韶关市某高速公路初步设计 （一组第三标段）

摘 要

高速公路建设是我国基础设施建设的重要组成部分, 是带动地区经济发展的关键 因素^[1] ，是经济发展的大动脉、是救灾应急的生命线、是文明的标志。不仅可以通过 投资活动，扩大有效需求，拉动经济发展，而且可以增加国民生产总值；是经济发展 的先行官，所以说‘要想富先修路’。本设计为高速公路，项目位于韶关市内，起点位 于江尾镇河背村，终点在河溪镇，全长12465.512m，设计速度为100km/h，采用双向四 车道，路基总宽度为26m。

本设计共有七个部分内容：第一部分内容为道路路线设计，包括了平纵横的设计 及选线；第二部分内容为路基工程设计，主要是对填方路基、挖方路基及半填半挖路 基的设计；第三部分内容为主要是针对一段填方路基采用碎石桩的设计及计算过程； 第四部分内容为路面结构设计，主要是交通分析、路面结构的拟定和验算；第五部分

摘要

内容为挡土墙设计，主要是对填方路堤衡重式挡土墙的设计及计算过程；第六部分内 容为涵洞的设计，根据该路段内的水文地质、排水、农田灌溉进行设计；第七部分为 排水设计主要是对路基排水设计和路面排水设计。本设计主要采用的软件：纬地 8.05、HPDS2017、CAD2010和PCVX涵洞设计。

关键词： 道路路线，路基，路面，挡土墙，排水

Abstract

Expressway is the main artery of economic development, the lifeline of disaster relief and emergency response, and the symbol of civilization. It can not only expand effective demand and stimulate economic development through investment activities, but also increase GNP. It is the vanguard of economic development, so it says' build roads first if you want to get rich '. This design is a highway, the project is located in Shaoguan City, the starting point is located in Jiangwei Town Hebei Village, the end point is in Hexi Town, the total length of 12465.512m, the design speed is 100km/h, using two-way four lanes, the total width of the roadbed is 26m.

This design has seven parts: the first part of the content for the road route design, including the horizontal and horizontal design and line selection; The second part is the design of subgrade engineering, which is mainly about the design of filling subgrade, excavating subgrade and half filling and half digging subgrade. The third part mainly focuses

II

Abstract

on the design and calculation process of a section of fill roadbed using gravel pile; The fourth part is the pavement structure design, mainly is the traffic analysis, pavement structure formulation and checking; The fifth part is the design of retaining wall, mainly the design and calculation process of filling embankment counterweight retaining wall. The sixth part is the design of the culvert, which is designed according to the hydrogeology, drainage and farmland irrigation of the section. The seventh part of the drainage design is mainly to the subgrade drainage design and pavement drainage design. This design mainly uses software: Weidi 8.05, HPDS2017, CAD2010 .

Key words: road route, Subgrade, The road, Retaining wall, Drainage

III

目录

目录

摘 要...........................................................................................................................
Abstract.......................................................................................................................
第1章绪论..................................................................................................................2
1.1工程概况......................................................2
1.1.1地形地貌..................................................................................................3
1.1.2水文气候..................................................................................................3
1.1.3特殊性岩土..............................................................................................3
1.1.4区域地质构造..........................................................................................3
1.1.5 地震........................................................................................................4
1.1.6地表水简况..............................................................................................5
1.2确定高速公路车道数........................................................................................5
1.2.1交通资料..................................................................................................5
1.2.2确定道路等级..........................................................................................6
1.2.3车道数计算..............................................................................................6
1.3公路技术指标..................................................................................................10
第2章道路路线设计..................................................................................................12
2.1平面设计..........................................................................................................12
2.1.1选线........................................................................................................12
2.1.2. 线路交点、转角计算.........................................................................14
2.1.3 平曲线要素计算..................................................................................16
2.2纵断面设计......................................................................................................18
2.2.1纵断面设计思路....................................................................................18
2.2.2纵断面坡度、坡长计算与验算............................................................18
2.2.3竖曲线要素计算与检验........................................................................21
2.3横断面设计......................................................................................................23
2.3.1 横断面路幅构成与布置......................................................................23
2.3.2加宽、超高计算....................................................................................23
2.4本章小结..........................................................................................................29
第3章一般路基设计..................................................................................................30
3.1 一般路基设计................................................................................................30
3.1.1填方路基设计........................................................................................30
3.1.2挖方路基设计........................................................................................34

目录

3.1.3半填半挖路基设计................................................................................36
3.2.2路基的防护............................................................................................36
3.2本章小结..........................................................................................................37
第4章特殊路基处理设计..........................................................................................38
4.1软基处理方式选型与分析..............................................................................38
4.2软基处理地质资料..........................................................................................39
4.2.1工程概况................................................................................................39
4.2.2工程地质资料........................................................................................39
4.3碎石桩设计计算..............................................................................................40
4.3.1一般设计................................................................................................40
4.3.2复合地基承载力验算............................................................................40
4.4沉降验算..........................................................................................................45
4.5计算总桩数，碎石数量..................................................................................47
4.6碎石桩布置图..................................................................................................48
4.7本章小结..........................................................................................................49
第5章路面结构设计..................................................................................................51
5.1 路面类型比选................................................................................................51
5.1.1沥青路面优缺点....................................................................................51
5.1.2水泥路面优缺点....................................................................................51
5.2 路面设计标准................................................................................................52
5.3 交通分析........................................................................................................52
5.4 路面结构组合与验算....................................................................................61
5.4.1 初拟路面结构......................................................................................61
5.4.2 路面结构验算......................................................................................65
5.4.3 路基顶面和路表验收弯沉值..............................................................70
5.5 路面结构图....................................................................................................72
第6章c..........................................................................................................................75
6.1挡土墙设计原则..............................................................................................75
6.2挡土墙方案比选..............................................................................................75
6.3挡土墙设计计算..............................................................................................76
6.3.1挡土墙自重及重心计算........................................................................76
6.3.2车辆荷载换算........................................................................................78
6.3.3主动土压力计算....................................................................................78
6.3.4基底合力的偏心距检验........................................................................81

目录

6.3.5地基承载力验算....................................................................................82
6.3.6滑动稳定性验算....................................................................................82
6.4挡土墙排水设计..............................................................................................88
6.4.1排水设计的目的和作用........................................................................88
6.4.2排水的原则............................................................................................89
6.4.3排水设计布置........................................................................................89
第7章排水设计........................................................................................................100
7.1路基排水设计................................................................................................100
7.1.1路基底面排水设施..............................................................................100
7.2路堑排水结构物设计....................................................................................101
7.2.1排水边沟断面尺寸确定......................................................................101
7.3路堑边沟水文计算........................................................................................102
7.3.1确定汇水区域......................................................................................102
7.3.2计算径流系数......................................................................................103
7.3.3计算泄水能力......................................................................................106
7.3.4降雨强度计算：..................................................................................106
7.3.5计算设计径流量..................................................................................108
7.3.6冲淤检查..............................................................................................108
7.4 路堤排水沟设计..........................................................................................109
7.4.1 确定汇水区域....................................................................................110
7.4.2.计算径流系数.....................................................................................110
7.4.3计算泄水能力......................................................................................112
7.4.4降雨强度计算：..................................................................................112
7.4.5计算设计径流量..................................................................................112
7.4.6冲淤检查..............................................................................................113
7.5截水沟设计....................................................................................................113
7.6路面排水设计................................................................................................114
7.6.1路面表面排水......................................................................................114
7.6.2 路肩排水............................................................................................114
7.6.3中央分隔带排水..................................................................................114
7.6.4超高段排水..........................................................................................115
7.6.5路面内部排水......................................................................................115
7.7本章小结........................................................................................................116
结论............................................................................................................................118

目录

致谢............................................................................................................................120 参考文献....................................................................................................................121

第 1 章绪论

1.1 工程概况

本设计为高速公路，该项目位于韶关市翁源县江尾镇，起点位于江尾镇河背 村，终点在河溪镇，全长12465.512m，是武深高速的一部分。武深高速经过仁化、始 兴、翁源、新丰四个县，有助于加强各县的交通联系，武深高速也是我省中部的一条 重要的出省通道。

图1.1 项目所在区域示意图

第1章绪论

五邑大学本科毕业设计

1.1.1地形地貌

项目区域内属半山区丘陵地带，群山环抱，连绵起伏，山脉多为自东南—西北走 向，地势自东南向西北倾斜。中部多为中低山脉及零散土丘。山脉之间多为中小型盆 地及河流冲积的阶地、鱼塘、耕地、林地等，地貌表现千姿百态，地形较为复杂。 1.1.2水文气候

项目所在地属中亚热带季风气候，总体气候特点是：年平均气温较常年偏高，降 水量偏少，日照偏多。月平均气温1月、3月、5月、11至12月较常年偏高，4月、7月和 9月较常年持平，2月、6月、8月和12月较常年偏低；月降水量1月、8月至11月较常年 偏多，6月较常年持平，2月至5月、7月和12月降水较常年偏少。

沿翁韶公路附近山脉以南地域为南亚热带与中亚热带过渡地带。气象上常以气 温作为划分自然季节的标准。把月平均气温大于或等于24℃的月份作为夏季，小于 14℃作为冬季，大于或等于14℃到24℃作为春、秋季，则翁源的自然季节为夏长、冬 短、春秋短暂。

该地平均年太阳辐射总量为112.3千卡/平方厘米，1977年达125.4千卡/平方厘 米。年平均光照1832.7小时，1963年和1971年均达2193.6小时。年平均气温20.3℃，年 总积温7434℃。最热月（七月）平均气温28.1℃，最冷月（一月）平均气温10.6℃。年 总雨量1782.3毫米，年平均降雨量1787.9毫米，1983年多达2472.6毫米，1963年少至 1050.9毫米。

1.1.3特殊性岩土

沿线特殊性岩土主要为素填土、软土、花岗混合岩残积土、全强风化花岗混合 岩。素填土主要由粉土、砾石和块石组成，稍湿，松散，仅局部见有。软土主要为淤 泥、淤泥质土，流塑，具有高灵敏性、高流变性、高触变性、高压缩性和低透水性， 承载力低，抗剪强度低，场地分布较少，10 个孔揭露。花岗岩残积土、全强风化花 岗混合岩，遇水具有软化、崩解性，受水影响其强度会迅速降低，稳定性较差。

1.1.4区域地质构造

1．构 造

翁源地处粤北山字型号构造东翼前弧，受北面贵东岩体与南面佛岗岩体入侵影 响，发育了一系列北东向挤压构造带。随后受新华夏构造的叠加，形成北东200～300

第1章绪论

五邑大学本科毕业设计

的压性断裂和褶皱，北西向及近南北向张性断裂使区内构造显得较为复杂。

• 2．褶皱

区内为一轴向北东的滃江复式向斜，受后期贵东岩体影响，在水源山（宝峰 山）背斜两侧形成次一级的北西或近于南北向的向斜。

• 3．滃江复式向斜

位于青云山北部、九连山西坡、贵东岩体南缘、滃江流域一带，呈北东-南西走 向，向斜核部由晚古生代的岩层组成，褶皱形态以北东向为主，北面受后期贵东岩体 的再次入侵的影响，宝峰山（又称水源山）隆起两翼，形成次一级的翁城-新江向斜和 江尾-坝仔向斜。滃江复式向斜两翼，幅宽约２０公里，北东～南西方向长达１００多 公里（本县境内５６公里）。

• 4．背斜

在南西佛岗岩体和东北面贵东岩体影响下，使区内形成了以青云山为主体背斜 和次一级的黄竹坪小背斜，后期热水岩体的侵入形成了中部的宝峰山背斜，将滃江复 式向分成若干次一级的小构造。

• 5．断裂

• (1) 由于受南北构造压力的影响，形成了以北东向为主的断裂。

青云山大断裂：走向北东-南西，从青云山脚起向西延伸到礤下天光脑三岔水， 长达２２公里，倾南东，垂直断距１５０～２５０米，为一个递冲断层，倾角在500以 下，上盘为中下泥盆系砂砾岩，覆盖于中泥盆系东岗岭组之上。

老隆山断裂：位于青云山东南部，北东=南西走向，延伸长达１１公里，断距达 千米以上，下侏罗系兰塘群直接与北西盘中泥盆东岗岭组接触。

石背断层：南西起于石背，向北东延伸到连平陂头一带，走向北东550，断距 410米，倾向东南，倾角500，为一逆冲断层，上盘测水煤组与中上石炭系壶天灰岩直 接接触。

龙仙民主～八泉庵断层：西南起于民主犀坑，往北东延伸到桂竹水库北面的八 泉庵，县境延伸长达18.5公里，往北延伸到连平陂头一带，向东南倾斜，断距大于５ ００米，逆断层上盘泥盆～石炭系覆盖于第三系丹霞群之上。

近南北断裂：在新华夏构造运动影响下，形成北北西或北北东向张性或张扭性 断裂。断裂呈横切滃江复式向斜之态，多为逆冲断层，断距４００～１０００米，主 要发育于热水岩体两侧的围岩中。其代表有马东-民治断层、小径山-大宝山断层，其 次是佛岗岩体顶端的陈村断层。此三个断裂带中都有充填交代的矽卡岩型的多金属矿 床（其上部为铁帽，现在开采的铁矿）

1.1.5 地震

根据《中国地震懂参数区划图》 GB18306-2015，项目区地震基本烈度位V度，

第1章绪论

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地震动峰值加速度为0.05g，地震动反映谱特征周期0.35s^【2】 。根据现行《公路桥梁抗 震设计规范》 （JTG/T 2231-01-2020），全路段大型构造物应提高1度即Ⅵ度设防。 韶关市属于非国家级地震重点监视防御区，处于弱地震区内，自1970年韶关市有地震 仪器记录以来，韶关地区范围内没有发生大于5级的地震，据不完全统计，1.01.9级地 震173次，2.02.9级地震193次，3.0级以上地震12次，从以上数据可以知道韶关市没有 发生中强地震的构造背景，基本都是无感地震，地震活动具有“频度高，震级小”的特 点。

1.1.6地表水简况

受气候、地貌、岩性及地质构造等因素控制，项目区地表水、地下水较丰富。 地下水补给源主要为大气降水和地表水、地下水侧向渗流。

1．地下水

沿线地下水类型主要为基岩裂隙水、松散层孔隙水。基岩裂隙水主要赋存与基 岩裂缝中，受风化及构造作用影响较大，赋水量较贫乏，以潜水为主，局部受构造作 用可能存在承压水，在断裂带附件以温泉水形式排出。松散层孔隙水分布于山间洼地 河流谷地范围，含水层为洪冲积层及坡残积层，涌水量一般。地下水主要接受大气降 水、河流水及侧向径流补给，以蒸发及侧向径流方式排泄。水位受季节影响张罗起伏 较大。

2．地表水

沿线地表水系较发育，主要为属于潭江水系的台城河支流。路线多次切过或从 台城河支流附近经过。受地形、气候和大气降水的影响。本区地表水均由山地区向河 谷盆地中汇聚，汇流入台城区，经潭江最终泄入大海。

1.2 确定高速公路车道数

1.2.1交通资料

经过交通调查，得到武深高速韶关段的交通统计情况如下表，交通量年平均增长 率为5.0%，根据《公路路线设计规范》（JTG D20-2017）公路设计交通预测应符合以 下规定：高速公路和一级公路设计交通量预测年限为20年^[3] 。

表1.1 本路建成初期每日双向混合交通量组成及交通量

车型	前轴	后轴重	后轴数	后轴轮	后轴距	交通量/ （辆/	换算系	备注
	重/kN	/kN		组数	（cm）	日）	数