道勘设计

《道路勘测设计》课程设计说明书

The instruction booklet of the path survey curriculum

designs

作 者 姓 名： 张 志 防 专业、班级 ： 道桥07-4班 学 号 ： 310707020625 指 导 教 师： 郝 中 营 设 计 时 间： 2010.6.27-2010.7.4

河 南 理 工 大 学土木工程学院

Civil Engineering Institute . HPU

河南理工大学土木学院《道路勘测设计》课程设计说明书

目录

1.设计概述 ............................................................ - 1 -

1.1目的和要求 ..................................................... - 1 - 1.2 设计依据 ...................................................... - 1 - 1.3 公路设计概况 .................................................. - 1 - 1.4 公路起讫点桩号和坐标 .......................................... - 2 - 1.5 设计三级公路的意义 ............................................ - 2 - 1.6 所选地形地貌及沿线情况简介 .................................... - 2 - 2.平面设计 ............................................................ - 3 -

2.1直线在平面设计时长度的 ..................................... - 3 -

2.1.1直线的最大长度 ........................................... - 3 - 2.1.2直线的最小长度 ........................................... - 3 - 2.2圆曲线最小、最大半径及超高 ..................................... - 4 -

2.2.1圆曲线最小半径 ........................................... - 4 - 2.2.2圆曲线最大半径 ........................................... - 5 - 2.2.3圆曲线的超高 ............................................. - 6 - 2.2.4圆曲线的要素 ............................................. - 6 - 2.3 缓和曲线设计依据 .............................................. - 7 -

2.3.1缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面： ................. - 7 - 2.3.2缓和曲线的形式 ........................................... - 7 - 2.3.3缓和曲线选择时考虑的因素及作用 ........................... - 7 - 2.3.4各级公路缓和曲线的最小长度； ............................. - 8 - 2.4平曲线线形设计 ................................................. - 8 -

2.4 .1平曲线线形选择原则 ...................................... - 8 - 2.4.2平曲线最小长度 ........................................... - 9 - 2.4.3平面线形要素的组合类型： ................................. - 9 -

3.定线 ............................................................... - 10 -

3.1平原、微丘区定线的步骤。 ...................................... - 10 -

3.2选线的依据和原则 .......................................... - 10 - 3.2.1选线的依据 .............................................. - 10 - 3.2.2选线的原则 .............................................. - 10 - 3.2选线的一般步骤 ................................................ - 11 - 3.3纸上定线 ...................................................... - 12 -

3.3.1交点间距、坐标方位角及转角值的计算： .................... - 12 - 3.3.2直线上中桩坐标计算： .................................... - 12 - 3.3.3简单介绍单曲线中桩坐标计算 .............................. - 13 -

4.路线方案的拟定和比选 ............................................... - 15 -

4.1路线选择应考虑的因素： ........................................ - 15 - 4.2路线方案的比选： .............................................. - 15 - 5.纵断面设计 ......................................................... - 19 -

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平原微丘区三级公路设计

5.1 纵坡设计的一般要求 ........................................... - 19 - 5.2纵断面设计方法与步骤 .......................................... - 19 - 5.3 纵断面设计最小纵坡和最大纵坡 ................................. - 20 -

5.3.1最大纵坡 ................................................ - 20 - 5.3.2 最小纵坡 ................................................ - 21 - 5.4坡长 ...................................................... - 21 -

5.4.1最小坡长 ............................................ - 21 - 5.4.2最大坡长 ............................................ - 22 - 5.5视距的设计 .................................................... - 22 - 5.6、平、纵曲线组合 .............................................. - 23 -

5.6.1平、纵组合的设计原则 .................................... - 23 - 5.6.2平、纵组合的基本要求 .................................... - 24 - 5.7竖曲线 ........................................................ - 24 - 6.横断面设计 ......................................................... - 26 -

6.1横断面设计原则 ................................................ - 26 - 6.2道路横断面设计的基本要求： .................................... - 26 - 6.3横断面设计步骤 ................................................ - 26 - 6.4 线性组合（平曲线、纵断面、横断面）线形组合设计原则 ........... - 27 -

6.4.1平、纵线形组合设计原则 .................................. - 27 - 6.4.2线形组合的基本要求 ...................................... - 27 -

7. 土石方量计算及调配 ................................................ - 28 -

7.1 土石方数量计算 ............................................... - 28 - 8.设计图纸及计算说明部分 ............................................. - 29 -

8.1计算说明部分（附表） .......................................... - 29 - 8.2图纸部分（附图） .............................................. - 29 - 致 谢 ............................................................... - 30 - 参 考 文 献 .......................................................... - 31 -

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河南理工大学土木学院《道路勘测设计》课程设计说明书

1.设计概述

1.1目的和要求

道路课程设计是在我们完成“道路勘测设计”及在老师带领下学习实践以后进行的一次综合性训练，既有助于巩固所学的专业知识，培养设计的能力，提高综合运用知识的能力，同时亦为以后的毕业设计打好基础。道路工程课程设计是专业教学的一个重要环节，包括道路路线设计和路面结构设计两部分。通过本次课程设计，要求熟悉公路设计规范，理解、掌握《道路勘测设计》的基本概念，综合运用本课程和其他有关课程的基本知识和基本操作技能，使所学知识进一步巩固、深化和发展；学习道路路线设计的一般方法和步骤。通过设计，培养我们初步具备正确的设计思想和动手的能力，使我们具有初步的工程设计概念；培养我们具备道路路线设计的基本技能。

本次课程设计需要根据设计所给资料，进行平、纵、横断面设计及其组合处理，完成土石方计算与调配，编制直线、曲线及转角一览表，路基设计表，路基土石方数量计算表；进行路面结构类型选择，并确定各结构层的合理厚度。

1.2 设计依据

1.根据河南理工大学土木工程学院道桥方向指导老师赫老师给出的《道路勘测设计指导书》

2.《公路路线设计规范》，JTG D20-2006 3. 本课程教材《道路勘测设计》，杨少伟 4.其它参考资料见课程设计后参考文献.

1.3 公路设计概况

根据所选的地形图，所选的地形为平原微丘区，并结合道路勘测设计指导书及规范规定新建为三级公路，设计的基本数据为

公路等级：三级公路

交通量：平均昼夜交通量为2500～4500辆 设计年限：10年

设计车速：30km/小时

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平原微丘区三级公路设计

1.4 公路起讫点桩号和坐标

起点桩号：K0+000 终点桩号：K1+029.331

起点坐标：x= 3301065.14912042，y= 309215.0257075 终点坐标：x= 3301436.99499916，y= 308613.6142814

1.5 设计三级公路的意义

在自己确定的地形图上选线旨在建立两个村庄之间的联系，并尽量照顾到周边的村庄，使它们之间联系起来。另外选线的过程中尽量少占农田，尽量不使房屋搬迁及村落迁移，两个控制点（两个村庄的两点）之间有道路交通、农田、还有一座山，所以在选线时候以傍山为最佳，并减少占农田、植被等。具体的选线的过程将在两条线路的比选过程中展示。

1.6 所选地形地貌及沿线情况简介

地形地貌：在两个村庄之间有三座山，但是都不是很高没有出现诸如悬崖、峭壁等陡变

的地形，故选线时地势起伏不大，纵坡的变化不会太大。

沿线情况：所选的地形中几个村庄离得不是太远，其中在所选的线路中有两条已有的道

路，并且因为地势不是太陡，故农田比较多植被亦是比较多。

所选的地形区域区域（旨在建立左上村庄和右下村庄联系，所以控制点在村庄附近的某

点）：

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2.平面设计

2.1直线在平面设计时长度的

2.1.1直线的最大长度

我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路设计中参照使用国外的经验值，根据德国和日本的规定：直线的最大长度（以m计）为20V（V—设计速度, 用 km/h 表示）。虽然地域不同、环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长的直线指标。 2.1.2直线的最小长度

为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定的直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点 （ 缓直 HZ 或圆直 YZ） 到后一曲线起点 （ 直缓 ZH 或直圆 ZY） 之间的长度。

①对于同向曲线间的最小直线长度：规定同向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于6V（以km/h 计）为宜，如图所示。另外，对于计算行车速度V≤40km/h的山岭重丘区公路的特殊困难地段，可以适当放宽。

图3.2.1 同向与反向曲线

a）同向曲线 b）反向曲线

②对于反向曲线间的最小直线长度：《规范》规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于2V（以km/h 计）为宜，如图3.2.1b）所示。 ③回头曲线间的最小直线长度： 下表回头曲线间最小直线长度

《规范》规定两回头曲线之间，即一个回头曲线的终点至下一个回头曲线的起点的距离，

最好能满足下表的要求：

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平原微丘区三级公路设计

二级公路 三级公路 四级公路 一般值低限值（m） 200 150 100 （m） 120 100 80 2.2圆曲线最小、最大半径及超高

2.2.1圆曲线最小半径

汽车在曲线段上行驶保持稳定的必需条件是汽车所受横向力被车轮轮胎与地面之间的摩阻力抵消，若横向力大于摩阻力，则汽车出现横向滑移，横向力系数实际上受摩阻力h，也就是说在不发生向滑移情况下横向力系数实际上不会超过受摩阻力h，现在一般采用h作为计算平曲线最小半径的指标， 用以下公式计算最小半径

V2R127(hih)

R——圆曲线半径； V——设计速度

h——轮胎与地面之间的横向摩阻系数

ih——超高横坡度

对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径，下列为各级公路最小半径如下表：

表1圆曲线最小半径

设计速度(km／h) (m) 极限值 120 650 100 400 80 400 250 60 200 125 40 100 60 30 65 30 20 30 15 圆曲线最小半径 一般值 1000 700 注：“一般值”为正常情况下的采用值；“极限值”为条件受时可采用的值。

另外设计中应注意以下情况：

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高速公路、一级公路、二级公路、三级公路的直线同小于表2不设超高的圆曲线最小半径径相连接处，应设置回旋线。

表2 不设超高的圆曲线最小半径

设计速度(km／h) 不设超高圆曲线 路拱≤2％ 120 100 80 60 40 30 350 450 20 150 200 5 500 4 000 2 500 l 500 600 最小半径(m) 路拱>2％ 7 500 5 250 3 350 1 900 800 过渡段。

四级公路的直线同小于表2不设超高的圆曲线最小半径径相连接处，应设置超高、加宽

2)半径不同的同向圆曲线径相连接处，应设置回旋线。但符合下述条件时可不设回旋线：

(1)小圆半径大于表2规定时。

(2)小圆半径大于表3规定，且符合下列条件之一者：

表3 复曲线中小圆临界圆曲线半径

设计速度(km／h) 临界圆曲线半径(m) 120 2 100 100 1 500 80 900 60 500 40 250 30 130 ①小圆按最小回旋线长度设回旋线时，大圆与小圆的内移值之差小于0.10m时； ②设计速度大于或等于80km／h，大圆半径(R1)与小圆半径(R2)之比小于1.5时； ③设计速度小于80km／h，大圆半径(R1)与小圆半径(R2)之比小于2时。 7.4.3 回旋线最小长度规定如表4

表4回旋线最小长度

设计速度(km／h) 120 回旋线最小长度(m) 100 100 85 80 70 60 50 40 35 30 25 20 20 注：四级公路为超高、加宽过渡段长度。 回旋线长度应随圆曲线半径的增大而增长。

圆曲线按规定需设置超高时，回旋线长度还应大于超高过渡段长度。 2.2.2圆曲线最大半径

圆曲线最大半径值不宜超过10000m。

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平原微丘区三级公路设计

2.2.3圆曲线的超高

圆曲线半径小于表2规定的不设超高圆曲线最小半径时，应在曲线上设置超高。超高的横坡度应根据设计速度、圆曲线半径、路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定，必要时应按运行速度予以验算。

(1)各级公路圆曲线部分的最大超高值规定如表5

表5各级公路圆曲线最大超高值

公路等级 一般地区（%） 积雪冰冻地区（%） 采用10％。

(2)各级公路圆曲线部分的最小超高值应与该公路直线部分的正常路拱横坡度值一致。

二级公路、三级公路、四级公路接近城镇且混合交通量较大的路段，车速受到时，其最大超高值可按表6执行。

表6 车速受时最大超高值

设计速度（km/h） 超高值（%） 等经计算确定。 2.2.4圆曲线的要素

80 6 60 4 40 2 高速公路、一级公路 8或10 6 二级公路、三级公路、四级公路 8 注：高速公路、一级公路正常情况下采用8％；交通组成中小客车比例高时可

各圆曲线半径所设置的超高值应根据设计速度、圆曲线半径、公路条件、自然条件

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图4-3 ABC段平曲线

1—路线转角 L1—曲线长（m） T1—切线长（m）

E1—外矩（m） J1—校正数（m） R1—曲线半径（m） LS—缓和曲线（m） L’—圆曲线（m）

2.3 缓和曲线设计依据

缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。《标准》规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。在高速公路和城市道路上，缓和曲线均得以广泛的应用。

2.3.1缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：

①离心加速度变化率不过大； ②控制超高附加纵坡不过陡； ③控制行驶时间不过短； ④符合视觉要求。 2.3.2缓和曲线的形式

1）回旋线 2）三次抛物线 3）双纽线

2.3.3缓和曲线选择时考虑的因素及作用 缓和曲线选择时应考虑的因素：

1）旅客感觉舒服 2）超高渐变率适中 3）行驶时间不过短 缓和曲线的作用：

1）曲率逐渐变化，便于驾驶操作

2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变

3) 与圆曲线配合得当，美化线形圆曲线与直线径相连接，在连接处曲率突变，

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平原微丘区三级公路设计

视觉效果差，产生折点和扭曲现象。加设缓和曲线以后，曲率渐变，线形连续圆滑，增加线形的美观程度。同时，能产生良好的视觉效果和心理感受。 2.3.4各级公路缓和曲线的最小长度； 查阅规范以相关书籍可得：

表7 各级公路缓和曲线的最小长度

设计速度(km／h) 缓和曲线最小一般值 长度（m） 最小值 120 130 100 100 120 85 80 100 70 60 80 60 40 50 40 30 40 30 20 25 20 2.4平曲线线形设计

根据小比例尺等高线地形图所确定的路线方案，即可在较大比例尺的等高线地形图上进行详细的精确定线，此时可按交角点的偏角，结合地形地物确定平曲线半径及其要素，鉴于时间所限，平面设计长度可取1公里。

直线、圆曲线及缓和曲线为道路线形的基本组成要素，诸如直线最大长度、缓和曲线最小长度、缓和段长度的规定等均应从行车安全视觉舒顺出发满足要求并通过计算分析确定。平面线形的桩距应按照规定并对地物及地形变化给予加桩。

曲线段的设置影响平面视距，此时应结合纵横断面的设计进行视距的验算，取得视距的保证。

2.4 .1平曲线线形选择原则

(1)、在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研

究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。

(2)、路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽可能的采用较高的技术指标。不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。

(3)、选线应能满足国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，保证路线能够加强居民区特别是经济较发达地区的之间的联系，同时也应注意同农田等基本建设相配合，尽量少占用农田，避免可多的拆迁工程。

(4)、在选线过程中，对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼及排水不良等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避，如必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。

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2.4.2平曲线最小长度

查阅规范及相关的资料可以获知平曲线最小长度：

表8平曲线最小长度

设计速度(km／h) 平曲线最小长度 (m) 一般值 最小值 120 600 200 100 500 170 80 400 140 60 40 30 150 50 20 100 40 300 200 100 70 注：“一般值”为正常情况下的采用值；“最小值”为条件受时可采用的值。 7 当路线转角等于或小于7°时，应设置较长的平曲线，其长度规定如表9

表9公路转角等于或小于7°时的平曲线长度

设计速度(km／h) 平曲线长度(m) 120 1400／Δ 100 1200／Δ 80 1000／Δ 60 700/Δ 40 500／Δ 30 350／Δ 20 280／Δ 注：表中Δ为路线转角值(°)，当Δ<2°时，按Δ=2°计算。 2.4.3平面线形要素的组合类型：

1)基本型 2）S型 3）卵型 4）凸型 5）复合型 6）C型

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平原微丘区三级公路设计

3.定线

定线是在选线布局的基础上具体定出中线位置的作业过程，定线工作是依据下达的设计任务书、选线阶段的路线走向和主要控制点、所采用的技术进行的。定线的质量在很大程度上还取决于采用的定线方法。常用的定线方法有之上定线和直接定线。本次课程设计采用之上定线的方法。

3.1平原、微丘区定线的步骤。

1）定导向点

在选线布局确定的控制点之间，根据平原、微丘取路线布设的要点，通过分析和比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，简历一些中间控制点。 2）初定路线导线

参照导线点，试穿出一系列直线、交汇出交点，作出初定的路线导线。 3）初定平曲线 4）定线

3.2选线的依据和原则 3.2.1选线的依据

(1) 道路选线就是根据路线的基本走向和技术标准，结合当地的地形、地质、地物及其它沿线条件和施工条件等，选定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。

(2) 选线是道路路线形设计的重要环节，选线的好坏直接影响着道路的使用质量和工程造价。选线是一项涉及面广、影响因素多、性和技术性都很强的工作。 3.2.2选线的原则

(1) 在路线设计的各个阶段，应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究，在方案论证、比较的基础上，选定最优的路线方案。

(2) 路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，但也不应片面追求高指标。

(3) 选线应与农田基本建设相配合，做到少占耕地，注意尽量地不占高产田、经济作物

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田或经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。

(4) 通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围的环境、景观相协调，并适当照顾美观。注意保护原有的自然生态环境和重要的历史 文物遗址。

(5) 选线时应对沿线的工程地质和水文地质进行深入的勘探，查清其对道路工程的影响程度。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。一般情况下，路线应设法绕避；当路线必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。

(6) 选线时应重视环境保护，注意由于道路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题，具体应注意以下几个方面：

1）路线对自然环境与资源可能产生的影响。 2）占地、房屋拆迁所带来的影响。

3）路线对城镇布局、行政区划、农耕区、水利排灌体系等现有设施造成分割，而产生的影响。

4) 噪声对居民生活的影响。

5）汽车尾气对大气、水源、农田所造成的影响。

6）对自然环境、资源的影响和污染的防治措施及其对实施的可能性。

3.2选线的一般步骤

路线的起、终点确定以后，它们之间有很多走法。选线的任务就是在这众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。选线一般按工作内容分步骤进行。 1）路线方案选择

路线方案选择主要是解决起、终点間路线基本走向问题。此项工作通常是先在小比例尺地形图上从较大范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选确定数条有比较价值的方案。然后进行现场堪察，通过多方案的比选得出一个最优方案来。当没有地形图是，可用调查或踏勘方法现场收集资料，进行方案评比。当地形复杂或地区范围很大时，可以通过航空视察，或用遥感与航摄资料进行选线。 2）路线带选择

在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带，也称路线布局。着些细部控制点的取舍，自然也是通过比旋的办法来确定。路线布局一般应该在1:1000到1:5000比例尺的地形图上进行。只有在地形简单，方案明确的路段，才可以现场直接选定。 3）具体定线

经过上述两部的工作，路线雏形已经明显勾画出来。定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。

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平原微丘区三级公路设计

3.3纸上定线

纸上定线的具体操作一般有直线型定线方法和曲线型定线方法两种，下面简单介绍直线型定线方法的坐标计算：

3.3.1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 ,  , n，则：

XXiXi1 坐标增量:  YYiYi1 交点间距: L(X)2(Y)2 象限角: arctgY X计算方位角: 当 X0 , Y0 时 : fw 当 X0 , Y0 时 : fw180 当 X0 , Y0 时 : fw180 当 X0 , Y0 时 : fw360 转角: iAiAi1 当i为 \"\" 时路线右偏,当i为 \"\" 时路线左偏

3.3.2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：

ZH点坐标: XZHXT cos (fw1180) HZ点坐标: YHZ YT sin (fw1180)

设直线上加桩里程为L，ZH，HZ为曲线起点、终点里程，则前直线上任意点坐标为：

XX(TZHL) cos (fw1180) Y Y(TZHL) sin (fw1180) 后直线上任意点的坐标为：

XX(TLHZ) cos fw2 Y Y(TLHZ) sin fw2  - 12 -

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3.3.3简单介绍单曲线中桩坐标计算 曲线上任意一点的切线横距为：

l5xl 22 40RLs式中：l——缓和曲线上任意点到ZH(或HZ)点的曲线长；Ls——缓和曲线长度。

第一缓和曲线（ZHHY）上任意点坐标

XXx30l2ZH  cos fw1cos30l2RLsRLs2Y Yx30lZH  sin fw1 cos30l2RLRLss

式中：——转角符号，右偏时为“+” ，左偏时为“-” ②圆曲线内任意点坐标（HYYH）：

XX sin 90l90lLsHY2RR  cos fw1RYY90l90lLsR  sin fwHY2R sin 1R  式中：l——圆曲线上任意点至HY点的曲线长；

——转角符号，右偏时为“+” ，左偏时为“-” 。 ③第二缓和曲线（HZYH）内任意点坐标：

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。 平原微丘区三级公路设计

XXHZ30l2  cos fw21802RLs30lcosx RLsYYxHZ30  sin fw30l22180RLcosl2sRLs 式中：l——第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。

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  河南理工大学土木学院《道路勘测设计》课程设计说明书

4.路线方案的拟定和比选

照上面几章所描述的那样，此次课程设计根据给定的等高线地形图，采用纸上定线的方法研究路线的可能方案，并经过比较论证确定最后路线方案。山区、微丘区路线依行经地区的地貌地质和地形特征，可按以下的步骤进行选线 (1) 全面布局；

(2) 逐段安排路线；

(3) 具体定线三个步骤进行。

4.1路线选择应考虑的因素：

路线方案是路线设计中最初最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响在公路网中是否起到应有的作用，既是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。 选择路线方案应考虑以下主要因素：

1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革开放、综合利用等重要方针的体现；

2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用，与沿线工矿城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况； 3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；

4）道路设计要求的路线技术等级与实际可能达到的技术标准及其对路线使用任务、性质的影响；建筑材料来源、施工条件、以及工程量、三材（钢筋、木材、水泥） 用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响；

5）其它如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系。影响路线方案选者的因素是多方面的，各种因素有多是相互联系和互相影响的。路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，通过多方案的比较，精心选择，提出合理的推荐方案。 按

4.2路线方案的比选：

本路段设计时，根据地形地貌等情况，经过筛选后得到两个方案（方案1和方案2），经过进一步方案比选后，选择方案1为最后设计方案。前面地形图已经给出，下面为两个方案的具体位置：

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说明：下面的为方案一，上面的为方案二。

方案一：该方案路线相对方案二来说路线较长，但是可以看出方案一有如下的几点优势：

1） 2）

方案一多数路段是傍山而设，两个控制点之间有几座山，方案一以尽量傍山而行为原则；

方案一的傍山原则可以看出可以少占农田，少占植被，脚趾方案二来说，方案一节省的大量的经济用地，减少对农田灌溉、植被的损坏，符合了选线的基本原则。

3） 4） 5）

方案一照顾的村庄要多，这样可以把几个村庄联系起来，使公路的价值更好的体现出来。

两种方案的选择都尽量做到使周围的房舍少得搬迁。

方案一虽然傍山展线，但是整个线路的起伏并不大，较之第二种方案高程变化不大，填挖比较平衡，土石方的调配不是太大。

方案二：

该方案的路线较之第一种方案要短，并且与第一条方案相似亦与原来的交通进行交叉，从路线的方面比较可以知道工程量没有第一种方案大，但是方案二较之第一种方案有以下劣势：

1) 2)

方案二中所占的农田和植被较多，对经济用地明显的产生的较大的影响，这与少占农作物田的原则相悖；

方案二对周围村庄的联系照顾比较少，公路至发挥了联系两个村庄的作用，对其它村落照顾不到；

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3) 较之第一种方案地势起伏比较大，土石方调配比较大。

所以，经过以上的比较，在两个最佳的方案的选择中，方案一更能体现其优势，故最后选择第一种方案。

具体的平面设计图及分图见附图和附表。 下面是方案一的主点坐标点如下表11：

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5.纵断面设计

沿着路中线竖向剖切、再行展开即得到了路线的纵断面。路线纵断面一般情况下是一条在竖向上有起伏的空间线形。

纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然条件以及工程经济性等，确定纵面线形的竖向位置与形状， 以便达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的

纵断面设计线的标高是指路基边缘标高，高速公路则指分隔带外侧边缘的标高，对于改建公路则指路面中心线的标高，纵断面设计线的确定包括：纵坡度的选定、坡长的限定以及竖曲线半径的拟定。

纵断面设计线拟定前，应先确定标高控制点。对于山区公路横断面依据地面线试定合宜的填挖高度，试定拉坡，然后按照“标准”规定确定纵坡度及其长度，并拟定竖曲线。纵断面设计长度与平面设计的长度相同。

5.1 纵坡设计的一般要求

(1)纵坡设计必须满足《标准》中的各项规定与要求。

(2)为保证车辆能以一定速度安全、顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用《规范》中的极限纵坡值，并留有一定的余地。

(3)设计应对沿线地形、地质、水文、地下管线、气候和排水等进行综合考虑，并根据需要采取适当的技术措施，以保证道路的稳定与通畅。

(4)一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方及其它工程数量，以降低工程造价和节省用地。

(5)山岭重丘区的纵断面设计应考虑纵向填、挖平衡，尽量使挖方作为就近路段的填方，以减少借方和废方；平原微丘区的纵断面设计应满足最小填土高度的要求，以保证路基的稳定性。

(6)高速公路和一级公路，应考虑通道、农田水利等方面的要求；低等级公路，应注意考虑民间运输、农业机械等方面的要求。

5.2纵断面设计方法与步骤

(1)准备工作。研究《标准》规定的有关技术指标和设计任务书的有关规定，同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求，做到心中有数。

纵坡设计（俗称拉坡）之前，应在坐标纸上按比例标注里程桩号和标高、点绘地面线、填写有关内容。

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平原微丘区三级公路设计

(2)标注控制点。控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。有以下两类： 1)路线起终点、越岭垭口、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、隧道进出口、平面交叉和立体交叉点、铁路道口、城镇规划控制标高以及受其它因素路线必须通过的标高控制点等。

2)山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，称为“经济点”。

(3)试坡。在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复进行比较，最后定出即符合技术标准，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。

(4)调坡。将所定坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长等是否满足规定，平纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理，若有问题应进行调整。调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。

(5)核对。选择有控制意义的重点横断面，检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡。

(6)定坡。经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。变坡点标高是由纵坡度和坡长依次推算而得。

(7)设置竖曲线。拉坡时已考虑了平纵组合问题，在此应根据技术标准、平纵组合等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。

(8)标高计算。

5.3 纵断面设计最小纵坡和最大纵坡

为了满足行车和排水要求，道路应有最大纵坡和最小纵坡的。坡长应有利于行车平顺，尽量减少纵断面上的转坡点和设置大半径的竖曲线，坡长应注意做到：缓坡宜长、陡坡宜短。 5.3.1最大纵坡

(1)概念

最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。

它是道路纵断面设计的重要控制指标。在山岭重丘区，它直接影响着路线的长短、线形

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的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。

(2)最大纵坡的影响因素

各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的. 各级公路最大纵坡的规定见表所12示

表 12 各级公路最大纵坡

设计速度（km/h） 最大纵坡（%） 120 3 100 4 80 5 60 6 40 7 30 8 20 9 5.3.2 最小纵坡

挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。各级公路均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。

当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。 注：干旱少雨地区的最小纵坡可不受此。

5.4坡长

根据希望速度V1和容许速度V2，可以得出对应于V1的“理想的最大纵坡”i1和对应于

V2的“不限长度的最大纵坡”i2。

（1）小于i1 的纵坡称为缓坡，汽车在缓坡上可以加速行驶； （2）大于i1的纵坡称之为陡坡。

1)当 i＜i2的纵坡，汽车在其上行驶时，设初速为V1，则终速不会低于V2； 2)当 i＞i2的纵坡，应对其长度进行。

5.4.1最小坡长

最小坡长的主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。《标准》,《城规》规定，各级道路最小坡长应按表 13 和表中14选用。

注：在平面交叉口、立体交叉的匝道以及过水路面地段，最小坡长可不受此限。

表 13各级公路最小坡长

设计速度（km/h） 最短坡长（m） 120 300 100 250 80 200 60 150 40 120 30 100 20 60

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5.4.2最大坡长

道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶的影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也将越大。

所谓最大坡长是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。

《标准》规定的最大坡长见下表14

表 14 各级公路纵坡长度 （m）

设计速度（km/h） 坡 度 % 3 4 5 6 7 8 9 10 900 700 ― ― ― ― ― ― 1000 800 600 ― ― ― ― ― 1100 900 700 500 ― ― ― ― 1200 1000 800 600 ― ― ― ― ― 1100 900 700 500 300 ― ― ― 1100 900 700 500 300 200 ― ― 1200 1000 800 600 400 300 200 120 100 80 60 40 30 20 5.5视距的设计

行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与迅速，它是公路使用质量的重要指标之一。行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。《规范》规定，高速公路、一级公路的视距采用停车视距，二级公路、三级公路、四级公路设计视距应满足会车视距的要求，其长度约等于停车视距的两倍，故只需计算出停车视距就可以了。

设计速度 （Km/h） 停车视距 （m）

120 210

100 160

表4-6 各级公路每条车道的停车视距

80 110

60 75

40 40

30 30

20 20

对于平原地区二级公路取停车视距St要求最小为75m。

平面视距的保证，汽车在弯道上行驶时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。当视野内有稀疏的成行树木，单棵树木或灌木，对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时，

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则可予以保留。

对于纵断面上的凸形竖曲线以及下穿式立体交叉凹形竖曲线上的视距问题，在规定竖曲线的最小半径时已经做了考虑。在设计时，只要满足规范中最小竖曲线半径的要求，也就同时满足了竖曲线上视距的要求。但汽车在平面弯道上行使时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡和其它障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视距是否能得到保证，如有遮挡时，则必须除视距区段内侧横净距内的障碍物。如下图所示，从汽车行驶轨迹线上的不同位置（图中的1、2、3…各点）引出一系列视线（图中的1-1`、2-2`、3-3`…），它们的弧长都等于视距S，于这些线相切的曲线（包络线）称为视距曲线。在视距曲线与轨迹线之间的空间范围，适应保证通视的区域，在这个区域内如有障碍物则要予以清除。

S341/行车线2/2视距曲线13/4/AB

5.6、平、纵曲线组合

5.6.1平、纵组合的设计原则

(1)应保持线形在视觉上连续性，能自然地引导驾驶员的视线，使之在高速行驶的情况下，能安全舒适的行车。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误。为此，要避免在视线所及的路段内，出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。

(2)保持平、纵线形的技术指标大小均衡，使线形在视觉和心理方面保持协调。 在保证有足够视距的前提下，对于高速公路、一级公路、平原区二级公路，驾驶员在任意点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个、纵面起伏不应超过三个。

(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。设计时要注意纵坡不要接近水平状态；同时，应避免形成合成坡度过大的线形。

(4)注意与道路周围自然环境和景观的配合。

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良好的组合可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度；适宜的景观设计还能起到诱导视线的作用。

5.6.2平、纵组合的基本要求

(1) 当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包括在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。

(2)平曲线与竖曲线对应关系曲中点与变坡点相重合最好；错开不超过平曲线的1/4 时较好，超过其 1/4时很差；竖曲线起终点分别置于两条缓和曲线上。

(3)平、竖曲线半径均较小时不宜重合。 (4)平、竖曲线半径大小要均匀。

(5)选择适宜的合成坡度，，一般最大合成坡度不大于8%，最小坡度不宜小于0.5%。

5.7竖曲线

为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡点处均应设置竖曲线。竖曲线的线型有圆形的，也有抛物线型的。为了计算方便此处采用圆形的。

竖曲线最小半径有凹形竖曲线最小半径和凸形竖曲线最小半径。 （1）凹形竖曲线最小半径

对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：①离心力不过大；②时间行程不过短；③满足视距的要求等几个方面。

（2）凸形竖曲线最小半径

确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时，由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时，不设竖曲线也能保证视距，但变坡角较大时，必须设竖曲线以满足行车视距的要求。《规范》P40规定竖曲线最小半径和竖曲线长度如下表5-4。

表5-4 竖曲线最小半径和竖曲线长度 设计速度 （km/h） 凸形竖曲线最小半径

一般值 极限值

120 17000 11000

100 10000 6500

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80 4500 3000

60 2000 1400

40 700

450

30 400 250

20 200

100

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（m）

凹形竖曲线最小半径（m）

竖曲线长

度（m） 最小值

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一般值 6000 4500 3000 1500

700

450

90 35

400

200

100

50 20

极限值 4000 3000 2000 1000 250

一般值 250 100

210 85

170 70

120 50

60 25

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6.横断面设计

6.1横断面设计原则

1 设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。

2 路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。

3 还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。

4 沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。

5 当路基设计标高受，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。

6 路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。

6.2道路横断面设计的基本要求：

1 公路横断面设计应最大限度地降低路堤高度，减小对沿线生态的影响，保护环境，使公路融入自然。条件受不得已而出现高填、深挖时，应同架桥、建隧、分离式路基等方案进行论证比选。

2 路基断面布设应结合沿线地面横坡、自然条件、工程地质条件等进行设计。自然横坡较缓时，以整体式路基断面为宜。横坡较陡、工程地质复杂时，高速公路宜采用分离式路基断面。

3 整体式路基的中间带宽度宜保持等值。当中间带的宽度增减时，应设置过渡段。过渡段以设在回旋线范围内为宜，长度应与回旋线长度相等。条件受时，过渡段的渐变率不应大于1／100。

4 整体式路基分为分离式路基或分离式路基汇合为整体式路基时，其中间带的宽度增宽或减窄时，应设置过渡段。其过渡段以设置在圆曲线半径较大的路段为宜。

6.3横断面设计步骤

（1）根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。

（2）根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、超高横

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坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。

（3）根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。 （4）绘横断面设计线，设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台等，在弯道上的断面还应示出超高。

（5）计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。

由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基土石方数量汇总表。

横断面图及相关表格见附表。

6.4 线性组合（平曲线、纵断面、横断面）线形组合设计原则

6.4.1平、纵线形组合设计原则

（1）平、纵线形组合设计原则为宜相互对应。当平、竖曲线半径均较小时，其相互对应程度应较严格；随着平、竖曲线半径的同时增大，其对应程度可适当放宽；当平、竖曲线半径均大时，可不严格相互对应。

(2)长直线不宜与坡陡或半径小且长度短的竖曲线组合。

(3)长的平曲线内不宜包含多个短的竖曲线；短的平曲线不宜与短的竖曲线组合。 (4)半径小的圆曲线起、讫点，不宜接近或设在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部。 (5)长的竖曲线内不宜设置半径小的平曲线。

(6)凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，不宜同反向平曲线的拐点重合。

(7)复曲线、S形曲线中的左转圆曲线不设超高时，应采用运行速度对其安全性予以验算。 6.4.2线形组合的基本要求

(1)线形组合设计中，各技术指标除应分别符合平面、纵断面规定值外，还应考虑横断面对线形组合与行驶安全的影响。应避免平面、纵断面、横断面的最不利值的相互组合的设计。

(2)在确定平面、纵断面的各相对技术指标时，各自除应相对均衡、连续外，应考虑与之相邻路段的各技术指标值的均衡、连续。

(3)条件受时选用平面纵断面的各接近最大(最小)值及其组合时，应考虑前后地形、技术指标运用等对实际行驶速度的影响，运行速度与设计速度之差不应大于20km／h。 (4)线形组合设计除应保持各要素间内部的相对均衡与变化节奏的协调外，还应注意同公路外部沿线自然景观的适应和地质条件等的配合。

(5)路线线形应能自然地诱导驾驶者的视线，并保持视觉的连续性。

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7. 土石方量计算及调配

横断面设计完后，就要计算各桩号的土石方量。表面0.25m为腐植土，不能利用，所以单独计算。在进行土石方调运时，注意以下几点：

1.首先考虑本桩利用。 2.尽可能避免和减少上坡运土。 当运距超过500m时，考虑采用外借的方式。

土石方调配，首先按教材所述要求，将有关数据计算出，然后在路基土石方数量计算表上进行图示法调配，调配中要用公式：

填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余

进行闭合核实，调配完成要进行闭合验算，公式为：

填缺=远运利用+借方 挖余=远运利用+废方

7.1 土石方数量计算

若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定断面之间为一棱柱体，其体积的计算公式为：

1V(F1F2)L2式中：V—体积，即土石方数量（m3） F1,F2分别为相邻两断面的面积（m3)

计算结果详见附表路基土石方数量计算及调配

L-相邻断面之间的距离（m） - 28 -

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8.设计图纸及计算说明部分

8.1计算说明部分（附表）

附表1、平面计算（直线、曲线和转角表）；

附表2、纵断面计算（设计标高、竖曲线各要素等）； 附表3、路基设计表；

附表4、路基土石方数量计算及调配（路基土石方数量表）； 附表5、主要技术经济指标表；

8.2图纸部分（附图）

附图1、道路路线方案图；

附图2、道路平面设计图 1:2 0 0 0

附图3、道路纵断面图 横向1:2 0 0 0 竖向 1:200 附图4、道路横断面 1:2 0 0

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致 谢

首先对课程设计指导老师并担任道勘设计课程的赫老师表示感谢,感谢您在这两年里对我们的谆谆教诲,您为人淳朴,工作勤恳,讲课认真严谨.在您身上我不仅学到了很多专业知识还学到了很多人生道理.在大二期间,赫中营老师任教我们的<<道路勘测设计>>,在您孜孜不倦的讲解下我掌握了许多有关知识,如:公路的选线.定线,纵断面设计,横断面设计,平面设计，选线与总体设计，道路平面交叉设计等等,这些知识都将使我终身受益。特别是在大三大三就要结束了,我感觉到自己的专业知识提高了很多,这不得不使我感激赫中营老师,是您给与我了这一生宝贵的财富。

在这次课程设计当中,赫中营老师对我的帮助和指导是极大的,他的指导让我感到耳目一新,可以说没有赫老师就不会有我这次设计,因为软件不会使用，在老师的指导下我才学会了熟练操作纬地三维道路辅助设计系统，虽然我的设计当中还存在着弊端,但我相信,在赫老师的帮助和自己的努力下我会不断的取得更好的成绩。

在这次设计中同时也感谢给我帮助的同学们，有了他们的耐心讲解才有了我这次设计的设计成果，我相信这次设计带给我的经验在我以后工作中会起到很大的作用，再次向赫老师表示深深的谢意！

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参 考 文 献

[1]. 交通部《公路工程技术标准》（JTJB01-2003），北京：人民交通出版社，2004 [2]. 交通部《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）,北京：人民交通出版社，2006 [3] 交通部《公路工程勘测规程》（JTJ061－1999），北京：人民交通出版社，1999; [4]. 《公路勘测设计》 张雨化主编,北京：人民交通出版社,1996年 [5]. 《道路勘测设计》 杨少伟主编，北京：人民交通出版社，2004年 [6]. 维地道路设计系统说明书。

[7]. 《路基路面工程》 邓学均主编，北京：人民交通出版社，2008年 [8]. 吴夯《CARD/1使用教程》兰州大学出版社 2000.6；

[9]. 周蔚吾《公路平面交叉优化设计》北京：知识产权出版社，2006； [10]. 许金良主编 《公路CAD技术》，人民交通出版社，1999 [11]. 《路线》(公路设计手册),北京：人民交通出版社,1995年

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