某山区B、C两点间二级公路的设计
学 生：xxx
指导老师：xxx
xxxx学院
1课题概述
交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。它把国民经济个领域和各个地区联系起来，担负着国家建设中原材料与产品的集散、城乡间的物资交流运输任务，并满足人们在物质文化生活上的需要，是联系工业和农业、城市和乡村、生产和消费的纽带，它在国家的政治、经济、军事、文化建设中具有重要的作用，在社会物质财富的生产和分配过程中，在广大人民生活中起着极为重要的作用。
本课题以实际的工程设计项目为基础，以四川某山区局部区域公路的新建为目的。该设计任务是在规定的区域内、规定的起点终点之间对指定等级的道路进行详细的施工图设计的一项工作，它是对局部路段进行的更详细的并能指导施工的规划设计。
本课题对学生提出三点要求：一是要求学生对道路勘测设计、路基路面工程、桥梁工程等课程相关知识加深理解，并能灵活运用；二是要求学生在毕业设计过程中熟悉使用word、excel、autocad及公路设计软件等相关软件；三是要求学生在毕业设计过程中能熟练查用相关技术标准及规范。
2本公路工程设计的目的和意义
本次毕业设计是在对《道路勘测设计》、《路基路面工程》、《桥梁工程》、《施工组织及概预算》及其它有关专业课程的学习的基础上，并在教师的指导下，完成一段二级公路的初步设计任务。
本次设计的目的是应用学过的专业知识，根据自己专业的服务去向,在老师的指导下独立的完成一段公路的初步设计任务。培养我们的综合设计能力,进而把学过的知识加以系统的应用和巩固，使理论与生产实践相结合。掌握路线设计、路基设计、路面设计、小桥涵设计及初步设计概算设计理论和具体设计方法，并能够独立完成全部设计的图表。为自己走向工作岗位后适应生产实践的需要打下坚实的基础。
3国内外相关道路工程现状
国外：目前世界各国的公路总长度约2000万公里，约80个国家和地区修建了高速公路，建成通车的高速公路已达20万公里，其中美国、英国、德国、法国、意大利、日本、加拿大和澳大利亚这些主要经济发达国家公路里程约占世界公路总里程的一半以上，高速公路里程约占世界高速公路里程的80%以上。美国现有公路总里程和高速公路里程最长，分别约占世界公路总里程和高速公路总里程的30%以上和40%以上，已经形成了8万多公里的州际高速公路网，公路已成为美国人日常生活必不可少的一部分。西欧各国和日本，由于国土面积小，公路网基础好，高速公路也逐步成网，公路运输一直为内陆运输的主力。相比之下，前苏联和印度、巴西等发展中大国公路里程较少，道路质量差，汽车运输在整个交通运输体系中的地位和作用远低于美、日以及西欧诸国。 目前，许多国家的高速公路已不再是互不连接的分散的线路，而是向高速公路网的方向发展，欧州正将各国主要高速公路连接起来，逐步形成国际高速公路网。总之当今世界公路基础设施的发展趋势是，发达国家以完善、维护和提高现有路网和通行能力为主，发展中国家则是普及和提高相结合，在增加公路通车里程的同时，大力提高干线公路的技术水平。
国内：作为发展中国家的中国，公路基础建设取得历史性突破。新世纪以来的几年，无疑是我国公路运输发展最快最好的时期。20##年，我国公路投资高达6231.05亿元，比20##年增加746.08亿元，同比增长13.6%。20##年末，全国公路总里程达345.70万公里，比上年末增加11.18万公里，其中高速公路总里程达4.5万公里，比20##年末增长80%，位居世界第二。未来我国高速公路网有望形成7918的布局，即7条射线9条纵线18条横线总里程约8.5万公里，高速公路网将连接所有现状在20万以上的319个城市，包括所有的省会城市以及港澳台地区。
在建设过程中，我国二级公路取得以下的成果; 文献[1]：本文讨论了二级公路在公路网中的重要地位和作用 ,并针对现代公路的需求 ,较详细地分析了二级公路建设与沿线设施的关系。指出 ,为了充分发挥现代公路的功能 ,只有在加强公路主体建设的同时 ,加强公路沿线设施建设 ,才能完善和满足日益增长的经济与运输业的需要。文献[2] 公路横断面要素指标是公路的重要控制指标之一。一些传统观念认为,提高公路横断面要素指标有利于安全水平的提高,由此倾向于修建更宽的公路,这在平原区尤其明显。为客观分析平原区公路横断面要素的安全特性,对72条平原区公路进行了现场勘察和交通事故、道路线形、交通组成等数据的采集工作,并把研究对象公路分为双车道和四车道两类。在此基础上进行了平原区公路横断面要素的安全性分析研究,包括双车道和四车道公路路基宽度、路面宽度对全部事故率、事故死亡率、普通路段事故率的影响规律。该规律可为平原区路基、路面宽度等指标的安全设计提供依据。文献[3]: 基路面排水设计在很大程度上影响了公路的使用寿命。本文依据公路排水设计原则,从路基排水和路面排水两个方面的内容,谈谈路基路面的排水设计研究。文献[4] 文章结合陵保公路工程实例,介绍了海南省横线二级公路大修整治设计方案。经过实地调查检测,分析产生病害的主要成因,拟定大修改造原则,提出对公路软基、路基、排水设施、路面、桥涵等进行综合整治的设计方案,取得较好的效果,为海南其他等级公路的改建积累了经验。
4设计的主要内容及成果形式
4.1主要设计内容
本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成四川某山区局部区域二级公路的设计工作，具体内容包括：
（1）选定路线设计方案，基本确定路线位置。
（2）确定平面曲线的形式以及设计方案。
（3）确定路基标准纵断面的设计方案。
（4）确定路基标准横断面和特殊路基横断面的设计方案及沿线路基取土、弃土方案，计算所需土石方数量，并进行调配。
（5）路面结构层设计。
（6）路基路面排水设计。
（7）挡土墙设计以及稳定性分析
4.2主要成果介绍
(1)图纸: 路线平面设计图、纵断面设计图、路基标准断面设计图、路基一般横断面设计图、路基防护设计图、路面结构层设计图、路基路面排水设计图。
(2)表格:直线、曲线及转角表、逐桩坐标表、纵坡、竖曲线要素表、路基设计表、土石方调配表、防护工程数量表、路面工程数量表、排水工程数量表。
(3)设计说明及计算书:设计说明及计算书内容应条理清楚，层次分明，语句通顺。选用原理方法恰当，计算过程完整，计算结果准确。
5设计的方法及手段
5.1纵断面设计原则
(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。为了保证车辆恩能以一定的速度安全行驶，纵坡应具有一定的平顺性。
(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。尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方。平原微丘区应满足最小填土高度要求，以保证路基稳定。
(3)视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或是判断失误。为此，要避免在视线所及的路段内出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。
5.2横断面设计原则
(1)设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。
(2)路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。
(3)还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。
(4)沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
(5)当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。
(6)路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。
5.3路基设计的基本要求
路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施工方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑。修筑路基取土坑和弃土堆时，应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道，通过特殊地质、水文条件下的路基，应做好调查研究，并结合当地实际经验，进行个别设计
5.4 路基排水设计
5.4.1 设计原则
路基排水，涉及沿线的生态平衡，水土保持以及农田和水利。其目的在于保持路基始终处于干燥坚实和稳定状态。因此在进行路基排水设计时要因地制宜，全面规划，合理布局，综合治理，讲究实效，注意经济，并充分利用有利地形，坚持“防，排，堵”相结合的方法，保证路基范围内的地表水可以及时排除，使路基工作区内的土基含水量降低到允许的范围内，应遵循以下的原则：
（1）各种路基排水沟渠的设置和联结应尽量不占农田，并与水利建设相配合，必要时可适当加大涵管或增设涵管以利于农田灌溉；
（2）设计前必须进行调查研究，以便排水系统的规划和设计作到正确合理；
（3）排水设计要因地制宜、经济使用。排水沟渠应选择地形、地质较好的地段通过，以节约工程投资，对于排水困难和地质不良地段应进行特殊处理，穿越城镇的公路，排水设计应与城镇现有或规划的排水系统和设施相协调，特殊地区的公路，其排水设计应结合该工程的其它处治措施综合进行；
（4）排水沟渠的出入口应尽可能引接到天然地沟，以减少桥涵工程，不应直接使水流入农田，损害农业生产；
（5）排水构筑物的设计，应贯彻因地制宜，就地取材的原则，能迅速有效的排除路基“有害水”，以免影响路基的强度和稳定性，保证公路运输畅通；
（6）在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上，采用新材料、新技术和新工艺。
5.4.2 地表排水设施
（1）边沟
边沟通常设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚处外，多与路中线相平行，用于汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水，以确保路基与边坡的稳定。
边沟可采用三角形、梯形或矩形横断面，按公路等级，所需排泄的设计流量、设置位置和土质或岩质选定。高速公路及一级公路选用三角形；二级及以下公路采用梯形横断面。岩石挖方路段可采用矩形横断面，内侧坡面将砌片石砌筑以保证直立；矩形和梯形挖方路段边沟的外侧坡面与路堑下部坡面的坡度一致。
边沟的纵坡坡度应结合路线纵坡、地形、土质、出水口位置等情况选定，尽可能与路线纵坡坡度保持一致。
边坡出水口的间距，一般地区不宜超过500m，多雨地区不超过300m，三角形和碟形边沟不宜超范围外，使之不冲刷路堤坡脚。
本公路的边沟的横断面采用梯形，其内侧边坡采用1：1.5，外侧边坡与挖方边坡相同，底宽和深度均采用0.5m，为防止边沟被冲刷，采用一定的特殊措施进行处理。本出采用片石防护。
（2）截水沟
截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外或山坡路堤上方的适当地点，用于拦截并排除路基上方流向路基的地表水，以减少边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷，其横断面形式为梯形，沟的边坡坡度采用1：1.5，沟底宽度采用0.5m，沟底有0.5%的纵坡。
考虑到自然排水和道路选线的实际情况，并从节约工程造价的角度出发，在路堤地段不设置截水沟，路堑地段当边坡高度大于5m时才设截水沟。
为防止截水沟的水渗透影响到坡体的稳定性，应对沟底和沟坡进行浆砌片石处理，并且截水沟的水不应排入边沟排除。
5.4.3 公路地下排水
路基的地下水排除，主要是为了截断与排除来自山坡，高地流向路基的地下水，其中包括层间水或泉水等，使之不致侵蚀路基；有时是为了降低地下水水位，加强路基稳定，特别对高级路面的道路，为避免严重破坏，必须根据具体情况，因地制宜，就地取材，做好地下水排水设施。
路线所在区域的地下水位仅1m左右，且路段有相当一部分为挖方路基，因此必须考虑地下水的影响。现拟设置渗沟，用以降低地下水位。
渗沟的断面为矩形，在沟底和中间填筑较大的碎石或卵石（粒径3~5厘米），在粗粒碎石的两侧和上部按一定比例分层（厚约15厘米）填以较细粒料（粗砂）作为反滤层，逐层的粒径比例大致按4：1递减。顶部作封闭层，防止地面水和泥土进入。封闭层用土工布或其他材料铺成，并在其上夯填厚度不少于0.5m的粘土防水层。
渗沟埋置的深度，一般要求渗水材料的顶部不得低于原有地下水位。用来排除层间水时，盲沟底部应埋于最下面的不透水层，冰冻地区盲沟埋深不小于当地最小冻结深度，以确保全年使用。
渗沟纵坡不小于1%，一般采用5%，出水口底面标高应高于沟外最高水位0.2 m，确保水流出路基以外，不发生倒渗现象。
设计渗沟深度150厘米，从上向下构造依次为：
50cm夯实粘土，土工布，粗砂，石屑，粒石，管道。
5.5挡土墙设计
考虑挡土墙设计方案时，应与其他工程方案进行技术经济比较，分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性，然后才确定设计方案，并根据实际情况进行挡土墙的选型。
挡土墙的设计包括：
(1)挡土墙设计的基础资料及设计参数确定
(2)挡土墙的选型
包括：材料选择，截面形式选择和位置选择三个方面
(3)土压力的计算
挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多。由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面外形和荷载作用情况下的主动土压力计算，且一般情况下计算结果均能满足工程要求，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。
(4)挡土墙的稳定验算及强度验算
挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。挡墙的验算方法有二种：一种是采用分项安全系数的极限状态法，另一种是总安全系数的容许应力法。目前国内多数应用容许应力法设计挡土墙。
(5)完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须采取必要的措施，以保证挡土墙的安全性。包括基础加固措施，排水措施，沉降缝与伸缩缝的设置墙顶与路面的衔接以及车辆安全行驶保障措施（如对于路肩墙，其墙顶面以下50cm采用C20砼浇筑，并预埋钢筋，在其上设置防撞栏或防撞墙。）
6设计进度与步骤
毕业设计时间：20##年1月——20##年5月
20##-2014第一学期：查找资料，阅读学习，完成开题报告、外文翻译
20##年第二学期：做设计
第1—2周：熟悉地形，确定方案
第3—6周：路线设计
第7—9周：路基设计
第10周：路面设计
第11周：排水及防护设计
第12周：整理、完善、打印和装订设计成果
第13周：教师审图，学生准备答辩
第14周：毕业答辩，评定毕业设计成绩
7主要参考资料及文献
[1].《二级公路建设与沿线设施的关系》徐汉信、黄振华，内蒙古公路与运输，20##年01期
[2].《平原区公路横断面要素安全性研究》张铁军、 唐铮铮 、吴玲涛、 米小艺，交通部公路科学研究院20##年04期
[3].《工程路基路面排水设计》陈亮、刘洋，科技信息期刊，2011
[4].《海南省公路勘察设计院》吕奋，公路交通科技,20##年11期
[5] 交通部《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)
[6] 交通部《公路路线设计规范》(JTG D20—2006)
[7] 交通部《公路路基设计规范》(JTG D30—2004)
[8] 交通部《公路排水设计规范》(JTJ018—97)
[9] 交通部《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)
[10] 交通部《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2004)和《公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2002)
[11] 交通部《公路沥青路面施工技术规范》 (JTGF 40-2004) 和《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTG F30-2003)
[12] 交通部《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034—2000)
[13] 交通部《公路交通安全设施设计规范》(JTG D81-2006)
[14] 交通部《公路交通安全设施设计细则》(JGT/T D81-2006)
[15] 交通部《公路工程集料试验规程》(JTJ058—2000)
[16] 交通部《公路工程石料试验规程》(JTJ054—94)
[17] 交通部20##年10月1日发布《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》
[18] 相关科目的教科书。