摘 要

本设计为内蒙呼集高速孚古村段施工图设计，为新建高速公路设计，路线全长4604.123m，设计车速为120km/h，双向六车道，路基宽度为34.5m。本次设计的内容主要有，路线设计，包括主线平面设计方案比选，纵断面设计方案比选，之后根据比选得到的正线方案，进行路基路面有关设计，其中路基设计包括，路基横断面设计，路基排水设计，路基支挡构造物设计；路面设计相关内容包括路面结构设计方案的比选，比选结果力求经济合理，施工方便。本次设计中还包括桥梁涵洞设计和各类相关设计的图表。

本设计根据现行的各类规范、标准，充分结合该地区地质地貌和水文气候特点，合理结合周边地形特征，运用纬地道路软件进行平纵横设计，并利用理正、HPDS等软件对设计内容进行电算和校核，得到清晰准确的设计数据。设计说明书主要介绍了路线方案比选，路基路面设计方案，桥涵的布置和部分计算书。

关键词：新建高速公路；道路设计；路基设计；路面设计

Abstract

This design is the construction drawing design of Fugucun section of Huji Expressway in Inner Mongolia. It is designed for the newly built Expressway with a total length of 4604.123 m and a designed speed of 120 km/h.The width of subgrade is 34.5m. The main contents of this design are: route design, including the main line plane design scheme comparison and selection, vertical section design scheme comparison and selection, and then according to the selected main line plan, subgrade and pavement related design, including subgrade cross-section design, subgrade drainage design, subgrade retaining structure design; pavement design related content includes pavement structure design scheme. The result of the comparison is economical and reasonable, and the construction is convenient. This design also includes the bridge culvert design and various related design charts.

According to the current specifications and standards, this design fully combines the geological, geomorphological and hydro-climatic characteristics of the area, and rationally combines the topographic characteristics of the surrounding areas, uses latitude-terrain Road Software for horizontal, vertical and horizontal design, and calculates and checks the design content by computer and HPDS software, so as to obtain clear and accurate design data. The design specification mainly introduces the route scheme selection, roadbed and pavement design scheme, bridge and culvert layout and part of the calculation book.

Key words: new expressway; road design; roadbed design; pavement design

第1章 绪论

本设计为内蒙呼集高速公路孚古村段施工图设计，本次设计线路位于内蒙古呼和浩特附近，项目的建设和完成对于完善内蒙古乃至全国的高速公路路网都具有重要的意义。

本次设计任务段在孚古村附近，设计路线全长总共4604.123米，整个设计包括路线技术（平、纵、横）设计、路基工程设计、路面工程设计、桥梁涵洞工程设计等。

1.1设计依据及标准规范

根据已有的交通量数据，年交通量增长率设为8.2%。

表1.1 交通量

将设计资料中的车辆利用车辆折算系数换算成小客车的起始年平均日交通量，再由此计算设计年限的高速公路设计交通量，换算成起始年平均日交通量为15737辆/日，高速公路设计年限以20年为预测年限，算出远景年平均日交通量为70346辆/日。

1.2路线主要技术指标

根据设计任务书中的设计要求，结合本项目实际并依据《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）选用如下指标，具体如下表1-1所示。

表1.2 路线主要技术指标表

1.3沿线自然地理条件对本项目的影响

1.3.1 地形地貌特征

该设计项目所在地区处于内蒙古呼和浩特附近，由地形图上分析可知，该地区地势总体上中间高两边低，海拔1250~1480m。河流漫滩附近地势较低，中间是起伏的丘陵，农田集中于山坡及河流两岸。路线前后半段均经过河流漫滩处，山坡植被较为旺盛，村落零星分布。路线中段地区，地势较高，地形稍微平缓，沿线沟壑较多，村落分布不甚密集。

1.3.2气象与水文特征

该地区位于呼和浩特附近，属于典型的大陆性气候。内蒙古属平原和丘陵，总体海拔较高，因此会对当地气候产生一定影响，当地降雨量较少，年平均降雨量为400毫米左右，随季节分配较为明显，7、8月份降雨较多。该地区日照时间长，在2000～2500°C之间。该地区处于内陆深处，远离海洋，再加上由于受到强烈冬季风和蒙古回旋气流的影响，易造成旱涝灾害。

第2章 路线设计

本次路线设计初步设计提出两个同等深度的路线方案，由纬地软件分别进行平纵组合设计，综合比选后确定较为优良的路线方案。

2.1道路选线原则

（1）依据道路功能、路网近远期规划确定本设计项目的路线走廊带，使布局合理化。

（2）结合路段沿线的地质特点、水文气象等沿线自然地理条件，由面到带，再由带到线，对同一个路段内多个合理的方案进行综合比较。

（3）采取绕、避、穿等方案，并进行综合论证选用最佳方案。

（4）生态选线，减少良田耕地的占用，减少房屋拆迁，保护环境，降低造价。

（5）确定主要控制点，对各设计方案进行合理比较。

2.2平面线方案拟定

平曲线设计方案比选评价指标较多，本次平面线形设计中只作技术指标的比较，选线时应遵循可操作性、科学性和可比性等基本原则。

2.2.1平面线形技术要求

（1）直线段的最大长度不要超过400m。

（2）两个相邻同向平曲线之间需要设置直线过渡段，其长度需要满足至少大于720m；两个相邻反向平曲线之间如果需要设置直线过渡段，那么直线段的长度需要满足240m，如果两相邻同向曲线间直线过渡段小于6V，应该调整路线线形或者将两个相邻平曲线改为C形或其它复合形曲线，如果两相邻反向曲线间直线过渡段小于3V，应该调整路线线形或者将两个相邻平曲线改为S形或其它复合形曲线.

（3）S形曲线相邻的两缓和曲线参数A1和A2之比最好相近，有条件时A1/A2不大于1.5。

（4）圆曲线半径要适应地形，在条件允许的情况下采取较大值，在条件受限制的情况下，可经过与其他方案论证可行后再采用极限最小半径，本地区的地理位置在选取控制点时，能取得较大半径。

（5）为保证线型连续性和均衡性，两个相邻圆曲线的大半径比上小半径之比不应大于2。

（6）基本型曲线中的缓和曲线、圆曲线和缓和曲线三者长度之比应该设在，且必须满足设置基本型曲线的几何条件。

（7）平曲线最大超高及超高渐变率需根据规范的要求确定，最小超高要与路拱横坡的数值一致，超高过渡段长度不小于缓和曲线段长度，最好与之相等。

（8）当路线转角时，平曲线的长度则需要满足大于规定的一般值。

2.2.2平面线方案比选

方案一：路线全长为4604.123米，全段有三个交点，跨越两处河流，其中AB段坡度较为平缓，此路段跨越农田河流，BC段路线布设基本与等高线平行，沟壑密集， CD段穿过农田河流，DE段后段坡度较陡。如图1.2。

图2.1 方案一平面线形

方案二：路线全长为4557.591米，全段有三个交点，跨越两处河流，其中AB段与方案一基本重合，BC段跨越沟壑较少，CD段跨越农田较多，DE段跨越河流，后半段坡度较陡。

图2.2 方案二平面线形

方案比选：

经比较，两方案的路线总长相近，两方案的平曲线半径均大于一般最小半径（710m），且均大于1000m。其中，方案二曲线部分较长，方案一路线更加平顺，方案二的经过的农田较多，且DE段桥梁部分处于缓和曲线上，因此，从经济性和行车舒适感方面上来看，方案一优于方案二。

2.3 纵断面方案拟定

2.3.1 纵断面线形技术要求

（1）根据《公路路线设计规范》，设计路线的等级为高速公路，为满足纵向排水的要求，路线最小纵坡，不应小于0.5%，如果在特殊情况下不能满足最小纵坡的要求，则需要进行相应的路基路面排水设计，根据《规范》，路线最大纵坡不大于3%。

（2）山区丘陵的纵坡不能为了过于迁就地形，而导致路面起伏太大，影响行车舒适性。

（3）在地形条件允许的情况下，竖曲线半径尽可能取大值，目的是为了保证良好的视觉效果。

（4）纵断面设计需要尽量做到填方挖方平衡，减少开挖，尽量将挖方用做填方，达到保护环境和降低工程造价的目的。

（5）当相邻两个纵坡之间的坡度相差较小时，则需要取用较大的竖曲线半径。

（6）当相邻两个竖曲线直坡段长度需要至少满足3s行程（即100m）。

2.3.2 平纵组合技术要求

（1）在平曲线路段上设置竖曲线时需要满足 “平包竖”的要求，即竖曲线的起终点要分别落在一个平曲线的两个缓和曲线段上。

（2）竖曲线的半径最好为平曲线的半径的10～20倍，这样能够得到视觉上的协调感和舒适感。

（3）尽量不要在一段长直线内设置多个短竖曲线，且短的平曲线最好不要与短的竖曲线组合。

（4）凸形竖曲线的顶点（或凹形竖曲线的最低点）最好不要与反向曲线的拐点重合。

2.4 纵断面方案比选

方案一：

图2.3 方案一纵断面

方案二：

图2.4 方案二纵断面

方案比选

经比较，方案一纵坡较为平缓，因此方案一优于方案二。

总体而言，方案一的平纵组合较为合理、工程经济性更高、运行协调性及路线与周围环境协调性较好，所以推荐方案为方案一。

2.5横断面设计

2.5.1横断面组成

（1）路基宽度

在本段的设计当中，根据《公路工程技术标准》，对于公路路基的宽度的一般要求，根据公路设计的等级及设计车速，高速公路双向六车道，设计车速120km/h，可采用34.50m的路基的宽度。即：中间带3.00，路缘带2×0.75，行车道6×3.75，硬路肩2×3.0，土路肩2×0.75，其具体的布置可以参考标准横断面图。

（2）路拱横坡

对于高速公路、一级公路等高等级公路，为了及时将路面的降水排除，一般规定采用双向路拱坡度，如果年平均降雨量一般，路拱坡度应设为2%；对于降雨强度较大地区时，可以在2%的基础上适当增大。本设计所在地区处于内蒙古呼和浩特地区，降水多集中在夏季，冬季雨量最少，年平均雨量400毫米左右，降雨强度较小，故采用路拱横坡2%，土路肩路拱横坡为3%。本项目中平曲线半径较大，按照高速公路的设计标准，不需要进行加宽设计；根高速公路等级，该项目所在地区属于积雪冰冻地区的超高设计值，最大超高取值为6%，超高旋转轴方式为绕中央分隔带边缘旋转。

（3）路基边坡坡度

由《规范》可以得到，路基填土高度较小时，路基边坡通常按照1：1.5设计，这里路基边坡坡度取1:1.5。

（4）边沟设计

查阅《规范》可以得到，边沟横断面可以采用梯形，本设计路段全段都采用梯形边沟，边沟坡度取1：1。边沟的设计图可参考附图《排水沟渠设计图》。

2.5.2超高计算

设置超高是为了提供车辆在曲线路段上行驶时所需要的横向力，从而将路面做成外侧比内侧高的单向横坡形式。

由于本次设计路线的车道为有中央分隔带的形式，因此采用绕中央分隔带边缘旋转的方式来进行超高设计计算。

超高计算公式:

表2.1 超高公式表

将桩号为K0 565.957~K1 137.611的第一段平曲线的主点桩号以及前三百米段的曲线超高计算结果列于下表：

表2.2 超高计算表

2.6土石方调配

土石方调配过程中，要争取做到移挖作填。经济合理的土石方调配，大量弃土和取土最好不要出现，并做到减少土石方工程量和节约用地，当超出经济运距时，可以选择借土。土石方调配借土和弃土应该与地方有关部门进行商议，妥善处理。

（1）先横向再纵向，首先要考虑本桩利用率，减少调运和提高土方的利用率。

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