XX公路H6标段道路与桥梁的设计

在这篇道路与桥梁设计中，根据给定的地形图与原始资料，拟定两种道路设计方案，通过设计方案的比选，选择其中一条进行详细设计，包括平、纵、横断面设计，路基设计，路面设计等。在该道路沿途跨河段做桥梁设计，做出三个桥梁方案并比选。

设计原始资料和依据

该路线区位于南秦岭东段山区，北部为中低山，南部为低山丘陵和河谷阶地，地势总体北高南低，地形起伏较大，海拔在370-465米之间，相对高差约95m。该路段自西向东有一条呈W状的河流蜿蜒而过，沿河有村庄分布，主要集中于路段中西部，村庄周围多为农田。路段北部山势较高，呈南北走向，南部山势较低，呈东西走向。

1）土壤：

路线区出露第四系全新统、上更新统、中更新统，第三系下统山阳组，泥盆系上统桐峪释寺组、下统青石垭组和池沟组、牛耳川组地层。

2）地质构造：

路线区位于秦岭复合造山带中段南秦岭造山带构造单元，北侧为北秦岭造山带，两构造单元以黑山断裂为界。属南北秦岭造山带拼接段和南秦岭造山带内，褶皱、断裂发育，地质构造复杂。南秦岭造山带由新元古界耀领河岩组变质过度基底和震旦系—石炭系沉积盖层组成，基底为太古界。岩浆活动较发育，以海西期闪长岩、印支期花岗岩为主。为叠瓦式推覆—褶皱构造带。断裂构造以东西向为主，北西向、北东向次之，南北向局部发育。

3）工程地质：

该区属秦岭造山带，地质单元多，构造活动强烈，晚近构造作用，使秦岭山脉不断抬升，河谷切割加剧，地势陡峻，地貌类型复杂，岩体类型多样，稳定性差。由于自然条件差异，本区基岩区风化程度高，基岩表层破碎强烈，松散堆积层非常广泛，构成滑坡、泥石流等自然灾害多发区，并具有活动性强、频次高、危害大等特点。沿线的不良地质现象主要有崩塌、滑坡、泥石流、软弱地基等类型。

4）水文：

地表水：该地区无大的河流，涉线的河流为县河为金钱江支流，发源于山阳县鹃岭。中山区河道狭窄，比降较大，低山区河道较宽阔，比降较小；南段主要沿县河河谷布设，河床宽阔平缓，比降小。县河常年流水，枯水期流量较小，丰水期流量较大，汛期流量骤增，易形成洪水灾害。

地下水：沿线有大量地表潜水，地下水一般埋深0.5---2.5m。并随汛期发生变化，地下水表现为碳酸盐山丘区的岩溶水。

5）桥涵水文资料：

路段内地下水主要流迳于地表河道，主要补给源为大气降水，水体的丰沛和枯萎与大气降水的多寡成正比。

设计方案的拟定和比选

《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)规定当公路的远景设计年限平均日交通量超过15000辆时可设计为干线公路。

根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)的规定，道路等级确定为干线一级公路，双向4车道，设计车速为60Km/h。

拟建公路的平面路线设计是利用地形图（1：2000），采用纸上选线的方法定线。

路线设计的基本要求：

根据公路的等级及其使用任务和功能，合理地利用地形，正确运用技术标准，保证线形的均衡性。

在路线方案比选时，应对工程造价，自然环境，社会环境等重要影响因素进行多方面的技术经济论证，在条件许可时，尽量选用较高的技术指标。

保证路线的整体协调，做到平面顺适，纵坡均衡，及平纵线形的组合设计及道路与自然景观的协调设计,使道路成为大自然的一道新的风景线。

考虑车辆行驶的安全舒适性以及驾驶人员的视觉和心理反应，并注意与当地环境和景观相协调。

路线应尽量避免穿过地质不良地区，应贯彻保护耕地，节约用地的原则，依法保护环境，保护古迹。在路线平面和纵断面方案设计时，综合考虑沿线地形、地物、地质、桥位、水利设施，县乡路网和地方发展等因素，尽可能保持原有水利排灌设施和地方道路网的完整性。

（一）设计方案的拟定

以道路起点A为远点建立UCS坐标系，拟建公路的控制点坐标见下表2.2.1。

所拟订的两个方案

该路段起于凉水井村南侧，终点位于东部山地地区，沿途经过凉水井、下湾四组、刘家场、石垭子村等多个村庄，周围多田地，且自西向东有呈W状的河流蜿蜒而过。考虑到方便村民、节约工程造价、方便施工、提高道路舒适度等多个因素，最终拟定了一下两个方案：

从A点出发，向东北方向延伸，沿途先后跨过三次县河并穿过下湾四组南部田地以及刘家场北部田地，向东北方向穿过东北部山地到达B点。

从A 点出发，向东沿着县河第一个转弯处老路路线转向，向东北方向与县河斜交，穿过下湾四组和刘家场中间，再穿过东北部山地到达B点。

（二）拟定的两方案的比较

在选择路线方案时，既要尽可能降低工程本身的造价，又要考虑各种技术经济与社会因素，还要照顾到沿线城乡的经济社会建设，综合考虑确定一最佳方案。

方案一与方案二相比较，方案二占用农田面积远小于方案一，且其修建桥梁数目及长度都远小于后者。但是，方案一隧道长度要比方案二隧道长度小了大约390余米，而隧道的造价要远高于修建桥梁以及占用耕地的价格。而且方案一路线总长度较短，线形较为平缓，加大了行车的舒适度。方案一多经过村庄外围，虽占用耕地较多，但沿线路途平缓，电力供应情况良好，水源充足，便于运输建材以及施工。而方案二沿途多为山地，道路崎岖，施工运输难度大，成本高。从总体上来看，路线一长度也较短，沿途经过村庄多，可带动当地的经济发展。

综上所述，从施工难易、工程造价、行车舒适度以及当地社会经济发展等多方面阴虚考虑，我选择方案二位拟建方案。

（一）工程简介

本次桥梁设计是XX公路H6标段上的一项重要交通建设项目，该桥位于南秦岭东段山区境内的县河上，桥位处于下湾四组和刘家场之间，跨径约为240m。县河枯水期流量较小，丰水期流量较大，汛期流量骤增，易形成洪水灾害，该河流不考虑通航。该桥设计标准为：

设计荷载：公路-Ⅰ级

桥面横向布置：左右双幅对称，单幅桥跨-10+2×0.50m，两侧分别设0.5m护栏，全桥宽23.5m。

抗震要求：据陕西活动性断裂与地震震中分布图(1980)显示，区内规模较大的活动性断裂有7条(F1—F7)，走向主要呈东西和北西西向，属板块边界和区域性深大断裂带，新生代以来有明显活动。

防洪要求：根据资料得知，县河年平均流量66.7立方米/秒，最大洪峰量1856.4立方米/秒，最小枯水流量20.1立方米/秒。

通航要求：低山丘陵与河谷阶地，河流量小，不考虑通航。

（二）自然地理位置概况

本桥位于XX公路一级公路工程H6标段中的跨县河段，桥址位于陕西省商洛市，该标段道路全长2036.24m。该地区地貌低山丘陵与河谷阶地交错地带，地势总体北高南低，地形起伏较大，海拔在370-465米之间，相对高差约95m。该路段自西向东有一条呈W状的河流蜿蜒而过，沿河有村庄分布，主要集中于路段中西部，村庄周围多为农田。计划建桥处为县河两支流交汇处，地势平坦，地面标高+，呈自西向东逐渐升高的趋势。

（三）工程地质概况

该区属秦岭造山带，地质单元多，构造活动强烈，晚近构造作用，使秦岭山脉不断抬升，河谷切割加剧，地势陡峻，地貌类型复杂，岩体类型多样，稳定性差。由于自然条件差异，本区基岩区风化程度高，基岩表层破碎强烈，松散堆积层非常广泛，构成滑坡、泥石流等自然灾害多发区，并具有活动性强、频次高、危害大等特点。沿线的不良地质现象主要有崩塌、滑坡、泥石流、软弱地基等类型。

经地质部门勘测，该桥桥位处的土层主要为第四系全新统、上更新统、第三系下统山阳组地层，土层以黏性土以及砂石为主，根据现场钻孔取样分析后，该区土层分布按照如下情况分布：

土层厚度、埋深及层底标高见表2.3.1。

1）粘土（地层代号1，成因Q4al）

地面标高在363.56~366.17m(平均364.87m)的土层为粘土，具有硬塑性，呈黄褐色。根据钻孔取样结果发现，该土层的切面具光泽反应，干强度及韧性较高，对土体进行摇震试验时无反应。土层顶部为少量淤泥质，具中压缩性。

2）粉砂或砂砾石（土层代号2，成因Q4al）

地面标高362.02~363.56m(平均362.79m)的土层为粉砂，在该标高段内均有分布。其颜色呈褐色。根据钻孔取样结果检测后发现，其主要成分以石英为主，长石和岩屑少见。该土层含少量泥质导致分选性较差，整体具中压缩性。

地面标高在360.38~362.02m(平均361.20m)的土层为砂砾石，在该标高段内均有分布。其颜色呈现褐黄色，砂砾石是一种颗粒状、无粘性材料，其主要成分石英。该层混有粉砂以及少量泥质，具有中压缩性。

3）泥岩或细砂岩（土层代号3，泥积岩）

地面标高在357.68~360.38m(平均359.03m)的土层为泥岩，在该标高段内均有分布。其颜色呈现褐色或棕色，其主要成分为石英、长石、云母等。根据钻孔取样及试验结果发现土体密实，湿度较效，试验后测试其干强度较大及韧性较低，整体土层压缩性较低。

地面标高在355.13~357.68m(平均356.41m)的土层为细砂岩，在该标高段内均有分布。其颜色呈现灰色或青褐色，根据钻孔取样及试验结果发现土体密实，其主要成分为石英、长石。试验后测试其干强度较大，整体土层压缩性较低。

4）灰岩（土层代号4，沉积岩）

地面标高在349.77~355.13m(平均352.45m)的土层为灰岩，在该标高段内均有分布。其颜色呈现褐色或黄褐色，根据钻孔取样发现土体具硬塑性，且切面具光泽反应，在试验后发现其干强度及韧性高，进行摇震试验时无反应，土层整体具低压缩性。在钻孔取样时未穿透该层。

通过分析上表3号土层—粗砂的承载能力较高，且强度较大，压缩性较低。层底标高为355.13m，埋深为11.04m，符合基础结构的受力要求。故初选持力层为第3号土层，桥梁拟定采用端承式群桩基础。

（四）方案比选原则

在本次设计中，该桥为贯穿县河连接下湾四组与刘家场的主要桥梁之一。该地区地形复杂，山河交错，且周围多村庄，故该桥梁的方案比选应以安全和经济为主要比选因素，其次考虑美观，应满足以下要求：

（1）实用、安全

首先由足够的承载力，保证各施工阶段的安全、也要保证正常使用阶段行车的畅通、舒适、安全；既满足当前的需要，有考虑今后的发展；既满足交通运输本身的需要，有考虑支援农业，通航河还要满足航运需要。

（2）经济

进行全寿命经济分析，设计施工阶段要保证上下部的总造价最低，还要考虑正常使用阶段的维修加固。

但是经济必须以保证实用、安全为前提的。

（3）美观

合理的轮廓是美观的主要因素，要在保证安全、实用、经济的前提下，尽可能使桥梁结构有优美的外形，并与周围环境协调。

但是经济必须以保证实用、安全为前提的。

（五）拟定方案比选

第一方案：装配式预应力混凝土连续T梁桥

1）孔径布置：本方案为预应力混凝土连续T梁桥，桥梁全长240m，考虑该地区为山区公路，交通运输、场地预制条件均较差，大型机具进入困难，不宜选用较大跨径梁，故全桥纵向采用2×30m+4×30m+2×30m等跨布置；该桥设置为分离式桥梁，横向设左右双幅路，单幅桥宽11.00；由于荷载作用、气温变化、混凝土的收缩与徐变等影响，在梁端与桥台间设置15cm伸缩缝。桥面单幅设置2%横坡。

2）主梁构造：桥梁采用全桥等截面T梁的布置形式。桥梁横向按5跨一联设计，预制T形梁梁高185cm，腹板宽度跨中采用20cm，支点采用52cm，预制T形梁马蹄宽度52cm,高55cm。翼板悬臂长80cm，翼缘端部厚15cm，翼缘根部厚28cm。在各跨支点、1/4跨径、跨中、3/4跨径处设置横隔板，横隔板高度为145cm，厚度为20cm各跨腹板厚自距支点1/4跨径到支点处渐变至与马蹄等厚度，以抵抗支座处增大的剪力及弯矩，翼板间湿接缝宽度50cm。

3）下部结构：桥台采用群桩埋置直肋式桥台，台帽高2.85m，宽11.8m，顺桥向长2.20m，每个桥台下设肋板式挡土墙，肋板墙厚1.5m，顶部宽2.0m，底部宽4.5m；该方案采用双柱式桥墩，每个墩直径1.5m，墩顶架设盖梁，中部加设横系梁，盖梁厚1.4m，顺桥向2.0m，横桥向11.0m。桥墩基础采用钻孔灌注桩群桩基础，基础顶端设承台，每个承台下设2排共6根桩基，桩径1.20m，选定4号土层—灰岩作为持力层，以此得两个桥台处的桩基深度均为15.40m。

方案一桥梁立面图见图2-3-1，桥梁横断面图见图2-3-2，跨中处梁细部尺寸图见图2-3-3，支点处梁细部尺寸图见图2-3-4。

4）施工方案： 采用制梁场预制T梁，现场装配的施工方法。

本方案采用制梁场预制T梁，然后运至现场进行装配的施工方法，整体结构采用先简支后连续的方法进行施工。通过现场制梁场预制T梁，然后通过龙门吊、运梁机运输及架桥机进行架设，待全桥架设完毕后再实现由简支到连续体系的转换。

其具体施工流程如下：

5）结构特点

连续结构与简支结构相比，主要有以下优点：

a、 连续结构具有简支结构不具备的大刚度特点，在受力相同时连续结构变形小。而且对于连续结构，其设置的伸缩缝数量少，大大提高了其行车的舒适性；

b、 由于施工方法的不断发展，在制梁场时就可以对现浇的简支梁进行部分预应力钢束的张拉，大大减少了因张拉预应力而拖延的工期。更重要的一点，使用连续体系时，仅需要架桥机等设备就能完成对主梁负弯矩区的预应力钢束的张拉，设备简单，有效利用了桥四周的空间；

c、 采用制梁场预制的方法可以制作标准构件，在工厂内制作模板并进行统一生产，空间大，便于一体化管理。且可同时进行多片梁的钢筋骨架绑扎和梁体浇筑，大大缩短了工期，提高了经济效益。

第二方案：装配式预应力混凝土连续箱梁桥

1）孔径布置：桥梁纵向按平坡设计，横向坡度均为2%。全桥纵向采用八跨一联（8×30m）的装配式部分预应力混凝土连续箱梁布置。采用多箱单独预制，简支安装，现浇连续接头的先简支后连续的结构体系，全桥长240m。该桥设置为分离式桥梁，横向设左右双幅路，单幅桥宽11.00m。

2）主梁构造：全桥采用等截面箱梁形式，桥梁横向做成四个单箱单室的组合截面。其中，预支中梁顶板宽240cm，底板宽100cm，；预制边梁顶板宽280cm，底板宽100cm；为减少主梁的调运质量，预支主梁采用30cm的湿接缝，边、中梁均采用斜腹板。箱梁顶板取等厚度18cm，在腹板与顶板交界处设置15cm×7cm的承托。简支转连续施工的连续梁桥中正弯矩较大，因此底板不宜过厚；同时支点处存在负弯矩，需要底板要有一定的厚度来提供受压面积。从而将箱梁底板厚度在跨内大部分区域设为18cm，但在支点处加厚为25cm，且底板厚度是逐渐加厚到25cm。

3）下部构造：桥台采用群桩埋置直肋式桥台，台帽高2.85m，宽11.8m，顺桥向长2.20m，每个桥台下设肋板式挡土墙，肋板墙厚1.5m，顶部宽2.0m，底部宽4.5m；该方案采用双柱式桥墩，每个墩直径1.5m，墩顶架设盖梁，中部加设横系梁，盖梁厚1.4m，顺桥向2.0m，横桥向11.0m。桥墩基础采用钻孔灌注桩群桩基础，基础顶端设承台，每个承台下设2排共6根桩基，桩径1.20m，选定4号土层—灰岩作为持力层，以此得两个桥台处的桩基深度均为15.40m。

方案二桥梁立面图见图2-3-5，桥梁横断面图见图2-3-6，主梁细部尺寸图见图2-3-7、图2-3-8。

4）施工方案： 采用制梁场预制箱梁，现场装配的施工方法。

本方案采用制梁场预制箱梁，然后运至现场进行装配的施工方法，整体结构采用先简支后连续的方法进行施工。通过现场制梁场预制箱梁，然后通过龙门吊、运梁机运输及架桥机进行架设，待全桥架设完毕后再实现由简支到连续体系的转换。

5）结构特点：采用装配式简支梁桥具有建桥速度快、工期短、模板支架少的优点，而且每跨简支梁制造简单整体性较好、接头方便。采用等高梁截面使得桥线优美，而且转为连续梁桥后可以避免跨中混凝土开裂导致材料无法充分利用。因此连续梁桥不仅充分发挥了高强材料特性而且提高了混凝土抗裂性，促使结构轻型化。对于长桥选用顶推施工或简支转连续施工的桥梁多采用等跨布置，这样结构简单统一模式，使得桥梁立面协调一致又减少构建及模板规格。

第三方案：变截面预应力混凝土连续箱梁桥    

1）孔径布置：本方案为变截面混凝土预应力连续箱梁桥，设计为分离式双幅桥。引桥为30m跨预制箱梁，主桥为50m+80m+50m双幅预应力混凝土变截面连续箱梁。全桥纵向设计采用三跨一联（30m+50m+80m+50m+30m）布置，桥梁单幅宽11m，全桥长240m。由于荷载作用、气温变化、混凝土的收缩与徐变等影响，在梁端与桥台间设置20cm伸缩缝。桥面单幅设置2%横坡。

2）主梁构造： 主梁结构为3跨预应力混凝土变截面连续箱梁，跨境组合为50m+80m+50m。支点中梁高4.00m，高跨比为1/20；跨中梁高2.00m，高跨比为1/40。箱梁高度按二次抛物线变化边跨与中跨梁高对称。桥梁截面为单箱单室直腹板箱型截面，箱梁顶板宽11.00m，设置2%横向坡度；底板宽6.0m。截面尺寸：顶板厚28cm；腹板厚50cm-80cm，底板厚30cm-80cm，两侧翼板悬臂长2.50m，根部高0.65m，中横梁厚2.50m，端横梁厚1.50m；箱梁节段长度0#段长12.00m，其它节段长3.0m、4.0m合龙段长2.0m。全桥共设置1个主跨合龙段和2个边跨合龙段。

3）下部构造：主墩采用矩形实心墩。横桥向尺寸为6.5m，顺桥向尺寸为3m主墩承台顺桥向6.8m，横桥向尺寸11m，厚度3m基础采用端承式群桩，6根直径1.6m的钻孔灌注桩。

引桥下部采用柱式墩、肋式台、钻孔灌注桩基础，桥墩墩柱直径采用1.5m，桩基直径采用1.6m，桥台桩基直径采用1.2m。选定4号土层—灰岩作为持力层。

方案二桥梁立面图见图2-3-9，桥梁横断面图见图2-3-10、2-3-11，主梁细部尺寸图见图2-3-12、图2-3-13。

4）施工方案：本设计方案变截面段采用挂篮悬臂施工方法，边跨等截面段采用满堂支架现浇的施工方法进行施工。

具体其施工工艺为：

5）结构特点：从适用性上来看，变截面形式跨越能力较大结构刚度大、变形小、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强。从安全性上讲，箱梁断面刚度大，施工安全。大跨度连续梁恒载内力占的比重较大，选用变高度梁可以大大减小跨中区段恒载产生的内力。变高度符合梁的内力分布规律。采用悬臂施工时，变高度梁又与施工时的内力状态相吻合。从经济性上来看，变截面连续梁部分上部结构造价较高，支座养护费用较高。从美学观点出发，变高度梁比较有韵律感，特别是位于城市中的桥梁。

不足之处是连续梁由于受力较简支结构复杂，使得其对基础有一定的要求，基础需稳定，且沉降量不能过大，由其是当桥梁跨径较大时，桥墩与主梁之间的受力情况更加复杂，要求更加严格。

方案一与方案二比较：

从结构形式上来看，方案一、方案四均为预应力混凝土连续梁桥，且都需进行简支-连续的机构转换过程，方案一为T梁桥，方案二为箱梁桥。从安全性上讲，箱梁断面刚度大，施工安全。箱梁梁高矮，抗扭好，吊装重，T梁的梁高较高，横隔板多，施工比较麻烦，抗扭不行。该桥与河道斜交，且桥梁处于道路曲线段上，故从安全性上讲选择箱梁好一些。从经济性上来看，箱梁预制工艺比T梁繁琐，且箱梁吨位大，运输费用高，故应选T梁。从舒适度以及架设工艺上看，箱梁假设要优越于T梁，且其行车舒适度较高。

综合以上多方面因素考虑，应选则方案二。

方案二与方案三比较：

从结构形式看，方案二为等截面连续箱梁桥，方案三为变截面连续箱梁桥，两方案都为预应力混凝土结构。两方案中主梁受力性能、结构性能、施工难易程度、养护维修工作等均相同，工程造价也比较接近，但从经济性来看，采用变截面梁两方案中主梁受力性能、结构性能、施工难易程度、养护维修工作等均相同，工程造价也比较接近，但从经济性来看，采用变截面梁能较好符合梁的内力分布规律，能充分利用材料性能，经济实用；从美学效果上来看，方案三截面尺寸较小，桥身显得轻盈。桥身呈抛物线，线形柔和，有一种对称美，行车视觉效果好。虽不考虑通航，但方案三桥下净空大，有更好的泄洪能力。故方案三优于方案二。

因此，综上所述，方案三为所有参选方案中的最优方案，故选方案三作为施工方案。

三个方案都有各自的优缺点对比，见表2.3.2.

线路设计

1

道路技术标准确定

公路技术标准是法定的技术要求，反应了我国的公路建设的技术方针。各级公路的具体标准是由各项技术指标来体现的。由前面道路等级确定部分拟建公路为高速公路。拟建公路的全线采用交通部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)的高速公路的技术标准进行设计。《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)规定的主要技术指标列表如下：

根据XX地区的气候、降水量，拟建公路段的地形等实际情况，拟建公路在设计中实际采用的各项指标值见表3.1.1。

2

道路平面设计

拟建公路的平面线形设计是根据所选2方案,在XX公路H6标段1:2000的地形图上进行。拟建公路平面设计的方法仍采用的设计方法是先设计直线、交点，再设计曲线。

（一）平曲线要素的计算

  

3

道路纵断面设计

纵断面设计标高对于新建高速公路是指中央分隔带外侧边缘的标高。纵坡设计应对沿线地形、地质、水文、气候和排水等进行综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定和畅通。

（一）纵断面设计一般原则

纵断面线形与地形相适应，设计成视觉连续，平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏。

应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处之线形。

较长的连续上坡，宜将最陡的纵坡放在底部，接近坡顶的纵坡宜适当放缓。

当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，应避免插入小半径平曲线或将这些顶点作为反向曲线的转向点。在长的平曲线内，如必须设置几个起伏的纵坡时，须用透视图法检验。

应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视角的连续性，平、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。

（二）竖曲线要素计算

1）路基填土高度确定

2）路基最小高度确定

路基最小高度的确定考虑以下两方面：

a.防洪要求

拟建公路为平原高速公路路，根据《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）的规定路基设计的最小标高应高出设计洪水频率1/100的计算水位0.5m。

b..路基处于干燥状态的临界高度

拟建高速公路路基设计采用干燥路基状态，由《公路自然区划规范》（JTJ003-86）知XX地区属于Ⅳ2区，路基填土以粘性土填料为主。按以上因素查《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）可知干燥状态的临界高度H=1.6~1.7m，取1.7m，

3）纵坡的设计

拟建公路的纵坡设计思路为：在满足标准规范要求的前提下，尽量使纵坡指标提高，尽量降低路基高度使工程量减少。纵断面线形设计在满足上述各技术参数及构造物净空要求的前提下，尽量控制填土高度以减少工程量。竖曲线半径尽可能取大值，并尽量减少竖曲线个数，使路线不致频繁起伏，据规范，山岭地区干线一级公路的最大纵坡为6%，最小纵坡不小于0.3%，并考虑平纵结合。

a.竖曲线要素的计算：

竖曲线的几何要素计算见下图：

图




3-3-1




竖曲线几何要素计算图

（三）平纵组合设计

平、纵线形组合设计原则为宜相互对应。当平、竖曲线半径均较小时，其相互对应程度应较严格；随着平、竖曲线半径的同时增大，其对应程度可适当放宽；当平、竖曲线半径均大时，可不严格相互对应。

长直线不宜与坡陡或半径小且长度短的竖曲线组合。

长的平曲线内不宜包含多个短的竖曲线；短的平曲线不宜与短的竖曲线组合。

半径小的圆曲线起、讫点，不宜接近或设在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部。

长的竖曲线内不宜设置半径小的平曲线。

凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不宜同反向平曲线的拐点重合。

复曲线、S形曲线中的左转圆曲线不设超高时，应采用运行速度对其安全性予以验算。）

（四）纵断面设计成果

纵断面设计内容详见图纸《道路纵断面图》，所取横坐标比例为1：200，纵坐标比例为1：2000，本图纸按照道路工程制图的要求计算绘制。

4

横断面布置及加宽、超高

（一）路基横断面

路基全宽23.5m，中间带4.5m，其中中间分隔带2.0m，中央分隔带为凸形，左右两侧路缘带为2×0.50m，行车道为2×2×3.5m，硬路肩为2×2.50m，土路肩为2×0.75m，路面横坡为2%，土路肩横坡为4%，硬路肩坡度同路拱坡度。                  

路基设计标高为中央分隔带外侧边缘处路面标高。

本施工标段为挖方路基，因该路段均为挖方路基，根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）规定，根据设计原始资料，可确定该标段属于Ⅱ类岩体类型边坡，该标段边坡最高处在15m~30m之间，边坡坡率应取1:0.5~1:0.75，故路堤边坡坡度定为1:0.6，并在沿途高挖方段增设挡墙。

当挖方边坡较高时，可根据不同的土质、岩石性质和稳定要求开挖成折线式或台阶式边坡，边沟外侧应设置碎落台，其宽度不宜小于1.0m;台阶式边坡中部应设置边坡平台，边坡平台的宽度不宜小于2.0m。根据边坡稳定情况和周围环境状况确定边坡坡面防护形式，边坡防护应采取工程防护和植物防护相结合，稳定性差的边坡应设置综合支挡工程，条件许可时，宜优先采用有利于生态环境保护的防护措施。

（二）路基的加宽及超高

1）路基的加宽

拟建公路设计有两个平曲线其半径分别为：800m,1000m。由《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）规定当半径大于250m时不设加宽。拟建公路设计的圆曲线半径都大于250米，故拟建公路路基不设加宽。+

2）超高设计

设置超高是为抵消车辆在曲线上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡。因此超高主要由设计行车速度和曲线半径决定。拟建公路为平原高速公路，计算行车速度为60Km/h。拟建公路设置有半径分别为：800m,1000m的圆曲线。根据《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)规定不设超高的最小圆曲线半径为1500m，故两个圆曲线要设置超高。由《规范》知800m半径的圆曲线设超高为4%、1000m半径的圆曲线设超高为4%

超高的缓和段长度：

由直线段逐渐变到圆曲线段全超高的单向横坡段面，其间必须设置超高缓和段。

公路超高缓和段的长度计算公式为：

而两个平曲线的缓和曲线的长度分别为252.98m、316.23m。因此超高过渡段的长度分别设为112.875m、112.845m，超高渐变率都为1/175。

超高的过渡

超高过渡方式为绕中央分隔带边缘旋转的方式，即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。  

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路基设计

（一）一般路基设计

本施工标段路基所需填料来源与沿线集中设置的取土坑。结合本地区的自然环境及土质特点，在填筑路提前全段应清除地表15cm耕植土，经碾压稳定好方可开始填土。    

根据各桩号路基高度，确定路基断面形式、坡度。

（二）最佳含水量和超限处理方法

1）填土选择

本段内地层主要由第四系松散沉积层所组成，表层为粘土和粉砂。土质均一，呈硬塑---半硬塑状。为满足路基填料强度和压实标准及施工要求，对路基填土进行适当掺加石灰处理。通过掺加一定量的石灰和粉煤灰进行适当掺灰处理。通过掺加一定量的石灰、粉煤灰，改善含水量大的土，便于路基压实，保证路基的强度。

路基填料强度和粒径要求如表3.5.1：

2）填筑方式

拟建公路填料的填筑采用水平分层压实法，自下而上水平分层，逐层填筑压实。每填一层，经过压实后符合标准规定后方可再填上一层。基床以下路堤大面积填筑前，根据试验段确定的松铺厚度、碾压机械及碾压遍数等参数进行施工，施工中加强路基压实质量检测及填料指标控制，填料标准应符合施工规范和设计要求，确保路基压实质量

3）最佳含水量确定和超限处理方法  

拟建公路路基填料为粘土的最佳含水量用击实实验的方法绘制干密度—含水量曲线确定。

从不同地点的取土坑的土应分别用实验确定各自的最佳含水量。

当含水量大于最佳含水量应进行处理。如果施工工期允许的情况下，通过翻晒，直到用实验测得其含水量达到要求；

如果工期较紧可用石灰进行处理。石灰用量由实验确定。

掺加石灰处理的原则如下：

路床顶面以下0~30cm范围内，掺加7~8%石灰，30~80cm掺加5~6%石灰，设计按7%计列石灰量。对于路基中部填土，由施工单位和监理单位根据具体情况，在保证路基强度、压实度和水稳性的前提下，决定处理的土层及掺灰量，设计按中部总体积的40%掺5%石灰控制掺灰总量。

当含水量小于最佳含水量时应洒水处理。洒水量由以下公式确定：

（三）地基处理

填筑路堤前应清除地表15cm耕植土，在清耕后的地面上进行碾压，其压实度应大于85%；路床顶面以下0～30cm掺7～8%石灰处理，30～80cm掺5～6%石灰处理，其石灰用量以7%计算；路基中部填料，应视土质，含水量大小，施工季节等情况，在保证填料CBR，压实度等要求的前提下，决定是否掺灰或掺灰量，设计按路基中部填方总体积的40%掺5%石灰计算石灰用量。水塘清淤后，回填5%石灰（或碎石土）至原地面齐平，其底部40cm压实度大于85%，上部实度同路基各部位的要求。

（四）边坡防护设计

在该设计路段的K0+140~K0+240标段上，挖方高度较大，需要设置边坡防护。设置实体式护面墙，墙体坡度1:0.6，墙顶宽度为0.5m，底宽1.3m（顶宽+0.1H），墙体高取8m，沿墙身长度每隔10m设置一道2cm的伸缩缝，缝内用沥青麻筋填塞。在泄水孔后用碎石和砂做成反滤层，以排除墙后排水。在K0+200~K0+240施工段内，挖方高度过高，采用二、三级护面墙，并在每级墙的墙顶设置1.5m宽的平台，墙角与边沟间设置1m宽碎落台。在护面墙顶部应用原土夯填，以免水流冲刷。修筑护面墙前，对所有的边坡清除风化层至新鲜岩层，对风化迅速的岩质（如云母岩、绿泥片岩等）边坡，清挖出新鲜岩面后，应立即修筑护面墙。

（五）路基压实标准及压实度

路基的填筑以压实度为指标。压实度是路基实际达到的密度与标准压实法所得的土的最大密度的比例。

填土压实的控制依据是密实度和含水量。密实度和含水量应在现场进行测试。测试的仪器为湿度密度仪。

本施工标段全线均为填方路基，采用重型击实标准，分层压实；路基压实度要求见表3.5.2。

路面结构设计

1

路面类型选择

根据给定的原始资料可知，该路段日交通量为21027辆/日，年增长率为6%。根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)的规定，道路等级确定为干线一级公路，双向4车道，设计车速为60Km/h。

该路段为山岭区路段，考虑到行车舒适度、施工的难易以及后期运营管理和养护，通过以上的对比可知，该路路面类型应选择沥青混凝土路面。

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路面结构层组合设计

（一）面层组合设计

本路段位于河南秦岭附近，交通量大，年平均降雨量750～850毫米，50%的降水集中于七、八、九三个月，夏多暴雨，间有春、伏旱，秋有连阴雨。极端最高气温37.1～40.8℃，极端最低气温-12.1～-18℃,沥青路面设计应着重考虑高温抗车辙和水损害,兼顾沥青混合料的低温抗裂和表面抗滑, 因此,根据以上的情况,该沥青混凝土路面设为三层式路面，上层采用细粒式沥青混凝土SMA-13，中层选择中粒式沥青混凝土AC-20，下层选择粗粒式沥青混凝土AC-25。

本路段为干线一级公路，设计年限为15年，面层采用沥青混凝土面层。

（二）基层组成设计

本路段路面基层采用石灰土稳定类基层，采用石灰、粉煤灰碎石(二灰结碎石)作为基层，以二灰土作为底基层。

（三）路面材料

1）沥青

该路段夏季多雨，降水量大且夏季气温高，高温持续时间长，道路属于一级公路，地处山区，为重载交通，故应按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定采用稠度大、60℃粘度大的沥青。由规范中表4.2.1-1“道路石油沥青技术要求”确定，该路面施工采用50号石油沥青。该路段为多雨潮湿地区，以一级公路的沥青面层空隙率较大，有严重渗水可能，宜在喷洒透层油后铺筑下封层，下封层才用层铺法，以改性乳化粗集料

粗集料的粒径规格应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)表4.8.2的规格尺寸。路面上面层选用符合要求的玄武岩，其视密度不得小于2.45t/m3，软石含量＜3%，中、下面层可采用石灰岩等碱性石料。

2）细集料

沥青面层用细集料应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)表4.9.2之要求，可选用天然砂，宜采用粗、中砂，其规格挺符合规范中表4.9.3的规定，砂石含泥量超过规定时应水洗后使用。

3）填料

沥青混合料的填料宜采用石灰岩或玄武岩等憎水性石料经磨细得到的矿粉，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)表4.10.1“沥青混合料用矿粉质量要求”的技术要求，回收粉尘不宜再利用。

a.细粒式沥青混凝土

采用SMA-13型，集中厂拌，摊铺机摊铺。

中粒式沥青混凝土

采用AC-20和AC-25型，集料采用玄武岩，集中厂拌，摊铺机摊铺。

b.石灰

应采用Ⅲ级以上的生石灰或消石灰，并注意存放时间不宜过长，并应进行有效ＣaO、MgO含量的试验，达到Ⅲ级石灰要求时才允许使用。

c.粉煤灰

粉煤灰的各项指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的各项要求，Al2O3+SiO2的含量应大于等于70%,烧失量应小于等于10%。

二灰结碎石中集料级配采用《公路沥青路面设计规范》（JTG F40-2004）的基层级配，压碎值不大于35%，最大粒径小于等于40mm。集料额含量不低于80%，石灰、粉煤灰的比例（重量比）为１:２~１：4。推荐的配合比为6：14：80,其7天无侧限抗压强度应大于0.8Mpa，180天劈裂强度应大于0.6 Mpa。

d.石灰土

石灰、粉煤灰应符合质量要求，他土的塑性指数应在12～18之间，石灰与粉煤灰的比例为1：2～1：4　，石灰、粉煤灰与细粒土的比例为30：70～90：10，推荐配合比为10:30:60，二灰土7天无侧限抗压强度应大于0.8Mpa，180天劈裂强度应大于0.25 Mpa。

来源：网络

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