2023年【道路勘测设计总说明书.doc】道路勘测设计课设说明书.docx

2023年【道路勘测设计总说明书.doc】道路勘测设计课设说明书 设计总说明书 一、概述 （一）、任务依据 依据华南农业高校高校水利与土木工程学院土木工程（道路与桥梁设计方向）道路勘测设计课程设计平面设计与道路勘测设计课程设计纵断面设计。 （二）、设计标准 1、依据设计任务书要求，本路段按一级马路技术标准勘察、设计。设计车速为80Km/小时，路基4车道，宽24.5米。 2、设计执行的部颁标准、规范有： 马路工程技术标准JTGB01-2023 马路路途设计规范JTJ011-94 马路路基设计规范JTJ013-95 马路水泥混凝土路面设计规范JTG D40-2023、 （三）、路途起讫点 本路段起点A：K25000为所给地形图坐标（X =3044868.675，Y = 532851.577，Z = 176.9293 ），终点B：K28+374.185为所给地形图坐标（X = 3044543.1403，Y = 535751.24142，Z =169.5336）， 全长3.374公里。 二、沿线自然地理概况 （一）武夷山的地理位置及地形 武夷山位于中国东南部福建省西北的武夷山市，总面积达99975公顷，以“丹霞地貌”著称于世。北部为中低山，南部为低山丘陵和河谷阶地，地势总体北高南低，地形起伏较大。地貌单元可划分为流水切割褶皱-断块中山地貌，流水侵蚀、剥蚀-断块低山地貌，剥蚀低山-丘陵地貌和河谷阶地地貌四种类型。 该区属武夷山山区，地质单元多，构造活动剧烈，河谷切割加剧，地势陡峻，地貌类型困难，岩体类型多样，稳定性差。由于自然条件差异，本区基岩区风化程度高，基岩表层破裂剧烈，松散积累层特别广泛，构成滑坡、泥石流等自然灾难多发区，并具有活动性强、频次高、危害大等特点。沿线的不良地质现象主要有倒塌、滑坡、泥石流、懦弱地基等类型。 （二）武夷山的水文气候特点 武夷山地处中亚热带，具有降水量多，湿度大，雾日长，垂直改变显著等气候特点。境内群山重叠，海拔1800米以上的山峰多达三十余座，形成自然屏障，冬季可阻挡或减弱北方冷空气的入侵，具有降水量多，湿度大，雾日长，垂直改变显著等气候特点。路途区支沟众多，山区河道狭窄，比降较大，丰水期流量较大，汛期流量骤增，易形成洪水灾难。潜水赋存状态与第四纪松散积累层特征有关，基本埋深为1520m，是形成地表水径流的主要来源。 （三）武夷山的地震设防 本地区有地震活动记录，但地震灾难对该段马路建设和防护影响不大，但不能忽视活动断裂带及其所造成的岩石破裂和诱发的其他地质灾难。有关断裂的活动性和地震参数查阅相关规范进行描述。 （四）沿线筑路材料、水、电等建设条件 沿线筑路材料比较丰富，四季宜采，运输便利，以购买为主；路途所经处自然河流，水质纯净，对混凝土无侵蚀性，供应足够，均可作为工程用水；沿线电力状况供应良好，工程用电可与地方电力部门协商解决。 三、设计作业步骤和方法 1、确定道路设计等级及宽度； 2、仔细阅读地形图，查清路途带的地形地物特征，定出设计限制点； 3、依据起终点和相应中间限制点，在地形图上进行选线，通过比选，确定马路详细走向，选线时留意尽量少占农田和少拆房屋； 4、依据选定马路详细走向，确定交点位置，定出交点坐标，计算出交点间距、偏角，并依据地形地物求出平曲线半径、缓和曲线长度、计算出平曲线各要素，马路总里程； 5、根据100米间距在地形图上定出各中桩位置； 6、根据1020米间距在地形图上定出各个中桩位置，读出地面高程，依此点汇出纵断面（假如地形改变较大，须要进行加密）； 7、进行纵断面设计； 8、编制路基设计表； 四、本次设计必需提交的设计成果 （一）、计算说明部分 1、总说明书 2、平面计算（直线、曲线及转角表）； 3、纵断面计算（设计标高、竖曲线各要素等） 4、路基设计表 5、路基土石方计算机调配。 （二）、图纸部分 1、平面设计图 2、纵断面设计图 3、路基标准断面图 4、 路基横断面图 五、定线 设计路段地形困难，横坡陡峻，路途平、纵，横面所受的限制较严，定线时应尽可能的克服高程。 （一）、定导向线 (1)、首先在1:2000的地形图上，细致探讨路途选线阶段选定的主要限制点间的地形、地质状况，选择有利地形，拟定路途走法。 (2)、地形图上的等高线间距为10m，选用5.0%的平均自然坡度，按式2-1算出等高线间平距： h a= (式2-1) i均 由式2-1得： 10a=200 m 0.05 使两脚规的开度等于a（按图上的比例尺为10cm），从路途起点A起先，拟定的路途走法在等高线上依次截取各点，直到最终一点的位置和标高按近路途终点B为止。 (3)、连接各点，分析该折线在利用地形和避让地物，以及工程艰难的状况，从而选出应穿应避让的特征点为中间限制点，并重新连接各点。 （二）、确定路途位置 (1)、在前面定出的导向线的基础上，用不同半径的模板在路途平面可能出现的转点处描出路途平面位置，并标出其半径。 (2)、用直线连接各曲线，使各直线相交，初步定出路途交点。 (3)、初步分析各交点处所采纳的线型，并大致量出各交点的转角值，概算出各交点处的平曲线切线长，结合交点间距概算出平曲线间插直线长度，推断各同向、反向及复合线型能否满意规范要求。 (4)、分析所定出的路途位置的工程量并进行调整，力争定出线形好、工程量小的路途位置。 依据以上的方法，即可在地形图上定出路途的位置，确定路途平面的交点，并初步定出了各交战处所采纳的圆曲线半径值和缓和曲线长度，以及各平曲线的线型组合方式。 六、线路平面设计 （一）、 平面方案比选 方案一平曲线表： 方案二平曲线表： 由上述可知，两方案基本上都满意各技术指标，两条路途的长度基本相同，能较好地满意填挖平衡，且在地形相对困难的地区简单展线，简单施工。从地形图上看，方案一的路途转角个数与方案二相同，且转角度数比方案二的大，；但是方案二经过过多民宅，拆迁费用支出势必过大，故经比较选择方案一。 (二)、路途 设计路段初始年交通量（交通量年平均增长率5.5%） 路途测设里程全长3.347公里，主要技术指标采纳状况如下： 平曲线个数（个） 2 平均每公里交点个数（个） 0.6 平曲线最小半径(米） 470 最大纵坡（%） 2.337 最短坡长（米） 35.675 凸型竖曲线最小半径（米/处） 27180.136 平曲线占路途长（%） 63.31 直线最大长(米） 682.7203 变坡点个数（个） 5 平均每公里变坡次数（次） 1.49 （三）、 平面设计计算 1、平面设计计算有关内容及计算公式 (1)、交点间距、坐标方位角及转角值的计算： 设起点坐标为JD0(X0,Y0)，第i个交点坐标为JDi(Xi,Yi) , i=1 , 2 , 3 , L , n，则： 坐标增量: DX=Xi-Xi-1 ü DY=Yý (式3-2) i-Yi-1 þ交点间距: L=式3-3)象限角: q=arctg DY DX (式3-4)计算方位角: 当 DX>0 , DY>0 时 : fw=q ü 当 DX<0 , DY>0 时 : fw=180-qï ï 当 DX<0 , DY<0 时 : fw=180+qý (式3-5) ï 当 DX>0 , DY<0 时 : fw=360-q ïþ 转角: ai=Ai-Ai-1 (式3-6) 当ai为 凹型竖曲线最小半径（米/处） 20382.274 q= LsLs - (m) (式3-7)2240R2L2L4ss p=- (m) (式3-8) 24R2688R3 T=(R+p) tg +q (m) (式3-9)2 Ly=a R-Ls (式3-10) L=Ly+2Ls (式3-11)E=(R+p) sec -R (式3-12)2 J=2 T-L (式3-13) a a (3)、平面线形要素组合及计算： 、S型曲线： S型曲线为反向圆曲线间用回旋线连接的组合形式，其相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等。假如采纳不同的参数时，A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。在两个回旋 线间的插直线（或重合段）的长度l应符合式3-14： l£ A1+A2 m (式3-14) 40 此外，S型曲线两圆曲线半径之比也不宜过大，宜为： 、C型曲线： C型曲线为同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相连接的形式。其计算要求与方法同S形曲线。 (4)、逐桩坐标计算： 、直线上中桩坐标计算： 设交点坐标为JD(X , Y)，交点相邻两直线方位角分别为fw1 和 fw2， 则： R21=1 (其中R2>R1) (式3-15) R13 ZH点坐标: XZH=X+T cos (fw1+180) (式3-16)HZ点坐标: YHZ =Y+T sin (fw1+180) (式3-17) 设直线上加桩里程为L，ZH，HZ为曲线起点、终点里程，则前直线上随意点坐标为： X=X+(T+ZH-L)× cos (fw1+180)ü ý (式3-18) Y =Y+(T+ZH-L)× sin (fw1+180) þ后直线上随意点的坐标为： X=X+(T+L-HZ)× cos fw2ü ý (式3-19)、单曲线内中桩坐标计算： Y =Y+(T+L-HZ)× sin fw2 þ 曲线上随意一点的切线横距为： l5 x=l- (式3-20) 22 40RLs 式中：l缓和曲线上随意点到ZH(或HZ)点的曲线长； Ls缓和曲线长度。 、第一缓和曲线（ZH-HY）上随意点坐标： æ30l2öü X=XZH+ × cos çfw1+x÷ï pRLæ30l2ösøïècosç÷ïèpRLsøï ý(式3-21) 2 æx30löï Y =YZH+ × sin fw+xç1÷ ï2 pRLsøæ30löèïcosç÷ pRLïsøèþ x 式中：x转角符号，右偏时为“+” ，左偏时为“-” 。 、圆曲线内随意点坐标（HY-YH）： 90(l+Ls)ùüéæ90lö X=XHY+2R sin çúï÷ × cos êfw1+xpRpRèøëûï ý(式3-22) 90(l+Ls)ùïéæ90lö Y=YHY+2R sin ç × sin fw+xê1ú ï÷ pRpRèøëûþ 式中：l圆曲线上随意点至HY点的曲线长； x转角符号，右偏时为“+” ，左偏时为“-” 。 、其次缓和曲线（HZ-YH）内随意点坐标： X=XHZ æ30l2 + × cos çfw2+180-x pRLsæ30l2öècosç÷ èpRLsø xxæ30l2cosç èpRLs æ × sin çöè÷ø Y=YHZ+ öü÷ ïøïïï ý(式3-23) 2 30löï fw2+180-x÷ pRLsøï ïïþ 式中：l其次缓和曲线内随意点至HZ点的曲线长。 2、平面设计计算过程 （1）、起终点及交点坐标： （2）、半径及缓和曲线长： （3）、转角： (1) : 24° (2) : 69° （4）、曲线要素： 切线长度(1) : 694.132 曲线长度(1) : 1373.445 校正值(1) : 14.820 切线长度(2) : 377.207 曲线长度(2) : 672.232 校正值(2) : 82.183 外距(2) : 102.232 外距(1) : 52.314 （5）、交点桩号： JD(1) : K26+376.853 JD(2) : K27+784.701 （6）、各曲线要素点桩号： ZH(1) : K25+682.720 HY(1) : K26+140.535 QZ(1) : K26+369.443 YH(1) : K26+598.350 HZ(1) : K27+056.165 ZH(2) : K27+407.494 HY(2) : K27+511.904 QZ(2) : K27+743.610 YH(2) : K27+975.315 HZ(2) : K28+079.726 七、线路竖曲线计算 （一）、确定竖曲线计算所需数据 依据平纵组合原则以及纵断面设计有各项工程技术标准，按公式R=L/w确定各变坡点处所取用的竖曲线半径，以及定坡时在CAD上算出的各直线段坡度和桩号、坡长如表4-1所示： 变坡点数据表 表4-1 （二）、竖曲线要素计算 竖曲线要素设计公式为： w=i2-i1 (式4-1) 式中:当w为 竖曲线长度: L=Rw (式4-2) L 竖曲线切线长: T= (式4-3) 依据前面确定的竖曲线半径及坡度值，计算各变坡点处的竖曲线要素如下： 2T2 竖曲线外距: E= (式4-4) 2R 例 变坡点1：(R=27180.136m) L=790m T=160.95m E=0.477m 八、路基横断面设计 （一）打算工作 横断面设计的原则： (1)、设计时应依据马路等级、技术标准，结合地形、地质、水文、填挖等状况选用。设计前必需做好各项勘察工作，收集横断面资料。 (2)、兼顾当地基本建设的须要，尽可能与之协作，合理设计边沟断面尺寸，并按有关规定实行必要的处理措施。 (3)、路基穿过耕种地区时，为了节约用地，假如当地石料丰富，可修建石砌边坡或直立矮墙。 (4)、沿河线的横断面设计，应留意路基不被洪水冲垮，如废方过多压缩河道而引起壅水危及农田、房舍时，一般应变更设计，将路途适当外移以削减废方，否则应将废方运走。 确定路基横断面宽度： 11 设计马路为一级马路，采纳整体式单幅双车道的路基断面形式。 依据工程技术标准，由马路等级（一级）及设计行车速度（80km/h），确定路基横断面车道数为双车道，行车道宽为3.75m，行车道外侧设置宽度为3m的硬路肩和0. 5m的土路肩，路基总宽度为24m。 资料收集： (1)、平曲线起、终点桩号，平曲线半径和转角在平面设计中读取。 (2)、每个中桩的填挖高度在纵断面设计中读取。 (3)、路基宽度为24m。在路途平面图上的各中桩横断面范围内并向外延长肯定距离选取若干点，量取各点的地面标高。 (4)、依据技术标精确定边沟的形式及尺寸。 (5)、依据线路所处地区的地质状况确定填方路堤和挖方路堑的边坡值。 （二）编制路基设计表 横断面平曲线的加宽计算和超高计算完成后,应将结果填入路基设计表。路基设计表是马路设计文件中的主要技术文件之一，它是综合路途平、纵、横设计资料汇编而成的，在表中填有马路平面线形、纵断面设计资料以及路基加宽、超高等数据。它是路基横断面设计的基本依据，也是施工放样、检查校核及竣工验收的依据。 路基设计表的填写方法为： (1)、“桩号”、“地面标高”栏从中桩测量资料抄录； (2)、“平曲线”栏从平面资料抄录，供加宽、超高计算用； (3)、“变坡点高程桩号及纵坡坡度、坡长”栏从纵断面资料抄录，填入变坡点的桩号、高程、前后的坡度和坡长及起终点桩号； (4)、“竖曲线”栏填入竖曲线起、终点及要素。 (5)、“设计标高” 、“填挖高度”从纵断面设计资料中抄录； (6)、“路基宽度”栏分别为路基左右侧路幅宽度值，有加宽的地方要进行加宽的计算。 (7)、“路边及中桩与设计高之高差”栏为按肯定超高方式进行超高计算后，与路基宽度相对应的各点相对于设计高程位置的高差，通过超高计算获得。 (8)、“施工时中桩”栏为“填挖高度”栏与“路边及中桩与设计高之高差”栏中路中线的高差之差。 由前面的平面设计资料、纵断面设计资料和横断面设计中的加宽及超高计算，把相应数据填入路基设计表，以作为绘制横断面图的依据。路基设计表见附录表三路基设计表。 （三）绘制路基横断面图 标准横断面图绘制完毕后，参照标准横断面图，绘制K25+000K28+273.5292路段内各中桩的横断面图，其步骤如下： (1)、依据横断面测量资料按1:200的比例绘制横断面地面线； (2)、依据路基设计表中的有关数据，绘制路幅的位置和宽度； (3)、参照路基标准横断面图绘制路基边坡线和地面线相交，并在须要设置支挡防护处绘制支挡结构物的断面图； 12 (4)、检查弯道路段横断面内侧的视距是否满意要求，是否须要清除障碍及设置视距台； (5)、依据综合排水设计，绘制路基边沟、排水沟、截水沟等在横断面图上的位置。 (6)、在中桩横断面图绘制出来后，标出该桩的桩号、左右路基宽、中桩填挖高和填挖面积。 按以上步骤和比例在CAD上绘制各桩号的横断面图，路基横断面的填挖面积可运用CAD软件的“查询”功能干脆读出，并将其转换为实标比例下的数值，以进行土石方调配。横断面图中各断面的排列依次是按里程从左向、从下到上排列。详细的路基横断面图见附图四路基横断面图。 （四）土石方调配 路基土石方量计算： 路基横断面设计以及路基横断面图绘制完成后，应对路基土石方进行计算和调配。首先计算横断面的面积，这一顶工作已经在用CAD绘制路基横断面图时完成。接下来需计算体积以获得土石方数量，最终进行土石方周配。 土石方数量和计算方法有两种：平均断面法和棱台法。前者适用以相邻两断面间的填方或挖方面积大小相近的状况，后者适用以相邻两断面填挖面积相差较大时的状况。拟建马路为山岭重丘区三级马路，地势起伏多变，相邻两横断面的填挖面积相差较大，现用其次种方法进行计算，其计算公式为： ü ïïý æ1nöï÷ VW=(AW1+AW2) L ç1+ ïç1+n÷3èøþ (式5-6) æ1mö ÷VT=(AT1+AT2) L ç1+ç÷3è1+mø m= 式中： AAT1 , n=W1, 其中AT1<AT2 、 AW1<AW2 。AT2AW2 土石方数量计算完成后，把相关数据填入土石方数量表，确定各路段内各种土或石的填挖量。详细见附表路基土石方数量计算及调配表。 路基土石方调配： 路基土石方计算完后，在进行土石方调配，合理解决各路段土石方数量的平衡与利用，以降低工程计价方数量，避开不必要的借土和弃土。 土石方调配可以在土石方数量表上进行，在进行土石方调配时，首先应进行横向调配，满意本桩利用方的须要，然后计算其他填缺和挖余的数量。依据填缺和挖余的状况进行纵向调配，确定借方或废方数量。 土石方调配有关数据及其调配过程详见附表 13