1、1第一章 概述1.1 项目背景张石高速公路是河北省的“五纵六横七条线”公路骨架中“纵五”的组成部分，其保定段涞水至曲阳段，沿途经涞水、易县、定兴、徐水、满城、顺平、唐县、曲阳 8 个县。极大的方便了途经区域群众的生产、生活。尤其突出的是唐县段通车使用，结束了唐县没有高速公路的历史，大大缩短了唐县与省会及周边县市的距离。设计标准为平原微丘区双向六车道，设计车速为 120 公里，道路等级为高速公路。本项目区域位于河北省中东部，全线地处华北平原，地势平坦，地质条件比较简单，路线穿越区属温带大陆性季风少雨气候区，四季特点分明。1.2 设计原始资料1.2.1 地形地貌本项目区域位于河北省中东部，全线地处
2、华北平原，地势由西北向东南缓缓倾斜，最高海拔约 14 米，最低海拔约 8 米，地形平坦开阔，地面稍有起伏，微地貌复杂，普遍存在起伏不大的缓岗，倾斜平地和浅平碟状洼地，排水困难，加上河流多次泛滥改道，以及河床淤积加高，致使古河床形成高地和波形沙地等，全线植被多为农作物和枣林。1.2.2、地质特征本路线途经地区地质条件比较简单，地处华北平原中部，属山前冲洪积平原和河湖相沉积平原。本区第四季堆积物厚度一般为 350550m，其成因类型复杂，以冲击、洪积、湖积及其过度类型为主。冲积洪积加冰渍水沉积或冲洪积：分布在扇形堆积物前缘、扇间或扇上，呈带状或面状分布，主要为砂质粘土加中细砂薄层，沙层厚度较薄，且
3、与砂性土或粘性土互层，具水平或波状层理，砂层以中细砂为主，局部含粗颗粒。冲积湖积：分布在中部平原，呈扇形分布，沉积韵律为厚层砂夹薄层状粘性土，砂层以细砂为主，局部含粗中砂。砂层层位较稳定，分选较好，砂性土厚度比小于 10%,局部含游泥质。冲积：分布在中部平原，呈条带状或环状，沉积韵律一般呈“二元结构” ，有时为细粗细“三元结构” ，见交错层或斜理层。砂层中以中细砂或粉细砂为主，局部含粗砂，砂层厚度较大。多为中厚层状，底部可见被磨圆的钙质结构。局部含游泥质，可见较多的评卷螺等静水环境生物化石。湖积：分布在中部平原，呈面状环状分布，沉积韵律为厚层状粘性土夹薄层中厚2层状砂，具微细、水平波状或斜层理
4、。 砂层以粉细砂为主，局部含粗中砂，有时见半磨圆的粘土块。含多量圆形钙质结核及铁锰质结核，淤泥质含量较高。风积：分布于平原区某些河流的两侧，组成砂丘和砂垅，但面积甚小，分布零星。1.2.3、水文地质条件张石高速公路保定段途径地段的地下水均赋存于第四系松散层中，共有 4 个含水层，前含水层在山前冲洪积扇的边缘地带呈扇形分布，含水层岩性为粉细砂层，呈薄层状多层含水层结构，含水层之间夹有厚度不等的粘性土层，厚度多小于 10m；在中部平原的河道带，浅层含水层以北东东向条带状分布的细砂及粉砂层为主，一般厚度为1030m；河道间含水层不发育，为较为单一的薄层状、多层结构细砂，厚度一般小于10m。潜水水位埋
5、深在山前平原一般为 815m，深者达 2030m，沿流向逐渐变浅。地下水位埋深主要受大气降水和人工开采等因素制约，降水是地下水的主要补给源，其次是河道侧渗和灌溉回归补给。1.2.4、地震基本烈度及大型构造物区域地震基本烈度鉴定情况线路穿越区属于华北地震构造区，为河北省地震活动强烈地区。该地区位于华北平原沉降带中部，自新生代以来构造差异运动强烈，地震活动较为频繁，属于 5.05.9 级地震危险区。1.2.5、气象特征路线穿越区属温带大陆性季风少雨气候区，四季特点分明。冬季寒冷少雪；春季干燥，风沙盛行；夏季炎热多雨；秋季风清气爽，寒暖适中该地区年平均气温约为 12度，极端最高气温 43 度，极端最
6、低气温-24 度。年日照 2823.8-3063 小时，无霜期约为200 天，早霜始于十月中旬，晚霜终于四月上旬。年最大冻深度为 50cm 左右。该地区年平均降水量 570600mm，多集中在七、八月份，约占全年降水量的70%80%。全区水面蒸发作用强烈，以夏季季节为最。本地区地形平坦，气流通畅，冬季受内蒙古高压气流影响，春季多西南风，经常出现 78 级大风，夏季潮湿多雨，冬季盛行西北风。年平均风速 2.33.5m/s，年主导风向为南南西，次为北北东，频率为别为 13.4%和 9.67%，本地区居自然区，温润季冻区。1.2.6、交通量资料（通车后第一年双向平均日交通量，交通量年平均增长率为 6
7、.8%）设计预测年限为 20 年。3解放 CA-10B 2630 辆/日 长征 XD-160 245 辆/日黄河 JN-150 210 辆/日 解放 CA-30A 395 辆/日跃进 NJ-130 1520 辆/日 交通 SH-141 320 辆/日根据我国常用汽车路面设计参数：表 1.1 常用汽车路面设计参数车型总重（KN）载重（KN）前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数 轮组数解放 CA-10B 80.25 40.00 19.40 60.85 1 双黄河 JN-150 150.60 82.60 49.00 101.60 1 双跃进 NJ-130 53.60 25.00 15.30 38.30
8、 1 双长征 XD-160 213.00 120.00 42.60 285.20 2 双解放 CA-30A 99.90 46.50 26.50 236.70 2 双交通 SH-141 80.65 43.25 25.55 55.10 1 双交通量换算采用小客车为标准车型，按公路工程技术标准 （JTG B01-2003）5 页中各汽车代表车型与车辆折算系数（表 1.2）换算。表 1.2 各汽车代表车型与车辆折算系数汽车代表车型 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2t7t 的货车大型车 2.0 载质量7t14t 的货车拖挂车 3
9、.0 载质量14t 的货车根据公式： 1)1( trNoNi式中： N0设计初始年平均日交通量；r设计年限内交通量年平均增长率；t设计年限（一级公路一般为 15 年） ；i设计年限内累计日交通量。4N0=1.52630+2210+1.51520+2245+1.5395+1.5320=8207.5(辆/日)i=8207.5（ 1+0.068） 20-1=28646(辆/日 )由远景设计年限交通量 N=28646 辆/日。1.3 编制依据 1 杨少伟， 道路勘测设计 ，人民交通出版社，2004；2 许娅娅， 测量学 ，人民交通出版社，2004；3 邓学钧， 路基路面工程 ，人民交通出版社，2000
10、；4 交通部行业标准， 公路工程技术标准 （JTG B01-2003） ，人民交通出版社，2004；5 交通部行业标准， 公路路线设计规范 （JTG D20-2006） ，人民交通出版社，1994；6 交通部行业标准， 公路勘测规范 （JTG C10-2007） ，人民交通出版社，2007；7 交通部行业标准， 公路路基设计规范 （JTG D30-2004） ，人民交通出版社，2005；8 交通部行业标准， 公路沥青路面设计规范 （JTG D50-2006） ，人民交通出版社，20061.4 工程技术标准工程采用双向六车道高速公路标准设计，其主要技术指标如下：道路等级：高速公路设计行车速度：1
11、20km/h路面结构：沥青混凝土路面路基横断面：路基宽度为 34.5m,取设计车道宽度为 3.75m,总宽为 3.756=22.5m。硬路肩 32=6m,土路肩 0.752=1.5m，中间带宽度为 4.50m（其中中央分隔带宽度为 3m,路缘带宽度为 0.752=1.5m） 。行车道、硬路肩横坡 2%、土路肩横坡度 3%。5第二章 路线设计2.1 平原地区公路路线特点平原地区地形平坦，坡度平缓，除草原、戈壁外，一般人烟稠密，农业发达。村镇、农田、河流、湖泊、水塘、沼泽、盐渍土等为平原地区较长遇到的自然障碍。所以，平原地区选线的主要特征是克服平面障碍。平原区地形对路线的限制不大，路线的基本线性应
12、是短捷顺直。两控制点之间，如无地物、地质等障碍和应趋就的风景、文物及居民点等，则两点间直接连线是最理想的。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，居民点也较稠密。按照公路的使用任务和性质，有的需要靠近，有的需要绕避，从而产生了路线的转折，虽增长了距离，但这是必要的。因此，平原区选线方法，先把路线总方向内所规定经过的地点如城市、工厂、农场和乡镇以及文物风景地点作为大控制点；然后在大控制点之间进行实地勘察，了解农田优劣及地物分布情况，确定可穿越的、该饶避、应趋就的点，从而建立起一系列中间控制点。路线一般应由一个控制点直达另一个控制点，不做任意的扭曲。平原区路线要充分考虑近期和
13、远期相结合，在平、纵面线形上要尽量采用较高标准，以便将来提高道路等级时能充分利用原路基、桥涵等工程。2.2 平原高速公路选线原则本设计全线地处华北平原，地势平缓，地面起伏不大，地质条件简单。平原线形应采用较高的技术标准，尽量避免采用长直线或小偏角，但不应为避免长直线而随意转弯，在避让局部障碍物时要注意线形连续、舒顺。纵断面线形应结合桥涵、通道、交叉等构造物的布局，合理确定路基设计高度、纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。（1）正确处理道路与农业的关系平原区大多数为农业区，农田密布、灌溉渠道纵横交错，布线时要密切注意和农业水利相结合，尽量少占高产田，但也不能片面强调不占某块田，从而降低指标，造成行
14、车条件恶化。6（2）合理考虑路线与城镇的联系平原区有较多城镇、村庄、工厂及其他设施，布线时应分别情况，正确处理穿越和绕避问题。对于干线公路，应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点，但要考虑到便利支农运输，便利群众，路线不宜离开太远且用支线连接，既方便运输又保证行车安全。一般沟通县、乡、村直接为农业运输服务的公路，经地方同意可穿越城镇，但应有足够的路基宽度和行车视距以保证行人和行车安全。（3）处理好路线与桥位的关系大、中桥位常常是路线的控制点，但原则上应服从路线总方向并满足桥头接线的要求，桥路综合考虑，桥位中线尽可能与洪水主流线正交，桥梁和引道最好设在直线上，当条件受限制时，也可设置斜桥或曲
15、线桥。要注意防止两种极端：一种是单纯强调桥位，造成路线过多的迂越，或过分强调正交桥位，出现桥头急弯影响行车安全；另一种是只顾线形顺直，不顾桥位，造成桥位不适合或斜交过大，增加建桥困难。（4）注意土壤水文条件平原地区的土壤水文条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，使路基稳定性差，因此应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线。当遇到面积较大的湖塘、泥沼和洼地时，一般应绕避；如需要穿越时，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，保证路基的确定。（5）正确处理新、旧路的关系平原地区通常有较宽的人行大路或等级不高的公路，当设计交通量很大，需要修建汽车专用公路时，应分别情况处理好新
16、、旧路的关系（6）尽量靠近建筑材料产地平原地区一般缺乏砂石建筑材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工，养护材料运输费用。2.3 平原高速公路设计要求本设计是平原高速公路选线，虽然地形简单，地势平缓，地质不复杂，但仍然需要严格设计，达到设计的最优化，因此有如下要求：（1）选线，应严格根据平原区选线的原则选定最优的方案，使农田占有量、拆迁数量达到最小化，并且保护环境，有利于促进当地经济发展。（2）平面线形设计，线形设计是高速公路设计的关键。根据道路设计规范选择并计算平面线形各要素，合理选用圆曲线和缓和曲线的组合方法。7（3）纵断面设计，纵断面的几何线形由坡度线和竖曲线组成。纵坡度、坡长和竖
17、曲线的半径都与汽车的行驶速度以及运输的经济和安全相关。高速公路是专供汽车分到行驶的公路，因此，就需要从保证汽车行驶安全、迅速、舒适与经济的角度来研究高速公路纵断面线形的诸要素。同时，在确定每一纵坡转折点高程时，也应按照一定的原则和方法，考虑工程经济，地形、地质、水文等自然条件，以及从通行能力、社会情况、安全和环境等多方面综合考虑。（4）横断面设计，横断面是由横断面地面线和设计线构成的闭合图形。本设计高速公路横断面上的车道数是 6 道，路幅宽为 34.5m。在平原地区横断面上各个车道一般都放在同一个平面上，做成整体式的路基断面形式。（5）路基路面设计，路基是路面的基础，与路面共同承担汽车荷载的作
18、用，因此路基必须有足够的整体稳定性和足够的抗变形能力；路面要求有良好的排水性能、使用性和耐久性等，保证路面的使用寿命。2.4 平原高速公路选线的依据平原高速公路选线的依据主要有交通部颁发的公路路线设计规范，实测和预测交通量，地形图，设计任务书等，它们是路线设计不可缺少的资料。下表都取自（公路路线设计规范规范29 页）圆曲线最小半径设计速度（km/h） 120 100 80 60一般值 1000 700 400 200圆曲线最小半径（m） 极限值 650 400 250 125不设超高的圆曲线最小半径设计速度（km/h） 120 100 80 60路拱2% 5500 4000 2500 1500
19、不设超高圆曲 线最小半径（m） 路拱2% 7500 5250 3350 1900回旋线最小长度设计速度（km/h）120 100 80 60回旋线最小长度 100 85 70 50本设计结合设计资料及规范，JD1 半径为 6000m，缓和曲线长度为 150m；JD2 半径为87000m，缓和曲线长度为 160m。2.5 平原高速公路选线方法和步骤本设计的选线方法是全方面的考虑路线通过地区的地质地貌、社会经济发展情况、当地风俗习惯和工程的难易程度以及路线的性质、使用任务、等级和投资等因素，确定路线的总方向。步骤：（1）全面布局，这是在路线总方向确定后，从大面积着手由面到带进行总体布置的过程。（2
20、）逐段安排，在总体路线方案的基础上，在相邻主要控制点间划分段落，根据公路等级标准。结合其间具体地形逐段加密细部控制点，进一步明确路线走法，构成路线的雏形。（3）具体定线，根据定出一系列的控制点，通过多次点位具体确定转角点，拟订曲线半径，落实路线的桩位。2.6 方案比选2.6.1 方案比选的一般原则和要求方案的选定要从国家和当地的战略全局出发，服从国民经济发展的要求，讲求社会、企业和环境的综合效益。方案比选要把国家和整体利益放在首位，因此应根据不同设计阶段，深入实际做好调查研究，充分收集资料，广泛征求有关方面的意见，坚持实事求是的原则和严肃认真的态度，有系统有计划地进行全面比选，不遗漏有价值的方
21、案。2.6.2 各方案主要技术经济指标路线方案比选图如下图：92.6.3 方案比选意见推荐方案的优缺点方案一优点：(1) 路基基本为新建，不存在新旧路基结合处理问题，施工方便；(2) 途径河流少；(3) 线形比较缓和，行车舒适。缺点：(1) 施工材料运输不方便，需建设临时道路；(2) 线路里程长 ,工程量比较大。方案二优点：(1) 交点设置地势平坦，且在施工区施工比较容易；(2) 旧路利用率高，减少造价，节约资源缺点：(1) 拆迁房屋多，费用高；(2) 经过铁路段，施工不易。综合比较，方案一更理想。10第三章 平面设计3.1 平面设计要求在平面设计中，直线长度、圆曲线半径和缓和曲线半径长度的取
22、值必须满足其相应的公路路线设计规范，还需要考虑当地的社会经济和自然条件。在此基础上，应根据已有的设计条件尽量选用较高的技术指标，使行车安全、舒适，不应轻易选用指标中的最大（或最小）值，并保持各种线形要素的均衡性、连续性，达到最好的设计效果。3.2 圆曲线设计1、 圆曲线的特点各级道路不论转角大小均应设计圆曲线。一般认为，圆曲线作为平面线形要素之一，具有以下主要特点：（1）圆曲线上任意点的曲率半径 R=常数，曲率 1/R=常数，故测设和计算简单；（2）圆曲线上任意一点都在不断地改变着方向，比直线更能适应地形的变化，由不同半径的多个圆曲线组合而成的复曲线，对地形、地物和环境有更强的适应能力；（3）
23、汽车在圆曲线上行驶要收到离心力的作用，对行车的安全性和舒适性等产生不利影响，曲线半径越小、行驶速度越高，行车越危险；（4）汽车在圆曲线上转弯时各轮轨迹半径不同，比在直线上行驶多占用路面宽度；（5）汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差，视线会受到路堑边坡或其他障碍物的阻挡，易发生行车事故。2、 圆曲线的运用道路平面设计时，应根据沿线地形、地物等条件，尽量选用较大半径，以保证行车安全舒适。在选定半径时既要技术合理，又要经济适用；既不盲目采用高标准（大半径）而过分增加工程量，也不只考虑眼前通行要求而采用低标准。（1） 选用圆曲线半径应与地形相适应，以采用超高值为 2%4%的圆曲线11半径为宜
24、。（2） 地形条件限制时，可采用大于或接近圆曲线一般最小半径；地形条件特殊困难不得已时，方可采用圆曲线极限最小半径。（3） 在选用圆曲线半径时，应与设计速度相适应，同相衔接路段的平、纵线形要素相协调，构成连续、均衡的曲线线形。（4） 选用圆曲线半径时，最大半径值一般不宜超过 10000m，（5） 为了保证汽车行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也宜有 3s 的行程。3、圆曲线半径的确定圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。选用曲线半径时，应充分注意地质、水文条件，使曲线既能更好地吻合地形，减少工程，又能满足桥梁的要求和隧道、路基等建筑物的设置条件。一般地段
25、曲线半径的选择受地形影响不大，应结合占用农田等情况，尽量采用较大半径的曲线。圆曲线能较好的适应地形的变化，并可获得圆滑的线形,圆曲线在适应地形情况下,应尽量选用较大半径,在确定半径时应注意以下几点:（1）一般情况宜采用极限最小半径的 4-8 倍或超高为 2%-4%的圆曲线半径；（2）地形条件受限制时,应采用大于或接近一般最小半径的圆曲线半径；（3）应同前后先行要素相结合,使之构成连续均衡的曲线线形；（4）应同纵断面线形相结合,避免小半径曲线与陡坡相重合；（5）每个弯道半径值的确定,应按技术标准根据实际选用。我国标准根据不同的 值，对不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半h径和不设超高的最
26、小半径，见下表（摘自杨少伟等编著的道路勘测设计36 页） 。各级公路圆曲线最小半径设计速度（km/h） 120 100 80 60极限最小半径（ m） 650 400 250 125一般最小半径（ m） 1000 700 400 200路拱 2% 5500 4000 2500 1500不设超高的最小半径（m） 路拱2% 7500 5250 3350 1900本设计半径分别为 6000m、7000m 符合设计规范要求。12极限最小半径是指按设计行车速度行驶的车辆,在能保证其安全行驶的最小半径。它是设计采用的极限值，当路面横坡和横向力系数最大时,可按公式 计)(127hivR算出极限最小半径，道路
27、曲线为极限最小半径时,设置最大超高。一般最小半径对按计算速度行驶的车辆能保证安全和舒适性，它是通常情况下推荐采用的最小半径。它介于极限最小半径与不设超高最小半径之间。不设超高最小半径是指曲线较大，离心力较小,靠轮胎与路面间的摩阻力就足以保证汽车安全稳定行驶采用的最小半径,这时路面可以不设超高。此时对行驶在曲线外侧车道上的车辆,其 值为负值,大小等于路拱横坡。从舒适角度考虑,此时取的 值比极ih限最小半径所采取的 值小的多。我国公路工程技术标准规定不设超高的最小半径是取 =0.035、 =0.015 计算取整得到。hh根据汽车转弯的横向稳定分析：(3.1)(127hivR式中： 路面与轮胎之间的
28、横向摩阻系数；h超高值。i取 =0.1， =2%hh=945m)02.1(7R本路线实施起点桩号 K0+0.000,实施终点桩号 K18+105.078,所以在此段公路设计中根据圆曲线半径的选用原则采用的圆曲线半径分别为 R=6000m、7000m，根据汽车转弯的横向稳定分析得出半径 R=945m 小于所选半径 R=6000m、 7000m，所以满足汽车转弯时的横向稳定性要求。3.3 缓和曲线设计缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线间或半径相差较大、转向相同的两圆曲线间的一种曲率连续变化的曲线。1、缓和曲线的作用（1）曲率连续变化，便于车辆遵循；（2）离心加速度逐渐变化，旅客
29、感觉舒适；13（3）超高及加宽逐渐变化，行车更加平稳；（4）与圆曲线配合，增加线形美观。我国标准推荐的缓和曲线是回旋线，因此本设计采用回旋线作为缓和曲线。2、缓和曲线的最小长度因车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过度行驶，缓和曲线应有足够的长度，以使驾驶员能从容地打转向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内平顺完成。根据影响缓和曲线长度的各项因素， 标准制定了各级公路缓和曲线最小长度，如下表：（摘自杨少伟等编著的道路勘测设计42 页）各级公路缓和曲线最小长度设计速度（km/h） 120 100 80 60一般值 130 120 100 80缓和曲线最小长度（
30、m）最小值 100 85 70 60本设计根据已知条件和规范，拟选用缓和曲线长度分别为 150m、160m 。3.4 平面线形设计1、平面线形设计要点（1）平面线形应直捷、流畅，与地形、地物相适应，与周围环境相协调；（2）保持平面线形的均衡与连续；（3）注意与纵断面设计相协调；（4）平曲线应由足够的长度。2、平面线形要素组合计算（本设计采用基本型曲线）内移值：(3.2)3428RLpss切线增长值：(3.3)2340qss缓和曲线角：(3.4)osRL182014切线长：(3.5)qpRT2tan)(平曲线长：(3.6)LsoL180外距：(3.7)RpE2sec)(切曲差：(3.8)LTD式
31、中： 缓和曲线长度（m）sR圆曲线半径（m）转角（） T0 0 psL sLLEZH HY QZ YH HZ 图 3.2 平面线要素示意图根据本设计采用的 R=6000， =150m，运用上面的公式计算结果如下表：Ls交点半径 缓和内移值切线缓和曲线切线长 外距平曲线长切曲差15号 曲线增长值角JD1 6000 150 0.156 75 0.716 1684.280 212.218 3291.593 76.967JD2 7000 160 0.152 80 0.655 2486.184 402.152 4802.576 169.792注：表中缓和曲线角单位是度，其余单位都为米。3.4.1 本设计
32、的线形大致如下图所示本次路线设计的逐桩坐标计算采用坐标法，具体数据见直线、曲线及转角表。16第四章 纵断面设计4.1 纵断面设计要求纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的总坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺，起伏和缓，坡长和竖曲线长短适当，平面和纵面组合设计协调，以及填挖经济、平顺。具体体现如下：1.纵断面设计应满足纵坡和竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、竖曲线最小半径及长度等） ；2.为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡
33、段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段；3.设计标高的确定，应结合沿线自然条件如地形、土壤、地质、水文、气候、排水等和各种构造物控制标高等因素综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅；4.纵断面的设计应与平面线形和周围自然景观相协调，即应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡，来确定纵断面的设计线；5.一般情况下纵断面设计，应考虑填挖平衡，尽量就近移挖做填，以减少借方和弃方，降低造价和节省用地，保证自然环境；6.对连接段纵坡，如大中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应平缓一些；7.在实地
34、调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求；8.道路及两侧街坊的排水良好，道路路缘石顶面应低于街坊地面标高及道路两侧建筑物的地坪标高。174.2 纵坡设计4.2.1 最大纵坡最大纵坡是根据道路等级、自然条件、行车要求等因素所限定的路线纵坡最大值，它是道路纵断面设计的重要控制指标，在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。确定最大纵坡时，不仅考虑汽车的动力特性、道路等级、自然条件，还要考虑工程和运营的经济等。我国标准规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求各有关方面特别是驾驶员的意见，也考虑了畜力车通行状况，经综合分析研究后确定了最大纵坡
35、值。各级公路最大纵坡的规定见下表（摘自公路路线设计规范36 页表 8.2.1）：最大纵坡设计速度（km/h）120 100 80 60最大纵坡（% ） 3 4 5 6本设计设计速度为 120 km/h,因此采用坡度为 2%3%，符合规范要求。4.2.2 最小纵坡最小纵坡是为纵向排水的需要，对横向排水不畅的路段所规定的纵坡最小值。为使道路行车安全、快速和畅通，纵坡小一些为好；但在长路堑、低填方和其他横向排水不畅的路段，为保证行车安全和排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，应设置不小于 0.3%的纵坡（一般以不小于 0.5%为宜） 。对干旱地区，以及横向排水良好、不产生路面积水的路段，也可不受
36、最小纵坡的限制。4.3 坡长的要求4.3.1 最小坡长的限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的增重与减重的变化频繁，导致乘客感觉不舒服，车速越高表现愈明显；缓坡太短上坡不能保证加速行驶要求，下坡不能减缓制动；从路容美观、视觉效果、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。最小坡长规定汽车以设计速度不小于 59s 的行程为宜，在高速路上，9s 可满足行车及几何线形布设的要求，在低速路上应取大值。 公路路线设计规范37 页公路纵18坡的最小坡长规定如表 8.3.1：最小坡长设计速度（km/h）120 100 8
37、0 60最小坡长（m） 300 250 200 150本设计拟采用最小坡长为 500m，符合规范要求。4.3.2 最大坡长的限制最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。最低容许速度对应的纵坡为不限长度最大纵坡，凡大于不限长度最大纵坡的纵坡其长度都应加以限制。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也就越大。主要表现在：行车速度显著下降，甚至要换低排挡克服坡度阻力；易使水箱“开锅” ，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热失效，甚至造成车祸；影响通行能力和服务水平。因此，对坡度长度必须加以限制。高速公路和一级公路纵坡及坡长的选用应充分考虑车辆
38、的运行质量要求。缓和坡段的具体位置应结合纵向地形起伏情况，尽量减少填挖工程数量，同时应考虑路线的平面线形要素。在一般情况下，缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径的平曲线上，以充分发挥缓和坡段的作用，提高整条公路的使用质量。我国在制定各级公路纵坡长度的限制标准时，进行了大量的调查和试验研究工作，同时也参考了国内外大量资料。 公路路线设计规范38 页公路不同纵坡的最大坡长规定如表8.3.2:不同纵坡最大坡长（m）设计速度（km/h） 120 100 80 603 900 1000 1100 12004 700 800 900 10005 600 700 800纵坡坡度（%）6 500 6004.4
39、 竖曲线设计4.4.1 曲线最小半径和最小长度在纵断面设计中，竖曲线的设计要素受众多因素的限制，其中有三个限制因素决19定着竖曲线的最小半径或最小长度。1. 缓和冲击汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力。这个力在凹形竖曲线上是增重，在凸形竖曲线上是减重。这种增重与减重达到某种程度时，旅客就有不舒适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利的影响，所以确定竖曲线半径时，对离心加速度要加以控制。据试验，离心加速度 a 限制在认为离心加速度限制在 0.5m/s0.7 m/s比较合适。6.36.32min2minVLR或2. 时间行程不过短汽车从直坡道行驶到竖曲线上，若坡差较小时，竖曲线长度很短，使汽车倏忽
40、而过，驾驶员产生边坡很急的错觉，旅客也感觉到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上行驶时间不过短，最短应满足 3s 行程，即： 2.16.3minVtL3. 满足视距要求汽车行驶在凸形竖曲线上,如果半径太小,会阻挡司机的视线.为了行车安全,对凸形竖曲线的最小半径和最小长度应加以限制。当汽车行驶在凹形竖曲线上时,也同样存在视距问题。对地形起伏较大地区的道路,在夜间行车时,若竖曲线半径过小，前灯照射距离近,影响行车速度和安全;在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等,如果它们正好处在凹形竖曲线上方,也会影响驾驶员的视线。根据以上缓和冲击、时间行程及视距要求三个限制因素，可计算出各
41、设计速度时的凹、凸形竖曲线最小半径和最小长度，如下表所示。 标准规定的一般最小半径为极限最小半径的 1.52.0 倍，在条件许可时应尽量采用大于一般最小半径的竖曲线为宜。竖曲线最小长度相当于各级公路设计速度的 3s 行程。表中 w 为坡差。 （公路路线设计规范68 页表 3-17） 。凸形竖曲线最小半径和最小长度标准规定值（m）竖曲线半径 竖曲线长度设计速度（km/h）停车视距（m）缓和冲击（m）视距要求（m）一般值 极限值 一般值 极限值20120 210 4000w 11025w 17000 11000 250 100100 160 2778w 6400w 10000 6500 210 8
42、580 110 1778w 3025w 4500 3000 170 7060 75 1000w 1406w 2000 1400 120 50凹形竖曲线最小半径标准规定值（m）设计速度（km/h）停车视距（m）缓和冲击（m）夜间行车照明（m）桥下视距（m） 极限值 一般值120 210 4000w 3527w 1683w 4000 6000100 160 2778w 2590w 951w 3000 450080 110 1778w 1666w 449w 2000 300060 75 1000w 1036w 209w 1000 1500标准规定的一般最小半径为极限最小半径的 1.52.0 倍。凹形
43、竖曲线最小长度同凸形竖曲线。公路竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度 km/m 120 100 80 60 40 30 20极限最小值(m) 11000 6500 3000 1400 450 250 100凸形竖曲线半径一般最小值(m) 17000 10000 4500 2000 700 400 100极限最小值(m) 4000 3000 2000 1000 450 250 100凹形竖曲线半径一般最小值(m) 6000 4500 3000 1500 700 400 200竖曲线最小长度(m) 100 85 70 50 35 25 20所以，综合以上表，取凹形竖曲线半径 R=9000m，凸曲线
44、半径 R=18000m，符合规范要求。4.4.2 竖曲线各要素计算公式21竖曲线要素示意图各要素计算公式如下：曲长： （4.1）LR或切线长： （4.2）2T竖距： （4.3）xh2外距： （4.4）84LRE式中: 竖曲线长度(m) ；L竖曲线半径(m)；R坡差(%)， ， 为“+”时表示凹形竖曲线， 为“-”时表示凸形12i竖曲线；竖曲线切线长 (m)；T计算点至起算点的距离(m)；x竖曲线上任一点竖距(m)；h竖曲线外距(m)E已知在 K1+660 处，竖曲线半径 R9000m， = -0.550%, =0.324% , 则：1i2i 0.874%,为凹形竖曲线12i= =78.66mL
45、=39.33mRT22=0.086842LTRE其余各处竖曲线由此方法即可求得。变 坡 点 R（ m） = - (%)2i1L（ m） T（ m） E（ m）K1+660 9000 0.874 78.66 39.33 0.09K4+900 18000 -0.771 138.78 69.38 0.13K7+350 9000 0.931 83.79 41.91 0.10K9+650 18000 -0.933 167.94 84.04 0.20K12+100 9000 0.758 68.22 34.12 0.06K15+250 18000 -0.629 113.22 56.67 0.094.5 平纵
46、组合设计公路线形最终是以平纵横面所组合的立体线形反映于驾驶员的视觉上，为保证汽车行驶的安全与舒适，应把道路平、纵面结合作为立体线形来分析研究。对于不同设计速度的公路平面与纵面的组合设计指导原则有所不同。当计算行车速度大于或等于60km/h 时，必须注重平、纵的合理组合；而当计算行车速度小于或等于 40km/h 时，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值（最大、最小值） ，在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。平面线形与纵断面线形的组合，不仅要满足汽车的动力特性要求，而且应充考虑驾驶员在视觉、心理上的要求。一般应考虑以下几点：1.应在视觉上能自
47、然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本的问题。因此，平曲线与竖曲线要一一对应，且平曲线比竖曲线更长，即所谓的“平包竖” ，这种组合能较好地保持视觉上连续性。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。若平、竖曲线半径都很大且坡率差较小时，则平、竖位置可不受上述限制；若做不到平、竖曲线较好的组合，宁可把两者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。要避免在一个平曲线或一段长直线内包含几个竖曲线。2.注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺
48、性，而且与工程费用相关。注意保持平、纵线形的协调均衡，采用长曲线较采用直线可使线形舒顺流畅。研究认为：当平曲线半径在 1000m 以下时，竖曲线半径宜为平曲线半径的1020 倍，此时可获得视觉与工程费用经济的平衡。而本设计中，平曲线半径为232000m，选用的凸形竖曲线半径为 60000m 和 70000m 和 90000m,符合要求。3.选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。为避免合成坡度过小，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得与反向曲线的拐点重合；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠，特别是凹形竖曲线。4.注意与道路周围环境的配合。图 4.3 平曲线与竖曲线的组合4.6 路基
49、、桥涵对路线纵断面的要求1.高速公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；2.沿河及受水浸淹的路线，路基设计标高一般应高出所规定的洪水频率计算水位0.5m 以上；3.大、中桥桥头引道（在洪水泛滥范围内）的路基设计标高，一般应高于该桥设计洪水位至少 0.5m；小桥涵附近的路基设计标高应高于桥（涵）前壅水水位至少 0.5m；4.软土、泥沼、多年冻土等地区路基要特别处理；5.桥涵要求的最低路基设计高程由水文条件、桥下所需净空高度和桥涵构造条件决定。跨线桥和通道要求的最低路基设计高程由净空高度和跨线构造物（或通道）的构造条件决定。桥下为道路时，高速公路净空高度为 5.0m；乡村道路中一般人行通道净高不小于 2.2m；畜力车及拖拉机通道净高不小于 2.7m；汽车通道不得小于 3.2m；6.当桥涵下净空高度或路基高程不足时，可考虑采用下
