪要,设计任务书等,它们是路线设计不可缺少的资料。(2)实测和预测交通量(3)地形图比例为1:100001:50000,用于路线的方案的选择(4)地方政府建设单位的下发的文件,会议纪要,设计
13、任务书是对道路设计提车的要求,在路线设计时要能充分满足这些要求6.平原一级公路选线方法和步骤平原一级公路选线方法有多种,主要有视察,初测与初步设计。实测与施工图设计等步骤:1.全面布局2.逐段安排3.具体定线道路等级的确定公路根据交通量及其使用功能、性质分为五个等级:高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。高速公路 般能适应按各种汽车(包括摩托车)折合成小客车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为25000辆以上,专供汽车分向、分道高速行驶并全部控制出入的公路。一级 公 路 一般能适应按各种汽车(包括摩托车)折合成小客车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为1500030000辆以上,专供汽
14、车分向、分道高速行驶并全部控制出入的公路二级 公 路 一般能适应按各种汽车(包括摩托车)折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为30007500辆以上,专供汽车行驶的公路。三级 公 路 一般能适应按各种汽车(包括摩托车)折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为10004000辆以上的公路。四级 公 路 一般能适应按各种汽车(包括摩托车)折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量双车道1500辆以下,单车道200辆以下。根据交通量计算确定公路等级1.已知资料路段初始年交通量(辆/日,交通量年平均增长率8%)小客车解放C A 1 0 B黄河J N 1 5 0交通S
15、H 3 6 1太脱拉1 3 8吉尔1 3 0尼桑C K 1 0 G1 8 0 03 0 05 4 01 2 01 5 02 4 01 8 02.查 标准由 公路工程技术标准规定:高速、一级公路以小客车为折算标准。各汽车代表车型与换算系数汽车代表车型车辆折算系数说 明小客车1.0W 1 9 座的客车和载质量W2t的货车中型车1.51 9 座的客车和载质量 2 t 的货车大型车2.0载质量 7 t W l 4 t 的货车拖挂车3.0载质量1 4 t 的货车3 .交通量计算初始年交通量:No=1 8 0 0+1.5 X 3 0 0+5 4 0 X2.0+1 2 0 X 3.0+1 5 0 X2.0+
16、2 4 0 X 1.5+1 8 0 X I.5=4 6 2 0 辆/日4.确定公路等级假设该公路远景设计年限为2 0 年,则远景设计年限交通量N:N=N o X (1 +严=4 6 2 0 X (1 +8%)2 0-1=1 9 9 3 8.5 辆/日由远景设计年限交通量N=1 9 9 3 8.5 辆/日,查 公路工程技术标准,拟定该公路为一级公路四车道,设计车速为8 0 k m/h。5 .查相关资料确定主要技术标准5.1 服务水平一级公路:二级服务水平,作为干线公路时采用三级服务水平5.2 建筑限界W 一行车道宽度L 2 一右侧硬路肩宽度L一左侧硬路肩宽度S i 左侧路缘带宽度S z 右侧路缘
17、带宽度 H 净空高度C 一当设计车速大于1 0 0 k m/h 时 为 0.5 m,等于或小于1 0 0 k m/h 时 为 0.2 5 mM r-中间带宽度 M z 中央分隔带宽度E 一建筑限界顶角宽度(当LW l m 时,E=L;当L 2 1 m 时,E=l m)(注:一条公路应采用同一净高,一级公路的净高应为5.0 0 m)5.3路线5.3.1车道宽度当设计车速为8 0 k m/h 时,车道宽度为3.7 5 m5.3.2 一级公路整体式断面必须设置中间带,中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成,其各部分宽度应符合:车道,其宽度为3.5 0 m;连续长陡下坡路段,危及运行安全处应设置避险车
18、道。一般值(m)最小值(m)中央分隔带2.0 02.0 0左侧路缘带0.7 50.5 0中间带宽度3.5 03.0 05.3.3 路肩宽度一般 值(m)最小值(m)右侧硬路肩宽度3.0 02.5 0土路肩宽度0.7 50.7 5-级公路应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带,其宽度为0.5 m5.3.4 一级公路的连续上坡路段,当通行能力运行安全受到影响时应设置爬坡5.3.5 路基宽度路基宽度(m):一般值:2 4.5 0 最小值:2 1.5 0 (四车道)I :各级公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和,当设有中间带、加(减)速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时,应计入这些部分的宽度。I I:确
19、定路基宽度时,中央分隔带宽度、左侧路缘带宽度、右侧硬路肩宽度、土路肩宽度等的“一般值和最小值”应同类项相加。5.3.6 停车视距:1 1 0 m5.3.7 圆曲线最小半径(m):一般值:40 0 极限值:2 5 0不设超高最小半径:当路拱W 2.0 0%时为2 5 0 0 m;当路拱2陈时为3 3 5 0。(注:直线与小于上面所列不设超高的圆曲线最小半径相衔接处应设置回旋线。回旋线参数及其长度应根据线形设计以及对安全、视觉、景观等的要求选用较大的数值。)5.3.8最 大 纵 坡:5%越岭路线连续上坡(或下坡)路段,相对高差为2 0 0 5 0 0 m时,平均纵坡不应大 于5.5%;相对高差大于
20、5 0 0 m时,平均纵坡不应大于5%,任意连续3 k m路段的平均纵坡不应大于5.5%o5.3.9最小坡长:2 5 0 m纵坡坡度(%)345最大坡长(m)1 1 0 09 0 07 0 0连续上坡(或下坡)时,应在不大于上面所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3临其长度应符合纵坡长度的规定。5.3.1 0竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲线半径(m)一般值45 0 0极限值3 0 0 0凹形竖曲线半径(m)一 般 值3 0 0 0极限值2 0 0 0竖曲线最小长度(m)7 0三、平纵横综合设计1.平纵线形的协调为了保证汽车行使的安全与舒适,应把道路平、纵、横三面结合作为
21、主体线形来分析研究,平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线,并保持视觉的连续性,平原地区地势平坦,纵断面以平坡为主,上、下坡多集中中在大、中桥头,由于有通航要求,桥面标高相对两侧路面标高要求高出许多,因此在桥头,桥面通常设置竖曲线,竖曲线半径要适当,既要符合一级公路技术指标要求,又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价,而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交,以减少构造物的工程量及设计施工难度,节约经费,减少造价。(1)平曲线与竖曲线的配合(2)长直线上设置竖曲线,平原区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线,资料显示小坡差多处变坡
22、视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈,西绕城公路有一段5 6 7 0 3 7 m的长直线,同时要满足0.3%的排水纵坡,设计时采用较大的竖曲线半径方法,以获得较好的视觉和行车效果。(3)透视土的运用,平纵线形配合受到各种因素的制约和影响,同时要避免一些不良的组合,如长直线上不能设计小半径的凹曲线,直线段内不能插入短的竖曲线等,运用透视图进行检验是很好的方法,设计时对有疑问的路段进行透视图的检验,效果较好。(4)平面与横断面的综合协调主要是超高的设计。2.线形与环境的协调(1)定线时尽量避开村镇等居民区,减少噪音对居民生活带来的影响,同时采用柔性,沥青混凝土路面以减少噪音
23、。(2)路基用土由地方政府同意安排,利用开挖鱼塘或沟渠,避免乱开挖,同时乂利于农田、水利建设。(3)注意绿化,对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护,在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。(4)对位置适当的桥梁在台前坡脚(常水位以下)设置平台,以利非机动车辆和行人通过。(5)对位于公路两侧的建筑物建议注意其风格,以求和道路想协调,增加美感。3 .纵断面线性与景观、城镇规划的结合4 .利用老路时的平、纵、横综合设计5 .远近期结合的平、纵、横综合设计四、平面线形设计1.设计的线形大致如下图所示:JDCBDAJD aC O由图计算出起点、交点、终点的坐标如下:A:(6 9.3 8 8,-4
24、 2.8 5 7)J D 1:(-4 9 2.8 5 7,1105.102)J D 2:(-115 4.08 3,2 18 8.4 09)D:(-13 5 2.7 6 2,3 114.2 5 2)路线长、方位角计算(1)A B 段nA R_ J(-4 9 2.8 5 7-6 9.3 8 8)2+(1105.102-4 2.8 5 7)2=12 7 8.2 5 2/n (1105.102 +4 2.8 5)p=ar ct s-AB(-4 9 2.8 5 7-6 9.3 8 8)=6 3 5 4 18 因为图在第二象限里,故eAB=18 0-6 3 5 4 18 =116 05 4 2(2)B C
25、 段DBC=13 5 2.7 6 2 +4 9 2.8 5 7)2+(2 18 8.4 09 -1105.102)2=12 5 9.16 3机BBC=ar ct g(2 18 8.4 09-1105.102)(115 4.08 3-4 9 2.8 5 7)=5 8 3 6 3 因为图在第二象限里,故0BC=18 0-5 8 3 6 3 =12 1 2 3 5 6,(3)C D 段CD=7(-1 3 5 2-7 6 2+12 5 4.08 3)2+(3 114.2 5 2 -2 18 8.4 09)2=9 4 6.9 2 mPCD=ar ct g(2 18 8.4 09-3 114.2 5 2)
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