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题目：山东省马莱高速公路路基路面综合设计
一、 课题名称
《山东省马莱高速公路路基路面综合设计》是我们这次毕业设计的课题，这也是对我们大学4年所学知识的一次最重要的检验。
二、设计背景
我国公路建设方面成就十分显著。我国的高速公路从1992年的652公里增加到2018年的13.1万公里，高速公路总里程位居世界第一。全国有16个省区高速公路突破1000公里，其中山东省突破3000公里，江苏、广东省突破2000公里，河北、山西、辽宁、浙江、河南、湖南、湖北、江西、安徽、广西、四川、云南、陕西13个省突破1000公里。
公路的技术结构进一步改善。全国等级公路占公路总里程的比重达到了86.89%，比上一年提高了1.1个百分点;二级及以上技术等级公路达到18.9万公里，占公路总里程的比重达到13.48%，分别比上一年和“八五”末增加0.96个和5.2个百分点。
公路路面等级进一步提高。到2001年底，全国有路面公路里程达到154.6万公里，占公路总里程的91%;路面铺有沥青、水泥的等级公路达到133.6万公里，占公路总里程的78.7%。拥有二车道及以上的宽阔好路有22多万公里。其中高级、次高级路面公路里程达到59.6万公里，占公路总里程比重达到42.5%，比上一年增加1.6个百分点。
三、设计内容基本概况
马站至莱芜段高速公路是交通部规划的国家重点公路青岛至红其拉铺线的重要组成部分，是山东省“五纵、四横、一环”高等级公路网的一个组成部分。马莱高速公路的建设是加快山东半岛城市群的崛起和发展、打通青岛市向西出口通道的重大举措。本路段起点桩号K126+000，终点桩号K226+400。
所经地区属于温带大陆性季风气候，四季分明、光照充足、少雨多风、气候干燥，春夏季多偏南风、冬季多偏北风，年平均气温11.0-13.0℃，最冷月平均气温-1.4℃，最热月平均气温27.4℃，年极端最高气温38.0-41.0℃，年极端最低气温-14.5- -25.5℃，多年平均降雨量为690-900mm。降水量的季节变化很大，有明显的旱季和雨季。平均夏季降水量最大，冬季降水量为最小。山区降水量相比平原区降水量偏多。
由于该沿线地区的地形复杂，地面起伏较大，热量和降水分布不均，导致干燥度在地理分布上的较大差异，一般山区、山丘地区为湿润气候区，其它地区为半湿润气候区。气压的月季变化是夏季最低，冬季最高，最高值一般出现在12月至次年的一月份。春秋季为过渡型季节，春季气压逐渐下降，秋季迅速上升，一年之中气压的变化形势呈对称的“V”字型。工程沿线地处东亚季风地带，一般春末夏初多为偏南大风，冬季多为偏北风，季风气候显著。
四、设计方法与思路
本课题主要通过文献研究、社会调查、分析设计、等方法，坚持设计与实际情况相结合。
由于道路是一种带装的三维的空间结构物，包括来路面、路基、桥涵、隧道等工程实体。故本次设计是从几何和结构以及环境三个研究的。
在结构的方面，对上述路面、路基、桥涵、隧道这些工程设计总的要求是：用最小的投资，尽可能少的外来材料以及合理的养护力量，使它们能在自然破坏力和汽车行驶所产生的各种力的作用下，在设计年限内保持使用质量。
对于设计的几何方面主要研究汽车行驶与道路的各个几何元素的关系，以保证在设计速度，预计交通量以及地形和其他自然条件下，行驶安全、经济、旅客舒适以及道路美观，因此，实际上我们要涉及的是人、车、路、环境的相互关系。驾驶者的心理汽车运行的轨迹、动力性能、以及交通流量和交通特性都和道路的几何设计有着直接的关系。
此外，道路修建和汽车交通对于环境的影响也必须加以注意，特别是在修建时期，一定要注意对于周边环境的保护，尽可能的减少对地物、地貌等自然环境的破坏。
五、主要设计内容
1.纵断面设计
根据平曲线的基本完成，然后按20米的里程桩读出每个桩号的高程，其中包括了百米桩，加桩，以及各主点里程桩，按水平1：2000，垂直1：200的比例初步绘出路段的纵断面图，然后对本路段的纵坡做出初步的一个安排，在设计纵坡时尽可能的使纵断面上填挖平衡，根据具体地形和规范确定纵坡度，后进行纵坡的调整，并推算出纵坡值，且要满足规范的要求，接着确定转坡点桩号、标高，然后设计竖曲线：
①转坡角的计算：变坡角 W= I1-I2 (式中i1、i2分别为相交坡度线值，上坡为正，下坡为负)
②确定竖曲线半径、计算其要素：竖曲线切线长T=L/2=RW/2;竖曲线长度L=RW;竖曲线半径R=L/W;
③计算竖曲线起、终点桩号极标高。
2.横断面设计
路段路基横断面的结构形式和尺寸根据公路等级、土壤地质、任务书中规定的的指标和公路的使用条件、施工方法等拟定一般情况下的路基横断面形式和尺寸，对于特殊情况下的路基按具体情况作特殊的设计。本路段一般情况下的标准路基横断面形式和尺寸按规范中的要求拟定。
横断面设计方法:
(1)在计算纸上绘制横断面的地面线。
(2)从“路基设计表”中抄入路基中心填挖高度，对于有超高和加宽的曲线路段，还应抄入“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据。
(3)根据现场调查所得来的“土壤、地质、水文资料”，参照“标准横断面图”，画出路幅宽度，填或挖的边坡坡线，在需要设置各种支挡工程和防护工程的地方画出工程结构的断面示意图。(4)根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、排灌渠等的位置和断面形式，并注明尺寸。
3.路基路面排水设计
路基路面排水作为一个综合排水系统总体考虑。在本路段的排水设计当中,在所有的挖方路堑地段都相应的设置了路堑边沟以配合涵洞迅速的将路基范围的水排走.路基排水设计的原则应当因地制宜、全面规划,充分利用有利地形和自然水系。各种路基排水的沟渠的设置和联结应尽量的不占或者是少占农田,并应当与当地的农利的建设相配合。要结合当地水文条件和道路等级情况，就地取材、以防为主。
①路基在挖方路段，和原始地面线水平或倾向路基的填方处设置边沟。边沟采用0.6*0.6m2梯形断面，内侧边坡采用1：1.0坡度。边沟纵坡同路线纵坡，采用M7.5浆切片石防护。路堑与高路堤衔接处边沟出水口延伸至坡脚以外。边沟水流流向涵洞进水口时，为避免冲刷，应作适当处治。
②挖方路基边坡坡顶5m以外设置截水沟，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流。截水沟采用0.6*0.6m2 梯形断面，在山坡较陡时，采用浆砌片石梯形断形式。截水沟的沟底坡度不小于5%。
③将边沟、截水沟、边坡和路基附近的积水引排至路基范围以外时须设置排水沟。排水沟视实地情况布置。
4.边坡防护
一般路段夯实方格式植草，在高填路堤(填方超过8m)路段因填土较为松散，暴露在空气中，易受风、雨、尤其是雨水的冲刷侵蚀，设计中采用人字型大骨架护坡，骨架内夯实种草，保证边坡不裸露于大气中，防止路堤边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可以收缩坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。
本设计路段主要采用了人字型骨架护坡，高路堑路段汇水面积较大，加之它直接位于路面上侧，所以在雨水的作用下的碎落会影响路面行车的安全。
同时从美观的角度，选用了孔窗式护面墙，护面墙用M7.5浆切片石砌筑，基础应设置在稳定的地基上，前趾应低于边沟铺砌底面。路堑边坡每6-10m设置成一级护面墙，上下级台阶间设置1.0-2.0m平台并进行封闭。护面墙厚视墙高确定，顶宽40-60cm，底宽为顶宽加0.1倍墙高。护面墙每隔10-20m设置宽2m伸缩缝一道，每隔2-3m设泄水孔，孔径0.1m。
5.挡土墙的布置
为保证坡角稳定，并尽可能节约用地，在坡角处设置了挡土墙。挡土墙设计为重力式，底部设墙趾台阶，增加路基的稳定性;沉降缝及泻水孔的布置：沉降缝每隔10至186米设一道，缝宽2.0厘米，用沥青木板沿墙的内侧、外、顶三侧填塞，深度为20厘米。离地面0.5米的设泄水孔，每隔两米设一排，。孔与孔的横向间距为2米，上下排交错部置。
6.路面设计
本设计拟定了水泥混凝土路面，按设垫层和不设垫层两种路面结构方案。路面是公路的一个重要组成部分，路面的设计应根据公路交通量及公路的使用任务、性质，并结合当地的气候、水文、土质、材料条件及实践经施工养护条件，遵循“因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则。通过技术经济比较，作出符合使用并以环境条件相适应的经济合理的路面设计。
路面：
⑴ 预计交通分析：水泥混凝土路面设计使用年限为30年。参照设计规范，交通量和水泥混凝土路面设计年限累计标准轴次均按一级公路的标准换算。故属于道路重交通。拟定面层厚度采用24cm水泥混凝土。
(2)本设计一共拟定了二种干湿状态共4种路面的结构类型。其具体结构的类型见路面结构设计图，推荐采用路面方案为第一种。上面层为4cm细粒式沥青混凝土,中间层为5cm中粒式沥青混凝土，下面层为9cm粗粒式沥青混凝土。基层采用15cm二灰碎砾石和20cm石灰碎砾土石。在地下水较丰富的中湿路段可以加设20cm天然砂砾垫层。
7.路基土石方调配
(1) 填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。
(2) 土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运，同时尚应注意施工的可能与方便、尽可能避免和减少上坡运土。
(3)为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。
(4)土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要考虑弃方或借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产的影响等。
(5)不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。
(6)位于山坡上的回头曲线路段，要优先考虑上下线的土方竖向调运
(7)土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。
具体步骤:
(1)土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁，供调配时参考。
(2)弄清个桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。
(3)在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考。
(4)根据填缺挖余分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案。
(5)经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏中。
(6)土石方调配后，应按下式进行复核检查:横向调运+纵向调运+借方=填方;横向调运+纵向调运+弃方=挖方;挖方+借方=填方+弃方。
六、毕业调研情况简介
在四月五日早晨，我们设计组一行三十余人前往位于衡阳市附近的衡大高速公路进行为期三天的毕业调研。
衡大高速公路设计全线为重交沥青混凝土路面，分三层摊铺施工。层厚分别为4cm、5cm、6cm，体现了“强基薄面”的设计原则。基层采用水泥稳定类刚性基参层：底基层厚20cm，下基层和上基层各17cm。用摊铺机摊铺。基层上面采用三层稀浆(乳化沥青)封层防水。现在基层一般不采用防水土工布防水，因为土工布和面层黏结性不好，容易产生路面滑移和车辙。基层摊铺、碾压完成后，要注意养护：铺麻袋防曝晒、及时洒水等。分层压实的路基顶面能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车反复作用产生的压实变形，确保路面的使用品质和使用寿命。
边坡防护一般包括坡面植被防护和工程防护。衡大高速两边的边坡采用的是种草、铺草皮和喷播植草三种方法。沿线工程防护多采用网格式、弧形、“v”字形等轻型挡土墙。
我们同时还参观了沿线一座大桥的施工以及排水设施和拌和厂。
通过此次调研，我亲身体验了许多课本上的知识在实际施工过程中的应用。对路基、路面、挡土墙、边沟、截水沟、拌和场、实验室等以往觉得比较抽象的概念有了具体和直观的认识。我深深地感受到自己还有许多不懂的地方需要向施工技术人员认真请教。从而也让我认识到学习是没有止境的。相信在以后的工作中，我会不断学习，不断总结经验，从而升华自己所掌握的理论知识。
七、设计进度安排
⑴熟悉毕业设计任务，收集资料，作好毕业设计前的准备工作;(一周)
⑵毕业调研;(一周)
⑶纵断面、横断面的设计及土石方的计算和调配。在这一阶段，主要是设计纵断面纵坡，绘制纵断面图，确定坡度;横断面设计，绘制横断面图;计算土石方并进行调配，填写路基设计表;(五周)
⑷路基工程设计。路基排水设计，路基防护工程设计，路基支挡工程设计，软基处理。包括:边沟、排水沟、截水沟、急流槽、挡土墙和涵洞，以及边坡防护和软基处理;(四周)
⑸路面工程设计。包括:路面横断面设计，沥青路面结构设计，路面结构方案比选，路面排水设计;(一周)
⑹公路小桥涵洞设计。针对桥梁、涵洞的结构特点进行强度设计，挠度、荷载、承载力计算;(两周)
⑺编写英文摘要与专业英语文献翻译;(一周)
⑻编制及应用计算机程序;(一周)
⑼编写说明书、文件装订、毕业设计答辩。(一周)
从三月一日至六月二十日，共计十七周。
七、主要参考文献
⑴公路工程技术规范《JTJ01-97》公路管理司97.11;
⑵公路路线设计规范《JTJ011-94》第一公路勘测设计院94;
⑶公路路基设计规范《JTJ013-94》第二公路勘测设计院95.11;
⑷公路水泥混凝土路面设计规范《JTJ012-94》公路规划设计院94.06;
⑸公路沥青路面路面设计规范《JTJ014-94》公路规划设计院97.01;
⑹公路路基施工技术规范《JTJ033-95》;
⑺《路线》设计手册、《路基》设计手册(第二版)第二公路勘测设计院96.05;
⑻《小桥涵设计》手册 河北省交通规划设计院 99.01;
⑼《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发[612]-96)工程定额站96;
⑽《高速公路交通安全设施设计及施工技术规范》;
⑾《道路交通标志标线》;
⑿《交通管理于控制》。
八、毕业设计态度
毕业设计是大学学习生活的最后阶段，也是对大学四年所学知识全面化、系统化、延伸化的一个过程，将为以后的工作打下一个良好而坚实的基础。重要性不言而喻，因此在这次毕业设计过程中，我将以端正的态度面对;合理安排自己的作息时间，不无故早退、旷课，严格遵守校纪校规;独立完成自己的任务，遇到问题虚心请教老师和同学。争取以优秀的成绩完成本次设计。
谢谢各位老师!
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