貢獻(xiàn)武漢大學(xué)土木工程道橋方向畢業(yè)設(shè)計.doc

武漢大學(xué)土建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計專用紙摘要：湖北省武漢至麻城高速公路起于三里鎮(zhèn)長提，止于夏家崗，于規(guī)劃的武麻高速公路黃岡段對接。本設(shè)計選取第一合同段K1+600K4+700段，全長3.1公里。根據(jù)施工圖設(shè)計路線方案，全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度100km/h，路基寬度26.0m，橋涵設(shè)計荷載為公路1級，橋路同寬。主要設(shè)計內(nèi)容包括：平面設(shè)計、縱斷面設(shè)計、橫斷面設(shè)計、防護(hù)工程設(shè)計（重力式擋土墻）、路面設(shè)計（瀝青混凝土柔性路面）及橋梁設(shè)計。 其中，平面設(shè)計、縱斷面設(shè)計、橫斷面設(shè)計、防護(hù)工程設(shè)計采用手工計算、繪圖；路面結(jié)構(gòu)設(shè)計、路面厚度計算和面層拉應(yīng)力驗(yàn)算采用公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)HSP2000進(jìn)行設(shè)計；橋梁工程采用橋梁結(jié)構(gòu)分析軟件BSAS進(jìn)行設(shè)計。關(guān)鍵字：高速公路 路線 路基 路面 擋土墻 橋梁Abstract：The starting point of the express highway design from Wuhan city to Ma city ,Hubei province ，is Changti village, Sanli town ,and the superhighway ends in Xiajiagang village, which connects to Huanggang section of the highway. 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 twoway 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-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1緒論 31.1工程概況 31.2地質(zhì)概況 31.3 技術(shù)資料 72路線設(shè)計 82.1路線設(shè)計方案及比選 82.2平面設(shè)計 142.3縱斷面設(shè)計 222.4橫斷面設(shè)計 313擋土墻設(shè)計 373.1擋土墻的布置 373.2重力式擋土墻設(shè)計 394路面設(shè)計 464.1路面設(shè)計資料 464.2路面結(jié)構(gòu)設(shè)計 465公路橋涵結(jié)構(gòu)計算 545.1方案簡介 555.2本橋主要材料565.3橋梁設(shè)計荷載565.4橋梁結(jié)構(gòu)計算566結(jié)束語 637參考文獻(xiàn) 641.緒論1.1 工程概況武漢市武漢至麻城高速公路起于三里橋鎮(zhèn)長堤，起點(diǎn)設(shè)三里橋互通與武漢至英山項(xiàng)目順接，向東北跨三排渠、四排渠、萬米長河，在辛集上跨武漢外環(huán)高速，并設(shè)辛集互通、在任家灣跨過 G318國道，設(shè)駱駝互通，在丁家大灣跨京九鐵路麻漢聯(lián)絡(luò)線和規(guī)劃的滬漢蓉高速鐵路；在永福村過熊許二級公路，設(shè)分離式立交橋，止于夏家崗與規(guī)劃的武麻城高速公路黃岡段對接，推薦全線全長27.891公里。根據(jù)施工圖設(shè)計路線方案，全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度100km/h，路基寬度26.0m，橋涵設(shè)計荷載為公路1級，橋路同寬。沿線設(shè)有三里橋互通、辛集互通、駱駝鋪互通。第一合同段起于K0+000，止于K7+900，全長7.9公里，本設(shè)計選取K1+600K4+700,全長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、魚塘、田間、洼地等，平原路段區(qū)地面標(biāo)高一般在1721m左右；壟崗剝蝕地貌地面標(biāo)高約在3038m。1.2.2 地表水和地下水(1)地表水沿線K4+700以前河渠、魚塘較多，主要跨三排渠四排渠萬米長河等，水位基本與武湖水位一致，勘察期間河水深約1.02.0m。(2)地下水根據(jù)本次勘察情況沿線沖湖平原或崗間湖積洼區(qū)地地下水位一般為0.32.3m；壟崗地帶地下水位一般為1.03.2m。地下水主要分為上層滯水、孔隙潛水和基巖裂隙水兩類。上層滯水賦存于砂礫石層中，具微略承壓性，受側(cè)向逕流補(bǔ)給，水量較大?；鶐r裂隙水賦存于下部風(fēng)化泥質(zhì)砂巖中，受逕流補(bǔ)給，水量與裂隙發(fā)育程度有關(guān)。(3)水質(zhì)分析結(jié)果根據(jù)本次取水樣分析結(jié)果：SO42- 離子含量為14.9714.00mg/L，Mg2+離子含量為8.722.49mg/L,Cl-離子含量為8.8043.85mg/L,HCO3-離子含量為117.89262.90mg/L，侵蝕性CO2含量為0.0mg/L，PH值60827.12根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）判定，路線沿途地表水均對砼無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕生。1.2.3 路基工程地質(zhì)分區(qū)(1)路基工程地質(zhì)分區(qū)的原則以區(qū)域地貌作為工程分區(qū)的主要依據(jù)將本區(qū)路段分為沖湖積平原區(qū)、沖洪積波狀平原和壟崗剝蝕區(qū)。依據(jù)巖土體特征，結(jié)合水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象、典型地貌和路基穩(wěn)定性等，進(jìn)一步在工程地質(zhì)分區(qū)的基礎(chǔ)上劃分工程地質(zhì)亞區(qū)。(2)路基工程地質(zhì)分區(qū)根據(jù)以上分區(qū)原則，將路線經(jīng)過的地段劃分為如下工程地質(zhì)區(qū)、亞區(qū)。沖湖積平原區(qū)（I）：分布于路線起點(diǎn)K2+K3+050、K3+700K4+420路段。軟土路基區(qū)（I-1）；一般路基區(qū)（I-2）； 一般夾軟土路基區(qū)（I-3）。沖洪積波狀壟崗及剝蝕壟崗區(qū)（II）：分布于K3+050K3+700、K4+420K4+700路段。老土路基區(qū)（II-1）、殘積土路基區(qū)（II-2）。1.2.4 路基地層條件根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、鉆探和靜力觸控，沿線路基地層比較簡單，按成因及年代劃分有第四系全新沖湖積層，第四系更新統(tǒng)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(qū)多為中軟土，龍崗區(qū)多為中硬土；沿線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+200K2+270為一般粘性區(qū)（I-2）：長70m。屬沖湖積平原，地形平坦，地勢開闊，沿途一般為水田和旱地，經(jīng)過一水溝和四排渠。勘察期間地下水埋深1.62.3m。上部為第四系全新統(tǒng)可塑一般粘性土，中部為全新統(tǒng)稍密粉狀、細(xì)砂土和更新統(tǒng)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(xiàn)明顯影響路基穩(wěn)定性的不良地質(zhì)層。(2) K2+270K3+050為軟土路基區(qū)（I-1）：長780m。屬沖湖積平原，地形平坦，地勢開闊，沿途經(jīng)過大片藕塘、魚塘?？辈炱陂g地下水埋深0.31.0m淺表層為第四系全新統(tǒng)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(tǒng)稍密狀砂土和更新統(tǒng)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-1層軟土，埋深0.01.1m，厚0.54.6m,多為軟流塑狀淤泥或淤泥質(zhì)土，屬影響路基穩(wěn)定的不良地質(zhì)層。(3) K3+050K3+700為老黏土土路基區(qū)（II-1）：長650m。屬沖沖積壟崗平原，地形較平坦，地勢開闊，沿途經(jīng)過大片藕塘、魚塘。勘察期間地下水埋深1.4m。上部為第四系更新新統(tǒng)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(wěn)定性的不良地質(zhì)層。(4) K3+700K4+420為一般粘性土夾軟黏土路基區(qū)（I-3）：長720m。屬沖積平原，地形較平坦，地勢開闊，沿途一般為水田，局部跨魚塘和水溝。勘察期間地下水埋深0.41.2m。上部為第四系全新統(tǒng)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(tǒng)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-1層軟土，埋深0.0m，厚0.9m,多為流塑狀淤泥，屬影響路基穩(wěn)定的不良地質(zhì)層。(5) K4+420K4+700為老黏土路基區(qū)（II-1）：長450m。屬沖積壟崗平原，地形較平坦，地勢開闊，沿途為水田?？辈炱陂g地下水埋深1.5m。上部為第四系更新統(tǒng)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(wěn)定的不良地質(zhì)層。勘察期間地下水埋深約0.51.5。上部為37m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(xiàn)影響路基穩(wěn)定的不良地質(zhì)層，但一般殘積土遇水后特性易變差。詳細(xì)情況見該合同段工程地質(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(1)軟土特征本線路多為灰色、深灰色夾灰黑色等，由淤泥或淤泥質(zhì)土組成，與三里橋互通區(qū)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(yàn)結(jié)果等方面看具有和三里橋互通軟土相同的特點(diǎn)，故在此借用三里橋互通區(qū)統(tǒng)計的軟土部分物理力學(xué)指標(biāo)平均值結(jié)果。(2)軟土分布路段沿線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。沿線軟土分布情況詳見下表二。表1-1 軟土分布情況表路段長度軟土特征K2+270K3+050780-1層軟土，埋深0.0-1.1m，層厚約1.2-4.4m,軟-流塑狀。K3+780K3+900120-1層軟土，埋深0.0m,層厚約0.49m,-流塑狀。累計長900(3)軟土路基穩(wěn)定性評價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，會引起路堤不均勻沉降等。1.2.6 膨脹土工程地質(zhì)評價(1)膨脹土特征沿線膨脹土主要是指-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(jié)核和高嶺土團(tuán)塊，局部含少量礦石，一般具有弱的膨脹潛勢。從初勘對沿線15個取土場的試驗(yàn)資料可以看出，地基土的自由膨脹率試驗(yàn)值為3264%，多具弱膨脹性。本次詳勘針對其土層分布特點(diǎn)結(jié)合路線走向進(jìn)行重點(diǎn)調(diào)查，得出結(jié)果如下：K3+700K4+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(jù)武漢市氣象統(tǒng)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(wěn)定性評價膨脹土易產(chǎn)生周期性膨脹與收縮易導(dǎo)致地基強(qiáng)度變化，造成路基和構(gòu)造物基礎(chǔ)的變形、開裂或邊坡失穩(wěn)。1.2.7 路基處理方案建議沿線公路軟土路段較多，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(wěn)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(qū)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(fù)合地基加固處理。(2)一般粘性土路基一般粘性路基區(qū)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(qū)工程地質(zhì)條件較差，需進(jìn)行以下處理：根據(jù)承載比試驗(yàn)結(jié)果，可采用晾曬、摻灰方法先進(jìn)處理。做好路基防水、排水、保溫、防風(fēng)化等工作，嚴(yán)防路堤浸水，并可采用預(yù)制網(wǎng)格植草或從字骨架網(wǎng)格植方式進(jìn)行防護(hù)，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(qū)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(yán)防路堤浸水，并對邊坡進(jìn)行適當(dāng)支護(hù)。(5)路堤沿線填方路堤，根據(jù)本次勘察結(jié)果，建議填方路段兩邊土體的邊坡率可設(shè)為1：1.5，對路基填土應(yīng)做晾曬、壓實(shí)工作處理，坡面采取人字骨架植草型式護(hù)坡，同時做好防排水工作。1.3 技術(shù)資料 1. 中華人民共和國交通部規(guī)準(zhǔn)，JTJ001-97公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2. 中華人民共和國交通部規(guī)準(zhǔn)，JTJ00386公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn) 3. 中華人民共和國交通部規(guī)準(zhǔn)，JTJ011-94公路路線設(shè)計規(guī)范 4. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，JTGD40-2002公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范 5. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTJ01394公路路基設(shè)計規(guī)范6. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTJ014公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范7. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTJ018-97公路排水設(shè)計規(guī)范8. 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，JTG D60-2004公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范9. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTG D60-2005公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范10. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTJ02385公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范11. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTJ024-85公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范12. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTJ032-94公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范13. 中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)，JTJ033-95公路路基施工技術(shù)規(guī)范2 路線設(shè)計2.1路線方案設(shè)計及比選2.1.1路線方案選擇的原則：路線基本走向的選擇是道路設(shè)計中最基本問題，它不但影響公路本身，而且還影響國家的政治、經(jīng)濟(jì)，國防的要求。具體涉及以下幾個方面。（1）在路線設(shè)計的各個階段，應(yīng)運(yùn)用各種先進(jìn)的手段對路線方案做深入、細(xì)致的研究，在多方案論證、比選的基礎(chǔ)上，選定最優(yōu)路線方案。（2）路線設(shè)計應(yīng)在保證行車安全、舒適、快捷的前提下，是工程數(shù)量小，造價低，營運(yùn)費(fèi)用省，效益好，并有利于施工和養(yǎng)護(hù)。在工程量增加不大時，應(yīng)盡量采用較高技術(shù)指標(biāo)。（3）選線應(yīng)同農(nóng)田基本建設(shè)相配和，少占田地，并盡量不占高產(chǎn)田、經(jīng)濟(jì)作物或經(jīng)濟(jì)林園等。（4）通過名勝、風(fēng)景、古跡地區(qū)的公路，應(yīng)與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，并適當(dāng)照顧美觀。注意保護(hù)原有自然狀態(tài)和重要?dú)v史文化遺址。（5）選線時應(yīng)對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行深入的勘測，查清其對公路工程的影響。對于滑坡、崩塌、泥石流、軟土、泥沼等嚴(yán)重不良地質(zhì)地段和沙漠、多年凍土等特殊地區(qū)，應(yīng)慎重對待。路線應(yīng)設(shè)法繞避。當(dāng)必須穿過時，應(yīng)小組合適的位置，縮小穿越范圍，并采取必要的工程措施。（6）選線應(yīng)重視環(huán)境保護(hù)，注意由于公路修筑以及汽車運(yùn)行所產(chǎn)生的影響和污染等問題，具體應(yīng)注意以下幾個方面：路線對自然景觀與資源可能產(chǎn)生的影響； 占地、拆遷房屋所帶來的影響；路線對城鎮(zhèn)布局、行政區(qū)劃、農(nóng)業(yè)耕作區(qū)、水利排灌體系等有設(shè)施造成分割而產(chǎn)生的影響；噪音對局民的影響； 汽車尾氣對大氣、水源、農(nóng)田所造成的污染和影響；對自然環(huán)境、資源的影響和污染的防治措施及其對策實(shí)施的可能性。2.1.2 路線方案評價路線方案比選的評價指標(biāo)較多，主要有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策及國防上的意義、交通網(wǎng)系中的作用及聯(lián)系城鎮(zhèn)的多少等指標(biāo)。其中： （1）技術(shù)指標(biāo)：路線長度及其增長系數(shù)。路線的增長系數(shù)按下式計算：式中 ：路線增長系數(shù) L路線實(shí)際長度 P路線起終點(diǎn)間的距離初步比選時，有時可只計算路線方案各主要控制點(diǎn)間直線距離之和。而不計算路線實(shí)際長度，這時計算出的系數(shù)叫做路線技術(shù)延長系數(shù)，其值一般在1.051.2之間，視地形條件而異。轉(zhuǎn)角數(shù)?？煞譃槿€的轉(zhuǎn)角數(shù)和每公里的轉(zhuǎn)角數(shù)。轉(zhuǎn)向角是反映路線曲折變化的一項(xiàng)指標(biāo)。轉(zhuǎn)角總和與轉(zhuǎn)角平均度數(shù)。轉(zhuǎn)角值是體現(xiàn)路線順直程度的一種技術(shù)指標(biāo)。轉(zhuǎn)角平均度數(shù)按下式計算： 式中：轉(zhuǎn)角平均度數(shù)。_任一轉(zhuǎn)角的度數(shù)。轉(zhuǎn)角的個數(shù)。最小平曲線半徑及個數(shù)。 回頭曲線個數(shù)。與原有公路及鐵路交叉數(shù)目（包括平面交叉和立體交叉）。限制設(shè)計速度的路段長度（指居住區(qū)、小半徑轉(zhuǎn)彎處、交叉點(diǎn)及陡坡路段）（2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：橋涵工程數(shù)量（分為大橋、中橋、小橋涵的座數(shù)、類型和長度）。路面工程數(shù)量。特殊工程構(gòu)造物數(shù)量（包括擋土墻、隧道、護(hù)坡和地質(zhì)不良地段的加固工程等）。工程總造價。 投資回收期。 效益費(fèi)用比。 凈現(xiàn)值。 內(nèi)部收益率。2.1.3 路線方案比選2.1.3.1影響路線控制點(diǎn)的因素 選取本路線各控制點(diǎn)主要考慮的因素有：(1)起終點(diǎn)位置的確定。本路線屬于武漢至麻城高速公路武漢段第一合同段，起于武漢至英山高速公路武漢諶家磯周鋪段三里橋陣長堤，終點(diǎn)與第二合同段連接，位置由此大致已確定。(2)地形地貌的影響。本路線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、魚塘、田間、洼地等。所以在選擇路線控制點(diǎn)時主要考慮避開農(nóng)田，魚塘等，既考慮到經(jīng)濟(jì)因素，又考慮到不良路基的影響。(3)地下水位的影響。本地段地下水豐富，上層滯水賦存于砂礫石層中，具微略承壓性，受側(cè)向逕流補(bǔ)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(bǔ)給，水量與裂隙發(fā)育程度有關(guān)。所以路線選擇時，盡可能沿接近分水嶺的地勢較高處布線，以使路基具有較好的水文條件。(4)沿路居民點(diǎn)的影響。本段路線沿路經(jīng)過蔡家沖，協(xié)家咀，廟灣，羅家巷，肖家灣，肖李灣等幾個小村落。考慮到本路屬高等級公路，對這些地區(qū)不具有服務(wù)性，且考慮到將來公路運(yùn)營后所帶來的噪音和空氣污染，所以應(yīng)采取繞避的方式遠(yuǎn)離村落。2.1.3.2 備選方案的選擇共有A，B兩條備選路線，具體走向可參見圖紙。A線全長大致8611米，B線全長大致8699米，長度基本相同。路線方案比較表見下表21所示：兩條路線走向大致也相同，現(xiàn)只對幾處不同段分別進(jìn)行比較： K0段附近 此段經(jīng)過蔡家沖，兩線路均經(jīng)過此鎮(zhèn)，但B線比A線經(jīng)過的房屋較多，即拆遷的房屋較多，且B線出鎮(zhèn)須經(jīng)過一魚塘，兩者經(jīng)濟(jì)上相比，A線優(yōu)于B線。K1+200段附近 此段經(jīng)過三排渠，兩路線與其交角大致相同，A線28，B線25。渠道左右邊是大片農(nóng)田，無法避繞，兩路線均選擇直接穿過。但B線在此處的轉(zhuǎn)角較A線大，所以路線比A線稍長，占用農(nóng)田更多。另外，A線的曲線半徑大于B線，從線形上考慮A更合理。 表2-1 路線方案比較表指標(biāo)單位方案A方案B通過村莊個66路線長度m92349354路線增長系數(shù)1.1341.146平曲線個數(shù)個1010最小平曲線半徑m/個992/1837/1總轉(zhuǎn)角數(shù)個55轉(zhuǎn)角總和度140153轉(zhuǎn)角平均度數(shù)度2830.6平原、微丘區(qū)Km86118699用地畝工程數(shù)量中、小橋m/座382/6382/6隧道m(xù)/座魚塘填埋個1216房屋拆遷間1230勞動力萬工日總造價萬元比較結(jié)果推薦A方案K3+600段附近 B線在此處穿過了2個魚塘，A線稍微偏上，開了2個魚塘，但傳過了小塊農(nóng)田，兩者相比，A線優(yōu)于B線。K6+600段附近 此處接連分布有肖家下灣、肖家中灣、肖家上灣，B線從村中傳過，需要拆除多處房屋，影響村民正常生活。A線從村邊經(jīng)過，雖也有影響，但比之B線要小的多。肖家上灣過去會經(jīng)過大片農(nóng)田，A線所占面積比B線稍大，但A線所在地勢很高，利于排水，B線地勢稍低。2.1.3.3擬定路線方案 經(jīng)上述可以看出A路線與B路線相比，平面線形更好，農(nóng)田、魚塘占用少、避免房屋拆遷，有利于排水，路線總長也稍短。所以最后決定選用A路線方案。2.1.4 選定路線的效果評價2.1.4.1 經(jīng)濟(jì)評價高速公路的經(jīng)濟(jì)評價分為國民經(jīng)濟(jì)評價和財務(wù)評價兩部分，國民經(jīng)濟(jì)評價是在合理配置國家資源的前提下，從國家整體的角度研究項(xiàng)目對國民經(jīng)濟(jì)的凈貢獻(xiàn)，以判斷項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)合理性。財務(wù)評價是在國家現(xiàn)行財稅制度和價格體系下，從財務(wù)的角度，分析和測算項(xiàng)目的財務(wù)盈利能力和清償能力，對項(xiàng)目的財物可行性進(jìn)行評價。 (1) 國民經(jīng)濟(jì)評價國民經(jīng)濟(jì)評價是從國民經(jīng)濟(jì)全局出發(fā)，估算其投入產(chǎn)出對國民經(jīng)濟(jì)和全社會的作用與貢獻(xiàn)，分析項(xiàng)目的宏觀可行性。 評價期為項(xiàng)目建設(shè)期和項(xiàng)目建成后20年使用期。評價基年為項(xiàng)目開工第一年。對項(xiàng)目各方案國民經(jīng)濟(jì)及財務(wù)盈利能力進(jìn)行比較，以及對三個方案進(jìn)行費(fèi)用、收益分析，得出三方案的具體國民經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)(2) 財務(wù)評價財務(wù)評價是根據(jù)國家現(xiàn)行財稅制度和價格體系，分析計算公路直接發(fā)生的財務(wù)效益和費(fèi)用，編制報表，計算評價指標(biāo)，考察公路建設(shè)的盈利能力、清償 能力等財務(wù)狀況，據(jù)此判別其財務(wù)可行性。財務(wù)評價的指標(biāo)有： 財務(wù)凈現(xiàn)值 （FNPV） 財務(wù)凈現(xiàn)值是按財務(wù)基準(zhǔn)折現(xiàn)率，將各年收費(fèi)收入折現(xiàn)到建設(shè)期初的現(xiàn)值總和減去各年費(fèi)用的現(xiàn)值總和，其計算式為：式中：Bt一第t年的收費(fèi)收入 （萬元）； Ct一第t年的費(fèi)用 （萬元）： i 一財務(wù)基準(zhǔn)折現(xiàn)率； n一評價計算期 （建設(shè)期加預(yù)測年限）。財務(wù)凈現(xiàn)值大于或等于零是可以采納的。 財務(wù)內(nèi)部收益率 （FIRR） 財務(wù)內(nèi)部收益率是各年收費(fèi)收入現(xiàn)值總和等于各年費(fèi)用現(xiàn)值總和時的折現(xiàn)率，由下式求出： 式中有關(guān)符號意義同前。當(dāng)財務(wù)內(nèi)部收益率大于或等于財務(wù)基準(zhǔn)折現(xiàn)率時，在財務(wù)上是可行的。財務(wù)效益成本比 （FBCR） 財務(wù)效益成本比是各年收費(fèi)收入現(xiàn)值總和與各年費(fèi)和現(xiàn)值總和之比，其計算公式為：式中有關(guān)符號意義相同。財務(wù)效益成本比大于 1時，是可行的。財務(wù)投資回收期 （FN） 財務(wù)投資回收期是指以各年凈收益（收費(fèi)收入減去相應(yīng)費(fèi)用）抵償建設(shè)投資所需的時間，以年表示。投資回收期一般從建設(shè)開始年算起，其計算式為：=0式中有關(guān)符號的意義同前。投資回收期小于或等于部門或行業(yè)的基準(zhǔn)投資回收期時，表明公路建設(shè)能在規(guī)定的時間內(nèi)收回投資，是可行的。2.1.4.2 環(huán)境評價公路建設(shè)項(xiàng)目對周圍環(huán)境的影響可分為兩大類：一類是自然環(huán)境的破壞。由于公路項(xiàng)目的開發(fā)，在一定程度上對其沿線周圍的自然地理環(huán)境和資源的破壞，引起一系列環(huán)境問題，如水土流失、生態(tài)平衡的失調(diào)，氣候變異等等。另一類是環(huán)境污染。主要是汽車交通噪聲、廢氣和塵埃注入環(huán)境，使人類生存的自然環(huán)境質(zhì)量下降，以致危害人體健康，損害生物資源，影響工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)。因此，公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境的影響評價主要是針對路線方案的選定、設(shè)計及施工各環(huán)節(jié)對環(huán)境的影響及公路上行駛的車輛污染進(jìn)行的。(1)建設(shè)期對環(huán)境的影響工程建設(shè)對環(huán)境的影響主要包括路基工程、橋梁工程對自然環(huán)境的影響、及施工期的大氣噪聲污染四項(xiàng)。高速公路路基工程線長面廣，需要大量的土石方，特別是部分地區(qū)取土困難，線路兩側(cè)局部范圍已有的植被容易遭到破壞，使土圾疏松，這種微地貌的改變，降雨集中季節(jié)在雨水沖刷作用下，不可避免地造成一定程度的水土流失。同時，由于工程施工土地征用，使路線經(jīng)過地區(qū)耕地及植被面積有所減少，機(jī)械碾壓、人員踩踏，使土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而導(dǎo)制臨時占地在施工結(jié)束后較長時間不能恢復(fù)其肥力，非耕地的植被自然恢復(fù)也在比較長的時期內(nèi)才能恢復(fù)。施工期間的大氣、噪聲污染主要是對施工人員及200米內(nèi)區(qū)域居民有影響，通過對施工方案采取切實(shí)可行的措施使施工造成的環(huán)境污染降低到最小程度。(2)運(yùn)營期對環(huán)境的影響 公路建成交付運(yùn)營后，隨著各項(xiàng)防護(hù)工程及環(huán)境保護(hù)措施的日益完善，沿線自然生態(tài)環(huán)境得到新的平衡，交通噪聲、振動、廢氣排放帶來的環(huán)境 污染，成為運(yùn)營后的主要環(huán)境問題。 2.2平面設(shè)計2.2.1平曲線幾何要素設(shè)計2.2.1.1 直線（1）直線的最大長度國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：直線的最大長度（單位為m）為20V（V設(shè)計速度，km/h） 此路段設(shè)計速度為100km/h，故最大直線長度為2000m （2）為了保證行車安全，相鄰曲線之間應(yīng)具有一定的直線長度。這個直線的長度是指前一曲線的終點(diǎn)到后一曲線的起點(diǎn)之間的長度。 對于同向曲線間的最小直線長度：JTJ 01194 公路路線設(shè)計規(guī)范（以下簡稱規(guī)范）規(guī)定同向曲線之間的直線最小長度不宜小于6V。即此路段同向曲線之間的直線最短長度為 600m。 對于反向曲線間的最小直線長度：規(guī)范規(guī)定反向曲線間的最小直線長度以不小于2V為宜。即此路段反向曲線間的最短直線長度為200m。2.2.1.2 圓曲線（1）圓曲線最小半徑 一般最小半徑是指通常情況下各級公路對按設(shè)計速度行駛的車輛，能保證其安全性和舒適性的推薦采用的最小半徑。此路段設(shè)計行車速度為100km/h, 查現(xiàn)行規(guī)范，得出其橫向力系數(shù)=0.05，最大超高橫坡度=0.06。根據(jù)汽車行駛在曲線上力的平衡式得到式中 R圓曲線半徑，m; V行車速度，km/h; 橫向力系數(shù)； 超高橫坡度，。代入相關(guān)數(shù)據(jù)，得出圓曲線一般最小半徑R=716m，取計算值為720m。（2）圓曲線的最大半徑 選用圓曲線半徑時，在地形、地物等條件允許時，應(yīng)盡量采用較大曲線半徑。但是，當(dāng)半徑大到一定程度時，其幾何性質(zhì)與直線區(qū)別不大，而且容易給駕駛員造成判斷上的失誤，帶來不良后果。因此，規(guī)范規(guī)定圓曲線的最大半徑不宜超過10 000m。2.2.1.3 緩和曲線為了車輛在緩和曲線上平穩(wěn)地完成曲率的過渡與變化，保證線性順適美觀，同時為在圓曲線上設(shè)置的超高和加寬提供過渡段，規(guī)范從以下幾個方面考慮來確定緩和曲線的最小長度。 (1)JD2處的緩和曲線長度: 按離心加速度的變化率計算由標(biāo)準(zhǔn)表2.0.5查得V=100km/h,則按駕駛員的操作和反應(yīng)時間計算按超高漸變率計算由標(biāo)準(zhǔn)表3.0.2查得：由規(guī)范表7.5.3查得：。由規(guī)范表7.5.4查得：p=1/150，則按視覺條件計算綜合以上各項(xiàng)得：，最終取5的整數(shù)倍得到,為使線形流暢取。按照回旋線圓曲線回旋線的長度比1：1：1設(shè)計，圓曲線長度L=200m。(2)JD2處的緩和曲線長度: 同JD1(3)JD3處的緩和曲線長度按離心加速度的變化里率計算由標(biāo)準(zhǔn)表2.0.5查得V=100km/h,則按駕駛員的操作和反應(yīng)時間計算按超高漸變率計算由標(biāo)準(zhǔn)表3.0.2查得：由規(guī)范表7.5.3查得：。由規(guī)范表7.5.4查得：p=1/175，則按視覺條件計算綜合以上各項(xiàng)得：，最終取5的整數(shù)倍得到。為使線形流暢取。按照回旋線圓曲線回旋線的長度比1：1：1設(shè)計，圓曲線長度L=270m。(4)JD4處的緩和曲線長度按離心加速度的變化 率計算由標(biāo)準(zhǔn)表2.0.5查得V=100km/h,則按駕駛員的操作和反應(yīng)時間計算按超高漸變率計算由標(biāo)準(zhǔn)表3.0.2查得：由規(guī)范表7.5.3查得：。由規(guī)范表7.5.4查得：p=1/175，則按視覺條件計算綜合以上各項(xiàng)得：，最終取5的整數(shù)倍得到。為使線形流暢取。按照回旋線圓曲線回旋線的長度比1：1：1設(shè)計，圓曲線長度L=200m。(5) JD5處的緩和曲線長度按離心加速度的變化里率計算由標(biāo)準(zhǔn)表2.0.5查得V=100km/h,則按駕駛員的操作和反應(yīng)時間計算按超高漸變率計算由標(biāo)準(zhǔn)表3.0.2查得：由規(guī)范表7.5.3查得：。由規(guī)范表7.5.4查得：p=1/175，則按視覺條件計算綜合以上各項(xiàng)得：，最終取5的整數(shù)倍得到。為使線形流暢取。按照回旋線圓曲線回旋線的長度比1：1：1設(shè)計，圓曲線長度L=200m。2.2.1.4主點(diǎn)里程樁計算（1）JD1：根據(jù)公式：推出 轉(zhuǎn)角 曲線要素的計算： 主點(diǎn)樁號計算 （2）JD2: 轉(zhuǎn)角與曲線要素同JD1 主點(diǎn)樁號計算 (3) JD3：根據(jù)公式：推出 轉(zhuǎn)角 曲線要素的計算： 主點(diǎn)樁號計算 (4)JD4：根據(jù)公式：推出 轉(zhuǎn)角 曲線要素的計算： 主點(diǎn)樁號計算 (5) JD5：根據(jù)公式：推出 轉(zhuǎn)角 曲線要素的計算： 主點(diǎn)樁號計算 （6）終點(diǎn)里程樁號 K8+311.242.3縱斷面設(shè)計2.3.1 概述沿著道路中線豎直剖切然后展開得到的斷面即為路線縱斷面。由于自然因素的影響以及經(jīng)濟(jì)性要求，路線縱斷面線總是一條有起伏的空間線形?？v斷面設(shè)計的主要任務(wù)就是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件以及工程經(jīng)濟(jì)性等，確定起伏空間線的位置，以便達(dá)到行車安全迅速、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理及乘客感覺舒適的目的。在縱斷面圖上有兩條主要的線：一條是地面線，它是根據(jù)中線上各樁點(diǎn)的地面高程而點(diǎn)繪的一條不規(guī)則的折線，反映了沿著中線地面的起伏變化情況；另一條是設(shè)計線，它是經(jīng)過技術(shù)上經(jīng)濟(jì)上以及美學(xué)上等多方面比較后定出的由直坡線和豎曲線組成的一條具有規(guī)則形狀的幾何線，反映了道路曲線的起伏變化情況。它是由中線上各樁點(diǎn)的設(shè)計高程點(diǎn)繪出來的。直坡線有上坡和下坡，其坡度和長度影響著汽車的行駛速度和運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)以及行車的安全。坡線的坡度即路線縱向坡度，簡稱縱坡，用符號i表示，其值按下式計算： 式中： i縱坡，按路線前進(jìn)方向，上坡為正、下坡為負(fù)。； 按線路前進(jìn)方向?yàn)樾虻钠戮€兩端電的高程，m； L坡線兩端點(diǎn)間的水平距離，稱坡線長度，簡稱坡長。2.3.2 縱坡及坡長設(shè)計2.3.2.1縱坡設(shè)計的一般要求 為使縱坡設(shè)計技術(shù)上滿足要求，經(jīng)濟(jì)上合理，縱坡設(shè)計應(yīng)滿足的一般要求：(1) 縱坡設(shè)計必須滿足標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)規(guī)定。(2) 為保證車輛能以一定速度安全順利地行駛，縱線應(yīng)具有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁；盡量避免采用規(guī)范中的極限縱坡值，留有一點(diǎn)的余地。(3) 設(shè)計應(yīng)對沿線地形地質(zhì)水文地下管線氣候和排水等綜合考慮，并根據(jù)需要采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，以保證道路的穩(wěn)定與暢通。(4) 一般情況下縱坡設(shè)計應(yīng)盡量減少土石方和其他工程數(shù)量，以降低造價和節(jié)省用地。(5) 山嶺重丘區(qū)地形縱坡設(shè)計應(yīng)考慮縱線挖填平衡，盡量使挖方運(yùn)作就近路段填方，以減少借方和廢方（簡稱填挖平衡設(shè)計）。平原微丘區(qū)應(yīng)盡量滿足最小填土高度要求，以保證路基穩(wěn)定（稱包線設(shè)計）。(6) 高速公路一級公路應(yīng)考慮通道農(nóng)田水利等反面的要求；低等級公路應(yīng)注意考慮民間運(yùn)輸農(nóng)業(yè)機(jī)械等方面的要求。2.3.2.2最大縱坡最大縱坡是指在縱坡設(shè)計師各級道路允許采用的最大坡度值。它是道路縱斷面設(shè)計的重要控制指標(biāo)。各級道路允許的最大縱坡是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、自然條件、車輛安全行駛以及工程、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)等因素，通過綜合分析全面考慮，合理確定的。此段高速公路設(shè)速為100km/h，查標(biāo)準(zhǔn)知最大縱坡為4。當(dāng)高速公路受地形條件或其他特殊條件限制時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證合理，最大縱坡可增加1。最大縱坡設(shè)計時不可輕易采用，應(yīng)留有余地。在受限制較嚴(yán)，如越嶺線為爭取高度縮短路線長度或避開艱巨工程等，才有條件地采用。2.3.2.3最小縱坡挖方路段以及其他橫向排水不良的路段所規(guī)定的縱坡最小值稱為最小縱坡。從汽車運(yùn)營的角度出發(fā)，希望道路縱坡設(shè)計得小些為好。但是，在長路塹以及其他橫向排水不通暢地段，為防止積水滲入路基影響其穩(wěn)定性，各級公路均應(yīng)設(shè)置不小于0.3的最小縱坡，一般情況下以不小于0.5為宜。當(dāng)必須設(shè)計平坡或縱坡小于0.3的路段時，邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計。在彎道超高橫坡漸變段上，為使行車道外側(cè)邊緣不出現(xiàn)反破，設(shè)計最小縱坡不宜小于超高允許漸變率。干旱少雨地區(qū)最小縱坡可不受上述影響。高速公路的路面排水一般采用集中排水的方式，其直坡段或半徑大于不設(shè)超高最小半徑的路堤路段的最小縱坡仍應(yīng)不小于0.3。在彎道超高漸變段上，當(dāng)行車道外側(cè)邊緣的縱坡與超高附加坡度（即超高漸變率p）方向相反時，設(shè)計最小縱坡不宜小于（p+0.3%）。2.3.2.4 平均縱坡平均縱坡是指一定長度的路堤連續(xù)上坡或下坡路段縱線所克服的高差與路線長度之比。是為了合理運(yùn)用最大縱坡坡長及緩和坡長的規(guī)定，以保證車輛安全順利地行駛地限制性指標(biāo)。2.3.2.5最短坡長限制最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的。如果坡長過短，使變坡點(diǎn)增多，汽車行駛在連續(xù)起伏地段產(chǎn)生的增重與減重的變化頻率，導(dǎo)致乘客感覺不舒服，車速越高越感突出。從路容美觀、視覺效果、相鄰兩豎曲線的設(shè)置和縱面視距等也要求坡長應(yīng)有一定最短長度。最短坡長以不小于計算行車速度9s的行程為宜，此段高速公路設(shè)速為100km/h，查標(biāo)準(zhǔn)知公路最短坡長為250m。2.3.2.6 最長坡長限制公路縱坡的大小及其坡長對汽車正常行駛影響很大?？v坡越陡，坡長越長，對行車影響也越大。主要表現(xiàn)在使行車速度顯著漸低，長時間使用低速檔會使發(fā)動機(jī)發(fā)熱過分而使效率減低，水箱沸騰，行駛乏力。而下坡時，則因坡度過陡，坡段過長而使剎車頻繁，影響行車安全。因此，為保證行駛質(zhì)量和行車安全，對陡坡的坡長應(yīng)加以限制。2.3.2.7合成坡度合成坡度是指路面上的縱向坡度與橫線坡度組合而成的坡度，其方向即流水線方向。將合成坡度控制在一定范圍內(nèi)，目的是控制急彎和陡坡的組合，防止車輛在彎道上行駛時由于合成坡度過大而引起的不適合危險。合成坡度的計算公式為 式中： 平面上允許的最大縱坡度，； 最大允許合成坡度，； 超高橫坡度或路拱橫坡度，。當(dāng)路線的平面和縱坡設(shè)計基本完成后，可用上式檢查合成坡度。如果超過最大允許合成坡度時，可減少縱坡或加大平曲線半徑以減小橫坡，或兩者同時減小。在應(yīng)用最大允許合成坡度時，用規(guī)定值如10來控制合成坡度時，并不意味著橫坡為10的彎道上就完全不允許有縱坡。不論是縱坡或是橫坡中任何一方采用最大值時，允許另一方采用緩一些的坡度，一般以不大于2為宜。合成坡度不能過大，但也不能過小。合成坡度過小，會導(dǎo)致路面排水不暢，影響行車安全。各級公路最小合成坡度不宜小于0.5；當(dāng)合成坡度小于0.5，應(yīng)采用綜合路面排水措施，以保證路面排水。2.3.3 豎曲線計算2.3.3.1 豎曲線要素的計算豎曲線的形式為二次拋物線，其要素主要包括豎曲線長度L切線長度T和外距E。由于在縱斷面上只計水平距離和豎直高度，斜線不計角度而記坡度，因此，豎曲線的切線長與曲線長是其在水平面上的投影，切線支距是豎直的高程差，相鄰兩坡度線的交角用坡度差來表示。設(shè)變坡點(diǎn)相鄰兩縱坡坡度分別為和，它們的代數(shù)差用表示，即。當(dāng)為“”時，表示為凹形豎曲線；為“”時，表示為凸形豎曲線。豎曲線諸要素的計算公式為：豎曲線長度L： 豎曲線切線長T： 豎曲線外距E： 豎曲線上任一點(diǎn)豎距h： 式中：豎曲線上任一點(diǎn)至豎曲線起點(diǎn)的距離。對于凸形豎曲線，設(shè)計標(biāo)高切線高程h。對于凹形豎曲線，設(shè)計標(biāo)高切線高程h。2.3.3.2 豎曲線半徑的選用各級公路在縱坡變更處均應(yīng)設(shè)置豎曲線，豎曲線半徑應(yīng)大于我國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的豎曲線的最小半徑和最小長度。當(dāng)豎曲線的起終點(diǎn)位置受到諸如平縱配合終平曲線的位置大中橋位等因素影響時，其豎曲線半徑可以根據(jù)限制的曲線或切線長度來確定。2.3.3.3 相鄰豎曲線的銜接相鄰兩個同向凹形或凸形豎曲線，特別是同向凹形豎曲線之間，如直坡段不長應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線，避免出現(xiàn)斷背曲線，這樣要求對行車有利。相鄰反向豎曲線之間，中間最好插入一段直坡段。若兩豎曲線半徑接近極限值時，這段直坡段至少應(yīng)為計算行車速度的3s行駛。當(dāng)半徑比較大時，亦可直接連接。2.3.3.4 豎曲線設(shè)計(1) 變坡點(diǎn)樁號為K2+300.00，高程為14.15m，兩相鄰路段的縱坡為，豎曲線半徑R=20000m 計算豎曲線要素 ，為凹形。 曲線長 切線長 外距 求豎曲線起點(diǎn)和終點(diǎn)樁號 豎曲