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太原至焦作段二级公路第一标段设计
摘要：本设计为太原至焦作段二级公路第一标段（K0+000～K3+000）的设计，该路线全长约2813m，设计车速60km/h，双向2车道，路基宽10m。全线共设置两个转角，两个变坡点。在本次设计中，应解决的主要项目包括：公路等级的确定、路线方案拟定和比选、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路基综合排水设计、沥青路面结构层设计、碎石挤密桩处理软土地基、工程概预算以及各部分内容相关的表格和图纸。本设计是结合地形图及周边的环境，按照设计规范、设计原则，对道路进行综合设计。关键词：二级公路；平曲线；纵断面；横断面；沥青路面。
Abstract：The design for the Taiyuan-Jiaozuo section of the first bid of secondary roads (k0 +000- k3 +000) design. The route length is 2813 meters, with a design speed 60 km/h, two-way 2 lanes, roadbed 10 meters wide. All way set two corners, two changing slope points.In the design , the main items to be addressed include: Determination of road grade, Line programming and comparison, graphic design, Profile Design, cross-sectional design, roadbed design, integrated drainage design subgrade, roadbed of asphalt pavement layer design, soft gravel compaction pile, project budget and relevant parts of the form and content of drawing. The design is a combination of topographic maps and the surrounding environment, in accordance with design specifications, design principles, integrated design of roads.Keywords：Secondary roads; Flat curve; Longitudinal; Cross-sectional; Asphalt pavement
一、概述
本次设计的公路是太原至焦作二级公路K0+000～K3+000段，全长2813米。该公路地处山区，地型起伏不大，地质状况良好。该地区长期处于交通不良状态，随着地区经济的快速发展，地区原有公路线路已经严重限制了该地区与外界经济的联系，影响了地区人民的经济生活水平的提高。此公路的建成将大大加强地区与地区之间，地区与外界之间的联系，解决道路通行能力低的问题，促进该地区调整产业结构，引导依附于物流的产业向公路周边经济区集中，促进物流资源的有效配置，将大力推动了商业、旅游等第三产业的发展，加快地区经济的发展，提高人民生活水平，帮助群众致富奔小康。
二、路线经过地区的自然条件
2.1 地理条件
本设计的路段所在地区处于豫北地区，途经当地重要农业区。该地区两侧有高山，中部地势平坦，属于山区，高差相差不大。根据公路自然区划的三级区划标准和水热平衡，此处地理位置属于II区-东部温润季冻区。
2.2 地质条件
该地区以砂性土为主，土的分解稠度为0.89～1.12。砂性土无塑性，透水性强，但是它的粘结性较小，易于松散，压实困难。土颗粒较细，平均粒径不大于0.10mm，属细粒土。细粒土质砂性土，粒径组成接近最佳级配，遇水不粘着，不膨胀，雨天不泥泞，晴天不扬尘，级配适宜，强度、稳定性较好，是理想的筑路材料。
2.3 水文条件
本地区地下临界水位一般为1.8m。河流为季节性河流。根据近十年来水文资料统计，年平均降雨天数为83.2天，年平均降雨量为800～1200mm。冬季有降雪记录。
2.4 气候条件
该地区属于大陆性季风气候，四季分明。冬天气温较低，平均气温在-5℃左右。夏季气温较高，平均气温在30℃以上。据统计，年平均无霜期达为280天。
2.5 植被及作物
该地区是全国主要的农作物产地，粮食作物有小麦、玉米、花生、大豆等，经济作物主要有棉花、油麦等。地域内树木主要以温带落叶树木为主，杨树、柳树、榆树等。
三、公路等级确定
本条公路的主要功能是为行车服务的，可以满足各种大中型车辆的行驶，同时，缓解城乡之间交通拥挤的状况。公路建成后作为城乡结合部混合交通量大的集散公路，与原有的道路构成规划完美路网，大大加强城乡地区之间的地区经济联系。通过计算得出的设计交通量为6002辆/日，在5000～15000辆之间，符合二级公路的适应能力。于是，确定该条公路的等级为二级。该设计路段长度为2813m，设计年限为12年，设计速度为60km/h。
四、路线方案拟定和比选
通过熟悉选线的原则、选线的方法步骤，结合沿线地形、地质、水文、气象等自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案的论证与比选，经过技术与经济两个方面的比较后，确定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的设计方案。
方案I：以明星村为起点，以下梁镇祚水区为终点，穿过农田布线，线路总长约2813m，设置两处平曲线，其偏角分别为和，其中第一转角圆曲线半径R为700m，为80m，第二转角圆曲线半径R为400m，为80m。沿途经过的村镇有明星村、红星村、下梁镇红卫村等几个主要村镇。此外，该条路线离村镇的距离比较近，占有一定量的农田。沿途的通讯、电力等设施较为完备，与现有的102省道相接。
方案II：以明星村为起点，以下梁镇祚水区为终点，沿乾佑河布线，线路总长约2890m，设置两处平曲线，其偏角分别为和，其中第一转角圆曲线半径R为700m，为80m，第二转角圆曲线半径R为500m，为80m。整条线路远远偏离村镇，占有少量的农田。经过的地区多为沙地，此外，沿途的电力、电讯设施也不完备。
通过比选，最终确定方案I为可行方案。
五、平面设计
平面线形设计主要包括直线、缓和曲线和圆曲线的线形组合设计和线形要素计算。通过平面设计，所得的设计成果主要有：路线平面设计图，直线、曲线及转角表，逐桩坐标表。
本线路设置两个转角，转角处设置曲线半径分别为700m和400m。两段曲线均设置缓和曲线，两处缓和曲线段长度都设为80m。
六、公路纵断面设计
纵断面设计是道路设计重要的组成部分。纵断面设计原则如下：
（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“平包竖”的要求。
（4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
为使纵坡实际经济合理，必须在全面掌握勘测基础上，结合选线的纵坡安排意图，经过综和分析定出实际纵坡。
七、横断面设计
公路的横断面设置双向双车道，路基宽度为10m，行车道宽3.5m，两侧硬路肩宽度为1×2=2.0m，土路肩的宽度为0.5×2=1m。沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1-2%，故取路拱坡度为2%；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%-2%，故取路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。
八、路基设计
路基设计，通常包括路基基身、排水、防护与加固等方面。路基基身设计，主要涉及填料选择、压实标准、路基边坡及地基要求等问题。一般路基是指在一般地质与水文等条件下的路基。其横断面可直接参照现行规范的有关规定或者标准图，结合当地实际情况进行设计。
九、路面设计
路面是设置在路基底部的浅槽内，有一层或多层（面层、基层和垫层）组成。路面可直接承受上部行车荷载，并传至路基。路面种类有柔性路面、刚性路面和半刚性路面。根据公路的使用要求及气候、水文、土质等自然条件，结合当地实践经验，该设计采用沥青路面。路面设计包括原材料的选择、混合料配合比设计和设计参数的测试与确定，路面结构层组合与厚度计算，以及路面结构的方案比选等内容。本道路路面采用沥青混凝土路面，我国沥青路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。沥青路面的设计方法采用双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性体系理论，以路表面回弹弯沉值和沥青混凝土层弯拉应力、半刚性材料层弯拉应力为设计指标进行路面结构厚度设计。
十、碎石挤密桩处理软土地基
碎石挤密桩加固砂土、粉土地基，可使地基的承载力增加，沉降量减少，防止地震液化的发生。 在软粘土地基中，碎石桩承受荷载后产生径向变形，并引起周围粘性土产生被动抗力，如果软粘土的强度过低，不能使碎石桩得到所需的软粘土的径向支持力，那么就达不到加固的目的。故碎石桩适用于不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土地基。
十一、工程概算
工程概算是决定工程结构物设计价值的综合文件，是基本建设管理工作中的重要环节。
概预算设计成果主要有总预算汇总表，总预算人工、主要材料、机械台班数量汇总表，总预算表，建筑安装工程费计算表，其他直接费、现场经费及间接费综合费率计算表，设备、工具、器具购置费计算表，工程建设其他费用及回收金额计算表，人工、材料、机械单价汇总表。
十二、总结
毕业设计是大学本科教学计划中最后一个重要的教学环节，是对自身综合应用所学的道路基础理论的培养，也是进行道路工程设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养自身综合素质和工程实践能力的重要阶段。
本设计的内容全面地包含了交通土建专业所学知识，是一次全面的设计演练。同时，设计研究的内容具有相当的深度和难度，是对设计人员的一次综合考核。设计过程中以设计规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。
十三、参考资料
[1] 交通部行业标准．公路设计规范（JTG D30-2004）．北京：人民交通出版社，2004年．
[2] 交通部行业标准．公路路基设计规范（JTG D30-2004）．北京：人民交通出版社，2004年．
[3] 交通部行业标准．公路工程技术标准（JTD B01-2003）．北京：人民交通出版社，2004年．
[4] 交通部行业标准．公路路面基层施工技术规范（JTJ 034-2000）北京：人民交通出版社，2003年．
[5] 交通部行业标准．公路勘测规范（JTJ 061-1999）北京：人民交通出版社，2000年．
[6] 李绪梅主编．公路几何设计．北京：人民交通出版社，2004年．
[7] 邓学钧主编．路基路面工程．北京：人民交通出版社，2002年．
[8] 孙家驷主编．道路设计资料集(1)：基础资料．北京：人民交通出版社，2001年．
[9] 孙家驷主编．道路设计资料集(2)：路线设计．北京：人民交通出版社，2001年．
[10] 孙家驷主编．道路设计资料集(3)：路基设计．北京：人民交通出版社，2001年．
[11] 孙家驷主编．道路设计资料集(4)：路面设计．北京：人民交通出版社，2001年． | 
