摘 要

该项目为塔城地区省道101线沙湾段公路改建工程，该工程的建设能极大改善该地区出行条件，同时响应“西部大开发”、“一带一路”政策的号召，促进该地区快速发展。本次设计按照最新规范进行。设计内容包括平面线形设计、纵断面设计、路基横断面设计、排水设计、挡土墙设计、路面设计等。

线路全长5186.731米，路线等级为三级公路，设计时速40km/h，预计通车时交通量为1948辆/日，设计预测年限15年。全线平面共设10个交点，纵断面设变坡点15个。该路段含桥梁4座，均为小跨径简支或连续T型梁桥；全线共11个涵洞，均为管径1m的圆管涵。在K3 920~K3 990段左侧为了收缩坡脚，设置有总长70米的挡土墙，挡土墙分段长度为10米，每段间设置有3cm的沉降缝，最大墙高为6米。边坡采用植物防护，路基高度小于2m时直接在边坡上撒草籽，高度大于2m时坡面采用草皮做成150cm×150cm方格，方格内撒草籽。路面采用水泥混凝土结构，设计年限15年，面层为22cm厚普通水泥混凝土面板，基层为18cm厚水泥稳定碎石，底基层采用10cm厚级配碎石。

关键词：三级公路；设计；路线；路基；路面；挡土墙

Abstract

The project is a road reconstruction project of the Shawan section of Provincial Highway No.101 in the Tacheng area. The construction of this project can greatly improve the conditions of travel in the area. At the same time, it responds to the call of the “Western Development” and “One Belt and One Road” policies to promote rapid development in the region. The design is based on the latest specifications. The design contents plane linear design, vertical section design, subgrade cross section design, drainage design, retaining wall design, pavement design and so on.

The line has a total length of 5,186.731 meters, and the route is grade 3 highway with a design speed of 40Km/h. It is estimated that traffic will be 1948 vehicles per day at the time of opening, and the design prediction period is 15 years. There are a total of 10 intersections along the entire line and 15 slope-change points in the vertical section. There are 4 bridges in this section, all of which are simply spanned or continuous T-beam bridges with small spans. And there are 11 culverts in the whole line, all of which are circular pipe culverts with a diameter of 1m. On the left side of K3 920~K3 990 segment, in order to reduce the foot of the slope, a retaining wall with a total length of 70 meters is provided. The length of the retaining wall is 10 meters, and a 3cm settlement joint is provided between each section. The maximum wall height is 6 meters. The slope is plant-protected. When the height of the roadbed is less than 2m, grass seeds are directly sprayed on the slope. When the height is greater than 2m, the turf slope is made into a 150cm x 150cm grid, and grass seeds are sprinkled in the square. The road surface adopts cement concrete structure, and the design period is 15 years. The surface layer is a 22cm ordinary cement concrete panel, the base layer is 18cm cement stabilized gravel, and the base layer is 10cm graded gravel.

Key Words：Third-class highway; design; route; subgrade; pavement; retaining wall

目 录

第1章 绪论 3

1.1 项目概况 3

1.2 地理及气候条件 3

1.2.1 地理位置 3

1.2.2 地形、地貌 3

1.2.3 气象条件 3

1.2.4 水文条件 3

1.3 沿线工程地质条件及水文地质条件 3

1.3.1工程地质条件 3

1.3.2 水文地质条件 3

1.4 不良地质及特殊性岩土 3

1.4.1 不良地质 3

1.4.2 特殊性岩土 3

第2章 平面设计 3

2.1 道路等级确定 3

2.2 设计速度 3

2.3 设计指标 3

2.3.1 直线 3

2.3.2 圆曲线 3

2.3.3 回旋线 3

2.3.4 圆曲线超高 3

2.3.5 圆曲线加宽 3

2.3.6 平曲线长度 3

2.3.7 视距 3

2.4 方案A平面设计 3

2.5 方案B平面设计 3

第3章 纵断面设计 3

3.1 设计指标 3

3.1.1 纵坡 3

3.1.2 竖曲线 3

3.1.3 净空高度 3

3.2 方案A纵断面设计 3

3.2.1 路线交叉 3

3.2.2 纵断面设计概况 3

3.2.3 竖曲线要素 3

3.3 方案B纵断面设计 3

3.3.1 路线交叉 3

3.3.2 纵断面设计概况 3

3.3.3 竖曲线要素 3

第4章 桥涵构造物设计 3

4.1 技术指标 3

4.1.1 桥下净空 3

4.1.2 桥梁技术指标 3

4.1.3 设计洪水频率 3

4.1.4 设计使用年限 3

4.2 方案A桥涵构造物设计 3

4.3 方案B桥涵构造物设计 3

第5章 方案比选 3

5.1 线形标准比较 3

5.2 经济性比较 3

5.3 比选结果 3

第6章 路基横断面设计 3

6.1 技术指标 3

6.1.1 路基宽度 3

6.1.2 路基设计洪水频率 3

6.1.3 路基高度 3

6.1.4 路基压实度 3

6.2 路基设计 3

6.2.1 各部分尺寸确定 3

6.2.2 路拱 3

6.2.3 路基边坡 3

6.2.4 用地宽度 3

6.3 平曲线加宽设计 3

6.4 平曲线超高设计 3

6.5 超高加宽计算 3

6.6 路基一般设计图 3

6.6.1 填方路基 3

6.6.2 挖方路基 3

6.6.3 半填半挖路基 3

第7章 挡土墙设计 3

7.1 挡土墙设计表 3

7.2 挡土墙立面图 3

7.3 变形缝与泄水孔 3

7.4 截面设计 3

7.5 挡土墙计算 3

第8章 路基排水及防护工程设计 3

8.1 路基排水设计 3

8.1.1 路基排水平面布置图 3

8.1.2 排水设计表 3

8.1.3 边沟、排水沟结构设计 3

8.1.4 涵洞设计 3

8.2 防护工程设计 3

第9章 路面设计 3

9.1 水泥混凝土路面设计 3

9.1.1 交通量 3

9.1.2 结构组合初拟与设计参数确定 3

9.1.3 平面尺寸、接缝设置 3

9.1.4 HPDS软件计算结果 3

9.2 沥青混凝土路面设计 3

9.2.1 交通量 3

9.2.2 结构组合初拟 3

9.2.3 HPDS软件计算结果 3

9.3 方案比选 3

第10章 结语 3

参考文献 3

致谢 3

第1章 绪论

1.1 项目概况

本项目为新疆维吾尔族自治区省道101线塔城地区沙湾段公路改建工程，本项目从天山山脉中低山区穿过，路线大部分处于山区丘陵中。该区域内横向路网比较十分发达，均为联通东西部的横向干线。本项目距离北疆地区最重要的东西向通道（国道G312线、G30连霍高速公路）横向距离35~45千米，与其走向平行。该区域内的纵向路网已经初步形成了，但是整体的道路等级比较低。沙湾县境内，通过以上纵向省道路网以及部分农村等外公路，在南北方向上联通了北部戈壁荒漠、中部冲积平原及南部山区。

项目区位于剥蚀构造丘陵区，大部分段落为丘陵地貌，局部段落为河流侵蚀堆积地貌，地形起伏较大，地形地貌较简单；岩土种类较多，主要为粉质粘土、粉土、圆砾、角砾及卵石，局部出露侏罗系砂岩。工程区域内的不良地质状况主要包含有崩塌、泥石流、强震区、水毁等；特殊岩土主要包括盐渍土、湿陷性土；本项目处于地震动峰值加速度PGA为0.30g，抗震设防烈度为Ⅷ度，属于强震区，地形起伏大，场地为抗震不利地段；水文地质条件简单。综合上述条件，本项目场地工程地质条件比较复杂。

1.2 地理及气候条件

1.2.1 地理位置

地理坐标东经85°42'07.4"～85°13'27.5"，北纬43°56'44.2"～43°59'13.6"之间，主体方向由东向西。

1.2.2 地形、地貌

本项目走廊带内地形、地貌大致划分为剥蚀构造丘陵工程地质区、河流侵蚀堆积工程地质区二个地貌单元，地貌条件较为简单。海拔1180~1890米，大部分路段山势较为平缓，表层覆盖第四系黄土及砾石层，植被较丰富，多为草本植物。河谷地貌主要特点为河谷陡峻，河床下切数十米至百米，河床及两岸阶地地层主要为卵砾石，局部基岩出露。路线公路自然区划属于Ⅵ4区，即西北干旱区的天山-界山山地区。

1.2.3 气象条件

S101线基本处于天山山脉中段中低山区，沿线属大陆性干旱气候区，总的特点是冬季漫长寒冷，降雪量大，积雪厚，夏季较短，降水量多，气候凉爽。由于路线主要位于中低山丘陵区，气候受垂直高度影响，与北部平原区有明显差异，冬季温度相对稍高，夏季温度相对较低。由于该区域热量不足，夏季较凉爽，无霜期较短，年降水量较大，蒸发量较小。气象要素见表1.1。

表1.1 气象要素表

沿线地基土丘陵地貌段为粉质黏土、粉土，河流侵蚀地貌以圆砾、角砾、卵石等，地下水位埋藏深度一般均大于5m。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63－2007）的相关规定，粉质黏土的平均含水量ω＜ω_{p 2}，冻前地下水位至地表的距离h_w＞2m，地基土冻胀等级为Ⅰ级，冻胀类别为不冻胀；圆砾、角砾、卵石中黏粒含量≤15%，不考虑冻胀性。作为涵洞地基不需考虑冻胀影响。

1.2.4 水文条件

该项目区域水系较丰富，PH值在7.2左右，水质较好，属淡水，是附近农牧民的生活用水水源。

1. 地表水

宁家河：发源于新疆天山北坡中段依连哈比尔尕山海拔4630米的桥勒沟，河流全长约100千米，流域总面积1400平方千米，年总径流量0.9亿立方米。宁家河水源以降水、融雪水补给为主。

金沟河：发源于依连哈比尔尕山的阿尔卡特峰冰川，全长120千米，集水面积1256平方千米。

大南沟河：河流全长约132千米，（其中包含小南沟河35千米），集水面积182平方千米，流域面积783平方千米，年径流量为0.45亿立方米，平均流量2.44立方米/秒。

路线区域水流形式主要为地表水。

1. 地下水

地下水主要来自融雪水、冰川融水、大气降水入渗补给。基岩裂隙水补给主要依靠大气降水通过基岩裂隙、风化节理垂直入渗。线路出露岩层多为泥岩、泥质砂岩、砾岩，岩层透水性较差，一般不含地下水。线路无较大区域性断裂构造，各岩层构造裂隙相对不发育，故基岩裂隙水较少，主要贮存在强风化和弱风化岩体的裂隙、节理中，地下水位5~10m。

松散岩类孔隙水由冰川融水、融雪水、大气降水和基岩裂隙水补给，主要分布在山间洼地内，地层主要为第四系上更新统－全新统洪积层（Q_3－4^pl），岩性为角砾、砾砂、砾质粉土和含砾粉土等，地下水位属孔隙潜水，水位埋藏深度一般为5～10m，对路基影响不大。在沿线各河谷中，地下水主要赋存于第四系全新统冲积层中，岩性为漂卵石、卵石、圆砾，富水性好。地下水沿河谷向下游径流，在部分地段受到基岩阻隔露出地表转化为地表水。

1.3 沿线工程地质条件及水文地质条件

1.3.1工程地质条件

沿线为河流侵蚀堆积地貌，地形起伏较大，地表多为圆砾，路线基本为低填深挖。地基土为圆砾，揭示厚度2.8-3.0m，未揭穿，灰黄色，稍湿，中密，亚圆状，分选较好，填充中、粗砂，母岩为砂岩、砾岩、花岗岩等，卵、漂石含量约3%-5%，地基土承载力基本容许值[f_a0]=400kPa，土石工程分级Ⅲ级。

1.3.2 水文地质条件

本区域的河流均发源于天山北麓，春、夏两汛，常有洪水暴涨现象，来势凶猛，历时短暂；而枯水季节，大多数河流干枯无水，形成断流。

本区域水系较丰富，跨越的较大河流共3条，水质较好，属淡水，是附近农牧民的生活用水水源。其余一些冲沟、河沟内为季节性水流或水量较小。

拟建路线区域地下水主要由冰雪融水及河流的侧向补给，地下水主要发育在地势低洼的冲沟及大的河床附近，地下水类型主要为潜水。由于受地表径流及季节的影响，变化幅度非常大。地表水、地下水对混凝土的腐蚀性见“大、中桥工程地质条件”。

1.4 不良地质及特殊性岩土

路线属剥蚀构造丘陵、河床侵蚀堆积地貌，地层主要为第四纪风积、冲洪积沉积物。沿线的不良地质主要为泥石流、崩塌、强震区、积雪、水毁；特殊性岩土主要为盐渍土、湿陷性土。

1.4.1 不良地质

1. 泥石流

本线路泥石流多分布于金沟河和大南沟河河谷的两岸阶地上，以沟谷型泥石流为主，规模一般不大。河谷两岸山坡上（流通区）分布，路线横向穿过阶地上的小型沟谷，在线路左侧的山顶高阶地上分布有厚度较大的近直立圆砾、卵石层，为泥石流的形成区，逢大的降水时，山顶上松动的卵石层将倒塌或零星的掉落而下，堆积在山坡角(堆积区)，形成坡积裙或洪积扇。从水源类型分为冰雪融水型泥石流，按地貌部位分为山区泥石流，从流域特征上分为沟谷型泥石流，按物质组成分类为水石流，从固体物质提供方式上分为崩塌泥石流，按物质状态分类为稀性泥石流。堆积区形成固定沟槽，泥石流冲出沟谷，呈扇形堆积于沟口，易冲断路基或淤塞道路。

沿线无大的泥石流发育，且目前发育的泥石流基本已稳定，由于冲沟及洪积扇规模都很小，降雨后洪水流量较小，携带的泥、石等固体物质很少，不会造成大的破坏。路线在泥石流发育段通过无可避让时可采取排洪、导流措施，可有效防止洪水或泥石流对道路的危害。

1. 崩塌

本项目地貌上为低山丘陵区，地形起伏较大，路线基本沿老路而行，现有老路挖方段落较多，形成的路堑边坡坡度较陡，特别是金沟河和大南沟河两岸河流阶地处， 挖方路堑坡面坡度约60°-80°，在雨水及融雪水的冲刷作用下局部形成崩塌，影响道路行车安全。

崩塌段落均为老路路堑边坡，且均为土质边坡，建议对老路路堑边坡设置合理的坡率，清除坡面上不稳定块体，同时建议设置护面墙或坡脚设置2.0-5.0m的挡墙，防止雨水冲刷坡面在坡脚形成砾石堆积体。

1. 强震区

根据国家地震局《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），本项目地震动峰值加速度PGA为0.30g。相当于中国地震局1990年发布的《中国地震烈度区划图》（50年超越概率10%）的地震烈度Ⅷ度，属于强震区，因此对桥梁设计需满足《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)相关规定。同时，山区段，路线避免高填方、深路堑，并尽量避让高陡坡体。

1. 工程场地

本项目沿线基本为丘陵地貌，河流侵蚀堆积地貌，地形起伏较大，非岩质路堑边坡较多。丘陵区地基土主要以粉质黏土为主，属于中软土地段，河流侵蚀区地基土以圆砾和卵石土为主，属中硬土地段，依据《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）综合评判属于抗震不利地段。

1. 活动断裂

本段路线所在区域存在全新世活动断裂，相关构造物应进行采取必要的抗震设防措施。

1. 场地类别

依据《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）7.10.6，场地丘陵区地基土类型为中软土，覆盖层厚度在3～50m，河流侵蚀区地基土类型为中硬土，覆盖层厚度在大于5m，依据表7.10.2，本段场地类别为Ⅱ类。

1. 积雪

线路主要位于低中山、丘陵区，冬季降雪量较大，大雪时降雪厚度可达40～50cm。根据气象资料山区风力比平原区小，而冬季风力又小于其他季节，且风向变化很少，因此风吹雪造成的积雪灾害很轻。

根据本次勘察期间实地调查，冬季未发现明显积雪灾害。仅在路线终点段K251 800处等零星地段的背风坡处有风吹形成的积雪，厚度30～50cm，危害不大。

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