1、- 1 -盘山高速公路路基路面综合设计摘要：本设计是盘县至山城县高速公路 K15+140K17+750 段路基路面综合设计，该高速公路段设计行车速度 80km/h，双向四车道，路基宽度为 21.5m，预计交通量年平均增长率 6%。本设计内容主要包括路面设计、路基设计、防护与支挡工程设计和桥涵设计等八个部分。设计时首先对该段道路进行路面设计，设计包括沥青路面设计和水泥混凝土路面设计。其中沥青路面设计采用 2 种结构组合，水泥混凝土路面采用 3 种结构组合，分别对每种路面方案进行性能技术经济比较后推荐一种路面。再根据路线平面图进行纵断面图和路基横断面设计，主要包括排水设计和路堤路堑边坡设计，计算出
2、路基土石方数量并进行了调配。针对高填方路段本设计进行了挡土墙设计，本路段挡土墙采用衡重式挡土墙。最后对桥涵进行了初步设计。共设计了 3 座连续 T 梁桥、3 个圆管涵和 3 个盖板涵。本设计各个设计阶段均进行了方案比选，并阐明了设计的方法依据和设计步骤，对其它路段的设计可提供一定的参考。关键词：沥青混凝土路面；水泥混凝土路面；衡重式挡土墙The subgrade and pavement comprehensive design of Panxian -Shancheng ExpresswayAbstract：This design is the subgrade and pavement d
3、esign of Panxian to Shancheng Expressway from K15+140 to K17+750. The designed speed is 80km/h, two-way four-lane, the width of the roadbed is 21.5m. Traffic volume is expected to be average annual growth rate of 6%. This design includes eight main parts of pavement design, roadbed design, protectio
4、n and retaining engineering and design of bridge and culvert. Firstly, the section of the road for pavement design, it includes the design of asphalt pavement and cement concrete pavement design. The design of asphalt pavement has three kinds of structure combination,cement concrete also has two kin
5、ds of structure combination. On various road performance comparison of technology and economy of the recommendation of a pavement. Secondly according to roadbed plan and - 2 -longitudinal section of roadbed transection and design, including the design of road and drainage design Embankment slope des
6、ign, calculating the embankment of earth data and deployment. For high fill roadbed for the design of retaining walls, the road retaining wall use balance weight retaining wall for retaining wall construction. Finally, the bridge and culverts on the preliminary design. Designed a total of three T co
7、ntinuous beam bridge and three circular pipe culvert, three cover plate culvert. This design in each design stage are scheme selecting, this paper presents the design method of foundation and design steps, and can provide some reference to other sections of the design. Key words：asphalt concrete pav
8、ement; cement concrete pavement; balance weight retaining wall1 设计总说明1.1 地理位置图盘山高速公路起于盘县红果海铺，与沪昆国家高速公路相接，经白鸡坡、都格火车站、发耳、营街，在望龙包跨过北盘江，经茅草坪、营盘、兰花箐、雨格、松河、鸡场坪，穿过扎营山，经滑石、垭密，终于山城县玉舍乡，与规划的杭瑞国家高速公路相接。该公路是贵州省，骨架公路规划方案“三纵三横八联八支”公路网中的毕节至安龙高速公路中的一段。1.2 设计依据设计依据及参考资料1 JTG B01-2003，公路工程技术标准 S2 JTG D20-2006，公路路线设计规
9、范S 3 JTG D30-2004，公路路基设计规范S 4 JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范S 5 JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范S 6 JTG F10-2006，公路路基施工技术规范S 7 JTJ 018-97，公路排水设计规范 S8 JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范S 9 JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S - 3 -10 JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范S 11交公路发 2007 358 号，公路工程基本建设项目文件编制办法Z 2007-09-0112 JTG F10-2006，公路路
10、基施工技术规范S13 JTG/TD65-04-2007，公路涵洞设计细则 S14杨少伟道路勘测设计M北京：人民交通出版社，2009.07（第三版）15邓学钧路基路面工程M北京：人民交通出版社，2002.216曾革公路路基稳定理论与设计方法M长沙：中南大学出版社，2010.101.3 路线及工程概况本路线是山岭重丘区的一条高速公路，路线设计技术指标为：路基宽度为21.5 米，双向四车道，有中央分隔带，土路肩为 20.75m，硬路肩为 21.5m，行车道为 23.75m。设计速度 80Km/h，路线总长 2430.000 米，起点桩号K15+140.000，终点桩号为 K17+570.000。由设
11、计任务可知，路线共设置三个平曲线，半径均分别为 2600m，1750m，900m。本次纵断面设计共设置了四个变坡点，最大纵坡为 4.8% ，最小纵坡为 1.9%，最大坡长 970m，最小坡长240m。设置 1 个凸形竖曲线， 4 个凹形竖曲线，半径分别为 13500m，7600m，5900m，5000m，2800m。本路线设计中共设置三座预应力钢筋混凝土连续 T 梁桥，桥全长为 159.41m，133.86m，131.94m ；涵洞共 6 个，其中 3 个钢筋混凝土圆管涵、3 个钢筋混凝土盖板涵。1.4 沿线气候、水文特征、地形地震地理及其与公路的关系1根据调查了解本地区属亚热带湿润季风气候区
12、，整体气温变化幅度小，年均气温 13-14，1 月均气温 3.0-6.3，7 月均气温 19.8-22.0。极端最高气温为 32.8，最低气温为-12 。多年平均降水量为 1350 毫米/ 年。蒸发量最大月份为 25 月份，无霜期 230-300 天。冬暖夏凉，气候宜人。2本路线所属境内岩溶地貌类型齐全，发育典型。山峦众多，延绵起伏；沟壑纵横，深履险峻。地势西北高，东南低。地面最高点为乌蒙山脉的韭菜坪，海拔在 2900.3m，人称“贵州屋脊” ；最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷，海拔 586 米。境内平均海拔在 1400- 4 -1900m 之间。沿线地质情况为覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为
13、主，含少量的碎石质土，覆盖层厚 2m 左右，稻田中种植土厚 0.6m 左右，下伏基岩为硅化板岩。3境内地理环境复杂，植被种类繁多，展布错杂，地理区域分异明显。地带性植被为中亚热带常绿阔叶林，东部植被为湿润性中亚热带常绿阔叶林，西部植被为中亚热带半湿润阔叶林。由于境内海拔差异较大，垂直分异特征也较明显。境内原生植被破坏严重，现存植被多为次生植被。4根据国家质量技术监督局发布的 1:400 万中国地震动峰值参数区划图 (GB183062001)，本路线段地震动峰值加速度0.050g，地震动反应谱特征周期为 0.35S，依据现行 公路工程抗震设计规范 (JTJ00489)可不设防。1.5 沿线材料分
14、布情况公路沿线 5km 以内有较丰富的砂砾材料，当地沿线无矿石料场，矿石材料需要外购，相距约 40km。相距 50km 左右处有水泥厂和石灰生产厂，钢材等建材可以在相距 40km 处进货。1.6 环境保护本路线设计考虑了道路对自然景观的影响，尽量减少对自然景观的破坏。对于道路施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措施。2 路线纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性，道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大小和长度，以便
15、达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。2.1 纵断面设计的原则1纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。2纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。3平面与纵断面组合设计应满足的原则为宜相互对应。- 5 -4视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。5平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”6平、纵线形的技术指标大小应均衡。7合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。8与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。2.2 纵坡设计的要求1设
16、计必须满足公路路线设计规范 （JTG D20-2006）的各项要求。2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，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。3沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。4应尽量做到填挖平衡，使挖方运到就近路段填方，以减少借方和弃方，降低造价和节省用地。5纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。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。7在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。2.3 纵坡设
17、计的步骤1准备工作：通过纬地软件按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m 加桩或20m 加桩） 、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等） ，桥涵或直线控制桩、断链桩等。2标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。- 6 -3试坡：在已标出“ 控制点 ”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试
18、定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长得出变坡点的初步位置。4调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵线形组合是否适当等，若有问题应及时进行调整。5核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应及时调整。6定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取到 0.1，变坡点一般要调整到 10m 的整桩号上。7设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等
19、确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。8计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。2.4 竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择好半径。查公路路线设计规范 （JTG D20-2006）规定：表 2.1 竖曲线指标 设计参数 数值设计车速（km/h） 80最大纵坡（） 6%最小纵坡（） 0.3%一般值 4500凸形竖曲线半径（m）极限值 3000一般值 3000凹形竖曲线半径（m）极限值 2000竖曲线最小长度（m） 70- 7 -竖曲线基本要素计算公式：12iL = RT = E =
20、 2式中：坡度差（%） ； L 曲线长（m） ；T 切线长（m） ；E 外距 （m） ；竖曲线要素计算：里程桩号 K15+660.000 =-2.77% = -1.87% 取半径 R=7600m1i2i(凹形) 90.)7.(8.1曲线长: m4686.%.RL切线长: 232.T外距:m07642.RJ2设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K15+660.000) 34.2=15+625.8竖曲线起点高程=1398.821-34.2（-2.77% ）=1397.874m竖曲线终点桩号=(K15+660.000) +34.2= K15+694.2竖曲线终点高程=1398.821+34.2 （-1.
21、87%）=1398.181m 校核无误。其它边坡点的计算结果见纵坡、竖曲线表。- 8 -3 路基设计3.1 路基横断面布置由横断面设计，查公路路基设计规范 （JTG D30-2004）可知，高速公路路基宽度为 21.5m 时，其中行车道为 43.75=15m，设置 1m 的中央分隔带，硬路肩宽度设置为 21.5=3m，土路肩宽度设置为 20.75=1.5m。路面横坡为 2%，土路肩横坡为 3%。 图 3.1 公路路基宽度示意图（单位：cm） 3.2 路基边坡由横断面设计查公路路基设计规范 （JTG D30-2004）可知，当高速公路路堤边坡小于 8m 时，采用 1：1.5 的坡度，当路堤边坡大
22、于 8m 时采用 1：1.75。路堑为大于 15m 的岩质边坡时，查规范可知采用 1：0.5、1：0.75 和 1：1.0 的边坡相结合。3.3 路基压实标准查公路路基设计规范 （JTG D30-2004）可知，高速公路采用重型压实标准，压实度应符合表 3.1 要求。 表 3.1 路基压实度 填挖类别 路面以下深度（m）填料最小强度（CBR ）（%）路基压实度（%）00.30 8 96零填及挖方路基 0.300.80 5 96- 9 -00.30 8 96填方路基0.300.80 5 963.4 路基填料填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差
23、的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。3.5 路床处理1路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。2挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体
24、情况确定。3填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理基底土密实，地面横坡缓于 1：5 时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土应予以处理。当陡于 1：5 时，地面须挖成阶梯式，梯宽2.0m，并做 2%的反坡。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基时应按特殊路基处理。4 排水设计计算说明书4.1 边沟设计验算在 K15+187.396 至 K15+220 之间的左侧挖方段为挖方最大汇水面
25、积段，本次设计以沥青混凝土路面为例。硅化板岩路堑（坡度为 1：0.5，坡面流的长度为7.5m） ，路基宽度 21.5m，取单侧路面和路肩横向排水宽度为 12m，路拱横坡为2%在纵断面方面，此处处于竖曲线上，采用平均纵坡 i=（1518.14-1516.70）- 10 -/36.604=0.03%，边沟坡脚和路肩边缘间设置矩形边沟。计算简图如图 4.1。4.1.1 计算汇水面积和径流系数由图 4.1 可以计算汇水区域在路堑一侧的面积 A1=7.536.604=274.53m2。由于坡面上采用拱式护面墙防护，则由公路排水设计规范得坡面径流系数取C1=0.78。汇水区域在边沟平台上的面积 A2=13
26、6.604=36.604m2，取坡面径流系数(浆植草护面)C 2=0.53，汇水区域在路面一侧( 公路路中线到边沟）的面积为A3=36.60412=439.248m2，由表查得沥青路面径流系数为 C3=0.95。由此，总的汇水面积为 F=274.53+36.604+439.248=750.382m2，汇水区的径流系数为 C=。87.0750.382.954.6.2745 计算汇流历时：由克毕公式计算坡面汇流历时公式如下： 4670s11.)iLm(*.t其中： t1 坡面汇流历时（min） ；L 坡面流的长度（m） ；si 坡面流坡度（%） ；sm 地表粗糙系数；1图 4.1 边沟计算示意图 由表查得拱式护面墙防护路堑边坡的粗度系数 m =0.4，且路堑坡度为11：0.5，得路堑坡面汇流历时
