摘 要

本设计路段位于省道101线沙湾段，路段全长约5.7KM，二级公路，双向二车道，路基宽度10米。共设置6个交点，7个变坡点。设圆管涵9道。结合沿线自然条件，按相关规范规定的主要技术指标，进行了路线平面设计和纵断面设计；绘制了1KM长的路基横断面，完成了路基排水、边坡防护和挡土墙设计；提出了半刚性基层沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种路面方案，完成了路面结构设计工作。

关键词：二级公路;路线设计;路面设计;路基设计

Abstract

The designed section is located at the Shawan section of Provincial Highway 101. The section has a total length of approximately 5.7 KM. The road section is Grade 2 highway with two-way two-lane, and the width of roadbed is 10 meters. A total of 6 intersections and 7 slopes are set in the entire road section. According to the natural conditions along the line and the main technical specifications stipulated in the relevant specifications, the route design and vertical section design were carried out. Then a 1KM-long roadbed cross-section was drawn. The design of subgrade drainage, slope protection and retaining wall was also completed. Finally, two kinds of road surface(asphalt concrete pavement and cement concrete pavement) are proposed, and the pavement structure design work is completed.

Keywords: secondary road; route design; Pavement Design; Subgrade Design

目录

第1章 绪论 1

1.1 目的及意义 1

1.2 拟采用的技术方案及措施 1

1.3 设计主要内容 1

1.4 完成的主要任务及要求 1

1.5 相关设计依据 2

1.6 设计采用的技术规范 2

第2章 沿线自然条件 3

2.1 项目概况 3

2.2 地理位置、气象和水文条件 3

2.2.1 地理位置 3

2.2.3 气象条件 4

2.2.4 水文条件 4

2.3 区域地质构造 5

2.4 沿线工程地质条件及水文地质条件 5

2.4.1 工程地质条件 5

2.4.2 水文地质条件 6

2.5 不良地质 6

2.5.1 泥石流 6

2.5.2 崩塌 6

2.5.3 强震区 7

2.5.4 积雪 7

2.5.5 水毁 8

2.6 特殊性岩土 8

2.6.1 盐渍土 8

2.6.2 湿陷性土 8

第3章 平面设计 9

3.1 公路等级论证 9

3.2 行车速度论证 10

3.3 公路平面技术标准论证 10

3.3.1 直线 10

3.3.2 圆曲线 10

3.3.3 圆曲线超高 10

3.3.4 圆曲线加宽 11

3.3.5 回旋线 11

3.3.6 平曲线长度 12

3.3.7 视距 12

3.4 选线 12

3.3.1选线的目的 12

3.3.2选线的原则 12

3.5 平曲线设计 13

3.4.1方案一平曲线设计 13

3.4.2方案二平曲线设计 18

第4章 纵断面设计 24

4.1 纵断面技术标准论证 24

4.1.1 纵坡 24

4.1.2 坡长 24

4.1.3竖曲线 24

4.2纵断面设计 24

4.2.1方案一纵断面设计 25

4.2.2方案二纵断面设计 30

4.3 方案比选 35

第5章 横断面设计 37

5.1 横断面技术标准论证 37

5.1.1 一般规定 37

5.1.2 车道数和车道宽度 37

5.1.3 路肩宽度 37

5.2 横断面布置 37

5.3 路拱的确定 38

5.4 圆曲线超高 38

5.5 圆曲线加宽 40

第6章 路基排水与防护工程设计 41

6.1 路基排水平面布置图 41

6.2 路基排水设计表 42

6.3 边沟结构设计 43

6.4 涵洞结构设计 44

6.5 路基防护工程设计 47

第7章 挡土墙设计 48

7.1 挡土墙位置 48

7.2 挡土墙立面布置 48

7.3 挡土墙横断面尺寸拟定 48

7.4 挡土墙稳定性计算 49

第8章 路面设计 53

8.1 沥青混凝土路面设计 53

8.1.1 交通量数据处理 53

8.1.2 路面结构方案初步拟定 54

8.1.3 HPDS计算结果 54

8.2 水泥混凝土路面设计 56

8.2.1 累计当量轴次计算 56

8.2.2 可靠度系数的确定 56

8.2.3 路面结构方案初步拟定 57

8.2.4 平面尺寸、接缝及路肩形式选择 57

8.2.5 HPDS计算结果 57

8.3 方案比选 58

第9章 结语 59

参考文献 60

致谢 61

第1章 绪论

1.1 目的及意义

改革开放以来，我国在各方各面都发生了翻天覆地的变化，在公路设计建设上也发展迅猛，公路建设网络日益完善，建设能力与水平达到了一个新的台阶。公路建设与地方经济的发展是密不可分，息息相关的，公路的建设有助于带动公路网覆盖范围内地方经济的发展，地方经济的飞速发展又反过来促进地方周边公路体系的建设与完善。首先，道路建设需要大量原材料与相关机械设备，这都需要地方的支持，因此带动了地方相关产业，拉动了地方经济的发展；其次，道路建设是一个长期的过程，这给地方提供了大量的工作岗位，地方待业人员可以获得就业机会，缓解了地方政府解决闲置人口的问题；再次，道路的修建有助于推动物流业和旅游业等的发展，间接促进了地方经济的发展；然后，道路建设有助于增加城镇化进程，提高地方基础设施建设；最后，道路建设有利于区域资源配置，增加了区域间物资交换与、文化交流。

因此，省道101线沙湾段公路的改建，为了满足当地交通需求，为开发运输当地矿物资源提供交通运输能力，有助于带动道路沿线文化交流与经济发展，对于促进多民族交往，提高各民族凝聚力，维护边防安全，增强国防能力，都有着重大意义。

1.2 拟采用的技术方案及措施

本次毕业设计路线选择采用纸上定线为主。纸上定线是在室内的大比例尺定型图的上进行的一种定线方法。平原微丘地形平坦，，追求控制点间路线短捷顺直；而山岭、重丘区地形复杂，定线的重点是安排好纵坡。

为合理地确定路线走向，选择最有利的线位，对于选线定线的障碍，要因地制宜地采取穿越、绕避等方法加以克服。定线时，综合考虑平，纵、横三方面的关系，充分利用有利地形，定出经济合理的路线。根据现场调查资料，在导线平面图标出路线走向的控制点和控制路段，根据控制点调试路线，选出最佳方案。在保证技术要求的前提下，应充分利用现有资源景观，发挥自然环境功能，以保障公路与自然景观的协调。

1.3 设计主要内容

主要内容包括：设计资料的收集及分析；公路等级确定和技术标准论证；路线方案比较和选择；路线技术设计；路基工程设计；路面工程设计。

1.4 完成的主要任务及要求

路线包括：路线平面设计图；路线纵断面设计图；直线、曲线及转角表等。

路基包括：路基设计表；路基标准横断面图；路基横断面图；路基土石方数量表；路基排水设计表；路基排水设施设计图；路基防护及支挡工程设计图；涵洞一般设计图。

路面包括：路面结构方案选择；路面结构设计；路面结构设计图。

设计图纸：不少于20张（A3规格）。

1.5 相关设计依据

杨少伟.道路勘测设计[M].北京:人民交通出版社,2009.

孙家驷.公路小桥涵勘测设计[M].北京:人民交通出版社,2017.

黄晓明.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2017.

靳卫东.公路施工组织与概预算[M].北京:人民交通出版社,2015.

黄融,顾金山,刘千伟等.公路与城市道路设计手册[M].北京:人民交通出版社,2016.

姚祖康.公路设计手册:路面[M].北京:人民交通出版社,2006.

1.6 设计采用的技术规范

JTGB01-2014,公路工程技术标准[S].

JTGD20-2017,公路路线设计规范[S].

JTGD30-2015,公路路基设计规范[S].

JTGD50-2017,公路沥青路面设计规范[S].

JTGD40-2011,公路水泥砼路面设计规范[S].

第2章 沿线自然条件

2.1 项目概况

本项目为新疆地区省道101线沙湾段公路改建工程，本项目所在S101线从天山山脉中低山区穿过，路线处于山区丘陵中。区域内横向路网则十分发达，由北部荒漠至南部山区依次分布着G335线、S201线、S312线、S224线、S219线、G30线、G312线、S115线、S101线，均为联通东西的横向干线。本项目距北疆地区最为重要的东西向通道（G312线、G30高速公路）横向35-45千米，与其处于平行走向。区域内纵向路网初步形成，但整体等级较低。除G216、G217线作为整个北疆地区公路主骨架外，本项目局部区域现有S101公路与沙湾县城基本连通，纵向公路已经形成由S223线以及规划的S224线、S219线延长线组成的网络。沙湾县境内，通过以上的纵向省道网及部分农村公路，在南北向联通了南部山区、中部冲积平原及北部戈壁荒漠。

项目区位于剥蚀构造丘陵区，大部分段落为丘陵地貌，局部段落为河流侵蚀堆积地貌，地形起伏较大，地形地貌较简单；岩土种类较多，主要为粉质粘土、粉土、圆砾、角砾及卵石，局部出露侏罗系砂岩。工程区不良地质主要为强震区、泥石流、崩塌、水毁的影响；特殊岩土主要为盐渍土、湿陷性土；本项目处于地震动峰值加速度PGA为0.30g，抗震设防烈度为Ⅷ度，属于强震区，地形起伏大，场地为抗震不利地段；水文地质条件简单。综合上述条件，可以判断本项目为工程地质条件较复杂场地。

2.2 地理位置、气象和水文条件

2.2.1 地理位置

省道101线沙湾段公路工程项目位于沙湾县境内，距离沙湾县城约46公里。地理坐标东经85°42'07.4"～85°13'27.5"，北纬43°56'44.2"～43°59'13.6"之间，主体方向是由东向西。

区域内总体地势南高北低，受北天山纬向构造影响，地形呈明显分带性，南部北天山西段的天格尔山、依连哈比尔尕山，为侵蚀构造高山区和中山区；向北至准噶尔盆地南缘为侵蚀构造低中山区、山间洼地、侵蚀构造低山区和向北倾斜的洪积平原区。因此在区域内由南向北可依次划分为侵蚀构造高—中山区、侵蚀构造低中山区、山间洼地、侵蚀构造低山区和山前洪积倾斜平原区五个地貌单元。

本项目走廊带内地形、地貌大致划分为剥蚀构造丘陵工程地质区、河流侵蚀堆积工程地质区二个地貌单元，地貌条件较为简单。海拔1180-1890米，大部分路段山势较为平缓，表层覆盖第四系黄土及砾石层，植被较丰富，多为草本植物。河谷地貌主要特点为河谷陡峻，河床下切数十米至百米，河床及两岸阶地地层主要为卵砾石，局部基岩出露。路线公路自然区划属于Ⅵ4区，即西北干旱区的天山-界山山地区。

2.2.3 气象条件

S101线基本处于天山山脉中段中低山区，沿线属大陆性干旱气候区，总的特点是冬季漫长寒冷，降雪量大，积雪厚，夏季较短，降水量多，气候凉爽。由于路线主要位于中低山丘陵区，气候受垂直高度影响，与北部平原区有明显差异，冬季温度相对稍高，夏季温度相对较低。由于该区域热量不足，夏季较凉爽，无霜期较短，年降水量较大，蒸发量较小。

沿线地基土丘陵地貌段为粉质黏土、粉土，河流侵蚀地貌以圆砾、角砾、卵石等，地下水位埋藏深度一般均大于5m。根据规定，粉质黏土的平均含水量ω＜ωp 2，冻前地下水位至地表的距离hw＞2m，地基土冻胀等级为Ⅰ级，冻胀类别为不冻胀；圆砾、角砾、卵石中黏粒含量≤15%，不考虑冻胀性。作为涵洞地基不考虑冻胀影响。

2.2.4 水文条件

本路所跨越的河流属冰川融雪和山区降水补给型的常年性和季节性河流，河道狭窄，坡度陡峻。春季气温升高，积雪融化形成短暂的融雪洪水(春讯)，夏季冰川融化，同时山区内大量降水可形成洪水。春、夏两汛，常有洪水暴涨现象，来势凶猛，历时短暂，对道路产生严重破坏的现象时有发生。而枯水季节，大多数河流干枯无水，形成断流。

本项目路线经过地区水系较丰富，跨越的较大河流共3条，自东向西依次为宁家河、金沟河、大南沟河。PH值在7.2左右，水质较好，属淡水，是附近农牧民的生活用水水源。

（1）地表水

宁家河：发源于新疆天山北坡中段依连哈比尔尕山海拔4630米的桥勒沟，河流全长约100千米，流域总面积1400平方千米，年总径流量0.9亿立方米。宁家河水源以降水、融雪水补给为主。

金沟河：发源于依连哈比尔尕山的阿尔卡特峰冰川，全长120千米，集水面积1256平方千米，年总径流量3.24亿立方米，平均流量每秒10.2立方米，最大流量214立方米/秒，最小流量1.19立方米/秒。

大南沟河：介于金沟河和巴音河之间，河道全长约132千米，（其中小南沟35千米），集水面积182平方千米，流域面积783平方千米，年径流量为0.45亿立方米，平均流量2.44立方米/秒。

路线区域水流形式主要为地表水。

（2）地下水

本区地下水类型分为基岩孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水，主要来自冰川融水、融雪水、大气降水入渗补给。

基岩裂隙水补给主要依靠大气降水通过基岩裂隙、风化节理垂直入渗。线路出露岩层多为泥岩、泥质砂岩、砾岩，岩层透水性较差，一般不含地下水。线路无较大区域性断裂构造，各岩层构造裂隙相对不发育，故基岩裂隙水较少，主要贮存在强风化和弱风化岩体的裂隙、节理中，地下水主要沿裂隙以下降泉的形式沿冲沟汇入河流，补给河流，泉水水量较小，一般小于1L/s，没有统一的地下水位。

松散岩类孔隙水由冰川融水、融雪水、大气降水和基岩裂隙水补给，主要分布在山间洼地内，地层主要为第四系上更新统－全新统洪积层（Q3－4pl），岩性为角砾、砾砂、砾质粉土和含砾粉土等，地下水位属孔隙潜水，水位埋藏深度一般为5～10m，对路基影响不大。在沿线各河谷中，地下水主要赋存于第四系全新统冲积层中，岩性为漂卵石、卵石、圆砾，富水性好。地下水沿河谷向下游径流，在部分地段受到基岩阻隔出露地表转化为地表水。由于与河水关系密切，其水质较好。

2.3 区域地质构造

线路位于北天山西段的天格尔山与依连哈比尔尕山北麓、准噶尔盆地南缘，区内受南北向主压应力作用，形成东西向展布的北天山纬向构造体系，这些东西向构造控制着北天山和准噶尔盆地南缘的地形地貌、地质构造和地震活动情况，在经历多期次构造运动后，形成现在山区与盆地分带明显的地貌形态。

2.4 沿线工程地质条件及水文地质条件

2.4.1 工程地质条件

沿线为河流侵蚀堆积地貌，地形起伏较大，地表多为圆砾，路线基本为低填深挖。地基土为圆砾，揭示厚度2.8-3.0m，未揭穿，灰黄色，稍湿，中密，亚圆状，分选较好，填充中、粗砂，母岩为砂岩、砾岩、花岗岩等，卵、漂石含量约3%-5%，地基土承载力基本容许值[fao]=400kPa，土石工程分级Ⅲ级。

2.4.2 水文地质条件

本路所跨越的河流均发源于天山北麓，属冰川融雪和山区降水补给型的常年性和季节性河流，河道狭窄，坡度陡峻。春、夏两汛，常有洪水暴涨现象，来势凶猛，历时短暂；而枯水季节，大多数河流干枯无水，形成断流。

本项目路线经过地区水系较丰富，跨越的较大河流共3条，自东向西依次为宁家河、金沟河、大南沟河，均为常流水。水质较好，属淡水，是附近农牧民的生活用水水源。其余一些冲沟、河沟内为季节性水流或水量较小。

拟建路线区域地下水主要由冰雪融水及河流的侧向补给，地下水主要发育在地势低洼的冲沟及大的河床附近，地下水类型主要为潜水。由于受地表径流及季节的影响，变化幅度非常大。

2.5 不良地质

2.5.1 泥石流

本线路泥石流多分布于金沟河和大南沟河河谷的两岸阶地上，以沟谷型泥石流为主，规模一般不大。河谷两岸山坡上（流通区）分布，路线横向穿过阶地上的小型沟谷，在线路左侧的山顶高阶地上分布有厚度较大的近直立圆砾、卵石层，为泥石流的形成区，逢大的降水时，山顶上松动的卵石层将倒塌或零星的掉落而下，堆积在山坡角(堆积区)，形成坡积裙或洪积扇。从水源类型分为冰雪融水型泥石流，按地貌部位分为山区泥石流，从流域特征上分为沟谷型泥石流，按物质组成分类为水石流，从固体物质提供方式上分为崩塌泥石流，按物质状态分类为稀性泥石流。堆积区形成固定沟槽，泥石流冲出沟谷，呈扇形堆积于沟口，易冲断路基或淤塞道路。

沿线无大的泥石流发育，且目前发育的泥石流基本已稳定，由于冲沟及洪积扇规模都很小，降雨后洪水流量较小，携带的泥、石等固体物质很少，不会造成大的破坏。路线在泥石流发育段通过无可避让时可采取排洪、导流措施，可有效防止洪水或泥石流对道路的危害。

2.5.2 崩塌

本项目地貌上为低山丘陵区，地形起伏较大，路线基本沿老路而行，现有老路挖方段落较多，形成的路堑边坡坡度较陡，特别是金沟河和大南沟河两岸河流阶地处， 挖方路堑坡面坡度约60°-80°，在雨水及融雪水的冲刷作用下局部形成崩塌，影响道路行车安全。

崩塌段落均为老路路堑边坡，且均为土质边坡，建议对老路路堑边坡设置合理的坡率，清除坡面上不稳定块体，同时建议设置护面墙或坡脚设置2.0-5.0m的挡墙，防止雨水冲刷坡面在坡脚形成砾石堆积体。

2.5.3 强震区

本项目地震烈度Ⅷ度，属于强震区，因此对桥梁设计需满足《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01—2008)相关规定。同时，山区段，路线避免高填方、深路堑，并尽量避让高陡坡体。

（1）工程场地

本项目沿线基本为丘陵地貌，河流侵蚀堆积地貌，地形起伏较大，非岩质路堑边坡较多。丘陵区地基土主要以粉质黏土为主，属于中软土地段，河流侵蚀区地基土以圆砾和卵石土为主，属中硬土地段，依据《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）7.10.4，综合评判属于抗震不利地段。

（2）活动断裂

本段路线所在区域存在全新世活动断裂，相关构造物应进行采取必要的抗震设防措施。

（3）场地类别

场地丘陵区地基土类型为中软土，覆盖层厚度在3～50m，河流侵蚀区地基土类型为中硬土，覆盖层厚度在大于5m，依据表7.10.2，本段场地类别为Ⅱ类。

2.5.4 积雪

线路主要位于低中山、丘陵区，冬季降雪量较大，大雪时降雪厚度可达40～50cm。根据气象资料山区风力比平原区小，而冬季风力又小于其他季节，且风向变化很少，因此风吹雪造成的积雪灾害很轻。

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