一、概述
(一)总体任务
在指导老师提供的工程资料的基础上,完成路线平纵横、防护工程、桥涵的布设及附属设施的设计工作。
(二)技术标准
公路等级:高速(重丘)
路基宽度:26m
计算行车速度:100km/h
极限最小半径:400m
一般最小半径:700m
停车视距:160m
最大纵坡:4%
凸形竖曲线一般最小半径:6500m
凹形竖曲线一般最小半径:3000m
最小竖曲线长度:85m
荷载等级:公路—Ⅰ级
设计洪水频率:涵洞1/100
地震烈度:小于Ⅵ度
路基设计标高位置:路基中间线
(三)路线概况
本设计任务段位于衡阳境内;起止里程桩号为K31+976.28~K38+879.643全长约7km,为双向四车道。
1.经济地理环境
本合同段位于湖南省衡阳市境内,总体呈东西走向,起点位于衡南县车江镇双龙村,经花桥、上龙、振兴、盘古、硫市、终于四合,全长14.00km。本合同段所经地区主要为剥蚀丘陵地貌,相对高差40~80m。地势东低西高,地形起伏较大,冲沟发育,植被稀少,冲沟、稻田、水塘相邻而生,多基岩露头,山坡坡度角一般为20~35o
 2.地形地貌
本合同段出露地层主要为第四系低液限粘土、低液限粉土;基岩为白垩系紫红色钙泥质砂岩、钙质灰岩及石炭系天壶组灰岩。
3.水文气象
本区域属亚热带季风性湿润气候类型,气候温和,四季分明,雨水充沛,春湿多雨;夏秋多旱,严寒极短,暑热期长。年平均气温为16.2℃C~17.7℃,极端最高气温40.5℃,极端最低气温-7.9℃。一年中以7~8月最热,12月~次年2月最冷。有霜冻和降雪,全年降水量为1325.3~1359.1mm,集中在3~8月,年蒸发量为1452mm,全年无霜期为231~282天。气候对本路段施工有影响的主要是雨季,路基土方及构造物要不失时机地做好施工计划安排。沿线水系属湘江水系,地表沟塘密布,水量丰富。地下水主要为松散岩石类空隙水、基岩裂隙水、岩溶水等,对工程影响较小
4.地层岩性
本合同段路线走向与岩层走向呈大角度相交,区域稳定性好。沿线多处存在软土地基,主要为淤泥、淤泥质粘土,呈流塑~软流塑状,可用粉喷桩、土工布+砂砾垫层等方法处理。
5.工程地质总体评价
路线所在区域沿线新构造运动主要表现为差异抬升运动。全新世以来本区地壳微弱下降,区内地震基本烈度小于Ⅵ度,按《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89的规定,构造物仅采用简易设防
二、总体设计
(一)总体设计的设计原则、依据
1、选线原则
(1) 在多方案论证比较的基础上选最优方案,尽量利用旧路。
(2) 路线设计与路线布设应该在保证行车安全、舒适、快速的前提下,使工程数量最小、造价最低、营运费用省、效益好,并有利于施工和养护。在工程量增加不大时,应该尽量采用较高的技术指标,不宜轻易采用低限指标,也不应该片面追求高指标。
(3) 选线应同农田基本建设相配合,做到少占田地,注意尽量不占高产田、经济作物田或经济林园等。
(4) 选线时应对工程式地质和水文地质进行深入勘测,查清基对道路工程的影响程度。
(5) 选线应重视环境保护,注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。
2、设计依据
(1) 《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)    《公路工程技术标准》(JTGB01-2003);
(2)沿线地理地质,水文气候等情况。
(二)设计情况
路线方案比选具体指标见表1。
本设计位于衡阳市内,地处湖南省中部,路线前段有农田,中间段有小片居民区,中后端为山岭丘陵带,沿线无不良工程地质,其他地区无法绕越,故可供选线的地区比较单一,方案一与方案二部分线形经过地区相同,走向基本相似,故可比性极小。方案二虽然比方案一占用耕地多,但相差不大,都照顾到了当地居民的出行;且方案二线形更优美,,比方案一的路线长度短350米,拆迁房屋建筑物较少,土石方量也较小,故造价也就较方案一的低;综合各方面因素,所以推荐方案二为路线方案。
表1  方案比选表
评价指标 单位 方案一 方案二
路线长度 m 6957 6903
增长系数 1.024 1.019
平曲线 个数 5 5
最小半径 1 1
竖曲线 个数 1 1
最小半径 m
纵断面 最大纵坡 个数 1 1
坡度 2.817 2.2
最小纵坡 个数 1 1
坡度 0.32% 0.31%
构造物 桥涵数量 8 8
三、路线工程
(一)总体设计的设计原则、依据
1、设计原则
设计中充分考虑路线符合技术标准,行车舒适,线性美观,工程量小等条件。
2、设计依据
(1) JTG D20-2006,《公路路线设计规范》(JTG D20-2006), 《公路工程技术标准》(JTGB01-2003);
(2)沿线地理地质,水文气候,已建道路,农田作物等情况。
(二)设计情况
1、平面设计的主要技术指标
路线长度:6.903 km
平曲线交点数:5个
平均每公里平曲线交点数:0.724个
平曲线最小半径:800m
平曲线长度:2576.545m
平曲线占路线总长:37.323%
2、纵断面主要技术指标
变坡点个数:5个
平均每公里变坡点个数:0.724
最大纵坡/坡长:2.2%
最短坡长:671m
最小凹曲线半径:9700m
最小凸曲线半径:9800 m
竖曲线长度:793.72m
竖曲线占路线总长:20.899%
四、路基、路面及排水工程
(一)路基的设计原则、依据及设计情况
1、路基设计原则
  设计中充分考虑因地制宜、就近取材、便利施工、技术先进可行 、经济合理原则。
2、路基设计依据
(1)《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)   《公路路基设计规范》(JTJD30—2004);
(2)沿线筑路材料的调查、沿线排水及防护的调查。
3、设计情况
(1)路基横断面标准
  依据《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)中二级公路路基标准横断面尺寸的规定,确定路基宽度为10m。行车道的路拱横坡为2%,土路肩横坡为3%。
(2)边坡坡率
  填方边坡坡率采用1:1.5;填土路基上的平台应设排水沟,排水沟横断面为矩形,深度与底宽均均为0.6m。
  挖方路基边坡坡率视开挖高度、地质情况决定,因本路线所在地区地质5米内为土层,路段最大挖深为15米,边坡坡率视具体情况而定。
(3)路基填筑
  沿途部分路段在水田上填筑,水田内的淤泥一般厚约1米,路堤填筑前应清除淤泥,换填块石。填方基底为耕地或松散土质段,填筑前应进行压实处理,当松散土厚度大于30cm时,应翻挖再回填压实。地表有树根草皮或腐植土应予以清除,地面横坡大于1:5时,应挖成向内倾2—4%的台阶后再填筑,施工时严禁挖成向外倾的倒坡。根据沿线的土壤地质情况,并参照附近公路的边坡和陡峭地带的自然边坡,施工时可根据开挖后的实际地质情况作适当调整。
填方路基应分层填筑,均匀压实,路基压实度按轻型击实标准应符合表2规定:
表2 路基压实度表
填挖类别 路床顶面以下深度(m) 路基压实度
(高速公路、一级公路)
零填即挖方 0~0.30
0~0.80 ≥95
≥95
 
填方 0~0.80
0.80~1.50
>1.50 ≥95
≥93
≥90
  挖方地段的路床为岩石时,可直接利用作为路床,并应整平,碾压密实。
(二)路基、路面排水设计原则、依据及设计情况
1、设计原则
  路基路面排水设计应结合路线设计 ,在充分调查沿线水系、排灌系统的基础上,设置必要的地面排水、路基边坡排水设施,并与沿线桥涵配合,形成良好的排水系统,以保证路基及其边坡的稳定。
2、设计依据
《公路排水设计规范》(JTJ 018—97)
3、路基排水
  路基排水主要靠路基外的边沟 ,通过边沟与附近河溪沟通,使路基水能顺畅地通过边沟排入溪湖。
  填方路段和挖方路段均采用梯形边沟,采用浆砌片石铺砌防护。
4、路面排水
  路面排水采用自由漫流式排水,填方路段土路肩用粘土培填夯实,路面水通过土路肩漫流至路堤边沟,挖方路段土路肩顶面同样采用粘土墩填夯实,路面水通过公路肩漫流至路堑边沟。
(三)路基防护工程
  填方路段:一般填方路段设置1:1.5的土质边坡或路堤,为防止水土流失,损坏路基,坡段采用人工植草防护。
  挖方路段:对土质边坡路段,为防止受雨水冲刷、风化而塌落等病害的发生,并为使路堑边坡外型整齐美观,采用7.5号浆砌片石砌筑。
五、桥梁、涵洞
(一)桥涵设计标准的采用情况
1、设计荷载:公路—Ⅱ级。
2、桥涵设计主要技术依据:
(1) 《公路桥涵设计规范(合订本)》,人民交通出版社,2006; 《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63-2007)。
(二)沿线桥梁、涵洞的分布情况
  桥涵设置:路线所经区域地形复杂,排、灌等功能不甚分明。对于具有主干区域性排、灌等功能的沟河采用桥梁跨越,对于仅具有小片区排、灌功能的沟渠,则采用涵洞沟通加以完善,以满足原有的排、灌功能能。
六、环保工程
  结合“以防为主,以治为辅,综合治理”的原则及本段实际情况,环保的具体措施:
为防止水土流失,美化环境,土质边坡采用种草、植树绿化防护措施。对可能出现的滑坡、塌方、碎落等问题采用等厚护面墙防护措施。修建完整的排水系统,不至冲毁路基和农田。