毕业论文（设计）开题报告

系别：          建筑与土木工程学院                  专业：土木工程

第二篇：道路工程开题报告

1.      项目来源及目的、意义

1.1   项目来源

随着经济发展，西午甲屯附近区域交通量增长迅速，原有道路已经难以满足车辆运输要求，出现道路拥堵、损坏的情况。尚志市种畜场与西午甲屯之间尚没有直达公路，车辆需要绕行，增加了成本。该路段是省道（S212）的一部分，两地之间需要良好的公路通达。在此条件下，本设计根据预测交通量及当地自然、地理条件，拟新建一条连接西五甲与尚志市种畜场的公路。

1.2   该项目的建设目的及落成后意义：

1)        适应交通增长：根据交通量分析和预测，该新建公路建成后第一年日平均混合交通量为3140辆/天，其中中型以上货车比重58.6%，到项目设计远景年，中型以上货车交通量已经达到3678辆/天，按二级公路设计为重交通荷载。说明建设项目已经势在必行。

2)        促进经济发展：该地区山区森林资源丰富，畜牧业发达，平原地区农业发达。但一直受限于交通情况，货物流通困难。该段公路建成后将有效促进该地区农、林、牧业的发展。

3)        改善沿线交通设施、完善地区路网：S212一方面联通G10及S203公路，使尚志交通分流；另一方面又连接村镇，可以作为农村公路网的干流，改善该地区的公路网。

2.      项目背景及设计资料

2.1 区域地形图(比例尺1:50000，等高线间距：10m）

图1   尚志市种畜场——西午甲地形图

其中，黄色代表岛状冻土，红色地区山体有不稳定。

由地形图可以看到，起点（尚志市种畜场）到终点（西午甲屯）之间主要为山岭重丘区，地形复杂。起终点附近地形平缓，终点附近需跨越河流。

2.2  气候及工程地质情况

2.2.1            气候

尚志市年平均气温为2.3℃。 1月平均气温-20．5℃；7月平均气温21．6℃。年平均降雨量666．1毫米，年平均相对湿度为72％。

主要风向春季多为西南风，冬季多为西北风。

融雪在3月下旬，结冻期约150-180天。冬季降水(雪)少，平均52毫米，占全年降水的8％，最大积雪深度40厘米。

最大冻土深度179厘米。

夏季气温高，降水多。极端最高气温可达37℃。由于降水集中，强度大，并多有暴雨发生，易发生洪涝灾害。

2.2.2            工程地质

沿线山体多有不稳定，

分布有多年的岛状冻土，局部因冻土层上水发育，地表潮湿，夏季积水，冬季有冰丘。

基岩多为玄武岩、安山岩和花岗岩等。

境内河流众多，水系发达。地下水储量较丰富，山上有裂隙水，低洼处1.5~2m以下见地下水。

2.2.3            技术难点

1)        岛状冻土的危害：由于开挖路基, 使含有大量冰的多年冻土融化, 引起路堑边坡坍塌、路基基底发生不均匀沉陷,或由于水分向路基上部集聚而引起冻胀、翻浆等现象。

2)        路基底的冰丘、冰锥往往会使路基鼓胀, 引起路基、路面的开裂与变形; 当冰丘、冰锥融化后, 路基又发生不均匀沉陷。路基附近的冰丘、冰锥、涎流冰掩埋路基会造成阻车。

3)        山体稳定问题：沿线山体多有不稳定，路基开挖后会破坏山体结构；在降雨的作用下，可能造成路基失稳、山体滑坡等严重危害。

4)        路堑积冰、积雪问题：该段路山上有裂隙水，最大积雪深度40厘米，需要做防冰、防雪设计。聚冰沟与聚冰坑、挡冰墙.挡冰堤、设置地下排水设施、清除涎流冰。路堑排水及低洼地带地下水处理。地下水储量较丰富，山上有裂隙水，低洼处1.5~2m以下见地下水。

5)        土壤表层有20cm左右的种植土，其下分布有数十厘米的粗亚砂土和轻亚粘土，以下为坡积碎、砾石土。

3.      公路等级选择及技术指标确定

3.1  道路等级确定

3.1.1        交通量预测：

交通量预测根据“四阶段法”，将该段公路放在路网中考虑。建设初年交通量见下表

表一：近期交通量

3.1.2 公路等级确定：

根据调查及交通量预测(定基预测法)，道路建成初年交通量如下表，根据载重将中型车、大型车及拖挂车换算为标准车（小汽车），得到换算交通量，并依据交通增长率（6.5%），计算出远景年交通量。

表二：换算交通量

据此确定所建公路等级为二级公路。

3.2  道路技术指标确定

由于沿线地形情况复杂，设计速度定位60km/h，由此可以确定该段公路主要技术指标。

表三：道路主要技术指标：

除此之外，停车、会车、超车视距要求为75m、150m、350m，最小坡长为200m，根据坡度确定最大坡长为 3%-1200m，4%-1000m，5%-800m，6%-600m。

3.3  路线拟定、沿线技术难点及解决措施

3.2.1 路线拟定原则：该段公路起点为尚志市种畜场，终点为西午甲，沿线不经过其他村镇。选线主要考虑地形、地质、路线长短等因素。以达到减少工程量、缩短工期、节约资金的目的。

3.2.2 路线走廊的确定

图二：   两条路线走廊

由地形图可初步确定两条路线：路线1、路线2。其中路线1平面线形标准高，路线与目的前进方向一致；路线短，车流量大时优先考虑；红色代表路线2，路线2地形平坦，不需过垭口B、D，最大高程只有270m，而路线1最大高程达到310m，纵断面条件好。但路线2绕行距离太长。路线走廊在初步设计中根据投资效益中确定。

3.2.2  选线依据（以路线1为例）：

路线1虽然平面线形顺畅，但纵断面需要克服较大高程，越岭时需要展线。因此设计行车速度定位60km/h。

起终点附近：路线起终点附近地势平缓，有利于路线选择。需要考虑两个问题，一是地势低洼地带有岛状冻土，需要避开；二是尽量少占用耕地。由于地势平坦、地形开阔，视距可以保证，平面线形适宜采用直线，以利驾驶员超车。

山岭地带：由于该地区夏季降雨集中，山谷地带会有洪水。选线时根据地形、地质条件选择河岸一侧设定路线。由前期勘测可知QB段右侧地质条件较好，地形平缓，路线定在河岸右侧；由于高程限制，垭口B无法直接通过，通过展线克服高程通过，此处需满足圆曲线最小半径；BC段根据纵坡要求，选择河岸左侧通过；C点需要避开山脊；D点垭口较薄，可选择挖方通过；D到终点Z要通过河流，并且注意避让低洼地带的耕地、沼泽、多年冻土。

此外，该路线沿河砂砾分布广泛，傍山有多个小型的采石场和水泥厂，其它材料均需外购。

3.2.3技术难点解决：

3.2.3.1岛状冻土:岛状冻土首先考虑避让，如前期未勘测清除或路线无法避让或，则采取一定的工程措施。

1）.加强公路工程地质勘测工作, 准确确定岛状冻土的分布区：岛状多年冻土呈小块分布时, 公路勘察时不易发现, 勘察中判断路线可能存在岛状多年冻土的微地形、地貌特征, 利用植物学（径小稀疏叶枯“小老头”树等）判断有无多年冻土发育。根据多年冻土植物群落生长范围，判别多年冻土的大致范围。

2） 优化设计方案，选线时应遵循以下原则：较高、地表干燥的地带以路堤形式通过。多填少挖，尽可能减少路堑、零断面和低填方的长度。线路在冻融过渡地段通过时，线路位置应尽量选择在融区。减少在冻融过渡段和岛状冻土等不稳定冻土地段的长度。确定线路纵坡时应尽可能满足路基最小设计高度的要求。尽量减少高含冰量冻土地段的长度，绕避不良冻土现象发育地段。尽量选择地表排水条件好、地下水不发育的地段。岛状多年冻土地区，路基设计一般为保持冻结和允许融化或清除多年冻土两种设计方法。准确确定冻土的技术参数，合理划分冻土的地温分区，是保证路基安全、稳定的先决条件。

3.2.3.2山体不稳

1）雨水多是山体滑坡产生的主要原因，因此，消除和减轻水对边坡的危害尤其重要。防止外围地表水进入滑坡区，可在滑坡边界修截水沟; 在滑坡区内，可在坡面修筑排水沟。在覆盖层上可用浆砌片石或人造植被铺盖，防止地表水下渗。对于岩质边坡还可采用喷混凝土护面或挂钢筋网喷混凝土。排除地下水的措施有很多，应根据边坡的地质结构特征和水文地质条件加以选择。常用的方法有: 水平钻孔疏干、垂直孔排水、竖井抽水、隧洞疏干、支撑盲沟等。

2）改善边坡岩土体的力学性能，提高其抗滑力，降低滑动力。常用的措施有削坡卸载和人工加固边坡两类：削坡卸载法是降低坡高或放缓坡角均可改善边坡的稳定性。对不稳定岩土体的高度进行降低卸载，阻滑部分的岩土体不得削减卸载。当挖方路基的上边坡发生的滑坡不大时，可采用刷方减重法，为保证边坡稳定，可刷成台阶式边坡。人工边坡加固法常用的方法有: 挖方路基上边坡可采用修筑挡土墙、护墙或采用钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑等支挡不稳定岩体，以保证路基边坡稳定; 填方路基发生滑坡可采取反压土方或修筑挡土墙等法处理; 若滑坡发生在沿河路基时，可砌筑挡土墙或修建河流调制建筑物，如丁字坝、堤坝、稳定河床等; 预应力锚杆或锚索，适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡;还可采用边坡柔性防护技术等。

3.2.3.3防冰防雪

1）采用植被防雪加工程防雪相结合的措施。裂隙水采用导流措施引入排水沟。设置聚冰沟与聚冰坑、挡冰墙、挡冰堤，设置地下排水设施以及清除涎流冰

2）挡冰墙用于阻挡和积聚涌水量不大的山坡涎流冰和挖方边坡涎流冰。挡冰堤适用阻挡于地势平坦、涌水量不大的山坡涎流冰和径流量不大的小型沟谷涎流冰。挡冰堤修筑在路基外山坡地下水露头的下侧或沟谷内桥涵的上游，以阻挡涎流冰且减小其漫延的范围。

3）该地区属于严寒地区，适用设置地下排水设施，常用的有集水渗井、渗池、排水暗管和盲沟等。

4）涎流冰清除涎流冰要及时清除，撒布砂、炉渣、矿渣、石屑碎石等防滑材料或氯化钙氯化钠等盐类防冻剂以防行车产生滑溜，井设置明显标志。

3.2.3.4地下水

当地下水位较高，潜水层埋藏不深时，可采用明沟截留地下水和降低地下水位。当地下水位较低，潜水层较深时，可采用渗沟排除地下水。当路堑处的地下水（层间水或泉水）流向路堤时，则必须在路堑和路堤的交界处设置渗沟将水引出并排至路基以外。当路基下面有裂隙水和泉水时，可采用渗沟或槽沟排出路基。

3.2.3.5土质情况

土质情况较好，地表20cm种植土可挖出后作为边坡防护用途，亚砂土需要测定含水率，如果含水量不是很大，是不属于软弱地层的，完全可以作为建筑物基础的持力层，如果含水率比较大，需要做固结处理。

3.3  设计技术应用情况

3.3.1        道路勘测技术

道路设计是根据已有交通、气候、地形、地质资料对道路路线、路基路面、排水工程及附属设施进行设计。传统地形数据来源有三种方法：对已有大比例尺地形图的数字化；采用航测方法从航测相片上获取数据；野外实测采集地形数据。目前最能为道路测设提供技术支持的是3S技术，即要干RS、全球定位系统GPS、地理信息系统GIS以及全数字摄影测量技术。

3.3.2        计算机辅助设计

在计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）方面，欧美国家起步较早，从20世纪60年代开始将计算机运用到道路设计，开发出纵断面优化程序，可以节省土石方工程量8%-17%，平均10%，使道路的建设费用大大节省。70年代道路优化从纵断面扩展到横断面和平纵线形组合，数字地面模型开始应用，计算机系统开始完成绘图工作。80年代，道路CAD开始成熟并商品化，如英国的MOSS系统、美国的INROADS系统、德国的CARD/1系统等。CARD/1是德国Basedow&Tomow公式推出，包括测量、道路、铁路、排水四个子系统，特别适用于道路的勘测与设计，现在已经可以对道路进行虚拟仿真。我国的道路CAD技术起步较晚，但随着基础设施的大规模建设，对道路CAD软件的要求越来越高，我国自行研制的许多道路辅助设计软件走向商品化。目前国内常见的道路辅助设计软件主要有：纬地三维道路设计系统，路线大师，EICAD，海地等等。

3.3.3        本设计采用的设计方法

本设计采用的设计方法为：对已有大比例尺地形图的数字化，利用CARD/1进行路线、排水设计，路基路面、挡土墙均使用软件辅助设计。

3.4  主要设计任务及进程安排

本设计的主要设计工作及进度安排以表四作衡量，所定工作在截止日期前必须完成，其他项目根据实际情况可做调整。

表四：    主要工作及时间安排

参考文献：

[1] 《公路工程技术标准》JTG B01—2003.

[2] 《公路路线设计规范》JTJ011—94.

[3] 《公路路基设计规范》JTJ013—95.

[4] 《公路排水设计规范》JTJ018—97.

[5] 《沥青路面施工及验收规范》GB50092—96.

[6] 《水泥混凝土路面施工及验收规范》GBJ97—87.

[7] 《道路工程术语标准》GBJ124—88.

[8] 《道路工程制图标准》GB50162—92.

[9] 孙家驷主编.《道路设计资料集.第一册,基本资料》.北京:人民交通出版社,2000.

[10] 交通部第二公路勘察设计院主编.《公路设计手册：路基》.北京:人民交通出版社,1996.

[11] 姚祖康.《公路设计手册：路面》.北京:人民交通出版社,1999.

[12] 张志清.《道路勘测设计》.北京:科学出版社,2005.

[13] 邓学钧.《路基路面工程》.北京:人民交通出版社,2008.

[14] 张可誉.《道路工程设计使用便携手册》.北京:机械工业出版社,2008.

[15] 高正军.《公路工程概预算手册(含工程量清单计价)》.长沙:湖南大学出版社,2008.

[16] 于宝成. 小兴安岭地区岛状多年冻土对公路建设的危害及防治措施[B]. 黑龙江交通科技.1008- 3383(2005)09-0033-02.

[17] 张概文. 山体滑坡防治措施及危险性评价分析[B]. 地基基础和岩土工程.1672- 4011( 2008) 04- 0096- 03.

指导教师评语：                                                             

                                                                           

                                                                           

                                                                            

                                                                           

指导教师签字：                            检查日期：