摘 要

　　XX省XX至XX高速公路起于XX鎮長(cháng)提,止于xx,于規劃的XX高速公路XX段對接.本設計選取第一合同段K1+600~K4+700段,全長(cháng)3.1公里.根據施工圖設計路線(xiàn)方案,全線(xiàn)采用雙向四車(chē)道高速公路標準,設計速度100km/h,路基寬度26.0m,橋涵設計荷載為公路-1級,橋路同寬.主要設計內容包括:平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計、防護工程設計(重力式擋土墻)、路面設計(瀝青混凝土柔性路面)及橋梁設計.  其中,平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計、防護工程設計采用手工計算、繪圖;路面結構設計、路面厚度計算和面層拉應力驗算采用公路路面結構設計系統HSP2000進(jìn)行設計;橋梁工程采用橋梁結構分析軟件BSAS進(jìn)行設計.

　　關(guān)鍵字:高速公路   路線(xiàn)   路基    路面   擋土墻   橋梁

　　Abstract

　　The section of the highway from  K1+600 to K4+700 is selected to design, which is 3.1 kilometers long. According to the route project of construction documents design phase, the whole line adopts superhighway standard of two-way traffic and four lanes. The designed velocity of the highway is 100 km/h, and the roadbed width is 26.0 m, The designed load of the bridge adopts highway-Ⅰ-grade,and the width of the bridge is the same as the highway. The main contents of the project include the plain design, the vertical section design, the cross section design, the protection engineering design(the retaining wall of gravity ), the road surface design(Asphalt Concrete Pavement) and bridge design.  Among them, the calculation and painting of flat design, vertical section design, cross section design, the protection engineering design are designed by handicraft .The design of road surface structure ,the calculation of the thickness of the road surface and checking computations of the tensile stress adopt the design system of the highway road surface structure--- HSP2000.And the bridge engineering adopts bridge structure analysis software BSAS to design.

　　Keywords: expressway  route  roadbed  road surface  retaining wall  bridge

　　目 錄

　　摘 要………………………………………………………………………………I

　　Abstract…………………………………………………………………………I

　　1.緒論……………………………………………………………………………1

　　1.1 工程概況………………………………………………………………………1

　　1.2 地質(zhì)概況……………………………………………………………………1

　　1.2.1  地形、地貌………………………………………………………………1

　　1.2.2  地表水和地下水…………………………………………………………1

　　1.2.3  路基工程地質(zhì)分區………………………………………………………2

　　1.2.4  路基地層條件……………………………………………………………2

　　1.2.5  軟土工程地質(zhì)評價(jià)………………………………………………………3

　　1.2.6  膨脹土工程地質(zhì)評價(jià)……………………………………………………4

　　1.3 技術(shù)資料……………………………………………………………………5

　　2 路線(xiàn)設計………………………………………………………………………6

　　2.1路線(xiàn)方案設計及比選…………………………………………………………6

　　2.1.1路線(xiàn)方案選擇的原則……………………………………………………6

　　2.1.2 路線(xiàn)方案評價(jià)…………………………………………………………6

　　2.1.3 路線(xiàn)方案比選……………………………………………………………7

　　2.1.4 選定路線(xiàn)的效果評價(jià)……………………………………………………9

　　2.2平面設計…………………………………………………………………12

　　2.2.1平曲線(xiàn)幾何要素設計……………………………………………………12

　　2.3縱斷面設計…………………………………………………………………19

　　2.3.1 概述……………………………………………………………………19

　　2.3.2 縱坡及坡長(cháng)設計………………………………………………………20

　　2.3.3 豎曲線(xiàn)計算……………………………………………………………22

　　2.4橫斷面設計………………………………………………………………27

　　2.4.1 道路橫斷面組成及長(cháng)度………………………………………………27

　　2.4.2 曲線(xiàn)超高……………………………………………………………29

　　2.4.3 邊溝…………………………………………………………………30

　　2.4.4 邊坡坡度……………………………………………………………31

　　2.4.5 路基土石方數量計算及調配………………………………………31

　　3 擋土墻設計………………………………………………………………34

　　3.1  擋土墻的布置…………………………………………………………34

　　3.1.1  擋土墻的縱向布置………………………………………………34

　　3.1.2  擋土墻的橫向布置…………………………………………………34

　　3.1.3平面布置………………………………………………………………35

　　3.1.4擋土墻的基礎埋置深度………………………………………………35

　　3.1.5排水設施………………………………………………………………35

　　3.1.6沉降逢與伸縮縫………………………………………………………35

　　3.2  重力式擋土墻設計……………………………………………………36

　　3.2.1設計需設擋墻路段……………………………………………………36

　　3.2.2設計資料……………………………………………………………36

　　3.2.3設計擋土墻截面………………………………………………………36

　　3.2.4主動(dòng)土壓力計算………………………………………………………37

　　3.2.5擋土墻穩定性驗算……………………………………………………37

　　4.路面設計…………………………………………………………………42

　　4.1 路面設計資料…………………………………………………………42

　　4.2 路面結構設計…………………………………………………………42

　　4.2.1軸載分析……………………………………………………………42

　　4.2.2結構組合與材料選取………………………………………………42

　　4.2.3各層材料的抗壓模量與劈裂強度……………………………………43

　　4.2.4土基回彈模量的確定…………………………………………………43

　　4.2.5設計指標的確定………………………………………………………43

　　4.2.6設計資料總結…………………………………………………………44

　　4.2.7 計算軟件的計算結果………………………………………………44

　　4.2.8確定石灰土層厚度……………………………………………………48

　　4.2.9瀝青混凝土面層剪應力的確定及驗算………………………………48

　　5公路橋涵結構計算………………………………………………………51

　　5.1 方案簡(jiǎn)介及上部結構尺寸擬定………………………………………51

　　5.1.1 主跨徑的擬定………………………………………………………51

　　5.1.2 順橋向梁尺寸的擬定………………………………………………51

　　5.1.3 橫橋向尺寸的擬定…………………………………………………51

　　5.1.4 橋面鋪裝的選定……………………………………………………52

　　5.2 本橋主要材料…………………………………………………………52

　　5.3 橋梁設計荷載…………………………………………………………52

　　5.4 橋梁結構計算………………………………………………………52

　　5.4.1 全橋階段的劃分……………………………………………………52

　　5.4.2 橋梁結構簡(jiǎn)圖………………………………………………………53

　　5.4.3 恒載變形圖………………………………………………………53

　　5.4.4 恒載內力圖………………………………………………………55

　　5.4.5 恒載內力包絡(luò )圖…………………………………………………58

　　5.4.6 恒載應力包絡(luò )圖…………………………………………………59

　　5.4.7 恒載應力圖………………………………………………………60

　　5.4.8 內力包絡(luò )圖………………………………………………………63

　　6致謝……………………………………………………………………64

　　7參考文獻………………………………………………………………65

　　1.緒論

　　1.1 工程概況

　　XX市XX至XX高速公路起于XX橋鎮長(cháng)堤,起點(diǎn)設XX橋互通與XX至XX項目順接,向東北跨三排渠、四排渠、萬(wàn)米長(cháng)河,在XX上跨XX外環(huán)高速,并設XX互通、在XX跨過(guò)

　　XX國道,設XX互通,在XX大灣跨XX鐵路XX聯(lián)絡(luò )線(xiàn)和規劃的XX高速鐵路;在XX村X(qián)X二級公路,設分離式立交橋,止于xx與規劃的武XX高速公路XX段對接,推薦全線(xiàn)全長(cháng)27.891公里.

　　根據施工圖設計路線(xiàn)方案,全線(xiàn)采用雙向四車(chē)道高速公路標準,設計速度100km/h,路基寬度26.0m,橋涵設計荷載為公路-1級,橋路同寬.沿線(xiàn)設有XX橋互通、XX互通、XX鋪互通.

　　第一合同段起于K0+000,止于K7+900,全長(cháng)7.9公里,本設計選取K1+600~K4+700,全長(cháng)3.1公里.

　　1.2 地質(zhì)概況

　　1.2.1  地形、地貌

　　擬建公路第一合同段路基所處地貌單元主要為沖湖積平原、沖積平原、壟崗波狀平原及剝蝕壟崗

　　地貌,屬多元地貌.微地貌單元有河渠、魚(yú)塘、田間、洼地等,平原路段區地面標高一般在17~21m左右;壟崗剝蝕地貌地面標高約在30~38m.

　　1.2.2  地表水和地下水

　　(1)地表水

　　沿線(xiàn)K4+700以前河渠、魚(yú)塘較多,主要跨三排渠四排渠萬(wàn)米長(cháng)河等,水位基本與武湖水位一致,勘察期間河水深約1.0~2.0m.

　　(2)地下水

　　根據本次勘察情況沿線(xiàn)沖湖平原或崗間湖積洼區地地下水位一般為0.3~2.3m;壟崗地帶地下水位一般為1.0~3.2m.

　　地下水主要分為上層滯水、孔隙潛水和基巖裂隙水兩類(lèi).上層滯水賦存于砂礫石層中,具微略承壓性,受側向逕流補給,水量較大.基巖裂隙水賦存于下部風(fēng)化泥質(zhì)砂巖中,受逕流補給,水量與裂隙發(fā)育程度有關(guān).

　　(3)水質(zhì)分析結果

　　根據本次取水樣分析結果:SO42- 離子含量為14.97~14.00mg/L,Mg2+離子含量為8.7~22.49mg/L,Cl-離子含量為8.80~43.85mg/L,HCO3-離子含量為117.89~262.90mg/L,侵蝕性CO2含量為0.0mg/L,PH值6082~7.12根據《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)判定,路線(xiàn)沿途地表水均對砼無(wú)腐蝕性,對鋼結構具弱腐蝕生.

　　1.2.3  路基工程地質(zhì)分區

　　(1)路基工程地質(zhì)分區的原則

　　①以區域地貌作為工程分區的主要依據將本區路段分為沖湖積平原區、沖洪積波狀平原和壟崗剝蝕區.

　　②依據巖土體特征,結合水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構造、不良地質(zhì)現象、典型地貌和路基穩定性等,進(jìn)一步在工程地質(zhì)分區的基礎上劃分工程地質(zhì)亞區.

　　(2)路基工程地質(zhì)分區

　　根據以上分區原則,將路線(xiàn)經(jīng)過(guò)的地段劃分為如下工程地質(zhì)區、亞區.

　　①沖湖積平原區(I):分布于路線(xiàn)起點(diǎn)K2+~K3+050、K3+700~K4+420路段.

　　軟土路基區(I-1);一般路基區(I-2); 一般夾軟土路基區(I-3).

　　②沖洪積波狀壟崗及剝蝕壟崗區(II):分布于K3+050~K3+700、K4+420~K4+700路段.

　　老土路基區(II-1)、殘積土路基區(II-2).

　　1.2.4  路基地層條件

　　根據地質(zhì)調繪、鉆探和靜力觸控,沿線(xiàn)路基地層比較簡(jiǎn)單,按成因及年代劃分有第四系全新沖湖積層,第四系更新統沖、洪積層、第四系殘積層,以及白堊元古界風(fēng)化巖層.從路線(xiàn)起點(diǎn)到終點(diǎn)(自南向北)地層相對由新到老,變化不大,沖湖平原區多為中軟土,龍崗區多為中硬土;沿線(xiàn)龍崗上部沖洪積老黏土具弱膨脹趨勢.

　　各路段地層條件如下:

　　(1)  K2+200~K2+270為一般粘性區(I-2):長(cháng)70m.屬沖湖積平原,地形平坦,地勢開(kāi)闊,沿途一般為水田和旱地,經(jīng)過(guò)一水溝和四排渠.勘察期間地下水埋深1.6~2.3m.上部為第四系全新統可塑一般粘性土,中部為全新統稍密粉狀、細砂土和更新統中密~密實(shí)狀礫砂;下部為白堊系風(fēng)化泥質(zhì)砂巖.

　　該路段未發(fā)現明顯影響路基穩定性的不良地質(zhì)層.

　　(2)  K2+270~K3+050為軟土路基區(I-1):長(cháng)780m.屬沖湖積平原,地形平坦,地勢開(kāi)闊,沿途經(jīng)過(guò)大片藕塘、魚(yú)塘.勘察期間地下水埋深0.3~1.0m淺表層為第四系全新統軟~流塑狀淤泥或淤泥質(zhì)土,其下為可塑狀一般粘性土;中部為全新統稍密狀砂土和更新統中密~密實(shí)狀砂礫石土;下部為白堊系風(fēng)化泥質(zhì)砂巖.

　　該路段淺表層發(fā)育有②-1層軟土,埋深0.0~1.1m,厚0.5~4.6m,多為軟~流塑狀淤泥或淤泥質(zhì)土,屬影響路基穩定的不良地質(zhì)層.

　　(3)  K3+050~K3+700為老黏土土路基區(II-1):長(cháng)650m.屬沖沖積壟崗平原,地形較平坦,地勢開(kāi)闊,沿途經(jīng)過(guò)大片藕塘、魚(yú)塘.勘察期間地下水埋深1.4m.上部為第四系更新新統硬塑狀老粘土,中部為稍密狀礫砂和中密狀礫石,局部為白堊系風(fēng)化泥質(zhì)砂巖.該路段上部老黏土具有弱膨脹潛勢,屬影響路基穩定性的不良地質(zhì)層.

　　(4)  K3+700~K4+420為一般粘性土夾軟黏土路基區(I-3):長(cháng)720m.屬沖積平原,地形較平坦,地勢開(kāi)闊,沿途一般為水田,局部跨魚(yú)塘和水溝.勘察期間地下水埋深0.4~1.2m.上部為第四系全新統可塑狀一般粘性土和松散-稍密狀粉砂或堊砂土,局部表層為淤泥;中部為更新統硬塑狀粘性土夾中密狀粗礫砂層;下部為白堊系風(fēng)化泥質(zhì)砂巖.該路段表層發(fā)育有②-1層軟土,埋深0.0m,厚0.9m,多為流塑狀淤泥,屬影響路基穩定的不良地質(zhì)層.

　　(5)  K4+420~K4+700為老黏土路基區(II-1):長(cháng)450m.屬沖積壟崗平原,地形較平坦,地勢開(kāi)闊,沿途為水田.勘察期間地下水埋深1.5m.

　　上部為第四系更新統硬塑狀老粘土,中部為稍密狀礫或中密狀礫石,下部為白堊系風(fēng)化泥質(zhì)砂巖.該路段上部老黏土具有弱膨脹潛勢,屬影響路基穩定的不良地質(zhì)層.

　　勘察期間地下水埋深約0.5~1.5.上部為3~7m厚的第四系硬可塑狀殘積粘性土,之前為白堊系風(fēng)化泥質(zhì)砂巖,之后為元古界風(fēng)化片巖.該路段未發(fā)現影響路基穩定的不良地質(zhì)層,但一般殘積土遇水后特性易變差.詳細情況見(jiàn)該合同段工程地質(zhì)平面圖、工程地質(zhì)縱斷面圖及勘探孔柱狀圖.

　　1.2.5  軟土工程地質(zhì)評價(jià)

　　(1)軟土特征

　　本線(xiàn)路多為灰色、深灰色夾灰黑色等,由淤泥或淤泥質(zhì)土組成,與XX橋互通區相比較軟土分布范圍明顯變少,軟土取樣較少,但從成因、年代、試驗結果等方面看具有和XX橋互通軟土相同的特點(diǎn),故在此借用XX橋互通區統計的軟土部分物理力學(xué)指標平均值結果.

　　(2)軟土分布路段

　　沿線(xiàn)軟土分布路段較為多,軟土其厚度變化較大局部地段很厚,且發(fā)育有雙層軟土.沿線(xiàn)軟土分布情況詳見(jiàn)下表二.

　　表1-1    軟土分布情況表

　　(3)軟土路基穩定性評價(jià)

　　上表中顯示路段均淺表層發(fā)育有軟土,物理力學(xué)性質(zhì)差,會(huì )引起路堤不均勻沉降等.

　　1.2.6  膨脹土工程地質(zhì)評價(jià)

　　(1)膨脹土特征

　　沿線(xiàn)膨脹土主要是指③-1層老粘土(為黃褐、褐黃、紫紅、灰褐、棕紅等顏色,含鐵錳質(zhì)結核和高嶺土團塊,局部含少量礦石,一般具有弱的膨脹潛勢.從初勘對沿線(xiàn)15個(gè)取土場(chǎng)的試驗資料可以看出,地基土的自由膨脹率試驗值為32~64%,多具弱膨脹性.本次詳勘針對其土層分布特點(diǎn)結合路線(xiàn)走向進(jìn)行重點(diǎn)調查,得出結果如下:K3+700~K4+700路段沖洪積壟崗地段老粘土層較厚,屬弱膨脹土,具弱膨脹潛勢;膨縮總率為1%左右.

　　(2)大氣影響深度

　　根據XX市氣象統計資料,按降水量、蒸發(fā)量與大氣影響深度的關(guān)系式計劃,大氣影響深度為3m,急劇影響深度為1.35m.

　　(3)膨脹土路基穩定性評價(jià)

　　膨脹土易產(chǎn)生周期性膨脹與收縮易導致地基強度變化,造成路基和構造物基礎的變形、開(kāi)裂或邊坡失穩.

　　1.2.7  路基處理方案建議

　　沿線(xiàn)公路軟土路段較多,且厚度一般較大易產(chǎn)生路基不均勻沉降等;其次局部路段老粘土具膨脹性,易發(fā)生周期性脹縮變形,兩者對路基穩定性影響都比較大,均必須進(jìn)行改良處理.

　　(1)軟土路基

　　軟土路基區工程地質(zhì)條件較差,在這些地段,建議對局部淺部薄層軟土采用清淤換填、拋填土石擠密等方法進(jìn)行處理;對于局部較厚軟土路段可采用粉噴樁、碎石樁、CFG樁等方法進(jìn)行復合地基加固處理.

　　(2)一般粘性土路基

　　一般粘性路基區工程地質(zhì)條件較好,僅需清表、壓實(shí).

　　(3)膨脹土路基

　　膨脹土路基區工程地質(zhì)條件較差,需進(jìn)行以下處理:

　　①根據承載比試驗結果,可采用晾曬、摻灰方法先進(jìn)處理.

　　②做好路基防水、排水、保溫、防風(fēng)化等工作,嚴防路堤浸水,并可采用預制網(wǎng)格植草或從字骨架網(wǎng)格植方式進(jìn)行防護,地基土要切實(shí)做好夯實(shí)工作.

　　(4)殘積土路基

　　殘積土路基區工程地質(zhì)條件一般,但需注意做好路基防水、排水、保溫、防風(fēng)化等工作,嚴防路堤浸水,并對邊坡進(jìn)行適當支護.

　　(5)路堤

　　沿線(xiàn)填方路堤,根據本次勘察結果,建議填方路段兩邊土體的邊坡率可設為1:1.5,對路基填土應做晾曬、壓實(shí)工作處理,坡面采取人字骨架植草型式護坡,同時(shí)做好防排水工作.

　　1.3 技術(shù)資料

　　1. 中華人民共和國交通部規準,JTJ001-97《公路工程技術(shù)標準》

　　2. 中華人民共和國交通部規準,JTJ003-86《公路自然區劃標準》

　　3. 中華人民共和國交通部規準,JTJ011-94《公路路線(xiàn)設計規范》

　　4. 中華人民共和國行業(yè)標準,JTGD40-2002《公路水泥混凝土路面設計規范》

　　5. 中華人民共和國交通部標準,JTJ013-94《公路路基設計規范》

　　6. 中華人民共和國交通部標準,JTJ014《公路瀝青路面設計規范》

　　7. 中華人民共和國交通部標準,JTJ018-97《公路排水設計規范》

　　8. 中華人民共和國行業(yè)標準,JTG D60-2004《公路橋涵設計通用規范》

　　9. 中華人民共和國交通部標準,JTG D60-2005《公路圬工橋涵設計規范》

　　10. 中華人民共和國交通部標準,JTJ023-85《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》

　　11. 中華人民共和國交通部標準,JTJ024-85《公路橋涵地基與基礎設計規范》

　　12. 中華人民共和國交通部標準,JTJ032-94《公路瀝青路面施工技術(shù)規范》

　　13. 中華人民共和國交通部標準,JTJ033-95《公路路基施工技術(shù)規范》

圖1 邊溝設計表


圖2 擋土墻


圖3 橫斷面設計


圖4 路基設計表


圖5 路面結構圖


圖6 土方計算表



圖7 總目錄


施工階段 1


施工階段 3


施工階段 6

　　
恒載內力包絡(luò )圖

　　
恒載應力包絡(luò )圖

　　…………由于本文篇幅較長(cháng),部分內容省略,詳細全文見(jiàn)文末附件

　　6致謝

　　本次畢業(yè)設計是在高老師和萬(wàn)老師的悉心指導和嚴格要求下完成的.從方案最初的簡(jiǎn)單構想到最后每一個(gè)細節的確定,高老師都很尊重我提出的每一個(gè)想法,認真地為我分析,指出其中的不足,耐心地給了我很多的指導和建議.最讓我感動(dòng)的是高老師和萬(wàn)老師每個(gè)星期都安排三次答疑,以便及時(shí)解決我們在設計過(guò)程中遇到的各種疑難,對我在每一個(gè)環(huán)節上的錯誤都給予指正和改進(jìn)建議,像朋友一樣和我討論問(wèn)題,讓我感覺(jué)到整個(gè)畢業(yè)設計的過(guò)程都過(guò)得很快樂(lè ),充實(shí).

　　接近四個(gè)月的時(shí)間里,高老師嚴謹的治學(xué)態(tài)度、務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)及高度的責任心給我留下了非常深刻的印象,尤其是老師在每個(gè)細節上的仔細鉆研態(tài)度值得我在以后的生活和工作中很好的學(xué)習.老師對我在學(xué)術(shù)上耐心細致的指導、在生活上的關(guān)懷以及為人處事方面的影響都將幫助我以后更好地解決學(xué)習和生活中的困難.在這里,我衷心地向高老師表示感謝和敬意!

　　同時(shí)我還感謝小組成員魏海鋒、張杰和周胥的耐心幫助.作為一個(gè)畢業(yè)設計小組,我們通力協(xié)作、互相鼓勵還有經(jīng)常的交流溝通,因此我的畢業(yè)設計才得以順利的完成,也感謝我的其他許多同學(xué)給予的難以言盡的關(guān)懷,沒(méi)有大家營(yíng)造出的良好學(xué)習和生活氛圍,我不可能順利地完成好各項學(xué)習和工作任務(wù).

　　還有感謝所有的授課老師和所有給予我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)和朋友們,是他們讓我真正步向了土木行業(yè)的殿堂,同時(shí)向本文所有參考文獻作者致敬!

　　7參考文獻

　　1 .交通部.《公路工程技術(shù)標準》. 北京:人民交通出版社,1997
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