1.1设计的背景

呼和浩特至包头段公路是京藏高速公路与京新高速公路的共线部分，是连接中国华北和西北地区的重要干线，也是自治区公路网规划中重要组成部分，是自治区公路主骨架，是首都北京通大西北的公路往大动脉。呼包高速公路是丹东—拉萨国道主干线在内蒙古境内的中间段落，东起呼和浩特市，途径毕克齐、察素齐、萨拉齐，西至包头市东河区，全长217.393公里。

由于科技进步与时代发展等因素，我国的高速公路，特别是早期建设的一些高速公路主干道已经不能在质量与技术上满足需求，高速公路重建与改扩建是两个发展方向，但是由于选址与投资成本的限制，高速公路改扩建往往优于高速公路的重建。

随着中国经济的新一轮发展、家庭轿车的普及和费改税的实施，高速公路交通量将快速增长。考虑到人们出行对行车安全、速度、服务水平的要求越来越高，作为呼包高速辅道的国道110上的交通量将逐渐向高速公路转移，呼包高速公路的交通量将进一步增长。根据现场调查，目前呼包高速部分路段通行能力已不足，尽管采取了分车型、分时段限制通行等措施，但总体服务水平已明显下降，改扩建工程迫在眉睫。

内蒙古自治区呼和浩特至包头段高速公路改扩建工程（以下简称呼包改扩建）路线全长217.393公里。本项目勘察设计土建工程共分为4个合同段。本合同段路线总体呈东西走向，起点位于保合少枢纽互通终点（K455 100）处，经巴彦镇设呼和浩特东互通，路线平行于G110西行，经塔利、毫沁营乡，进而沿呼市北侧山脚展线，经厂汉板、霍寨、沟门，分别设置呼和浩特互通、呼和浩特西互通和金山互通，于三间房至本合同段路线终点（K506 424.707）。改扩建路程51.325km。

1.2设计的意义与价值

呼包高速公路改扩建对增进边疆地区少数民族与其他兄弟民族的交往和交流，促进各民族的团结和进步，保持社会安定都具有重要的意义。对加强呼包鄂经济圈与周边地区的联系，加快区域经济发展，以及实现资源转换、开发、带动都具有十分重要的意义。另外，呼和浩特至包头段公路是京藏高速公路与京新高速公路的共线部分，不仅是连接华北和西北地区的重要干线，也是自治区最重要的对外通道和经济主干线。改扩建完成后，将有效缓解公路拥堵问题，并将促进沿线中心城市、公路两侧经济带公路交通的完善和投资环境的改善。

通过研究该课题，培养我们充分利用各种网络书籍资源，查阅文献、独立思考、动手操作,解决问题的能力，提高我们创新意识，求知欲望。与此同时，让我们对国内外公路改扩建的现状以及各自的优缺点，该如何改进等方面的问题有了一定的认识，明白今后我们要努力研究和探索的方向。从学习知识方面来讲，该毕设帮助我们巩固大学已学的旧知识，并有让我们有机会接触和学习新知识，将新知识旧知识融会贯通，并联系实际，提升我们解决实际问题的能力。从实际操作来讲，培养了我们操作设计软件的能力，是一个很好的学以致用的契机，为我们以后的工作或学习打下了良好的基础。从个人发展来讲，激发了我们对于所学专业的兴趣，兴趣是最好的导师，而毕设正式我们职业发展的启蒙老师。

1.3国内外研究现状

从行业发展来看，高速公路行业在我国仍处于黄金周期。公路作为我国最主要的运输方式，承担了91%的客运量和73%的货运量。高速公路网络是现代物流业的主动脉，车流量在未来3-5年仍将保持高速增长。伴随着高速公路的快速发展，高速公路的改扩建也必将成为我国未来高速公路建设的一大热点，由于新技术，新材料等的出现，过去所建设的高速公路已经不能完全适应新时代物流、交通的需求，高速公路的改扩建是符合广大人民群众利益及经济发展需要的。

随着社会经济的持续快速发展,很多早期建成的高速公路己不能满足近年来交通量增长的需要,造成拥挤增加、车速降低、事故频发,服务水平降低等问题。素有“神州第一路”美誉的沈大高速公路的八2002年,车道改造施工,拉开了中国大规模高速公路改扩建的序幕,自此中国部分省、市、区已陆续开展了一些高速公路改扩建的探索。高速公路改扩建方式可分为整体式加宽和分离式加宽两种。整体式加宽改扩建方式,就加宽位置的不同可分为双侧加宽、单侧加宽。总的来说,两种改扩建方式各有其优点与不足。高速公路改扩建方式的选择,应综合考虑全线自然地形地貌、地质条件、两侧建筑物等因素,可选择灵活多变的改扩建方式,以适应不同路段的具体特点。而在国外，高速公路的改扩建更加成熟，在建设之初就为未来预留了改扩建的空间及条件。

2.1基本内容

1．设计资料的收集及分析；

2．公路等级确定和技术标准论证；

3．改扩建方案比较和选择；

4．路线技术设计；

5．路基工程设计；

6．路面工程设计。

具体将完成以下设计工作：

路线： （1）路线平面设计图； （2）路线纵断面设计图

（3）直线、曲线及转角表等。

路基： （1）路基设计表； （2）路基标准横断面图

（3）路基横断面图； （4）路基加宽方案设计图

（5）路基排水设计表； （6）路基排水设施设计图；

（7）路基防护及支挡工程设计图； （8）涵洞一般设计图。

路面：（1）路面结构方案选择；（2）路面结构设计；（3）路面结构设计图。

设计说明书：1份，不少于10000字，不少于15篇参考文献，其中近五年外文文献不少于3篇。

设计图纸：不少于20张（A3规格）。

外文翻译：选择与选题相关的外文科技论文作为翻译资料，译文不少于5000汉字。

2.2 设计目标

根据当地水文、地质、气候、交通、经济发展、路网建设、地材供应、施工条件等，因地制宜地提出既满足未来交通运输要求，又经济可行的公路加宽设计方案。

2.2技术路线

1.首先收集设计资料并进行分析，根据原有公路的等级、标准，原有公路使用状况及存在的主要问题确定公路等级，然后综合考虑沿线自然地理条件，沿线环境敏感区(点)重要设施的分布以及公路区间交通量分布状况，交通组成特点，沿线土地资源状况，项目区域公路、铁路、水路、航空、管道等运输方式情况进行技术标准论证。

2.然后进行改扩建方案的比较和选择。本项目主线推荐选择两侧加宽的整体式扩建方案，局部路段（互通内）两侧采用分离式新建两车道方案作为比较方案，将呼包高速公路改扩建成为设计时速120km/h、双向8车道、汽车荷载等级为公路一级的高速公路。通过在纬地软件上进行设计，综合线性美观，经济，实用等方面比选出合适的方案。

3.路线

平面线形：根据自然条件及用地条件合理确定扩建方案。综合考察老路两侧地形、地貌、水文、地质等自然条件及两侧拼宽的公路用地条件，路线方案的确定要有利于施工期间的交通组织，尽量减少扩建工程对老路交通的干扰，交通组织方案的可行性是确定路线方案的重要条件。而且还要综合考虑原有构造物结构形式及使用状况。原有道路构造物较多，结构型式多样，使用状况也不同，路线扩建方案要考虑构造物扩建方案的可行性、合理性以及其的合理利用问题。

纵面线形：纵面根据路面实施的需要和构造物的限制，采用路基只填不挖、桥梁不填不挖的原则进行拟合。遵循纵面线形设计一般原则，受构造物控制路段，在纵面拟合中，不严格限制平纵组合，在不产生安全隐患的条件下，其纵坡设计标准可采用规范的低限值，以减少路面施工的开挖量。以加铺沥青层厚度为纵面设计控制标高，同时兼顾施工、测量、标高拟合误差等因素。与桥面改造方案配合，服从桥面标高，不加铺沥青层桥梁，以原桥面标高拟合路线纵面，加铺沥青层桥梁以加铺厚度为纵面设计控制标高。根据路面排水的需要，对局部纵坡过缓路段的纵面作适当调整。

4.路基

路基设计针对扩建工程特点，根据沿线的地形、地貌、地质构造、水文地质、地基土的性质等，并结合老路基现状，经过多次方案论证后进行，确保扩建工程路基的强度和整体性，满足高速公路各项功能要求。

（1）路基设计应在对公路沿线地质、水文、地形、气象等自然条件全面调查研究，充分搜集原施工图、竣工图及现有路基施工养护资料，对老路基进行合理评价的基础上进行，并做好路基路面综合设计。

（2）确保路基、路面排水通畅。

（3）路基设计方案应尽可能减少征地、拆迁。

（4）土源是扩建呼包高速公路中的关键问题之一。应本着少占农田、保证质量、节约投资的原则。开挖老路所得的土方应尽量加以利用。

（5）边坡坡面防护以保证边坡稳定为前提，以固土为本，以绿色为主。路基防护工程应根据当地水文情况、工程地质条件及筑路材料来源，选用经济、合理、而又美观实用的工程措施，在边坡稳定的前提下进一步加大植草面积，减少圬工体积。

5. 路面

（1）新建路面

根据工可交通量预测及现场调查，呼包高速存在南、北幅车流量不一致，南幅多为运煤的货车和拖挂车，且存在超载情况，北幅则车辆较少，且为轻载。故新建路面拟定考虑南、北幅采用不同荷载的路面设计。

（2）改建路面

根据老路路面专题检测报告结果揭示，南幅比北幅破坏严重，代表弯沉值很大，绝大部分在30（0.01mm）以上。仅靠老路加铺补强，加铺厚度需要七八十厘米，相当于南幅纵坡抬高八十厘米新建，造成南、北幅路面设计标高差别很大，行车不安全，舒适感不强，如果南、北幅同时抬高相同高度，则失去利用老路的意义，同时也增加造价，因此结合检测报告建议，改建方案采用挖除老路南侧沥青层及基层，对基层补强后加铺沥青方案，北幅则按以下两个方案比选。

方案一：老路面层铣刨后加铺

将原老路路面面层铣刨，加铺补强沥青层，此方案优点在于可有效处治老路病害，另外新老路面结构分层匹配较好，便于施工；缺点在于新老路面沥青层较厚，工程造价高，另外老路铣刨工程量大，老路利用率低，施工周期长。

方案二：老路面直接加铺

直接在老路面加铺沥青补强层，此方案优点在于老路直接加铺利用，利用率高，新老路面结构分层匹配较好，便于施工，施工工期较短，缺点在于新建路面沥青层较厚，没有有效处治老路病害，工程造价较高。

本次设计北幅推荐采用方案一老路面面层铣刨后加铺补强沥青层进行北幅老路面改建设计。

3.进度安排

第1周：查找设计基本资料，了解相关规范，熟悉设计软件。

第2周：熟悉设计资料，做好开题准备，编写开题报告。

第3周：公路等级论证，技术标准论证。

第4周：改扩建方案的比较和选择：比较直接加宽路基、分离式路基或二者结合的改扩建方案，并选择两种方案分别进行设计。

第5周：改扩建方案一的纸上选线定线及纵断面设计。

第6周：改扩建方案一路基横断面设计（包括路基拼接方案设计）。

第7周：改扩建方案二的纸上选线、定线和纵断面设计。

第8周：改扩建方案二的路基横断面设计。

第9周：路基排水及防护工程设计。

第10~11周：高边坡的稳定性分析及路基支挡工程设计。

第12周：路面结构设计。

第13周：检查并完善设计说明书及图纸，提交成果 。

第14周：指导教师审阅，评阅教师评阅。

第15周：答辩。